CN114553248A - 带自适应干扰抑制的接收机及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了带自适应干扰抑制的接收机及方法。该方法包括：检测前置低噪声放大器的输出信号的功率强度，得到第一检测信号强度码；检测带通滤波器的输出信号的功率强度，得到第二检测信号强度码；检测基带阻抗转换放大器的输出信号的幅度值，得到第三检测信号强度码；检测输入数字解调器内的两路正交信号合成后的数字信号强度，并生成第四检测信号强度码；数字状态机及控制器根据第一、第二、第三、第四检测信号强度码，确定射频带内有用信号和干扰信号的强度，并根据有用信号和干扰信号的强度自适应地调节模拟－数字转换器、数字解调器以及数字控制器的采样时钟，实现更佳的接收机性能。
Description
技术领域
本发明涉及接收机，尤其涉及低功耗、低成本射频接收机芯片集成电路实现。
背景技术
传统的接收机架构之一由多个射频至模拟/数字基带接收链路组成，可以接收不同频道的信号。因多个接收链路需要更多的电路单元，在接收机芯片实现中会占用更多的芯片面积及耗费更多的电流和功率。且各接收链路中滤波器必须提供频道选通特性，以抑制邻近频道干扰(ACI，Adjacent Channel Interference)和次邻近频道干扰(AACI，Alternative Adjacent Channel Interference)，但这样会进一步增加接收机芯片复杂度，面积及功耗。
现有技术中还存在一种基于超外差(Super-Heterodyne)架构的接收机，其为了抑制邻近频道干扰，在天线之后及接收机系统中插入多个高选通特性的滤波器，避免接收机性能恶化。这种在超外差接收机架构基础上加上高选通特性的滤波器的接收机架构电路复杂，且需要更多外围元器件。
上述这些传统的接收机架构均配置有高选通特性的滤波器，以抑制邻近频道干扰(ACI)和次邻近频道干扰(AACI)。高选通特性的滤波器具有很窄的过渡带，能有效地实现带外抑制，是传统的射频接收机中常用的滤波器。但，高选通特性的滤波器的加入会导致接收机芯片实现电路复杂，需要更多外围元器件。
综上，传统射频接收机通常存在成本高、电路复杂、功耗高的问题。为了能更好地满足现今低功耗低成本无线通信系统的芯片实现(类似WiFi和低能耗蓝牙模块 (BLE))，亟需一种低成本、低功耗、电路结构简单的接收器架构。
发明内容
为了解决传统射频接收机存在成本高、电路复杂、功耗高的问题，本发明提供了一种带自适应干扰抑制的接收机及方法。
所述接收机包括：从前至后依次耦接的前置低噪声放大器、带通滤波器、正交下变频混频器、基带阻抗转换放大器、基带低通滤波器、可变增益放大器、模拟－数字转换器、数字解调器、数字控制器，其中，所述数字控制器具有数字状态机及控制器、存储器单元。
所述接收机还包括：
第一射频功率检测器，耦接所述前置低噪声放大器的输出端，用于检测所述前置低噪声放大器的输出信号的功率强度，并转换为数字量，得到第一检测信号强度码；
第二射频功率检测器，耦接所述带通滤波器的输出端，用于检测所述带通滤波器的输出信号的功率强度，并转换为数字量，得到第二检测信号强度码；
模拟基带幅度检测器，耦接所述基带阻抗转换放大器的输出端，用于检测所述基带阻抗转换放大器的输出信号的幅度值，并转换为数字量，得到第三检测信号强度码；
数字基带幅度检测器，位于所述数字解调器内，用于检测两路正交信号合成后的数字信号强度，并生成第四检测信号强度码。
其中，所述第一、第二、第三、第四检测信号强度码被存储并更新至所述存储器单元中，所述数字状态机及控制器根据所述第一、第二、第三、第四检测信号强度码，确定射频带内有用信号和干扰信号的强度，并根据所述有用信号和干扰信号的强度生成时钟控制信号，自适应地调节所述模拟－数字转换器的采样时钟、所述数字解调器的时钟以及所述数字控制器的时钟。
在一个实施例中，本发明的接收机还包括时钟频率综合器，所述时钟频率综合器根据所述时钟控制信号，生成所述模拟－数字转换器的采样时钟、所述数字解调器的时钟，以及所述数字控制器的时钟。
在一个实施例中，所述模拟－数字转换器的采样时钟的频率及占空比被自适应地调节至能避免所述干扰信号混叠进入所述有用信号的频道内。
在一个实施例中，所述数字解调器的时钟与所述模拟－数字转换器的采样时钟相关联，所述数字解调器的时钟随所述模拟－数字转换器的采样时钟的调整而被调整。
在一个实施例中，当所述数字状态机及控制单元根据所述第一、第二、第三、第四检测信号强度码确定无干扰信号存在，则所述数字状态机及控制单元向所述基带低通滤波器发送控制信号，将所述基带低通滤波器切换为直通模式，即不进行低通滤波。
在一个实施例中，所述接收机具有睡眠模式、工作模式以及断电模式。
在所述工作模式中，所述有用信号和干扰信号的强度不断被监控测量，并更新到所述存储器单元中；
在所述睡眠模式中，所述有用信号和干扰信号的强度的监控测量被停止，数字采样时钟及其它时钟被关闭，所述接收机处于待机状态；
