專利名稱：無線電通信設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將接收到的信號下變頻為基帶信號的無線電通信設(shè)備，具
體地涉及將由以預定采樣頻率進行AD變換而產(chǎn)生的數(shù)字信號下變頻為基 帶信號的無線電通信設(shè)備。
更具體的說，本發(fā)明涉及一種無線電通信設(shè)備，其中通過利用IF波段 中的模擬信號所受到的AD變換的采樣頻率與當將IF信號變頻為基帶信號 時的頻率之間的頻率比具有特定關(guān)系這一事實而簡化了變頻器的電路配 置；并且本發(fā)明具體地涉及下述一種無線電通信設(shè)備，其中變頻器的電路 配置被簡化并且變頻器的后續(xù)級的操作量被減少。
背景技術(shù)：
無線電通信在從陸地廣播、陸地微波通信、衛(wèi)星通信、衛(wèi)星廣播等的 高容量基本中繼線到移動通信等的接入線的范圍內(nèi)起各種作用。諸如數(shù)字 廣播、無線LAN (局域網(wǎng))等這樣的通過無線電來傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字無 線電通信近來已是大勢所趨。
在數(shù)字無線電通信中，在發(fā)送方側(cè)執(zhí)行對信息源和通信信道的編碼和 對發(fā)送信號的數(shù)字調(diào)制，與發(fā)送方側(cè)相對，在接收方側(cè)執(zhí)行對信息源和通 信信道的解碼和數(shù)字解調(diào)。數(shù)字系統(tǒng)的通信技術(shù)可以提高通信速度和容 量，并且增強對噪聲、干擾和失真的耐受力，使得可以實現(xiàn)高質(zhì)量。
圖6示出了數(shù)字無線電通信的接收機的配置的示例。首先，通過LNA (低噪聲放大器)對由天線接收到的RF信號進行放大，并且將其從RF波 段一次下變頻為預定的IF (中頻)波段。接著，通過VGA (可變增益放 大器)對IF信號進行放大。由后續(xù)級中的基帶電路來指定VGA的可變增 益，并且在受到DA變換器(DAC)的模擬變換之后輸入到VGA。接 著，AD變換器(ADC)以預定采樣頻率通過AD變換將IF信號變換為數(shù)
字信號。進一步地，數(shù)字信號被數(shù)字下變頻器下變頻為復合基帶信號，被 LPF (低通濾波器)進行波形整形，然后被下采樣電路進行下采樣。此后 由數(shù)字電路形成的基帶電路執(zhí)行基帶處理。
在本領(lǐng)域中已知當以下關(guān)系成立時變頻器的配置可被簡化AD變換
時的采樣頻率與AD變換后的數(shù)字信號所受頻率變換的頻率之比為4比1 或者4比3 (例如見Jan-Erik Eklund禾卩Ragnar Arvidsson合著的"A Multiple Sampling, Single A/D Conversion Technique for I/<5 Demodulation in CMOS" (IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 31, No. 12, Dec. 1996)")。
在圖6所示的接收機中，由在第一變頻器(頻率f。中將RF信號變 頻為IF信號然后以采樣頻率K通過AD變換對IF信號進行采樣而得到的 數(shù)字信號在第二變頻器(頻率f2)中被變頻，以變換為復合基帶信號。這 些復合基帶信號然后在LPF中受到波形整形。
第二變頻如下面式(1)和式(2)中所示。在這種情況下，時間被當 作離散的時間At x n (n = 0， 1, 2， ...， °o)， At = 1/FS,并且f2/Fs = 1/4。在這種情 況下以90度為單位來執(zhí)行余弦和正弦操作。余弦和正弦操作的結(jié)果因此 呈0、 1和-1這三種值。就說是，余弦和正弦波形不需要相乘，并且余弦 和正弦可被當作如圖7所示的變頻系數(shù)。因此，歸零或者符號反轉(zhuǎn)被用于 余弦和正弦與在AD變換之后的接收到的信號r (t)的相乘，使得操作量 被顯著減少(例如見日本專利的早期公開No. 2002-76975中的0015和 0016段)。
<formula>formula see original document page 5</formula> (1)
<formula>formula see original document page 5</formula>(2)
