CN104272686B

CN104272686B - 微波数字无线电应用中的双接收机信号电平和干扰检测接收机结构

Info

Publication number: CN104272686B
Application number: CN201380023964.1A
Authority: CN
Inventors: 沈颖; 阮青; 亚历山大·赛美尼舍夫; 肖恩·沃尔什; 威廉姆·施密德
Original assignee: ZTE USA Inc
Current assignee: ZTE USA Inc
Priority date: 2012-05-07
Filing date: 2013-04-29
Publication date: 2017-09-05
Anticipated expiration: 2033-04-29
Also published as: US20150050903A1; WO2013169514A1; US9362964B2; CN104272686A; EP2850795A4; EP2850795A1; EP2850795B1; HK1205603A1

Abstract

一种微波无线电接收机，其包括第一下变频器、第二下变频器和组合的接收机信号电平(RSL)和干扰检测器。第一下变频器被配置成将RF信号转换为第一IF信号。第二下变频器被配置成将第一IF信号转换为第二IF信号。组合的RSL和干扰检测器被配置成基于来自第一下变频器的第一IF信号和来自第二下变频器的控制信号确定一个或多个RSL并产生干扰指示。

Description

微波数字无线电应用中的双接收机信号电平和干扰检测接收机结构

技术领域

本发明涉及微波无线电通信，并且特别涉及微波数字无线电应用中用于双接收机信号电平(RSL)和干扰检测的接收机结构。

背景技术

微波无线电应用在包括许多其它微波射频信号的电磁(EM)开放环境中进行操作。即使当存在某一同信道干扰、辅助信道干扰或连续波(CW)干扰时，也需要在这种环境中操作的特殊应用正确地工作。4G移动网络和LTE移动网络的首次展示意味着开放环境因越来越多的微波信号而变得拥挤不堪。同样地，要求微波无线电应用(例如，微波接收机)不仅检测所需要的信号电平，而且还要检测同信道干扰或辅助信道干扰。

概述

根据一些实施方式，微波无线电接收机包括第一下变频器、第二下变频器、以及组合的接收机信号电平(RSL)和干扰检测器。第一下变频器被配置成将RF信号转换为第一IF信号。第二下变频器被配置成将第一IF信号转换为第二IF信号。组合的RSL和干扰检测器被配置成基于来自第一下变频器的第一IF信号和来自第二下变频器的控制信号确定一个或多个RSL并产生干扰指示。

根据一些实施方式，第一下变频器还包括混频器和本地振荡器，且混频器被配置成在本地振荡器的控制下将RF信号转换为第一IF信号。RF信号在其到达混频器之前，通过一个或多个放大器和一个或多个滤波器进行预处理。本地振荡器被配置成产生控制信号，且控制信号在其到达混频器之前，通过一个或多个倍频器和一个或多个放大器及一个或多个滤波器进行预处理。

根据一些实施方式，第二下变频器还包括混频器和本地振荡器，且混频器被配置成在本地振荡器的控制下将第一IF信号转换为第二IF信号。第一IF信号在其到达混频器之前，通过一个或多个放大器和一个或多个滤波器进行预处理。本地振荡器被配置成产生控制信号，且控制信号在其到达混频器前通过一个或多个放大器进行预处理。提供给组合的RSL和干扰检测器的控制信号是本地振荡器产生的控制信号的放大形式。

根据一些实施方式，组合的RSL和干扰检测器还包括混频器、窄带宽RSL滤波器和宽带宽RSL滤波器。分别地，窄带宽RSL滤波器具有大约5MHz的带宽，且宽带宽RSL滤波器具有大约56MHz的带宽。混频器被配置成根据来自第二下变频器的控制信号，将第一IF信号转换为第三IF信号，且将第三IF信号分别馈送到窄带宽RSL滤波器和宽带宽RSL滤波器。

