專(zhuān)利名稱(chēng)：可用于單載波和多載波接收操作的移動(dòng)臺(tái)接收機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)和方法，更具體地說(shuō)，涉及能夠接收多個(gè)載波頻率(多載波)的RF接收機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代無(wú)線(xiàn)電信系統(tǒng)正逐步發(fā)展以便為移動(dòng)設(shè)備的用戶(hù)提供高速分組數(shù)據(jù)服務(wù)。一個(gè)示例是為移動(dòng)設(shè)備的用戶(hù)提供因特網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)的能力。朝這方向快速發(fā)展的一個(gè)無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)是稱(chēng)為全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)的時(shí)分多址(TDMA)系統(tǒng)，特別是稱(chēng)為GSM+的增強(qiáng)版GSM、GPRS(通用分組無(wú)線(xiàn)電業(yè)務(wù))和EGPRS(增強(qiáng)型通用分組無(wú)線(xiàn)電業(yè)務(wù))。
隨著此類(lèi)現(xiàn)代無(wú)線(xiàn)電信系統(tǒng)的發(fā)展，用戶(hù)對(duì)更高速的數(shù)據(jù)連接需求將會(huì)不可避免地增加。增加有效數(shù)據(jù)率的一個(gè)特別有吸引力的技術(shù)是為無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)提供多載波傳輸能力，以及為此處也稱(chēng)為移動(dòng)臺(tái)的無(wú)線(xiàn)設(shè)備提供對(duì)應(yīng)的多載波接收功能。在這種類(lèi)型的系統(tǒng)中，每個(gè)載波可輸送單獨(dú)的數(shù)據(jù)流，或單個(gè)數(shù)據(jù)流的不同部分，因而有效地增加了移動(dòng)臺(tái)接收的總數(shù)據(jù)率。為便于說(shuō)明本發(fā)明，移動(dòng)臺(tái)可以為手持或車(chē)載蜂窩電話(huà)、個(gè)人通信裝置、具有無(wú)線(xiàn)通信能力的個(gè)人數(shù)字助理(PDA)類(lèi)型的裝置、具有無(wú)線(xiàn)通信能力的個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)以及具有無(wú)線(xiàn)通信能力的其它類(lèi)型的裝置。
在移動(dòng)臺(tái)中實(shí)施多載波接收功能時(shí)，一個(gè)重要的考慮事項(xiàng)是它不會(huì)對(duì)移動(dòng)臺(tái)的集成度、成本、功耗和復(fù)雜性造成不利影響。另一個(gè)考慮事項(xiàng)是包含多載波接收能力不會(huì)損害接收機(jī)在正常單載波環(huán)境操作的能力。
現(xiàn)在有多種方法可提供多載波接收能力。然而，正如下面所將看到的一樣，這些方法中沒(méi)有一個(gè)可提供最佳解決方案。
首先要說(shuō)明的是，出于多個(gè)實(shí)際原因，可以看到在實(shí)施多載波接收機(jī)方面最好使用直接轉(zhuǎn)換接收機(jī)(DCRX)。在DCRX方法中，接收的RF載波直接下變頻到基帶，因而避免了生成一個(gè)或多個(gè)中頻(IF)。關(guān)于DCRX的參考，可以參考例如下列共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利，通過(guò)引用將這些專(zhuān)利完整地結(jié)合在此，這些專(zhuān)利有Petteri Alinikula等人的題為“在直接轉(zhuǎn)換接收機(jī)中消除D.C偏置和雜散AM抑制”(Elimination of D.C.Offset and Spurious AM Suppression in a DirectConversion Receiver)的美國(guó)專(zhuān)利No.6115593；Kari Lehtinen的題為“在雙頻帶無(wú)線(xiàn)電通信系統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)換收發(fā)信機(jī)中生成頻率的方法，雙頻帶無(wú)線(xiàn)電通信系統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)換收發(fā)信機(jī)以及在移動(dòng)臺(tái)中使用此方法和儀器”(Method of Generating Frequencies in a Direct ConversionTransceiver of a dual Band Radio Communication System，a DirectConversion Transceiver of a Dual Band Radio Communication Systemand the Use of this Method and Apparatus in a Mobile Station)的美國(guó)專(zhuān)利No.5983081；以及Jarmo Heinonen的題為“在兩個(gè)頻帶中發(fā)送和接收RF信號(hào)的發(fā)射機(jī)/接收機(jī)”(Transmitter/Receiver for Transmittingand Receiving of an RF Signal in Two Frequency Bands)的美國(guó)專(zhuān)利No.5896562。
第一個(gè)可能的多載波接收技術(shù)可稱(chēng)為模擬下變頻。在此系統(tǒng)中，從同相(I)與正交(Q)混頻器到模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，為每個(gè)載波提供了DCRX通路。然而，使用此方法要求大量增加所需功耗和電路面積，且靈敏度也可能受到損失。此外，需要多個(gè)DCRX所需的頻率合成器在頻率面(frequency plane)上彼此相互很近地操作，從而產(chǎn)生可能的干擾影響。
