CN101636924A - 减少由发射信号泄漏造成的二阶失真 - Google Patents

Abstract

本发明描述用于在全双工无线通信系统中减少TX信号泄漏的不利效应的技术。明确地说，本发明描述用于减少TX信号泄漏的二阶失真的不利效应的技术。为了减少或消除发射信号泄漏的二阶失真，无线装置使携载所要RX信号及TX泄漏信号两者的经组合信号进行自乘。举例来说，所述装置可包括展现强二阶非线性以有效地使所述经组合信号进行自乘的装置。所述装置从接收路径中的混频器的输出中减去所述经自乘的信号，从而消除由所述混频器造成的二阶失真中的至少一些二阶失真。以此方式，所述装置可减少TX信号泄漏的二阶失真的不利效应，且进而增强或维持接收器敏感性。

Description

减少由发射信号泄漏造成的二阶失真

技术领域

本发明大体上涉及无线通信，且更明确地说，涉及用于在无线全双工通信系统中减少发射信号泄漏的不利效应的技术。

背景技术

全双工通信系统中的无线装置可同时发射及接收无线信号以支持双向通信。在发射路径中，功率放大器对射频(RF)信号进行放大以用于发射。发射(TX)信号通过双工器而路由且经由天线而发射。在接收路径中，所要(RX)信号经由天线而接收且通过所述双工器而耦合到低噪声放大器(LNA)。在由LNA放大后，RX信号被滤波且接着由混频器下变频转换到基带。经下变频转换的RX信号由其它组件处理以恢复所接收的数据。

在全双工通信系统中，发射路径可能干扰接收路径。TX信号的一部分可从双工器耦合到接收路径，从而导致TX信号泄漏。TX信号泄漏可在接收路径所处理的所要信号中造成干扰。因为发射器频率不同于接收器频率，所以可对TX信号泄漏进行滤波。然而，即使使用滤波，通常仍存在残余量的TX信号泄漏，从而造成可能与经由天线接收的所要RX信号频谱重叠的失真。此失真可使接收器敏感性降级。与经由跨越双工器的泄漏而接收的TX信号相反，所要RX信号为经由天线接收的信号。

发明内容

本发明描述用于在全双工无线通信系统中减少TX信号泄漏的不利效应的技术。明确地说，本发明描述用于减少TX信号泄漏的二阶失真的不利效应的技术，TX信号泄漏的二阶失真可由用于对所接收信号进行下变频转换的混频器的非线性造成。

在无线装置的接收路径中，所要RX信号与TX泄漏信号组合。经组合信号由混频器下变频转换到基带。混频器由于其固有非线性而产生二阶失真。二阶失真可落在与所要RX信号所占据的那些频率相同的频率处，且因而降低接收器敏感性。明确地说，残余TX泄漏的二阶失真可遮蔽基带中的经下变频转换的所要RX信号。

为了减少或消除发射信号泄漏的二阶失真，装置使携载所要RX信号与TX泄漏信号两者的经组合信号进行自乘。举例来说，所述装置可包括展现强二阶非线性以有效地使所述经组合信号进行自乘的装置。所述装置接着从接收路径中的下变频转换混频器的输出中减去所述经自乘信号，从而消除由所述混频器造成的二阶失真中的至少一些二级失真。以此方式，所述装置可减少TX信号泄漏的二阶失真的不利效应，且进而增强或维持接收器敏感性。

在一个方面中，本发明提供一种无线接收器，其包含：混频器，其对输入信号进行下变频转换以创建经下变频转换的输入信号；自乘单元，其使所述输入信号进行自乘以创建经自乘的输入信号；以及减法单元，其从经下变频转换的输入信号中减去经自乘的输入信号。

在另一方面中，本发明提供一种方法，其包含：对输入信号进行下变频转换以创建经下变频转换的输入信号；使所述输入信号进行自乘以创建经自乘的输入信号；以及从经下变频转换的输入信号中减去经自乘的输入信号。

在额外方面中，本发明提供一种无线通信装置，其包含：射频(RF)发射器；RF接收器；RF天线；以及双工器，其将发射器及接收器耦合到天线，其中所述双工器将发射泄漏信号传递到低噪声放大器。接收器进一步包含：混频器，其对输入信号进行下变频转换以创建经下变频转换的输入信号；自乘单元，其对输入信号进行自乘以创建经自乘的输入信号；以及减法单元，其从经下变频转换的输入信号中减去所述经自乘的输入信号。

