CN102934365A - 检测无线接收器中的干扰 - Google Patents

Abstract

一种用于UWB或其他格式的无线接收器(110)，接收在特定频带中的有用信号，而不管干扰分量是在特定频带内还是外。干扰检测器(130，535，555)检测第一频率范围内的带内干扰分量以包括特定频带。相同的接收器电路(120，300，310，505)适于接收第二频率范围以包括邻近特定频带的频率，以检测带外干扰分量。第二干扰信号在第二范围中的位置被用来检测由频谱折叠引起的伪影，以便能够发现带阻滤波器的所需频率。

Description

检测无线接收器中的干扰

技术领域

本发明涉及操作无线接收器以接收特定频带中的有用信号的方法，而不管干扰分量在特定频带内还是外。本发明还涉及相应的无线接收器，以及结合有这种无线接收器的设备，例如收发器和无线系统。

背景技术

已知用于不同频带的无线接收器的操作可能受到不同类型(窄带或宽带)干扰分量的影响。例如，类似基于WiMedia的UWB(超宽带)接收器系统的宽带系统的操作可能被附近窄带装置的谐波的出现所破坏。由于UWB系统的宽带特性，这些谐波可能与UWB系统共同占用频带。建议类似UWB系统的系统估计这些带内窄带干扰(NBI)并抑制可能存在这些干扰的频谱。NBI估计是通过使用数字基带中的输入信号的频谱分析实现的。这个步骤允许估计位于UWB装置的频带中的干扰。从WO2009114123A2中可知具有用于软件定义的无线电的宽带信号处理装置，这种装置可以包括被配置为通过天线接收UWB信号的收发器。频谱分析仪提供了UWB信号的特性，这种特性可以被用于设置可重新配置的带阻滤波器(BRF)来使所检测到的干扰无效。通过改变带阻滤波器的增益来调节带阻滤波器的中心频率。

发明内容

本发明的目的是提供操作无线接收器以接收特定频带中的有用信号的方法，而不管干扰分量在该特定频带内还是外。本发明还提供相应的无线接收器，以及结合有这种无线接收器的设备，例如收发器和无线系统。

根据第一方面，本发明提供了：

一种操作无线接收器以接收需要的信号的方法，该方法包括以下步骤：

接收第一信号，该第一信号包括需要的信号和任何不需要的信号；

使用第一振荡器频率将所述第一信号下变换为第一模拟基带信号；

对所述第一模拟基带信号进行带通滤波以获得经滤波的第一模拟基带信号；

将所述经滤波的第一模拟基带信号转换为第一数字基带信号，该第一数字基带信号是表示需要的信号频率范围的频带；

识别所述第一经滤波的数字基带信号中的任何第一干扰信号的位置；

使用第二振荡器频率将所述第一信号下变换为第二模拟基带信号；

对所述第二模拟基带信号进行带通滤波以获得经滤波的第二模拟基带信号；

将所述经滤波的第二基带信号转换为第二数字基带信号，该第二数字基带信号可选的具有与第一数字基带信号相同的宽度，并表示正好在需要的信号的频率范围之上或之下的频率范围；

识别所述第二数字基带信号中的任何第二干扰信号的位置；

比较所识别的第一和第二干扰信号；

基于比较步骤，确定带阻滤波器的所需频率；

使用带阻滤波器以所确定的频率对第一模拟基带信号进行滤波；以及

从第一经滤波的数字基带信号中获得需要的信号。

特别地，通过检测带外干扰，其影响可以被减轻(mitigate)并且因此对有用信号的接收可以被改进。尤其是，通过采用相同的接收器电路来接收与特定频带相邻的不同频率范围的第二频率范围，更少需要加宽接收器电路的带宽或对其进行复制以能够检测带外干扰。

因此，接收器电路可以被保持更简单，并且对于给定的性能水平可以降低成本或功耗。通过比较不同频率范围内的干扰，由来自其他频率的频谱折叠(spectral folding)所产生的伪影(artifact)可以被检测并且滤波被调谐到产生该伪影的频率。

本发明的实施例可以具有任何其他附加特征，并且一些这种附加特征在从属权利要求中阐述并在以下更详细地说明。

另一方面，提供了：

一种无线接收器，包括：

用于接收需要的模拟信号的输入；

用于使用设置在第一和第二频率处的可调谐振荡器将模拟信号下变换为第一和第二模拟基带信号的混频器；用于从第一和第二模拟基带信号中选择相应频带的带通滤波器，第一频带表示需要的信号的频率范围，并且第二频带表示正好在第一频带之下或之上的频率范围；将第一和第二模拟基带信号转换为第一和第二数字基带信号的模数转换器，该第一和第二数字基带信号包括表示相应频带的频带；干扰检测器，其特征在于模拟带阻滤波器，处理器，适合于识别和比较第一和第二数字基带信号中的任何干扰信号，并且根据干扰信号的比较控制带阻滤波器的频率。

任何附加的特征可以被组合在一起并且与任何方面组合。对本领域技术人员来说，尤其是相对于其他现有技术，其他优势是显而易见的。在不背离本发明权利要求的情况下，能够做出多种变型和改进。因此，将清楚地理解是，本发明的形式仅仅是示例性的，并且不意图限制本发明的范围。