另一個(gè)技術(shù)是使用寬帶RF接收濾波器，結(jié)合出現(xiàn)在ADC后的單個(gè)模擬混頻器及IQ混頻。寬帶濾波器預(yù)期應(yīng)對(duì)感興趣的副載波頻率組或“束”外的另外信道和帶內(nèi)阻塊(blocker)進(jìn)行抑制。因而這些信號(hào)的衰減應(yīng)當(dāng)足以不超出ADC的動(dòng)態(tài)要求。這意味著需要許多高階和很高Q的濾波器(如果寬帶濾波器不可調(diào))。雖然使用鏡像抑制混頻器在抑制干擾信道方面會(huì)提供某種幫助，但至少?gòu)挠谐杀拘б鎸?shí)施的角度來(lái)看，此方法是不實(shí)用的。
另一種實(shí)施多載波接收機(jī)的方法是采用模擬IQ混頻器對(duì)、復(fù)(與“實(shí)”相對(duì))模擬寬帶濾波器及在ADC后的最終IQ檢測(cè)。然而，可以看到接收機(jī)模擬端的IQ不平衡將鏡像抑制限制到大約30dB，其實(shí)可能需要的鏡像抑制大約是其兩倍。有關(guān)此方法的其它參考，請(qǐng)參閱美國(guó)專(zhuān)利No.4914408。
還有一種實(shí)施多載波接收機(jī)的方法是采用模擬IQ混頻器對(duì)、實(shí)(與“復(fù)”相對(duì))模擬寬帶(帶通)濾波器及數(shù)字形式的鏡像抑制，并結(jié)合ADC后的IQ檢測(cè)。這種情況下，IQ混頻器對(duì)將副載波束混頻到IF，隨后，使用I和Q信道的模擬濾波器將副載波及其鏡像與其它干擾信號(hào)分開(kāi)。然而，在此方法中，ADC的動(dòng)態(tài)要求過(guò)于嚴(yán)格，難以提供有成本效益的實(shí)施。
在以下專(zhuān)利中，可以找到多種相關(guān)的先有技術(shù)R.Maixner等人的題為“單邊帶信號(hào)解調(diào)器”的美國(guó)專(zhuān)利No.4241451；L.Kahn的題為“AM立體發(fā)射機(jī)”的美國(guó)專(zhuān)利No.4220818；J.Haartsen的題為“多載波無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)與無(wú)線(xiàn)電收發(fā)信機(jī)實(shí)現(xiàn)”的美國(guó)專(zhuān)利No.6081697；R.Boehnke等人的題為“多載波傳輸，與現(xiàn)有GSM系統(tǒng)兼容”的歐洲專(zhuān)利EP938208A1；以及J.James的題為“衛(wèi)星調(diào)諧器級(jí)”的歐洲專(zhuān)利EP715403A1。
應(yīng)記住的一點(diǎn)是這些常規(guī)方法沒(méi)有一種可展示所需屬性，即通過(guò)單載波接收機(jī)體系結(jié)構(gòu)提供高度協(xié)同。這是一個(gè)重要的考慮，因?yàn)樵谡Z(yǔ)音操作模式中，多數(shù)GSM接收機(jī)在DCRX模式，因此轉(zhuǎn)換到多載波接收(數(shù)據(jù)模式)并且再轉(zhuǎn)換回原模式應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單。
因此可以明白存在一個(gè)無(wú)法行使的需要是提供克服上述和其它問(wèn)題的多載波接收機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個(gè)目的和優(yōu)點(diǎn)是提供一種改進(jìn)的多載波接收機(jī)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的和優(yōu)點(diǎn)是提供一種用于移動(dòng)臺(tái)的改進(jìn)的多載波接收機(jī)，該接收機(jī)克服上述和其它問(wèn)題，在實(shí)施上具有成本效益，并且與單載波接收環(huán)境中的DCRX的使用是協(xié)同的。
按照本發(fā)明實(shí)施例的方法和儀器克服了上述和其它問(wèn)題，并且實(shí)現(xiàn)了上述目的和優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)用于多載波接收的方法，執(zhí)行以下步驟將接收的RF信號(hào)下變頻為同相(I)和正交(Q)信道信號(hào)，其中每個(gè)信號(hào)包含低中頻(低IF)的多個(gè)副載波，并且如有必要，一個(gè)副載波或單載波以0Hz為中心；在I和Q信道中用模擬低通濾波器對(duì)感興趣的頻帶外的干擾信號(hào)進(jìn)行濾波；將I和Q信道信號(hào)轉(zhuǎn)換為其數(shù)字表示；在多載波接收情況下，通過(guò)將I和Q信道信號(hào)的數(shù)字表示正交下混頻(quadraturedownmixing)到數(shù)字域中的基帶，將作為彼此鏡像的副載波分開(kāi)；以及以數(shù)字形式添加或減去結(jié)果I和Q信號(hào)，以獲得包含所需多載波的上邊帶和下邊帶之一或兩者。對(duì)于對(duì)稱(chēng)多載波接收的情況，下變頻的步驟包括將本機(jī)振蕩器調(diào)諧到一組副載波的中心頻率的步驟，而對(duì)于非對(duì)稱(chēng)多載波接收的情況，下變頻的步驟包括在正中副載波與其干擾相鄰信道之間調(diào)諧本機(jī)振蕩器的步驟。
在多載波操作的情況下，由較窄的濾波器代替寬帶模擬低通濾波器，所述較窄的濾波器的帶寬按各個(gè)副載波的帶寬設(shè)置，并且所述較窄的濾波器的中心頻率是固定或可調(diào)諧的頻率。
在單載波接收的情況下，接收機(jī)可在直接轉(zhuǎn)換或低IF模式下操作，并且從多載波接收改變到單載波接收要執(zhí)行以下步驟調(diào)諧模擬基帶濾波器帶寬，以構(gòu)成單載波帶寬；調(diào)整用于單載波接收的模數(shù)轉(zhuǎn)換器帶寬和動(dòng)態(tài)范圍，且其中數(shù)字正交下混頻和數(shù)字加法器可以被重新配置或被無(wú)效。
