CN100518154C

CN100518154C - 在时分双工模式直接转换接收器中消除直流偏移的设备和方法

Info

Publication number: CN100518154C
Application number: CNB2004100824506A
Authority: CN
Inventors: 沈大铉
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-09-24
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2024-09-22
Also published as: CN1602007A; EP1519528B1; US7109777B2; KR100532285B1; US20050062513A1; EP1519528A2; EP1519528A3; KR20050030032A

Abstract

本发明公开了一种时分双工模式直接转换接收器中的DC偏移消除设备，其通过使用数据发送帧之间的接收时间差，通过使用先前帧的DC偏移信息，来消除当前帧的DC偏移。因此，该DC偏移消除单元具有如下优点：在主动模式下实时地消除DC偏移；消除根据时间和环境条件变化的DC偏移；以及通过使用优化的元件布置，来最小化功率消耗。

Description

在时分双工模式直接转换接收器中消除直流偏移的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种DC(直流)偏移消除设备，更具体地说，涉及一种在时分双工模式直接转换接收器中的DC偏移消除设备。

背景技术

通常，通信设备的接收器生成DC偏移。这样的DC偏移使所接收信号的幅度失真，使得接收到所不希望的信号。此时，如果接收器中所接收的信号较大，则该信号的失真可以导致接收器的接收功能停止。而且，这样的幅度失真导致接收器具有错误的RSSI(接收信号强度指示器)，使得当控制发送器的输出时，该幅度失真还会产生影响。其结果是，需要消除接收器的DC偏移。

通常，通过使用AC(交流)耦合或通过重复地在TDMA(时分多址)中执行充电或放电来消除接收器的DC偏移。在前者中，即，使用AC耦合，当通过高通滤波器消除DC偏移时，可能丢失近DC(near-DC)信息。已经知道，后者，即，重复地在TDMA中进行充电或放电，不适合于在主动模式(active mode)中消除由经过天线的再辐射(re-radiation)生成的DC偏移。

另外，通过使用平均值、测量单元、自动增益控制器(AGC)值、积分器等等来实现常规的偏移消除技术，以这样的方式使得该偏移消除能够用于主动模式，而与是频分双工(FDD)模式(即，CDMA(码分多址)2000-高通(Qualcomm))还是时分双工(TDD)模式无关。然而，这种常规的偏移消除技术增加了芯片的面积和功率消耗，这是因为它需要使用如此多种的数字元件。

另外，在数字领域中常规的DC偏移消除技术不能处理再辐射，所述再辐射根据计算平均值所需要的时间(时钟周期数)而随机变化。此外，如果延长用来计算平均值的时间，则常规的DC偏移消除技术会失去检测和校正的实时特征。通常，通信标准不能基于像这样的硬件限制。另外，FDD系统必须进行额外的计算，以获得起因于模拟/数字域中AGC增益参数的离散的AGC值。另外，在进行增益控制处理时，FDD系统需要针对CPU(中央处理单元)的复杂接口。

同时，由于需要用于常规TDD模式的偏移消除单元来检测前同步码(preamble)数据，因此不需要执行用于提取离散AGC参数的额外计算。然而，由于这样的偏移消除单元造成了时间延迟，因此该偏移消除单元失去了其实时特征。

发明内容

因此，提供本发明以解决上述出现在现有技术中的问题，本发明的第一目的是提供一种用于在主动模式下实时地消除DC偏移的设备。

本发明的第二目的是提供一种用于消除根据时间和环境条件变化的DC偏移的设备。

本发明的第三目的是提供一种在使用优化的元件布置(element alignment)来最小化功率消耗的同时消除DC偏移的设备。

为了实现这些目的，提供了一种在时分双工模式直接转换接收器中的DC偏移消除设备，其中，DC偏移消除设备通过使用先前帧的DC偏移信息和通过使用数据发送帧之间的接收时间差来消除当前帧的DC偏移。

根据本发明的示例性实施例，该DC偏移消除设备包括：第一寄存器，用于存储预定的理想DC值；第二寄存器，用于存储从数据信道读取的第一采样DC偏移；第一减法器，用于从存储在第二寄存器中的第一采样DC偏移中减去存储在第一寄存器中的预定的理想DC值；第三寄存器，用于临时存储第一减法器的结果值，直至下一数据发送帧的第二采样DC偏移值从下一帧的数据信道被加载到第二寄存器中；以及第二减法器，用于如果第二采样DC偏移值从下一帧的数据信道被加载到第二寄存器中，则从加载到第二寄存器中的第二采样DC偏移值中减去临时存储在第三寄存器中的结果值。

附图说明

通过结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，本发明的上述和其它目的、特性、优点将变得更加清楚，其中：

