CN111971913A - 用于接收rf模拟信号的装置和接收器 - Google Patents

Abstract

一种用于编码多个接收射频(RF)模拟信号的装置。该装置包括多个伪噪声(PN)编码器，这些PN编码器用于执行模拟信号扩展和下变频。每个PN编码器用于使用多个相互正交的PN复合码中相应的相互正交的PN复合码对相应的接收RF模拟信号进行编码，并输出相应的PN编码模拟信号。该装置还包括PN复合码源，PN复合码源用于向多个PN编码器提供相互正交的PN复合码。该PN复合码源包括用于生成多个相互正交的PN码的码生成器，以及用于调制相互正交的PN码的复合调制器。

Description

用于接收RF模拟信号的装置和接收器

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年4月18日提交的申请号为15/956,499、发明名称为“用于接收RF模拟信号的装置和接收器”的美国专利申请的优先权，上述申请以引用的方式并入本文。

技术领域

本公开涉及一种适合在通信设备中使用的装置和接收器，包括用于在无线通信网络中接收射频(radio frequency，RF)模拟信号的接收器。

背景技术

可用于有线和无线通信的通信设备可以是基站或其他电子设备。这种通信设备可以具有在不同频带上接收和发送信号的收发器。收发器可以被实现为接收器和发射器。典型的接收器可以被设计成根据任何适当的协议和标准来处理信号，该协议和标准例如是时分多址(time division multiple access，TDMA)、频分多址(frequency divisionmultiple access，FDMA)、或码分多址(code division multiple access，CDMA)等。

对于更灵活的频谱带接入和更大的系统容量以支持在更多接收路径上的多址接入的需求日益增加。这对硬件资源造成了更高的压力，要求在通信设备内具有更好的功率效率和处理速度。还要考虑成本。例如，使用传统的接收器架构为接收器提供大量接收(receiving，Rx)路径(例如，多达64-256条Rx路径)可能是昂贵的。

因此，提供一种以较低的系统硬件成本处理不同频带上的RF信号的解决方案将是有用的。

发明内容

在一些示例中，本公开描述了用于接收并使用伪噪声(pseudo-noise，PN)复合码(complex code)处理RF模拟信号的装置和接收器。PN复合码彼此正交。可以对每个PN复合码进行滤波以去除或减少可忽略的无用(undesired)谐波。使用复调制(complexmodulation，也称为复合调制)来调制每个PN复合码。每条接收路径上的PN编码器可以使用PN复合码来编码相应的接收模拟信号，以便在一个步骤中对接收模拟信号执行模拟扩展和下变频。这可以例如通过实现在Rx路径之间共享硬件资源和/或避免对单独的下变频级(down-conversion stage)的需要，来帮助降低硬件成本和接收器复杂度。

在一些方面中，本公开描述了一种用于编码多个接收RF模拟信号的装置。该装置包括多个PN编码器，这些PN编码器用于执行模拟信号扩展和下变频。每个PN编码器用于使用多个相互正交的PN复合码中的相应一个对相应的接收RF模拟信号进行编码，并输出相应的PN编码模拟信号。该装置还包括PN复合码源，该PN复合码源用于向多个PN编码器提供相应的相互正交的PN复合码。该PN复合码源包括用于生成多个相互正交的PN码的码生成器，以及用于调制相互正交的码以生成相互正交的PN复合码的复合调制器。

在任一前述方面/实施例中，来自多个PN编码器的PN编码模拟信号可组合成组合模拟信号。

在任一前述方面/实施例中，PN编码模拟信号可被输出以由解码器解码。

在任一前述方面/实施例中，每个PN编码器可为同相和正交相位(I/Q)PN编码器。I/Q PN编码器可用于对相应的接收RF模拟信号的同相(I)分量和相应的接收RF模拟信号的正交相位(Q)分量进行编码，以输出PN编码I模拟信号和PN编码Q模拟信号。

在任一前述方面/实施例中，PN复合码源可包括滤波器，该滤波器用于滤除相互正交的PN码的无用谐波。

在任一前述方面/实施例中，滤波器可为低通滤波器。

在任一前述方面/实施例中，以下中的至少一个可以是可变的：用于生成相互正交的PN码的参数；或用于调制相互正交的PN码的频率。

在任一前述方面/实施例中，PN复合码源可用于接收指令以设置以下中的至少一个：用于生成相互正交的PN码的参数；或用于调制相互正交的PN码的频率。

在一些方面，本公开描述了一种接收器。该接收器包括多条接收路径。每条接收路径用于接收相应的RF模拟信号。该接收器还包括多个PN编码器，这些PN编码器用于执行模拟信号扩展和下变频。每个PN编码器用于使用多个相互正交的PN复合码中的相应一个对相应的接收路径上的相应的接收RF模拟信号进行编码，并输出相应的PN编码模拟信号。该接收器还包括PN复合码源，该PN复合码源用于向多个PN编码器提供相应的相互正交的PN复合码。该PN复合码源包括用于生成多个相互正交的PN码的码生成器，以及用于调制相互正交的PN码的复合调制器。该接收器还包括至少一个组合器，该组合器用于组合相应的PN编码模拟信号并输出组合模拟信号。该接收器还包括至少一个模数转换器(ADC)，该ADC用于将组合模拟信号转换为组合数字信号。该接收器还包括解码器，该解码器用于解码组合数字信号并输出与相应的接收RF模拟信号对应的解码数字信号。

