CN101467357B - 无线接收机及其方法 - Google Patents

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Abstract

简言之，本发明公开了无线接收机架构和如下的方法：测量接收信号的功率以提供第一测量，测量指定信道信号的功率以提供第二测量，并依照第一和第二功率测量的差调节模数转换器的输入信号的功率。

Description

无线接收机及其方法
技术领域
本发明涉及无线接收机及其方法。
背景技术
宽带码分多址(WCDMA)接收机可包括无线单元(RU)和数字基带单元(DBBU)。除了其它组件，RU可包括模拟滤波器和Σ-Δ模数转换器(sigma delta analog to digital converter，SD-ADC)。模拟滤波器可用作具有有限的信道选择能力的抗混叠滤波器(anti-aliasingfilter，AAF)。
DBBU可包括耦合到匹配滤波器的抽取滤波器(decimation filter)和在匹配滤波器的输出测量信号功率电平的功率测量单元。自动增益控制器(AGC)可接收该功率测量，并可调节RU处的放大器的增益以在Σ-Δ ADC的输出获得最优的信号分布。
更具体而言，测量单元可在数字匹配滤波器后测量指定信道的功率。该测量可与预定的功率(比如阈值)进行比较。通过向RU处的放大器发送增益命令，AGC可补偿指定信号的测量与阈值之间的差。由于RU有限的选择性，来自相邻信道的强干扰可能会出现在ADC的输入。这些干扰的功率没有在匹配滤波器的输出处的功率测量中反映，因此，增益不改变且ADC输入信号可能被限幅(clip)。
通过扩展SD-ADC的动态范围和使用在SD-ADC的输入信号幅度的上面部分留有用于相邻信道干扰的余量(headroom)的AGC，已知的无线接收机架构可防止上述不希望有的影响。但是，已知的无线接收机架构至少会具有两个缺点。第一个缺点会是无线接收机架构要求Σ-Δ ADC具有高动态范围(比如～70dB)。第二个缺点会是所需信号始终分布在SD-ADC动态范围的较低部分上，在那里信号会更易受执行损害(implementation impairment)的影响。
发明内容
本发明提供一种无线接收机，包括：第一功率测量单元，测量接收信号的功率；第二功率测量单元，至少测量所述接收信号的指定信道信号分量的功率；以及自动增益控制器，依照所述接收信号的和至少所述接收信号的所述指定信道信号分量的功率测量调节接收机放大器的增益。
本发明还提供一种调节接收机中输入信号的功率电平的方法，包括：测量接收信号的功率以提供第一测量；测量指定信道信号分量的功率以提供第二测量；以及基于所述第一和第二功率测量调节模数转换器的输入信号的功率电平。
本发明还提供一种无线通信装置的接收机，包括：天线，在操作上耦合到接收机以接收接收信号；第一功率测量单元，测量所述接收信号的功率；第二功率测量单元，至少测量所述接收信号的指定信道信号分量的功率；以及自动增益控制器，依照所述接收信号的和至少所述接收信号的所述指定信道信号分量的功率测量调节接收机放大器的增益。
本发明还提供一种无线通信系统，包括：移动台，能够从第一基站接收包括指定信道信号的第一信号并从第二基站接收对所述第一信号引起调节信道干扰的第二信号，其中，所述移动台的接收机包括：第一功率测量单元，测量所述第一信号的功率；第二功率测量单元，至少测量所述第一信号的指定信道信号分量的功率；以及自动增益控制器，依照所述第一信号的和至少所述第一信号的所述指定信道信号分量的功率测量调节接收机放大器的增益。
附图说明
在本说明书的结论部分特别指出并清楚主张视为本发明的主题。然而，参照以下结合附图一起阅读的详细描述，可以更好地理解本发明及其操作的方法和组织、目的、特征与优点，其中：
图1是依照本发明的示例实施例的无线通信系统的示意图；
图2是依照本发明的某些实施例的接收机的框图的示意图；
图3是依照本发明的一个实施例的功率测量单元的框图的示意图；以及
图4是依照本发明的示例实施例调节模数转换器的输入信号的功率电平的方法的流程图。