在單載波接收的情況下，接收機(jī)在IF模式下操作，其中從單載波改變到多載波接收要執(zhí)行以下步驟旁路IF濾波器；調(diào)諧模擬基帶濾波器帶寬，以構(gòu)成多載波信號(hào)帶寬；調(diào)整用于多載波接收的模數(shù)轉(zhuǎn)換器寬帶和動(dòng)態(tài)范圍，且其中數(shù)字正交下混頻和數(shù)字加法器可以被激活。
在模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換后，I和Q信道之間的振幅和相位不平衡被補(bǔ)償，以使不需要邊帶的抑制最大化。
在多載波接收的情況下，根據(jù)所有副載波的功率來(lái)調(diào)整模擬電路中的接收機(jī)增益，或者在副載波間隔足夠小時(shí)，是根據(jù)其中一個(gè)副載波的功率。
根據(jù)這些講授內(nèi)容，數(shù)字濾波提供每個(gè)副載波的最終選擇性。
模擬域中的選擇濾波可由具有足夠?qū)拵挼牡屯V波來(lái)實(shí)現(xiàn)，以致覆蓋整個(gè)副載波束，或者，每個(gè)副載波可以具有其自己相關(guān)的窄帶濾波器，以便與低通過(guò)濾器的情況相比較，可以減輕模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的動(dòng)態(tài)要求。
公開(kāi)的多載波接收方法和裝置與傳統(tǒng)的單載波DCRX方法具有最高的協(xié)同。


結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明詳細(xì)說(shuō)明，可更加清楚本發(fā)明的上述和其它特性，附圖中圖1是適合實(shí)施本發(fā)明的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的簡(jiǎn)化方框圖；圖2是有助于解釋多載波接收機(jī)操作的頻率圖，并示出了在到接收機(jī)ADC的輸入端的對(duì)稱(chēng)多載波組或束；圖3是圖1中移動(dòng)臺(tái)接收機(jī)的目前最佳實(shí)施例的方框圖，從單副載波的角度來(lái)看，它具有多載波接收和鏡像頻率的數(shù)字取消能力；圖4是按照這些講授內(nèi)容的一個(gè)方面的描述后ADC載波選擇邏輯的方框圖；
圖5是有助于解釋非對(duì)稱(chēng)副載波選擇處理的頻率圖，并示出了在到接收機(jī)ADC的輸入端的非對(duì)稱(chēng)多載波組或束；圖6是描述象圖4中那樣的后ADC載波選擇邏輯的方框圖，并且圖6還說(shuō)明了對(duì)數(shù)字I和Q信號(hào)之間的振幅和相位不平衡進(jìn)行補(bǔ)償?shù)臄?shù)字邏輯；圖7更詳細(xì)地示出圖3的功率測(cè)量和數(shù)字增益控制方面；以及圖8說(shuō)明對(duì)單載波IF濾波器進(jìn)行旁路以提供多載波信號(hào)路徑的技術(shù)。
具體實(shí)施例方式
首先參照?qǐng)D1，它說(shuō)明適合于實(shí)施本發(fā)明的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)5的實(shí)施例的簡(jiǎn)化方框圖。無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)5包括至少一個(gè)移動(dòng)臺(tái)(MS)100。圖1還示出示例性網(wǎng)絡(luò)營(yíng)運(yùn)商，例如該網(wǎng)絡(luò)營(yíng)運(yùn)商具有GPRS支持節(jié)點(diǎn)(GSN)，用于連接到諸如公共分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)或PDN的電信網(wǎng)絡(luò)；至少一個(gè)基站控制器(BSC)40；以及多個(gè)基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)50，它們按照預(yù)定的空中接口標(biāo)準(zhǔn)，在前向或下行方向?qū)⑽锢砗瓦壿嬓诺纼烧甙l(fā)送到移動(dòng)臺(tái)100。還存在從移動(dòng)臺(tái)100到網(wǎng)絡(luò)營(yíng)運(yùn)商的反向或上行通信路徑，它傳送移動(dòng)臺(tái)始發(fā)的接入請(qǐng)求與業(yè)務(wù)。為說(shuō)明本發(fā)明，假定BTS 50具有多載波傳輸能力。
在這些講授內(nèi)容的最佳而不是限制性實(shí)施例中，空中接口標(biāo)準(zhǔn)可與允許多載波數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭苿?dòng)臺(tái)100的任何標(biāo)準(zhǔn)相一致，諸如允許因特網(wǎng)70接入和網(wǎng)頁(yè)下載的數(shù)據(jù)傳輸。在本發(fā)明的目前最佳的實(shí)施例中，空中接口標(biāo)準(zhǔn)是支持GSM或高級(jí)GSM協(xié)議和空中接口的時(shí)分多址(TDMA)空中接口，雖然這里講授內(nèi)容并不局限于TDMA、GSM或GSM相關(guān)的無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)。
網(wǎng)絡(luò)營(yíng)運(yùn)商還可以包括為移動(dòng)臺(tái)100接收和轉(zhuǎn)發(fā)消息的適當(dāng)類(lèi)型的消息中心(MC)60。其它類(lèi)型的消息業(yè)務(wù)可包括補(bǔ)充數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)及一個(gè)當(dāng)前在開(kāi)發(fā)中的并稱(chēng)為多媒體消息業(yè)務(wù)(MMS)的業(yè)務(wù)，其中，圖象消息、視頻消息、音頻消息、文本消息、可執(zhí)行內(nèi)容等、以及其組合可在網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)臺(tái)100之間傳送。
