CN1208520A - 接收方法和接收机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于无线系统的接收方法和接收机。接收机利用信道滤波器(31)滤波在若干信道上传播的接收信号组,以生成不同的与具体信道相关的信号。装置(35)在这些与具体信道相关的信号中搜索强于其它信号的一个或多个信号(50)。对这些最强信号(50)进行反馈,在连接器(21)中将它们从接收信号组中减去,以均衡该信号组的功率值。

Description

接收方法和接收机
本发明涉及一种用于无线系统的接收方法，该无线系统至少包括一个用户终端和一个基站，基站则包括一个发射机和一个接收信号组的接收机，该信号组包含的信号在其自身信道上传播且在接收机中滤波以生成与与具体信道相关的不同信号。
本发明还涉及一种用于无线系统的接收机，该无线系统包括一个用户终端和一个基站，基站则包括一个发射机和一个接收信号组的接收机，该信号组包含的信号在其自身信道上传播，并且所述接收机包括一个信道滤波器，对该信号组进行滤波以生成与具体信道相关的信号。
在典型的无线系统，例如GSM(全球移动系统)中，基站接收许多不同强度的用户终端信号，并且在不同信道上发射。因为这些信号是无线系统自身的信号，它们一般是带宽较窄的功率受限信号。但是，尤其在呼叫建立开始时，功率控制仍没有生效，用户终端经常不必要地使用高功率，在这种情况下超过了基站信号处理电路的工作线性范围，信号发生失真。
随着数字信号处理元件的发展，数字无线系统中数字化实现的功能数量不断增加。这种信号处理操作的一个典型例子是GSM系统中接收机的数字信道滤波。其余的模拟信号处理，包括例如放大、频率转换以及滤波，需要在其整个带宽中的接收频带上进行。在宽带基础上进行所需的A/D转换也很方便，只有在这种情况下，A/D转换器的工作线性范围(该范围与接收信号的功率值扩展相比太窄)以及后续信号失真才会引起问题。在现有技术方案中，通过对数(logarithm)放大器使信号的动态范围变窄。但是对数放大器的复杂引起了精度和稳定性上的问题。因为对数放大器还比较贵，所以趋势是不再使用对数放大器。
这样，本发明的一个目的是提供一种方法，它允许接收机在没有对数放大器的情况下工作，以及一种无论接收信号的功率值是否扩展都维持线性的A/D转换。
该目的通过前序中描述的方法实现，该方法的特征在于，搜索一个或多个比其它信号强的与具体信道相关的信号，从接收信号组中减去所述比其它信号强的与具体信道相关的信号，以均衡信号组的功率值，其方式如下：
接收机至少将信号组以模拟形式转换到某个中频，并且至少进行数字化地信道滤波，在信道滤波中每个信号组实际上被划分成它们自身的与具体信道相关的不同信号，一个或多个比其它信号强的与具体信道相关的信号进行D/A转换，并从中频信号组中减去。
本发明的接收机的特征在于，它包括搜索一个或多个比其它信号强的与具体信道相关的信号的装置；
一个混频器和一个本地振荡器用以将信号组以模拟形式转换到中频；
一个信道滤波器用以进行数字化的信道滤波，该信号组中的每个信号实际上被划分成它自身信道上的与具体信道相关的信号’
一个D/A转换器用以D/A转换一个或多个比其它信号强的与具体信道相关的信号，以及
一个连接器，用以从中频信号组中减去一个或多个比其它信号强的与具体信道相关的信号，以均衡信号组的功率值。
本发明的方法提供了许多优点。可以不再使用昂贵、复杂且相对不稳定和不精确的对数放大器，而不会损伤A/D转换器的线性。
下面结合附图所示例子详细描述本发明，在附图中
图1说明了一个无线系统；
图2说明了一种接收机的框图；
图3说明了一种接收机的框图；
图4说明了一种接收机的框图；
图5说明了点A的信号；
图6说明了点B的信号；
图7说明了点C的信号；
图8说明了点D的信号，以及
图9说明了点E的信号；
本发明的方案尤其适用于(但不限于)GSM和DCS1800(数字蜂窝系统)无线系统。图1的框图说明了一个无线系统，包括基站控制器10、基站11和用户终端12。每个用户终端12和基站11包括一个收发信机。连接到网络的其它部件基站控制器10和基站11通过数字链路相互通信。用户终端12最好是移动台，具有与基站11通信的双向接口。基站11和用户终端接收的信号组包含来自不同收发信机的、在若干不同信道上传播的信号。因为例如发射机和接收机之间的距离不同，所以接收信号组的功率值分布较大。