将理解，为了说明的简明，附图中所示的元件不一定按比例绘制。例如，为清楚起见，一些元件的尺寸可能相对其它元件被放大了。而且，在认为是合适的地方，在附图中重复附图标记以表示相应或类似元件。
具体实施方式
在以下的详细描述中，阐述了大量具体细节以便提供对本发明的全面理解。然而，本领域技术人员可以理解，没有这些具体细节也可以实施本发明。在其它情况下，没有对众所周知的方法、过程、组件和电路进行详细描述，以免使得本发明不明确。
根据以计算机存储器内的数据位或二进制数字信号工作的算法和符号表示法，给出紧接的详细描述的某些部分。这些算法的描述和表示可以是数据处理领域的技术人员用来向本领域的其它技术人员传达他们的工作的实质的技术。
应理解，本发明可在各种应用中使用。尽管本发明不限于这点，但是本文所公开的电路和技术可在许多设备(例如无线系统的发射机)中使用。将被包含在本发明范围内的接收机包括(仅以示例方式)：蜂窝无线电话接收机、双向无线接收机(two-way radio receiver)、数字系统接收机、无线局域网接收机、宽带接收机、超宽带接收机等。将处于本发明范围内的蜂窝无线电话接收机的类型包括(但不限于)：用于接收扩频信号的码分多址(CDMA)、CDMA-2000和宽带CDMA(WCDMA)蜂窝无线电话接收机；全球移动通信系统(GSM)的接收机；第三代蜂窝系统(3G)的接收机；正交频分复用(OFDM)接收机等。
先转到图1，示出了依照本发明的示例实施例的无线通信系统100的示意图。虽然本发明的范围不限于该实施例，但是无线通信系统100可以是WCDMA蜂窝无线电话系统。无线通信系统100可包括至少基站110和至少一个移动台140。所述至少一个移动台140可包括接收机150。基站110可通过无线信道向移动台140发射信号160。基站120可通过无线信道以相邻载波频率向另一移动台(未示出)发射信号170。基站110和120分别同时发射的信号160和170可在移动台140的接收机150处引起相邻信道干扰。
依照本发明的实施例，信号160可包括指定信道信号分量和噪声分量。噪声分量可包括相邻信道干扰、热噪声、量化噪声等。
转到图2，示出了依照本发明的某些示例实施例的移动通信装置(如移动台140)的接收机200的框图。尽管本发明的范围不限于这点，但是接收机200可包括至少一根天线210、无线单元(RU)220和数字基带单元(DBBU)250。
依照该示例实施例，RU 220可包括频带选择滤波器221、低噪声放大器(LNA)222、同相/正交(In-phase/Quadrature：IQ)解调器223、低通滤波器224、放大器225、Σ-Δ模数转换器(SD ADC)226和功率测量单元228。在本发明的某些其它示例实施例中，接收机220还可包括带宽选择器227，但是，应理解本发明的范围不限于这点。
DBBU 250的示例实施例可包括抽取滤波器252、匹配滤波器254、自动增益控制器(AGC)256和功率测量单元258。
尽管本发明的范围不限于这点，但是可用于天线210的天线类型可包括内置天线、偶极子天线、全向天线、单极天线、端馈天线、圆极化天线、微带天线、分集式天线等。
依照该示例实施例，天线210可通过无线信道接收信号。该信号可包括至少指定信道信号和噪声。频带选择滤波器221可从信号中过滤至少一些噪声分量(noise comment)以提供滤波信号。频带选择滤波器221可以是SAW类型的滤波器、带通滤波器等。LNA 222可以放大滤波信号，而IQ解调器223可以解调滤波信号以提供例如同相(I)和正交(Q)的已解调信号。LPF 224可从所述I和Q的已解调信号中过滤其它噪声分量，以提供IQ滤波信号。放大器225可以是增益可变放大器。比如，如果需要，放大器225的增益可以由AGC 256控制。