附图说明

现将通过举例结合附图的方式来说明本发明将如何生效，在附图中：

图1显示了根据实施例的无线接收器的示意图，

图2显示了根据实施例的操作无线接收器中的步骤，

图3显示了根据实施例的操作无线接收器中的步骤，显示了确定所检测的分量是否是由频谱弯折所产生的伪影。

图4显示了根据实施例的操作无线接收器中的步骤，显示了通过将BRF调谐以抑制伪影的产生的减轻(mitigation)。

图5显示了根据实施例的无线接收器的示意图，具有诸如BRF和增益控制的模拟部分，并且具有诸如FFT和用于检测干扰和确定减轻的逻辑的数字部分，

图6显示了根据实施例的操作无线接收器中的步骤，显示了减轻以改进增益控制，

图7显示了根据实施例的接收器电路的示意图，该接收器电路包括用于无线接收器的模拟和数字部分，显示了FFT和NBI估计部分，

图8显示了根据另一实施例的无线接收器的示意图，该接收器具有诸如BRF和增益控制的模拟部分，并且具有诸如数字BRF和同步的数字部分，

图9显示了根据实施例的显示了三个频率范围的频率响应曲线图，

图10和图11显示了根据实施例的操作无线接收器中的步骤，包括从三个频率范围中的干扰检测来检测伪影，

图12显示了类似于图10的步骤的步骤，根据替选实施例，包括从五个频率范围中的干扰检测来检测伪影，以及

图13显示了包括在图10或12的实施例或其他实施例中的干扰检测中的步骤。

具体实施方式

将针对具体实施例并参照特定附图对本发明进行说明，但是本发明不被限制于此而仅由权利要求所限制。所描述的附图仅是示意性的而非限制性的。在附图中，为了说明的目的，一些元件的尺寸可以被扩大并且不按照比例绘出。

在本说明书和权利要求书中使用的术语“包括”的情况不排除其他元件或步骤。其中，当指代单数名词时使用不定冠词或定冠词例如“一”或“一个”、

“该”，除非其他事物被明确地定义，否则这包括名词的复数形式。

在权利要求中所使用的术语“包括”，不应当被解释为限制为此后所列出的装置；其不排除其他元件或步骤。所描述的接收器的元件或部分可以包括在媒体中编码的用于执行任何种类的信息处理的逻辑。逻辑可以包括在磁盘或其他计算机可读介质中编码的软件和/或在专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、或其他处理器或硬件中编码的指令。

对于软件的引用可以包括由处理器可直接或间接执行的以任何语言的任何类型的程序。

对逻辑、硬件、处理器或电路的引用可以包括任何程度集成的任何类型的逻辑或模拟电路，并且不限制于通用处理器、数字信号处理器、ASIC、FPGA、离散元件或晶体管逻辑门等。

对干扰分量的引用可以包括任何种类的干扰、窄带或宽带、连续或间断、或干扰的任何部分。

根据上下文，对接收的引用意图包括下偏移(downshifting)频率至基带或区分频带。

对模糊区域的引用指代由于频谱折叠可能出现干扰的区域。这些干扰是潜在的而不是实际出现在所接收到的信号中的，但是例如是由来自在ADC处的采样或抽取滤波器的不同频率处的干扰的频谱折叠而产生的。理论上，这种频谱折叠应当通过抗混叠滤波器去除，但是在实际中，提供足够陡边的滤波器(steepsided filter)是不实际的。这个区域的尺寸取决于所用的抗混叠或抽取滤波器的阶数和最大预期干扰水平。滤波器的阶数越高，模糊区域将越小。最大干涉功率越高，模糊区域将越大。此外，说明书和权利要求书中的术语：第一、第二、第三等，被用来区分相似元件，而不必须用来描述次序或时间顺序。将被理解的是，这样使用的术语在适当的条件下是可以互换的，并且本文中所描述的发明的实施例能够以本文中所描述或说明以外的其他次序运行。

另外，说明书和权利要求书中所使用的术语：顶部、底部、上、下等被用于描述性的目的，并且不是必须用来描述相关位置。将被理解的是，这样使用的术语在适当的情况下是可以互换的并且本文中所描述的发明的实施例能够以本文中所描述或说明以外的其他的方向工作。

FCC和ITU-R将超宽带限定为“对于其所发射的信号的带宽超出500MHz或中心频率的20％的最小者的来自天线的传输”。

贯穿本说明书对“一个实施例”或“一实施例”的引用意味着与实施例结合描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。这样，在贯穿本说明书的多个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”不必都指代相同的实施例，而是有可能指代相同的实施例。此外，特定特征、结构或特性可以在一个或多个实施例中以任何适当的方式结合，正如对于本领域普通技术人员显而易见的那样。

相似的，应当意识到在本发明示例性实施例的描述中，本发明的各种特征有时被一起组合在单个实施例、附图或其描述中以用于使公开流畅并帮助对一个或更多的各种创造性方面的理解。然而，这种公开的方法不被解释为反映所要求的发明需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的更多特征的意图。相反，如以下权利要求所反应的，创造性方面在于少于单个前述所公开实施中的全部特征。因此，详细描述之后的权利要求特征据此被清楚地合并进该详细描述中，每个权利要求自身独立作为本发明的单独实施例。

此外，虽然在本文中所描述的一些实施例包括一些而不是在其他实施例中包括的其它特征，但是如同本领域技术人员将理解的那样，不同实施例特征的组合意指在本发明的范围内并且形成不同的实施例。例如，在以下权利要求中，任何所要求的实施例可以被以任意组合所使用。

在本文中提供的说明中阐述了多个特定细节。然而，应当理解的是，没有这些特定细节，本发明的实施例也可以被实现。在其他例子中，为了不模糊对该描述的理解，公知的方法、结构和技术没有被详细示出。

现将通过详细描述本发明的多个实施例对本发明进行描述。清楚的是，不背离本发明的技术教导，根据本领域技术人员的知识可以构造本发明的其他实施例，本发明仅仅由所附权利要求限制。

