[发明专利]无线通信设备、发射机和其中的方法

说明书

公开了第一无线通信设备中的发射机及其中的方法。发射机包括调制器和速率选择器，该速率选择器被配置为选择数据速率。速率选择器包括被配置为接收输入比特的输入和以所选择的数据速率来提供比特的输出。发射机进一步包括比特到符号映射器，该比特到符号映射器被配置为从速率选择器接收比特并将比特映射到任意字母表中的符号。发射机进一步包括扩展单元，该扩展单元被配置为借助于扩频码将从比特到符号映射器接收的符号扩展到码片序列。发射机进一步包括重映射单元，该重映射单元被配置为映射从扩展单元接收的码片序列以产生用于提供给调制器的信号。

技术领域

在此的实施例涉及发射机和包括发射机的无线通信设备，以及在其中执行的方法。

背景技术

物联网

物联网(IoT)社会期望数十亿的连接的传感器和致动设备。期望这种设备将在纽扣电池上运行数年，同时仍然以极低的实施成本生产。为实现这些目标，针对不同的用例优化了峰值通信速率；利用功率有效的物理层方法(如例如调制技术)以及可重复使用的实施方式设计。

在工业科学医疗(ISM)非许可共享频谱频段中，许多技术与强制遵循规范规则的设备共享和共存。监管机构施加的这种规范规则的示例有：先听后说(LBT)机制、媒体利用限制以及发射功率限制。除了各种WiFi技术之外，2.4GHz ISM频段中两种用于物联网机器对机器(M2M)通信的流行技术是蓝牙和Zigbee。蓝牙技术的一种最新变体被称为蓝牙低功耗(BLE)，并且其标准化物理层(PHY)基于高斯最小频移键控(GMSK)调制。另一方面，Zigbee使用电气和电子工程师协会(IEEE)802.15.4标准的物理层，并且基于直接序列扩频(DSSS)并利用偏移正交相移键控(O-QPSK)调制。具有支持蓝牙和Zigbee的现有芯片组硬件(HW)的生态系统是巨大的，其中，例如，蓝牙可在22亿移动设备中使用。

GMSK

GMSK是用于提供相移键控的调制方法。它被用于许多无线和卫星通信技术，包括全球移动通信系统(GSM)和蓝牙低功耗(BLE)。GMSK调制器的框图如图1中所示。它包括差分编码器110、高斯低通滤波器120以及FM调制器130。

GMSK提供恒定的包络和紧凑的频谱。GMSK非常灵活，并且可以进行调整，以在频谱紧凑性、均衡和/或解调复杂性以及链路性能之间做出折衷。用于无线通信系统的物理层的设计者可以选择比特周期(也称为符号持续时间T)、带宽-时间乘积BT以及差分编码器。带宽-时间乘积确定高斯低通滤波器120的带宽。小BT乘积将增加频谱紧凑性，但也将增加码间串扰(ISI)，这反过来在与具有相同比特周期但更大BT的GMSK信号相比时将需要更先进的接收机或将导致性能损失。差分编码器110对接收机性能和接收机复杂性之间的折衷有影响。不同的差分编码器选择导致不同的接收机设计，具有不同程度的复杂性。

在图1中，差分编码器110的输入比特由a_k表示，输出比特由b_k表示。差分编码器110可以以许多不同方式设计。下面给出一些示例，其中，总和被理解为以2为模。即，比特被认为是伽罗瓦域GF(2)中的元素。

■无差分编码：b_k＝a_k。例如，BLE不利用差分编码器。当希望在接收机处允许低复杂性差分检测时，该类型的编码器是有用的。

■b_k＝a_k+a_k-1。该类型的差分编码被用于GSM。

■b_k＝1-(a_k+b_k-1)。当在接收机处使用两比特差分检测时，该类型的差分编码是有用的。

上面的列表并非详尽无遗，并且实际上有可用于PHY设计者的更多类型的差分编码器(例如，设计用于实现三比特差分解码的编码器)。该列表示出无线系统的设计者选择了各种差分编码器。

O-QPSK