从所述睡眠模式回到所述工作模式之时，数字采样时钟以及其它时钟被设置成上一个所述工作模式时存储在所述存储器单元内的频率值，所述接收机进入接收状态；
在所述断电模式中，所述接收机处于关断状态。
在一个实施例中，所述干扰信号包括邻近频道干扰信号和/或次邻近频道干扰信号。
在一个实施例中，本发明的接收机还包括射频频率综合器，用于生成多相位本振信号，并发送至所述正交下变频混频器；所述数字状态机及控制器向所述射频频率综合器发送控制信号，用于调节所述多相位本振信号，以使所述接收器在所需要的频道上测量所述有用信号和干扰信号的强度。
在一个实施例中，当所述干扰信号小于一阈值时，所述第二射频功率检测器被设置为关断状态，所述带通滤波器被设置为直通模式，即不进行带通滤波。
在一个实施例中，本发明的接收机还包括一幅度检测器，耦接在所述模拟－数字转换器前，用于检测输入至所述模拟－数字转换器的信号的幅度值，并转换为数字量，得到第五检测信号强度码，所述第一、第二、第三、第四、第五检测信号强度码被存储并更新至所述存储器单元中，所述数字状态机及控制器根据所述第一、第二、第三、第四、第五检测信号强度码，确定射频带内有用信号和干扰信号的强度，并根据所述有用信号和干扰信号的强度生成时钟控制信号，自适应地调节所述模拟－数字转换器的采样时钟、所述数字解调器的时钟以及所述数字控制器的时钟。
本发明还提供了一种带自适应干扰抑制的方法。所述方法包括至少以下步骤：
接收并解调射频信号，所述射频信号的处理从前到后依次经过接收机的前置低噪声放大器、带通滤波器、正交下变频混频器、基带阻抗转换放大器、基带低通滤波器、可变增益放大器、模拟－数字转换器、数字解调器、数字控制器，其中，所述数字控制器具有数字状态机及控制器、存储器单元；
检测所述前置低噪声放大器的输出信号的功率强度，并转换为数字量，得到第一检测信号强度码，存储至所述数字控制器的存储器单元中；
检测所述带通滤波器的输出信号的功率强度，并转换为数字量，得到第二检测信号强度码，存储至所述数字控制器的存储器单元中；
检测所述基带阻抗转换放大器的输出信号的幅度值，并转换为数字量，得到第三检测信号强度码，存储至所述数字控制器的存储器单元中；
检测输入所述数字解调器内的两路正交信号合成后的数字信号强度，并生成第四检测信号强度码，存储至所述数字控制器的存储器单元中；
所述数字状态机及控制器根据所述第一、第二、第三、第四检测信号强度码，确定射频带内有用信号和干扰信号的强度，并根据所述有用信号和干扰信号的强度自适应地调节所述模拟－数字转换器的采样时钟、所述数字解调器的时钟以及所述数字控制器的时钟。
在一个实施例中，所述模拟－数字转换器的采样时钟的频率及占空比被自适应地调节至能避免所述干扰信号混叠进入所述有用信号的频道内。
在一个实施例中，所述数字解调器的时钟随所述模拟－数字转换器的采样时钟的调整而被调整。
在一个实施例中，本发明的方法还包括：当所述数字状态机及控制单元根据所述第一、第二、第三、第四检测信号强度码确定无干扰信号存在，则所述数字状态机及控制单元向所述基带低通滤波器发送控制信号，将所述基带低通滤波器切换为直通模式，即不进行低通滤波。
在一个实施例中，所述接收机具有睡眠模式、工作模式以及断电模式。
在所述工作模式中，所述有用信号和干扰信号的强度不断被监控测量，并更新到所述存储器单元中；
在所述睡眠模式中，所述有用信号和干扰信号的强度的监控测量被停止，数字采样时钟及其它时钟被关闭，所述接收机处于待机状态；
从所述睡眠模式回到所述工作模式之时，数字采样时钟以及其它时钟被设置成上一个所述工作模式时存储在所述存储器单元内的频率值，所述接收机进入接收状态；
在所述断电模式中，所述接收机处于关断状态。
在一个实施例中，当所述干扰信号小于一阈值时，停止检测所述带通滤波器的输出信号的功率强度，并将所述带通滤波器设置为直通模式，即不进行带通滤波。
在一个实施例中，本发明还包括：所述数字状态机及控制器向射频频率综合器发送控制信号，用于调节所述射频频率综合器生成的多相位本振信号，以使所述接收器在所需要的频道上进行所述检测。
在一个实施例中，本发明还包括：检测输入至所述模拟－数字转换器的信号的幅度值，并转换为数字量，得到第五检测信号强度码，存储至所述数字控制器的存储器单元中；所述数字状态机及控制器根据所述第一、第二、第三、第四、第五检测信号强度码，确定射频带内有用信号和干扰信号的强度，并根据所述有用信号和干扰信号的强度生成时钟控制信号，自适应地调节所述模拟－数字转换器的采样时钟、所述数字解调器的时钟以及所述数字控制器的时钟。
本发明的接收机系统能计算获得包含抑制邻近/次邻近频道的干扰信号，根据干扰信号强度自适应地调节数字采样时钟，避免非有用信号(ACI/AACI)混叠进入有用信号的频道内，实现更好的接收机性能，同时可以有效地减小接收机系统的工作电流及功耗。本发明的技术方案可以使得接收机不需要配置高成本的具有高选通特性的模拟滤波器，使得具有基带滤波及抗混叠电路等的信号处理电路的结构简单又方便实现，进一步改善基带电路的性能，如带内纹波(in-band ripple)，群延迟(group delay)和正交非平衡(IQimbalance)等性能。因此，本发明的接收机架构可以方便应用于低功耗高性能无线通信接收机芯片集成电路实现。