对实施例所解决的一些问题的介绍

已经意识到的是包括用于类似UWB系统的宽带系统的那些无线接收器的无线接收器可能由于刚好在带外的(just-out-ofband)干扰分量而受损。这些干扰不能被通常程序检测到并且可能产生与通常的带内干扰一样多的麻烦。所要描述的实施例包括检测除通常的带内干扰外的刚好在带外的干扰。他们能被应用在例如窄带干扰(NBI)减轻、OFDM、基于Wimedia的UWB、无线UWB、媒体访问控制(MAC)，认知无线电(Cognitive radio)等中。检测的输出可以被用来调谐诸如陷波滤波器的BRF以消除NBI的影响。替选的或者同样的，此检测机制的输出还可以被用于其他方式的减轻，例如通过在发射器侧优化诸如数据率、载波频率等的通信资源。FCC和ITU-R以这样的术语定义UWB：对于其所发射的信号带宽超出500MHz或中心频率的20％的最小者的来自天线的传输。这样，基于脉冲的系统-其中，每个所传输的脉冲瞬间占用UWB带宽，或者至少500MHz窄带载波的聚集(例如以正交频分复用(OFDM)的形式)可以能获得对UWB频谱的访问。对UWB的未经许可的使用可能在3.1至10.6GHz的范围内。可以通过对脉冲的极性、脉冲的幅度进行编码和/或通过使用正交脉冲在UWB上调制有用的信号信息。可以以相对低的脉冲频率偶发地发送UWB脉冲以支持时间/位置调制，但是也可以以高达UWB脉冲带宽的倒数的频率发送。UWB系统倾向于在短距离和室内应用。然而，由于UWB脉冲的短的持续时间，更容易设计非常高的数据率，并且，通过使用简单的积分或通过编码技术来简单地聚集每数据位的脉冲能量，数据率可以被容易地交交换(trade)为范围。常规的OFDM(正交频分复用)技术也可以被使用。

现将将讨论类似基于WiMedia的UWB的宽带系统如何能够从极为接近其工作的窄带装置受到干扰。这些窄带干扰可能与UWB一起共同占用频率频谱。这种问题对UWB接收器的影响和可能的解决方案是已知的，并且更多细节可以从Kelleci，B.；Fischer，T.W.；Shi，K.；Yi Zhou；Karsilayan，A.I.；Serpedin，E；的“Narrowband Interference Suppression in Multi-Band OFDM Ultra WidebandCommunication Systems：A Mixed-Mode Approach”(第12届数字信号处理学术会议-第4届信号处理教育学术会议，发表日期：2006年9月24-27日，第55-59页，提顿国家公园，WY，ISBN：1-4244-3534-3)中获得。

已知的解决方案采用了两步法并包括通过使用陷波滤波器抑制不想要的干扰。第一步涉及干扰估计，用于调谐陷波滤波器，并且第二步包括使用陷波滤波器抑制干扰。如同将要在下一个部分解释的，这些方案可以对抗严格地在UWB系统的频带中的干扰。但是，可能还有在UWB系统的频带外的干扰。如果这些干扰在模拟抗混叠滤波器的阻带之外，那么模拟滤波器将抑制这些带外信号，并且因此，防止他们数字化。然而，这些模拟滤波器通常具有通带、过渡带和阻带。他们对于将落入过渡带的刚好在频带外的信号不具有足够的抑制。因此，在模拟数字转换(ADC)之后，刚好在UWB系统的频带外的干扰将仍然进入数字基带而没有大大衰减。这些刚好在频带外的信号可以通过数字基带中的抽取滤波器而被抑制。取决于刚好在频带外的NBI相对于由抽取滤波所提供的抑制的强度，以下两种情况可能发生：

1)如果NBI的强度小于由抽取滤波器提供的抑制，则抽取滤波器完全抑制NBI并且NBI估计将不会检测到任何NBI。

2)如果刚好在频带外的信号非常强，则下采样/抽取将不能完全抑制他们。因此，如果执行了此输入信号的频谱分析，则最初为刚好在频带外的NBI信号将由于通过数字处理造成的频谱折叠表现为在频带中的不同频率的伪影。因此，频谱分析仪将推断NBI处于错误的频率位置处。

在以上两种情况下，可调谐的模拟BRF将不会被适当调谐，因此，NBI将不会被抑制。非常重要的是注意对于情况1)，功率检测器(紧随ADC)将在ADC的整个频谱中获取功率。因此，由于NBI信号的存在，将看到更高功率，并且调谐AGC使得输入流的功率水平降低。因此，有用的带内UWB信号也会被衰减。这将降低有用信号的整体SNR。这可以导致以下发生：

1)对BRF不正确的调谐并且因此通过BRF抑制有用频谱。

2)不抑制干扰，并且因此，所期望的UWB信号的量化噪声增加以及其他相关问题。

除了以上之外，在UWB频带的一个边缘上的干扰可能部分出现在频带的另一边缘上。这可能由于FFT仓(bin)之间的频谱泄露和在频带边缘上的频谱折叠而发生。频谱泄露可能导致干扰出现在相邻FFT仓上。对于UWB频率边缘，相邻FFT仓在另一边缘上。因此，在频带正边缘上的干扰也可能部分出现在负边缘处，同样的原因，在负边缘上的干扰可能部分出现在正边缘处。因此，对这种干扰，不确定要被抑制的确切频率。

说明：以上问题及其影响还可以从以下更具体示例的讨论中被理解。

通过增益控制部分的错误动态范围

UWB频谱被取作528MHz宽。因此，数字基带在-264至264MHz(或0到528MHz)宽的频谱上工作。然而，ADC以更高速率进行采样(并且例如，在某些情况下，以528MHz工作的两个ADC可以被用于I和Q分量)。ADC通常跟随有抽取滤波器。如果这种通过ADC的过采样没有完成，则模拟滤波器的过渡带将必须非常窄(几十MHz)，而这是不实际的。利用所建议的过采样，模拟滤波器的过渡带将从264MHz至792MHz(近似地)。这简化了模拟滤波器的设计需求。

