具体实施方式

除非另有定义，否则本文所用的所有技术和科学术语都具有与所描述的实施例所属领域的普通技术人员公知的含义相同的含义。

图1(现有技术)示出了用于处理接收到的模拟信号的传统无线接收器100的功能框图。传统的无线接收器100包括编码器120、滤波器124、模数转换器(analog-to-digitalconverter，ADC)126和解码器128。可能存在其它元件，但为了可追溯性和简化的目的，未示出这些元件。

如图1所示，传统的无线接收器100接收n个模拟输入信号x₁(t)、x₂(t)……x_n(t)，这些模拟输入信号可以由一个或多个天线结构(未示出，例如，MIMO/M-MIMO天线)接收。应当理解，每个接收到的信号可以具有不同的调制/编码特性。

如图所示，n个模拟输入信号x₁(t)、x₂(t)……x_n(t)被转发到编码器120。编码器120用于根据编码器120实现的扩频编译码方案，以比编码和转换n个单独模拟输入信号x₁(t)、x₂(t)……x_n(t)的速率高得多的速率将n个模拟输入信号x₁(t)、x₂(t)……x_n(t)编码和转换为单个复合经编码模拟信号y(t)。

具体地，编码器120的编码操作通过使用扩频编译码方案混合模拟输入信号x₁(t)、x₂(t)……x_n(t)来完成。随后可以组合混合操作的输出以产生单个模拟复合信号y(t)。

应当理解，扩频编译码方案可以基于任何正交码或PN序列，例如Walsh码、Hadamard码、Gold码、Barker码等。这些码表现出理想的编码特性，并且可以以比接收到的模拟输入信号x₁(t)、x₂(t)……x_n(t)的数据速率大得多的数据速率实现。通过进行该操作，编码器模块120输出在宽频率带宽内高效扩频的单个复合高速率模拟信号y(t)。

如图1中的实施例所示，经编码的模拟复合信号y(t)提供给抗混叠滤波器124，以衰减高频分量并防止混叠分量被采样。抗混叠滤波器可以包括具有合适截止频率的低通滤波器或带通滤波器。

然后，经滤波和编码的模拟复合信号y(t)可以提供给高带宽ADC 126，该ADC 126用于将模拟复合信号y(t)的滤波版本转换为数字复合信号y'(t)。

然后，可以传输数字复合信号y'(t)进行进一步处理，例如进行由解码器128执行的解码操作。解码器128处理数字复合信号y'(t)以将数字复合信号y'(t)解码和分离为n个组成数字信号x'₁(t)、x'₂(t)……x'_n(t)，这些组成数字信号包含最初接收到的n个模拟输入信号所包含的信息。

具体地，解码器128通过以与编码器120在编码最初接收到的模拟输入信号x₁(t)、x₂(t)……x_n(t)时使用的速率相同的速率，使用相同的扩频编译码方案混合数字复合信号y'(t)来接收和处理数字复合信号y'(t)。然后，可以整合所得的混合样本以产生n个数字信号x'₁(t)、x'₂(t)……x'_n(t)。

如上所述，传统的无线接收器100要求可以在硬件平台上执行的专用硬件和软件处理中的至少一种中实现的实体(例如，编码器120、ADC 122、解码器128)以高处理速度操作，以适于处理经编码的高速率宽带信号。

图2A示出了本公开中论述的各种实施例提供的基于可变速率编码器和解码器的无线接收器200的功能框图。如图所示，基于可变速率编码器和解码器的无线接收器200使用可变速率编码器202、滤波器模块210、ADC 212和可变速率解码器214。可能存在其它元件，但为了可追溯性和简单的目的，未示出这些元件。

鉴于随后的描述并且根据本公开中论述的各种实施例，将理解，实现可变速率编码器202和可变速率解码器214以用于解耦编码速率与解码速率，同时保持数据恢复完整性。通过进行该操作，基于可变速率编码器和解码器的无线接收器200明显放松了以其它方式适于处理经编码的高速率宽带信号所需的硬件/软件处理速度、功耗和带宽。