在任一前述方面/实施例中，每个PN编码器可为同相和正交相位(I/Q)PN编码器。I/Q PN编码器可用于对相应的接收RF模拟信号的同相(I)分量和相应的接收RF模拟信号的正交相位(Q)分量进行编码，以输出PN编码I模拟信号和PN编码Q模拟信号。上述至少一个组合器可以包括：I组合器，用于组合PN编码I模拟信号并输出I组合模拟信号；以及Q组合器，用于组合PN编码Q模拟信号并输出Q组合模拟信号。可以存在至少两个ADC，每个ADC用于转换I组合模拟信号和Q组合模拟信号中的相应一个，并且输出I组合数字信号和Q组合数字信号中的相应一个。

在任一前述方面/实施例中，PN复合码源可包括滤波器，该滤波器用于滤除相互正交的PN码的无用谐波。

在任一前述方面/实施例中，滤波器可为低通滤波器。

在任一前述方面/实施例中，以下中的至少一个可以是可变的：用于生成相互正交的PN码的参数；或用于调制相互正交的PN码的频率。

在任一前述方面/实施例中，PN复合码源可用于接收指令以设置以下中的至少一个：用于生成相互正交的PN码的参数；或用于调制相互正交的PN码的频率。

在任一前述方面/实施例中，用于接收RF模拟信号的多条接收路径可以是从接收器处的总数量的可用接收路径中选择的。

在任一前述方面/实施例中，接收器还可用于接收指令以选择多条接收路径。

在任一前述方面/实施例中，接收器可包括用于提供指令的控制器。

在一些方面，本公开描述了一种用于编码多个接收RF模拟信号的方法。该方法包括在PN复合码源处：生成多个相互正交的PN码；对相互正交的PN码进行复合调制，以得到多个相互正交的PN复合码；以及向多个PN编码器提供多个相互正交的PN复合码。该方法还包括在每个PN编码器处，通过使用多个相互正交的PN复合码中的相应一个对相应的接收RF模拟信号进行编码来执行模拟信号扩展和下变频，并输出相应的PN编码模拟信号。

在任一前述方面/实施例中，每个PN编码器可为同相和正交相位(I/Q)PN编码器。对相应的接收RF模拟信号进行编码可包括对相应的接收RF模拟信号的同相(I)分量和相应的接收RF模拟信号的正交相位(Q)分量进行编码，并输出PN编码I模拟信号和PN编码Q模拟信号。

在任一前述方面/实施例中，上述方法可包括在PN复合码源处，滤除相互正交的PN码的无用谐波。

在任一前述方面/实施例中，上述方法可包括接收指令以设置以下中的至少一个：用于生成相互正交的PN码的参数；或用于调制相互正交的PN码的频率。

附图说明

为了更全面地理解本发明及其优点，现在结合附图参考以下描述，在附图中：

图1至图3是示例传统接收器的示意图；

图4A是根据示例实施例的公开的用于无线通信的接收器的示意图；

图4B是图4A的接收器的一条RF Rx路径的示意图；

图4C示出了由图4B所示的PN码生成器生成的各种示例相互正交的码的图；

图4D示出了在由图4B所示的低通滤波器滤波之后的示例相互正交的码的图；

图4E示出了在由图4B所示的复合调制器调制之后的示例相互正交的码的图；

图5A是根据示例实施例的在一条RF Rx路径上接收的示例RF模拟信号的图；

图5B是根据示例实施例的来自一条Rx路径上的PN编码器的示例编码输出的图；

图5C示出了根据示例实施例的示例解码数字输出和误差的图；

图6是可以包括图4A的示例接收器的示例无线通信设备的示意图；以及

图7是根据示例实施例的可由PN复合码源执行的方法的流程图。

在不同的图中可能使用了相似的参考标号来表示相似的部件。

具体实施方式

在射频(RF)通信网络中，可能希望提供一种通信设备，该通信设备具有能够支持不同频带上的多址接入的接收器。下面描述了示例方法和装置，其可以有助于以相对低的硬件要求来提高支持多址接入的接收器的性能。

为了帮助理解所公开的方法和系统，首先讨论传统接收器的示例。图1示出了传统接收器100。接收器100以及下面讨论的其他接收器可以在任何通信设备中实现，包括用于有线通信或无线通信的设备，例如用于无线通信网络(例如第五代(fifth generation，5G)无线通信网络)的基站或用户设备(user equipment，UE)之类的电子设备。尽管以下在无线通信(例如，使用天线来接收RF模拟信号)的情况下描述了示例，但是应当理解本公开也可以实现为用于有线通信。

