專利名稱：頻率偏置分集接收機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及頻率偏置分集接收機，它對于多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)(諸如HIPERLAN 2系統(tǒng))和使用天線分集的接收機系統(tǒng)具有特別的、但不排他的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
頻率偏置分集接收機可以從以下的論文獲知Tatsuro Masamura，“Frequency Offset Receiver Diversity for Differential MSK(用于差分MSK的頻率偏置接收機分集)”，IEEE Transactions onVehicular Technology，Vol.VT-36，No，2，May 1987，pp.63-。所描述的接收機分集方案打算用于高質(zhì)量移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)中MSK(最小移位鍵控)的差分檢測。接收機包括兩個接收分支，每個具有自己的天線。來自每個接收分支的信號被轉(zhuǎn)換成不同的中頻(IF)。IF信號被相加，然后被一個公共的差分檢波器檢波。多個信號在不帶有相位調(diào)節(jié)器、信號質(zhì)量測量電路或切換控制器的IF級被組合。IF信號在頻率上按照載波頻率偏置fs而被加以區(qū)分。頻率偏置被選擇成足夠大，這樣，混頻產(chǎn)物中任何干擾分量可由跟隨在差分檢波器后面的低通濾波器來抑制。每個接收分支實際上包括兩個完全的接收機鏈，這不僅增加元件數(shù)，由此增加成本，而且也增加功率消耗，這是在便攜裝置中所不希望的。
發(fā)明公開本發(fā)明的一個目的是減少頻率偏置分集接收機中的元件數(shù)。
按照本發(fā)明，提供了一種頻率偏置分集接收機，它具有用于組合至少兩個已調(diào)制RF輸入信號以形成單個RF偏移分集信號的裝置；用于把單個RF信號變換成基帶信號的接收電路；用于頻率解復(fù)用基帶信號以提供各個已調(diào)制基帶信號的裝置；以及用于組合解復(fù)用的信號以提供輸出的裝置。
本發(fā)明也提供一種頻率偏置分集接收機，它具有用于提取至少兩個已調(diào)制RF輸入信號中的各個RF輸入信號的空間分集裝置；具有信號輸入端和輸出端的RF信號組合裝置，其信號輸入端被耦合到空間分集裝置；RF偏移分集裝置，用于在除一個以外所有的已調(diào)制RF輸入信號的信號路徑中，把各個RF輸入信號移位到與包含所述一個已調(diào)制RF信號的頻道相鄰的各個頻道中；被耦合到信號組合裝置的輸出端的中頻(IF)級，用于把已組合的信號下變頻到基帶；被耦合到IF級的頻率解復(fù)用裝置，用于恢復(fù)各個基帶已調(diào)制信號；以及用于組合解復(fù)用的信號以提供輸出信號的裝置。
不像上述的已知類型的接收機，這些輸入信號在它們被組合時實際上是處在RF(射頻)，因此避免在接收機的RF部分中元件以及它們的附加開銷的倍增。下變頻到基帶是在一個公共級完成的，然后經(jīng)過數(shù)字化的信號被實行頻率解復(fù)用，以便恢復(fù)原先接收的信號，它們隨后被組合。
附圖簡述現(xiàn)在參照附圖，通過例子描述本發(fā)明，其中

圖1是按照本發(fā)明制成的頻率偏置分集接收機的示意性方框圖，以及圖2是MIMO接收機的示意向方框圖。
在圖上相同的參考數(shù)字用來指相應(yīng)的特性。
用于實現(xiàn)本發(fā)明的模式圖1所示的接收機包括第一和第二RF接收分支10、12，它們被耦合到組合器14的各個輸入端11、13。第一接收分支10包括第一天線16，它被耦合到組合器14的輸入端11。第二接收分支12包括第一天線18，它與第一天線16是空間分隔開的，以及它通過開關(guān)20被耦合到濾波器22。濾波器22的輸出端被耦合到混頻器26的第一輸入端23。具有頻率FREQ.A的本地振蕩器信號被提供到混頻器26的輸入端24，以便把第一輸入端23上的信號移位到與由第一接收分支10中的信號占用的頻道相鄰的頻道?；祛l器26的輸出被提供到組合器14的輸入端13。