圖8示出了這樣一種接收機的配置，通過用歸零和符號反轉(zhuǎn)來表示由 AD變換得到的接收到的信號r (t)與余弦和正弦的相乘，該接收機的電 路配置被簡化。該接收機與圖6中的接收機的相同之處在于由天線接收到
的RF信號被LNA放大然后被第一變頻器(頻率變頻為IF波段，并 且接著該IF信號被VGA放大然后被AD變換器以采樣頻率R通過AD變 換而變換為數(shù)字信號。在第二變頻器中，不再使在AD變換后的接收到的 信號r (t)與具有頻率f2的余弦和正弦相乘，而是使在AD變換后的接收 到的信號r (t)與圖7所示的變頻系數(shù)相乘。
圖9A至圖9D示出了圖8所示的接收機中的相應點處的信號狀態(tài)。 r (t)表示由以采樣頻率Fs進行AD變換而得到的接收到的信號。Io (t)和QQ (t)表示通過圖7所示的變頻系數(shù)以頻率f2被下變頻的信號。 圖9B示出了信號I。 (t)和Q。 (t)每隔一個樣本就包括零。這是因為零被 交替地包括在變頻系數(shù)中。
(t)和Qt (t)表示通過對變頻后的信號I。 (t)和Q。 (t)進行LPF 處理而得到的信號。圖IO示出了數(shù)字LPF的配置的示例。
I2 (t)和Q2 (t)表示通過下采樣電路對LPF處理后的信號h (t)和 (t)進行離散減少處理而得到的結(jié)果。在圖9D所示的示例中，每隔一 個樣本就執(zhí)行離散減少，從而使速率減半。
發(fā)明內(nèi)容
希望提供這樣一種優(yōu)秀的無線電通信設(shè)備，其可以有利地將由以預定 采樣頻率進行AD變換得到的數(shù)字信號下變頻為基帶信號。
還希望提供這樣一種優(yōu)秀的無線電通信設(shè)備，其中通過利用IF波段的 模擬信號所受到的AD變換的采樣頻率與當將該IF信號變頻為基帶信號時 的頻率之間的頻率比具有特定關(guān)系這一事實而簡化了變頻器的電路配置。
根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，提供了一種無線電通信設(shè)備，用于通過 以預定采樣頻率對接收到的信號進行模數(shù)變換然后將由模數(shù)變換得到的數(shù) 字信號變頻為基帶信號來執(zhí)行基帶處理，該無線電通信設(shè)備包括變頻單 元，該變頻單元被配置為將由模數(shù)變換得到的數(shù)字信號變換為頻率為&的 復合基帶信號，該頻率f2具有以下關(guān)系模數(shù)變換時的采樣頻率Fs與頻率 f2之比是4比1和4比3這兩種比例之一；波形整形單元，該波形整形單 元被配置為對基帶信號進行波形整形；以及下采樣單元，該下采樣單元被
配置為利用下述關(guān)系使用N' (=N/2)個樣本中的一個樣本對所述基帶信 號進行樣本離散減少，所述關(guān)系即基帶信號所占波段與采樣頻率F,之比為 1比N (N是二或者更大的偶數(shù))。
數(shù)字無線電通信技術(shù)近來已經(jīng)廣為普及。已知在下述情況下變頻器的 配置可被簡化其中，在將AD變換后的IF信號下變頻為基帶信號時， AD變換時的采樣頻率與AD變換后的數(shù)字信號所受變頻的頻率之比為4 比1或者4比3這種關(guān)系成立。
本發(fā)明進一步提出了一種利用以下關(guān)系來簡化接收機的配置的系統(tǒng) 基帶信號所占波段與采樣頻率之比為1比N (N為二或者更大的偶數(shù))。
利用IF波段的模擬信號所受到的AD變換的采樣頻率Fs與當將該IF 信號變頻為基帶信號時的頻率f2之比是4比1或者4比3這一關(guān)系成立的 事實，根據(jù)本發(fā)明實施方式的無線電通信設(shè)備可以將AD變換后的信號的 每一個樣本交替地分配給I信道和Q信道，并且變頻單元通過在I信道和 Q信道中的每一個中將所被分配的樣本中的每一個樣本順序地乘以系數(shù)1 和-1來將由AD變換得到的數(shù)字信號變換為基帶信號。
波形整形單元可以利用LPF中的包括偶數(shù)分量的系數(shù)的濾波器對I信 道中的基帶信號進行濾波處理，并且可以利用LPF中的具有奇數(shù)分量的系 數(shù)的濾波器對Q信道中的基帶信號進行濾波處理。因為濾波系數(shù)被分成偶 數(shù)系數(shù)和奇數(shù)系數(shù)，所以電路規(guī)模與具有所有系數(shù)的濾波器相比被減半。
當AD變換的采樣頻率Fs與將IF信號變頻為基帶信號時的頻率&之 比為4比1或者4比3這一關(guān)系成立時，變頻后的I信道和Q信道中的相 應信號交替地包括零，因此對相應信道中的信號進行波形整形并不需要 LPF的所有系數(shù)。因此，當注意到變頻后的信號中的交替插零，通過省略 零被輸入的濾波系數(shù)的操作而減少操作量。
