CN1024976C - 接收机中的交调补偿 - Google Patents

Abstract

一个接收机(200)自动地补偿输入信号的交调，该接收机(200)之前是一个接收机前端(105)，该接收机前端接到接收该信号的天线(100-102)。对所有的天线路径/频率的组合的天线路径/频率的增益进行校正并存储。当接收一个信号时，该接收机(200)确定代表接收该信号的天线和该信号频率的正确的存储增益系数。该增益系数与一个预定的阈值进行比较，如果该增益系数大于该阈值，位于该接收机(200)前面的衰耗器(400)被插入来优化信号的交调。如果该增益系数小于该阈值，该衰耗器(400)被旁路以优化该接收机(200)的灵敏度。

Description

一般地讲，本发明涉及接收机，更具体地讲，涉及要求交调补偿的蜂窝状无线电话接收机。

陆地移动通信系统（如蜂窝状无线电话）经常使用能够支持多个无线电信单元（RCU）的基 站。每个RCU包含必要的接收机硬件，用于支持一个射频（RF）载波。为了简化实际的基站地点天线系统，基站地点还必须包括一个接收机多耦合器网络（RMN），它允许多个RCU共用一个接收机天线或天线组。（如蜂窝状基站地点可以有多于100个RCU）。

为了允许系统操作者在一个特定的基站地点的规模和复杂性有灵活性，一般要求RCU的设计在几个不同的RMN结构中恰当地起作用。其差别可以包括网络的可用端口的数目、增益、噪声系统、三次交叉点等等。如果该网络设计成允许多个天线输入转换到每一个RCU，那么可引入对该RMN的附加复杂性。（这个特性在蜂窝状基站地点促进系统性能增强、如特定频率复用模式、分集接收等经常遇到）。

对于任何接收机、灵敏度性能（噪声系数）和交调性能（三次交叉点）代表对接收机设计相对立的要求。高的增益值，特别在接收机的前端，对灵敏度有益，但对交调（IM）性能不利。相反地，适中的低值前端增益以灵敏度为代价导致改善IM性能。

对于一个给定的接收机，同时满足灵敏度和IM技术要求总是一个重要的设计考虑的问题，而且经常是一个困难的挑战。在一个基站RCU中获得这两个参数的最佳性能具有在移动设计中所没有的若干困难。这种复杂性是由于RCU工作在几个不同的RMN结构的要求而产生的。每个结构要支持多个RCU和多个天线。

对灵敏度和IM性能这个要求的影响是双重的。首先，与该RMN的多个信号分离级有关的高衰耗要求相应高的增益优于总的噪声系数。如果不需要分离器的话，该放大器级和分离组（要求获得规定的噪声系数）的组合增益比可能要求的增益更高。这增加的增益对IM性能是不利的。

第二个复杂性是由各RMN不可避免的增益变化产生的。要求该RCU与多个接收机前端结构配合工作给它带来了前端增益的不可避免的变化。这一影响进一步扩大了，这是由于每个RMN结构由多组组成的，每级有它自己的是频率、温度和部件与部件偏差的函数的增益容许变化偏差。前端增益变化的净影响可以简化如下：为了保证在增益分配的低端满足灵敏度的要求，在增益分配的高端，RCU必须有多余的IM余量来处理不可避免的IM变坏。

因此，在保持规定的接收机性能时，对接收机/基站需要对接收机灵敏度与交调性能之间进行最佳的折衷。

一种接收机用于补偿信号的交调。该接收机至少有一个信号作为输入信号，该信号具有在预定频带内的一个频率，该信号由至少一个具有频率相关特性的天线所接收。该天线连接到一个修正网络和具有频率相关特性的天线，该网络具有与该频带的各个频率相关的增益特性值。该接收机存储该增益特性值，确定哪个增益特性值最接近地相应于该输入信号的频率和具有频率相关特性的天线，并提供至少一个增益阈值。当所确定的增益特性值大于至少一个增益阈值时，该接收机补偿该输入信号。

图1一般地描述多个无线电信道单元，这些单元可以用在与本发明相配合的一个基站结构中。

图2一般地以方框图的形式叙述根据本发明的一个基站使用一个无线电信道单元的情况。

图3一般地描述一个接收机前端的最坏情况的增益配置的情况。

图4一般地描述根据本发明位于该接收机前面的一个衰耗器。

图5一般地说明根据本发明的一个RCU进行补偿交调的步骤的流程图。

图1一般地描述可应用本发明的基站115。三个天线100-102连接到一个修正的网络或接收机的前站105。每个基站115天线的数目取决于基站115所用的网孔点的结构，可以从一个天线到六个天线间变化。接收机前端105作为进入基站115的射频RF信号和许多接收机模块或无线电信道单元（RCU）之一之间的接口点。这些RCU是该基站的主要无线电部件，用于经过天线100-102接收和发送信号。这些RCU从另外的设备接收数据，这另外的设备控制TDMA系统中的频率和天线路径的分配。它们还发送数据到另外的设备以便建立/保持到公共电话系统的通信。为建立用户接口，在RCU110-114还有一个控制器接口。