这种情况下，来自ADC的输入数字样本将具有1GHz带宽(-528至+528MHz)的跨度。此信号的更高频率的部分(＞264MHz或＜-264MHz)将落入模拟滤波器的过渡带并且在到达ADC之前通过模拟滤波器而被微弱地抑制。然而，模拟滤波器对刚好在频带外的频率(例如，～300MHz)不提供太多抑制。因此，这些频率部分将到达ADC而没有太多衰减。此时的增益控制也会看到此干扰，并且动态范围将被依照最大可见功率而设定。此时的带外干扰可能比有用信号大得多。由增益控制控制的这个动态范围可以比所需的大很多。依次地，这可以导致由ADC的采样中的极度粗糙的量化，意味着有用信号被恶化或丢失，并且干扰可以遍布相邻FFT仓等。

由频率折叠导致的错误抑制频率

此外，可能引起额外的问题，这是通过由于在数字域下采样(抽取)造成的频率频谱的频谱折叠导致的。由于频谱折叠，处于比尼奎斯特频率更高的频率处的信号将出现在负频率处，反之亦然。如果抗混叠滤波器不具有足够的抑制来抑制刚好在频带外的干扰，那么这个问题就会出现。在这种情况下，模拟BRF将被调谐为错误的频率。从而，干扰信号不会被抑制，并且没有被窄带干扰破坏的信号频谱将被抑制，由此将信号降低为UWB信号的噪声比。

带内干扰抑制

为了克服由于带内窄带干扰引起的问题，已知的是通过使用BRF来抑制所不需要的干扰。这种方法使用FFT作为粗频谱仪来析输入信号的频谱以用于干扰检测。FFT块的输入采样率对应于系统的带宽。ADC使用更高的采样率来减轻模拟基带滤波的需求，并且通常跟随有下采样器以使得数字基带的其余部分处于更低的采样率。因此，在FFT块处的采样率低于ADC的采样率。通过使用这种方法，FFT在相应于UWB信号(528MHz)带宽的频带上执行频谱分析。因此，目前的解决方案具有被严格地限制于带内干扰的搜索空间。在进一步的基带处理之前，ADC输出被首先被下采样。功率检测器被紧随ADC之后放置，并且测量输入样本的功率。这种测量被用作到增益控制部分(AGC)的输入。这确保了模拟输入信号适合由ADC所支持的最大信号范围，并且因此，不受在ADC处的削波的损害。

这种目前的解决方案不考虑由于刚好在频带外的干扰造成的问题。

对实施例的一些特征的介绍

在这里，将介绍两个新的改进并且以下更详细地解释。首先，干扰的检测是通过使用相同的接收器电路在不同频率范围上对输入信号进行多次频谱分析而实现的。这可以以多种方式实现，一种方式是偏移输入到接收电路中的混频器的振荡器的频率。这可以是528MHz或其他值的偏移。然后，频谱分析可以如前所述那样在数字信号处理部分中执行以用于干扰检测。在之前所解释的示例中，模拟滤波器的阻带在792MHz处开始。如果在528MHz周围存在由频谱折叠导致伪影的非常强的干扰，则可以通过组合来自不同频率范围的观测(observation)来解决抑制哪个频率的模糊性。注意到，在一个频率范围中测量的边缘干扰可能在其他测量中落入频谱的中间部分。因此，在干扰的精确位置中的任何模糊性都可以被解决。

第二种改进是将频谱分析仪移动至更高速的数字域中，使得现在可以针对-528MHz至+528MHz范围进行频谱分析。如果希望对随后部分保持相同的操作速度，则频谱分析可以针对间隔的128个样本的组进行，并且其他组可以被丢弃。该第二种改进可以有助于正确地控制AGC并且有助于发现非常接近系统的尼奎斯特频率(+264MHz)的干扰。

与先前工作相比，一些实施例具有以下优点：刚好在频带外的干扰的减轻，对在频带的外缘(outer limit)上的干扰很少或没有错误的BRF调谐，并且对于存在“刚好在频带外”干扰的UWB信号通过更好的AGC调谐而获得改善的SNR。

图1：根据实施例的无线接收器的示意图

在图1中，无线接收器可以从发射器接收传输。接收器具有接收器电路，以得到特定频带中的有用信号，而不管干扰分量在特定频带内还是外。提供有干扰检测器130，其能在从接收器电路馈送了第一频率范围的情况下检测带内干扰以包括至少一些来自所接收的信号的特定频带。其可以在由接收器电路馈送了第二频率范围的情况下检测带外干扰以包括与特定频带相邻的频率。频率范围控制部分150可以使接收器电路适合于在不同时间周期(在第一频率范围中接收之前或之后)接收第二频率范围。

可调谐振荡器LO 300馈送LO信号至混频器310，以混合所接收到的信号并偏移其频率。频率控制范围设置振荡器输出的频率。可以存在两个或多个频率。例如，在不同时间间隔上，混频器的输出可以是第一或第二频率范围，或者其他范围的频率。干扰检测器130可以在这个输出上操作，并且在不同的时间间隔中能够检测带内干扰和带外干扰。可选地，这些输出可以在到达干扰检测器之前例如通过滤波等被处理。

所检测的干扰被伪影检测部分132使用，以确定干扰是确实存在于所接收的信号中还是仅是由带外干扰的频谱折叠所引起的伪影。这个检测的结果被用来控制可调谐BRF来抑制实际干扰或引起伪影的带外干扰。

这是一种减轻带外干扰对有用信号的接收的影响的方式，并且任何其他类型的减轻控制信号可以被反馈到接收器电路。这些部分的一些可以以多种方式实现，并且将在以下更详细地描述示例。可以存在许多没有显示的其他部分。可以有多于两个的频率范围。