移動(dòng)臺(tái)100一般包括微控制單元(MCU)120，MCU 120具有連接到顯示器140輸入端的輸出端，MCU 120具有連接到鍵盤(pán)或小鍵盤(pán)160輸出端的輸入端。移動(dòng)臺(tái)100可以是手持式無(wú)線(xiàn)電話(huà)，如蜂窩電話(huà)或個(gè)人通信裝置。移動(dòng)臺(tái)100也可包含在使用期間連接到另一裝置的卡或模塊內(nèi)。例如，移動(dòng)臺(tái)100可包含在使用期間安裝于便攜式數(shù)據(jù)處理器中的PCMCIA或類(lèi)似類(lèi)型的卡或模塊內(nèi)，諸如膝上型或筆記本計(jì)算機(jī)，或者甚至是可配帶在用戶(hù)身上的計(jì)算機(jī)。
假定MCU 120包括或連接到某種類(lèi)型的存儲(chǔ)器130，包括存儲(chǔ)操作程序的只讀存儲(chǔ)器(ROM)以及臨時(shí)存儲(chǔ)所需數(shù)據(jù)、暫時(shí)存儲(chǔ)器、接收的分組數(shù)據(jù)、要傳送的分組數(shù)據(jù)等的隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器(RAM)。也可提供單獨(dú)的、可拆卸SIM(未示出)，例如，SIM存儲(chǔ)首選的公共陸地移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)(PLMN)列表和其它用戶(hù)相關(guān)信息。為說(shuō)明本發(fā)明，假定ROM存儲(chǔ)某個(gè)程序，可使MCU 120執(zhí)行所需的軟件例程、層和協(xié)議，以便按照此處的講授內(nèi)容使用多載波方法至少實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接收，以及通過(guò)顯示器140和小鍵盤(pán)160為用戶(hù)提供適當(dāng)?shù)挠脩?hù)接口(UI)。雖然此處并未示出，但一般提供有麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器，以便用戶(hù)以常規(guī)方式進(jìn)行語(yǔ)音呼叫。
移動(dòng)臺(tái)100還包含無(wú)線(xiàn)部分和無(wú)線(xiàn)收發(fā)信機(jī)，無(wú)線(xiàn)部分包括數(shù)字信號(hào)處理器(180)、或等效的高速處理器或邏輯，無(wú)線(xiàn)收發(fā)信機(jī)包括發(fā)射機(jī)200和接收機(jī)220，兩者均連接到天線(xiàn)240，用于與網(wǎng)絡(luò)營(yíng)運(yùn)商通信。為調(diào)整收發(fā)信機(jī)，提供至少一個(gè)本機(jī)振蕩器(LO)260，諸如頻率合成器。諸如分組數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)通過(guò)天線(xiàn)240發(fā)送和接收。下列論述內(nèi)容主要涉及接收機(jī)220，此處假定為DCRX接收機(jī)，以及涉及按照這些講授內(nèi)容實(shí)現(xiàn)DCRX多載波接收機(jī)目前最佳的實(shí)施例中的DSP 180的操作。
通過(guò)介紹，本發(fā)明的這些講授內(nèi)容涉及到DCRX與低中頻(低-IF)接收機(jī)無(wú)線(xiàn)電體系結(jié)構(gòu)的組合，其中某一副載波的IF由頻率面中的副載波間隔定義。在低IF的情況下，假定IF為非零值，且具有不需要單獨(dú)模擬IF濾波器的值。從整個(gè)副載波束的角度來(lái)看，接收機(jī)象常規(guī)DCRX一樣操作，且對(duì)0Hz(零赫茲)周?chē)母陛d波組進(jìn)行混頻。實(shí)際上，如果有奇數(shù)個(gè)副載波，則接收機(jī)對(duì)于正中的副載波(在對(duì)稱(chēng)的情況下)象DCRX一樣操作。本發(fā)明的講授內(nèi)容對(duì)頻率域的多個(gè)載波位置不強(qiáng)加任何要求，也不對(duì)多載波的數(shù)量強(qiáng)加任何要求。因此，這些講授內(nèi)容支持對(duì)稱(chēng)和非對(duì)稱(chēng)操作。這些講授內(nèi)容的一個(gè)重要方面是用于多載波接收的單載波DCRX的配置，其中修改最小，且在當(dāng)前消耗和成本效益方面性能最佳。
在對(duì)稱(chēng)操作中，本機(jī)振蕩器260調(diào)諧到副載波組或束(頻率的)的中心頻率，并在IQ混頻器中生成了同相(I)和正交(Q)信號(hào)。因此，低IF的副載波彼此鏡像。通過(guò)正交下混頻到數(shù)字域的基帶，以及通過(guò)添加或減去I和Q信號(hào)來(lái)獲得所需的上邊帶或下邊帶，完成作為彼此鏡像的副載波的分離。在對(duì)稱(chēng)的情況下，低IF信號(hào)的上下邊帶均通過(guò)適當(dāng)選擇求和算子來(lái)檢測(cè)。視實(shí)際多載波部署而定，在ADC前，可能需要在低IF具有可調(diào)諧中心頻率的帶通濾波器，以便減輕ADC的動(dòng)態(tài)范圍要求。然而，目前最佳操作模式是在模數(shù)轉(zhuǎn)換功能前提供單個(gè)低通濾波器。如果在副載波之間不存在很強(qiáng)的干擾，且如果副載波在頻率面上位置對(duì)稱(chēng)，則這是可能的。在對(duì)稱(chēng)操作中具有奇數(shù)個(gè)副載波的情況下，中間的載波會(huì)直接下變頻到基帶(在模擬電路中)。
在非對(duì)稱(chēng)操作中，接收機(jī)LO 260并不調(diào)諧到副載波束的中心頻率，而是調(diào)諧在正中的副載波和該副載波的干擾相鄰信道之間。這樣做是為了減輕鏡像抑制要求。如果與所需的信號(hào)相比，相鄰信道電平較低，且如果采用的調(diào)制方案要求高的信噪比(SNR)，則可能需要此類(lèi)型的操作。