接收器100包括多条RF接收(Rx)路径102(1)至102(n)(统称为Rx路径102)。为清楚起见，一条Rx路径102(1)用虚线框表示。每条Rx路径102包括至少一个天线104、带通滤波器(band pass filter，BPF)106、低噪声放大器108(low noise amplifier，LNA)、下变频器110、低通滤波器(low pass filter，LPF)112、以及模数转换器(analog to digitalconverter，ADC)114。将详细地讨论一条Rx路径102作为示例。RF模拟信号由天线104接收。在一些示例中，可以使用天线阵列来代替单个天线。BPF 106对接收的信号进行滤波。然后，将滤波信号提供给LNA 108，在LNA 108中将信号放大到适于后续处理的幅度。来自LNA 108的放大信号被提供给下变频器110，以便使用本地振荡器(local oscillator，LO)信号将该放大信号下变频到中频(intermediate frequency，IF)(或基带频率)。然后IF信号通过LPF112。LPF 112的输出被提供给ADC 114。ADC 114将滤波的IF信号转换为数字信号。然后将来自多条Rx路径102中的每一条的数字信号(在此示例中为来自n条Rx路径Rx1至Rxn的n个数字信号)提供给解码器116，以生成解码的数字信号Rx1_o至Rxn_o。然后，可以将解码的数字信号提供给接收器100的其他部件，例如数字信号处理器(digital signal processor，DSP)。

虽然接收器100能够处理具有不同频率的多个频带，但接收器100的传统架构不在Rx路径102之间共享硬件资源。同样，单级(singlestage)或多级(multi-stage)下变频器110被包括在每条Rx路径102中。这意味着增加RF Rx路径的数目将导致高昂的硬件成本，增加整体电路复杂度，需要较强的计算能力，并且在通信设备中占据更多的印刷电路板(printed circuit board，PCB)面积。

图2中示出了另一示例传统接收器200。在这个示例接收器200中，因为接收器200使用单个ADC，而不是每条Rx路径都有单独的ADC，所以与图1的示例接收器100相比可以降低硬件成本。接收器200包括多条RF Rx路径202(1)至202(n)(统称为Rx路径202)。为清楚起见，一条Rx路径202(1)用虚线框表示。每条Rx路径202包括至少一个天线204、BPF 206、LNA208、下变频器210、以及BPF 212。类似于上面关于图1所述的，RF模拟信号由天线204接收，并由BPF 206和LNA 208处理。LNA 208的输出被提供给下变频器210。

与图1的示例接收器100不同，在图2的示例接收器200中，每个下变频器210使用不同的相应LO信号(表示为LO1至LOn)执行下变频。下变频用于执行频率变换，其根据相应LO信号的频率将输入RF信号映射到不同的相应IF频率。从下变频器210输出的IF模拟信号通过BPF 212。然后，来自Rx路径202的滤波的模拟信号可以由组合器214正交地组合成单个模拟信号，而无需对信号进行混频。因此，单个ADC 216可以用于将组合的RF模拟信号转换为组合的数字信号。然后，组合的数字信号由解码器218解码，以输出n个数字输出Rx1_o至Rxn_o(对应于n条Rx路径202)，该数字输出可以被提供给通信设备的其他部件。

在图2所示的示例中，因为单个ADC 216被多条Rx路径共享，所以与图1所示的示例相比，可以降低硬件成本。然而，图2的示例系统200仍然需要在每条Rx路径202中具有下变频器210。

图3示出了使用正交扩频码(例如伪噪声(PN)码)来降低硬件成本的传统接收器300。接收器300包括多条RF Rx路径302(1)至302(n)(统称为Rx路径302)。为清楚起见，一条Rx路径302(1)用虚线框表示。每条Rx路径302包括至少一个天线304、BPF 306、LNA 308、下变频器310、以及BPF 312。这些部件类似于以上参照图1描述的对应部件接收和处理RF模拟信号。在接收器300中，每条Rx路径302还包括耦合到BPF 312的PN编码器314。PN编码器314使用PN码在同相(I)分支和正交相位(Q)分支上对从BPF312输出的滤波的IF模拟信号进行编码，从而生成PN编码I信号(也可以称为PN编码信号的I分量)和PN编码Q信号(也可以称为PN编码信号的Q分量)。每条Rx路径302中的PN编码器314使用不同的相应PN码。相互正交的PN码PN1至PNn由PN码生成器326生成。

来自多条RF Rx路径302(1)至302(n)的PN编码I信号由I组合器316组合成I组合模拟信号，并且PN编码Q信号由Q组合器318组合成Q组合模拟信号。ADC 320接着将I组合模拟信号转换为I组合数字信号，并且ADC 322将Q组合模拟信号转换为Q组合数字信号。解码器324将I组合数字信号和Q组合数字信号解码为n个数字输出Rx1_o至Rxn_o(对应于n条Rx路径302)，并且解码的数字输出可以被提供给通信设备的其他部件。

在接收器300中，PN码的相互正交性使得来自多条RF Rx路径的PN编码信号能够被组合并且后续被恢复。然而，使用PN码来调制Rx路径中的RF模拟信号可能引入无用谐波和镜像频率(images)。术语“镜像频率”是指在将信号频率调高或调低时由于混频器的非线性性质而无意产生的频率成分。对设备性能产生负面影响的无用谐波和镜像频率的引入意味着需要对信号进行额外的处理以避免失真。

如本文所公开的接收器可以帮助改善多个频谱带上的设备性能并降低系统硬件成本，并且可以解决上述传统接收器的至少一些缺陷。所公开的接收器可以用于各种应用，包括能够在无线通信网络中进行多址接入的通信设备。尽管在接收器的情况下进行了描述，但是如下面进一步讨论的，本公开的各方面还可以被实现为提供PN复合码并执行PN编码的装置。