附图说明
本发明的以上发明内容以及下面的具体实施方式在结合附图阅读时会得到更好的理解。需要说明的是，附图仅作为所请求保护的发明的示例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的元素。
图1示出根据本发明一实施例的接收机架构；
图2a-图2c示出射频带内外信号分布的三种情形；
图3示出WiFi4射频频率范围及信道频率规划示意图；
图4示出根据本发明一实施例的接收机工作流程图；
图5示出根据本发明一实施例的用于接收机的带自适应干扰抑制的方法流程图。
具体实施方式
以下在具体实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。
本发明的接收机架构主要用于无线通信接收机芯片集成电路实现。本发明的接收机检测邻近/次邻近频道干扰信号强度，根据干扰信号强度自适应地调节采样时钟，来避免干扰信号混叠进入有用信号的频道内，实现更好的接收机性能。本发明的接收机不需要配置高选通特性的滤波器，就能实现对邻近频道和次邻近频道的干扰抑制，从而降低成本并减少功耗。
图1示出根据本发明一实施例的接收机架构。本发明的接收机基于零中频(ZeroInter-medium Frequency)架构，即射频直接下变频至基带的接收机架构。本发明的接收机包括前置低噪声放大器(RF LNA)101、第一射频功率检测器(RF_PDET1)102、带通滤波器(RFBPF)103、第二射频功率检测器104(RF_PDET2)(可选)、正交下变频混频器(IQ MIX)105、射频频率综合器(RF PLL)106、基带阻抗转换放大器 (BB TIA)107、模拟基带幅度检测器(BBPDET)108、基带低通滤波器(BB LPF) 109、可变增益放大器(BB PGA)110、模拟－数字转换器(ADC)111、时钟频率综合器(CLK PLL)112、具有数字基带幅度检测器115的数字解调器(DEMOD)113、数字控制器114。
在天线射频匹配和滤波器之后，前置低噪声放大器(RF LNA)101作为本发明的接收机芯片输入端被配置成对经天线射频匹配和滤波器处理后的射频信号进行放大。该前置低噪声放大器101的输出端耦接带通滤波器(RF BPF)103，并实现单端到差分输出的转换。
带通滤波器(RF BPF)103用于过滤掉射频带外信号。在一个实施例中，该带通滤波器103可以是由电感－电容(LC)谐振网络构成的二阶带通滤波器。
正交下变频混频器(IQ MIX)105与带通滤波器(RF BPF)103的输出端耦接，正交下变频混频器(IQ MIX)105将带通滤波器(RF BPF)103处理后的信号从射频信号频率转换为基带(BB，Baseband)信号频率，得到两路正交的基带信号(即IQ 基带信号)。在WiFi4和BLE5.0通信系统中，射频信号频率范围从2.4GHz至2.5GHz。
射频频率综合器(RF PLL)106耦接正交下变频混频器(IQ MIX)105。射频频率综合器(RF PLL)106以晶体振荡器(XO)频率作为参考频率，用于生成多相位本振信号(LO)，并输出至正交下变频混频器(IQ MIX)105进行混频。在零中频直接下变频的接收机架构中，本振信号频率通常等于有用频道的中心频率，例如，IEEE 802.11b/g/n(WiFi4)标准中的第一频道中心频率是2412MHz。
基带阻抗转换放大器(BB TIA)107将正交下变频混频器(IQ MIX)105输出的电流信号转换成电压信号，并输出至基带低通滤波器(BB LPF)109。
基带低通滤波器(BB LPF)109对电压信号进行滤波，滤波后的电压信号输入至可变增益放大器(BB PGA)110，由其进行放大。
模拟－数字转换器(ADC)111将模拟IQ基带信号转换成数字IQ基带信号： adci[n:0]和adcq[n:0]，其中，n是ADC的分辨率(即输出数字位宽)。
数字解调器(DEMOD)113对数字IQ基带信号进行数字信号处理，还原调制星络图(Modulation Constellation)及提升信号质量。数字解调器(DEMOD)113还参与完成自动增益控制(AGC，Automatic Gain Control)，直流误差校正(DCOC，DC Offset Calibration)，正交非平衡(IQ Imbalance)或镜像抑制(Image Rejection)校正以及邻近频道干扰信号数字滤波。
数字控制器114作为更高层的信号处理模块至少包括数字状态机及控制单元(MAC)、存储器单元。可选地，数字控制器还可包括CPU、PMU、输入/输出接口 (GPIO，GeneralPurpose Input/Output)以及软件系统。其中，输入/输出接口(GPIO– General PurposeInput/Output)可以跟接收机芯片外的其它系统相互连接。