此外，与本公开中论述的各种实施例一致，应当理解，基于可变速率编码器和解码器的无线接收器200的一些或所有所指出的元件(例如，可变速率编码器202、滤波器模块210、ADC 212和可变速率解码器214)可以通过软件/固件结构实现，以有助于与现有接收器集成。在一些实施例中，这些元件中的一些或全部可以实现为专用硬件。

由此，如图2A所示，可变速率编码器202使用下变频器204、编码器206、组合器208和控编码控制器模块220-1。可变速率编码器202接收n个模拟输入信号x₁(t)、x₂(t)……x_n(t)，并用于根据配置为具有低于或高于解码器码率的码率的扩频编译码方案，将n个模拟输入信号x₁(t)、x₂(t)……x_n(t)编码和转换为单个复合经编码的模拟信号y(t)。在一个说明性示例中，扩频编译码方案的码率可以基于基带信号速率，而不是n个接收到的模拟输入信号x₁(t)、x₂(t)……x_n(t)的较高调制速率来启用包络信号编码。通过进行该操作，n个模拟输入信号x₁(t)、x₂(t)……x_n(t)以比解码器速率低的速率编码，从而产生具有降低带宽的复合经编码的模拟信号y(t)，该降低带宽适应并允许硬件和软件速度要求降低。

在另一个说明性示例中，扩频编译码方案的码率可以基于n个接收到的模拟输入信号x₁(t)、x₂(t)……x_n(t)的较高调制速率。通过进行该操作，n个模拟输入信号x₁(t)、x₂(t)……x_n(t)以比解码器速率高的速率编码，从而产生具有增加带宽的复合经编码的模拟信号y(t)。编码控制器模块220-1用于选择码率的值并将该码率的值提供给编码器206。码率的值可以根据各种因素选择，如系统硬件/软件处理速度的能力、功耗和带宽处理能力等。

根据本公开的各种实施例，如图2A所示，可变速率编码器202接收的n个模拟输入信号x₁(t)、x₂(t)……x_n(t)被提供给下变频器204。下变频器204使用一组单独的下变频器204-1、204-2……204-N以产生频率信号，并通过将输入信号与生成的频率信号混合，将输入信号移位到中频(intermediate frequency，IF)。应当理解，编码控制器模块220-1可以将中频的值提供给下变频器204。然后，n个IF移位输入信号被转发到编码器206。

编码器206还使用一组单独的编码器206-1、206-2……206-N来以编码控制器模块220-1提供的码率生成扩频编译码方案，并用于通过使用生成的扩频编译码方案混合n个IF移位输入信号以呈现经扩频移位的输入信号来对n个IF移位输入信号进行编码。对输入信号扩频扩大输入信号的带宽，然后将经移位和扩频的输入信号转发到组合器单元208，该组合器单元208用于将经移位和扩频的n个输入信号x₁(t)、x₂(t)……x_n(t)组合成单个模拟复合信号y(t)。

然后，可以将单个模拟复合信号y(t)提供给抗混叠滤波器模块210。抗混叠滤波器210用来限制感兴趣的带宽，并减少可能导致混叠效应的信号分量。然后，经滤波的单个模拟复合信号y(t)可以被提供给ADC 212，该ADC 212用于将经滤波的单个模拟复合信号y(t)转换为单个数字复合信号y'(t)。

回到图2A，然后可以将数字复合信号y'(t)转发到可变速率解码器214。可变速率解码器214可以位于与可变速率编码器202的物理位置相同的物理位置，也可以位于远程位置。可变速率解码器214还可以使用信号重构模块216、解码器218和解码控制器模块220-2。

如图所示，当接收到数字复合信号y'(t)时，可变速率解码器214将信号y'(t)转发到信号重构模块216。然后，信号重构模块216通过将数字复合信号y'(t)的编码速率更新到更新的编码速率来重构接收到的数字复合信号y'(t)。新的编码速率可以从解码控制器220-2接收，并且可以使用频谱重新分配技术确定。具体来说，解码控制器220-2提供的更新的编码速率不用于与编码控制器220-1提供的编码速率相关。因此，由编码控制器220-1提供的编码速率的任何变化都不影响由解码控制器220-2提供的编码速率，反之亦然。通过这种方式，可以将接收到的数字复合信号y'(t)的各频率分量移位到预期编码速率的新频率位置。频率分量的这种移动可以帮助解码器218以所需的解码速率操作，通过以所需的数据速率操作，解码器218保持基于可变速率编码器和解码器的无线接收器200的性能和数据恢复完整性。