根據(jù)本發(fā)明實施方式的無線電通信設(shè)備可以通過利用下述兩個AD變 換器進行采樣從接收到的信號生成I信道數(shù)字信號和Q信道數(shù)字信號中的 每一個，所述兩個AD變換器以Fs/2的工作頻率并且以彼此相反的相位工 作。在這種情況下，雖然無線電通信設(shè)備中所包括的AD變換器的數(shù)目被 增加，但是AD變換器的工作頻率被減半。因此，從簡化AD變換器上所
施加的規(guī)格這一觀點來看，該配置在增大了速率的系統(tǒng)中非常有效。
根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，可以提供這樣一種優(yōu)秀的無線電通信設(shè) 備，其可以有利地將由以預定采樣頻率進行AD變換得到的數(shù)字信號下變 頻為基帶信號。
另外，根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，可以提供這樣一種優(yōu)秀的無線電
通信設(shè)備，其中通過利用IF波段的模擬信號所受到的AD變換的采樣頻率 與當將該IF信號變頻為基帶信號時的頻率之間的頻率比具有特定關(guān)系這一 事實而簡化了變頻器的電路配置。
另外，根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，可以提供這樣一種優(yōu)秀的無線電 通信設(shè)備，其中變頻器的電路配置被簡化并且變頻器的后續(xù)級中的操作量 被減少。
在根據(jù)本發(fā)明實施方式的無線電通信設(shè)備中，利用IF波段的模擬信號 所受到的AD變換的采樣頻率與將該IF信號變頻為基帶信號時的頻率之比 是4比1或者4比3這一關(guān)系來簡化變頻器的電路配置，并且當注意到簡 化后的變頻器的后續(xù)級中的處理時，可以利用基帶信號所占波段與采樣頻 率之比為1比N (N是二或者更大的偶數(shù))這一關(guān)系來減少操作量。
另外，根據(jù)本發(fā)明的一種實施例，AD變換器的工作頻率可被減半， 并且設(shè)計規(guī)格因此被簡化。
根據(jù)稍后所要描述的基于本發(fā)明實施方式的更詳細的描述和附圖，本 發(fā)明的其他和進一步的特征和優(yōu)點將變得顯而易見。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一種實施方式的無線電接收機的配置的示圖； 圖2是示出在圖1所示的無線電接收機中LPF的配置與輸入LPF的信 號之間的關(guān)系的示圖3A是示出普通LPF的所有系數(shù)的示圖； 圖3B是示出普通LPF的偶數(shù)系數(shù)的示圖； 圖3C是示出普通LPF的奇數(shù)系數(shù)的示圖4A是示出使用LPF的偶數(shù)系數(shù)來實現(xiàn)濾波處理的LPF配置的示
圖4B是示出使用LPF的奇數(shù)系數(shù)來實現(xiàn)濾波處理的LPF配置的示
圖5是示出包括下述兩個AD變換器的無線電接收機的配置的一個示 例，所述兩個AD變換器以Fs/2的工作頻率工作并且以彼此相反的相位工 作；
圖6是示出用于相關(guān)領(lǐng)域中的數(shù)字無線電通信的接收機的配置的示例 的示圖7是示出用于代替余弦和正弦操作的變頻系數(shù)的示圖8是示出下述接收機的配置的示圖，該接收機的電路配置通過用歸 零和符號反轉(zhuǎn)來表示由AD變換得到的接收到的信號r (t)與余弦和正弦 的相乘而得到簡化。
圖9A是示出在圖8所示的接收機中在AD變換后的接收到的信號r (t)的狀態(tài)的示圖9B是示出在圖8所示的接收機中利用變頻系數(shù)對接收到的信號r (t)進行變頻之后的復合基帶信號I。 (t)和Qo (t)的狀態(tài)的示圖9C是示出在圖8所示的接收機中通過LPF執(zhí)行波形整形之后的復 合基帶信號L (t)和Q! (t)的狀態(tài)的示圖9D是示出在圖8所示的接收機中執(zhí)行下采樣之后的復合基帶信號 I2 (t)和Q2 (t)的狀態(tài)的示圖；并且
圖IO是示出相關(guān)領(lǐng)域中的數(shù)字LPF的配置的示圖。
具體實施例方式
在下文中將參考附圖來詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。 本發(fā)明進一步提出了一種利用以下關(guān)系來簡化接收機的配置的系統(tǒng)
