用于在无线网络上接收分组的装置的制作方法

本公开描述了允许接收器使用分数码元重组来检测前导码的系统和方法，特别是一种用于在无线网络上接收分组的装置。

背景技术：

1、在许多无线网络协议中，分组以前导码开始，前导码必须由接收节点检测。例如，前导码可以包括多个重复模式。重复模式的示例是在直接序列扩频分组中使用的重复码元、在正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,ofdm)分组中使用的短训练字段(short training field,stf)中的重复模式、在第三代合作伙伴计划(3rdgeneration partnership project,3gpp)长期演进(long term evolution,lte)中使用的zadoff-chu序列以及在移频键控(frequency-shift keying,fsk)分组中频繁使用的1和0的交替模式。

2、在操作中，前导码检测器将传入的无线数据与已知模式进行比较。这个过程可以称为相关。如果传入的无线数据与已知模式匹配到预定精度，则检测前导码。

3、当前导码检测器总是在监听前导码时，该操作工作良好。然而，在某些情况下，这是不可能的或非最佳的。例如，无线设备可以包括多个不同的天线，其中，必须将来自这些天线中的每一个天线的无线信号与已知模式进行比较。如果只有一个接收器，这意味着接收器不能监听任何天线的整个前导码。在另一个实施例中，为了节省能量，接收器可能希望限制前导码检测器活动的时间量。在又一个实施例中，无线设备可能需要扫描多个信道，其中，必须将来自这些信道中的每一个信道的无线信号与已知模式进行比较。如果只有一个接收器，这意味着接收器不能监听任何信道的整个前导码。在另一实施例中，无线设备可能需要扫描多个物理层(physical layer,phy)模式，其中，来自每个phy模式的无线信号必须与同每个phy模块相关联的已知模式进行比较。如果只有一个接收器，这意味着接收器不能监听任何phy模式的整个前导码。

4、因此，一些前导码检测器被配置为在仅接收到前导码码元的子集之后检测前导码。例如，在一些网络协议中，前导码的长度可以是8个码元。前导码检测器可以能够在接收到少于8个码元(例如2个码元或甚至1个码元)之后检测前导码。因此，前导码检测器可以被启用以接收前导码的片段，其中，接收片段可以是至少一个码元。在其他实施例中，接收片段可以小于一个码元。

5、然而，为了使这些前导码检测器正确地操作，接收器接收的全部接收片段必须是前导码字段的一部分。这对前导码检测器所使用的占空比施加了限制。例如，在图1a中，占空比是1/8，使得检测器对于片段(其可以是1个码元)是活动的，并且对于7个码元的持续时间是空闲的。在该实施例中，前导码字段的长度是8个码元，后面是帧开始定界符(start-of-frame delimiter,sfd)。理想地，由于前导码是8个码元长，1/8的占空比应足以捕获前导码的一个码元。然而，如图1a所示，如果刚好在前导码开始之前启用前导码检测器，则前导码检测器将不会接收到完全在前导码字段内的任何片段。这些不完全在前导码字段内的接收片段可以被丢弃。因此，为了确保至少一个接收片段(其可以是至少一个码元)完全在前导码字段内，如图1b所示，必须将占空比增加到至少1/7。注意，每当ri-1接收片段开始时，ri-1和ri接收片段中的至少一个必须完全在前导码字段内。

6、然而，占空比的这种增加导致能量消耗的相应增加。此外，在包括多个天线或多个信道或多个phy模式(例如，根据802.15.4-2020的蓝牙和偏移正交相移键控物理层(o-qpskphy))的实施例中，占空比的这种增加限制了在每个前导码字段期间可以采样多少天线、信道或phy模式，或者限制了每个天线或每个信道的接收片段的长度。

7、因此，如果存在使得即使接收片段中的一个片段在前导码字段之前开始或在前导码字段之后结束也能够进行前导码检测的系统和方法，则将是有益的。如果该系统和方法适用于多种调制方案，也将是有利的。

技术实现思路

1、公开了一种用于检测无线分组的前导码的系统和方法。该系统利用一个或更多个接收片段作为相关器的输入，在相关器存储器内形成相关器内容。在来自接收片段的每个样本被提供给相关器之后，相关器然后将相关器内容与预先编程为一组相关系数的已知模式进行比较。相关系数可能与相关器内容不一致，因为码元边界不是先验已知的。通过相关系数相对于相关器内容的循环移位或者相关器内容相对于已知相关系数的循环移位，可以找到与一个或更多个前导码码元的匹配。循环移位可能需要在接收该接收片段时可能不执行的处理时间。在接收到接收片段之后，可以执行循环移位，使得可以在接收到接收片段之后或者作为空闲时间的一部分，在接收下一个接收片段之前处理循环移位。该技术可以用于在前导码检测过程期间降低功率。替代地，该技术也可以用于天线分集、多phy和多信道应用。