应当理解，可变速率编码器202和可变速率解码器214的功能可以分别由编码控制器模块220-1和解码控制器模块220-2配置和控制。编码控制器模块220-1和解码控制器模块220-2用于存储操作控制参数，并根据预期的接收器服务要求、应用和设计将这些操作控制参数分别提供给可变速率编码器202和可变速率解码器214的各种模块。

为此，并根据本公开的各种实施例，编码控制器模块220-1和解码控制器模块220-2可以包括用于适当存储控制参数数据的存储器存储设备，以及用于执行控制参数数据并将这些控制参数数据传送到相关模块的处理设备。例如，编码控制器模块220-1可以提供各种配置和控制参数，例如，将中频数据提供到下变频器204，在该下变频器204处，模拟输入信号x₁(t)、x₂(t)……x_n(t)在编码之前被移位，将代码类型和编码速率提供到编码器206，以便编码器206-1至206-N对相应的IF移位输入信号等进行编码。类似地，解码控制器模块220-2用于向可变速率解码器214的各种模块提供配置和控制参数，以确保适当的模块功能。

应当理解，编码控制器模块220-1和解码控制器模块220-2可以用作控制可变速率编码器202和可变速率解码器214的单个控制器模块。这类操作替代方案并不以任何方式限制本公开中论述的范围。

图2B提供了本公开的各种实施例提供的可变速率解码器214的更详细的功能图。如图所示，包含在可变速率解码器214中的信号重构模块216还使用频谱提取器模块216-1、速率改变滤波器模块216-2、频谱分配模块216-3和频谱构建模块216-4。

鉴于所述配置，然后，接收到的数字复合信号y'(t)可以被馈送到频谱提取器模块216-1。频谱提取器模块216-1用于提取频谱并将接收到的数字复合信号y'(t)分离为数字频谱信号y'_R(t)组和数字频谱信号y'_I(t)组两个组。数字频谱信号y'_R(t)组构成具有正频率(实频率)分量的n个单独的数字频谱信号，所述正频率分量对应于n个单独的经移位和扩频的输入信号x₁(t)、x₂(t)……x_n(t)的频谱。类似地，数字信号y'_I(t)组构成具有负频率(图像频率)分量的n个单独的数字频谱信号，所述负频率分量对应于n个单独的经移位和扩频的输入信号x₁(t)、x₂(t)……x_n(t)的频谱。

然后，提取的数字频谱信号y'_R(t)组和数字频谱信号y'_I(t)组可以被提供给速率改变滤波器模块216-2。速率改变滤波器模块216-2用于将提取的数字频谱信号y'_R(t)组和数字频谱信号y'_I(t)组的采样率转换为与解码速率一致。然后，速率改变滤波器216-2的输出可以提供给频谱分配模块216-3。然后，频谱分配模块216-3可以将包含在数字频谱信号y'_R(t)组和数字频谱信号y'_I(t)组中的单独数字频谱信号的频率位置移位到由解码控制器模块220-2提供的更新频率位置。然后，可以使用频谱构建模块216-4组合频谱分配模块216-3的输出。然后，可以使用解码器218对组合频谱进行解码，以生成n个数字信号x'₁(t)、x'₂(t)……x'_n(t)，这n个数字信号包含最初接收到的n个模拟输入信号所包含的信息。

如图2C所示，示出了本公开的各种实施例提供的频谱提取器模块216-1的高级功能框图。频谱提取器模块216-1使用频谱提取器216-1A和频谱提取器216-1B。频谱提取器216-1A还具有一组能够提取单独的正频率(实频率)频谱的单频带选择滤波器，该单独的正频率频谱对应于n个单独的经移位和扩频的输入信号x₁(t)、x₂(t)……x_n(t)的频谱。类似地，频谱提取器216-1B还具有一组能够从频谱提取器模块216-2接收的数字复合信号y'(t)提取单独的负频率(图像频率)频谱的单频带选择滤波器，该单独的负频率频谱对应于n个单独的经移位和扩频的输入信号x₁(t)、x₂(t)……x_n(t)的频谱。

