用于对包含数据块序列的所接收的输入信号进行处理的装置和方法与流程

本技术涉及用于对包含数据块序列的所接收的输入信号进行处理的装置和方法。

背景技术：

在许多情况下，在通信系统中需要低功率接收器。物联网(IoT)设备的新兴技术就是这种低功率接收器有用的一个示例领域。例如，身体耦合通信(body coupled communication，BCC)系统正在成为用于这种设备的通信机制。这种设备通常不需要如安全性、定位、以及上下文信息那样有效的批量数据传输，并且BCC系统可以适用于这种情况，因为通信仅适用于靠近人体的设备。

IoT设备通常受能量限制，因此在这种IoT设备之间进行通信需要简单的发送器和接收器。

接收器的灵敏度在这些设备中很重要，因为它最终决定了在通信范围和抗噪声方面的性能。

因此，期望提供一种可以在这种能量受限的低功率应用中使用的改进的灵敏度接收器。

技术实现要素：

在一个示例配置中，提供了一种装置，其包括：计数器电路，用于接收包括数据块序列的输入信号的数字表示，并且针对每个数据块生成指示在相关联的数据块传输时段期间数字表示的特性的出现的计数值；量化电路，用于将每个计数值映射到软判决值的预定集合中的软判决值，所述预定集合中的软判决值的数目超过数据块的可能数据值的数目；以及输出电路，用于根据软判决值生成数字输出信号。

在另一示例配置中，提供了一种操作用于对包括数据块序列的所接收的输入信号进行处理的装置的方法，其包括：获得输入信号的数字表示；针对每个数据块，使用计数器电路来生成计数值，该计数值指示在相关联的数据块传输时段期间数字表示的特性的出现；将每个计数值映射到软判决值的预定集合中的软判决值，所述预定集合中的软判决值的数目超过数据块的可能数据值的数目；以及根据软判决值生成数字输出信号。

在又一示例配置中，提供了一种装置，其包括：计数器装置，用于接收包括数据块序列的输入信号的数字表示，并且为每个数据块生成指示在相关联的数据块传输时段期间数字表示的特性的出现的计数值；量化装置，用于将每个计数值映射到软判决值的预定集合中的软判决值，所述预定集合中的软判决值的数目超过数据块的可能数据值的数目；以及输出装置，用于根据软判决值生成数字输出信号。

附图说明

图1是根据一个实施例的装置的框图；

图2A和图2B示出根据一个实施例的可用于生成发送到图1的装置的信号的启闭键控(on off keying，OOK)方法；

图3A和图3B示出了根据替代实施例的可用于生成发送到图1的装置的信号的频移键控(FSK)调制方法；

图4示出了根据一个实施例的图1的计数器电路的操作；

图5是示意性地示出根据一个实施例的量化器被布置成如何将计数值映射到软判决值的曲线图；

图6A和图6B是示出根据替代实施例的量化器可以如何将计数值映射到软判决值的一些变化的曲线图；

图7A和7B示出了根据一些实施例的图1的相关器可以被布置成如何解释软判决值；

图8A和8B示出了根据一个实施例的图1的OOK比较器的操作；

图9A和9B是示出根据某些实施例的图1的量化器的操作；以及

图10示出了根据一个实施例的量化器可以被如何重新配置。

具体实施方式

在参考附图讨论实施例之前，提供对实施例的以下描述。

提高接收器灵敏度的一种方法是在接收器中使用所谓的软判决，而不是将传入的数据位阈值化为逻辑0或逻辑1值。替代地，软判决给出了表示特定数据值(例如，逻辑0或逻辑1值)的可能性的N位数，并且因此实质上对更多信息进行编码。这些额外的信息可以在接收器中被利用。

在一个实施例中，提供了一种具有计数器电路的装置，该计数器电路被布置为接收包括数据块序列的输入信号的数字表示。每个数据块可以采取各种形式，并且因此例如在一个实施例中，每个数据块可以表示单个位(single bit)数据值，而在替代实施例中，每个数据块可以表示多位数据值。针对每个数据块，计数器电路被布置成生成指示在相关联的数据块传输时段期间数字表示的特性的出现的计数值。该装置然后使用量化电路来将每个计数值映射到软判决值的预定集合之中的软判决值。预定集合中的软判决值的数目超过数据块的可能数据值的数目，并且因此软判决值可以被布置为对更多的信息进行编码，并且有效地提供关于相关联的数据块具有数据块的可能数据值之中的某一数据值的可能性的信息。输出电路然后被布置成根据软判决值生成数字输出信号。

