CN102106090B - 发射噪声的消除 - Google Patents

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Abstract

本发明的示范性实施例是针对将发射器的RF信号下变频到基带，对所述经下变频的信号进行滤波，且基于所述经滤波的经下变频的信号及发射基带信号而产生复合信号。

Description

发射噪声的消除
技术领域
本发明大体上涉及发射器，且更明确地说，涉及用于减少射频(RF)发射器中的噪声的技术。
背景技术
在通信系统中，发射器从移动台调制解调器(MSM)接收基带信号，使用一个或一个以上混频器将基带信号上变频到射频(RF)，接着放大RF信号(例如经由驱动器放大器及功率放大器)以用于经由天线进行发射。
噪声的消除在高级无线应用中是重要的，尤其是在手持机装置(handset device)中，这是因为其尺寸相对较小，所以这归因于不同组件彼此较接近的物理接近性而增加所述不同组件之间噪声耦合的机会。在发射器与接收器的输入之间发生一种所述噪声耦合，其导致接收器敏感性降低，因此使接收器的频带中的信号的接收质量降级。
因此，需要减少无线装置的发射器中的噪声。
附图说明
图1说明可实践本发明的示范性实施例的示范性无线通信环境。
图2说明本发明的示范性实施例。
图3A到图3C是说明本发明的示范性方法的流程图。
图4A到图4B说明本发明的其它示范性实施例。
具体实施方式
本文中所描述的技术适用于且可用于需要射频接收的任何电气或电子环境中的任何电子设定。仅出于示范性目的而在无线通信环境的背景中呈现本文所描述的示范性实施例，但其并不意图限于此，而是适用于使用射频发射及接收的任何有线或无线通信设定，例如手机、基站以及缆线机顶盒(cable set-top box)等。
本文所描述的技术可用于各种无线通信网络，举例来说，例如CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA以及SC-FDMA网络等无线通信网络。术语“网络”与“系统”通常可互换地使用。CDMA网络可实施例如通用陆地无线电接入(UTRA)、cdma2000等无线电技术。UTRA包括宽带CDMA(W-CDMA)、低码片速率(LCR)、高码片速率(HCR)等。CDMA2000涵盖IS-2000、IS-95以及IS-856标准。TDMA网络可实施例如全球移动通信系统(GSM)等无线电技术。OFDMA网络可实施例如演进型UTRA(E-UTRA)、超移动宽带(UMB)、IEEE 802.11(Wi-Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802.20、等无线电技术。这些各种无线电技术及标准在此项技术中是已知的。在来自名为“第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project)”(3GPP)的组织的文献中描述了UTRA、E-UTRA以及GSM。在来自名为“第三代合作伙伴计划2(3rdGeneration Partnership Project 2)”(3GPP2)的组织的文献中描述了CDMA2000。3GPP及3GPP2文献公开可得。为清楚起见，下文针对3GPP网络来描述所述技术的某些方面。
词“示范性”在本文中用以指“充当实例、例子或说明”。本文中被描述为“示范性”的任何实施例不必解释为比其它实施例优选或有利。
图1说明示范性无线通信环境1，其包含通信系统120及122以及无线装置110(例如能够与多个无线通信系统120及122通信的多天线无线装置)。无线系统120可为可实施例如IS-2000(通常称为CDMA 1x)、IS-856(通常称为CDMA 1x EV-DO)、IS-95、W-CDMA等一个或一个以上CDMA标准的CDMA系统。无线系统120包括基站收发器系统(BTS)130及移动交换中心(MSC)140。BTS 130为其覆盖区域下的无线装置提供空中通信(over-the-air communication)。MSC 140耦合到无线系统120中的BTS，且为这些BTS提供协调及控制。无线系统122可为可实施例如GSM等一个或一个以上TDMA标准的TDMA系统。无线系统122包括节点B 132及无线电网络控制器(RNC)142。节点B 132为其覆盖区域下的无线装置提供空中通信。RNC 142耦合到无线系统122中的节点B，且为这些节点B提供协调及控制。一般来说，BTS 130及节点B 132是为无线装置提供通信覆盖的固定站，且也可称为基站或某一其它术语。MSC 140及RNC 142是为基站提供协调及控制的网络实体，且也可由其它术语指代。