图2：根据实施例的操作无线接收器中的步骤

在图2中，显示了操作诸如图1或其他实施例的无线接收器中的步骤。在步骤200，信号被接收，其具有在特定频带中的有用信号。在步骤210，接收器电路被控制来接收包括特定频带的(意为区分)第一频率范围。在步骤220，从第一频率范围检测带内干扰分量。在步骤230，接收器电路适合于接收包括邻近特定频带的频率的第二频率范围。在步骤240从第二频率范围中检测带外干扰。在步骤250，确定是否减轻所检测到的带外干扰对有用信号的接收的影响。可选地，这种减轻能在步骤260实现，并且有用信号能在步骤270输出。

一些附加特征

一些附加特征如下：

比较步骤可以包括比较第一和第二干扰信号在其各自数字基带信号中的位置并确定他们是否在其各自频带中占用相似位置。

该方法可以包括，如果确定了干扰信号在其各自频带中占用相似位置，则进一步确定该位置是否在靠近频带边缘的模糊区域中。

该方法可以包括，如果确定了干扰信号处于模糊区域中，则确定带阻滤波器的所需频率的步骤包括确定带阻滤波器的所需频率应当是对应于在第二数字基带信号中发现的干扰的频率。

该方法可以包括，如果确定了干扰信号不在模糊区域中，则确定带阻滤波器的所需频率的步骤包括确定带阻滤波器的所需频率应当是对应于在第一数字基带信号中发现的干扰的频率。

该方法可以包括，如果确定了干扰信号在其各自频带中不占用相似位置，则确定带阻滤波器的所需频率的步骤包括确定带阻滤波器的所需频率应当是对应于在第一数字基带信号中发现的干扰的频率。

确定所检测到的带内干扰是否是伪影可以包括以下步骤：根据数字部分的采样频率，确定潜在的导致伪影的带外干扰分量的频率，在那个频率处搜索带外干扰，并且根据搜索结果推断所检测的带内干扰是否是伪影。这可以使得这种伪影能够区分于真实的带内干扰分量，并因此能允许更有效的抑制。

该方法可以具有在模拟部分控制增益的步骤，并且确定是否减轻的步骤可以包括确定所检测的带外干扰分量是否足以影响增益控制。检测步骤可以包括在数字部分使用傅立叶变换执行频谱分析，以在不同频率处提供功率指示的步骤。这可以比诸如在模拟或数字部分中的滤波器组(filter bank)的其他方法更加成本有效。可选地，两个检测步骤可以使用覆盖两个频率范围的单个傅立叶变换，或者可以是顺序执行的两个单独的变换。

该方法可以包括使用频带跳跃协议(hopping protocol)接收传输。该特定频带可以在-264MHz和+264MHz之间或更大。这种频带的宽度使得更难以用有限的成本和功率消耗需求来实现陡沿(steep edged)滤波器和足够高的采样率。此频带是基带UWB信号的带宽。这个528MHz的带宽涉及从3.432GHz到10.296GHz的RF(中心)频率。这是在RF频率和基带信号带宽(6.5至19.5)之间的比例，其使得难以实现陡沿滤波器。

接收器可以具有用于确定在给定频率处检测的带内干扰分量是否是由数字处理引起的实际带外干扰分量的频谱弯折所造成的伪影的电路。

换句话说，接收器可以具有用于接收第一频率范围以包括来自所接收的信号的至少一些特定频带的电路，和用于检测所接收的第一范围中的带内干扰分量的干扰检测器。其可以具有用于使相同的接收器电路在不同时间周期(在第一频率范围中检测之前或之后)适合于接收第二频率范围以包括邻近特定频带的频率的控制电路，干扰检测器被设置为检测所接收到的第二范围内的带外干扰分量。电路还可以被提供为耦合到干扰检测器以用于确定是否减轻了所检测的带外干扰分量对有用信号的接收的影响。

一些附加特征的示例显示在以下描述的实施例中，并且他们中的任何一个都可以被附加至任何实施例。

图3和图4：操作无线接收器中的步骤，显示了确定所检测到的干扰分量是否是 伪影

在图3中，显示了操作诸如图1或其他实施例的无线接收器中的步骤。在步骤400，检测带内干扰。步骤410显示了随后确定所检测到的干扰分量是真实的或仅仅是另一频率处的真实分量的伪影。这是通过以下步骤实现的。在步骤420，基于采样频率计算潜在的引起伪影的频率。在步骤430，检测带外干扰分量并且在可能在频谱弯折之后引起伪影的频率处搜索任何这些带外干扰分量。在步骤440，如果在可能引起伪影的频率处没有检测到干扰分量，则使用任何类型的逻辑来推断带内不是伪影。如果在这个频率处存在检测的干扰分量，则推断其已经引起伪影并且伪影因此不是真实的干扰分量。在这种情况下，抑制应当在引起伪影的频率处，而不在伪影的频率处。

图4显示了根据实施例的操作无线接收器中的步骤，显示出通过调谐BRF抑制引起伪影的减轻。在步骤400，如以前一样，检测带内干扰。步骤450显示了随后确定所检测的干扰分量是真实的还是仅仅是另一频率处的真实干扰分量的伪影。如果是，在步骤460，通过调谐BRF抑制引起伪影的干扰频率而进行减轻。否则，在步骤470，通过调谐BRF来抑制在频带内检测到的且发现不是伪影的干扰的频率来进行减轻。