与已知的软判决接收器相比，上述实施例的装置能够表现出与使用软判决相关联的改进的接收器灵敏度，同时消耗显著降低的功率。在一个实施例中，可以使用数字组件来构建装置，从而避免对与已知的软判决接收器相关联的复杂且耗电的模拟组件的需求。

此外，在一些实施例中，可以使用来自标准单元库的数字标准单元来构建所需的数字组件，从而为设计装置提供非常有效的机制。这种方法还允许在硅工艺之间进行技术的快速移植并提供其他益处，例如，有益于上市时间的改进的自动化布局以及使用了数字逻辑扫描技术的快速生产测试。

在一个实施例中，在可能的计数值的范围内，量化电路被布置为在该范围内的计数值和对应的软判决值之间应用非线性映射。这种方法使得装置能够有效地被调整以补偿因素，否则这些因素在直接使用计数值来确定从装置的输出电路发出的适当输出信号的情况下可能会导致不准确。

例如，在一个实施例中，非线性映射被布置成考虑噪声对数字表示的特性的影响，其中数字表示的特性的出现被计数器电路计数。可能存在许多可以影响数字表示的特性的噪声源。例如，输入信号通常被从另一装置发送，并且传输信道中的干扰将是可以影响数字表示的特性的一个噪声源。其他噪声源可以是设备噪声，其中沿着其路径(从传输到由计数器电路进行分析)对信号进行处理的特定组件引入影响数字表示的特性的噪声。作为另一示例，电源噪声也可以影响数字表示的特性。具体地，所有这些噪声源都可以通过引入虚假的额外出现和/或虚假的遗漏来影响在数据块传输时段内特性出现的次数的准确性。又一噪声源可以是接收器电路中匹配的晶体管之间的工艺变化，其可能导致所接收的位被错误地解释，从而添加额外的噪声源。

通过在计数值和相应的软判决值之间应用非线性映射，可以补偿这种噪声影响。例如，如果我们考虑每个数据块都具有单个位数据值(为逻辑0值或逻辑1值)的实施例，考虑到发送信号被生成用于传输到装置的方式，则在没有任何噪声影响的情况下，可以预期将存在在数据块具有逻辑0值时在数字表示内检测到的特定计数值以及与具有逻辑1值的数据块相关的预期的不同计数值。然而，由于噪声影响，在处理数据块序列时观察到的实际计数值可能会变化。尽管如此，可能存在计数值的特定子集，其相对于其他计数值具有相对高的出现次数，则其可被假设为是与数据块的逻辑0和逻辑1值相关联的计数值。可以利用非线性映射，使得那些计数值分别被映射到指示逻辑0值和逻辑1值的高可能性的软判决值。通过采用这种非线性映射，噪声对数字表示的特性的影响得到有效补偿，相对于基于关于计数值的理论预期的纯线性方法，这种非线性映射提供了对软判决值的准确度的显著提高。

虽然在一个实施例中非线性映射可以是固定的，但在替代实施例中，该装置还可以包括重新配置电路以监视多个数据块上的数字表示，以根据所得到的计数值确定指示了数据块的特定数据值的各个计数值的可能性，并根据所述确定来更新非线性映射。因此，通过这样的方法，实际所采用的非线性映射可以随时间调整，例如，以补偿可能出现的噪声的变化，从而补偿这种噪声可能对数字表示的特性的影响的变化，特别是在特定数据块内发生的特性出现次数。

重新配置电路可用于多种情况。例如，它可以在初始化模式中使用，在该初始化模式中，映射的更新在使用至少一个预定的发送信号形成输入信号来初始化装置时发生。因此，在这样的实施例中，将存在初始化步骤，在该初始化步骤中，映射是基于观察在对预定的发送信号的接收进行分析时获得的计数值而产生的。

在另一实施例中，可以使用周期性测试模式，在该周期性测试模式中，通过使用至少一个预定的发送信号形成输入信号来执行周期性测试过程。实质上，所执行的过程可以类似于在上述初始化模式中执行的过程，但是通过将该装置置于测试模式来在该装置的使用期间周期性地重复该过程。