图2C还示出了根据单频带选择滤波器的频谱性质，以低于解码器速率的速率编码的数字复合信号y'(t)、从数字复合信号y'(t)提取的具有正频率分量的单独数字频谱信号、从数字复合信号y'(t)提取的具有负频率分量的单独数字频谱信号的频谱的示例性代表性频谱性质。

应当理解，单频带选择滤波器可以根据所使用的代码类型和生成这些代码的速率设计，以对n个模拟输入信号x₁(t)、x₂(t)……x_n(t)进行编码和解码。该设计还可以基于信号带宽、带外抑制比和镜像抑制衰减要求，以便成功提取期望频谱并排斥不需要的频率。为此，解码控制器模块220-2可以向频谱提取器216-1A和216-21B提供带选择滤波系数。

转到图2D，示出了本公开的各种实施例提供的速率改变滤波器模块216-2的高级功能框图。速率改变滤波器模块216-2可以使用速率改变滤波器216-2A和216-2B。然后，由频谱提取器模块216-1提取的数字频谱信号y'_R(t)组和数字频谱信号y'_I(t)组可以分别被转发给速率改变滤波器216-2A和216-2B。

然后，速率改变滤波器216-2A和216-2B可以用于分别改变数字信号y'_R(t)组和数字信号y'_I(t)组中的单独数字频谱信号的采样率，以便使速率与由解码控制器模块220-2提供的期望的采样率一致。此外，采样率的变化值可以是整数值或非整数值，这取决于期望采样率与信号的当前采样率的比值。应当理解，速率改变滤波器模块216-2可以使用任何合适的非限制性技术，这些技术用于在不偏离本文提出的原理的情况下改变采样率。

速率改变滤波器模块216-2可以使用的一种这类技术是通过对接收到的信号进行插值，以便将接收到的信号的采样率增加整数因子L。通过在信号的现有数据样本之间插入L-1个零值样本或通过重复单个样本L次，使得信号的中间采样率是原始采样率的L倍，可以扩展接收到的信号的采样率。

然后，可以将插值信号提供给合适的低通滤波器或带通滤波器，以去除由速率扩展引入的图像或高频噪声。然后，可以对经滤波的信号进行抽取，以便将经滤波的信号的采样率减少整数因子M。然后，可以通过针对每M个数据样本去除M-1个数据样本来减小接收到的信号的采样率，从而产生具有期望采样率的输出信号。

具有速率改变滤波器216-3A和速率改变滤波器216-3B的速率改变滤波器模块216-2的输出可以是单独重采样的数字频谱信号y'_R(t)组和单独重采样的数字频谱信号y'_I(t)组，更新的采样率为L/M。L和M的值可以取决于单独频谱信号的所需采样率与当前采样率的比值。

速率改变滤波器控制参数可以由解码控制器模块220-2提供。例如，这类控制参数可以包括速率改变参数、速率改变滤波系数等。

如图所示，图2E示出了本公开的各种实施例提供的频谱分配模块216-3的高级功能框图。频谱分配模块216-3使用频谱分配器216-3A和频谱分配器216-3B。然后，由速率改变滤波器216-2A单独重采样的数字频谱信号y'_R(t)组可以被转发到频谱分配器216-3A，然后，由速率改变滤波器216-2B单独重采样的数字频谱信号y'_I(t)组可以被转发到频谱分配器216-3B。

频谱分配模块216-3用于移位来自速率改变滤波器模块216-3的输出信号的频率位置，以便使当前频率位置与如解码控制器模块220-2提供的期望频率位置一致。此外，频率位置的移位量可以是整数值，这取决于由解码控制器模块220-2提供的期望编码速率与可变速率编码器202处的初始编码速率的比值。通过进行该操作，频谱分配模块216-3可以使用任何合适的非限制性技术，这些技术用于在不偏离本文提出的原理的情况下使频率位置移位。