无线装置110可为蜂窝式电话、个人数字助理(PDA)、具备无线功能的计算机或某一其它无线通信单元或装置。无线装置110也可称为移动台(3GPP2术语)、用户装备(UE)(3GPP术语)、接入终端或某一其它术语。无线装置110配备有多个天线，例如，一个外部天线及一个或一个以上内部天线。所述多个天线可用于提供对抗有害路径效应(例如衰退、多路径、干扰等)的分集。从发射实体处的天线发射的RF调制信号可经由视线路径及/或反射路径到达无线装置110处的多个天线。在发射天线与无线装置110处的每一接收天线之间通常存在至少一个传播路径。如果不同接收天线的传播路径是独立的(通常至少一定程度上是这样)，那么当使用多个天线接收RF调制信号时，分集增加且所接收信号质量改进。
无线装置110可能或可能不能够从卫星150接收信号。卫星150可属于卫星定位系统，例如众所周知的全球定位系统(GPS)、欧洲伽利略(Galileo)系统或一些其它系统。每一GPS卫星发射用信息编码的GPS信号，所述信息允许地面上的GPS接收器测量所述GPS信号的到达时间(TOA)。对足够数目的GPS卫星的测量可用于获得GPS接收器的准确三维位置估计。一般来说，无线装置110可能够与不同无线技术(例如，CDMA、GSM、GPS等)的任何数目的无线系统通信。
图2是说明示范性无线装置110的简化框图。无线装置110包括示范性射频(RF)发射器210，其一端耦合到可为外部天线的天线202(例如主天线)，且另一端(例如经由路径226)与移动台调制解调器(MSM)220通信。MSM 220包含与存储器222通信的处理器224。在示范性实施例中，路径226包含同相(I)路径及正交(Q)路径。为说明的简单起见，在各图中仅针对发射器210而展示I路径或Q路径中的一者。
如图2中所示，示范性发射器210(例如CDMA发射器)包括基带(BB)滤波器230，其向例如求和电路(summation circuit)或减法器电路(subtractor circuit)等信号组合器240输出。信号组合器240向上变频器250(例如混频器或正交调制器)输出，所述上变频器250用于基于从本机振荡器(LO)290接收的发射本机振荡器信号来将基带信号上变频到射频(RF)。上变频器250向放大器260(例如功率放大器)输出，所述放大器260向外部天线202输出以发射经放大的经上变频的信号。
如图2中进一步展示，功率放大器260也向下变频器270输出(例如经由耦合器261)。下变频器270(例如混频器或正交解调器)基于从本机振荡器(LO)290接收的发射本机振荡器信号来将RF信号下变频到基带。在示范性实施例中，发射本机振荡器信号路径291向下变频器250及上变频器270两者提供发射本机振荡器信号。下变频器270向滤波器280(例如高通滤波器)输出，以对经下变频的信号进行滤波。接着在信号组合器240(例如求和电路或减法器电路)中接收经滤波的经下变频的信号，所述信号组合器240基于所述经滤波的经下变频的信号及从基带(BB)滤波器230接收的发射基带信号而产生复合信号，如在下文且结合图3A到图3D更详细地描述。
图3A到图3B是结合图2说明本发明的示范性方法的流程图。如图3A中所示，过程开始于方框300中，其中通过下变频器270(例如混频器)将发射器210的RF信号(例如PA 260的输出信号)下变频到基带。在示范性实施例中，发射器210的RF信号含有发射信号及发射噪声。基于从本机振荡器(LO)290接收的发射本机振荡器信号来执行下变频。接着，在方框310中，通过滤波器280对经下变频的信号进行滤波。在示范性实施例中，滤波器280是滤出发射信号但允许发射噪声通过的高通滤波器。在另一示范性实施例中，滤波器280是滤出发射信号但允许发射噪声通过的最小均方(LMS)滤波器或均衡器。接着在方框320中，基于经滤波的经下变频的信号及发射基带信号(例如从BB滤波器230接收的发射基带信号)而产生复合信号，如下文结合图3B更详细地描述。