作为另一种替代方案，可以提供连续监视模式，在连续监视模式中，映射的更新基于从在装置的活动操作期间提供的输入信号的数字表示获得的计数值而发生。在该连续监视模式下，不使用测试序列，而是使用实际的实时接收数据并对其进行分析来确定何时更改非线性映射。例如，在一些实施例中，可以预期：通过在持续变化的基础上监视所接收的业务，可以对计数值进行统计分析以便识别最频繁出现的计数值。那些最频繁出现的计数值然后可以与数据块的特定可能数据值相关联，并且可以相应地做出关于如何将这些计数值映射到特定软判决值的决定。考虑到最频繁出现的计数值被映射到高可能性软判决值的方式，其他计数值然后可以被匹配到与其他可用的软判决值。

输出电路可以采取各种形式，但是在一个实施例中其包括相关器电路，该相关器电路用于确定至少一个预定数据模型(pattern)与从量化电路接收的软判决值序列之间的相关性，并且用于根据所述确定生成数字输出信号。因此，在这样的实施例中，相关器电路可以考虑由量化电路输出的软判决值的序列，并试图将它们与预期被接收的一个或多个预定数据模型相关联。因为软判决信息有效地对可能性信息进行编码，所以相关器可以例如被布置为较少考虑被认为标识具有低可能性的特定数据值的软判决，使得那些具有低可能性的软判决不会向最终相关结果作出很大的贡献。这为接收器提供了显著提高的灵敏度，从而实现接收器性能的提高，例如在通信范围和/或抗噪声方面。

在一个实施例中，该装置还包括转换电路，该转换电路用于接收作为模拟信号的输入信号并将所述模拟信号转换成所述数字表示。尽管转换电路可以采取各种形式，但在一个实施例中，其可以通过相对简单的数字电路来实现。例如，在一个实施例中，转换电路包括放大比较器电路。虽然放大比较器电路可能将一定量的噪声引入到输入信号中(例如，由于比较器阈值的变化，其可能导致数字表示的特性中偶然的虚假出现或遗漏)，但这种噪声可以容易地通过使用量化电路所采用的非线性映射来适应。因此，这种方法使得简单的数字电路能够被用于将传入的模拟信号有效地转换成计数器电路所需的数字表示，同时不会对接收器装置的精确度产生不利的影响。

放大比较器电路可以采取各种形式，但是在一个实施例中包括一系列反相器级，其中这些反相器级中的至少一个包含反馈路径。在一个特定实施例中，放大比较器电路包括高增益数字反相器链。

其出现由计数器电路监视的数字表示的特性可以采取各种形式，但是在一个实施例中，该特性是数字表示内的预定边沿转换，例如，上升沿转换或下降沿转换。实际上，在一些实施例中，该装置可以被布置为对上升沿转换和下降沿转换进行计数。

输入信号可以采取各种形式，但在一个实施例中其是以调制格式，使得数据块传输时段内的数字表示的所述特性的出现次数根据数据块的数据值和至少一个噪音因素而变化。具体地，当原始信号被编码用于传输时，所采用的调制技术将确保最终由计数器电路监视的该特性的出现次数将根据正在传输的数据值而变化。例如，许多调制方案(例如，振幅移位键控(ASK)调制(其启闭键控(OOK)是一个示例)或频移键控(FSK)调制)可用于产生发送信号，其中，每个数据块传输时段内的数字信号的上升沿(或下降沿)的数目将根据在该时段内传输的数据块的数据值而变化。如前所述，某些噪声因素可能引入这种边沿的虚假出现或遗漏，但是上文提到的在将计数值映射到特定软判决值时量化器所使用的非线性映射可以有效地补偿这种噪声因素。

如前所述，在一个实施例中，每个数据块可以对单个位数据值进行编码，但是在另一个实施例中，可以对多位数据值进行编码。

在一个实施例中，该装置还包括同步电路，该同步电路用于将每个数据块传输时段的开始与对应于所接收的输入信号中的数据块的数字表示的一部分进行同步。具体地，随着输入信号被接收，可以从所接收的输入信号中提取某些同步信息以便识别每个数据块传输时段的开始，其中该同步信息被用于随着所接收的信号中的每个新数据块被遇到而重置计数器。这确保了为每个数据块传输时段获得准确的计数值。