图1是示出根据本发明的一个实施例的具有DC偏移消除单元的时分双工模式直接转换接收器的框图；

图2是根据本发明的一个实施例的DC偏移消除单元的视图；

图3是根据本发明的一个实施例的时钟生成单元的视图；

图4是常规HPI帧结构的视图；以及

图5是根据本发明的一个实施例的输入到DC偏移消除单元的时钟信号的时序图。

具体实施方式

下面，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。注意，虽然在不同的图中示出，但是图中相同或类似的部件尽可能地使用相同的附图标记来标记。在本发明接下来的描述中，将省略对包含在其中的已知功能和结构的详细描述，以免使本发明的主题不明晰。

本发明涉及这样一种设备，其用于消除对在直接转换模式下的接收器性能施加严重影响的DC偏移，并用于通过简化接收器的结构而实现多模式，同时减少部件的数量和功率消耗。另外，根据本发明，在具有时分双工模式的通信系统中，在一个帧中实现上行链路/下行链路。另外，本发明涉及基于标准(IEEE802.16e国际标准，HPI国内标准)的技术，其中，在预定时间间隔内执行上行链路发送/下行链路发送。

图1是示意性地示出根据本发明的一个实施例的具有DC偏移消除单元20的时分双工模式直接转换接收器的框图。

参照图1，具有DC偏移消除单元20的时分双工模式直接转换接收器包括接收信号处理部件10、DC偏移消除单元20和时钟生成部件30。

接收信号处理部件10是用来调制通过天线(ANT)接收的数据，以输出同相&正交(I&Q)数据的器件。另外，在接收信号处理部件10中包括低噪声放大器(LNA)12、混合器14和ADC(模拟数字转换器)16。此时，接收信号处理部件10的每个器件均由时钟生成部件30生成的时钟Rx_pwr和Rx_adc控制。像这样的接收信号处理部件10通常被包括在传统的接收器之内。因此，将省略对接收信号处理部件10的详细描述。

DC偏移消除单元20根据由时钟生成部件30生成的时钟rega_wr、regb_wr、regc_wr、sub1和sub2，消除从接收信号处理部件10输出的I&Q数据的DC偏移。下面，将详细描述用于通过时钟来控制DC偏移消除单元20的操作的方法。

图2是示出根据本发明的一个实施例的DC偏移消除单元20的框图。参照图2，根据本发明的一个实施例的DC偏移消除单元20包括三个寄存器块，rega24、regb 23和regc 27，以及两个减法器，第一减法器25和第二减法器29。另外，DC偏移消除单元20需要具有控制信号和时钟信号以控制上述元件。换句话说，第一寄存器块rega 24、第二寄存器块regb 23、和第三寄存器块regc 27分别受第一寄存器写控制信号rega_wr、第二寄存器写控制信号regb_wr和第三寄存器写控制信号regc_wr控制。另外，第一减法器25和第二减法器29分别受第一减法器操作控制信号sub 1和第二减法器操作控制信号sub 2控制。当像这样的DC偏移消除单元20用于直接接收器时，要求该直接接收器包括两倍的上述元件。即，配备六个寄存器块和四个减法器。这是因为直接接收器具有I&Q接收路径。另外，每个元件的位数与ADC 16的位数一样多(见图1)。另外，需要符号位。

下面，将描述根据本发明的DC偏移消除单元20的操作。

首先，regb 23在时钟regb_wr的控制下存储预定的理想DC值(即‘0’VDC)。时钟regb_wr不被延迟并且最好由时钟生成单元31提供(图3，下面描述)。此时，regb 23读取并存储加载在‘v_com_d’信道上的DC值。换句话说，regb 23从外部器件，即中央处理单元(CPU，未示出)，读取预定的理想DC值，并将该值存储在其中，其中所述预定的理想DC值是为了测试或使用固定偏移的目的而预先设置的。

另外，rega 24通过时钟rega_wr开始写，以存储从I信道或Q信道读取的采样DC偏移。

同时，当时钟sub 1施加到第一减法器25时，第一减法器25从存储在rega24中的DC偏移中减去存储在regb 23中的DC值的二进制值。另外，减操作的第一结果值在时钟regc_wr的控制下存储在regc 27中。此时，保持时钟regc_wr，直至下一帧的ADC采样值加载到rega 24中。另外，当下一帧的ADC采样值加载到rega 24时，在从存储在rega 24的ADC采样值中减去存储在regc 27的第一结果值之后，受时钟sub_2控制的第二减法器(减法器2)29输出作为I或Q数据的第二结果值。

此时，控制寄存器和减法器的时钟在实现于一帧(例如，5微秒)中的上行链路/下行链路的接收时间间隙RTG之内被生成，以这样的方式控制寄存器和减法器使得寄存器和减法器进行相应的操作。接收时间间隙RTG是考虑到上行链路/下行链路的发送延迟而建立的时间差，以便当在一帧之内完成发送和接收时，能够停止发送和接收之间的干扰。另外，RTG提供了充足的时间差以消除上述的DC偏移。