时钟频率综合器(CLK PLL)112耦接模拟－数字转换器(ADC)111、数字解调器(DEMOD)113以及数字控制器114，生成模拟－数字转换器(ADC)111所需的时钟频率(ADCCLK)、数字解调器113所需的时钟频率(DEMOD CLK)以及数字控制器114中的数字状态机所需的时钟频率(DIG CLK)。
第一射频功率检测器(RF_PDET1)102与前置低噪声放大器101的输出端耦接，用于检测前置低噪声放大器101输出信号的功率强度，并将功率强度转换为数字量，得到第一检测信号强度码RF_PDET1[r1:0]，输出至数字控制器114，存放在数字控制器114的存储器单元中。
第二射频功率检测器(RF_PDET2)104与带通滤波器103的输出端耦接，用于检测带通滤波器103输出信号的功率强度，并将功率强度转换为数字量，得到第二检测信号强度码RF_PDET2[r2:0]，输出至数字控制器114，并存放在数字控制器114的存储器单元中。
模拟基带幅度检测器(BB PDET)108与基带阻抗转换放大器107的输出端耦接，用于检测基带阻抗转换放大器107输出的电压信号的幅度，并将该幅度转换为数字量，得到第三检测信号强度码BB_PDET[ba:0]，输出至数字控制器114，并存放在数字控制器114的存储器单元中。
数字基带幅度检测器(DIG_PDET)115位于数字解调器113中，用于检测两路正交信号合成后的数字信号强度，并生成接收信号强度指示信号(RSSI，Receiving SignalStrength Indicator)，即第四检测信号强度码DBB_RSSI[bd:0]，输出至数字控制器114，并存放在数字控制器114的存储器单元中。
在一个实施例中，这四个检测器102、104、108、115的输出的检测信号强度码也可以作为对接收机系统的自动增益控制、直流误差校正的控制。
在一个实施例中，r1,r2,ba和bd可以都是整数。
第一、第二、第三、第四检测信号强度码RF_PDET1[r1:0]、RF_PDET2[r2:0]、 BB_PDET[ba:0]和DBB_RSSI[bd:0]的含义如下：
RF_PDET1[r1:0]表示可以检测到的射频信号总功率，含射频带内和带外有用信号和非有用信号；
RF_PDET2[r2:0]表示经过带通滤波器(RF BPF)103滤波后检测到的射频信号总功率，含射频带内有用信号以及邻近频道干扰(ACI)、次邻近频道干扰(AACI)；
BB_PDET[ba:0]表示经过基带阻抗转换放大器(BB TIA)107检测到的信号幅度，含带内有用信号以及经部分滤波后的邻近频道干扰(ACI)、次邻近频道干扰(AACI)；
DBB_RSSI[bd:0]表示经过模拟－数字转换器(ADC)111和数字解调器(DEMOD) 113及滤波后检测的信号幅度，只含带内有用信号(如果无信号混叠)。
数字控制器114中的数字状态机及控制单元根据这些检测信号强度码，计算得到射频带内有用信号和干扰信号(即ACI和AACI)强度，并根据该有用信号和干扰信号(ACI和AACI)强度生成时钟频率综合器112的时钟控制信号(CLK_PLL_CTRL)，该时钟控制信号用来调节模拟－数字转换器111的采样时钟(ADC CLK)以及数字解调器113相关的时钟(DEMODCLK)，和/或数字状态机的时钟(DIG CLK)，从而避免干扰信号(ACI/AACI)混叠进入有用信号的频道内，维持良好的信噪比及接收机的性能。其中，模拟－数字转换器111的采样时钟的频率以及占空比被调整到能避免非有用信号混叠进入有用信号的频道内的大小。
需要指出的是，数字解调器(DEMOD)113的时钟频率与模拟－数字转换器(ADC)111的时钟是相关联的，例如呈一倍、两倍或者四倍关系。因此，模拟－数字转换器(ADC)111的采样频率被调节后，数字解调器的时钟频率也会被进行相应地调节。数字状态机114的时钟频率可以调整，也可以不调整。
在一个实施例中，当数字状态机及控制单元根据这些检测信号强度码判断出无干扰信号存在，即只有有用信号，则可向基带低通滤波器109发送控制信号 (BB_LPF_CTRL)，将该基带低通滤波器切换为直通模式(Bypass)，即不进行低通滤波，这样的做法可进一步降低接收机在此条件下的工作电流及功耗。
在一个实施例中，当需检测其它频道信号强度，数字状态机及控制单元可向射频频率综合器(RF PLL)106发送控制信号(RF_PLL_CTRL)，来控制调节本振信号，以将使得各检测器可测量其它频道的信号强度。
在一个实施例中，如图1所示，本发明的接收机架构中总共有四个检测器102、104、108、115。但，图1只是作为本发明的一个优选实施例。本发明并不限于四个信号检测器。