可以使用许多不同的调制方案来生成由上述装置作为输入信号接收的传输数据。然而，不管所使用的技术如何，对于至少一些数据块，数字表示的特性的预期重复率高于数据块传输时段的重复频率。因此，对于数据块的至少一些可能的数据值，预期在相关联的数据块传输时段期间将发生数字表示的特性的多次出现。

现将参考附图描述特定实施例。

图1是根据一个实施例的接收器装置的框图。所接收的模拟信号被传递通过模数转换器电路15，在一个实施例中，模数转换器电路15采用高增益比较器的形式，这将在后面更详细地讨论。这使得所接收的模拟信号的数字表示被输出到计数器电路20。

所接收的模拟信号将由数据块序列组成，其中，每个数据块提供数据值，该数据值可以是单位值或多位值。这样的数据块在这里也可以被称为符号。因此，数字表示也可以被认为是由数据块序列组成。由于原始发送数据被调制用于发送到接收器装置10的方式，在每个数据传输时段期间信号的形式将使得该信号的特性根据在该数据块中被编码的数据值而改变。例如，在一个实施例中，在数据块传输时段期间信号的振荡次数将根据在该数据块传输时段中正被编码的数据值而变化。

因此，在由ADC(模数转换器)电路15产生的数字表示内，在每个数据块传输时段内，数字表示中的对应特性也将具有根据该数据块编码的数据值而变化的出现次数。例如，在一个实施例中，数字表示的每个数据块传输时段内的数字信号的上升沿(以及甚至下降沿)的数目将根据在对应的传输数据块中编码的原始数据值而变化。

因此，可以在每个数据块传输时段期间使用计数器电路20来对该数字表示的这种特性的出现次数进行计数，例如，通过对在该数据块传输时段中出现的上升沿的数目进行计数。在一个实施例中，计数器在每个数据块传输时段的开始处被重置，并且相应地在数据块传输时段结束处的累加计数值标识在该数据块传输时段内所测量的数字表示的特性的出现次数。在如图1所示的一个实施例中，可以使用同步电路35来同步计数器20的操作，以确保计数器在每个数据块传输时段的开始处被重置。在一个实施例中，同步电路响应于在(例如，从发送器周期性地发送的)所接收的模拟信号内提供的同步信号，确定数据块传输时段的时序并且相应地控制计数器。每次接收到同步信号时，这可以使得同步电路执行同步调整过程以确保计数器的操作时序始终与数据块传输时段对齐。

虽然由计数器产生的计数值本身可以基于对在发送器处正在使用的调制的了解来提供关于在每个数据块传输时段内编码的数据值的合理指示，但噪声影响可以影响在任何特定数据块传输时段中获得的计数值。噪声可能来自各种源，包括传输信道中的干扰、设备噪声、和电源噪声。这些各种噪声源可能导致正被计数的数字表示的特性的出现次数(例如在前面提到的具体示例中的上升沿的数目)的虚假增加和虚假遗漏。

如图1所示，量化器电路25用于将从计数器电路传入的计数值转换成软判决值，该软判决值然后被转发到相关器电路30。可能的软判决值的数目超过了可能的数据值的数目，因此软判决值实质上提供附加信息(具体地，关于由任何特定数据块表示的数据值的可能性信息)，从而向相关器提供比量化器试图根据由计数器提供的计数值直接确定每个数据块的数据值的情况更多的信息。

此外，根据一个实施例，量化器被配置为在计数值和相关联的软判决值之间应用非线性映射，非线性映射被选择以便试图补偿前面提到的噪声影响。这将在后面更详细地讨论，但实质上，基于对噪声如何影响计数值的理解，量化器可以在将计数值映射到软判决值时补偿这些影响。以每个数据块对单位值(可能因此为0或1)进行编码的具体示例为例，如果启闭键控(OOK)被用作发送信号的调制技术，则可以预期在数据块编码逻辑0值的数据块传输时段期间，应该看不到上升沿，而对于表示逻辑1值的数据块传输时段，可以预期预定的多个转换(例如，“X”转换)，这些是假设没有噪声的理论数目。然而，噪声影响可能意味着实际上相对较小的非零计数值实际上是最可能指示被编码到数据块中的逻辑0值的计数值，并且类似地，与计数值X稍微不同的计数值Y实际上可能是最可能表示逻辑1值的计数值。当决定针对任何特定的所接收的计数值发布什么软决策时，可将该信息并入量化器所采用的映射中。