如果使用了正交下變頻，則負(fù)頻率不會(huì)反映到實(shí)端(實(shí)際上它們有某種程度反映，只是受到嚴(yán)重抑制)。在眾所周知的概念后的基本思想是對(duì)于所需或所要的信號(hào)(+90°，即正頻率)和鏡像信號(hào)(-90°，即負(fù)頻率)，I和Q之間的相位關(guān)系是不同的，這使得區(qū)分這兩種信號(hào)成為可能。
副載波束在正交模擬混頻器對(duì)中的DC周?chē)祛l。結(jié)果下混頻副載波如圖2中所示(假定是對(duì)稱(chēng)的情況)，具有示例性的600kHz載波間隔。正如看到的那樣，所需或所要的副載波1和5以及所要的副載波2和4是鏡像對(duì)。所要的副載波3的鏡像在模擬IQ混頻(DCRX操作)時(shí)被抑制。
圖3是鏡像抑制接收機(jī)220的電路圖。通常，圖3呈現(xiàn)了以數(shù)字方式取消鏡像頻率的基本概念。如圖1通常所示，接收機(jī)220具有連接到天線(xiàn)240的輸入端和連接到DSP 180的輸出端。圖3中的信號(hào)選擇單元220A可由DSP 180或數(shù)字邏輯實(shí)現(xiàn)。參照?qǐng)D2與圖3，如果所要的副載波2和4在天線(xiàn)240，則DSP 180輸出的是所要的副載波4中的數(shù)據(jù)。使用加法器221其它類(lèi)型的符號(hào)配置時(shí)，輸出的將是所需的副載波2中的數(shù)據(jù)。在目前最佳實(shí)施例中，接收機(jī)220包括至少一個(gè)信號(hào)選擇單元220A，該單元220A包含由數(shù)字乘法器222饋給信號(hào)的加法器221。數(shù)字乘法器222分別從I信道和Q信道ADC 223A與223B接收其輸入。通過(guò)分離接收的RF信號(hào)并且將分離的信號(hào)施加到I信道下變頻器224A與Q信道下變頻器224B，來(lái)得到I和Q信道。下變頻器混頻器224A和224B由LO 260通過(guò)移相器225驅(qū)動(dòng)。下變頻器混頻器224A和224B后面跟著基帶(BB)濾波器，分別實(shí)現(xiàn)為實(shí)帶通濾波器(BPF)或低通濾波器(LPF)226A與226B。下變頻和濾波的I信道和Q信道信號(hào)施加到ADC 223A與223B，用于轉(zhuǎn)換到數(shù)字域并做進(jìn)一步處理。
通常，在正好位于DSP 180前面的加法器221對(duì)中，決定是否要選擇出現(xiàn)在負(fù)或正頻率鏡像對(duì)上的信號(hào)。圖3中，加法器221配置為選擇正頻率上的信號(hào)，因而負(fù)頻率上的鏡像被衰減。加法器221加和減輸入的另一配置將造成正頻率上的信號(hào)的取消或衰落，并選擇負(fù)頻率上的信號(hào)，正如上面所述的那樣。
因此可直接獲得以下兩種結(jié)果例如，所要的副載波1和5具有公共乘法器222，但具有不同的加法器221，其中一個(gè)加法器對(duì)選擇所要的副載波1并抑制所要的副載波5，而另一個(gè)選擇所要的副載波5并抑制所要的副載波1。
按照這些講授內(nèi)容的接收機(jī)220的上述操作在圖4中示出，其中提供了多個(gè)信號(hào)選擇單元220A、220B和220C。由于假定所有副載波功率相等，因而鏡像抑制要求保持適中。
注意在信號(hào)選擇單元220A前可能有數(shù)字IQ調(diào)諧，以改進(jìn)鏡像抑制。這在圖6中示出，其中數(shù)字邏輯227使用從存儲(chǔ)器130讀取的X和Y的值來(lái)改變關(guān)于Q(或I)的I(或Q)信號(hào)的相位和振幅。
進(jìn)行IQ調(diào)諧的目的是補(bǔ)償在模擬電路中產(chǎn)生的相位和/或振幅不平衡，并因此改進(jìn)鏡像抑制。例如，可以在生產(chǎn)測(cè)試期間執(zhí)行補(bǔ)償，其中比較不要的邊帶與所要的邊帶的電平，并可使用從存儲(chǔ)器中讀取的某些調(diào)諧參數(shù)值進(jìn)行測(cè)量。然后，選擇對(duì)不要的邊帶產(chǎn)生最高抑制的參數(shù)值供使用并將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器130中。
作為一個(gè)示例，現(xiàn)假定由網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)圖2所示的下行多載波傳輸(例如，移動(dòng)臺(tái)從語(yǔ)音呼叫改變?yōu)閿?shù)據(jù)呼叫)。移動(dòng)臺(tái)100接收多載波的過(guò)程于是如下過(guò)程(A)基帶(BB)低通濾波器226A、226B的帶寬從100kHz增加到1.3MHz。注意，由于副載波束在0Hz周?chē)?，因而低通濾波器轉(zhuǎn)折頻率因而在1.3MHz左右。由于此濾波器是實(shí)濾波器(不是復(fù)濾波器)，因此它包括所有5個(gè)副載波。
(B)增加I和Q分支ADC 223A、223B的過(guò)抽樣比率，以在1.3MHz帶寬上獲得足夠動(dòng)態(tài)范圍，或者視使用的ADC拓樸結(jié)構(gòu)而定，可使用其它技術(shù)增加動(dòng)態(tài)范圍。
(C)如果不同于單載波操作頻率，則合成器(LO 260)頻率被調(diào)整到副載波頻率組或束的中間頻率。(注意可能只有二個(gè)、三個(gè)或四個(gè)具有不同頻率間隔的副載波。)(D)按照?qǐng)D4更改ADC 223A、223B后的信號(hào)路徑。如圖3所示，每個(gè)鏡像對(duì)因此轉(zhuǎn)到相同的信號(hào)選擇單元220A、220B和220C，其中四個(gè)乘法器222將信號(hào)轉(zhuǎn)換到基帶，其后四個(gè)加法器221(每個(gè)副載波有兩個(gè))選擇下邊帶或上邊帶。
(E)接下來(lái)，由DSP 180提供其它進(jìn)一步處理，例如，應(yīng)用數(shù)字自動(dòng)增益控制(AGC)。
此外，關(guān)于DSP 180，仍參照?qǐng)D3，可提供數(shù)字低通濾波器182，以便取得每個(gè)副載波的最終選擇性。當(dāng)使用多載波接收操作時(shí)，DSP180也可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字功率測(cè)量(PM)邏輯，用于測(cè)量所有副載波中的功率。這種情況下，也可以提供數(shù)字增益單元(DGB)186，用于根據(jù)單元186獲得的測(cè)量功率來(lái)獨(dú)立調(diào)整副載波功率。
