在物理层中避免同信道干扰的信号接收方法、装置及用户设备的制造方法
【专利摘要】本公开的实施例提供了一种在物理层中避免同信道干扰的信号接收方法和装置，以解决在接收同时同信道发射的信号时由于同信道干扰而产生的误包率高的问题。为此，本公开的一个方面提供了一种在物理层中避免同信道干扰的信号接收方法和装置，该方法包括：判断信号的能量强度是否大于预定阈值；以及响应于信号的能量强度大于预定阈值，对接收器进行重置并通过接收器接收信号。
【专利说明】在物理层中避免同信道干扰的信号接收方法、装置及用户设备
[0001]相关串请的交叉引用
[0002]本申请要求于2014年5月9日递交的第61/990，909号美国临时申请的优先权，其公开内容通过引用的方式全文并入于此。
技术领域
[0003]本公开总体上涉及通信领域，更具体地，涉及在物理层中避免同信道干扰的信号接收方法和装置。
【背景技术】
[0004]ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。
[0005]在诸如ZigBee 2.4G的无线通信协议中，在同信道干扰的情况下，S卩，在同一时亥IJ、同一信道发射两个信号包的情况下，在接收端目前一般设置为以时间为优先级，即，接收先到的那个包。
【发明内容】
[0006]然而，上述【背景技术】中的方案可能会出现问题:如果较弱信号的包先被接收器发现并确认且在接收该包的进程中较强信号的包同时到达，则会使这两个信号的包均不能正确接收。即，当后到的包能量较强的时候，接收端不但会忽略后到的那个包，先到的包还会被后到的包干扰，从而使得接收端既接收不到先到的包也接收不到后到的包。因而，导致了较高的误包率。因此，需要一种包中包(packet in packet，PIP)机制来解决此问题。
[0007]本公开的实施例提供了一种在物理层中避免同信道干扰的信号接收方法和装置，以解决在接收同时同信道发射的信号时由于同信道干扰而产生的误包率高的问题。
[0008]为此，本公开的一个方面提供了一种在物理层中避免同信道干扰的信号接收方法，可以包括:判断信号的能量强度是否大于预定阈值；以及响应于信号的能量强度大于预定阈值，对接收器进行重置并通过接收器接收信号。
[0009]在一个实施例中，还可以包括:在该判断之前，对信号的能量强度取绝对值，作为信号的能量强度。
[0010]在另一个实施例中，还可以包括:在该判断之前，对信号的能量强度进行低通滤波。
[0011]在再一个实施例中，该判断可以包括:判断信号的能量强度在预定时间窗内是否大于预定阈值。
[0012]在再一个实施例中，还可以包括:确定自动增益控制状态在预定的时间段内是否稳定；以及响应于自动增益控制状态在预定的时间段内稳定，且信号的能量强度大于预定阈值，对接收器进行重置并通过接收器接收信号。
[0013]在再一个实施例中，对接收器进行重置可以包括:停止接收器中可能正在进行的同信道中的其他信号的接收操作。
[0014]在再一个实施例中，该方法可以是在窄带射频接收器的物理层中实现的。
[0015]此外，本公开的另一个方面提供了一种在物理层中避免同信道干扰的信号接收装置，可以包括:能量强度判断单元，被配置为判断信号的能量强度是否大于预定阈值；以及重置单元，被配置为响应于信号的能量强度大于预定阈值，对接收器进行重置并通过接收器接收信号。
[0016]在一个实施例中，还可以包括:取绝对值单元，被配置为在判断之前对信号的能量强度取绝对值，作为信号的能量强度。
[0017]在另一个实施例中，还可以包括:低通滤波器，被配置为在判断之前对信号的能量强度进行低通滤波。
[0018]在再一个实施例中，能量强度判断单元可以进一步被配置为判断信号的能量强度在预定时间窗内是否大于预定阈值。
[0019]在再一个实施例中，还可以包括:自动增益控制状态确定单元，被配置为确定自动增益控制状态在预定的时间段内是否稳定，其中重置单元进一步被配置为响应于自动增益控制状态在预定的时间段内稳定，且信号的能量强度大于预定阈值，对接收器进行重置并通过接收器接收信号。