图3是示出根据本发明的一个实施例的时钟生成部件30的框图。

参照图3，时钟生成部件30包括多个延迟元件33、35、37和39。另外，为了控制图2所示的DC偏移消除部件20的操作，每个时钟在延迟了每个延迟元件的延迟时间量之后被输出。图3示出了通过使用多个反相器的延迟元件33、35、37和39的一种排列。参照图3，时钟生成部件30首先输出regb_wr、Rx_pwr和Rx_adc。然后，在每一相应的延迟元件的预定时间延迟间隔之后，时钟生成部件30顺序输出rega_wr、sub_1、regc_wr、和sub_2。如上所述，用于控制偏移消除单元20的操作的每个时钟均以预定的时间延迟间隔输出，使得图2所示的DC偏移消除单元20能够像上文所述那样被操作。

图4是常规HPI帧结构的视图。

参照图4，常规HPI帧结构40具有大约5ms的帧尺寸，并且既包括上行链路也包括下行链路。此外，常规HPI帧结构包括在上行链路和下行链路之间的TTG(发送时间间隙)和RTG(接收时间间隙)。如图4所示，常规HPI帧包括用于下行链路的子帧(DL子帧，示于HPI帧的左侧)和用于上行链路的子帧(UL子帧，示于HPI帧的右侧)。另外，每个帧均包括前同步码。

通过利用上述帧结构的特性，本发明在包括于HPI帧中的上行链路之后的RTG 45期间内，执行DC偏移消除。

图5是根据本发明的一个实施例的输入到DC偏移消除单元的时钟信号的时序图。换句话说，本发明具有如下特征，即，DC偏移在RTG(例如5微秒)期间被消除，并且在每个帧中将被消除的DC偏移值被更新。下面，将参照图5描述本发明的上述特征。

首先，图5(a)示出预定的HPI帧结构。图5(b)示出在由实线表示的rx_sw期间执行下行链路，以及在由虚线表示的tx_sw期间执行上行链路的一个实施例。此时，在上行链路和下行链路之间存在预定的接收时间差。图5(c)至图5(g)表示RTG的放大视图。图5(c)至图5(g)分别表示Rx_pwr、rega_wr、sub_1、regc_wr和sub_2。

如上所述，每个时钟信号均在RTG期间生成，使得本发明的DC偏移消除单元可以运行。

如上所述，根据本发明，DC偏移消除单元具有如下优点：在主动模式下实时地消除DC偏移；消除可以根据时间和环境条件变化的DC偏移；以及通过使用优化的元件布置，来最小化功率消耗。

虽然本发明已经通过参照其某些优选实施例示出和描述，但本领域技术人员应认识到，在不背离本发明的精神与范围的情况下，可以对其形式和细节进行各种改变。因此，本发明的范围不应限于这些实施例，而是本发明的范围应由所附的权利要求及其等效的内容限定。

Claims

1.一种时分双工模式直接转换接收器中的DC偏移消除设备，其中，所述DC偏移消除设备通过使用当前数据发送帧和先前数据发送帧之间的接收时间差，通过使用先前帧的DC偏移信息来消除该当前帧的DC偏移，

所述DC偏移消除设备包括：

第一寄存器，用于存储预定的理想DC值；

第二寄存器，用于存储第一采样DC偏移；

第一减法器，用于从存储在所述第二寄存器的所述第一采样DC偏移中减去存储在所述第一寄存器中的所述预定的理想DC值；

第三寄存器，用于临时存储所述第一减法器的结果值，直至将下一数据发送帧的第二采样DC偏移存储在所述第二寄存器中；以及

第二减法器，用于从所述第二采样DC偏移中减去临时存储在所述第三寄存器中的所述结果值。

2.根据权利要求1所述的DC偏移消除设备，其中，所述第二寄存器、所述第一减法器、所述第三寄存器和所述第二减法器受在所述数据发送帧之间的接收时间差之内顺序生成的时钟控制。

3.根据权利要求1所述的DC偏移消除设备，其中，所述第一寄存器从外部器件下载所述预定的理想DC值，并存储所下载的预定的理想DC值。

4.根据权利要求2所述的DC偏移消除设备，其中，用于控制所述第二寄存器、所述第一减法器、所述第三寄存器和所述第二减法器的时钟每个均在预定的时间延迟之后被生成。

5.一种在时分双工模式直接转换接收器中消除DC偏移的方法，包括：

存储预定的理想DC值；

存储第一数据发送帧的第一采样DC偏移；

从所述第一采样DC偏移中减去所述预定的理想DC值，并临时存储该结果值；

等待在数据发送帧之间的接收时间差；

用下一数据发送帧的第二采样DC偏移更新所述存储的第一采样DC偏移；以及

从所述第二采样DC偏移中减去所述临时存储的结果值。