放大器225可放大IQ滤波信号，而SD-ADC 226可将IQ滤波信号转换成数字基带信号。如果需要，抽取滤波器252和匹配滤波器254可从数字基带信号中过滤和调节信道干扰以提供指定信道信号分量270。测量单元258可测量指定信道信号分量270的输出功率，测量单元228可测量SD-ADC 226输入信号的输入功率。测量单元228和258均可向AGC 256提供功率测量。AGC 256可依照测量单元228和258的测量调节LNA 222和放大器225的增益。在本发明的某些实施例中，如果需要，AGC 256可依照由测量单元228和258提供的测量和/或依照LPF 224的选择性和SD-ADC 226的动态范围调节LNA 222和放大器225的增益。例如，SD-ADC 226的动态范围可约为40dB或任意其它合适值。
更具体而言，依照本发明的该示例实施例，AGC 256可控制SD-ADC 226输入信号的功率。例如，如果需要，AGC 256可将SD-ADC226的输入功率设为预定输入功率。将输入功率设为预定输入功率可避免独立于相邻信道干扰功率的SD-ADC的限幅。
依照本发明的实施例，如果需要，匹配滤波器254可将相邻信道干扰衰减到可忽略的电平。但是，指定信道信号分量270可包括可能是热噪声、量化噪声和任意外部噪声的复合的带内噪声。
例如，依照本发明的其它实施例，在为依照WCDMA标准工作而配置的接收机(如接收机200)中，带宽选择器227可依照复合功率(也包括相邻信道功率)与带内信道的功率比给LPF 224设置所需带宽。依照该实施例，在功率比高时，可减小LPF 224的带宽。
依照本发明的该实施例，通过偶尔选择宽的LPF带宽和测量SD-ADC 226的输入功率和匹配滤波器254的输出功率之间的功率差，可确定相邻信道干扰在SD-ADC 226的输入处的存在。如果SD-ADC226的输入功率高于匹配滤波器254的输出功率，则频带选择器227可给LPF 224设置更窄的带宽。如果SD-ADC 226的输入功率与匹配滤波器254的输出功率相等和/或等同，则频带选择器227可给LPF 224设置宽的带宽，但是本发明的该示例实施例的范围不限于此。
依照本发明的其它实施例，如果需要，带宽选择器227可仅用功率测量单元258的测量来选择LPF 224的带宽。
下面的表1中给出了WCDMA接收机的参数设置的示例。依照表1，如果需要，LPF 226可以是三阶巴特沃斯LPF(3rdButterworth LPF)，而SD-ADC 226可以是以30.72MHz速率工作的三阶Σ-Δ转换器(3rdorder sigma-delta converter)。表1中所给的值基于理想LPF和理想SD-ADC。还假定，在所有接收机特性测试中，噪声系数(NF)不超过灵敏度测试所要求的电平(比如NF<9dB)。在以上示例中，SD-ADC动态范围(DR)是用于不存在相邻信道干扰的理想高速数据信道的解调的一般选择。这意味着在该设计中可不增加DR来支持超过理想信道的解调所要求的电平的相邻信道的存在。
                       表1
转到图3，示出了依照本发明的一个实施例的功率测量单元300的框图的示意图。频率测量单元300可包括比较器310、计数器320、和比较器330。
依照本发明的示例实施例，功率测量单元300通过使用预定时间间隔内的电平通过率(level crossing rate)测量可测量SD-ADC 226的输入信号的功率。比较器310可将SD-ADC 226的输入信号与预定阈值电平进行比较。计数器320可在预定时间间隔内对功率电平通过计数，而比较器330可以将功率电平通过的数量与通过阈值的期望功率电平率进行比较。
依照本发明的某些实施例，功率通过率(power rate crossing)可以指示SD-ADC 226的输入信号的功率电平。可直接向DBBU 250传输该功率测量。如果需要，功率测量单元300可提供已向AGC 256传递了多少给定率的指示。
依照本发明的某些其它示例实施例，可使用串行控制接口340将功率测量单元300的功率测量传输到DBB 250。在本发明的其它可选实施例中，如果需要，可通过将功率测量单元300的功率测量嵌入到数据接口(未示出)或者通过专用接口管脚把该测量传输到DBB 250。例如，低动态范围SD-ADC的使用可使得能够使用以较低速率(如低于50MHz)工作的常规单端接口。低速率接口可降低接口的功率消耗，但是本发明的范围不限于本发明的该示例实施例。