在另一方面中，本发明提供一种无线接收器，其包含：天线；双工器，其耦合到所述天线；低噪声放大器，其经耦合以放大经由所述双工器及所述天线而接收的输入信号，其中所述双工器将发射泄漏信号传递到所述低噪声放大器；滤波器，其对经放大的输入信号进行滤波；混频器，其对所述经滤波的经放大的输入信号进行下变频转换以创建经下变频转换的输入信号；自乘单元，其使所述经滤波的经放大的输入信号进行自乘以创建经自乘的输入信号；以及减法单元，其从所述经下变频转换的输入信号中减去所述经自乘的输入信号。

在附图及以下描述中陈述本发明的一个或一个以上方面的细节。从所述描述及图式及从权利要求书将容易明白本发明的其它特征、目的及优点。

附图说明

图1为说明无线通信装置的示范性RF部分的框图。

图2A及图2B为说明图1的装置的接收路径内的信号及失真分量的图表。

图3为经配置以减少图1的装置的接收路径中的二阶失真的实例接收器的框图。

图4为用于图3的接收器中的实例自乘单元的框图。

图5为说明实例接收器的进一步细节的框图。

图6为说明结合基于处理器的减法单元的实例接收器的额外细节的框图。

图7为说明用于减少图1的装置的接收路径内的二阶失真的技术的流程图。

具体实施方式

在无线装置的接收路径中，所要RX信号与TX泄漏信号组合。由混频器将经组合信号下变频转换到基带。混频器由于其固有非线性而产生二阶失真。二阶失真可落在与由所要RX信号所占据的那些频率相同的频率处，且因而降低接收器敏感性。明确地说，残余TX泄漏的二阶失真可遮蔽基带中的经下变频转换的RX信号。

为了减少或消除发射信号泄漏的二阶失真，根据本发明，装置可使携载所要RX信号与TX泄漏信号两者的经组合信号进行自乘。举例来说，所述装置可包括展现强二阶非线性以有效地使经组合信号进行自乘的单元。所述装置接着从接收路径中的下变频转换混频器的输出中减去经自乘信号，从而消除由混频器造成的二阶失真。以此方式，所述装置可减少TX信号泄漏的二阶失真的不利效应，且进而增强或维持接收器敏感性。

本发明中所描述的技术可用于多种全双工无线通信系统中的任一者。全双工无线通信系统的一些实例为个人通信系统(PCS)、数字蜂窝式系统(DCS)及国际移动电信-2000(IMT-2000)系统。作为一个特定实例，所述技术可应用于经装备以用于码分多址(CDMA)通信的无线通信装置中。无线通信装置的实例包括移动无线电电话、卫星电话、个人数字助理、无线通信卡、膝上型或桌上型计算机或者相关联的无线电接口、无线接入点、数字音频或视频装置、视频游戏控制台等。

图1为说明无线通信装置10的示范性RF部分的框图。在图1的实例中，装置10包括天线12、双工器14、功率放大器(PA)16、接收器18、LNA 20、滤波器22、混频器24、本机振荡器(LO)26及发射器28。在一些情况下，还可提供基带滤波器以对混频器24的输出进行滤波。

在发射路径上，发射器28内的功率放大器(PA)16接收并放大RF发射信号。在由PA 16放大之前，发射信号可由调制解调器来提供，且从数字信号转换成模拟信号，被滤波并从基带上变频转换到发射频带。发射器28可经配置以用于CDMA通信。发射信号通过双工器14而路由且经由RF天线12而发射(例如)到一个或一个以上远程装置，例如基站。发射信号的一部分还通过双工器14而泄漏到接收路径。

在接收路径上，所要的接收(RX)信号经由天线12而接收，通过双工器14而路由，且被提供到接收器18。接收器18可经装备以用于CDMA通信。在图1的实例中，接收器18包括低噪声放大器(LNA)20、滤波器22、混频器24及本机振荡器(LO)24。LNA 20还经由双工器14接收来自发射路径的TX泄漏信号。因此，LNA 20放大RX信号与TX泄漏信号两者。可提供滤波器22以对经放大的RF信号进行滤波以减少带外信号分量(包括TX泄漏信号)，且提供经滤波的RF信号。