图4A示出了公开的示例接收器400。根据示例实施例，接收器400使用PN复合码在每条Rx路径中的单级中执行扩展和下变频。与在Rx路径中使用下变频器的传统接收器相比，接收器400可以帮助改善整体设备性能并降低整体设备成本。如图4A所示，接收器400包括多条Rx路径402(1)至402(n)(统称为Rx路径402)，在这些路径上接收和处理RF模拟信号。为清楚起见，一条Rx路径402(1)用虚线框表示。尽管在无线通信的情况下进行了描述，但是应当理解，接收器400可以(在必要时进行适当修改)用于有线通信。例如，Rx路径402可以从有线源而不是无线源接收RF模拟信号。为简单起见，下面将在无线通信的情况下描述接收器400。

在一条Rx路径402中，天线404(或天线阵列)接收RF模拟信号。由天线404接收的RF模拟信号由BPF 406滤波。来自BPF 406的滤波的信号被提供给LNA 408以将低功率信号放大到所需的幅度。然后PN编码器410使用PN复合码对放大的信号进行编码，并输出PN编码的模拟信号。PN编码器使用PN复合码在单个步骤中执行模拟信号扩展和下变频。不同的PN复合码用于在每个相应的Rx路径402中的PN编码。PN复合码相互正交。可能已经(例如，使用如下面进一步讨论的滤波器)将每个PN复合码进行滤波以去除或减少无用谐波。通过复合调制，PN复合码以码调制频率为中心，使得在复合调制期间不生成折叠镜像频率(fold-inimages)。下面将进一步讨论关于滤波的PN复合码的生成的细节。

在图4A的示例中，PN编码器410是I和Q编码器(也称为I/Q编码器)，其在I分支和Q分支上使用PN复合码来执行PN编码。在其他示例中，PN编码器410可以是输出仅具有实部的编码信号的实编码器。I/Q编码器410输出PN编码I模拟信号(也称为PN编码的模拟信号的I分量)和PN编码Q模拟信号(也称为PN编码的模拟信号的Q分量)。当在I分支和Q分支上处理不同的信息信号时，这有效地使在接收器内操作的信道的数目加倍。PN编码I信号和PN编码Q信号分别由LPF412(a)和LPF412(b)滤波。来自每条Rx路径402的输出是滤波的PN编码I模拟信号和滤波的PN编码Q模拟信号。

I组合器414将来自多条Rx路径的滤波的PN编码I模拟信号组合成I组合模拟信号，并且Q组合器416将来自多条Rx路径的滤波的PN编码Q模拟信号组合成Q组合模拟信号。ADC418转换I组合模拟信号并输出I组合数字信号，并且ADC 420转换Q组合模拟信号并输出Q组合数字信号。I和Q解码器422(也称为I/Q解码器)将I组合数字信号和Q组合数字信号解码为多个解码数字输出。多个解码数字输出可以被提供给通信设备的其他部件，例如数字处理器(未示出)。

在图4A的示例中，I/Q编码器410输出PN编码I模拟信号和PN编码Q模拟信号，该PN编码I模拟信号和PN编码Q模拟信号可由单独的I组合器414、Q组合器416、以及ADC 418、420单独处理。在其他示例中，编码器410可以是实编码器。在这些示例中，可使用单个组合器来代替单独的I组合器414和Q组合器416。可以使用一个LPF来代替单独的LPF412(a)、LPF412(b)，并且可以使用单个ADC来代替两个ADC 418、420，以输出一个组合的数字信号。此外，解码器422可以对实信道上的组合数字信号进行解码。如下面进一步讨论的，与编码和处理实信号相比，编码和处理复信号可以提供优势。

在图4A所示的示例中，接收器400包括用于提供PN复合码的PN复合码源424，以及用于控制PN复合码源424和解码器422的操作的控制器426。PN复合码源424和控制器426将在下面进一步更详细地描述。在一些示例中，接收器400可以不包括PN复合码源424和/或控制器426。例如，PN复合码可以由外部部件生成并提供给接收器400。在一些示例中，可以用外部控制信号来控制解码器422的操作，或者可以不需要控制信号。

在公开的接收器400中，使用相互正交的PN复合码来编码接收的模拟信号，使得能够组合来自多条RF Rx路径的信号，因此允许在Rx路径之间共享硬件部件。公开的接收器400避免了使用多级下变频器。同样，如将在下面进一步讨论的，使用PN复合码而不是传统的PN码有助于减少或消除编码信号中的无用谐波和镜像频率。

现在参照图4B更详细地讨论生成相互正交的PN复合码和在每条Rx路径上使用相应的PN复合码执行编码的过程。为简单起见，在图4B中未示出PN编码器410下游的LPF412(a)、LPF412(b)。如上所述，接收器400可以包括PN复合码源424，以提供由每个相应的Rx路径402上的PN编码器410使用的相应的PN复合码。由PN复合码源424提供的PN复合码的数目对应于使用的Rx路径402的数目。在该示例中，PN复合码源424包括码生成器4242、滤波器4244、以及复合调制器4246。码生成器4242生成多个相互正交的码432。生成的码432的数目对应于使用的Rx路径402的数目。生成的码432是未滤波且未调制的PN码。在一些示例实施例中，多个码432可以由码生成器4242并行地生成。在一些示例实施例中，用于生成相互正交码的一个或多个参数(诸如码类型、码长度、以及码率中的任何一个或多个)是可变的，并且可以由控制信号(例如，来自控制器426的控制信号或外部控制信号)控制。如下面进一步讨论的，可以选择用于生成相互正交的码的参数以实现所需的性能特性。

