CN102420624B - 电路、接收器以及用于处理无线信号的方法 - Google Patents

电路、接收器以及用于处理无线信号的方法 Download PDF

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Abstract

一种电路、一种接收器以及一种用于处理无线信号的方法。接收器是经由无线界面接收一个以上无线通信服务。各服务是经由不同载波频带进行传送。使用混合器及本地振荡器该经接收多重载波信号被向下转换为中频带。调整本地振荡器及采样频率，使得该输入信号的经转换中频带信号某些程度上彼此频谱接近或重叠。于多频谱重叠各情况测量服务的信纳比。本地振荡器频率及采样频率接着以该信纳比测量结果为基础来调整。

Description

电路、接收器以及用于处理无线信号的方法
本申请是申请号为200580025736.3、申请日为2005年8月22日、名称为“多无线通信服务处理方法及装置”的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明是有关无线通信系统。更特别是，本发明是有关一种电路、接收器以及用于处理无线信号的方法。
背景技术
软件定义无线电(SDR)是为多无线通信标准被支援于无线传送/接收单元(WTRU)中且射频信号(RF)借助软件定义单元处理的方案。有了软件定义无线电，单硬件平台是不需更换硬件组件即可支援多无线通信标准，而被下载软件可再配置硬件。以此法，无线传送/接收单元可被快速配置来支援最新发展无线通信标准及协定。
典型单模式蜂巢基地台及无线传送/接收单元包含一外差式无线电接收器模拟前端，一固定采样速率模拟数字转换器(ADC)及连续数字处理单元。模拟前端中，预期信号是被滤波且接着被向下转换为固定中频(IF)频带。模拟数字转换器是以数字处理解调演算预期信号要求频宽及其他因子为基础当场被选择的固定采样速率来操作。
目前，无线传送/接收单元是被配置处理经由多频道接收的多服务。例如，无线传送/接收单元可支援数字蜂巢系统(DCS)及宽频码分多址(WCDMA)系统的通信。各服务是经由无线传送/接收单元中的对应接收器路径被处理而被分别输入无线传送/接收单元中的数据机以便处理。然而，仅一服务于给定时间被支援于各接收器路径中。
目前无线传送/接收单元设计还包含前端配置，其涉及开关或多路复用器及针对各服务频带分割信号为不同接收器路径的多滤波器。当基地台或无线传送/接收单元以不同载波频率支援单无线接收器中的多同时服务及/或频道时，各种服务及/或频道是于模拟前端中被滤波及分别向下转换为中频且接着以固定采样速率被分别转换为数字样本。
模拟数字转换器的采样速率是为影响接收器功率消耗的因子之一。通常，模拟数字转换器及数据机中其他处理块的功率消耗是与采样速率成正比；较高采样速率是需比较低采样速率更多功率。
因此，先前技术无线传送/接收单元需广泛硬件资源支援多服务及配置是非预期该无线传送/接收单元电池寿命型式。
发明内容
本发明是有关接收器中多无线通信服务处理方法及装置。依据本发明，一个以上无线通信服务是被同时接收及处理。该服务是经由不同载波频带被传送，而该被接收载波频带被向下转换为中频带。本地振荡器(LO)频率是被设定使该多服务的被向下转换中频带下降为单中频带。替代实施例中，软件定义无线电是使用一模拟数字转换器及适应性选择包含两个或更多被接收于两个或更多不同频带的多输入信号模拟数字转换的采样频率及适应性选择该本地振荡器频率来实施。各输入信号是经由不同频带运载不同服务。输入信号是被同时接收。各服务是受到最小信纳比(SINAD)测量。输入信号是借助以特定频率混合该输入信号及多本地振荡器信号而被转换为中频带信号。本地振荡器频率是被适应性选择使该中频带某些程度上彼此频谱接近或重叠。该服务的信纳比是以各多频谱重叠条件来测量。本地振荡器频率及采样频率接着被以该信纳比测量结果为基础来调整。该处理较佳被连续重复。
附图说明
本发明可从以下实施例说明及附图获得更详细了解，其中：
图1为依据本发明第一实施例的接收器方块图；
图2A-2D是为图1接收器中各阶处的信号频谱图示；
图3为依据本发明第二实施例的接收器方块图；
图4A-4D是为图3接收器中各阶处的信号频谱图示；