接着，在方框330中，经由上变频器250将所产生的复合信号上变频到RF信号。在示范性实施例中，基于发射本机振荡器290(例如)通过发射本机振荡器信号路径291向下变频器250及上变频器270提供的发射本机振荡器信号而分别执行在方框300及方框330中描述的下变频及上变频。针对下变频及上变频两者使用同一发射本机振荡器信号减少了对实施额外本机振荡器(例如用于上变频器270的发射本机振荡器及用于下变频器250的接收器本机振荡器)以及用于下变频器250及上变频器270中的每一者的本机振荡器电路路径的需要。接着，在方框340中，通过放大器260放大经上变频的信号，以用于天线202进行的最后发射。在方框340之后，接着整个过程结束。
图3B进一步说明图3A的方框320中的产生过程。如图3B中所示，过程开始于方框360中，其中信号组合器240从发射基带信号中减去经滤波的经下变频的信号。在示范性实施例中，信号组合器240包含用以从发射基带信号中减去经滤波的经下变频的信号的减法器电路。如上文所描述，经滤波的经下变频的信号包含发射噪声，其中发射信号被滤波器280滤出。从在信号组合器240中接收到的发射基带信号中减去发射噪声导致从信号组合器240输出的所产生的复合信号中以及包含所述所产生的复合信号的经受由上变频器250及放大器260产生的噪声的总发射信号中的发射噪声减少。在示范性实施例中，从发射基带信号中减去经滤波的经下变频的信号减少对应于总发射信号的例如噪声、突波及失真等频谱分量。在方框360的操作之后，接着过程返回到图3A的方框320。
在示范性实施例中，根据高通滤波器280的特性(例如形状)来执行频谱分量的减少。本发明的示范性实施例因此实施以发射LO频率为中心的虚拟带通响应，其减少或消除发射器210的在经发射信号频带外的输出噪声。在未减少或消除所述噪声的情况下，发射器210的输出噪声可耦合到接收器输入(未图示)且降低接收器敏感性。实施虚拟带通响应也减少对外部带通滤波器的需要，且因此减小发射器210的整体大小及成本。
图4A到图4B说明本发明的其它示范性实施例。如图4A中所示，将模/数转换器441定位于下变频器270的输出处，以将经下变频的RF信号数字化为数字经下变频的信号。数字经下变频的信号接着在数字滤波器281中经滤波且输出到数字信号组合器241(例如数字求和电路或数字减法器电路)。数字信号组合器241接着基于数字经滤波的经下变频的信号及数字发射基带信号(例如从数字基带滤波器231接收的数字发射基带信号)而产生数字复合信号。在示范性实施例中，数字信号组合器241从数字发射基带信号中减去数字经滤波的经下变频的信号。在示范性实施例中，数字信号组合器241包含用以从数字发射基带信号中减去数字经滤波的经下变频的信号的减法器电路。还如图4A中所示，将数/模转换器(DAC)440定位于数字信号组合器241的输出处，以将所产生的数字复合信号转换成模拟复合信号，所述模拟复合信号接着被输出到上变频器250。
图4B说明本发明的另一示范性实施例，其中模/数转换器442定位于滤波器280的输出处，且向数字信号组合器241输出。数字信号组合器241接着基于数字经滤波的经下变频的信号及数字发射基带信号(例如从数字基带滤波器231接收的数字发射基带信号)而产生数字复合信号。在示范性实施例中，数字信号组合器241从数字发射基带信号减去数字经滤波的经下变频的信号。在示范性实施例中，数字信号组合器241包含用以从数字发射基带信号减去数字经滤波的经下变频的信号的减法器电路。还如图4B中所示，将数/模转换器(DAC)440定位于数字信号组合器241的输出处，以将数字复合信号转换成模拟复合信号，所述模拟复合信号接着被输出到上变频器250。
图3C是结合图4A到图4B说明本发明的示范性方法的流程图。如图3C中所示，过程开始于方框370中，其中将(例如图4A中的)经下变频的信号或(例如图4B中的)经滤波的经下变频的信号转换成数字信号。接下来，在方框380中，接着通过数字信号组合器241基于所述数字信号及数字发射基带信号(例如从数字基带滤波器231接收的数字发射基带信号)而产生数字复合信号。接着，在方框390中，数/模转换器(DAC)440将数字复合信号转换成模拟复合信号。随后，如上文所描述，接着对所得模拟信号进行上变频、放大及发射。在方框390之后，接着整个过程结束。
