CN1193562C - 用于角调制信号的接收装置 - Google Patents

Abstract

一种用于角调制信号的接收装置，其中，不是采用模拟方法来执行信道选择(10，11)而是采用数字方法。为此，最好先将接收信号转换成中频带(ω_ZF)，再进行滤波和A/D转换。接着用数字复数乘法器(9)将接收信号转换成基带和按数字方法进行信道选择，然后通过差分解调器(12)对所选择的传输信道的接收信号分量进行解调和对相应的符号进行检测。在所述数字信道选择装置(10，11)中，设有梳状滤波器形式的第一数字滤波器(13)、双互易桥式数字滤波器形式的第二数字滤波器(14)、以及桥式数字滤波器形式的第三数字滤波器(15)。

Description

用于角调制信号的接收装置

技术领域

本发明涉及一种用于角调制信号的接收装置，尤其涉及那种也对所需传输信道作出选择的接收装置。

背景技术

在无绳数字通信系统中，如：DECT、WDCT、蓝牙、SWAP或WLAN无线系统中，需要用合适的接收机来无线地接收发送的射频信号，这种接收机适于处理相应通信系统中使用的数字调制形式的信号，因此本发明尤其涉及调频的范围。

在这方面，除了要有高度的灵活性外，还需要高度集成、低成本、低功耗以及对不同数字通信系统的灵活应用性。

在无绳数字通信系统中，通常用超外差式接收机来接收并解调角调制信号。所谓的“低-IF”(中频)或“零-IF”(零拍)接收机—无需用外接滤波器来抑制镜像频率的装置—越来越多的应用(例如：在DECT移动无线系统中)也实现了高度系统集成，从而降低系统成本。低-IF接收机使用较低的中频，例如：输入信号频率约为2GHz时，该频率约为1MHz，而在零-IF接收机中，该频率为0MHz。在这些接收机中，通常应用基于“限幅-鉴频器”原理的模拟FM解调器进行解调，因此，首先复制基带信号，再用该基带信号来检测传输符号。在借助模拟滤波器—用以滤掉无用的频率分量或无用传输信道—进行FM解调之前，先进行信道选择，即对接收信号所需的相关传输信道进行选择。但是，由于在这些接收机中使用的是模拟电路技术，所以在这些接收机中容易产生与模拟电路技术本身有关的缺陷，如：漂移、老化、温度依赖性等等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于角调制信号的接收装置，其中能进行有效信道选择和解调角调制接收信号，尤其是在该装置中不会出现上述问题。

根据本发明的用于角调制信号的接收装置，其中，配有模拟/数字转换器装置用于将角调制接收信号转换成数字信号；在所述模拟/数字转换器装置之后配有数字频率转换装置用于将已数字化的接收信号转换成基带；在所述数字频率转换装置之后配有数字信道选择装置以便从已数字化的接收信号中选出特定传输信道上的接收信号分量；以及在所述数字信道选择装置之后配有数字解调装置用于解调所选的接收信号分量；其中在所述数字信道选择装置中，设有梳状滤波器形式的第一数字滤波器、双互易桥式数字滤波器形式的第二数字滤波器、以及桥式数字滤波器形式的第三数字滤波器。

根据本发明，需要进行数字信道选择。为此，经角调制的接收信号首先要经过A/D转换，并转换成基带。然后进行数字信道选择，最后对经诸如(G)FSK-调制(高斯频移键控)的角调制信号进行数字解调和检测。

在进行A/D转换前，已通过低通滤波完成了初步信道选择，再经连续低通滤波便能实现向更低中频的频率转换。

最好用按特定过采样速率工作的∑-Δ转换器作为A/D转换器。数字复数乘法器能用于向基带转换的频率转换，这可以借助一种存储表(“查询表”)或“CORDIC”算法来实现。

最好用含有多个交替配置的数字滤波器和欠采样级的串联装置来进行数字信道选择。由于相对于各符号速率具有相同的信道带宽和所使用的GFSK调制，因而使这种多级结构基本上适合于数字无绳DECT、WDCT、蓝牙、SWAP和WLAN通信系统。在这种多级的数字信道选择结构中，最好配置一个梳状滤波器、一个双互易桥式数字滤波器、另一个桥式数字滤波器，以及最后一个均衡器。这种结构的优点是：用作A/D转换的∑-Δ转换器所需的欠采样或抽取与信道选择同时进行。

最好用带有下游正负符号比较器的差分解调器作为数字解调器或检测器。

根据本发明的接收装置基本上采用数字设计，所以它具有数字电路技术熟知的优点，尤其是其无漂移、不老化、无温度依赖性以及精确的可重复性。而且，这种数字接收装置能够设计成可编程的形式，即：通过设定适当的滤波器系数，能使信道选择滤波器的特性与预先确定的无绳数字通信系统中的信号带宽相匹配。