图5：根据实施例的具有模拟BRF和增益控制，以及数字FFT和逻辑的无线接 收器的示意图

在图5中，接收器示例的示意图显示了模拟部分500和数字部分565。在模拟部分中的是馈给模拟前端505的天线。这可以包括混频器和LO，适于接收不同范围的频率，或可以结合适应频率范围的其他方法。前端馈给可调谐BRF 510。前端典型地具有用于抗混叠的带通滤波器，并且BRF可以作为该电路的一部分来实现。BRF馈给增益控制部分520。增益控制部分520的输出被馈给到ADC 340。可选择地，BRF具有旁路路径以使得其在检测干扰期间被断开，并且如果没有检测到干扰，其可以保持断开。ADC将数字信号馈送给数字部分565。数字部分可以包括功率检测器525，被耦合以向增益控制部分提供最大功率量度。数字部分还可以包括数字BRF(未显示)，用于抽取530的部分以降低FFT部分535的采样率。该FFT部分形成用在干扰检测器130中的频谱分析仪。其他逻辑555被用来处理得到的频谱来检测干扰。另一逻辑560被用来确定带内干扰和带外干扰的减轻。该减轻可以包括反馈以调谐可调谐BRF。FFT可以馈给数字基带部分540，或者FFT可以被旁路以使得数字基带可以访问时域信息，用于获得有用信号。

图6：操作无线接收器以改善增益控制中的步骤

在图6中，显示了根据实施例的操作无线接收器中的步骤，包括通过调谐BRF的减轻。在步骤240，检测带外干扰。在步骤575，确定所检测到的带外干扰是否足以影响增益控制。这可以包括将干扰与阈值进行比较，或将干扰与在带内检测到的最大功率比较。在步骤580，如果需要，通过根据带外干扰的频率调谐BRF来抑制带外干扰。如果这仅仅在需要时进行，则可以节省一些功率消耗。然后在步骤585，在抑制之后进行增益控制，使得增益控制不被带外干扰所影响。

图7：具有FFT和NBI估计部分的接收器电路的示意图

图7显示了其中模拟部分500向ADC 340馈送信号的实施例。在该示例中，数字输出被以1Gsps进行采样并且在没有下采样的情况下馈送给频谱分析仪530(具有128点FFT)。这可以给出在1056MHz带宽上的频域输出并且具有8.25MHz的分辨率。每个间隔的128个样本的组被丢弃，以避免必须升高FFT中的处理速度。以528Msps的输出被馈送给NBI估计部分用于进一步处理，以从频域信息确定干扰在频率上存在于哪里并且有多强。这使得能够例如通过将BRF控制信号发送回模拟部分控制来控制减轻。NBI估计部分的可能实现方式的更多细节在以下结合附图10至13进行解释。ADC的1Gsps输出还可以被功率检测器525使用。如同以前一样，其向模拟部分返回信号以用于增益控制。

图8：具有模拟BRF和数字BRF和同步的无线接收器

图8显示了与图5所示相似的另一实施例，但是在这种情况下，如同在图7中一样，ADC的输出被馈送给干扰检测器而不抽取。这能够使不同频率范围的每个的带宽更宽。如果使用更窄的范围，则具有其的多个来覆盖特定频带和在特定频带每侧的过渡区域可能是适当的，在这里，带外干扰不能由在前端的滤波器完全去除。

在可调谐BRF周围还显示有旁路路径，用于存在干扰检测的时间周期，因为相同的前端、增益控制和ADC如同被用来接收用于干扰检测的第一和第二频率范围一样被用来接收有用信号。再者，当有用信号被接收时，如果没有干扰被检测到，则BRF可以保持断开。图8还显示了另外的数字处理部分，诸如抽取滤波530，数字BRF 590和同步592。

图9：显示了三个频率范围的频率响应曲线图

该曲线图显示了用于检测带内干扰分量和带外干扰分量的三个频率范围的表示。在这种情况下，特定频率与中间频带一致，因此该中间频带是第一范围的示例，用于检测带内分量。最低和最高频带在该特定频带的两侧并与其相邻。这意味着，在特定频带之上和之下的过渡区域(其中带外干扰分量不被前端完全阻止)被最低和最高频带覆盖。这些是第二频率范围的示例。在这个示例中，三个频带相邻以使得他们的通过区域不重叠，但是一个的通过区域与它相邻频带的整个过渡区域重叠。替选实施例可以被设想具有多个但是更窄的区域，或具有彼此重叠的通过区域。

图10、图11：包括使用三个频率范围检测伪影的操作中的步骤

图10和图11显示了在包括检测干扰、推断伪影和确定BRF的调谐频率的示例实现中的步骤的流程图。在步骤600，频率范围控制部分150设置LO以使得混频器下混频至-528MHz。该增益在AGC步骤610被控制，并且通过ADC进行转化为数字。在步骤620，进行基于PSD(功率频谱密度)的频谱分析。如何进行此的示例在图13中被更详细的呈现。在步骤630，针对当前间隔或频率范围所发现的干扰信息被存储。在步骤650，通过询问是否全部三个间隔或频率范围已经被用于检测干扰来控制该循环。如果不是，则在步骤640，混频器频率被增加528MHz，前进到步骤610并重复。否则，在步骤660，根据存储的信息，发现每个间隔或频率范围中的最强干扰。

移至图11，在步骤690，确定是否在任何间隔中在模糊区域中发现干扰。这是接近特定频带边缘的区域，其中有可能所检测到的带内干扰是伪影。在步骤720，如果没有发现，则最强的干扰被识别，并且在步骤730，模拟BRF被调谐以抑制这个干扰的频率。该抑制的强度和带宽以及中心频率在一些情况可以被调节以改善抑制。

如果相反在模糊区域发现干扰，则是否它是伪影将如下被决定。在步骤700，确定是否有干扰也位于处于更高频率范围的下一个间隔中的相应频率处，具有频率间隔以使得频谱弯折可能已经引起伪影。这个频率间隔取决于采样率。在步骤710，对之前的处于更低的频率范围的间隔执行相同的步骤。