频谱分配模块216-3可以使用的一种这类技术为生成调谐频率，并通过将输入信号与生成的调谐频率混合来使输入信号移位。例如，频谱分配器216-3A可以根据移位比R生成调谐频率，并用于使单独重采样的数字频谱信号y'_R(t)中的频率分量移位。类似地，频谱分配器216-3B可以根据移位比-R生成调谐频率，并用于使单独重采样的数字频谱信号y'_I(t)中的频率分量移位。其中，移位比R是可变速率解码器214处的期望编码速率与可变速率编码器202处的初始编码速率的比值。应当理解，移位比R的值可以大于或小于1，即，当R大于1时，期望的编码速率将高于初始编码速率，当R小于1时，期望的编码速率将低于初始编码速率。

频谱分配控制参数可以由解码控制器模块220-2提供。这类控制参数可以包括单独的频谱移频和期望的编码速率等。

此外，图2E示出了输入信号的示例性移频。如图所示，具有正频率分量的数字频谱信号的中心频率F₁被移位到[R×F₁]。类似地，具有负频率分量的数字频谱信号的中心频率-F₁被移位到-[R×F₁]。图2C还示出了作为频谱分配模块216-3的输入的单独重采样的数字频谱信号y'_R(t)组和单独重采样的数字频谱信号y'_I(t)组的频谱的示例性代表性频谱特性，和作为频谱分配模块216-3的输出的单独移位的数字频谱信号y'_R(t)组和单独移位的数字频谱信号y'_I(t)组在较高编码速率下的频谱的代表性频谱特性。

继续图2F，示出了本公开的各种实施例提供的频谱构建模块216-4的高级功能框图。频谱构建模块216-4用于组合频谱分配模块216-3的输出，以形成经重新编码的数字复合信号y”(t)。图2F进一步示出了经重新编码的数字复合信号y”(t)的代表性频谱性质。

频谱构建控制参数可以由解码控制器模块220-2提供。这类控制参数可以包括例如输入信号的数量。

然后，返回图2B，可以传输经重新编码的数字复合信号y”(t)进行进一步处理，例如进行由解码器218执行的解码操作。解码器218还使用一组单独的解码器218-1、218-2……218-N，这些解码器用于对经重新编码的数字复合信号y”(t)进行解码，以便将经重新编码的数字复合信号y”(t)分离为n个组成数字信号x'₁(t)、x'₂(t)……x'_n(t)，这些组成数字信号包含最初接收到的n个模拟输入信号所包含的信息。通过进行该操作，解码器128通过以如解码控制器模块220-2提供的速率使用扩频编译码方案混合经重新编码的数字复合信号y”(t)，来接收并处理经重新编码的数字复合信号y”(t)。然后，可以整合所得的混合样本以产生数字输入信号x'₁(t)、x'₂(t)……x'_n(t)。

解码器控制参数可以由解码控制器模块220-2提供。例如，这类控制参数可以包括解码速率。

图2G示出了本公开的各种实施例提供的编码控制器模块220-1的高级功能框图。编码控制器模块220-1用于编程可变速率编码器202中的各种模块。例如，编码控制器模块220-1可以基于中频要求配置下变频器204，在中频要求下，模拟输入信号x₁(t)、x₂(t)……x_n(t)将在编码之前移位。此外，编码控制器模块220-1可以基于代码类型和可变速率编码器202的编码速率处理能力来配置编码器206。

图2H示出了本公开的各种实施例提供的解码控制器模块220-2的高级功能框图。解码控制器模块220-2用于编程可变速率解码器214中的各种模块。例如，在可变速率编码器202中编码的信号的频谱可以取决于所使用的代码类型和代码速率。因此，频谱提取器模块216-1所需的频带选择滤波系数必须可编程，以与用于编码的代码类型和代码速率一致。此外，速率改变滤波器216-2所需的采样率和滤波系数的改变可以通过期望编码速率确定。此外，频谱分配模块216-3所需的单独的频谱移频/调谐频率可以取决于期望编码速率。此外，频谱构建模块216-4可以需要输入的数量作为控制参数。在可变速率解码器214中编程各种模块所需的所有这些控制参数都由解码控制器模块220-2提供。