转到图4，示出了依照本发明的示例实施例调节模数转换器的输入信号的功率电平的方法的流程图。依照本发明的某些示例实施例，接收机(如接收机200)可接收包括至少指定信道和相邻信道干扰的信号(文本框400)。为了减少至少部分相邻信道干扰，可执行两个功率测量。在接收机无线单元的ADC的输入可进行第一功率测量(文本框410)，而在接收机数字基带单元可进行输出信号的第二功率测量(文本框420)。
尽管本发明的范围不限于该方法，但是这些测量可用来调节ADC输入信号的功率(文本框430)，或者，备选地，依照两个测量和接收机组件的物理特性调节ADC输入信号的功率(文本框440)。例如，该物理特性可以是ADC动态范围、ADC采样频率、SD-ADC噪声形状(noise shape)参数、滤波器带宽、放大器增益、噪声等。
依照本发明的某些其它实施例，为了减少来自输入信号的噪声，可依照数字基带单元的输出信号的功率测量设置滤波器的带宽(文本框450)。
既然本发明的某些特征已在本文中阐明和描述，则本领域技术人员现在会想到许多改变、替代、变化和等同物。因此，应理解所附的权利要求旨在涵盖属于本发明的实质精神的所有此类改变、替代、变化和等同物。

Claims (20)

1.一种无线接收机，包括：
无线单元，所述无线单元包括：
    滤波器；
    带宽选择器，用于选择所述滤波器的带宽；
    接收机放大器，操作耦合到所述滤波器的输出；
    模数转换器，具有用于将通过所述接收机放大器处理过的接收信号转换成数字基带信号的输入，其中所述接收信号至少包括指定信道信号分量和噪声分量；
    第一功率测量单元，在所述模数转换器的输入处提供所述接收信号的功率的第一功率测量；
第二功率测量单元，提供由所述数字基带信号获得的至少所述接收信号的指定信道信号分量的功率的第二功率测量；以及
自动增益控制器，依照所述第一功率测量和第二功率测量调节所述接收机放大器的增益，
其中所述带宽选择器基于所述第一功率测量和所述第二功率测量之间的比较选择所述滤波器的带宽。
2.如权利要求1所述的无线接收机，包括：
数字基带单元，所述数字基带单元包括所述第二功率测量单元。
3.如权利要求1所述的无线接收机，包括操作耦合到所述滤波器的输入的低噪声放大器，其中所述自动增益控制器依照所述滤波器的选择性和所述模数转换器的动态范围调节所述低噪声放大器和所述接收机放大器的增益。
4.如权利要求1所述的无线接收机，其中如果所述第一功率测量大于所述第二功率测量，则所述带宽选择器将所述滤波器的带宽设置为第一带宽；如果所述第一功率测量等于或小于所述第二功率测量，则所述带宽选择器将所述滤波器的带宽设置为第二带宽，所述第二带宽比所述第一带宽更宽。
5.如权利要求1所述的无线接收机，其中，所述模数转换器包括Σ-Δ模数转换器。
6.如权利要求2所述的无线接收机，其中所述数字基带单元包括操作耦合到所述模数转换器的输出的抽取滤波器和操作耦合到所述抽取滤波器的输出的匹配滤波器，其中所述第二功率测量单元在所述匹配滤波器的输出处测量所述第二功率测量。
7.一种调节接收机中输入信号的功率电平的方法，包括：
由接收机接收信号，其中接收信号至少包括指定信道信号分量和相邻信道干扰；
利用滤波器对所述接收信号进行滤波以提供经过滤波的接收信号；
在接收机的无线单元的模数转换器的输入处测量所述接收信号的功率以提供第一功率测量；
在接收机的数字基带单元处测量所述接收信号的指定信道信号分量的功率以提供第二功率测量；
基于所述第一功率测量和第二功率测量调节模数转换器的输入信号的功率电平；以及
基于所述第一功率测量和所述第二功率测量之间的比较设置所述滤波器的带宽。
8.如权利要求7所述的方法，包括：
利用接收机放大器放大经过滤波的接收信号，其中在所述模数转换器的输入处测量所述接收信号的功率包括测量经过滤波的接收信号的功率以提供所述第一功率测量。
9.如权利要求8所述的方法，包括：