[0020]在再一个实施例中，重置单元中的对接收器进行重置的操作可以包括:停止接收器中可能正在进行的同信道中的其他信号的接收操作。
[0021 ] 在再一个实施例中，该装置可以是在窄带射频接收器的物理层中实现的。
[0022]此外，本公开的又一个方面提供了一种用户设备，包括根据如上所述的信号接收装置；以及天线，用于从无线或有线信道中接收所述信号。
[0023]通过以信号的能量强度为优先级来对同时同信道发射的信号进行接收，显著降低了误包率。
【附图说明】
[0024]本公开包括附图，用于提供对示例性实施例的进一步理解，这些附图组成了说明书的一部分，用于描述示例性实施例。
[0025]附图中:
[0026]图1示出了根据本公开实施例的在物理层中避免同信道干扰的信号接收方法的流程图；
[0027]图2示出了根据本公开实施例的在物理层中避免同信道干扰的信号接收装置的示意性框图；
[0028]图3示出了根据本公开的具体实施例的信号接收装置的示意图；
[0029]图4示意性图示了将从本发明示例性实施方式中受益并且可以用于实现本发明示例性实施方式的移动终端的框图；以及
[0030]图5示出了根据本公开的具体实施例的信号接收装置的仿真结果。
【具体实施方式】
[0031]下文将对本公开的具体实施例进行更为详细的描述。应理解，虽然下文中描述的实施例大都针对ZigBee技术，但本公开的实施例并不限制于此，其还适用于其他通信技术和协议。
[0032]图1示出了根据本公开实施例的在物理层中避免同信道干扰的信号接收方法的流程图。
[0033]如图1所示，在步骤S101，判断信号的能量强度是否大于预定阈值。这里，信号的能量强度可以是一个相对的数值，单位dB，优选地，6dB。例如，将较弱信号的能量强度设为基准值“1”，则将要判断的信号的能量强度设为“I”的η倍。当预定阈值取3是，如果例如η为2，则信号的能量强度不大于预定阈值，以及如果例如η为4，则信号的能量强度大于预定阈值。备选地，也可以用一个信号的能量强度与该信号的能量强度与其相邻信号的能量强度之和的比值来判断该信号的能量强度与预定阈值的大小关系。当然，此时的能量强度仍然是相对的数值。备选地，信号的能量强度还可以是一个绝对的数值，例如，某一电压电平。
[0034]然后，在步骤S103，响应于信号的能量强度大于预定阈值，对接收器进行重置并通过接收器接收信号。这里，可以判断信号的能量强度在预定时间窗内是否大于预定阈值。如果该信号的能量强度大于该预定阈值，则进行接收器重置并接收信号。而对于进行重置的操作，在一个例子中，具体可以为，停止接收器中可能正在进行的同信道中的其他信号的接收操作。
[0035]在一个实施例中，图1所示的信号接收方法还可以包括:在步骤SlOl之前，对信号的能量强度取绝对值，作为信号的能量强度。
[0036]在另一个实施例中，图1所示的信号接收方法还可以包括:在步骤SlOl之前，对信号的能量强度进行低通滤波。当然，也可以先对信号的能量强度取绝对值，再进行低通滤波。
[0037]在再一个实施例中，图1所示的信号接收方法还可以包括:确定自动增益控制(AGC)状态在预定的时间段内是否稳定；以及响应于自动增益控制状态在预定的时间段内稳定，且信号的能量强度大于预定阈值，对接收器进行重置并通过接收器接收信号。
[0038]也就是说，在确定信号的能量强度在一时间窗内大于预定阈值(例如，4-100 μ S)的同时，还要确定自动增益控制状态在一段时间(例如，8-200 μ S)内趋于稳定。当两者条件均满足时，即可以将接收器重置并接收信号。
[0039]通过判定信号的能量强度在一段时间内大于预定阈值，可以降低接收器中的无限脉冲响应(IIR)滤波器的阶跃脉冲响应的影响或者其他类型的干扰(WiF1、蓝牙等)的影响；而通过判定AGC状态在一段时间内稳定，可以避免不稳定的AGC会导致PIP机制的误触发的情况。
[0040]可选地，对接收器进行重置可以包括:停止接收器中可能正在进行的同信道中的其他信号的接收操作。