图5为依据本发明第三实施例的接收器方块图；
图6A-6D是为图5接收器中各阶处的信号频谱图示；
图7为依据本发明被用来实施适应频率向下转换的查找表(LUT)方块图；
图8为依据本发明用于本地振荡器综合频率方块图；
图9为依据本发明同时处理接收器中多无线通信服务处理的流程图；
图10为依据本发明用于适应性选择两输入信号模拟数字转换的采样频率的接收器方块图；
图11A-11F为依据本发明描绘射频带至最终中频的频率转换方块图；
图12为依据本发明用于适应性选择接收器中多输入信号模拟数字转换的采样频率的处理流程图。
具体实施方式
此后，"无线传送/接收单元"名词是包含但不限于用户设备(UE)，移动台，固定或移动用户单元，呼叫器，或可操作于无线环境中的任何其他类型元件。此后，当被称为"基站"的专用术语是包含但不限于节点B，地址控制器，存取点(AP)或无线环境中的任何其他接口装置。
本发明是提供单接收器链结中支援同时接收多无线通信服务处理的方法及装置。该硬件可借助软件来配置。此后，本发明将参考数字蜂巢系统及宽频码分多址频分双工(FDD)当作同时服务例来解释。然而，应注意本发明可应用至任何其他服务及任何数量同时服务。图示中的数值是被提供当作例证而非限制，而只要不背离本发明传授，任何其他数值均可被实施。
图1为依据本发明第一实施例的接收器100方块图。图2A-2D为图1接收器100中各阶处的信号频谱图示。如图2A所示，天线公用器102及循环器104是限制输入频谱的频带及组合预期服务下链频带，而于低杂讯放大器(LNA)106之前最小化元件损耗。只要低杂讯放大器106具有充足增益(10-15dB)来最小化来自该接收器链结剩余者的第二阶杂讯系数贡献，则此还建立主要包含低杂讯放大器106加上低杂讯放大器106之前任何损失的杂讯系数的系统杂讯系数。天线公用器是移除位于预期下链频带间的任何中间上链频带(如图2A中的频分双工上链频带)，因而避免宽频低杂讯放大器106的饱和。两完全接收频带中的任意频道可被同时接收，而该服务选择是软件可配置。
频带限制输入频谱是被低杂讯放大器106放大且被第一滤波器108滤波。被第一滤波器108滤波后的输入频谱被显示于图2B。该频带限制输入频谱是借助具有一固定本地振荡器1频率的混合器110被向下转换为第一中频频宽。第一中频再次被第二滤波器112滤波来移除影像频率及阻断器；且接着借助可变增益放大器(VGA)114放大。可变增益放大器114所输出的第一中频频谱被显示于图2C。
使用影像频率转换，第二次向下转换是借助具有本地振荡器2的混合器116指示。第二中频频谱被显示于图2D。本地振荡器2频率是被设定使该第二次向下转换促使该多服务下链频带被折叠为如图2D所示的单第二中频频宽。数字蜂巢系统下链频带及宽频码分多址频分双工下链频带是被折叠为单第二中频频宽。此促成使用高Q滤波器以该第二中频频宽来衰减频外(out-of-band)阻断器及干扰器。多本地振荡器频率还可被用来放置多服务下链频带于被定义第二中频频宽内任何处。
图1的接收器100是执行两次向下转换。然而，应注意图1中的接收器100配置及稍后将被解释的本发明其他实施例仅为本发明较佳实施例，且一次以及两次以上的向下转换可被实施。当最小化第二中频频宽时，本地振荡器1，2是使用具有固定滤波器的适应性频率方案被设定来折叠接收下链频带为第二中频频宽。
最终中频信号于借助滤波器118，122及可变增益放大器120处理之后，是借助模拟数字转换器124被进一步向下采样。借助最小化第二中频频宽，模拟数字转换器124的采样速率可为适应性，因而最小化最终数字向下转换为基带的功率消耗。
最终中频频宽是视接收器的信纳比测量而定。信纳比测量包含接收器处理频宽内的失真产物。通常仅一信号出现于此频宽内而失真产物并不被产生，所以仅需信号杂讯比(SNR)测量。因为接收器中出现多信号，所以失真产物是被产生于该处理频宽内且这些位准于信号杂讯比测量中必须被解释。依据本发明，当最高信纳比被测量时，最小频宽被选择，而相反地，当最低信纳比被测量时，最大最终频宽被选择。
图3为依据本发明第二实施例的接收器200方块图。图4A-4D为图3接收器中各阶处的信号频谱图示。如图4A所示，天线公用器202及循环器204是限制输入频谱的频带。频带限制输入频谱是被低杂讯放大器206放大且被第一滤波器208滤波。被第一滤波器208滤波后的输入频谱被显示于图4B。