附图说明

下面将参照优选实施方案和附图对本发明作详细阐述。

图1所示为根据本发明的接收机的简化框图，

图2所示为图1所示的抽取和信道选择单元的可能实现，以及

图3所示为图1所示的数字解调器的可能实现。

具体实施方式

根据本发明的优选实施方案，图1所示为数字通信系统、尤其是无绳数字通信系统中所使用的数字接收机的基本结构。

角调制信号，尤其是FSK-调制信号，经接收天线1接收。可能还包括诸如DECT、WDCT、蓝牙、SWAP或WLAN等信号，在这些数字通信系统中均可以利用“GFSK”(高斯频移键控)作为其数字调制的类型。GFSK调制是常规FSK(“频移键控”)的一种特殊情况—通过高斯低通滤波器在基带中得到适当的脉冲整形。而且，在上述通信系统中，均使用相同的BT系数，其中B·T＝0.5，这里B是高斯低通滤波器的3dB截止频率，T是位周期。

在接收信号被划分为两个信号路径之前，利用LNA放大器2(“低噪声放大器”)对接收信号进行低噪声放大，其中，上信号路径作为接收信号的“同相”或“I”分量信号路径，下信号路径作为接收信号的“正交”或“Q”分量信号路径。

向较低中频(ω_ZF)—可以是符号速率1/Ts或信道间隔的二分之一Δf/2(如：在DECT系统中，1/Ts＝1.152MHz，Δf/2＝864KHz)一的频率转换由混频器3或4完成。为了抑制镜像频率，最好利用正交信号的cos((ω₀±ω_ZF)t+ψ₀)或-sin((ω₀±ω_ZF)t+ψ₀)函数来进行所述频率转换，其中ω₀为载频，ψ₀为零相位。

然后把处于中频ω_ZF的接收信号的I-分量或Q-分量提供给去混淆的低通滤波器5或6，从而用这种低通滤波来完成初步信道选择。

然后借助A/D转换器7和8将模拟信号数字化。尤其是，按特定过采样速率R工作的L阶∑-Δ转换器能用作A/D转换器7和8。

完成数字化后则进行接收信号I-分量和Q-分量到基带(f＝0)的频率转换。由于可以将I-分量和Q-分量分别看成是该接收信号的复包络I+jQ的实部和虚部，所以利用一个数字复乘法器9将由I-分量和Q-分量组成的复输入信号与 $e^{j{\mathrm{\ω}}_{Z{R}^t}}=\cos \left({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ZF}}t\right)+j\sin \left({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ZF}}t\right)$ 相乘来完成这种到基带的频率转换。尤其是，这种复数乘法能够用四个实数乘法表示，所以能够用ROM表一存储各个乘法结果的表一等方法来实现此目的。同样可以采用迭代CORDIC算法来执行这种复数乘法。

然后借助数字信道选择单元10和11分别对这两条信号路径进行数字信道选择。如上所述，由于所述A/D转换器7和8采用的是执行过采样的∑-Δ转换器，所以还要在单元10和11中进行相应的欠采样或抽取以及有色量化噪声的滤波。

图2所示为所述信道选择单元10和11可能采用的多级结构，假定∑-Δ转换器的过采样速率R＝32。由于相对于符号速率具有相似的信道带宽和所使用的B·T＝0.5的GFSK调制，所以这种多级结构基本上适合于数字无绳DECT、WDCT、蓝牙、SWAP和WLAN通信系统。

这种多级信道选择结构和抽取结构是这样的，以便通过匹配L阶∑-Δ转换器7和8来首先通过L+1阶梳状滤波器13(Sinc^L+1滤波器)进行滤波。用第一欠采样级16将采样速率以因子8降至4/Ts。接着用双互易桥式数字滤波器(Bireciprocal Lattice Wave DigitalFilter)14进行再滤波，再通过另一个欠采样级17将采样速率重新减少2倍。该数字信道选择的末级是用另一个桥式数字滤波器15进行第三次滤波，并经第三欠采样级18将采样速率第三次减少2倍降至1/Ts。最后，用低阶均衡器19来均衡通过模拟预滤波和数字信道选择滤波所产生的振幅及群延时失真。

将所述数字信道选择单元10和11用这种方法得到的所选传输信道的I符号i_n和Q符号q_n提供给按符号速率1/Ts工作的数字解调器12，以用于解调和检测。

如图3所示，所述数字解调器12可以设计成其实信号路径按图3所示方式运行的差分解调器，用于(G)FSK-调制信号的解调和检测，它包括：延时级20和21、乘法器22和23以及一个加法器24。正负符号比较器25与该差分解调器相连，该比较器用于分析由所述差分解调器或其加法器24提供的符号的正负符号，并据此来确定或检测通信比特或消息比特dn。

Claims (22)

1.一种用于角调制信号的接收装置，其中，配有模拟/数字转换器装置(7，8)，用于将角调制接收信号转换成数字信号；

在所述模拟/数字转换器装置(7，8)之后配有数字频率转换装置(9)，用于将已数字化的接收信号转换成基带；

在所述数字频率转换装置(9)之后配有数字信道选择装置(10，11)，以便从已数字化的接收信号中选出特定传输信道上的接收信号分量；

以及在所述数字信道选择装置(10，11)之后配有数字解调装置(12)，用于解调所选的接收信号分量；

其中在所述数字信道选择装置(10，11)中，设有梳状滤波器形式的第一数字滤波器(13)、双互易桥式数字滤波器形式的第二数字滤波器(14)、以及桥式数字滤波器形式的第三数字滤波器(15)。