[0041]可选地，该方法可以是在窄带射频接收器的物理层中实现的。
[0042]图2示出了根据本公开实施例的在物理层中避免同信道干扰的信号接收装置200的示意性框图。如图2所示，该信号接收装置200，可以包括:能量强度判断单元201，被配置为判断信号的能量强度是否大于预定阈值；以及重置单元203，被配置为响应于信号的能量强度大于预定阈值，对接收器进行重置并通过接收器接收信号。通过以信号的能量强度(而不是时间)为优先级来对同时同信道发射的信号进行接收，从而降低了误包率。当然，为了进一步提升接收装置的性能，还可以实施如下文所描述的更为具体的实施例。
[0043]图3示出了根据本公开的具体实施例的信号接收装置300的示意图。如图3所示，除能量强度判断单元301、重置单元303外，信号接收装置300还可以包括:取绝对值单元305，被配置为在判断之前对信号的能量强度取绝对值，作为信号的能量强度；低通滤波器307，被配置为在判断之前对信号的能量强度进行低通滤波；自动增益控制状态确定单元309，与能量强度判断单元301并行设置，被配置为确定自动增益控制状态在预定的时间段内是否稳定。
[0044]在图3示出的例子中，低通滤波器307由两个乘法器、一个加法器和一个延时模块组成，用于去除信号中偶尔出现的毛刺，从而避免对信号的后续处理的干扰。在其他例子中，低通滤波器可以采用其他实施方式，不构成对本发明的限制。
[0045]此外，针对加入信号接收装置300的自动增益控制状态确定单元309，重置单元303还可以被配置为响应于自动增益控制状态在预定的时间段(例如，8-200 μ S)内稳定，且信号的能量强度在预定的时间窗(例如，4-100 μ S)内大于预定阈值，对接收器进行重置并通过接收器接收信号。
[0046]通过判定信号的能量强度在一段时间内大于预定阈值，可以降低接收器中的无限脉冲响应(IIR)滤波器的阶跃脉冲响应的影响或者其他类型的干扰(WiF1、蓝牙等)的影响；而通过判定AGC状态在一段时间内稳定，可以避免不稳定的AGC会导致PIP机制的误触发的情况。
[0047]下面参考图4，其示出了适于用来实践本发明实施方式的移动终端400的示意性框图。在图4所示的示例中，移动终端400是一个具有无线通信能力的移动设备。然而，可以理解，这仅仅是示例性而非限制性的。其他类型的移动终端也可以容易地采用本发明的实施方式，诸如便携式数字助理(PDA)、寻呼机、移动计算机、移动电视、游戏设备、膝上型计算机、照相机、录像机、GPS设备以及其他类型的语音和文本通信系统。固定式移动终端同样可以容易地使用本发明的实施方式。
[0048]移动终端400包括一个或天线418，其可操作地与发射机414和接收机416进行通信。移动终端400还包括处理器412或者其他处理元件，其分别提供去往发射机414的信号和接收来自接收机416的信号。信号包括按照适当蜂窝系统的空中接口标准的信令信息，并且还包括用户语音、接收的数据和/或用户生成的数据。在此方面，移动终端400能够利用一个或多个空中接口标准、通信协议、调制类型以及接入类型来进行操作。作为示范，移动终端400能够根据多个第一代、第二代、第三代和/或第四代通信协议等中的任何协议来进行操作。例如，移动终端400可以能够按照第二代(G)无线通信协议IS-136 (TDMA)、GSM和IS-95 (CDMA)来进行操作，或者按照诸如UMTS、CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA的第三代(G)无线通信协议来进行操作，或者按照第四代(4G)无线通信协议和/或类似协议进行操作。
[0049]可以理解，处理器412包括实现移动终端400的功能所需的电路。例如，处理器412可以包括数字信号处理器设备、微处理器设备、各种模数转换器、数模转换器和其他支持电路。移动终端400的控制和信号处理功能按照这些设备各自的能力在其间分配。处理器412由此还可以包括在调制和传输之前对消息和数据进行卷积编码和交织的功能。处理器412还可以另外包括内部语音编码器，并且可以包括内部数据调制解调器。