組合器14的已組合的信號輸出在兩個外差級中被下變頻到基帶，這兩個外差級包括RF混頻器28，它從適當?shù)脑唇邮誖F本地振蕩器頻率FREQ.B，以便把已組合的RF信號下變頻到IF，和IF混頻器30，它接收IF本地振蕩器頻率，把在它的另一個輸入端上的IF信號下變頻到基帶。
可任選地，單個混頻器(未示出)可以代替混頻器28和30，在這種情形下，它的本地振蕩器頻率被選擇來把已組合的RF信號變換到基帶。
模擬-數(shù)字變換器(ADC)32將來自混頻器30的基帶信號數(shù)字化，以及把它提供到基帶處理級34。級34包括頻率解復(fù)用器36，它恢復(fù)由第一和第二分支10、12接收的各個原先的調(diào)制信號，以及把它們提供在各個輸出端38，40上。在輸出端40上的信號使得由混頻器26產(chǎn)生的頻移倒置。這些輸出端38，40被耦合到相位對準和組合級42，它把單個最大組合的信號提供在輸出端44上。
基帶處理級34包括掃描相鄰頻道級46，它具有輸入端，被耦合到ADC 32的輸出端。級46具有三個輸出端48、50和52。輸出48被使用來選擇地操作開關(guān)20，輸出端50提供頻率FREQ.A，它被使用來移位在第二接收分支12中的RF信號的頻率，以及輸出端52提供頻率FREQ.B到RF混頻器28的本地振蕩器輸入端。
現(xiàn)在藉助于插入的波形圖P，Q，R，S，T，V，W和X描述所說明的接收機的工作。在圖上，橫坐標表示頻率以及縱坐標表示功率。
圖P表示由第一天線16接收的單個頻道信號以及圖Q表示由第二天線18接收的單個頻道信號。這兩個頻道的中心都是5.2GHz。圖R顯示被第二天線18接收的信號被移位+20MHz的頻率，現(xiàn)在處在與在第一天線16上的信號所占用的頻道相鄰的頻道。來自級14的組合的信號表示于圖S，圖上表示位于相鄰的頻率分集頻道上的這些信號。
圖T表示已組合的信號被下變頻到基帶。圖V和W表示頻率解復(fù)用器36的各個輸出38、40。在圖W的情形下，信號在頻率上被移回，以及類似于圖Q所示的情形。最后，圖X表示相位對準和把圖V和W所示的信號組合成單個大的不失真的脈沖的結(jié)果。
在優(yōu)選的工作模式中，在開關(guān)20被閉合和兩個信號被使用的情形下相鄰的頻道是空的。然而，如果兩個相鄰的頻道被占用，則接收機不能用兩個頻率復(fù)用的信號工作以及開關(guān)20被打開，這樣，接收機作為通常的接收機工作，它仍舊可以類似于具有天線分集的傳統(tǒng)的接收機那樣利用天線切換。
在只有一個頻道被占用的情形下，接收機仍舊可以利用頻率復(fù)用，但可能需要調(diào)節(jié)頻率FREQ.A和FREQ.B，以使得頻率復(fù)用信號不惡化。
所說明的接收機可以通過基帶處理調(diào)查相鄰的頻道的狀態(tài)。為了做到這一點，開關(guān)20被打開以及對解復(fù)用的信號的信號強度進行比較。為了調(diào)查另一個相鄰的頻道，頻率FREQ.A和FREQ.B必須被調(diào)節(jié)。
在按照本發(fā)明的制做的接收機的未說明的變例中，頻率復(fù)用可以在IF頻道濾波器后在IF上實行。這將確保相鄰的頻道總是空的。這個未說明的變例需要兩個RF到IF的下變頻器和僅僅一個IF到基帶的下變頻器。
在第二接收分支12中的信號可以移位一個以上的頻道間隔。在這種情形下，IF級和ADC 36必須工作在更大的頻率范圍。
圖2表示在MIMO系統(tǒng)中使用的頻率偏置接收機的實施例。所說明的MIMO接收機在許多方面是圖1所示的接收機的簡單推理，它具有多個頻道或分支。雖然圖2是表示四個接收分支，但數(shù)目可被重復(fù)以便對于全部的MIMO分支數(shù)提供足夠的分支。