同样如图1所示，虽然量化器25所采用的非线性映射可以是固定的，但在替代实施例中，它可以是可重新配置的，并且具体地，重新配置电路40可以在某些触发条件下被布置为基于多个所接收的计数值来执行评估过程以便确定是否应该改变非线性映射。在一个实施例中，重新配置电路40可以在装置10的初始化时被触发以评估针对某预定测试传输信号获得的计数值，并且然后基于该评估的结果来确定适当的非线性映射。替代地，可以在测试模式中周期性地使用重新配置电路来重新评估一个或多个预定测试信号的计数值，并且基于该评估来更新量化器所使用的非线性映射。在又一替代实施例中，可以在连续监视模式中使用重配置电路40，在连续监视模式中，映射的更新是基于响应于在设备的正常操作期间所接收的实际数据业务而获得的计数值而发生的。虽然在这样的实施例中，重新配置电路40不会直接了解正在发送的信号，但它可以对所获得的计数值执行一些统计分析，并且尤其是可以观察接收特定计数值的频率。考虑到每个数据块中的单个位数据值的较早示例，那些出现最频繁的计数值可以被假定为提供逻辑0或逻辑1值的最大可能性的计数值，并且可以被用来相应地重新配置映射。

通常，相关器30将被布置为寻找所接收的信号中的特定位模型。如前所述，相关器实际上接收软判决序列，与传入的符号被阈值化为0或1数据位的情况相比，这些软判决序列有效地提供更多的信息。具体地，当考虑软判决序列时，相关器可以向指示特定数据值的高可能性的那些软判决给予较多权重并向指示特定数据值的较低可能性的那些符号给予较少权重，并且因此在试图将这种序列与特定的预定位模型进行匹配时提供改进的灵敏度接收器。相关器然后根据这样的相关过程的结果来产生数字输出信号。数字输出信号可以采用各种形式。然而，纯粹通过示例的方式，接收器10可能正在试图针对特定的预定位模型的出现监视所接收的模拟信号，该特定的预定位模型标识包括装置10的设备应执行唤醒过程。因此，当相关器将软判决序列与这种特定位模型进行匹配时，可以向在包含接收器装置10的设备内的其他组件发出唤醒信号作为数字输出信号。

应理解的是，存在许多用于执行相关的已知技术，并且可以在相关器30内使用这些技术中的任何技术。在一个实施例中，相关器基于传入的软判决序列和试图检测的预定位模型来执行异或(XOR)函数。纯粹出于说明的目的，考虑这样的实施例：所使用的映射是11意味着1(确定)，10意味着1(可能)，01意味着0(可能)，以及00意味着0(确定)。在这种情况下，形成期望消息的序列1011将被编码为11 00 11 11，但可能被接收为11 00 01 10。相关器可以被布置为将针对可能的接收消息的多个不同模型(即，11 00 11 11或10 01 10 10或11 00 10 10等)进行比较。假设接收到的消息是11 00 01 10，则相关器将指示失败的消息，而不会唤醒系统的其余部分。但是，如果接收到的消息是11 00 10 10，则相关器会认为这是成功的匹配，并唤醒系统的其余部分。

有许多不同的技术可用于对发送到图1的装置10的信号进行调制。然而，在低功率通信系统中，通常采用简单的调制方案，例如，二进制幅移键控(BASK)和二进制频移键控(BFSK)。使用这种简单的调制考虑到相对简单的发送器和接收器。

图2A示出了OOK技术，它是ASK调制的示例。发送器使用时钟信号100来调制所需的数据信号。因此，当在第一数据块传输时段102期间传输逻辑1值110时，发送信号可以采取图2A中所示的振荡信号的形式，其由一系列峰值125、130、135、140组成。然而，在要发送逻辑0值120的数据块发送时段104期间，不产生振荡信号。这样的发送信号可以由图2B中所示的与(AND)门电路150生成，其中发送信号通过路径155输出。

尽管图2B中的被称为发送信号的信号实际上可以以该形式通过通信链路直接被发送，但在替代实施例中，该信号本身可以用于调制较高频率的载波，然后通过通信链路被发送，其中所指示的发送信号然后通过使用诸如包络检测器之类的适当电路在接收器端处被重构。