[0050]移动终端400中的接收机416还可以包括:能量强度判断单元，被配置为判断信号的能量强度是否大于预定阈值；以及重置单元，被配置为响应于信号的能量强度大于预定阈值，对接收机416进行重置并通过接收机416接收所述信号。
[0051]移动终端400还可以包括用户接口，其例如可以包括耳机或者扬声器424、振铃器422、麦克风426、显示屏428以及手写设备431，所有这些设备都耦合至处理器412。移动终端400可以包括小键盘430。小键盘430可以包括传统的数字键(0_9)和相关键(#、*)，以及用于操作移动终端400的其他键。备选地，小键盘430可以包括传统的QWERTY小键盘布置。小键盘430还可以包括与功能相关联的各种软键。移动终端400还可以包括加速度感应模块436，用于捕获用户做出的动作(运动)。
[0052]具体地，显示屏428可以包括触摸式屏幕和/或邻近式屏幕，用户可以通过直接操作屏幕而操作移动终端400。此时，显示屏428同时充当输入设备和输出设备二者。在这样的实施方式中，手写设备431可以配置用于接收用户通过例如普通的笔、专用触笔和/或手指在显示屏428上提供的输入，包括指点输入和手势输入。
[0053]此外，移动终端400可以包括诸如操纵杆的接口设备或者其他用于输入接口。移动终端400还包括电池434，诸如振动电池组，用于为操作移动终端400所需的各种电路供电，以及可选地提供机械振动作为可检测输出。
[0054]移动终端400可以进一步包括用户标识模块(ΙΠΜ)438。UIM 438通常是具有内置处理器的存储器设备。ΙΠΜ 438例如可以包括订户标识模块(S頂)、通用集成电路卡(UICC)、通用订户标识模块(US頂)、可移动用户标识模块(R-ΙΠΜ)等。ΙΠΜ 438通常存储与移动订户相关的信元。
[0055]移动终端400还可以具有存储器。例如，移动终端400可以包括易失性存储器440，例如包括用于数据临时存储的高速缓存区域的易失性随机存取存储器(RAM)。移动终端400还可以包括其他非易失性存储器442，其可以是嵌入式的和/或可移动的。非易失性存储器442可以附加地或者可选地包括例如EEPROM和闪存等。存储器可以存储移动终端400所使用的多个信息片段和数据中的任意项，以实现移动终端400的功能。
[0056]所述移动终端400可以实现上文结合图1描述的方法以及配置用于作为结合图2描述的设备。
[0057]应当理解，图4所述的结构框图仅仅为了示例的目的而示出的，而不是对本发明范围的限制。在某些情况下，可以根据具体情况而增加或者减少某些设备。
[0058]图5示出了根据本公开的具体实施例的信号接收装置的仿真结果。如图5所示，仿真示图中的横轴表示干扰能量等级，是发生同信道干扰的两个信号中前一个信号与后一个信号的能量的比值，单位为dB，S卩，该值越小，后一个信号的能量就越大。仿真示图的纵轴表示误包率(或者为误帧率，FER)，纵轴顶部的误包率为10°，即100%。
[0059]在图5中，虚方框表示的曲线为现有技术中的信号接收装置(S卩，不使用本公开的PIP机制)的误包率仿真曲线，实方框表示的曲线为本公开的具体实施例的信号接收装置(即，使用本公开的PIP机制)的误包率仿真曲线。
[0060]从图5中可以看到，干扰能量等级在-12到-SdB时，即，在后一个信号的能量远大于前一个信号的能量时，现有技术中的信号接收装置的误包率一直高居100%，即这种情况下不可能接收到这两个信号中的任何一个信号。而本公开的信号接收装置的误包率最低则降低至1%以下，显著地降低了误包率，提升了信号接收质量。
[0061]应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