然后基于步骤700和步骤710的结果跟随有如在图中所示的可能动作的表格。在表格的第一行，如果在先前的间隔中存在干扰，并且在更高的频率间隔中没有干扰，或者因为模糊干扰在最高间隔中而所以没有更高的间隔(指示为“？”)，则采取动作。该动作将推断干扰位于在频谱的下端，所以BRF被调谐至此并且更高间隔的检测结果被认为是伪影并被去除。事实上，总有可能以此特定频率间隔存在两个真实干扰，并且这种小的风险在这种情况下可以被接受，或者可能具有适当抑制的随后的干扰检测过程可能被执行来验证伪影已经被抑制。在表格的第二行，如果在下一个更高的频率间隔中存在干扰，但是在更低的频率间隔中没有干扰，或者没有更低的间隔(指示为“？”)，则采取动作。该动作将推断干扰在更高的频率间隔中，因此BRF被调谐来抑制这个干扰，并且在更低的频率间隔中的检测被作为伪影并被去除。

表格的第三和第四行显示了如果在更低的频率间隔中和更高频率间隔中分别都没有干扰所采取的动作，其中分别没有更高的间隔或更低的间隔。在这些情况下，当作没有伪影，并且在模糊区域中检测的干扰是真实干扰。因此BRF被调谐以抑制这个频率。表格的最下一行显示了对于任何情况的情形并且被认为是错误，诸如模糊区域被选择的太大。

图12：包括使用五个频率范围检测伪影的替选实施例

图12显示了类似于图10的流程图，但是对于替选实施例，其中在AGC和ADC之后，在步骤613执行抽取滤波，并且在步骤643，混合频率的增加减半至264MHz而不是528MHz。因数为2的抽取意味着有效采样率被减半并且因此每个频率范围具有一半的带宽，因此在这种情况下，通过改变循环控制步骤650来使用五个这样的频率范围。频率范围重叠的量通过混频器频率的增加的改变而被调节。

图13：图10或图12的实施例中的干扰检测中的步骤

在图13中，显示了图10或12中的干扰检测的示例所包括的步骤。可以设想其他示例。在步骤800，使用Bartlett法从FFT输出估计PSD。在步骤810，发现具有大于阈值乘以全部载波上的平均值的功率的全部子载波(At step 810 allthe subcarriers with a power larger than a threshold times the mean over all carriersare found)。在步骤820，如果在该功率上的子载波之间的频率的距离大于恒定值，则他们被作为独立的干扰。在步骤830，每个干扰的中心频率被确定。然后，在步骤840，中心子载波周围的间隔中的功率被确定。

其他问题

注意，模拟BRF(由于其电容器的瞬时行为)不能被切换至在OFDM符号之间的小间隔中的不同频率。因此，仅可能将模拟滤波器设定为用于整个频带组的频率。数字BRF可以针对每个OFDM被切换至不同频率。因此在针对整个频带组完成干扰检测之后，结果是用于模拟BRF的至多一个频率和用于数字BRF的至多三个频率。这里的基本假设是仅有一个非常强的干扰出现在整个频带组中。

频带组具有3*528＝1584MHz的带宽。频带的频谱位置被定义为：最低频带从-792MHz至-264MHz，中间频带是-264MHz至+264MHz，最高频带+264MHz至+792MHz。

图7、8、9和10的方法直接采用ADC的输出以防止由于抽取滤波器的下采样而导致的任何频率弯折，并且将以528MHz的步长偏移前端的下混合频率。图5和图12的方法采用抽取滤波器的输出，但是使用前端选项以便以528/2MHz的步长偏移前端的下混合频率。

在图7的方法中，ADC的输出被用作干扰检测的输入。这克服了由于在抽取滤波器中通过因数2的下采样而引起的频谱弯折。然而，由于在ADC中的到2*258MHz的来自模拟域的采样，在528MHz的周围仍然可能存在频谱弯折。在528MHz处的抗混叠滤波的衰减可以大约46dB，这是不足以防止频谱弯折的。注意因此任何弯折将发生在混合频率中的-528MHz和+528MHz周围。由于更高的采样率，频率仓的宽度从4.125MHz增长至8.25MHz，给出更低的频率检测分辨率。

当发现处于具有大于阈值的功率的FFT的输出处的频率仓时，仍属于一个干扰的子载波之间的的最大距离，Nspan，例如可以被设置在10仓。子载波的仓宽度是8.25MHz，但是，在其处可以设置模拟BRF的分辨率为4.125MHz。因此，当计算中心频率时，0.5仓的步长尺寸是允许的。中心频率/仓被定义为这样的点，对于该节点，从干扰内的每个仓至中心频率的距离的和被最小化。如果更多点具有相同的最小距离，则对于所有子载波具有最小的最大距离的一个被使用。注意，这种方法仅是确定中心频率的很多可能中的一种。这种方法优于滑动功率窗口法。原因在于检测质量被提高，并且窗口的拖尾效应使得更难在邻近间隔的的干扰之间进行区分。一种可选方式将是相对于功率取阈值之上的子载波的加权的中心。

为了计算中心频率周围的间隔中的功率，BRF的带宽被用作基准，因此，在一个示例中，功率间隔被选为向左和向右的8个子载波。

为了确定FFT输出的中心仓的任何一个是否在模糊区域中，可以执行以下。确定抗混叠+抽取滤波器的衰减。这可以是在从中心频率400MHz处的例如70dB或更多，其是从弯折频率的400-264＝136MHz。以仓进行测量，这是136MHz/4.125MHz/每仓＝32.97仓，因此实际上＝33仓。这给出了在通路区域的每侧的33仓的模糊范围。在扫描间隔1中发现的干扰的中心仓在该模糊范围内。