混频器24接收来自LNA 20的经滤波的RF信号并对其进行下变频转换。明确地说，混频器24将经滤波的RF信号从RF频带下变频转换到基带以供在接收器18内进行处理。混频器24可通过将经滤波的经放大的信号与经选择以获得所要基带频率的本机振荡器(LO)24信号进行混频来执行下变频转换。可将混频器24的输出从模拟信号转换成数字信号且(例如)由调制解调器以数字方式进行处理以对由所述信号携载的数据进行解调及解码。

在一些情况下，滤波器22可为经设计以滤去TX泄漏信号的声表面波(SAW)滤波器。SAW滤波器具有许多优点，例如锐过渡频带边缘及带外分量的大衰减。尽管滤波器22可有效用于移除TX泄漏信号的效应中的一些效应，但TX泄漏信号的重要部分仍存在且可能损害接收器选择性。

图2A及图2B为说明图1的装置10的接收路径内的信号及失真分量的图表。图2A展示在图1中的滤波器22的输出处的所接收的信号。如图2A中所示，在滤波器22的输出处，所接收的信号包含所要RX信号32及残余TX泄漏信号30。TX泄漏信号30及所要RX信号32占据不同频带。

图2B展示在混频器24的输出处的所接收的信号，其中混频器24的输入为包含所要RX信号32与残余TX泄漏信号30两者的所接收的信号。理想地，混频器24将所要信号32下变频转换到基带且将残余TX泄漏信号30下变频转换到中频，所述中频可等于本机振荡器(LO)频率与TX RF频率之间的差。然而，混频器24不是理想的，由于于非线性而产生二阶失真。

混频器24的非线性可从残余TX泄漏信号30产生二阶失真。此二阶失真的部分可能落到经下变频转换的所要RX信号32的基带中。基带失真可被称为混频器重叠38。混频器重叠38充当额外噪声，其使接收器敏感性降级，使得可由接收器可靠地检测的最小所要信号需要具有较大振幅。

图3为经配置以减少图1的装置的接收路径中的二阶失真的实例接收器18的框图。在图3的实例中，接收器18包括LNA 20、滤波器22、混频器24及LO 26。接收器18还可包括基带滤波器25，其(例如)耦合到混频器24的输出。基带滤波器25可经配置以从混频器24的输出中移除带外频率。如图3中进一步展示，为了减少或消除发射信号泄漏的二阶失真，接收器18可包括自乘单元40及减法单元42。减法单元42可被提供于接收器26内或作为耦合到接收器18的独立单元。

LNA 20接收携载所要RX信号32及TX泄漏信号的经组合信号。耦合到LNA 20的滤波器22对所要信号32及残余TX泄漏信号30进行滤波。混频器24接着通过将信号与由LO 26提供的LO频率进行混频来将经滤波的信号下变频转换到基带。然而，为了减少来自TX泄漏信号的二阶失真，自乘单元40使经滤波的信号进行自乘。减法单元42接着从混频器24所产生的经下变频转换的信号中减去经自乘信号。所述减法用以消除由将TX泄漏信号施加到混频器24而造成的大部分二阶失真。

自乘单元40可为展现强二阶非线性的任何半导体装置。具有强二阶非线性的装置可展现对于其二阶项具有高增益的转移函数。因此，自乘单元40经选择及/或经配置以有意地产生具有类似于混频器重叠38(图2B)的频率特性的二阶失真。在减法单元42中从经下变频转换的信号中减去经自乘信号造成二阶失真的实质消除。

混频器24及自乘单元40的输出耦合到减法单元42。减法单元42可包含能够使两个信号(呈模拟形式或呈数字形式)相减的任何装置。减法单元42可从混频器24的输出中减去自乘单元40的输出。如上文所提及，混频器24的输出可提供由TX泄漏信号所造成的混频器重叠38部分地遮蔽的所要RX信号32。

通过从混频器24的输出中减去自乘单元40的输出，混频器重叠38的振幅可减小，从而造成所要RX信号32的遮蔽减少。因为可由接收器可靠地检测到的所要信号的振幅减小，所以混频器重叠38中的此减少可改进接收器敏感性。