[0062]应当注意，尽管在上文详细描述中提及了设备的若干装置或子装置，但是这种划分仅仅并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多装置的特征和功能可以在一个装置中具体化。反之，上文描述的一个装置的特征和功能可以进一步划分为由多个装置来具体化。
[0063]此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，流程图中描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
[0064]虽然已经参考若干【具体实施方式】描述了本发明，但是应该理解，本发明并不限于所公开的【具体实施方式】。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。所附权利要求的范围符合最宽泛的解释，从而包含所有这样的修改及等同结构和功能。
【主权项】
1.一种在物理层中避免同信道干扰的信号接收方法，包括: 判断信号的能量强度是否大于预定阈值；以及 响应于所述信号的能量强度大于所述预定阈值，对接收器进行重置并通过所述接收器接收所述信号。2.根据权利要求1所述的方法，还包括: 在所述判断之前，对所述信号的能量强度取绝对值，作为所述信号的能量强度。3.根据权利要求1所述的方法，还包括: 在所述判断之前，对所述信号的能量强度进行低通滤波。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述判断包括: 判断所述信号的能量强度在预定时间窗内是否大于所述预定阈值。5.根据权利要求1所述的方法，还包括: 确定自动增益控制状态在预定的时间段内是否稳定；以及 响应于所述自动增益控制状态在所述预定的时间段内稳定，且所述信号的能量强度大于所述预定阈值，对接收器进行重置并通过所述接收器接收所述信号。6.根据权利要求1或5所述的方法，其中所述对接收器进行重置包括: 停止所述接收器中可能正在进行的所述同信道中的其他信号的接收操作。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法是在窄带射频接收器的物理层中实现的。8.一种在物理层中避免同信道干扰的信号接收装置，包括: 能量强度判断单元，被配置为判断信号的能量强度是否大于预定阈值；以及重置单元，被配置为响应于所述信号的能量强度大于所述预定阈值，对接收器进行重置并通过所述接收器接收所述信号。9.根据权利要求8所述的装置，还包括: 取绝对值单元，被配置为在所述判断之前对所述信号的能量强度取绝对值，作为所述信号的能量强度。10.根据权利要求8所述的装置，还包括: 低通滤波器，被配置为在所述判断之前对所述信号的能量强度进行低通滤波。11.根据权利要求8所述的装置，其中所述能量强度判断单元进一步被配置为判断所述信号的能量强度在预定时间窗内是否大于所述预定阈值。12.根据权利要求8所述的装置，还包括: 自动增益控制状态确定单元，被配置为确定自动增益控制状态在预定的时间段内是否稳定， 其中所述重置单元进一步被配置为响应于所述自动增益控制状态在所述预定的时间段内稳定，且所述信号的能量强度大于所述预定阈值，对接收器进行重置并通过所述接收器接收所述信号。13.根据权利要求8或12所述的装置，其中所述重置单元中的所述对接收器进行重置的操作包括: 停止所述接收器中可能正在进行的所述同信道中的其他信号的接收操作。14.根据权利要求8所述的装置，其中所述装置是在窄带射频接收器的物理层中实现的。15.一种用户设备，包括 根据权利要求8至14中任一项所述的信号接收装置；以及 天线，用于从无线或有线信道中接收所述信号。
【文档编号】H04L25/03GK105897300SQ201510208410
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年4月28日
【发明人】曹嘉麟, 刘钊元, 胡子夏, 黄海力, 吴松平
【申请人】马维尔国际有限公司