输入信号接着借助混合该输入信号及本地振荡器1所产生的信号而被向下转换为中频信号。第二实施例中，两下链频带是使用两固定本地振荡器1频率及两固定本地振荡器2频率被转换为最终中频处的邻近频带。各服务的输入信号是使用不同本地振荡器频率而被向下转换。此例中，数字蜂巢系统下链频带是以本地振荡器1A及本地振荡器2A频率被向下转换，而宽频码分多址系统是以本地振荡器1B及本地振荡器2B频率被向下转换。
各服务的输入信号频带限制是借助分别具有本地振荡器1A及本地振荡器1B的混合器210被向下转换为第一中频频宽，且再次被第二滤波器212滤波来移除影像频率及借助可变增益放大器214放大。可变增益放大器214所输出的第一中频频谱被显示于图4C。
第二次向下转换是借助分别具有本地振荡器2A及本地振荡器2B的混合器216来指示。滤波器218所输出的第二中频频谱被显示于图4D。本地振荡器1A，本地振荡器1B，本地振荡器2A及本地振荡器2B频率是被设定使该第二次向下转换促使该多服务下链频带被彼此邻接放置于如图4D所示的第二中频频宽中。此例中，数字蜂巢系统下链频带及宽频码分多址频分双工下链频带是被转换为最终中频频带中的邻近频带。多本地振荡器频率也可被用来放置多服务下链频带于被定义第二中频频宽内任何处。最终中频频率是于借助滤波器218，222及可变增益放大器220处理之后被进一步向下采样。借助最小化第二中频频宽，模拟数字转换器224的采样速率可为适应性，因而最小化最终数字向下转换为基带的功率消耗。
图5为依据本发明第三实施例的接收器300方块图。图6A-6D为图5接收器300中各阶处的信号频谱图示。如图6A所示，天线公用器302及循环器304是限制输入频谱的频带。频带限制输入频谱是被低杂讯放大器306放大且被第一滤波器308滤波。被第一滤波器308滤波后的输入频谱被显示于图6B。
各服务的输入信号频带限制是借助分别具有本地振荡器1A及本地振荡器1B的混合器310被向下转换为第一中频频宽，且再次被第二滤波器312滤波来移除影像频率及借助可变增益放大器314放大。可变增益放大器314所输出的第一中频频谱被显示于图6C。
第三实施例中，来自下链频带的任何任意频道均可使用可配置本地振荡器2被向下转换为射频频带处的任意间隔频道。两输入信号的第二次向下转换是分别借助具有本地振荡器2A及本地振荡器2B的混合器316来指示。被滤波器318滤波后的第二中频频谱是被显示于图6D。如图6D所示，本地振荡器2A及本地振荡器2B频率是可为调整的，使该第二次向下转换可促使多服务下链频带被放置于彼此相隔的第二中频频宽中。
可替代的是，本地振荡器1A及本地振荡器2A为可调整，而本地振荡器2A及本地振荡器2B可为固定，或本地振荡器两者均为可调整。多本地振荡器频率还可被用来放置多服务下链频带于被定义第二中频频宽内任何处。最终中频频率是于借助滤波器318，322及可变增益放大器320处理之后被进一步向下采样。借助最小化第二中频频宽，模拟数字转换器324的采样速率可为适应性，因而最小化最终数字向下转换为基带的功率消耗。
图7为依据本发明被用来实施适应频率向下转换的接收器数据机中的查找表400方块图。预期服务，采样频宽及预期第二中频是被当作对查找表400的输入，而该查找表400是输出本地振荡器1及本地振荡器2频率设定及模拟数字转换器采样频率。查找表400是依据可得服务及信纳比测量来最佳化频率方案，采样频率及采样频宽。查找表400可被用于本发明任何实施例中。
图8为依据本发明用于本地振荡器综合频率的本地振荡器频率综合器500方块图。因为第二及第三实施例中所示接收器是需多本地振荡器频率，所以综合器500必须可产生这些频率。本地振荡器频率综合器500包含一参考振荡器502及一个或多个综合器504。本地振荡器频率综合器可选择性进一步包含一个或多个绝缘器506及一个或多个循环器508。参考振荡器502可产生被输入多个综合器504中的参考频率。各综合器504是依据查找表400所产生的本地振荡器1及本地振荡器2频率设定被调谐产生中频频率。综合器504所产生的中频频率是被传送至混合器的本地振荡器端口以向下转换输入信号。