根据一些实施方式，组合的RSL和干扰检测器还包括RSL检测器，且RSL检测器被配置成根据预定计划进行切换以分别连接到窄带宽RSL滤波器和宽带宽RSL滤波器。RSL检测器被配置成当其被连接到窄带宽RSL滤波器时确定第一接收机信号电平，且当其被连接到宽带宽RSL滤波器时确定第二接收机信号电平。第一接收机信号电平和第二接收机信号电平的比较结果被用于产生干扰指示。

根据一些实施方式，RF信号具有范围从6GHz到42GHz的频率；第一IF信号具有范围从1GHz到3GHz的频率；而第二IF信号具有范围从70MHz到140MHz的频率。

附图说明

当结合了附图时，在下文本发明的不同方面及其特征和优势，将会由于本发明的实施方式的详细描述被更清晰地理解，所述附图不必按比例绘制。相似的参考标记指代贯穿附图的几个视图的相应部分。

图1描绘了一个常规微波接收机结构的框图。

图2描绘了另一个常规微波接收机结构的框图。

图3描绘了根据本发明的一些实施方式的一个微波接收机结构的框图。

图4描绘了根据本发明的一些实施方式的另一个微波接收机结构的框图。

图5描绘了根据本发明的一些实施方式的微波接收机结构的简化框图。

具体实施方式

现在将详细参考实施方式，其实例在附图中进行示出。在以下详细的描述中，许多非限制的具体细节被阐述以便帮助理解本文提出的主题。然而，对于本领域的一个普通技术人员来说将显然的是，不同的替代方式可被使用而不脱离本发明的范围，且没有这些细节也可实践描述的主题。

要求现代微波无线电应用支持各种带宽。例如，现今的点对点数字微波无线电应用需要支持用于国际市场的7MHz/14MHz/28MHz/56MHz的信道带宽和用于北美市场的5MHz/10MHz/20MHz/30MHz/40MHz/50MHz的信道带宽。人们已经开始讨论关于新的信道带宽，诸如112 MHz信道带宽、125MHz信道带宽、250MHz信道带宽、以及用于60GHz和E频段(E--band)的500MHz信道带宽。与具体的信道带宽无关，接收机信号电平(RSL)检测一直是用于测量数字微波无线电应用的性能的一个重要参数。在该应用中，带双精确RSL和干扰检测能力的接收机结构被提供用于简化无线电安装和调试无线电网络问题的过程。

图1描绘了一个常规微波接收机结构的框图。如图所示，RSL检测电路与自动增益控制(AGC)检测器1-1结合。如上所述，微波无线电应用通常支持多种带宽，RSL滤波器1通常选择所有支持的带宽的最小带宽。例如，如果微波无线电应用需要支持范围从5MHz到56MHz的带宽，那么RSL滤波器1的带宽可被设置为5MHz。假设第二Rx IF频率为70MHz(未在图1中示出)，那么RSL滤波器1的相对带宽约为7％。但这种方法存在三个问题。首先，因为RSL滤波器1使用最小滤波器带宽，RSL和AGC检测器都需要修正系数以补偿更宽的带宽。对于AGC的补偿来说这更加困难，因为其通常涉及以闭环(如分别由虚线3-1和3-2代表的闭环)方式操作的可变衰减器2-1和2-2。其次，因为RSL检测几乎发生在接收机链的最后一级，其精度受沿自低噪声放大器4开始的接收机链布置的其它组件的变化的不利影响。最后，因为RSL滤波器1使用最小带宽，所以该配置不能被用于检测干扰。