应当理解，可变速率编码器202和可变速率解码器214的各种模块需要可编程，并且用于编程这些模块的控制参数分别由编码控制器模块220-1和解码控制器模块220-2提供，以便确保适当的模块功能，因此，使基于可变速率编码器和解码器的无线接收器200能够以彼此不相关的编码和解码速率操作，从而增加了构建可配置的和基于可变速率编码器和解码器的无线接收器200的灵活性。

图3示出了本公开的各种实施例提供的用于基于可变速率编码器和解码器的无线接收器处理的过程300的功能流程图。

如图所示，过程300开始于任务框310，其中，基于可变速率编码器和解码器的无线接收器200接收多个模拟信号。如上所述，接收器200可以包括一个或多个用于接收模拟信号的天线结构，接收到的模拟信号可以具有不同的调制/编码属性。

过程300进行到任务框312，其中，接收器200将多个接收信号的频率分量下变频为中频(intermediate frequency，IF)，然后根据具有第一码率的编译码方案，将IF移位的多个接收信号编码为单个模拟复合信号y(t)。如上所述，下变频器204用于下变频多个接收信号并将所述多个接收信号提供给编码器。继而，编码器206用于使用具有如编码控制器模块220-1提供的码率的编译码方案混合和组合多个接收信号，以输出单个复合模拟信号y(t)。

在任务框314中，接收器200可以对模拟复合信号y(t)进行滤波以限制感兴趣带宽并减少可能导致混叠效应的信号分量，并将经滤波的模拟复合信号y(t)转换为数字复合信号y'(t)。也就是说，如上所述，滤波器模块210可以对模拟复合信号y(t)执行抗混叠滤波，ADC 212可以执行模数转换以生成数字复合信号y'(t)。

过程300进行到任务框316，在任务框316中，接收器200用于通过以第二码率重新编码数字复合信号y'(t)来重构数字复合信号y'(t)，以生成经重新编码的数字复合信号y”(t)。也就是说，如上所述，然后，频谱提取器模块216-1可以提取频谱，并将接收到的数字复合信号y'(t)分离成数字频谱信号y'_R(t)组和数字频谱信号y'_I(t)组两个组。然后，可以通过速率改变滤波器模块216-2改变数字信号y'_R(t)组和数字信号y'_I(t)组中提取的单独数字频谱信号的采样率，以使采样率与如解码控制器模块220-2提供的解码速率一致。然后，频谱分配模块216-3可以将单独重采样的数字频谱信号y'_R(t)和y'_I(t)中的频率分量移位到如解码控制器模块220-2提供的更新位置。然后，可以使用频谱构建模块216-4组合频谱分配模块216-3的输出，以生成经重新编码的数字复合信号y”(t)。

最后，在任务框318中，接收器200用于对经重新编码的数字复合信号y”(t)进行解码，以输出与接收到的包含期望内容的模拟信号对应的数字信号。如上所述，解码器218用于通过使用具有如解码控制器模块220-2提供的第二码率的编译码方案混合数字复合信号来解码和恢复经编码的信号信息，以产生与接收到的包含期望内容的模拟信号对应的数字信号。

因此，通过基于可变速率编码器和解码器的无线接收器200所采用的可变速率编码和解码技术，降低了硬件/软件处理速度，可以实现较低带宽资源，并且降低了功耗。

应当理解，基于可变速率编码器和解码器的无线接收器200、组成组件和关联过程的操作和功能可以通过基于硬件、基于软件和基于固件的元件中的一个或多个来实现。这类操作替代方案并不以任何方式限制本公开中论述的范围。

还应当理解，虽然本文中提出的实施例已经参考特定的特征、结构和实施例描述，但很明显，可以在不脱离这些公开内容的情况下进行各种修改和组合。因此，说明书和附图仅被视为所附权利要求书限定的对论述的实现方式或实施例和其原理的说明，并且预期覆盖落入本公开中论述的范围内的任何和所有修改、变化、组合或等同物。