圖2所示的接收機包括四個接收分支(或頻道)10、12A、12B和12C，它們被耦合到組合器14的各個輸入端11、13A、13B和13C。第一個接收分支(分支10)包括第一天線16，它被耦合到組合器14的輸入端11。其余三個分支12A、12B和12C的結(jié)構(gòu)基本上是相同的，為了便于描述，將只描述第二分支12A。在第三和第四分支12B和12C中的相應(yīng)的特性將參照括號中的數(shù)字。
第二分支12A包括天線18A(18B、18C)，它被耦合到濾波器22A(22B、22C)。濾波器22A(22B、22C)的輸出被耦合到混頻器26A(26B、26C)的第一輸入端23A(23B、23C)。具有頻率FREQ.A(FREQ.C和FREQ.D)的本地振蕩器信號被提供到混頻器26A(26B、26C)的輸入端24A(24B、24C)，以便把在第一輸入端23A(23B、23C)的信號移位到與由在第一接收分支10中的信號占用的頻道相鄰的或接近的頻道。混頻器26A(26B、26C)的輸出被耦合到組合器14的各個輸入端13A(13B、13C)。例如，第一頻道10具有5.2GHz的中心頻率，以及加到混頻器26A、26B、26C的輸入端24A、24B、24C的各個本地振蕩器信號可使得加到組合器14的輸入端13A、13B、13C的各個信號是[5.25GHz+(1×20MHz)]、[5.2GHz+(2×20MHz)]和[5.2GHz-(1×20MHz)]，組合器14的已組合的信號輸出，包括在四個相鄰的頻道中的信號，在兩個外差級中被下變頻到基帶，這兩個外差級包括RF混頻器28，它從適當?shù)脑唇邮誖F本地振蕩器頻率FREQ.B，用來把已組合的RF信號下變頻到IF，還包括IF混頻器30，它接收IF本地振蕩器頻率，用來把在它的另一個輸入端上的IF信號下變頻到基帶。
可任選地，單個混頻器(未示出)可以代替混頻器28和30，在這種情形下，它的本地振蕩器頻率被選擇來把已組合的RF信號變換到基帶。
模擬-數(shù)字變換器(ADC)32將來自混頻器30的基帶信號數(shù)字化，以及把它提供到基帶處理級34。級34包括頻率解復(fù)用器36，它恢復(fù)由四個分支10、12A、12B和12C接收的各個原先的調(diào)制信號，以及把它們提供在各個輸出端38、40A、40B和40C上。在輸出端40A、40B和40C上的信號使得由混頻器26A、26B和26C產(chǎn)生的頻移倒置。這些輸出端38、40A、40B和40C被耦合到第一MIMO級MIMO1。MIMO1級能夠?qū)崿F(xiàn)以下的、某些或所有的元件或功能(a)無線電信道估值(確定表示信道性能的M×N矩陣的系數(shù)，其中M是發(fā)射機數(shù)目，以及N是接收機數(shù)目。這可以通過使用訓(xùn)練序列或編碼技術(shù)達到)。
(b)無線電信道矩陣倒置。
(c)容量估值。
(d)零點或波束成形。
(e)干擾抵銷。
(f)SNR最大化。
(g)檢錯和糾錯。
MIMO級的輸出58、60A、60B和60C被耦合到第二MIMO級MIMO2的各個輸入端，MIMO2是復(fù)用器，用于把各個數(shù)據(jù)流重新組合成一個公共數(shù)據(jù)流，被提供在輸出端44上。
基帶處理級34包括掃描相鄰頻道級46，它具有輸入端，被耦合到ADC 32的輸出端。級46具有四個輸出端50、52、54和56。輸出端50提供頻率FREQ.A，它被使用來移位在第二接收分支12A中的RF信號的頻率，輸出端52提供頻率FREQ.B到RF混頻器28的本地振蕩器輸入端，以及輸出端54、56分別提供頻率FREQ.C和FREQ.D，用來移位在第三和第四接收分支12B、12C中的RF信號的頻率。
比較圖1和圖2，將會注意到，圖2在分支12A、12B和12C中沒有開關(guān)，因為MIMO的多分支結(jié)構(gòu)必須在所有的時間可提供，以便MIMO工作。無論如何，可能有某些相鄰的頻道被占用的情形，以及發(fā)射機必須被告知。這可以通過反向信道來完成，發(fā)射機作為響應(yīng)可限制它正在使用的MIMO增加的程度。