所属领域的技术人员将理解，可使用多种不同技艺及技术中的任一者来表示信息及信号。举例来说，可通过电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子或其任何组合来表示可能在以上描述中通篇参考的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号以及码片。
所属领域的技术人员将进一步了解，结合本文中所揭示的实施例而描述的各种说明性逻辑块、模块、电路以及算法步骤可实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件与软件的此可互换性，上文已大体关于其功能性而描述了各种说明性组件、块、模块、电路以及步骤。将此功能性实施为硬件还是软件视特定应用及强加于整个系统的设计约束而定。所属领域的技术人员可针对每一特定应用以不同方式来实施所描述的功能性，但所述实施决策不应被解释为会导致脱离本发明的示范性实施例的范围。
可用以下各者来实施或执行结合本文中所揭示的实施例而描述的各种说明性逻辑块、模块及电路：通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件，或其经设计以执行本文中所描述的功能的任何组合。通用处理器可为微处理器，但在替代方案中，处理器可为任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器、一个或一个以上微处理器与DSP核心的联合，或任何其它此类配置。
结合本文中所揭示的实施例而描述的方法或算法的步骤可直接以硬件、以由处理器执行的软件模块或以两者的组合来体现。软件模块可驻留在随机存取存储器(RAM)、快闪存储器、只读存储器(ROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、寄存器、硬盘、可装卸盘、CD-ROM或此项技术中已知的任何其它形式的存储媒体中。示范性存储媒体耦合到处理器，使得处理器可从存储媒体读取信息且将信息写入到存储媒体。在替代方案中，存储媒体可与处理器成一体式。处理器及存储媒体可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替代方案中，处理器及存储媒体可作为离散组件而驻留在用户终端中。
在一个或一个以上示范性实施例中，所描述的功能可以硬件、软件、固件或其任何组合来实施。如果以软件实施，那么可将功能作为一个或一个以上指令或代码存储于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体来传输。计算机可读媒体包括计算机存储媒体及通信媒体两者，通信媒体包括促进计算机程序从一处传送到另一处的任何媒体。存储媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。以实例而非限制的方式，所述计算机可读媒体可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或可用于以指令或数据结构的形式载运或存储所要程序代码且可由计算机存取的任何其它媒体。而且，可恰当地将任何连接称作计算机可读媒体。举例来说，如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)或例如红外线、无线电及微波等无线技术来从网站、服务器或其它远程源发射软件，那么同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或例如红外线、无线电及微波等无线技术包括于媒体的定义中。如本文中所使用，磁盘及光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘以及蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘用激光以光学方式再现数据。以上各项的组合也应包括于计算机可读媒体的范围内。