例如，还可以在图1所示的接收机构架中在模拟－数字转换器111前再增加一个幅度检测器，用于检测输入至模拟－数字转换器111的信号的幅度值，并转换为数字量，得到第五检测信号强度码，输出至数字控制器114，并存放在数字控制器114的存储器单元中。数字状态机及控制器根据第一、第二、第三、第四、第五检测信号强度码，确定射频带内有用信号和干扰信号的强度，并根据有用信号和干扰信号的强度生成时钟控制信号，自适应地调节模拟－数字转换器111的采样时钟、数字解调器113 的时钟以及数字控制器114的时钟。
又例如，当干扰信号较小的场景下(例如小于一预设阈值)，带通滤波器103可以被设置为直通模式(即不进行带通滤波)，第二射频功率检测器(RF_PDET2)104 可以略去或被关闭，在这种情况下，实际的检测器个数为三个。
图2a-图2c示出射频带内外信号分布的三种情形。图2a示出含频道带内有用信号以及ACI+、ACI-和AACI+、AACI-的情形；图2b示出含频道带内有用信号以及ACI+、 ACI-的情形；图2c示出只含频道带内有用信号的情形。
其中，线条201示出带通滤波器的频率响应；线条202示出基带阻抗转换放大器的频率响应；线条203示出基带低通滤波器的频率响应；线条204示出经模拟－数字转换器采样后的频率响应。
其中，以FLO为中心频率的图块代表有用信号；其上标注有ACI+、ACI-或AACI+、AACI-的图块代表非有用信号或干扰信号；以FS1-和FS1+为中心频率的图块(图2a、图 2b所示)代表折叠信号。
其中，BW代表带宽，FLO代表射频有用信号的频道的中心频率，即本振频率(LO，Local Oscillation)。经接收机零中频下变频转换，本振频率FLO将被转换到基带的DC (频率为零)。基带信号处理包含数字转换，解调和滤波等。模拟－数字转换器的采样频率fs可以按以下公式计算：fs＝FLO–(FS1-)＝(FS1+)–FLO，其中FS1+＝-FS1-为相对 DC正负平面的第一采样频率。
在正交IQ双通道的模拟－数字转换器采样及数字解调器解调过程中，非有用信号(ACI/AACI)会通过混叠进入有用信号的频道内，造成有用信号频道内的有用信号/ 非有用信号的比值，即信噪比(SNR，Signal/Noise Ratio)下降，恶化接收机的解调能力即接收机性能。模拟－数字转换器的输出采样率，也可为数字解调器的采样时钟频率，可以根据数字状态机中计算的有用信号和非有用信号强度进行实时调整，从而避免非有用信号(ACI/AACI)混叠进入有用信号的频道内，维持良好的信噪比及接收机的性能。
在一个实施例中，有用信号和非有用信号的计算可以通过利用第一射频功率检测器、第二射频功率检测器、模拟基带幅度检测器、数字基带幅度检测器中相关的检测器检测所得的信号互相相减获得。
图3示出WiFi4射频频率范围及信道频率规划示意图。以WiFi4中的IEEE 802.11/g/n为例，射频频率范围从2400MHz至2483.5MHz，图3示出了信号频道的一种规划方案，如将频道5设为有用信道，FLO＝2432MHz，信道带宽(BW)＝20MHz，这样频道9和1将被认为分别是ACI+和ACI-信道，频道13被认为是AACI+信道。以图3为例并结合图2a-图2c，如果存在次邻近频道干扰，即AACI+信道存在，则模拟－数字转换器的采样频率fs可以设为70MHz；如果存在邻近频道干扰，即ACI+或 ACI+信道存在，则模拟－数字转换器的采样频率fs可以设为45MHz；如果无干扰信号存在，则模拟－数字转换器的采样频率fs可以设为20MHz。
上述仅仅给出了模拟－数字转换器111的采样频率如何调整的一个示例。结合图2a-图2c以及上述示例，可以看出，在次邻近频道干扰存在的情况下、仅存在邻近频道干扰的情况下、以及不存在干扰信号的情况下，模拟－数字转换器的采样频率可分别从高到低设置，且采样频率的调整大小与具体的射频频率范围、信号频道带宽的大小有关。最终的目的就是让采样频率被调整到一个能避免非有用信号混叠进入有用信号的频道内的大小。
本发明的接收机具有睡眠模式、工作模式以及断电模式。
在睡眠模式(Sleep Mode)中，数字采样时钟及其它时钟被关闭，频率综合器将会关断；接收机处于待机模式。
在工作模式(Active Mode)中，有用信号和干扰信号的强度不断被监控测量，并更新到数字控制器114的存储器单元中；
从睡眠模式回到工作模式之时，数字采样时钟及其它时钟被开启，频率综合器将被开启，数字采样时钟以及其它时钟被设置成上一个工作模式时存储在存储器单元内的频率值，接收机进入接收状态；
在断电模式中，接收机处于关断状态。
需要指出的是，本发明的数字采样频率以及其它时钟频率在不同模式下可以开启或者关断。由于在工作模式下，邻近频道干扰/次邻近频道干扰信号及带内有用信号强度经检测运算处理后会存放在存储器单元中，系统从睡眠模式唤醒到工作模式时，数字采样频率以及其它时钟频率可以预设到之前的数字采样频率值，使系统尽快进入最佳的接收机性能状态，而不需要重新由各检测器进行检测并再由数字状态机计算出干扰信号强度和有用信号强度以获得数字采样频率值，这大大节省了功耗并提高了信能。