2、根据一个实施例，公开了一种用于在无线网络上接收分组的装置。该分组包括前导码所在的前导码字段，并且前导码由多个相同的模式组成。该装置包括天线，用于接收包含分组的信号；射频(radio frequency,rf)电路，用于处理信号并创建一个或更多个接收片段；以及前导码检测器，用于基于一个或更多个接收片段的至少一个接收片段中的至少一个模式来检测前导码，其中，每个接收片段在持续时间上是至少一个模式，并且与后续接收片段间隔空闲时间。在一些实施例中，至少一个接收片段被存储在前导码检测器中作为相关器内容，并且在正接收片段时，或者在空闲时间期间，前导码检测器通过相对于相关器内容循环移位相关系数来检测至少一个模式。在某些实施例中，前导码检测器包括相关器，并且相关器在接收接收片段时以第一速率操作，并且在相对于相关器内容循环移位相关系数时以第二速率操作，其中，第二速率高于第一速率。在某些实施例中，前导码检测器包括成本函数引擎。在一些实施例中，整数个空闲时间的持续时间加上相同整数个接收片段的持续时间等于前导码字段的持续时间。在一些实施例中，空闲时间的持续时间等于整数个模式的持续时间。在一些实施例中，前导码检测器被配置为检测至少一个模式，其中，至少一个模式跨越多个接收片段。在一些实施例中，前导码检测器被配置为检测至少一个模式，其中，至少一个模式在至少一个接收片段内未对齐。在某些实施例中，前导码检测器包括用于容纳至少一个接收片段的数据移位寄存器和用于容纳相关系数的系数寄存器，其中，前导码检测器相对于至少一个接收片段循环移位相关系数，以检测至少一个模式。在某些实施例中，系数寄存器是循环移位寄存器，并且前导码检测器循环移位系数寄存器内的相关系数以检测至少一个模式。在某些实施例中，数据移位寄存器是循环移位寄存器，并且前导码检测器循环移位数据移位寄存器内的至少一个接收片段以检测至少一个模式。在某些实施例中，前导码检测器包括第二数据移位寄存器，用于容纳接收片段，并且通过将样本从第二数据移位寄存器移位到数据移位寄存器中来执行相关系数相对于至少一个所接收片段的循环移位。

3、根据另一实施例，公开了一种用于在无线网络上的多个信道中的一个信道上接收分组的装置。该分组包括前导码所在的前导码字段，并且前导码由多个相同的模式组成。该装置包括天线，用于接收包含分组的信号；rf电路，用于处理信号并从多个信道中的每个信道创建一个或更多个接收片段；以及前导码检测器，包括多个相关器，用于基于多个信道中的任何信道上的至少一个接收片段中的至少一种模式来检测前导码，其中，从每个单独信道接收的一个或更多个接收片段在持续时间上是至少一个模式，并且与该信道上的后续接收片段间隔空闲时间，其中，至少一个接收片段被存储在前导码检测器中作为相关器内容，并且多个相关器中的每个相关器被配置为在多个信道中的一个信道上操作，以在正接收接收片段时或在空闲时间期间通过相对于相关器内容循环移位相关系数来检测至少一个模式。在一些实施例中，多个相关器在接收接收片段时以第一速率操作，并且在相对于相关器内容循环移位相关系数时以第二速率操作，其中，第二速率高于第一速率。在一些实施例中，在空闲时间期间修改rf电路的参数。

4、根据另一个实施例，公开了一种用于在无线网络上接收分组的装置。该分组包括前导码所在的前导码字段，并且前导码由多个相同的模式组成。该装置包括第一天线，用于接收包含分组的第一信号；第二天线，用于接收包含分组的第二信号；天线开关，用于通过在空闲时间期间切换天线开关来从第一天线和第二天线中选择第一信号或第二信号；rf电路，用于处理第一信号和第二信号，并且在处理第一信号时创建一个或更多个接收片段的第一集合，以及在处理第二信号时创建一个或更多个接收片段的第二集合；以及前导码检测器，用于基于第一集合或第二集合中的至少一个模式来检测前导码，其中，来自第一集合的每个接收片段在持续时间上是至少一个模式，并且接收片段与后续接收片段间隔等于整数个相同模式的持续时间的空闲时间，并且来自第二集合的每个接收片段在持续时间上是至少一个模式，并且接收片段与后续接收片段间隔等于整数个相同模式的持续时间的空闲时间。在一些实施例中，前导码检测器包括第一相关器和第二相关器，每个相关器包括用于容纳来自至少一个接收片段的相关器内容的数据移位寄存器和用于容纳相关系数的系数寄存器，并且第一相关器在正从第一天线接收接收片段时，或者在空闲时间期间，通过相对于其相关器内容循环移位其相关系数来检测至少一个模式，并且第二相关器在正从第二天线接收接收片段时，或者在空闲时间期间，通过相对于其相关器内容循环移位其相关系数来检测所述至少一个模式。在一些实施例中，在第一集合或第二集合中的至少一个中，整数个空闲时间的持续时间加上相同整数个接收片段的持续时间等于前导码字段的持续时间。在一些实施例中，在检测到前导码之后，该装置选择天线中的一个来接收分组，其中，天线的选择是基于至少一个接收片段的接收信号强度指数(received signal strengthindex,rssi)。在一些实施例中，在连续接收片段之间修改rf电路的参数。