提供所揭示示范性实施例的先前描述以使所属领域的任何技术人员能够制造或使用本发明。所属领域的技术人员将易于明白对这些示范性实施例进行的各种修改，且可在不脱离本发明的精神或范围的情况下将本文中所界定的一般原理应用于其它实施例。因此，本发明无意限于本文中所示的实施例，而将赋予本发明与本文所揭示的原理及新颖特征一致的最广范围。

Claims (19)

1.一种方法，其包含：
将发射器的RF信号下变频到基带；
对所述经下变频的信号进行滤波，其中，所述滤波包括将发射信号滤除但允许发射噪声通过的高通滤波；以及
基于经滤波的经下变频的信号及从基带滤波器接收的发射基带信号而产生复合信号。
2.根据权利要求1所述的方法，所述产生所述复合信号包含：
从所述发射基带信号中减去所述经滤波的信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含：
将所述所产生的复合信号上变频到RF信号；以及
放大所述经上变频的信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其进一步包含：
发射所述经放大的经上变频的信号。
5.根据权利要求1所述的方法，所述对所述经下变频的信号进行滤波包含：
对所述经下变频的信号进行最小均方(LMS)滤波。
6.根据权利要求1所述的方法，所述经滤波的经下变频的信号减少对应于发射信号的频谱分量。
7.根据权利要求6所述的方法，所述频谱分量包含所述发射信号中的噪声、突波及失真中的至少一者。
8.根据权利要求1所述的方法，所述下变频包含：
基于发射本机振荡器信号来进行下变频。
9.根据权利要求3所述的方法，所述上变频包含：
基于所述发射本机振荡器信号来进行上变频。
10.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含：
将所述经下变频的RF信号及所述经滤波的经下变频的信号中的至少一者转换成第一数字信号，其中所述产生进一步包含基于所述第一数字信号及数字发射基带信号而产生数字复合信号；以及
将所述数字复合信号转换成模拟复合信号。
11.一种发射器，其包含：
下变频器，其用以将发射器的RF信号转换到基带；
滤波器，其用以对经下变频的信号进行滤波，所述滤波器包括将发射信号滤除但允许发射噪声通过的高通滤波器；以及
信号组合器，其用以基于经滤波的经下变频的信号及从基带滤波器接收的发射基带信号而产生复合信号。
12.根据权利要求11所述的发射器，其进一步包含：
上变频器，其用于将所述所产生的复合信号上变频到RF信号；以及
放大器，其用以放大所述经上变频的信号。
13.根据权利要求12所述的发射器，其进一步包含：
天线，其用以发射所述经放大的经上变频的信号。
14.根据权利要求11所述的发射器，所述信号组合器包含减法器电路，其用以从所述发射基带信号中减去所述经滤波的信号。
15.根据权利要求12所述的发射器，其进一步包含：
发射本机振荡器信号路径，其用以向所述下变频器及所述上变频器提供发射本机振荡器信号。
16.根据权利要求11所述的发射器，其进一步包含：
模/数转换器(ADC)，其定位于所述下变频器及所述滤波器中的至少一者的输出处，以将所述经下变频的RF信号及所述经滤波的经下变频的信号中的至少一者数字化为第一数字信号，其中所述信号组合器进一步包含数字信号组合器，以基于所述第一数字信号及数字发射基带信号而产生数字复合信号；以及
数/模转换器(DAC)，其定位于所述信号组合器的输出处，以将所述数字复合信号转换成模拟复合信号。
17.一种发射器，其包含：
用于将发射器的RF信号下变频到基带的装置；
用于对所述经下变频的信号进行滤波的装置，其中，所述滤波包括将发射信号滤除但允许发射噪声通过的高通滤波；以及
用于基于经滤波的经下变频的信号及从基带滤波器接收的发射基带信号而产生复合信号的装置。
18.根据权利要求17所述的发射器，其进一步包含：
用于将所述所产生的复合信号上变频到RF信号的装置；以及
用于放大所述经上变频的信号的装置。
19.根据权利要求17所述的发射器，其进一步包含：
用于将所述下变频的RF信号及所述经滤波的经下变频的信号中的至少一者转换成第一数字信号的装置，其中所述用于产生的装置进一步包含用于基于所述第一数字信号及数字发射基带信号而产生数字复合信号的装置；以及
用于将数字复合信号转换成模拟复合信号的装置。
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