圖7更詳細(xì)示出圖3的功率測(cè)量和數(shù)字增益控制方面，并且還示出插在混頻器224A、224B與低通濾波器226A、226B之間的模擬AGC單元227。注意，在一些實(shí)施例中，可能要在低通濾波器182與功率測(cè)量單元184之間提供抽選。
圖8說(shuō)明用于旁路單載波IF濾波器300的技術(shù)，如果存在，提供多載波信號(hào)路徑。注意，假定GSM接收機(jī)是DCRX類(lèi)型，然而某些實(shí)現(xiàn)可能提供IF濾波器300和混頻器302，主要是由于DC偏置產(chǎn)生的問(wèn)題。這種情況下，可提供切換網(wǎng)絡(luò)(SW1，SW2)來(lái)旁路單載IF混頻器302和IF濾波器300。如果多載波操作不具有在0Hz周?chē)母陛d波，則多載波模式中不存在DC偏置問(wèn)題。只要IQ混頻器對(duì)224A、224B不包含電抗部件(即具有窄帶寬)，便可以利用所示電路。
如以上所述，一些調(diào)制方案要求高信噪比(SNR)，例如，EGPRS中稱(chēng)為多編碼方案(MCS)9類(lèi)的實(shí)際上為MCS-9的方案要求幾乎30dB的SNR。因此，如果有兩個(gè)相等功率的MCS-9副載波作為鏡像對(duì)，則需要大約45dB的鏡像抑制。雖然本發(fā)明的目前最佳的實(shí)施例采用與IQ調(diào)整結(jié)合的對(duì)稱(chēng)接收(參見(jiàn)圖6)，但如果無(wú)法通過(guò)附加的IQ調(diào)諧實(shí)現(xiàn)所需的鏡像抑制，則在ADC 223輸入端，副載波可能非對(duì)稱(chēng)地被安排。這在圖5中示出，其中，所要的IF副載波3是100kHz，而不是0kHz，意味著其相鄰信道(adj3)作為鏡像。這將MCS-9的鏡像抑制要求減輕到大約30dB。注意，如上所述，對(duì)所要的副載波1的另一信道也實(shí)現(xiàn)了近似dB的鏡像抑制，該信道是所要的副載波5的相鄰信道的鏡象。非對(duì)稱(chēng)操作還提供一些其它優(yōu)點(diǎn)，諸如不存在DC偏置問(wèn)題。
使用本發(fā)明的講授內(nèi)容提供了多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。例如，當(dāng)鏡像與所要的信號(hào)(對(duì)稱(chēng)情況)處于相同電平時(shí)，鏡像頻率抑制要求保持適中。注意，根據(jù)示例，EGPRS中的MCS-9模式要求如此高的SNR，以致在標(biāo)準(zhǔn)要求中，相鄰信道實(shí)際比所要的信道的電平低。因此，從鏡像抑制的角度來(lái)看，將相鄰信道作為鏡像而不是所要的信道會(huì)是有利的。上面關(guān)于圖5描述了完成此操作的過(guò)程(非對(duì)稱(chēng)情況)。
此外，按這些講授內(nèi)容采用的數(shù)字實(shí)現(xiàn)對(duì)IQ不平衡較不敏感。并且，如圖6所示地使用IQ調(diào)諧使增加鏡像抑制變得可能。
此外，鏡像抑制功能的數(shù)字實(shí)現(xiàn)對(duì)所有鏡像提供抑制，即，對(duì)那些不僅是所要信道而且也是相鄰信道的鏡像提供抑制。如果使用例如鏡像抑制混頻器，則不是這種情況。
與目前指定的GSM接收機(jī)相比，通過(guò)增加基帶帶寬，包括ADC223A、223B的帶寬，并在數(shù)字電路(諸如DSP 180)中采用正確的數(shù)學(xué)運(yùn)算，可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的講授內(nèi)容。
相關(guān)地，與上面總結(jié)的其它多載波方法中的一些方法相比，由于感興趣的信號(hào)在DC周?chē)?，而不是在某一IF周?chē)蚨鳤DC 223帶寬得以有效地減半。此外，IF越低，就更易于取得高動(dòng)態(tài)ADC實(shí)現(xiàn)。另外，如上所述，圖6的IQ調(diào)諧可在信號(hào)選擇單元前被執(zhí)行，以便提高鏡像抑制。
雖然本發(fā)明的講授內(nèi)容主要是描述移動(dòng)臺(tái)100的多載波接收環(huán)境，但應(yīng)該明白，如果移動(dòng)臺(tái)100具有多載波傳輸能力，則也可在網(wǎng)絡(luò)端實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的講授內(nèi)容(例如，在BTS 50中)。
因此，雖然本發(fā)明就其最佳實(shí)施例進(jìn)行具體說(shuō)明和描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員明白，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下可以在形式和細(xì)節(jié)上進(jìn)行改變。
權(quán)利要求
1.一種用于執(zhí)行單載波和多載波接收的方法，它包括以下步驟將接收RF信號(hào)下變頻為同相(I)和正交(Q)信道信號(hào)，其中每個(gè)信道信號(hào)包含低中頻(低IF)的多個(gè)副載波，并且如果需要，一個(gè)副載波或單載波以0Hz為中心；使用模擬濾波器，在所述I和Q信道中對(duì)感興趣的頻帶外的干擾信號(hào)進(jìn)行濾波；將所述I和Q信道信號(hào)轉(zhuǎn)換為其數(shù)字表示；在所述多載波接收情況下，通過(guò)將所述I和Q信道信號(hào)的所述數(shù)字表示正交下混頻到數(shù)字域中的基帶，分離作為彼此鏡像的副載波；以及以數(shù)字形式添加或減去結(jié)果I和Q信號(hào)，以便獲得包含所述副載波中所需的副載波的上邊帶和下邊帶之一或兩者。