2.权利要求1的接收装置，

其特征在于，

在所述模拟/数字转换器装置(7，8)之前配有模拟频率转换装置(3，4)，用于将接收信号转换成中频带(ω_ZF)，以及

在所述模拟/数字转换器装置(7，8)之后配置的数字频率转换装置(9)被设计成将已数字化的接收信号从中频带(ω_ZF)转换成基带。

3.权利要求2的接收装置，

其特征在于，

所述中频带的中频(ω_ZF)低于所述接收信号的载频(ω₀)。

4.权利要求2或3的接收装置，

其特征在于，

所述中频带的中频(ω_ZF)相当于所述接收信号的符号速率(1/Ts)。

5.权利要求2或3的接收装置，

其特征在于，

所述中频带的中频(ω_ZF)相当于所述接收信号其信道间隔的二分之一。

6.权利要求2~5之一的接收装置，

其特征在于，

在所述模拟频率转换装置(3，4)和模拟/数字转换器装置(7，8)之间配有低通滤波装置(5，6)，用于对已转换成中频带(ω_ZF)的接收信号进行滤波。

7.上述权利要求之一的接收装置，

其特征在于，

所述接收装置所具有的第一信号处理路径用于处理接收信号的同相分量，而第二信号处理路径用于处理接收信号的正交分量，以及

所述数字解调装置(12)接收第一和第二信号处理路径输出的符号(i_n，q_n)以用于解调。

8.权利要求7的接收装置，

其特征在于，

所述模拟/数字转换器装置(7，8)包括分配给第一信号处理路径的第一模拟/数字转换器(7)，和分配给第二信号处理路径的第二模拟/数字转换器(8)，以及

所述第一和第二模拟/数字转换器(7，8)均设计成按过采样工作的∑-Δ转换器的形式。

9.权利要求7或8的接收装置，

其特征在于，

所述数字信道选择装置包括分配给第一信号处理路径的第一数字信道选择单元(10)，和分配给第二信号处理路径的第二数字信道选择单元(11)。

10.权利要求9的接收装置，

其特征在于，

所述第一和第二信道选择单元(10，11)均包括一种含有多个交替布置的数字滤波器(13-15)和欠采样单元(16-18)的多级结构。

11.权利要求10的接收装置，

其特征在于，

所述第一和第二信道选择单元(10，11)均包括一种串联装置，该串联装置包括：第一数字滤波器(13)，第一欠采样单元(16)，第二数字滤波器(14)，第二欠采样单元(17)，第三数字滤波器(15)和第三欠采样单元(18)。

12.权利要求8和11的接收装置，

其特征在于，

所述第一和第二数字信道选择单元(10，11)的第一数字滤波器(13)比∑-Δ转换器形式的第一和第二模拟/数字转换器(7，8)高一阶。

13.权利要求8和11的接收装置，

其特征在于，

设计成∑-Δ转换器形式的所述第一和第二模拟/数字转换器(7，8)按32倍过采样方式工作，以及

所述第一和第二信道选择单元(10，11)的第一欠采样单元(16)按8倍欠采样方式工作，第二和第三欠采样单元(17，18)均按2倍欠采样方式工作。

14.权利要求10~3之一的接收装置，

其特征在于，

所述第一信道选择单元(10)和第二信道选择单元(11)在输出侧均配有一个均衡器(19)。

15.权利要求10~14之一的接收装置，

其特征在于，

所述第一和第二数字信道选择单元(10，11)的数字滤波器(13-15)均设计成可编程的形式，以便设定其滤波器的系数。

16.权利要求7~15之一的接收装置，

其特征在于，

所述数字频率转换装置(9)设计成数字复数乘法器形式。

17.权利要求16的接收装置，

其特征在于，

所述数字复数乘法器(9)通过访问存储表来完成到基带的频率转换所需的复数乘法运算。

18.权利要求16的接收装置，

其特征在于，

所述数字复数乘法器(9)通过使用CORDIC算法来完成到基带的频率转换所需的复数乘法运算。

19.权利要求7~18和6之一的接收装置，

其特征在于，

所述模拟频率转换装置包括：分配给第一信号处理路径的第一混频器(3)，和分配给第二信号处理路径的第二混频器(4)，以及

所述低通滤波器装置包括：分配给第一信号处理路径的第一低通滤波器(5)，和分配给第二信号处理路径的第二低通滤波器(6)。

20.权利要求7~19之一的接收装置，

其特征在于，

所述数字解调装置(12)被设计成带有下游正负符号比较器(25)的差分解调器(20-24)形式，其中，所述正负符号比较器(25)通过分析该差分解调器(20-24)输出的符号的正负符号来确定对应于所选择的接收信号分量的比特值(dn)。

21.上述权利要求之一的接收装置在数字无绳通信系统中的应用。

22.权利要求21的应用，

其特征在于，

将要在所述数字无绳通信系统中传输的信号进行GFSK调制。

Images