基帶信號所占波段與采樣頻率之比為1比N (N為二或者更大的偶數(shù))。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的無線電接收機的配置。
該無線電接收機與圖8中的接收機的相同之處在于由天線接收到的
RF信號被LNA放大然后被第一變頻器(頻率f》變頻為IF波段，并且接
著該IF信號被VGA放大然后被AD變換器以采樣頻率Fs通過AD變換而 變換為數(shù)字信號。進一步地，后續(xù)級中的第二變頻器使AD變換后的接收 到的信號r (t)與圖7所示的變頻系數(shù)相乘。從而實現(xiàn)了與接收到的信號r (t)和具有頻率G的余弦和正弦的相乘等價的下變頻，并且得到了基帶 信號。進一步地，通過對這些基帶信號進行LPF操作來執(zhí)行波形整形，并 通過下采樣電路對基帶信號進行下采樣。
在圖1中，基帶信號所占波段與采樣頻率之比為1比2 (即N二2)。 圖2示出了這種情況下的LPF的配置與輸入LPF的信號之間的關(guān)系。但 是，時間被當作離散的時間At x n (n = 0, 1, 2,...，①)。如從圖2明白的， 被下變頻為基帶的接收到的信號IQ (t)和QQ (t)每隔一樣本交替地包括 零。因此考慮到在LPF操作中并非需要所有的系數(shù)。
因此，注意到變頻后的輸出信號I。 (t)和Q。 (t)中的交替插零，圖 1所示的接收機通過省略零被輸入的濾波系數(shù)的操作而減少操作量。下面 將描述接收機中的信號處理的過程。
(1) 首先，經(jīng)AD變換器進行AD變換之后的信號的每一個樣本被交 替地分配給I信道和Q信道。
(2) 接著，在I信道和Q信道中的每一個中，所被分配的樣本中的 每一個樣本都被乘以系數(shù)l (保持不變)或者-1 (符號反轉(zhuǎn))。
(3) 然后，作為系數(shù)相乘后的濾波處理，即在下變頻之后，利用 LPF中的具有偶數(shù)分量和奇數(shù)分量的系數(shù)的相應濾波器對I信道和Q信道 的相應基帶信號進行濾波處理。
圖3A至圖3C分別示出了普通LPF的所有系數(shù)、LPF的偶數(shù)系數(shù)，以 及LPF的奇數(shù)系數(shù)。圖4A和4B分別示出了利用LPF的偶數(shù)系數(shù)和LPF 的奇數(shù)系數(shù)來實現(xiàn)濾波處理的LPF配置。因為濾波系數(shù)被分成偶數(shù)系數(shù)和 奇數(shù)系數(shù)，所以該LPF的電路規(guī)模與圖IO所示的LPF配置相比被減半。
(4) 然后，下采樣電路以數(shù)目N， (=N/2)執(zhí)行下采樣。例如，當N =6、 N，3時，則下采樣電路執(zhí)行使用三個樣本中的一個樣本的下采樣處 理。
數(shù)字無線電接收機還可以通過利用下述兩個AD變換器進行采樣從接
收到的信號生成I信道數(shù)字信號和Q信道數(shù)字信號中的每一個，所述兩個
AD變換器以Fs/2的工作頻率工作并且以彼此相反的相位工作。圖5示出 了通過利用這種AD變換系統(tǒng)來進一步簡化的接收機的配置的一個示例。
在這種情況下，雖然設(shè)備中所包括的AD變換器的數(shù)目被增加，但是 AD變換器的工作頻率被減半。因此，從簡化AD變換器上所施加的規(guī)格 這一觀點來看，該配置在增大了速率的系統(tǒng)中非常有效。
上面己經(jīng)參考本發(fā)明的具體實施方式
詳細說明了本發(fā)明。但是，本領(lǐng) 域技術(shù)人員顯然可以在不脫離本發(fā)明精神的情況下對這些實施方式進行修 改和替換。
本發(fā)明可以應用于從陸地廣播、陸地微波通信、衛(wèi)星通信、衛(wèi)星廣播 等的高容量基本中繼線到移動通信等的接入線的范圍內(nèi)的各種數(shù)字無線電 通信技術(shù)。
簡而言之，己經(jīng)以示例性的形式公開了本發(fā)明，并且本說明書中所描 述的內(nèi)容不應以限制性的方式來理解。為了確定本發(fā)明的精神，應當考慮 權(quán)利要求書。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應當明白，可以根據(jù)設(shè)計需要和其他因素進行各種修 改、組合、子組合和變換，只要其屬于所附權(quán)利要求書或其等同物的范圍 之內(nèi)。