图2符合逻辑地描述可应用本发明的基站115。在这个简化的描述中，只示出一个天线100连接到该基站115。还有，取决于该网孔点的结构，该基站115可以支持多达六个天线。接着， 天线110通过一个隔板（BULKHEAD）连接器103连接到接收机的前端105，连接器103作为连接到基站115的天线100的实际接口点。在图2中还描述一个RCU110的接收机部分;在图1中描述的所有的RCU110-114都具有相同的这种结构。接收机200具有作为输入的从接收机前端105分配的信号，其中接收机200把该信号解调为同相（I）和正交相位（Q）分量。从接收机200来的I和Q分量输入到均衡器210，均衡器进行多路径，交叉相关和失真增强。均衡器210连接到控制器205，该控制器协调RCU110中的所有的定时，频率合成器的调谐，天线路径分配，增益特性值或增益校正值的更新/检索，等等。存储器215也接到控制器205，在最佳实施例中，该存储器是一个随机存取存储器（RAM）。存储器215存储预定的校正值，如信号强度指示，自动增益控制参数和天线路径/频率增益特性值，等等。在最佳的实施例中，上述参数存储在非易失性存储器中，如只读存储器（ROM，未画出）和装入RAM用于更快的操作。

图3一般地描述一个典型的接收机前端105的结构。最简单的接收机前端（105）结构将支持单个天线，而且包含一个预选择器滤波器320，低噪声放大器325，和一个六路分离器330，将获得最小的前端增益。最复杂的结构将支持所有的六个天线，包含第一预选器滤波器330，第一低噪声放大器305，通过六路分离器310接到四路分离器315实现的24路的分离器，第二预选择器滤波器320，第二低噪声放大器325，接着一个接收机转换矩阵（未画出，是代替六路分离器330），该矩阵能够把任何天线路径转换到任何的RCU110-114。图3所示的前端105的结构，具有以一个转换矩阵代表六路分离器330，可获得最大的前端增益。虽然已叙述了最简单和最复杂的前端结构，根据网孔点的结构存在着其它的前端结构。因此，接收机前端105的增益随着系统结构的差别可在很大的范围内变化。

图4一般地描述根据本发明的接收机方框200，由接收机前端分配的信号输入到接收机200，其中，根据本发明一个自动交调补偿（AIC）衰耗器可被插入或被旁路。AIC衰耗器400接到传统的GMSK（BT＝3）接收机硬件405，该硬件在本技术领域是公知的。把该输入信号解调并变换为I和Q分量，然后I和Q分量被送到均衡器210作进一步的处理。控制器205执行必要的处理以确定什么时候AIC衰耗400要插入或旁路。

图5描述RCU对输入信号交调进行补偿步骤的流程。在500，RCU110，存储相应于天线路径/频率的不同组合的增益特性值。然后在505，RCU110确定最能代表输入信号频率和接收该输入信号的天线的增益特性值。在510，RCU提供至少一个预定的增益阈值，在515，当该确定的增益特性值大于上述至少一个增益阈值时，补偿该输入信号。

正如前面所述的，同时满足一给定接收机的接收机灵敏度和交调（IM）技术要求总是一个重要的设计考虑的问题，而且经常是一个困难的挑战。可以看出，而且对本领域的技术人员是熟知的，考虑参数，如接收机检测器灵敏度，前端105和接收机200的噪声系数，以及前端105和接收机200的交叉点，接收机前端105的增益反比于交调电平，或者反比于该接收机抑制由偏离所希望信号频率f₀相隔△f和2△f的两个截止频率信号产生的干扰的能力。这个复杂性是由于要求的RCU110-114工作在几个不同的接收机前端105的结构而产生的。每个结构支持多个RCU110-114和多个天线100-102，而且每个具有不同的增益值。

灵敏度反比于IM的性能问题通过根据本发明的AIC网络而减轻了。该AIC网络基本上包括三个主要部分;AIC衰耗器400，它也是在RCU110-114的那个输入端，一个接收机前端增益查找表，和由RCU110-114中的控制器205执行的管理算法。与由于输入电平变化而控制接收机增益的传统的自动电平控制（ALC）系统不同，AIC网络中的AIC衰耗器400是根据接收机前端105的增益进行控制的，而且是与输入或输出电平无关的。接收机前端105的增益查找表存储在存储器215中，对每个RCU110-114是唯一的。该表包含增益特性值，这些增益特性值是接收的天线路径和接收的频率的每一个可能组合的接收机前端105增益的数值。这些值在该基站115设备安装在网孔点中时被测出并写入RCU110-114的存储器215。

增益控制的范围是根据对不同的接收机前端105的结构，接收机前端105希望提供给RCU110-114的增益范围确定的。由控制器205执行的管理算法选择RCU正在使用的特定天线路径/频率组合的合适的增益特性值，在最佳实施例中该控制器是莫托罗拉68030微处理器。当前端105的增益是高的时候，插入AIC衰耗器400;当前端105的增益是低的时候，AIC衰耗器被旁路。这个选择过程完全是动态的，而且当RCU110-114使用不同的频率或天线时更新该插入/旁路。该过程也是通用的而且很容易延伸到该最佳实施中。该实施例是一个TDMA接收机，对于不同的TDMA时隙，RCU110-114可能使用不同的天线或频率。