图10和图12的比较

图10和图12的两种方法都能够检测刚好在频带外的干扰。此外，图12中的频率分辨率是图10中的2倍大，导致更精确地估计干扰的频谱位置。另一方面，图10要求更少的扫描间隔并且因此要求更少的PSD估计(这是最多计算工作量之处)。图10与图12相比具有的优点涉及先于抽取而确定AGC值的事实。

UWB示例

以下是针对UWB实现带外干扰检测的两种示例方法。

第一种方法是将干扰检测与同步相组合，这里，结合通常的同步操作，在频谱平坦的同步序列上执行干扰检测。在第一频带，同步和干扰检测开始，并且一旦OFDM符号计时被恢复，则进行到其它频带的跳跃以便精细调谐那些频带的增益并且还检测那里的干扰。如果需要，将在第一频带中执行模拟BRF以便能够达到符号计时的恢复。在所有频带都被访问过之后，干扰的结果可以被组合并且相应地设置滤波器。

第二种方法是使用空的MAS(MAC分配时隙)。这是其中没有分组将被接收的时间周期。在这个周期内，能够针对所有频带进行干扰检测，因此，当新的分组到达时，需要的要的BRF滤波器设置是可用的。

UWB包括在频带组内相邻频带之间进行跳跃，总体目标是检测由在组中的相邻频带中的干扰引起的在任何频带中的伪影。因此，这种干扰和伪影的映射可以在访问所有频带的过程中被建立，而与他们被访问的顺序无关。

结束语

如同已经描述的，用于UWB或其他格式的无线接收器，接收在特定频带中的有用信号，而不管干扰分量是在特定频带内还是外。干扰检测器(130，535，555)检测第一频率范围内的带内干扰分量以包括特定频带。相同的接收器电路(300，310，505)适于接收第二频率范围以包括邻近特定频带的频率，以检测带外干扰分量。带外干扰的影响可以被减轻。通过使相同的接收器电路适合接收不同的频率范围用于检测，避免了加宽接收器电路的带宽以检测带外干扰的成本。

在权利要求的范围内可以设想其他变型。

Claims (13)

1.一种操作无线接收器(110)以接收需要的信号的方法，该方法包括以下步骤：

接收第一信号，该第一信号包括需要的信号和任何不需要的信号；

使用第一振荡器频率将所述第一信号下变换为第一模拟基带信号；

对所述第一模拟基带信号进行带通滤波以获得经滤波的第一模拟基带信号；

将所述经滤波的第一模拟基带信号转换为第一数字基带信号，该第一数字基带信号是表示需要的信号频率范围的频带；

识别所述第一经滤波的数字基带信号中的任何第一干扰信号的位置；

使用第二振荡器频率将所述第一信号下变换为第二模拟基带信号；

对所述第二模拟基带信号进行带通滤波以获得经滤波的第二模拟基带信号；

将所述经滤波的第二基带信号转换为第二数字基带信号，该第二数字基带信号表示正好在需要的信号的频率范围之上或之下的频率范围；

识别所述第二数字基带信号中的任何第二干扰信号的位置；

比较所识别的第一和第二干扰信号；

基于比较步骤，确定带阻滤波器的所需频率；

使用带阻滤波器以所确定的频率对第一模拟基带信号进行滤波；以及

从第一经滤波的数字基带信号中获得需要的信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中比较步骤包括比较第一和第二干扰信号在其各自数字基带信号中的位置并确定它们是否在其各自的频带中占用相似位置。

3.根据权利要求2的方法，其中如果确定了干扰信号在其各自频带中占用相似位置，则进一步确定该位置是否在靠近频带边缘的模糊区域中。

4.根据权利要求3所述的方法，其中如果确定了干扰信号处于模糊区域中，则确定带阻滤波器的所需频率的步骤包括确定带阻滤波器的所需频率应当是对应于在第二数字基带信号中发现的干扰的频率。

5.根据权利要求3所述的方法，其中如果确定了干扰信号不在模糊区域中，则确定带阻滤波器的所需频率的步骤包括确定带阻滤波器的所需频率应当是对应于在第一数字基带信号中发现的干扰的频率。

6.根据权利要求2所述的方法，其中如果确定了干扰信号在其各自频带中不占用相似位置，则确定带阻滤波器的所需频率的步骤包括确定带阻滤波器的所需频率应当是对应于在第一数字基带信号中发现的干扰的频率。

7.根据权利要求3-5所述的方法，其中模糊区域是由于来自其他频率的干扰的频谱折叠所引起的可能出现伪影的位置。

8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中有用信号是UWB信号。

9.一种无线接收器，包括：

用于接收需要的模拟信号的输入；

用于使用设置在第一和第二频率处的可调谐振荡器将模拟信号下变换为第一和第二模拟基带信号的混频器；

用于从第一和第二模拟基带信号中选择相应频带的带通滤波器，第一频带表示需要的信号的频率范围，并且第二频带表示正好在第一频带之下或之上的频率范围；

将第一和第二模拟基带信号转换为第一和第二数字基带信号的模数转换器，该第一和第二数字基带信号包括表示相应频带的频带；和

干扰检测器，

其特征在于

模拟带阻滤波器，

处理器，适合于

-识别和比较第一和第二数字基带信号中的任何干扰信号，并且

-根据干扰信号的比较控制带阻滤波器的频率。

10.根据权利要求9所述的无线接收器，进一步包括：

抽取滤波器，并且

其中干扰检测器包括FFT和被设置为确定峰值频率的频谱分析仪。

11.根据权利要求9所述的接收器，处理器被设置为比较以确定干扰信号是否在其各自的频带中占用相似位置。

12.根据权利要求11所述的接收器，处理器被设置为确定该位置是否在靠近其频带边缘的模糊区域中。

13.根据权利要求12所述的接收器，处理器被设置为如果确定了干扰信号处于模糊区域中并占用相似位置，则确定所需频率以对应于在第二数字基带信号中发现的干扰。

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