图2描绘了另一个常规微波接收机结构的框图。在该实例中，RSL检测器5-1和AGC检测器1-1被彼此分开。如图所示，RSL滤波器5紧接着第一RF下变频之后放置，所述第一RF下变频使信号从6-42GHz的射频(RF)转换到1-3GHz的中频(IF)。在一些实施方式中，耦合器6被用于使第一IF信号转向到RSL滤波器5。将RSL检测移动到接收机链的前部的提高了RSL检测的精度。但是这种移动的缺点是，RSL检测在1-3GHz的第一IF处完成。如上面与图1相关的描述，RSL滤波器5的带宽需要使用最小带宽(例如，5MHz)以保证RSL检测精度。换句话说，因为RSL滤波器5的相对带宽小于0.5％，故制造RSL滤波器5的技术挑战和经济成本都大幅增加。但如果RSL滤波器5使用目前最大的带宽(例如，56MHz)，那么当检测较窄的信道(诸如5/7/10/14/20MHz的信道)时，RSL检测的精度将受到干扰出现的损害。

图3描绘了根据本发明的一些实施方式的一个微波接收机结构的框图。如同图2中示出的实施方式，本实例中的RSL检测器7-4和AGC检测器1-1仍然彼此分开，使得RSL在接收机链的前部。与图2中示出的不同，混频器8被放置在RSL滤波器7之前。在Rx IF本地振荡器(LO)9的控制下，混频器8将信号从1-3GHz的第一IF转换到70MHz或140MHz的第二IF。换句话说，RSL检测在第二IF处完成，第二IF远远低于第一IF。采用这个设计，RSL滤波器7可以使用对所有信道具有保证的精度的最小带宽(例如，5MHz)，但是RSL滤波器7却不能再检测干扰。当安装微波无线电应用时，技术人员必须关掉远程发射机并扫描具有不同带宽的接收机以定位网络中的潜在干扰。

图4描绘了根据本发明的一些实施方式的另一个微波接收机结构的框图，其可同时检测RSL和干扰。与图3中所示的实现方式比较，在图3中示出的RSL滤波器7被两个RSL滤波器，即RSL滤波器7-1和RSL滤波器7-2替换。在这种情况下，RSL滤波器7-1使用最小信道带宽，且RSL滤波器7-2使用最大信道带宽。开关7-3交替地将两个滤波器中的一个连接到共同的RSL检测器7-4。例如，RSL滤波器7-2的带宽可被设置为带宽中的任何一个以检测在其带宽内的干扰。RSL检测器7-4向无线电管理系统报告与两个滤波器相关联的两个RSL电平。RSL滤波器7-1和RSL滤波器7-2之间的切换可通过软件自动地完成。

在图4描述的实现方式中，RSL检测器7-4消耗大部分的时间读取通过RSL滤波器7-1的RSL电平，并根据正常操作所需将其报告给无线电管理系统。在预定时间(例如，一秒一次)处，RSL检测器7-4切换到RSL滤波器7-2，以读取通过RSL滤波器7-2的RSL电平。值得注意的是，所述预定时间可由操作员在一秒到一分钟的范围内进行配置。如果通过RSL滤波器7-2的RSL读数高于通过RSL滤波器7-1的RSL读数超过预定的阈值(例如3dB)，则无线电管理系统可以产生指示潜在干扰的警报或其它指示。

在由图4描绘的实现方式中，无线电管理系统关联两个滤波器之间的读数差值与系统误比特率(BER)，以确定是否存在实际干扰、以及干扰有多严重。此功能在无线电应用安装和无线电应用现场操作期间都可以被使用。

图5描绘了根据本发明的一些实施方式的微波接收机结构的简化框图。接收机结构包括第一下变频器10和第二下变频器20。第一下变频器10将RF信号110转换为第一IF信号120，且然后第二下变频器20将第一IF信号120转换为第二IF信号130。

第一下变频器10还包括混频器10-1和本地振荡器10-3。在本地振荡器10-3的控制下，混频器10-1接收RF信号110(或经过处理的RF信号110的形式)，且将其转换为第一IF信号120。在一些实现方式中，RF信号具有6-42GHz的频率，且第一IF信号具有1-3GHz的频率。相似地，第二下变频器20还包括混频器20-1和本地振荡器20-3。在本地振荡器20-3的控制下，混频器20-1接收第一IF信号120(或经过处理的第一IF信号120的形式)，且将其转换为第二IF信号130。在一些实现方式中，第二IF信号具有70-140MHz的频率。