在本技術(shù)說明和權(quán)利要求中，元件前面的單字“a(一個)”或“an”并不排除多個這樣的元件的存在。而且，單字“comprising(包括)”并不排除除所列的這些以外的其他元件或步驟的存在。
工業(yè)應(yīng)用性無線電接收設(shè)備。
權(quán)利要求
1.頻率偏置分集接收機，具有用于組合至少兩個已調(diào)制RF輸入信號以形成單個RF偏移分集信號的裝置；用于把單個RF信號變換成基帶信號的接收電路；用于頻率解復(fù)用基帶信號以提供各個已調(diào)制基帶信號的裝置；以及用于組合解復(fù)用的信號以提供輸出的裝置。
2.如權(quán)利要求1中要求的接收機，其特征在于，用于組合至少兩個已調(diào)制RF輸入信號的裝置包括用于把該至少兩個輸入信號的至少一個信號的頻率移位到與該至少兩個輸入信號的另一個信號相鄰的頻道的裝置。
3.如權(quán)利要求1或2中要求的接收機，其特征在于一個空間分集裝置，用于提取該至少兩個已調(diào)制RF輸入信號。
4.如權(quán)利要求1，2或3中要求的接收機，其特征在于，用于組合頻率解復(fù)用信號的裝置包括相位對準裝置。
5.如權(quán)利要求1，2或3中要求的接收機，其特征在于，用于組合的裝置包括第一MIMO級，用于把至少兩個輸入信號組合成單個輸出；以及第二MIMO級被耦合在頻率解復(fù)用裝置與第一MIMO級之間。
6.頻率偏置分集接收機，具有用于提取至少兩個已調(diào)制RF輸入信號中的各個RF輸入信號的空間分集裝置；具有信號輸入端和輸出端的RF信號組合裝置，其信號輸入端被耦合到空間分集裝置；RF偏移分集裝置，用于在除一個以外所有的已調(diào)制RF輸入信號的信號路徑中把各個RF輸入信號移位到與包含所述一個已調(diào)制RF信號的頻道相鄰的各個頻道中；被耦合到信號組合裝置的輸出端的中頻(IF)級，用于把已組合的信號下變頻到基帶；被耦合到IF級的頻率解復(fù)用裝置，用于恢復(fù)各個基帶已調(diào)制信號；以及用于組合解復(fù)用的信號以提供輸出信號的裝置。
7.如權(quán)利要求6中要求的接收機，其特征在于，用于組合頻率解復(fù)用信號的裝置包括相位對準裝置。
8.如權(quán)利要求6中要求的接收機，其特征在于，用于組合的裝置包括第一MIMO級，用于把至少兩個輸入信號組合成單個輸出；以及第二MIMO級被耦合在頻率解復(fù)用裝置與第一MIMO級之間。
9.如權(quán)利要求6中要求的接收機，其特征在于，切換裝置，它被耦合到每個RF頻移分集裝置上；以及用于響應(yīng)于檢測到至少兩個相鄰的頻道已經(jīng)在使用從而操作該切換裝置來中斷信號路徑的裝置。
10.如權(quán)利要求6中要求的接收機，其特征在于，用于檢測相鄰的頻道的狀態(tài)的裝置，所述裝置使得RF頻率偏置分集裝置和IF級調(diào)節(jié)它們的頻率，以避免破壞已組合的信號。
全文摘要
頻率偏置分集接收機包括第一RF接收機分支(10)和第二RF接收機分支(12)；RF信號組合器(14)，具有第一和第二輸入端(11、13)和輸出端，第一和第二接收機分支分別被耦合到第一和第二輸入端(11、13)；在第二接收機分支(12)中的頻率移位裝置(26)，用于移位接收信號頻率至少一個頻道帶寬；被耦合到信號組合裝置(14)的輸出端的中頻(IF)級，用于把已組合的信號變頻到基帶；頻率解復(fù)用裝置(36)，用于恢復(fù)相應(yīng)于由第一和第二接收機分支(10、12)接收的RF信號的基帶信號；以及基帶信號組合器(42)，用于組合解復(fù)用的信號以提供輸出信號(44)。在一個實施例中的基帶信號組合器包括至少一個MIMO級。
文檔編號H04B7/02GK1520650SQ02812924
公開日2004年8月11日 申請日期2002年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月27日
發(fā)明者R·費菲爾德, D·H·埃文斯, R 費菲爾德, 埃文斯 申請人:皇家菲利浦電子有限公司