循环器508于可最小化综合器功率消耗的低损失组合方案中是较佳被用来组合两综合器的本地振荡器频率。绝缘器506是被提供于各综合器504输出处以提供充分反向绝缘来消除因其他综合器所导致的任一综合器的频率。可替代的是，综合器504中的缓冲放大器可被用来提供绝缘。此促使综合器方法借助移除绝缘器506而被进一步放大。
图9为依据本发明同时处理接收器中多无线通信服务处理600的流程图。一个以上服务是经由无线界面被同时接收(步骤602)。各服务是经由不同载波频带来传送。被接收载波频带是使用本地振荡器被向下转换为中频频带，使该被向下转换频带落入单中频频带内(步骤604)。
替代实施例中，软件定义无线电是使用两个或更多加总本地振荡器同时接收两个或更多服务及/或频道来独立控制该两个或更多服务及/或频道的最终中频及适应性选择该两个或更多本地振荡器频率及采样频率。依据本发明此实施例的软件定义无线电是适应性最小化该采样频率，因而降低模拟数字转换器的功率消耗及数据机中的处理块并增加总合电池寿命。本发明此实施例可被实施于基站及无线传送/接收单元。
图10为依据本发明适应性选择本地振荡器频率及采样频率用于被同时接收的多输入信号的模拟数字转换的接收器700方块图。接收器700包含一天线702，一低杂讯放大器704，一混合器706，两本地振荡器708a及708b，一相加器718，一模拟数字转换器710，一数字中频处理单元712，一基带处理单元714，及一控制器716。两个或更多输入信号是被天线702同时侦测用于两个或更多服务及/或频道。各服务及/或频道是经由不同载波频带被传送并受到唯一信号干扰，杂讯及失真比(SINAD)测量。低杂讯放大器704是放大该被接收输入信号。
各本地振荡器708a，708b产生各服务及/或频道的对应频率本地振荡器信号。图1仅描绘两本地振荡器当作例证，旦两个以上本地振荡器也可被用来放置多服务及/或频道下链频带于最终中频频宽内。本地振荡器信号频率是被控制器716控制。本地振荡器信号是被相加器718加总并被转送至混合器706。
混合器706是混合输入信号及本地振荡器信号来转换各射频输入信号至中频信号。仅一混合阶被描绘于图1。然而，应注意一个以上混合阶可被实施来转换各射频输入信号至最终中频信号。最终中频频带是被选择使服务及/或频道的中频频带某些程度上彼此光谱接近或重叠。光谱重叠可于接收器内产生对一个或两者频带及/或频道的干扰。
图11A-11F为依据本发明描绘射频输入信号至最终中频带的频率转换的中频频谱方块图。图11A-11F中阴影区域是代表预期频率频道。
本地振荡器频率是被调整使向下转换促使输入信号被转换为如图11A-11F所示某些程度上彼此最终中频带接近或重叠。图11A中，服务的中频带是彼此接近但不重叠。因此，一频带至另一频带并不产生干扰。图11B中，两中频带仅于非预期频率频道中彼此重叠。图11C及11D中，一预期频道获得干扰，而图11E及11F中，两者预期频道皆获得干扰。图11F中，一服务及/或频道全部中频带均被与其他中频带重叠。
为了避免中频带任何区域叠频，采样频率应被设定为高于最高中频带的最高频率组成至少两倍的值。采样频率可低于该值，其中不位于预期频道内的中频带区域叠频是可接受的。因此，采样频率是借助被同时处理的多服务及/或频道间具有最高频率组成的服务及/或频道来决定。可避免预期频道叠频的最小采样频率一半是借助图11A-11F中实箭头标示。可避免预期频带叠频的最小所需采样频率一半是借助图11A-11F中虚箭头标示。若因预期频道上频率组成叠频所造成的信纳比可容忍，则该采样频率可甚至低于虚箭头所示者。
当覆盖程度从图11A增加至图11F时，采样频率下降但预期频道中的干扰增加。因此，覆盖情况及采样频率应被选择考虑采样频率及干扰。
最终中频带处的被选择中频频宽及覆盖情况是被适应性调整为同时被测量预期服务及/或频道的信纳比函数。各服务及/或频道是具有必须被满足的最小信纳比准则。回去参考图10，基带处理单元714是测量各种覆盖情况下的信纳比，而控制器716是选择具有满足最小信纳比准则的最低采样频率当作最佳采样频率的覆盖情况。