组合的RSL和干扰检测器15被放置在第一下变频器10和第二下变频器20之间。组合的RSL和干扰检测器15接收第一IF信号120，并由此确定与第一IF信号相关联的RSL。此外，组合的RSL和干扰检测器15产生在第一IF信号120中是否存在干扰的指示。在一些实现方式中，耦合器13被用于将第一IF信号120转向到组合的RSL和干扰检测器15。

组合的RSL和干扰检测器15包括混频器30、一对RSL滤波器(40、50)和RSL检测器60。在一些实现方式中，混频器30将第一IF信号120转换为具有与第二IF信号130相似频率(例如70-140MHz)的第三IF信号140。根据预定计划，RSL检测器60进行切换以分别连接到RSL滤波器40和RSL滤波器50。在这个实例中，RSL滤波器40被配置成具有第一带宽(例如，5MHz)，且RSL滤波器50被配置成具有第二带宽(例如，56MHz)。因此，通过RSL滤波器40的信号输出具有窄宽带，且仅包括来自所需信道的信息，而通过RSL滤波器50的信号输出具有宽带宽，且包括潜在干扰和来自所需信道的信息。

在一些实现方式中，假设远程发射机为打开状态，且图5中所示的接收机将接收来自远程发射机的信号。RSL检测器60向无线电管理系统(例如，图中未示出的配备了必要软件的计算机)报告，通过RSL滤波器40的信号的第一组测量结果，以及通过RSL滤波器50的信号的第二组测量结果。然后，无线电管理系统比较两组测量结果。如果它们被认为是相同的，那么无线电管理系统确定在由接收机接收的信号中不存在干扰。如果它们被认为是不同的，无线电管理系统则确定在由接收机接收到的信号中存在干扰。通过检查BER读数，无线电管理系统还可以诊断问题以确定该干扰是否对系统性能具有足够的影响。

在一些实现方式中，通过关闭远程发射机，RSL检测器60向无线电管理系统报告，通过RSL滤波器40的信号的第三组测量结果，以及通过RSL滤波器50的信号的第四组测量结果。然后，无线电管理系统比较这两组测量结果。如果它们被认为是相同的(例如，零读数)，那么无线电管理系统确定在通过接收机接收的信号中不存在干扰。如果它们被认为是相同的，但不是零读数(即所接收的RSL滤波器40的信号电平不等于零且所接收的RSL滤波器50的信号电平不为零)，则无线电管理系统确定在接收机接收到的信号中存在预定义的带宽内(例如，7MHz)的干扰。如果它们被认为是不同的(例如，所接收的RSL滤波器40的信号电平不为零且所接收的RSL滤波器50的信号电平不为零，但为不同的值)，则无线电管理确定在由接收机在7MHz到56MHz的带宽内接收的信号中存在干扰。如果它们被认为是不同的(例如，所接收的RSL滤波器40的信号电平为零，但所接收的RSL滤波器50的信号电平不为零)，则无线电管理确定在接收机所接收的信号的7MHz带宽和56MHz带宽之间存在干扰。

在一些实现方式中，上述的方法和它们的变化可以作为计算机软件指令或固件指令被实现。这样的指令可以被存储在具有连接到一个或多个计算机或集成电路或数字处理器(诸如数字信号处理器、微处理器)或微控制单元(MCU)的一个或多个机器可读储存设备的物品中，并且该指令可以执行组合的RSL和干扰检测。基于这里提到的内容，其它的变化和改进是可能的。

出于解释的目的，前面的描述已经参考具体的实施方式进行描述。然而，上面的说明性讨论不是旨在进行穷举或将本发明限制为所公开的精确形式。例如，图1-4所示的组件中的一些可以是可选的，且附加的组件可能有助于提高接收机的性能。鉴于上述教导，许多修改和变化是可能的。实施方式被选择和描述以便最好地解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其它技术人员能够最好地利用本发明和经过各种修改的以适合于预期的特定用途的各种实施方式。