相互正交的码432被提供给滤波器4244以滤除PN码的无用谐波。滤波器4244可以是被调谐以去除或减少无用谐波的低通滤波器或其他类型的滤波器(例如，带通滤波器)。当在PN编码器410处使用PN复合码编码接收的模拟信号时，移除或减少无用谐波可有助于减少干扰和失真。滤波器4244的输出可以被称为滤波的PN码434。然后，将滤波的PN码434提供给复合调制器4246以进行复合调制。复合调制器4246使用LO信号将每个滤波的PN码434调制到码调制频率。复合调制使得每个滤波后的PN码434能够以码调制频率为中心。复合调制器4246的输出是提供给PN编码器410的PN复合码436。在一些示例中，可以省略滤波器4244。例如，由码生成器4242生成的相互正交码432可能已经充分消除了无用谐波。

图4C至图4E示出了上述PN复合码源424的每一级的输出的示例。图4C示出了可以由码生成器4242生成的四个示例未滤波且未调制PN码(码1至码4)。如图4C所示，在该示例中，每个未滤波且未调制的PN码包括无用谐波450(1)和450(2)，这些无用谐波由虚线椭圆表示(统称为无用谐波450)。每个PN码由滤波器4244(例如，低通滤波器)滤波以滤除无用谐波450并输出相应的滤波的PN码434。图4D示出了四个示例滤波PN码，其中由滤波器4244滤除了无用谐波。然后，复合调制器4246将每个滤波后的PN码的中心频率调制到码调制频率。图4E示出了四个滤波且调制后的PN码，中心频率由复合调制器4246从0MHz调制到大约-2000MHz。

在一些示例实施例中，可以使用乘法器来实现复合调制器4246，该乘法器在时域上将每个滤波的PN码与LO信号相乘，以将滤波的PN码调制到所需的码调制频率。

使用复合调制来调制每个滤波后的PN码可以有助于避免或减少无用的折叠镜像频率的产生。PN码的复合调制使得折叠镜像频率可忽略或消除，而实调制可能会产生显著的折叠镜像频率。通过减少或消除折叠镜像频率的产生，当使用滤波且调制后的PN码对每个接收信号进行编码时，滤波的PN码的复合调制可有助于减少互调分量，并且其可有助于改进装置性能。

再次参考图4B。如上所述，接收器400可以使用I/Q编码器410来编码RF模拟信号。一般地，与实编码相比，由于避免了如上文所论述的折叠镜像频率，RF模拟信号的复编码可有助于改进总体设备性能。在图4B所示的示例中，I/Q编码器410包括分离器4101、第一乘法器4102和第二乘法器4103、以及第一LPF4104和第二LPF4105。分离器4101将来自LNA 408的RF模拟信号分成I模拟信号和Q模拟信号。

使用第一乘法器4102通过PN复合码的I分量436(2)对I模拟信号进行编码。然后，第一LPF 4104可以对PN编码I模拟信号进行滤波。类似地，使用第二乘法器4103通过PN复合码的Q分量436(1)对Q模拟信号进行编码，并且随后可以由第二LPF 4105滤波。

再次参考图4A。如前所述，在一些示例实施例中，控制器426可以包括在接收器400内。控制器426可以提供指令以控制Rx路径402和PN复合码源424中的任何一个或多个的操作，例如以支持多频谱接入和/或不同的信号带宽。在一些示例实施例中，PN复合码源424可以接收指令以设置用于生成相互正交的码的一个或多个参数(例如码类型、码长度、以及码率中的任一或全部)。在一些示例实施例中，由接收器400支持的用于传输的信号带宽(例如20MHz、40MHz等)可以通过改变码率而变化。在一些示例实施例中，PN复合码源424可以接收指令以设置码调制频率，其中滤波后的PN码被调制到该码调制频率。

在一些示例实施例中，由接收器400使用的Rx路径402的数目可以从在接收器400处的总数量的可用Rx路径中选择，并且可以是可变的。例如，可以使用所有可用的Rx路径402，以使得RF模拟信号被所有可用的Rx路径402接收和处理。在其他示例中，可以只选择所有可用的Rx路径402的子集来使用，并且未被选择的Rx路径不接收或处理RF模拟信号。任何Rx路径可以在任何时间由控制信号(例如，来自控制器426的控制信号，或外部控制信号)设置成使用或不使用。控制由接收器400使用的Rx路径402的数目的能力可以有助于较有效地使用通信设备的资源。

在一些示例中，代替或除了接收器400内部的控制器426，接收器400外部的控制器(例如，通信设备内的另一控制器或处理器)可以向接收器400提供指令。

图5A至图5C是示出如何在示例接收器400中使用PN复合码处理RF模拟信号并将RF模拟信号转换为数字信号的仿真图。在这些仿真中，使用四条RF Rx路径，PN码长度是四，信号带宽是20MHz，以及载频是1.9GHz。RF模拟信号由接收器400内的四条RF Rx路径接收。图5A示出了在一条Rx路径402上接收的模拟信号。图5B示出了在图5A的模拟信号已经由I/Q编码器410使用PN复合码进行编码并组合之后的组合的PN编码模拟信号。应当注意，组合的PN编码信号的I分量和Q分量没有在图5B中分别绘出。图5C示出了在对图5B的编码信号进行解码之后所期望的解码数字信号461(即，理想的理论输出)。图5C还示出了期望的解码数字输出与来自解码器422的实际的解码数字输出之间的误差462。图5C示出，在该示例中，误差是可忽略的。这意味着公开的接收器400提供的解码数字输出足够接近期望的解码数字输出。