本发明中的接收机系统能计算获得包含抑制邻近/次邻近频道的干扰信号，根据干扰信号强度自适应地调节数字采样时钟，避免非有用信号(ACI/AACI)混叠进入有用信号的频道内，实现更好的接收机性能，同时可以有效地减小接收机系统的工作电流及功耗。本发明的技术方案可以使得接收机不需要配置高成本的具有高选通特性的模拟滤波器，使得具有基带滤波及抗混叠电路等的信号处理电路的结构简单又方便实现，进一步改善基带电路的性能，如带内纹波(in-band ripple)，群延迟(group delay)和正交非平衡(IQimbalance)等性能。因此，本发明的接收机架构可以方便应用于低功耗高性能无线通信接收机芯片集成电路实现。
图4示出根据本发明一实施例的接收机工作流程图。具体步骤描述如下：
步骤401：接收机上电，系统重置，接收机进入初始化状态，并处于预设频道k；
步骤402：各检测器测量对应频道上的信号强度，得到RF_PDET1[r1,0]，RF_PDET2[r2,0]，BB_PDET[ba,0]和DBB_RSSI[bd,0]，并存放在存储器单元中；
步骤403：判断是否需要检测其它频道的信号强度，如果需要，则执行步骤404；如果不需要，则执行步骤405；
步骤404：通过控制信号RF_PLL_CTRL调节射频频率综合器的本振频率LO，并返回执行步骤402；
步骤405：根据测量的信号强度，数字状态机及控制单元计算对应频道的有用信号和干扰信号(ACI/AACI)强度，并存放在存储器单元中；
步骤406：判断初始化是否成功，如果没有成功，则返回步骤401；
步骤407：含有该接收机的接收系统(例如，无线通信子系统STA)将搜索并建立与发送系统(例如，基站AP)的网络连接，并赋予所需频道(K)为通信连接频道，所需频道(K)被锁定；
步骤408：根据测量ACI/AACI信号强度控制接收机中数字采样时钟以及其它时钟频率(CLK_PLL_CTRL,BB_LPF_CTRL,ADC CLK,DEMOD CLK,DIG CLK)。
步骤409：接收机进入正常工作模式(Active Mode)。
步骤410：在工作模式中，接收并解调信号，得到相应的性能参数(PER，SNR， EVM)。
步骤411：监控测量频道K对应的干扰信号(ACI/AACI)强度。数字状态机及控制单元中计算该干扰信号强度并更新到存储器单元中。
步骤412：根据接收机的性能参数，判断数字采样频率以及其它时钟频率是否需要进行调整；如果判断为需要进行调整，则返回执行步骤408；如果判断为不需要进行调整，则执行步骤413。
步骤413：进入睡眠模式(Sleep Mode)。
步骤414：判断是否需要从睡眠模式被唤醒进入工作模式；如果需要进入工作模式，则执行步骤415；如果不需要被唤醒，则进入步骤416。
步骤415：在进入正常工作模式之前，判断数字采样频率以及其它时钟频率是否需要进行调整；如果需要调整，则返回执行步骤408；如果不需要调整，则执行步骤 409，即进入工作模式。对数字采样时钟以及其它时钟频率进行调整更新。
步骤416：接收机被切换到断电模式(Power Down Mode)，实现最低功耗。
图5示出根据本发明一实施例的用于接收机的带自适应干扰抑制的方法。该方法包括，但不限于，以下步骤：
步骤501：接收并解调对应频道的射频信号，所述射频信号的处理从前到后依次经过接收机的前置低噪声放大器、带通滤波器、正交下变频混频器、基带阻抗转换放大器、基带低通滤波器、可变增益放大器、模拟－数字转换器、数字解调器、数字控制器，其中，所述数字控制器具有数字状态机及控制器、存储器单元；
步骤502：检测所述前置低噪声放大器的输出信号的功率强度，并转换为数字量，得到第一检测信号强度码，存储至所述数字控制器的存储器单元中；
步骤503：检测所述带通滤波器的输出信号的功率强度，并转换为数字量，得到第二检测信号强度码，存储至所述数字控制器的存储器单元中；
步骤504：检测所述基带阻抗转换放大器的输出信号的幅度值，并转换为数字量，得到第三检测信号强度码，存储至所述数字控制器的存储器单元中；
步骤505：检测输入所述数字解调器内的两路正交信号合成后的数字信号强度，并生成第四检测信号强度码，存储至所述数字控制器的存储器单元中；
步骤506：所述数字状态机及控制器根据所述第一、第二、第三、第四检测信号强度码，确定射频带内有用信号和干扰信号的强度，并根据所述有用信号和干扰信号的强度自适应地调节所述模拟－数字转换器的采样时钟、所述数字解调器的时钟以及所述数字控制器的时钟。
在一个实施例中，所述模拟－数字转换器的采样时钟的频率及占空比被自适应地调节至能避免所述干扰信号混叠进入所述有用信号的频道内。
在一个实施例中，所述数字解调器的时钟随所述模拟－数字转换器的采样时钟的调整而被调整。
在一个实施例中，本发明的方法还包括：当所述数字状态机及控制单元根据所述第一、第二、第三、第四检测信号强度码确定无干扰信号存在，则所述数字状态机及控制单元向所述基带低通滤波器发送控制信号，将所述基带低通滤波器切换为直通模式，即不进行低通滤波。
在一个实施例中，所述接收机具有睡眠模式、工作模式以及断电模式。
在所述工作模式中，所述有用信号和干扰信号的强度不断被监控测量，并更新到所述存储器单元中；