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于對(duì)于對(duì)稱(chēng)多載波接收的情況，下變頻的所述步驟包括將本機(jī)振蕩器調(diào)諧到一組副載波的中心頻率的步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于對(duì)于非對(duì)稱(chēng)多載波接收的情況，下變頻的所述步驟包括將本機(jī)振蕩器調(diào)諧在正中的副載波與其干擾相鄰信道之間的步驟。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于數(shù)字濾波為每個(gè)所述副載波提供最終的選擇性。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在所述多載波操作的情況下，一些更窄的濾波器代替了寬帶模擬低通濾波器，其帶寬根據(jù)各個(gè)副載波的帶寬來(lái)設(shè)置，且其中心頻率是固定的或可調(diào)諧的。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在所述單載波接收的情況下，所述接收機(jī)可在直接轉(zhuǎn)換或低IF模式下操作，并且從多載波接收變化到單載波接收包括以下步驟調(diào)諧模擬基帶濾波器帶寬以構(gòu)成所述單載波帶寬，調(diào)整用于單載波接收的模數(shù)轉(zhuǎn)換器帶寬和動(dòng)態(tài)范圍，其中數(shù)字正交下混頻和數(shù)字加法器可被重新配置或被無(wú)效。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于在所述單載波接收的情況下，所述接收機(jī)在IF模式下操作，其中從單載波改變到多載波接收包括以下步驟旁路RF混頻器和IF濾波器，調(diào)諧模擬基帶濾波器帶寬以構(gòu)成所述多載波信號(hào)帶寬，調(diào)整用于多載波接收的模數(shù)轉(zhuǎn)換器帶寬和動(dòng)態(tài)范圍，其中數(shù)字正交下混頻和數(shù)字加法器可被啟動(dòng)。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在模數(shù)轉(zhuǎn)換后，I和Q信道之間的振幅和相位不平衡被補(bǔ)償，以使不需要的邊帶抑制最大。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在所述多載波接收的情況下，根據(jù)所有副載波的功率來(lái)調(diào)整模擬電路中的接收機(jī)增益，或者在所述副載波的間隔足夠小時(shí)，根據(jù)所述副載波中的一個(gè)副載波的功率來(lái)調(diào)整。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在所述多載波接收的情況下，分別對(duì)每個(gè)副載波來(lái)調(diào)整數(shù)字電路中的接收機(jī)增益，或者在副載波間隔足夠小時(shí)，對(duì)所有副載波提供相同的數(shù)字增益。
11.一個(gè)用于單載波和多載波接收的接收機(jī)，它包括下變頻器電路，用于將接收RF信號(hào)下變頻到同相(I)和正交(Q)信道信號(hào)，其中每個(gè)信道信號(hào)包含低中頻(低IF)的多個(gè)副載波，并且如果需要，一個(gè)副載波或單載波以0Hz為中心；模擬低通濾波器，它具有可調(diào)諧轉(zhuǎn)折頻率，用于在所述I和Q信道中對(duì)感興趣的頻帶外的干擾信號(hào)進(jìn)行濾波；I和Q信道模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將I和Q信道信號(hào)轉(zhuǎn)換為其數(shù)字表示；I和Q信道正交下混頻器，用于通過(guò)將所述I和Q信道信號(hào)的所述數(shù)字表示正交下混頻到數(shù)字域的基帶，來(lái)分離作為彼此鏡像的副載波；以及數(shù)字加法器邏輯，用于選擇性地添加或減去結(jié)果I和Q信號(hào)，以便獲得包含所述副載波中所需的副載波的上邊帶和下邊帶之一或兩者。
12.如權(quán)利要求11所述的接收機(jī)，其特征在于對(duì)于對(duì)稱(chēng)多載波接收的情況，通過(guò)將本機(jī)振蕩器調(diào)諧到一組副載波的中心頻率來(lái)操作所述下變頻器電路。
13.如權(quán)利要求11所述的接收機(jī)，其特征在于對(duì)于在非對(duì)稱(chēng)多載波接收的情況，通過(guò)將本機(jī)振蕩器調(diào)諧在正中的副載波及其干擾相鄰信道之間來(lái)操作所述下變頻器電路。
14.如權(quán)利要求11所述的接收機(jī)，其特征在于對(duì)于多載波接收的情況，每個(gè)所述模擬低通濾波器由至少一個(gè)更窄帶寬的濾波器來(lái)代替，所述至少一個(gè)更窄帶寬的濾波器的帶寬根據(jù)各個(gè)副載波的帶寬來(lái)設(shè)置，且其中心頻率是固定或可調(diào)諧的。
15.如權(quán)利要求11所述的接收機(jī)，其特征在于為適應(yīng)單載波和多載波接收，所述模擬低通濾波器的轉(zhuǎn)折頻率及所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的帶寬與動(dòng)態(tài)范圍均是可調(diào)的，并且所述數(shù)字下混頻與加法器邏輯可在不需要時(shí)被無(wú)效。
16.如權(quán)利要求11所述的接收機(jī)，其特征在于為適應(yīng)單載波與多載波接收，所述接收機(jī)還包括切換結(jié)構(gòu)，用于旁路用于單載波接收的RF混頻器和IF濾波器。
17.如權(quán)利要求11所述的接收機(jī)，其特征在于還包括補(bǔ)償所述數(shù)字I和Q信號(hào)之間振幅和相位不平衡的數(shù)字邏輯。
18.如權(quán)利要求11所述的接收機(jī)，其特征在于還包括用于在所述多載波接收的情況下測(cè)量副載波功率的數(shù)字邏輯。
19.如權(quán)利要求11所述的接收機(jī)，其特征在于在所述多載波接收的情況下，所述接收機(jī)還包括數(shù)字增益單元，用于對(duì)每個(gè)副載波獨(dú)立地調(diào)整副載波功率。