在公开的示例接收器400中，通过用PN复合码对RF模拟信号进行编码，可以在PN编码器的单级执行模拟扩展和下变频，而不是如在传统接收器中那样使用多个下变频器和滤波器。这种简化可以有助于降低硬件成本和/或提高设备性能，并且可以避免信号的显著干扰和失真。通过使用PN复合码进行PN编码，可以显著地降低由相位噪声和抖动引起的器件性能的下降。使用PN复合码使得多条RF Rx路径能够共享硬件资源，并且还可以减少或消除无用谐波，从而改进设备性能。此外，通过使用用于生成PN复合码的复合调制，避免了产生无用的折叠镜像频率。

应该认识到，在每条RF Rx路径402上，以上论述的一个或多个部件可以由基本的电子部件构成。例如，BPF 406中的任何一个或全部和滤波器412(a)、滤波器412(b)、滤波器4104、以及滤波器4244中的任何一个可以是电阻器-电感器-电容器(resistor-inductor-capacitor，RLC)电路。LNA 408、调制器4101、I/Q编码器410、I组合器414、Q组合器416、ADC418、ADC 420、PN码生成器4242、以及复合调制器4246中的任何一个或全部可以使用任何适当的晶体管或集成电路来实现。

应理解，本公开的各方面可被实现为包括如上所述的PN编码器410和PN复合码源424的装置。该装置通常可以是包括如上所述的PN编码器410和PN复合码源424的任何接收器，并且可以具有与以上参考图4A所述的部件不同的其他部件。例如，Rx路径402上的部件(例如BPF 406、LNA 408、以及LPF412(a)、416(b)中的任何一个或全部)可以被改变或省略。

图6是可以用于实现本文公开的方法和系统的示例无线通信设备600的示意图。例如，无线通信设备600可以是电子设备，例如在5G通信网络中使用的用户设备(UE)或基站，并且可以包括如上所述的接收器400。可以使用适于实现本公开中描述的示例的其他通信设备(包括用于有线通信或无线通信的通信设备)，其可以包括与下面讨论的那些不同的部件。尽管图6示出了每个部件的单个实例，但是在无线通信设备600中可以存在每个部件的多个实例，并且无线通信设备600可以使用并行架构和/或分布式架构来实现。

无线通信设备600可以包括一个或多个处理设备605，例如处理器、微处理器、专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)、专用逻辑电路、或其组合。无线通信设备600还可以包括一个或多个可选的输入/输出(I/O)接口610，其可以实现与一个或多个可选的输入设备635和输出设备670相接。无线通信设备600可以包括用于与网络(例如，内联网、互联网、P2P网络、WAN、LAN、以及无线接入网(radio access network，RAN)中的任何一个或多个)或其他节点进行有线通信或无线通信的一个或多个网络接口615。网络接口615可以包括到有线网络和无线网络的一个或多个接口。有线网络可以利用有线链路(例如，以太网电缆)。在使用无线网络的情况下，无线网络可以利用通过诸如天线675之类的天线发送的无线连接。网络接口615可以例如经由一个或多个发射器或发射天线以及一个或多个接收器或接收天线来提供无线通信。在该示例中，示出了一个天线675，其可以用作发射器和/或接收器。然而，在其他示例中，可以存在用于发送和接收的多个天线。在一些示例中，可以使用天线阵列。无线通信设备600还可以包括一个或多个存储单元620，其可以包括大容量存储单元，例如固态驱动器、硬盘驱动器、磁盘驱动器、以及光盘驱动器中的任何一个或多个。

无线通信设备600可以包括一个或多个内存625，其可以包括物理内存640，其可以包括易失性或非易失性存储器(例如，闪存、随机存取存储器(random access memory，RAM)、以及只读存储器(read-only memory，ROM)中的任何一个或多个)。非暂时性内存625(以及存储器620)可以存储用于由处理设备605执行的指令，以便执行诸如本公开中描述的那些处理。内存625可以包括其他软件指令，例如用于实现操作系统(operating system，OS)、其他应用/功能。在一些示例中，数据集和/或模块可以由外部存储器(例如，与无线通信设备600有线通信或无线通信的外部驱动器)提供，或者可以由暂时性或非暂时性计算机可读介质提供。非暂时性计算机可读介质的示例包括RAM、ROM、可擦除可编程ROM(erasableprogrammable ROM，EPROM)、电可擦除可编程ROM(electrically erasable programmableROM，EEPROM)、闪存、CD-ROM、或其他便携式内存存储器。

可以存在提供无线通信设备600的部件之间的通信的总线630。总线630可以是任何合适的总线架构，包括例如存储器总线、外围总线、或视频总线。可选的输入设备635(例如，键盘、鼠标、麦克风、触摸屏、以及小键盘中的一个或多个)和可选的输出设备670(例如，显示器、扬声器、以及打印机中的一个或多个)被示为在无线通信设备600的外部，并且连接到可选的I/O接口610。在其他示例中，输入设备635中的一个或多个和/或输出设备670中的一个或多个可以被包括为无线通信设备600的部件。