在所述睡眠模式中，所述有用信号和干扰信号的强度的监控测量被停止，数字采样时钟及其它时钟被关闭，所述接收机处于待机状态；
从所述睡眠模式回到所述工作模式之时，数字采样时钟以及其它时钟被设置成上一个所述工作模式时存储在所述存储器单元内的频率值，所述接收机进入接收状态；
在所述断电模式中，所述接收机处于关断状态。
在一个实施例中，当所述干扰信号小于一阈值时，停止检测所述带通滤波器的输出信号的功率强度，并将所述带通滤波器设置为直通模式，即不进行带通滤波。
在一个实施例中，本发明还包括：所述数字状态机及控制器向射频频率综合器发送控制信号，用于调节所述射频频率综合器生成的多相位本振信号，以使所述接收器在所需要的频道上进行所述检测。
在一个实施例中，本发明还包括：检测输入至所述模拟－数字转换器的信号的幅度值，并转换为数字量，得到第五检测信号强度码，存储至所述数字控制器的存储器单元中；所述数字状态机及控制器根据所述第一、第二、第三、第四、第五检测信号强度码，确定射频带内有用信号和干扰信号的强度，并根据所述有用信号和干扰信号的强度生成时钟控制信号，自适应地调节所述模拟－数字转换器的采样时钟、所述数字解调器的时钟以及所述数字控制器的时钟。
这里采用的术语和表述方式只是用于描述，本发明并不应局限于这些术语和表述。使用这些术语和表述并不意味着排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征，应认识到可能存在的各种修改也应包含在权利要求范围内。其他修改、变化和替换也可能存在。相应的，权利要求应视为覆盖所有这些等效物。
同样，需要指出的是，虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可做出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。
Claims (18)
1.一种带自适应干扰抑制的接收机，其特征在于，所述接收机包括：
从前至后依次耦接的前置低噪声放大器、带通滤波器、正交下变频混频器、基带阻抗转换放大器、基带低通滤波器、可变增益放大器、模拟－数字转换器、数字解调器、数字控制器，其中，所述数字控制器具有数字状态机及控制器、存储器单元；
所述接收机还包括：
第一射频功率检测器，耦接所述前置低噪声放大器的输出端，用于检测所述前置低噪声放大器的输出信号的功率强度，并转换为数字量，得到第一检测信号强度码；
第二射频功率检测器，耦接所述带通滤波器的输出端，用于检测所述带通滤波器的输出信号的功率强度，并转换为数字量，得到第二检测信号强度码；
模拟基带幅度检测器，耦接所述基带阻抗转换放大器的输出端，用于检测所述基带阻抗转换放大器的输出信号的幅度值，并转换为数字量，得到第三检测信号强度码；
数字基带幅度检测器，位于所述数字解调器内，用于检测两路正交信号合成后的数字信号强度，并生成第四检测信号强度码；
其中，所述第一、第二、第三、第四检测信号强度码被存储并更新至所述存储器单元中，所述数字状态机及控制器根据所述第一、第二、第三、第四检测信号强度码，确定射频带内有用信号和干扰信号的强度，并根据所述有用信号和干扰信号的强度生成时钟控制信号，自适应地调节所述模拟－数字转换器的采样时钟、所述数字解调器的时钟以及所述数字控制器的时钟。
2.如权利要求1所述的接收机，其特征在于，还包括时钟频率综合器，所述时钟频率综合器根据所述时钟控制信号，生成所述模拟－数字转换器的采样时钟、所述数字解调器的时钟，以及所述数字控制器的时钟。
3.如权利要求1所述的接收机，其特征在于，所述模拟－数字转换器的采样时钟的频率及占空比被自适应地调节至能避免所述干扰信号混叠进入所述有用信号的频道内。
4.如权利要求1所述的接收机，其特征在于，所述数字解调器的时钟与所述模拟－数字转换器的采样时钟相关联，所述数字解调器的时钟随所述模拟－数字转换器的采样时钟的调整而被调整。
5.如权利要求1所述的接收机，其特征在于，当所述数字状态机及控制单元根据所述第一、第二、第三、第四检测信号强度码确定无干扰信号存在，则所述数字状态机及控制单元向所述基带低通滤波器发送控制信号，将所述基带低通滤波器切换为直通模式，即不进行低通滤波。
6.如权利要求1所述的接收机，其特征在于，所述接收机具有睡眠模式、工作模式以及断电模式；
在所述工作模式中，所述有用信号和干扰信号的强度不断被监控测量，并更新到所述存储器单元中；
在所述睡眠模式中，所述有用信号和干扰信号的强度的监控测量被停止，数字采样时钟及其它时钟被关闭，所述接收机处于待机状态；
从所述睡眠模式回到所述工作模式之时，数字采样时钟以及其它时钟被设置成上一个所述工作模式时存储在所述存储器单元内的频率值，所述接收机进入接收状态；
在所述断电模式中，所述接收机处于关断状态。
7.如权利要求1所述的接收机，其特征在于，所述干扰信号包括邻近频道干扰信号和/或次邻近频道干扰信号。