图4为用于图3的接收器18中的实例自乘单元40的框图。在图4的实例中，自乘单元40包含具有连接在一起的射频(RF)端口及本机振荡器(LO)端口的混频器44。混频器44可在频率响应方面大体上类似于混频器24。然而，通过将RF输入端口与LO端口耦合在一起，混频器44将输入信号与其自身进行混频，从而提供自乘效应。施加到混频器44的RF端口与LO端口两者的输入可做为图3中的滤波器22的输出。

自乘单元40的输出可以零频率为中心。如果混频器24经配置成零中频(ZIF)下变频转换器，则混频器24、44的IF端口仅产生处于所要基带频率的信号。如果接收器结构为外差式的，则一个以上频率转换级可包括于滤波器22与减法单元42之间。耦合混频器44的RF端口与LO端口可形成强二阶非线性，所述强二阶非线性可从混频器24所形成的二阶失真中减去以增强接收器18的选择性。

图5为说明实例接收器18的进一步细节的框图。在图5中，接收器18大体上对应于图3的接收器，但进一步包括耦合于自乘单元40的输出与减法单元42的输入之间的滤波器46。滤波器46可为从自乘单元40的输出中移除带外频率的基带滤波器。

图6为另一示范性接收器26的框图，所述接收器26包含LNA 20、滤波器22、自乘单元40、混频器24、滤波器25及滤波器46且耦合到减法单元42。如上文所描述，混频器24的输出可包含由混频器重叠38部分遮蔽的所要信号32，且自乘单元40的输出可为包含类似于混频器重叠38的频率特性的信号。自乘单元40的输出可由滤波器46来滤波以移除带外频率。滤波器46可为基带滤波器。如本发明中所描述的无线接收器可应用于多种频带。举例来说，对于码分多址(CDMA)，接收频带可为大约869MHz到894MHz，发射频带可为大约824MHz到849MHz，且基带可为大约0kHz到630kHz。作为另一实例，对于US PCS，接收频带可为大约1930MHz到1990MHz，发射频带可为大约1850MHz到1910MHz，且基带可为大约0kHz到630kHz。

在图6的实例中，接收器18大体对应于图4的接收器，但进一步包括模/数转换器(ADC)48及ADC 50。另外，减法单元42包括数字信号处理器(DSP)。因此，图6说明其中接收器18的输出在减法运算之前被转换成数字数据的实例。ADC 48将由混频器24经由任选滤波器25而输出的模拟信号转换成第一数字信号。ADC 50将由自乘单元40及任选滤波器46所输出的模拟信号转换成第二数字信号。

减法单元42可包括接收来自接收器18的第一数字信号及第二数字信号的DSP 52。DSP 52从混频器24及ADC 48所产生的第一数字信号中减去自乘单元40、滤波器46及ADC 50所产生的第二数字信号以减少由混频器26对TX泄漏信号进行混频所产生的二阶失真。举例来说，DSP 52可在数字域中执行数学减法运算。

DSP 52需要数字输入，但混频器24及滤波器46的输出可为模拟的。因此，ADC 48将混频器24的模拟输出转换成数字信号，且ADC 50将滤波器46的模拟输出转换成数字信号。尽管被展示为独立单元，但减法单元42可构成接收器18的部分。另外，在一些情况下，可对模拟信号而非数字信号执行减法。DSP 52的输出可为由调制解调器处理以解调并解码由数字信号携载的数据的数字信号。调制解调器可至少部分地由DSP 52形成。

图7为说明用于减少图1的装置的接收路径内的二阶失真的技术的流程图。如图7中所示，混频器24对所接收的信号进行下变频转换(54)。所接收的信号可包括所要RX信号及TX泄漏信号，且可由LNA 20放大且经由双工器14来接收。自乘单元40使所接收的信号进行自乘(56)。减法单元42从经下变频转换的所接收信号中减去经自乘的所接收信号(58)以减少二阶失真。