上述装置或接收器可以被包括为无线通信设备600的部件，例如作为信号路径中使用多个天线675接收RF模拟信号的部件。处理设备605还可用于控制接收的RF模拟信号的处理和PN复合码的生成。例如，上述控制器426的一个或多个功能可以由处理设备605执行。

图7示出了可以使用上述PN复合码源424来实现以提供相互正交的PN复合码的示例方法，这些相互正交的PN复合码由PN编码器410用于对接收到的RF模拟信号进行PN编码。

该方法包括，可选地，在702，接收指令以生成多个PN复合码。指令可以从接收器400内部的源(例如，从控制器426)和接收器400外部的源(例如，从无线通信设备600的处理设备605)中的至少一个接收。在一些示例实施例中，指令可以控制用于生成相互正交的码的可变参数，例如码类型、码长度、以及码率中的至少一个。在一些示例中，指令可以控制可变码率以便实现接收器需要支持的信号带宽。在一些示例中，指令可以指示用于调制各个码的码调制频率。

在704，生成多个相互正交的码。在702接收这种指令的示例中，根据接收的指令生成码。多个相互正交的码可以由PN复合码源424的上述PN码生成器4242生成。

在706，可选地，可以滤除相互正交的码的无用谐波。在一些示例中，如上所述，可以使用PN复合码源424中的滤波器4244来滤除无用谐波。

在708，将相互正交的码调制到码调制频率。在一些示例实施例中，每个码被调制到的码调制频率可以根据在702接收的指令而变化。调制可以由PN复合码源424中的复合调制器4246执行。

在710，将每个PN复合码提供给每个相应的Rx路径的PN编码器，以执行接收的模拟信号的PN编码。如以上讨论的，PN复合码的数目对应于用于接收模拟信号的Rx路径的数目。

在本公开中，描述了示例装置和接收器。通过在模拟域中使用PN复合码对信号进行编码，本文所公开的示例可以同时执行下变频和模拟扩展，与传统接收器相比，这可以降低系统硬件成本。此外，所公开的装置和接收器通过实现可变参数的软件控制，在如何处理RF模拟信号方面提供了灵活性。因为避免了无用谐波和折叠镜像频率，公开的示例装置和接收器可能几乎不会对接收信号带来负面干扰和失真。

在各种示例中，与实编码相比，使用PN复合码对接收的RF模拟信号进行复合编码还可有助于改进系统性能。

公开的示例接收器可以用于例如用于5G通信系统中的电子设备(例如UE和基站)中，尤其是用于在具有大系统容量的各种频谱带宽上的操作，以提升系统性能。此外，公开的装置和接收器通过在单级同时执行下变频和扩展，可以对设备的效率和功耗具有很小的负面影响或没有负面影响。与传统接收器相比，公开的示例接收器的硬件成本可以更低。

在一些示例中，公开的装置和接收器可以支持MIMO系统的多频谱带接入，而无需使用频带频率选择或带通滤波器组。可以灵活地控制接收器，以改变用于生成PN码的至少一个参数。接收器还可以使多条RF Rx路径能够灵活地共享硬件资源。此外，Rx模拟路径的数目、信号带宽、以及码调制频率可以变化，以使得接收器能够接收和处理各种频率上的多个频谱带。因此，可以在不显著增加电路设计的复杂度的情况下增加接收器的灵活性。公开的装置和接收器可以在不显著增加硬件成本的情况下提供更大的设计自由度，以支持用于MIMO技术的大规模无线通信系统。

尽管本公开以特定顺序描述了方法和过程的步骤，但是可以适当地省略或改变方法和过程的一个或多个步骤。一个或多个步骤可以以不同于描述上述步骤的顺序的适当顺序进行。

尽管本公开至少部分地按照方法来描述，但是本领域普通技术人员将理解，本公开还针对用于执行所描述的方法的方面和特征中的至少一些方面和特征的各种部件，无论其是通过硬件部件、软件、还是两者的任何组合。因此，本公开的技术方案可以以软件产品的形式实现。合适的软件产品可以存储在预先记录的存储设备或其他类似的非易失性或非暂时性计算机可读介质中，包括例如DVD、CD-ROM、USB闪存盘、可移动硬盘、或其他存储介质。软件产品包括有形地存储在其上的指令，该指令使得处理设备(例如，机载处理器、个人计算机、服务器、或网络设备)能够执行本文公开的方法的示例。

可以对所描述的实施例进行某些更改和修改。因此，上述实施例被认为是说明性的而非限制性的。尽管已经参考说明性实施例描述了本发明，但是该描述不应被解释为限制性的。参考本说明书，对于本领域技术人员来说，对说明性实施例的各种修改和组合以及本发明的其他实施例将是显而易见的。因此，所附权利要求书旨在涵盖任何这种修改或实施例。

Claims (21)

1.一种用于编码多个接收射频(RF)模拟信号的装置，所述装置包括：

多个伪噪声(PN)编码器，用于执行模拟信号扩展和下变频，每个PN编码器用于使用多个相互正交的PN复合码中相应的相互正交的PN复合码对相应的接收RF模拟信号进行编码，并输出相应的PN编码模拟信号；以及