8.如权利要求1所述的接收机，其特征在于，还包括射频频率综合器，用于生成多相位本振信号，并发送至所述正交下变频混频器；所述数字状态机及控制器向所述射频频率综合器发送控制信号，用于调节所述多相位本振信号，以使所述接收器在所需要的频道上测量所述有用信号和干扰信号的强度。
9.如权利要求1所述的接收机，其特征在于，当所述干扰信号小于一阈值时，所述第二射频功率检测器被设置为关断状态，所述带通滤波器被设置为直通模式，即不进行带通滤波。
10.如权利要求1所述的接收机，其特征在于，还包括一幅度检测器，耦接在所述模拟－数字转换器前，用于检测输入至所述模拟－数字转换器的信号的幅度值，并转换为数字量，得到第五检测信号强度码，所述第一、第二、第三、第四、第五检测信号强度码被存储并更新至所述存储器单元中，所述数字状态机及控制器根据所述第一、第二、第三、第四、第五检测信号强度码，确定射频带内有用信号和干扰信号的强度，并根据所述有用信号和干扰信号的强度生成时钟控制信号，自适应地调节所述模拟－数字转换器的采样时钟、所述数字解调器的时钟以及所述数字控制器的时钟。
11.一种带自适应干扰抑制的方法，其特征在于，所述方法包括：
接收并解调对应频道的射频信号，所述射频信号的处理从前至后依次经过接收机的前置低噪声放大器、带通滤波器、正交下变频混频器、基带阻抗转换放大器、基带低通滤波器、可变增益放大器、模拟－数字转换器、数字解调器、数字控制器，其中，所述数字控制器具有数字状态机及控制器、存储器单元；
检测所述前置低噪声放大器的输出信号的功率强度，并转换为数字量，得到第一检测信号强度码，存储至所述数字控制器的存储器单元中；
检测所述带通滤波器的输出信号的功率强度，并转换为数字量，得到第二检测信号强度码，存储至所述数字控制器的存储器单元中；
检测所述基带阻抗转换放大器的输出信号的幅度值，并转换为数字量，得到第三检测信号强度码，存储至所述数字控制器的存储器单元中；
检测输入所述数字解调器内的两路正交信号合成后的数字信号强度，并生成第四检测信号强度码，存储至所述数字控制器的存储器单元中；
所述数字状态机及控制器根据所述第一、第二、第三、第四检测信号强度码，确定射频带内有用信号和干扰信号的强度，并根据所述有用信号和干扰信号的强度自适应地调节所述模拟－数字转换器的采样时钟、所述数字解调器的时钟以及所述数字控制器的时钟。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述模拟－数字转换器的采样时钟的频率及占空比被自适应地调节至能避免所述干扰信号混叠进入所述有用信号的频道内。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述数字解调器的时钟随所述模拟－数字转换器的采样时钟的调整而被调整。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：
当所述数字状态机及控制单元根据所述第一、第二、第三、第四检测信号强度码确定无干扰信号存在，则所述数字状态机及控制单元向所述基带低通滤波器发送控制信号，将所述基带低通滤波器切换为直通模式，即不进行低通滤波。
15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述接收机具有睡眠模式、工作模式以及断电模式；
在所述工作模式中，所述有用信号和干扰信号的强度不断被监控测量，并更新到所述存储器单元中；
在所述睡眠模式中，所述有用信号和干扰信号的强度的监控测量被停止，数字采样时钟及其它时钟被关闭，所述接收机处于待机状态；
从所述睡眠模式回到所述工作模式之时，数字采样时钟以及其它时钟被设置成上一个所述工作模式时存储在所述存储器单元内的频率值，所述接收机进入接收状态；
在所述断电模式中，所述接收机处于关断状态。
16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，当所述干扰信号小于一阈值时，停止检测所述带通滤波器的输出信号的功率强度，并将所述带通滤波器设置为直通模式，即不进行带通滤波。
17.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：
所述数字状态机及控制器向射频频率综合器发送控制信号，用于调节所述射频频率综合器生成的多相位本振信号，以使所述接收器在所需要的频道上进行所述检测。
18.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：
检测输入至所述模拟－数字转换器的信号的幅度值，并转换为数字量，得到第五检测信号强度码，存储至所述数字控制器的存储器单元中；
所述数字状态机及控制器根据所述第一、第二、第三、第四、第五检测信号强度码，确定射频带内有用信号和干扰信号的强度，并根据所述有用信号和干扰信号的强度生成时钟控制信号，自适应地调节所述模拟－数字转换器的采样时钟、所述数字解调器的时钟以及所述数字控制器的时钟。
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