图3A示意性地示出了FSK调制技术。在该示例中，假定每个数据块发送2位数据值，并且在每个数据块传输时段期间发送的振荡信号的频率将根据正被编码的数据值而变化。在该特定示例中，考虑到针对数据块的四个可能的数据值，将存在可能被发送的四个可能的振荡信号160、165、170、175。图3B示出了可以用于在路径190上产生这种发送信号的适当电路，其中频率选择器180接收输入数据值并访问包含一组正交波形的存储装置185以便选择适合于所提供的输入数据值的波形。然后该波形在路径190上被输出。

图4是示意性地示出计数器的操作的图。基带数据实质上对应于试图发送的数据，并且相应地在该示例中由逻辑1值200、之后的逻辑0值215、之后的另一逻辑1值220组成。在该示例中，假定OOK被用于调制发送数据，导致发送信号采取图4的中间信号线中所示的形式。因此，在每次发送逻辑1值期间，产生一系列振荡205、225。假设不引入噪声影响，该信号也实质上对应于ADC电路15从所接收的信号中产生的数字表示。如前所述，计数器在每个数据块传输时段的开始处被重置，并且因此在传输逻辑0值的时段期间产生0的计数值，但是在传输逻辑1值期间，计数值稳定增加，如图4中示出的下部波形中的斜坡部分210、230所示。因此，计数器电路20充当数字频率计数器，对例如从ADC电路15输出的数字表示中的上升沿的数目进行计数。然后将针对每个数据块传输时段所获得的计数值转发到量化器电路25。

但是，如前所述，噪声影响将影响在每个数据块传输时段期间由计数器电路产生的计数值。图5是示意性地示出量化器25如何采用非线性映射将计数值映射到特定软判决值以试图解决这种噪声影响的曲线图。软判决值可以采取各种形式，但在一个实施例中，将假定提供从值“000”到值“111”的3位软判决值。在一个实施例中，值“000”用于指示数据块的数据值为0的强可能性，并且值“111”用于指示相关联的数据块的数据值为1的强可能性。因此，值“001”仍然可以指示逻辑0值的相对较强的可能性，并且类似地，值“110”仍然可以指示逻辑1值的相当强的可能性。它们之间的剩余值被用于表示减少的可能性。

在如图4所示的理想的无噪声情况下，应理解的是，计数值0实际上应该表示发送数据是逻辑0值的最强可能性，并且因此可以假设计数值0应被映射到软判决值“000”。类似地，在数据块传输时段期间的最大预期计数值在理论上应该与数据值是逻辑1值的最强可能性相对应，并且因此可以预期最大预期计数值255应当被映射到软判决值“111”。然后可以提供在这两个点之间的直线以将所有其他计数值映射到合适的软判决值。

然而，如前所述，从各种源引入的噪声可能导致在特定数据块传输时段内观察到的边沿数目的虚假增加和省略，因此事实上可能是这样的情况：某非零计数值实际上指示逻辑0值被传输的最大可能性，并且与逻辑1值被传输的最强可能性相关联的计数值实际上可能小于预期理论最大值。这在图5中通过非线性函数示意性地示出，该非线性函数从点250延伸通过点265到点270，然后到点255。在该示例中，点265处的计数值f0实际上是被认为最强地指示了数据块中的逻辑0值的计数值，并且类似地，点270处的计数值f1是被认为给出指示数据块中的逻辑1值的最大可能性的计数值。延伸通过点250、265、270、和255的虚线然后用于将任何其他计数值映射到相关联的软判决值。

同样如图5所示，在一个实施例中，最大可能计数值260(对于M位计数器是2^M-1)被选择为高于预期最大计数值255(其将由该计数器在数据块传输时段期间被观察到)以避免在数据块传输时段期间发生计数器饱和的可能性。

因此，可以看出，在考虑可能的计数值的整个范围时，使用非线性映射使得量化器对软判决的生成能够考虑噪声的影响，而不管该噪声的源如何，例如不管噪声是是否由于传输信道中的干扰、或设备噪声、或电源噪声引起。

应理解的是，一旦选择了适当形式的非线性映射，就可以使用数字组件容易地产生合适的量化器电路，以便根据非线性映射将任何特定计数值映射到相关联的软判决值。因此，将会看到，计数器电路20和量化器电路25都可以使用简单的数字组件来容易地实现，这允许用于根据所接收的模拟信号的数字表示来创建软判决的非常低成本和低功耗的技术。