Claims

1.一种微波无线电接收机，包括：

第一下变频器，其中所述第一下变频器被配置成将RF信号转换为第一IF信号；

第二下变频器，其中所述第二下变频器被配置成将所述第一IF信号转换为第二IF信号；以及

组合的接收机信号电平RSL和干扰检测器，其中所述组合的RSL和干扰检测器被配置成基于来自所述第一下变频器的第一IF信号和来自所述第二下变频器的控制信号确定一个或多个RSL并产生干扰指示；

其中，所述组合的RSL和干扰检测器还包括混频器、窄带宽RSL滤波器和宽带宽RSL滤波器。

2.根据权利要求1所述的微波无线电接收机，其中所述第一下变频器还包括混频器和本地振荡器，且所述混频器被配置成在所述本地振荡器的控制下将所述RF信号转换为所述第一IF信号。

3.根据权利要求2所述的微波无线电接收机，其中所述RF信号在其到达所述混频器之前，通过一个或多个放大器和一个或多个滤波器进行预处理。

4.根据权利要求2所述的微波无线电接收机，其中所述本地振荡器被配置成产生控制信号，且所述控制信号在其到达所述混频器之前通过一个或多个倍频器和一个或多个放大器及一个或多个滤波器进行预处理。

5.根据权利要求1所述的微波无线电接收机，其中所述第二下变频器还包括混频器和本地振荡器，且所述混频器被配置成在所述本地振荡器的控制下将所述第一IF信号转换为所述第二IF信号。

6.根据权利要求5所述的微波无线电接收机，其中所述第一IF信号在其到达所述混频器之前，通过一个或多个放大器和一个或多个滤波器进行预处理。

7.根据权利要求5所述的微波无线电接收机，其中所述本地振荡器被配置成产生控制信号，且所述控制信号在其到达所述混频器之前通过一个或多个放大器进行预处理。

8.根据权利要求7所述的微波无线电接收机，其中提供给所述组合的RSL和干扰检测器的控制信号是所述本地振荡器产生的控制信号的放大形式。

9.根据权利要求1所述的微波无线电接收机，其中分别地，所述窄带宽RSL滤波器具有5MHz的带宽，且所述宽带宽RSL滤波器具有56MHz的带宽。

10.根据权利要求1所述的微波无线电接收机，其中所述混频器被配置成根据来自所述第二下变频器的控制信号，将所述第一IF信号转换为第三IF信号，且分别将所述第三IF信号馈送到所述窄带宽RSL滤波器和所述宽带宽RSL滤波器。

11.根据权利要求9所述的微波无线电接收机，其中所述组合的RSL和干扰检测器还包括RSL检测器，且所述RSL检测器被配置成根据预定计划进行切换以分别连接到所述窄带宽RSL滤波器和所述宽带宽RSL滤波器。

12.根据权利要求11所述的微波无线电接收机，其中所述RSL检测器被配置成当其被连接到所述窄带宽RSL滤波器时确定第一接收机信号电平，且当其被连接到所述宽带宽RSL滤波器时确定第二接收机信号电平。

13.根据权利要求12所述的微波无线电接收机，其中所述第一接收机信号电平和所述第二接收机信号电平的比较结果被用于产生潜在的干扰指示。

14.根据权利要求13所述的微波无线电接收机，其中所述潜在的干扰指示是误比特率。

15.根据权利要求1所述的微波无线电接收机，其中所述RF信号具有范围从6GHz到42GHz的频率。

16.根据权利要求1所述的微波无线电接收机，其中所述第一IF信号具有范围从1GHz到3GHz的频率。

17.根据权利要求1所述的微波无线电接收机，其中所述第二IF信号具有范围从70MHz到140MHz的频率。