相關(guān)申請的交叉引用
本發(fā)明包含與2006年12月20日向日本專利廳提交的日本專利申請 JP 2006-342030有關(guān)的主題，上述申請的全部內(nèi)容通過引用而結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1.一種無線電通信設(shè)備，其被配置為通過以預定采樣頻率對接收到的信號進行模數(shù)變換然后將由模數(shù)變換得到的數(shù)字信號變頻為基帶信號來執(zhí)行基帶處理，所述無線電通信設(shè)備包括變頻單元，被配置為將由所述模數(shù)變換得到的所述數(shù)字信號變換為頻率為f2的復合基帶信號，頻率f2具有以下關(guān)系所述模數(shù)變換時的所述采樣頻率Fs與所述頻率f2之比是4比1和4比3這兩種比例之一；波形整形單元，被配置為對所述基帶信號進行波形整形；以及下采樣單元，被配置為利用下述關(guān)系使用N’＝N/2個樣本中的一個樣本對所述基帶信號進行樣本離散減少，所述關(guān)系即所述基帶信號所占波段與所述采樣頻率Fs之比為1比N，N是二或者更大的偶數(shù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的無線電通信設(shè)備，還包括信號分配單元，該信號分配單元被配置為將所述模數(shù)變換后的信號的每一個樣本交替地分配給I信道和Q信道；其中，所述變頻單元通過在所述I信道和所述Q信道中的每一個中將所被分配的樣本中的每一個樣本順序地乘以系數(shù)1和-1來將由所述模數(shù)變換得到的所述數(shù)字信號變換為所述基帶信號。
3. 如權(quán)利要求2所述的無線電通信設(shè)備，其中，所述波形整形單元利用LPF中的包括偶數(shù)分量的系數(shù)的濾波器對所述I信道中的所述基帶信號進行濾波處理，并且利用所述LPF中的包括奇數(shù)分量的系數(shù)的濾波器對所述Q信道中的所述基帶信號進行濾波處理。
4. 如權(quán)利要求l所述的無線電通信設(shè)備，其中，通過以Fs/2的工作頻率并且以彼此相反的相位工作的兩個模數(shù)變換器進行采樣從所述接收到的信號生成I信道中的數(shù)字信號和Q信道中的數(shù)字信號中的每一個。
5. —種無線電通信設(shè)備，其被配置為通過以預定采樣頻率對接收到的信號進行模數(shù)變換然后將由模數(shù)變換得到的數(shù)字信號變頻為基帶信號來執(zhí)行基帶處理，所述無線電通信設(shè)備包括變頻裝置，被配置為將由所述模數(shù)變換得到的所述數(shù)字信號變換為頻率為f2的復合基帶信號，頻率f2具有以下關(guān)系所述模數(shù)變換時的所述采 樣頻率Fs與所述頻率f2之比是4比1和4比3這兩種比例之一；波形整形裝置，被配置為對所述基帶信號進行波形整形；以及下采樣裝置，被配置為利用下述關(guān)系使用N^N/2個樣本中的一個樣本對所述基帶信號進行樣本離散減少，所述關(guān)系即所述基帶信號所占波段與采樣頻率Fs之比為1比N， N是二或者更大的偶數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無線電通信設(shè)備，其被配置為通過以預定采樣頻率對接收到的信號進行模數(shù)變換然后將由模數(shù)變換得到的數(shù)字信號變頻為基帶信號來執(zhí)行基帶處理，該無線電通信設(shè)備包括變頻單元，被配置為將由所述模數(shù)變換得到的所述數(shù)字信號變換為頻率為f<sub>2</sub>的復合基帶信號，頻率f<sub>2</sub>具有以下關(guān)系模數(shù)變換時的采樣頻率F<sub>s</sub>與頻率f<sub>2</sub>之比是4比1和4比3這兩種比例之一；波形整形單元，被配置為對基帶信號進行波形整形；以及下采樣單元，被配置為利用下述關(guān)系使用N’(＝N/2)個樣本中的一個樣本對所述基帶信號進行樣本離散減少，所述關(guān)系即基帶信號所占波段與采樣頻率F<sub>s</sub>之比為1比N(N是二或者更大的偶數(shù))。
文檔編號H04B1/26GK101207392SQ20071030161
公開日2008年6月25日 申請日期2007年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月20日
發(fā)明者渡部勝己 申請人:索尼株式會社