图5示出了可以使用的非线性映射的一个示例。在实践中，经常会出现这样的情况：不存在指示逻辑1值的最大可能性的任何单个计数值，并且类似地，不一定存在指示逻辑0值的最强可能性的一个单个计数值。替代地，如图6A中示意性地示出的，可以存在计数值范围300，其全部被映射到逻辑0值的最强可能性并且因此被编码为软判决“000”。类似地，可以存在计数值范围305，其全部指示逻辑1值的最强可能性，并且因此被映射到软判决值“111”。此外，不要求非线性映射采用图5中所示的各个点250、265、270、255之间的直线转换。例如，图6B示出了非线性映射310的另一替代形式，其中曲线连接非线性映射的各个部分。同样，可以存在平坦部分315、320，其标识被映射到逻辑0值或逻辑1值的最强可能性的多个可能的计数值。

相关器30可以以标准方式来构造。在装置10被用作低功耗接收器的一个实施例中，接收器装置10可以用于监视来自发送器的特定位模型序列以及可能的甚至单位模型序列，并且然后在检测到这样的位模型时将一个或多个控制信号作为数字输出信号发出到在包含接收器装置10的设备内的其他组件。由于如前所述，软判决实质上对指示包含特定数据值的特定数据块的可能性的附加信息进行编码，将软判决用作相关器的输入可以显著提高接收器灵敏度。图7A是用于示出相关器可以如何解释各种软判决值，使得低可能性的软判决(即，被噪声破坏的那些)对最终相关结果的贡献不强的图。曲线350表示来自包含符号S1和S2的符号集的符号S1的可能性。类似地，曲线355示出符号S2的可能性。在一个实施例中，符号S1可以表示逻辑1值并且符号S2可以表示逻辑0值，并且相应地可以看出，软判决值“000”被用于编码逻辑0值的最大可能性，并且软判决值“111”被用于编码逻辑1值的最大可能性。在相关器内，相关器可以给予软判决值“011”或“100”比其他软判决值更小的权重，从而提高在试图确定所接收的位序列是否与相关器试图观察的一个或多个预定位模型匹配时的灵敏度。

图7B示出了由四个可能的符号状态组成的符号集的相应的一系列曲线360、365、370、375。这些符号状态可以例如对应于先前参考图3A讨论的四个2位数据值。在这样的实施例中，使用四位软判决值可能是适当的，以便允许各种软判决中的充分变化。同样，相关器可以使用这个信息来向标识特定数据值的强可能性的软判决给予权重，并且减弱指示一个或多个数据值的低可能性的软判决。

相关器可以由数字组件形成，并且消耗低功率，因此使得整个装置10能够由数字组件形成并且具有低功耗。

如前所述，在一个实施例中，ADC电路15可以由高增益比较器形成。图8A示出了这种高增益比较器的一个示例。如图所示，这种高增益比较器可以简单地使用数字组件来构造，并且在一个实施例中采用由反相器405、410、415形成的高增益数字反相器链的形式。所接收的模拟信号由图8A中的波形430示出，并且电容器400用于去除该信号的DC分量，从而产生信号440。第一反相放大器405具有提供的反馈路径，其可以可选地被并入电阻元件420。电阻元件420可以用于改变反相放大器的偏置点。组件405的操作可以参考图8B的图来说明。该图示出了在反相器405的输入端处的电压如何随着反相器的输出电压变化。因此，当输入电压处于逻辑1电压电平时，输出电压处于逻辑0电压电平，并且当输入电压电平处于逻辑0电压电平时，输出电压电平处于逻辑1电压电平。输入和输出电压电平之间的映射由曲线500示出。虚线505旨在说明反馈路径的作用，该反馈路径往往使得输入和输出电压稳定在点515处。对电阻元件420的使用可以用于根据需要向上或向下移动该偏置点515。

当小振荡信号440随后作为具有反馈路径的组件405的输入被提供时，可以看出，由于曲线部分510的陡峭性，输入中的小振荡将导致输出中的相对较大的振荡。因此，输入信号440被转换为经放大且经反相的中间信号450。该信号然后被传递通过两个反相器410、415，这两个反相器充当放大器以将中间信号450转换为输出数字信号460。信号460然后形成提供给计数器的数字表示，这允许计数器在每个数据块传输时段期间对该数字表示中的上升沿或下降沿进行计数。