模拟数字转换器710是以控制器716所设定的采样频率转换中频带信号为数字信号。数字中频处理单元712及基带处理单元714是处理服务的数字信号。数字中频处理单元712是执行从中频至基带的最终频率转换。数字中频处理单元712是分隔彼此的服务。
借助适应性控制服务及/或频道的最终中频带，采样频率可被适应性最小化。最小化采样频率是降低模拟数字转换器及数据机中处理块的功率消耗，并增加整体电池寿命。
频道状况(如与信元的距离，邻近频道的改变等)是随时间改变。覆盖情况及最佳采样频率的选择是以若干速率被再评估。因为无线传送/接收单元并不知道邻近频道出现或消失，且其可以较上述再评估预期为快的速率改变，所以为了避免不可接受的连接突然降级，最佳采样频率的频谱重叠及选择评估是被限制为非连接或闲置周期，或仅封包数据被接收的周期。突然降级不可接受的周期期间，接收器是不需频谱重叠而以支援此情况的最高采样频率操作。
无论覆盖情况及最佳采样频率的选择为何，该采样频率均可借助蓄意引进不预期的频带叠频而被进一步降低。
图12为依据本发明用于适应性选择接收器中多输入信号模拟数字转换的采样频率的处理800流程图。接收器是同时接收两个或更多服务及/或频道的两个或更多输入信号(步骤802)。各服务及/或频道是受到最小信纳比测量。输入信号是借助混合输入信号及本地振荡器信号而被转换为中频带信号(步骤804)。本地振荡器频率是被调整使输入信号的被转换中频带信号某些程度上彼此频谱接近或重叠。该服务及/或频道的信纳比是以各多频谱重叠条件来测量(步骤806)。用于中频信号模拟数字转换的本地振荡器频率及采样频率是以信纳比测量结果为基础(步骤808)。步骤806及808是较佳被定期或非定期重复。
虽然本发明的特性及元件被以特定组合说明于较佳实施例中，但各特性及元件可不需较佳实施例的其他特性及元件而被单独使用，或有或无本发明其他特性及元件的各种组合中。

Claims (3)

1.一种用于处理无线信号的电路，该电路包括：
单接收器链结，该单接收器链结包括：
至少一个输入，被配置成同时接收具有第一频率的第一无线通信服务的第一无线电频率信号和具有第二频率的第二无线通信服务的第二无线电频率信号，其中所述第一无线电频率信号和所述第二无线电频率信号落入不同的频带内，以及其中所述第一无线通信服务与所述第二无线通信服务不同；
可编程的混合器，被配置成在单阶中使用单次向下转换频率将所述第一无线电频率信号和所述第二无线电频率信号向下转换为单中频信号，其中所述单中频信号包括所述第一无线通信服务和所述第二无线通信服务；以及
模拟数字转换器，被配置成将所述单中频信号转换为数字信号。
2.一种用于处理无线信号的接收器，该接收器包括：
单接收器链结，该单接收器链结包括：
至少一个输入，被配置成同时接收具有第一频率的第一无线通信服务的第一无线电频率信号和具有第二频率的第二无线通信服务的第二无线电频率信号，其中所述第一无线电频率信号和所述第二无线电频率信号落入不同的频带内，以及其中所述第一无线通信服务与所述第二无线通信服务不同；
可编程的混合器，被配置成在单阶中使用单次向下转换频率将所述第一无线电频率信号和所述第二无线电频率信号向下转换为单中频信号，其中所述单中频信号包括所述第一无线通信服务和所述第二无线通信服务；以及
模拟数字转换器，被配置成将所述单中频信号转换为数字信号。
3.一种用于处理无线信号的方法，该方法包括：
在单接收器链结的输入处同时接收具有第一频率的第一无线通信服务的第一无线电频率信号和具有第二频率的第二无线通信服务的第二无线电频率信号，其中所述第一无线电频率信号和所述第二无线电频率信号落入不同的频带内，以及其中所述第一无线通信服务与所述第二无线通信服务不同；
在所述单接收器链结的混合器处在单阶中使用单次向下转换频率将所述第一无线电频率信号和所述第二无线电频率信号向下转换为单中频信号，其中所述单中频信号包括所述第一无线通信服务和所述第二无线通信服务；以及
在所述单接收器链结的模拟数字转换器处将所述单中频信号转换为数字信号。
CN201110391035.9A 2004-08-26 2005-08-22 电路、接收器以及用于处理无线信号的方法 Expired - Fee Related CN102420624B (zh)

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