20.一種移動(dòng)臺(tái)，它包括接收天線(xiàn)和數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，所述移動(dòng)臺(tái)還包括接收機(jī)，所述接收機(jī)具有連接到所述天線(xiàn)的輸入端和連接到所述DSP輸入端的輸出端，所述接收機(jī)能夠用于多載波接收并包括下變頻器電路，用于將接收RF信號(hào)下變頻到同相(I)和正交(Q)信道信號(hào)，其中每個(gè)信道信號(hào)包含低中頻(低IF)的多個(gè)副載波，并且如果需要，一個(gè)副載波或單載波以0Hz為中心；模擬低通濾波器，它具有可調(diào)諧轉(zhuǎn)折頻率，用于在所述I和Q信道中對(duì)感興趣的頻帶外的干擾信號(hào)進(jìn)行濾波；I和Q信道模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將I和Q信道信號(hào)轉(zhuǎn)換為其數(shù)字表示；I和Q信道正交下混頻器，用于通過(guò)將所述I和Q信道信號(hào)的所述數(shù)字表示正交下混頻到數(shù)字域的基帶，來(lái)分離作為彼此鏡像的副載波；以及數(shù)字加法器邏輯，用于選擇性地添加或減去結(jié)果I和Q信號(hào)，以便獲得包含所述副載波中所需的副載波的上邊帶和下邊帶之一或兩者。
21.如權(quán)利要求20所述的移動(dòng)臺(tái)接收機(jī)，其特征在于對(duì)于對(duì)稱(chēng)多載波接收的情況，通過(guò)將本機(jī)振蕩器調(diào)諧到一組副載波的中心頻率來(lái)操作所述下變頻器電路。
22.如權(quán)利要求20所述的移動(dòng)臺(tái)接收機(jī)，其特征在于對(duì)于在非對(duì)稱(chēng)多載波接收的情況，通過(guò)將本機(jī)振蕩器調(diào)諧在正中的副載波及其干擾相鄰信道之間來(lái)操作所述下變頻器電路。
23.如權(quán)利要求20所述的移動(dòng)臺(tái)接收機(jī)，其特征在于對(duì)于多載波接收的情況，每個(gè)所述模擬低通濾波器由至少一個(gè)更窄帶寬的濾波器來(lái)代替，所述至少一個(gè)更窄帶寬的濾波器的帶寬根據(jù)各個(gè)副載波的帶寬來(lái)設(shè)置，且其中心頻率是固定或可調(diào)諧的。
24.如權(quán)利要求20所述的移動(dòng)臺(tái)接收機(jī)，其特征在于為適應(yīng)單載波和多載波接收，所述模擬低通濾波器的轉(zhuǎn)折頻率及所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的帶寬與動(dòng)態(tài)范圍均是可調(diào)的，并且所述數(shù)字下混頻與加法器邏輯可在不需要時(shí)被無(wú)效。
25.如權(quán)利要求20所述的移動(dòng)臺(tái)接收機(jī)，其特征在于為適應(yīng)單載波與多載波接收，所述接收機(jī)還包括切換結(jié)構(gòu)，用于旁路用于單載波接收的RF混頻器和IF濾波器。
26.如權(quán)利要求20所述的移動(dòng)臺(tái)接收機(jī)，其特征在于還包括用于補(bǔ)償所述數(shù)字I和Q信號(hào)之間振幅和相位不平衡的數(shù)字邏輯。
27.如權(quán)利要求20所述的移動(dòng)臺(tái)接收機(jī)，其特征在于還包括用于在所述多載波接收的情況下測(cè)量所有副載波中的功率的數(shù)字邏輯。
28.如權(quán)利要求20所述的移動(dòng)臺(tái)接收機(jī)，其特征在于在所述多載波接收的情況下，所述接收機(jī)還包括數(shù)字增益單元，用于對(duì)每個(gè)副載波獨(dú)立地調(diào)整副載波功率。
29.一種在用于單載波接收的接收機(jī)中用于執(zhí)行多載波接收的方法，它包括以下步驟將接收RF信號(hào)下變頻為同相(I)和正交(Q)信道信號(hào)，其中每個(gè)信道信號(hào)包含低中頻(低IF)的多個(gè)副載波；將所述I和Q信道信號(hào)轉(zhuǎn)換為其數(shù)字表示；通過(guò)將所述I和Q信道信號(hào)的所述數(shù)字表示正交下混頻到數(shù)字域中的基帶，分離作為彼此鏡像的副載波；以及選擇性地添加或減去所述I和Q信號(hào)的結(jié)果下混頻數(shù)字表示，以便獲得包含所述副載波中所需的副載波的上邊帶和下邊帶的至少一個(gè)。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于對(duì)接收RF信號(hào)進(jìn)行下變頻的所述步驟還生成集中在0Hz附近的副載波。
全文摘要
按照單載波和多載波接收的方法執(zhí)行下列步驟:將接收RF信號(hào)下變頻為I和Q信道信號(hào),其中每個(gè)都包含低IF的多個(gè)副載波,如需要,一個(gè)副載波或單載波以0Hz為中心;用模擬低通濾波器在I和Q信道中對(duì)感興趣的頻帶外干擾信號(hào)濾波;將I和Q信道信號(hào)轉(zhuǎn)換為其數(shù)字表示;在多載波接收時(shí),通過(guò)將I和Q信道信號(hào)的數(shù)字表示正交下混頻到數(shù)字域中的基帶,分離作為彼此鏡像的副載波;以數(shù)字形式添加或減去結(jié)果I和Q信號(hào),以獲得包含所需副載波的上邊帶和下邊帶之一或兩者。在對(duì)稱(chēng)多載波接收時(shí),下變頻步驟包括將本機(jī)振蕩器調(diào)諧到一組副載波的中心頻率的步驟。而在非對(duì)稱(chēng)多載波接收時(shí),下變頻步驟包括將本機(jī)振蕩器調(diào)諧在正中的副載波與其干擾相鄰信道之間的步驟。
文檔編號(hào)H03D7/16GK1373563SQ01145229
公開(kāi)日2002年10月9日 申請(qǐng)日期2001年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月7日
發(fā)明者S·哈爾波亞, M·哈馬萊寧 申請(qǐng)人:諾基亞移動(dòng)電話(huà)有限公司