PN复合码源，用于向所述多个PN编码器提供所述相应的相互正交的PN复合码，所述PN复合码源包括用于生成多个相互正交的PN码的码生成器，以及用于调制所述相互正交的PN码以生成所述相互正交的PN复合码的复合调制器。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，来自所述多个PN编码器的所述PN编码模拟信号可组合成组合模拟信号。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的装置，其中，所述PN编码模拟信号被输出以由解码器解码。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，每个PN编码器是同相和正交相位(I/Q)PN编码器，其中，所述I/Q PN编码器用于对所述相应的接收RF模拟信号的同相(I)分量和所述相应的接收RF模拟信号的正交相位(Q)分量进行编码，以输出PN编码I模拟信号和PN编码Q模拟信号。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述PN复合码源还包括：

滤波器，用于滤除所述相互正交的PN码的无用谐波。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述滤波器是低通滤波器。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中，以下中的至少一个是可变的：

用于生成所述相互正交的PN码的参数；或

用于调制所述相互正交的PN码的频率。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述PN复合码源用于接收指令以设置以下中的所述至少一个：

用于生成所述相互正交的PN码的所述参数；或

用于调制所述相互正交的PN码的所述频率。

9.一种接收器，包括：

多条接收路径，每条接收路径用于接收相应的射频(RF)模拟信号；

多个伪噪声(PN)编码器，用于执行模拟信号扩展和下变频，每个PN编码器用于使用多个相互正交的PN复合码中相应的相互正交的PN复合码对相应的接收路径上的相应的接收RF模拟信号进行编码，并输出相应的PN编码模拟信号；

PN复合码源，用于向所述多个PN编码器提供所述相应的相互正交的PN复合码，所述PN复合码源包括用于生成多个相互正交的PN码的码生成器，以及用于调制所述相互正交的PN码以生成所述相互正交的PN复合码的复合调制器；

至少一个组合器，用于组合所述相应的PN编码模拟信号并输出组合模拟信号；

至少一个模数转换器(ADC)，用于将所述组合模拟信号转换为组合数字信号；以及

解码器，用于解码所述组合数字信号，并输出与所述相应的接收RF模拟信号对应的解码数字信号。

10.根据权利要求9所述的接收器，其中，每个PN编码器是同相和正交相位(I/Q)PN编码器，其中，所述I/Q PN编码器用于对所述相应的接收RF模拟信号的同相(I)分量和所述相应的接收RF模拟信号的正交相位(Q)分量进行编码，以输出PN编码I模拟信号和PN编码Q模拟信号；

其中，所述至少一个组合器包括：

I组合器，用于组合所述PN编码I模拟信号并输出I组合模拟信号；以及

Q组合器，用于组合所述PN编码Q模拟信号并输出Q组合模拟信号；以及

其中，存在至少两个ADC，每个ADC用于转换所述I组合模拟信号和所述Q组合模拟信号中的相应一个，并且输出I组合数字信号和Q组合数字信号中的相应一个。

11.根据权利要求9和10中任一项所述的接收器，其中，所述PN复合码源还包括：

滤波器，用于滤除所述相互正交的PN码的无用谐波。

12.根据权利要求11所述的接收器，其中，所述滤波器是低通滤波器。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的接收器，其中，以下中的至少一个是可变的：

用于生成所述相互正交的PN码的参数；或

用于调制所述相互正交的PN码的频率。

14.根据权利要求13所述的接收器，其中，所述PN复合码源用于接收指令以设置以下中的所述至少一个：

用于生成所述相互正交的PN码的所述参数；或

用于调制所述相互正交的PN码的所述频率。

15.根据权利要求9至14中任一项所述的接收器，其中，用于接收所述RF模拟信号的所述多条接收路径是从所述接收器处的总数量的可用接收路径中选择的。

16.根据权利要求15所述的接收器，其中，所述接收器还用于接收指令以选择所述多条接收路径。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的接收器，还包括用于提供所述指令的控制器。

18.一种用于编码多个接收射频(RF)模拟信号的方法，所述方法包括：

在伪噪声(PN)复合码源处：

生成多个相互正交的PN码；

对所述相互正交的PN码进行复合调制，以得到多个相互正交的PN复合码；以及

向多个PN编码器提供所述多个相互正交的PN复合码；以及

在每个PN编码器处，通过使用所述多个相互正交的PN复合码中相应的相互正交的PN复合码对相应的接收RF模拟信号进行编码来执行模拟信号扩展和下变频，并输出相应的PN编码模拟信号。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，每个PN编码器是同相和正交相位(I/Q)PN编码器，其中，对所述相应的接收RF模拟信号进行编码包括对所述相应的接收RF模拟信号的同相(I)分量和所述相应的接收RF模拟信号的正交相位(Q)分量进行编码，并输出PN编码I模拟信号和PN编码Q模拟信号。

20.根据权利要求18和19中任一项所述的方法，还包括在所述PN复合码源处，滤除所述相互正交的PN码的无用谐波。

21.根据权利要求18至20中任一项所述的方法，还包括接收指令以设置以下中的至少一个：

用于生成所述相互正交的PN码的参数；或

用于调制所述相互正交的PN码的频率。

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