在一些情况下，本发明中所描述的技术可用于全双工无线通信系统中。在每一情况下，接收器及发射器区段可同时操作。在此操作期间，发射信号的一部分可能泄漏到接收路径中。可对此泄漏信号进行滤波，但可能仍存在某些残余泄漏信号。由混频器造成的二阶失真可将残余泄漏信号转移到所要信号的频带中，因而部分地遮蔽所要信号并降低接收器敏感性。通过有意创建具有二阶失真的独立信号且从混频器的输出中减去所述独立信号，可减少由混频器造成的二阶失真以增加接收器敏感性。

已描述了本发明的各种方面。已出于说明的目的而呈现了前述描述，且前述描述不希望为详尽的或限制性的。在所附权利要求书的范围内，许多修改及变化为可能的。

Claims (30)

1.一种无线接收器，其包含：

混频器，其对输入信号进行下变频转换以创建经下变频转换的输入信号；

自乘单元，其使所述输入信号进行自乘以创建经自乘的输入信号；以及

减法单元，其从所述经下变频转换的输入信号中减去所述经自乘的输入信号。

2.根据权利要求1所述的接收器，其中所述混频器为第一混频器，且其中所述自乘单元包含具有彼此耦合的射频(RF)端口及本机振荡器(LO)端口的第二混频器。

3.根据权利要求1所述的接收器，其进一步包含：

天线；

双工器，其耦合到所述天线；以及

低噪声放大器，其具有耦合到所述双工器的输入及经耦合以将所述输入信号施加到所述混频器的输出，

其中所述双工器将发射泄漏信号传递到所述低噪声放大器。

4.根据权利要求3所述的接收器，其进一步包含耦合于所述低噪声放大器与所述混频器之间的滤波器。

5.根据权利要求4所述的接收器，其中所述滤波器包含射频(RF)声表面波(SAW)滤波器。

6.根据权利要求1所述的接收器，其进一步包含：

第一模/数转换器(ADC)，其对所述经下变频转换的输入信号进行数字化；以及

第二ADC，其对所述经自乘的输入信号进行数字化。

7.根据权利要求6所述的接收器，其中所述减法单元包含数字信号处理器(DSP)，其从所述经数字化的经下变频转换的输入信号中减去所述经数字化的经自乘的输入信号。

8.根据权利要求1所述的接收器，其进一步包含：

第一模/数转换器(ADC)，其对所述经下变频转换的输入信号进行数字化；

基带滤波器，其对所述经自乘的输入信号进行滤波以创建经滤波的经自乘的输入信号；以及

第二ADC，其对所述经滤波的经自乘的输入信号进行数字化。

9.根据权利要求8所述的接收器，其中所述减法单元包含数字信号处理器(DSP)，其从所述经数字化的经下变频转换的输入信号中减去所述经数字化的经滤波的经自乘的输入信号。

10.一种方法，其包含：

对输入信号进行下变频转换以创建经下变频转换的输入信号；

使所述输入信号进行自乘以创建经自乘的输入信号；以及

从所述经下变频转换的输入信号中减去所述经自乘的输入信号。

11.根据权利要求10所述的方法，其中使所述输入信号进行自乘包含用自乘单元使所述输入信号进行自乘，且其中所述自乘单元包含具有彼此耦合的射频(RF)端口及本机振荡器(LO)端口的混频器。

12.根据权利要求10所述的方法，其中对所述输入信号进行下变频转换包含经由混频

器对所述输入信号进行下变频转换，所述方法进一步包含经由天线、耦合到所述天线的双工器以及低噪声放大器来接受所述输入信号，所述低噪声发大器具有耦合到所述双工器的输入及经耦合以将所述输入信号施加到所述混频器的输出，，其中所述双工器将发射泄漏信号传递到所述低噪声放大器。

13.根据权利要求12所述的方法，其进一步包含用耦合于所述低噪声放大器与所述混频器之间的滤波器来对所述输入信号进行滤波。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述滤波器包含射频(RF)声表面波(SAW)滤波器。

15.根据权利要求10所述的方法，其进一步包含：

对所述经下变频转换的输入信号进行数字化；以及

对所述经自乘的输入信号进行数字化，

其中从所述经下变频转换的输入信号中减去所述经自乘的输入信号包含从所述经数字化的经下变频转换的输入信号中减去所述经数字化的经自乘的输入信号。

16.根据权利要求15所述的方法，其进一步包含对所述经自乘的输入信号进行滤波以创建经滤波的经自乘的输入信号，其中对所述经自乘的输入信号进行数字化包含对所述经滤波的经自乘的输入信号进行数字化。