依照所述滤波器的选择性和所述模数转换器的动态范围调节所述接收机放大器的增益和操作耦合到所述滤波器的输入的低噪声放大器的增益。
10.如权利要求7所述的方法，包括：
如果所述第一功率测量大于所述第二功率测量，则将所述滤波器的带宽设置为第一带宽；并且如果所述第一功率测量等于或小于所述第二功率测量，则将所述滤波器的带宽设置为第二带宽，所述第二带宽比所述第一带宽更宽。
11.一种无线通信装置的接收机，包括：
天线，在操作上耦合到所述接收机以接收接收信号，其中所述接收信号至少包括指定信道信号分量和噪声分量；和
无线单元，所述无线单元包括：
    滤波器；
    带宽选择器，用于选择所述滤波器的带宽；
    接收机放大器，操作耦合到所述滤波器的输出；
    模数转换器，具有用于将通过所述接收机放大器处理过的接收信号转换成数字基带信号的输入；
    第一功率测量单元，在所述模数转换器的输入处提供所述接收信号的功率的第一功率测量；
第二功率测量单元，提供由所述数字基带信号获得的至少所述接收信号的指定信道信号分量的功率的第二功率测量；以及
自动增益控制器，依照所述第一功率测量和第二功率测量调节所述接收机放大器的增益，
其中所述带宽选择器基于所述第一功率测量和所述第二功率测量之间的比较选择所述滤波器的带宽。
12.如权利要求11所述的接收机，包括：
数字基带单元，所述数字基带单元包括所述第二功率测量单元。
13.如权利要求11所述的接收机，包括操作耦合到所述滤波器的输入的低噪声放大器，其中所述自动增益控制器依照所述滤波器的选择性和所述模数转换器的动态范围调节所述低噪声放大器和所述接收机放大器的增益。
14.如权利要求11所述的接收机，其中如果所述第一功率测量大于所述第二功率测量，则所述带宽选择器将所述滤波器的带宽设置为第一带宽；如果所述第一功率测量等于或小于所述第二功率测量，则所述带宽选择器将所述滤波器的带宽设置为第二带宽，所述第二带宽比所述第一带宽更宽。
15.如权利要求11所述的接收机，其中，所述模数转换器包括Σ-Δ模数转换器。
16.一种无线通信系统，包括：
至少一个移动台，能够从第一基站接收包括指定信道信号分量和噪声分量的第一信号并从第二基站接收对所述第一信号引起相邻信道干扰的第二信号，其中，所述移动台的接收机包括：
    无线单元，所述无线单元包括：
        滤波器；
        带宽选择器，用于选择所述滤波器的带宽；
        接收机放大器，操作耦合到所述滤波器的输出；
        模数转换器，具有用于将通过所述接收机放大器处理过的接收的第一信号转换成数字基带信号的输入；
        第一功率测量单元，在所述模数转换器的输入处提供所述接收的第一信号的功率的第一功率测量；
    第二功率测量单元，提供由所述数字基带信号获得的至少接收的第一信号的指定信道信号分量的功率的第二功率测量；以及
    自动增益控制器，依照所述第一功率测量和第二功率测量调节所述接收机放大器的增益，
    其中所述带宽选择器基于所述第一功率测量和所述第二功率测量之间的比较选择所述滤波器的带宽。
17.如权利要求16所述的无线通信系统，其中所述移动台的接收机包括：
数字基带单元，所述数字基带单元包括所述第二功率测量单元。
18.如权利要求16所述的无线通信系统，其中所述移动台的接收机包括操作耦合到所述滤波器的输入的低噪声放大器，其中所述自动增益控制器依照所述滤波器的选择性和所述模数转换器的动态范围调节所述低噪声放大器和所述接收机放大器的增益。
19.如权利要求16所述的无线通信系统，其中如果所述第一功率测量大于所述第二功率测量，则所述带宽选择器将所述滤波器的带宽设置为第一带宽；如果所述第一功率测量等于或小于所述第二功率测量，则所述带宽选择器将所述滤波器的带宽设置为第二带宽，所述第二带宽比所述第一带宽更宽。
20.如权利要求16所述的无线通信系统，其中，所述接收机的所述第一功率测量单元能够通过使用预定时间间隔内的电平通过率测量来对所述接收的第一信号的功率进行测量。
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