从图8A中可以看出，这使得能够通过非常简单的数字电路来执行装置内的模数转换，从而允许非常低成本的效果和低功耗解决方案。例如，由于比较器阈值的变化，图8A的电路本身可能将一些噪声引入所接收的信号中，这可能表现为输出到计数器的数字表示中的偶然的虚假增加的或省略的边沿。然而，通过使用前面讨论的量化器内的非线性映射，在创建软判决以转发给相关器30时可以容易地补偿这种影响。

图9A示出了一个实施例中的量化器25的操作。在该示例中，提供映射表555(其是可选地可重新配置的)并提供可能的计数值和相关联的软判决值之间的映射。因此映射表对先前参考图5、6A和6B讨论的非线性映射进行编码。然后提供软判决编码器550，其接收每个计数值并参考映射表以便确定要输出的适当软判决值。

虽然映射表可以为每个可能的计数值提供直接映射，但这可能会导致相对较大的映射表。图9B示出了在映射表560内仅将某些关键计数值编码的替代实施例。具体地，考虑图5的特定示例，可以在映射表中标识与点265和270相对应的计数值，并且分别将它们映射到相对应的软判决值“000”和“111”。存储装置570然后可以提供一个或多个方程式来标识每个其他可能的计数值应该如何基于表560中标识的两个特定计数值来映射到软判决值。考虑图5的特定示例，应理解的是，所需要的是对三条直线(即，从点250到265的直线、从点265到270的直线、以及从点270到255的直线)的方程式进行编码。软判决编码器550然后可以参考表560和方程式570两者，以便为任何特定的所接收的计数值计算适当的软决策值以输出到相关器30。

图10示意性地示出了在操作期间如何重新配置非线性映射。示出了在操作期间量化器所参考的初始映射600。根据重新配置电路40被如何使用，评估过程605可以用于监视由计数器20在某些阶段产生的计数值。例如，评估过程可以在初始化时执行，可以使用测试传输序列来周期性地执行，或者实际上评估过程可以基于对在装置10的正常操作期间产生的计数值的评估来在后台连续地操作。评估过程可以设法标识最常出现的计数值，并将其与表示特定数据值的最大可能性相匹配。随着时间的推移，这可能使得非线性映射的分布被改变，如图10中所示的更新的映射610所示意性地示出的那样。通过这种方法，可以考虑噪声对发送信号的随时间变化的影响，允许装置继续补偿随时间变化的噪声影响，从而提高接收器的精确度。

在上述实施例中，将会看到，这样的实施例提供使用了软判决的改进灵敏度的相关接收器，其可以通过使用全部数字组件来实现，并且在一个实施例中可以使用来自标准单元库的标准单元来构建。由于其能够使用软判决进行操作，但没有已知软判决接收器的功耗要求，所以这提供了用于生产具有改进灵敏度的接收器的低成本和低功耗的解决方案。

在参考图1描述的实施例中，使用高增益比较器将传入的信号转换为数字波形，然后使用简单的数字处理技术将数字波形转换为可传递给相关器的N位软判决。非线性频率计数方法用于将经阈值化的数字波形转换为针对每个数据块传输时段的软判决。量化器然后可以确定使用N位软判决来表示的计数值最接近哪个可能的符号状态。

由于计数器电路对单个符号时段的计数值进行累加，所以其输出给出当前符号的平均频率。尽管噪声可能会导致数字波形以及符号的后续计数值中出现不期望的转换，但量化器通过将最强可能性分配给预期符号频率(计数值)并将表示较弱可能性的软判决分配给偏离高于或低于这些预期值的平均频率计数来进行抗衡。然后，相关器可以通过将较少的重要性分配给受噪声破坏的判决来利用N位软判决，从而实现更高的灵敏度。

在本申请中，词语“被配置为......”用于表示装置的元件具有能够执行所定义的操作的配置。在这种情况下，“配置”是指硬件或软件的互连的布置或方式。例如，该装置可以具有提供所定义的操作的专用硬件，或者处理器或其他处理设备可以被编程以执行功能。“被配置为”并不意味着装置元件需要以任何方式被改变以提供所定义的操作。

尽管已经参考附图详细描述了本发明的说明性实施例，但应理解的是，本发明不限于那些精确的实施例，并且本领域技术人员可以在不背离所附权利要求所限定的本发明的范围和精神的情况下在其中实现各种改变、添加、和修改。例如，在不背离本发明的范围的情况下，可以将独立权利要求的特征与从属权利要求的特征进行各种组合。