17.一种装置，其包含：

用于对输入信号进行下变频转换以创建经下变频转换的输入信号的装置；

用于使所述输入信号进行自乘以创建经自乘的输入信号的装置；以及

用于从所述经下变频转换的输入信号中减去所述经自乘的输入信号的装置。

18.根据权利要求17所述的装置，其中所述用于自乘的装置包含具有彼此耦合的射频(RF)端口及本机振荡器(LO)端口的混频器。

19.根据权利要求17所述的装置，其进一步包含：

用于对所述经下变频转换的输入信号进行数字化的装置；以及

用于对所述经自乘的输入信号进行数字化的装置，

其中所述用于从所述经下变频转换的输入信号中减去所述经自乘的输入信号的装置包含用于从所述经数字化的经下变频转换的输入信号中减去所述经数字化的经自乘的输入信号的装置。

20.根据权利要求19所述的装置，其进一步包含用于对所述经自乘的输入信号进行滤波以创建经滤波的经自乘的输入信号的装置，其中所述用于对所述经自乘的输入信号进行数字化的装置包含用于对所述经滤波的经自乘的输入信号进行数字化的装置。

21.一种无线通信装置，其包含：

射频(RF)发射器；

RF接收器；

RF天线；以及

双工器，其将所述发射器及所述接收器耦合到所述天线，

其中所述双工器将发射泄漏信号传递到低噪声放大器，且

其中所述RF接收器包含：

混频器，其对输入信号进行下变频转换以创建经下变频转换的输入信号；

自乘单元，其使所述输入信号进行自乘以创建经自乘的输入信号；以及

减法单元，其从所述经下变频转换的输入信号中减去所述经自乘的输入信号。

22.根据权利要求21所述的装置，其中所述发射器为码分多址(CDMA)发射器且所述接收器为CDMA接收器。

23.根据权利要求21所述的装置，其中所述混频器为第一混频器，且其中所述自乘单元包含具有彼此耦合的射频(RF)端口及本机振荡器(LO)端口的第二混频器。

24.根据权利要求21所述的装置，其中所述RF接收器进一步包含：

低噪声放大器，其具有耦合到所述双工器的输入及经耦合以将所述输入信号施加到所述混频器的输出；以及

滤波器，其耦合于所述低噪声放大器与所述混频器之间。

25.根据权利要求24所述的装置，其中所述滤波器包含射频(RF)声表面波(SAW)滤波器。

26.根据权利要求21所述的装置，其中所述RF接收器进一步包含：

第一模/数转换器(ADC)，其对所述经下变频转换的输入信号进行数字化；以及

第二ADC，其对所述经自乘的输入信号进行数字化。

27.根据权利要求26所述的装置，其中所述减法单元包含数字信号处理器(DSP)，其从所述经数字化的经下变频转换的输入信号中减去所述经数字化的经自乘的输入信号。

28.根据权利要求21所述的装置，其中所述接收器进一步包含：

第一模/数转换器(ADC)，其对所述经下变频转换的输入信号进行数字化；

基带滤波器，其对所述经自乘的输入信号进行滤波以创建经滤波的经自乘的输入信号；以及

第二ADC，其对所述经滤波的经自乘的输入信号进行数字化。

29.根据权利要求28所述的装置，其中所述减法单元包含数字信号处理器(DSP)，其从所述经数字化的经下变频转换的输入信号中减去所述经数字化的经滤波的经自乘的输入信号。

30.一种无线接收器，其包含：

天线；

双工器，其耦合到所述天线；

低噪声放大器，其经耦合以放大经由所述双工器及所述天线接收的输入信号，其中所述双工器将发射泄漏信号传递到所述低噪声放大器；

滤波器，其对所述经放大的输入信号进行滤波；

混频器，其对所述经滤波的经放大的输入信号进行下变频转换以创建经下变频转换的输入信号；

自乘单元，其使所述经滤波的经放大的输入信号进行自乘以创建经自乘的输入信号；以及

减法单元，其从所述经下变频转换的输入信号中减去所述经自乘的输入信号。

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