例如，当基站115安装及网孔点优化时，在预定频率的16个频率对每个天线路径的接收机前端105的增益进行表征和校准。预定的频带，在最佳实施例中是25MHz，被再分为16个分开的频率组，而每组的中心频率用来进行校准。接收机前端105的这个表经过每个RCU110-114中的控制器205的控制器接口装入存储器215。在操作期间，RCU控制器205确定哪一个天线/频率组合将用于下一个时隙，并且从存储器215检索相关的接收机前端105的增益值。该增益值与一个增益阈值进行比例，在最佳实施例中增益阈值是17.5dB。如果该增益值超过该阈值，AIC衰耗器400，在最佳实施例中它是一个5dB的衰耗器，自动地插入在该RCU的那个输入端。如果该增益低于该阈值，AIC衰耗器400被旁路。AIC衰耗器400的插入或去掉是在每个时隙而且特别是在该时隙的保护期间或建立期间进行的。这个过程的结果是有效地减少了由接收机前端105提供给RCU110-114的前端增益分配。这样，当前端105的增益是高的时候，接收机的交调不是折衷的，而当前端105的增益是低的时候接收机的灵敏度也不是折衷的。

Claims (10)

1、一种接收机模块，具有对信号的交调进行补偿和具有在一个预定频带内的一个频率的至少一个信号作为输入信号，上述信号由具有频率相关特性的至少一个天线接收，上述天线连接到具有与上述频段的各个频率相关的增益特性值的修正网络，和上述天线具有频率相关的特性，该接收机模块的特征在于：

用于存储该增益特性值的存储器；

用于确定哪个上述增益特性值最接近地相应于上述输入信号的频率和具有频率相关特性的上述天线的接于所述存储器的控制器，用于提供至少一个增益阈值和当上述确定的增益特性值大于上述至少一个增益阈值时用于补偿上述输入信号。

2、根据权利要求1的接收机模块，其中上述用于补偿的控制器还包括：当上述确定的增益特性值大于上述至少一个增益阈值时，通过提供用于衰减上述接收信号的至少一个衰减值，用于衰减上述接收信号的控制衰减器的控制器。

3、根据权利要求1的接收机模块，其中上述增益特性值可以是正的或负的。

4、一种时分多址（TDMA）通信系统，该系统具有对信号的交调进行补偿，并且应用一个接收机模块，该接收机模块在至少一个TDMA时隙期间有至少一个信号输入作为一个输入信号，上述信号具有在一个预定频带内的一个频率，该TDMA通信系统的特征在于：

至少一个具有频率相关特性的天线，在上述TDMA时隙期间至少接收一个信号;

用于存储上述频带的各频率及具有频率相关特性的上述天线有关的增益特性值的存储器;以及

用于确定哪个上述增益特性值是接近的相应于上述接收信号的频率和在上述至少一个TDMA时隙期间接收上述接收信号的上述至少一个天线的接收所述存储器的控制器，在上述至少一个TDMA时隙期间，提供至少一个增益阀值，当上述确定的增益特性值大于上述至少一个增益阀值时，在上述至少一个TDMA时隙期间补偿上述接收信号。

5、根据权利要求4的TDMA通信系统，其中上述用于确定的控制器还包括把上述预定的频带再分为至少两个频率组的装置。

6、根据权利要求5的TDMA通信系统，其中上述确定控制器还包括：在上述至少一个TDMA时隙期间，用于确定上述至少两个频率组的哪个频率组包含上述接收信号的频率的控制器。

7、一种补偿接收机模块中的信号交调的方法，该接收机模块有在一个预定频带内的一个频率的至少一个信号作为输入信号，上述信号由具有频率相关特性的至少一个天线接收，上述天线连接到具有与上述频带的各频率及具有频率相关特性的上述天线相关的增益特性值的一个修正的网络，该方法的特征在于包括步骤：

存储该增益特性值;

确定哪个上述增益特性值最接近的相应于上述输入信号的频率及具有频率相关特性的上述天线;

提供至少一个增益阈值;和

当上述确定的增益特性值大于上述至少一个增益阈值时，补偿上述输入信号。

8、一种补偿固定地点基站中的信号交调的方法，该固定地点基站具有在一预定频带内的一个频率的至少一个信号作为输入信号，该方法的特征在于包括步骤：

在具有频率相关特性的至少一个天线上接收至少一个信号;

存储与上述频带的频率及具有频率相关特性的上述天线有关的增益特性值;

确定哪个上述增益特性值最接近的相应于上述接收信号的频率和上述天线;

提供至少一个增益阈值;和

当上述确定的增益特性值大于上述至少一个增益阈值时，补偿上述接收的信号。

9、根据权利要求8的方法，其中上述确定步骤还包括把上述预定的频带再分为至少两个频率组的步骤。

10、根据权利要求9的方法，其中上述确定的步骤还包括确定上述至少两个频率组的哪一组包含上述接收信号的频率的步骤。

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