现在让我们详细地研究本发明的方法。本创新方案尤其适用于无线系统的基站。现有技术接收机的动态范围由A/D转换器决定。本发明的目的在于使接收机，尤其是A/D转换器较少地依赖于接收信号的动态范围。这通过在进行A/D转换之前衰减强的窄带信号，从而窄化接收信号的动态范围来实现。最好通过在强信号中以反相形式加入类似于信号本身的信号来衰减强信号。这最好通过负反馈来实现。
现在结合图2-4详细研究本发明的方法和不同接收机方案。图2中的接收机包括天线10、RX滤波器11、低噪声放大器12、混频器13、本地振荡器14、连接器21、带通滤波器22、放大器23、A/D转换器24、第一数字信道滤波器31、解调器32、D/A转换器、第二数字信道滤波器34以及搜索比其它信号强的与具体信道相关的信号的装置35。接收机的功能如下。接收的信号组从天线10到达RX滤波器11，后者对该信号组进行带通滤波。然后，低噪声放大器12放大高频信号组，在乘法器13中该信号组乘上本地振荡器14的频率，转换到中频。在连接器21中，从中频信号组中减去最强信号的失真峰值。然后，一般由混频器13和连接器21对该信号组进行带通滤波以取消一般由所需频带之外的信号所引起的干扰和谐波信号。滤波后的信号组在放大器23中放大，并在A/D转换器24中进行数字化。数字信号组在滤波器31中滤波以生成不同的与具体信道相关的信号。在图2所示的这种实施例中，装置35在这些与具体信道相关的信号中搜索一个或多个最强的信号，在D/A转换器33中将其转换回模拟形式。该装置通过与具体信道相关的信号之间的相互比较来搜索最强信号。信号强度最好以功率形式度量。D/A转换后的模拟信号被反馈到连接器21，后者将其从接收信号组中减去。在连接器21所进行的D/A转换、反馈或者减操作中，反馈信号强度的度量方式最好能够均衡不同信道上传播的信号组的信号强度，使它们的动态范围变小。在本创新方案中，D/A转换器是快速的。工作频率一般为175MHz，因此D/A转换器将接收信号直接转换到中频，并可以直接从中频信号组减去这些信号。第一信道滤波器31一般完成粗滤波，而较为精确的信道滤波则在第二信道滤波器34中进行。信道滤波可以由软件完成，或者通过固定组合和序列逻辑实现。但是，进行的信道滤波次数对本发明并不重要。信道滤波31的纯度或解析度也不重要。唯一重要的方面是进行至少一次分离所用信道的信道滤波。在信道滤波之后，解调器32中解调信号，并进行进一步处理，这些处理不是本发明的要点。
图3示出了一种接收机结构，它类似于图2所示结构，唯一不同的是该方案使用了一个工作频率为例如大约10MHz的低频D/A转换器33。为此，转换成模拟形式的信号在乘法器25中乘上本地振荡器14的频率，转换到中频。在其它方面，图3示出的接收机方案与图2所示接收机的工作方式都相同。
图4还示出了一种仅与上述方案略有不同的接收机。在该方案中，搜索该频率值上的最强信道信号。搜索与具体信道相关的最强信号的装置35最好包括傅利叶变换装置37以及选择最强频率，即在这种情况下来自根据频率划分的信道的信号的装置36。傅利叶变换装置最好进行快速傅利叶变换FFT。在一般形式下，按下式以整数形式计算傅利叶变换：
Figure A9719170200081
式中
Figure A9719170200082
表示傅利叶变换，f=(t)是时间t的函数，F(ω)是傅利叶变换函数，ω是频率变量，i是虚数单位，Π代表数pi。在数字系统中，通过某个总和计算傅利叶变换整数，该总和包括N个待加的项。但是FFT中的运算次数已大幅度减少。傅利叶变换一般需要N2次运算，但是FFT最好能够通过N*log2(N)次运算完成(Danielson-Lanczos定理)。
基于傅利叶变换，装置36在转换到频域的信号组中搜索至少一个信号强度高于其它信号的频率。然后，装置36选择一个对应于所述频率的与具体信道相关的信号，从该信号组中将其减去。如果存在若干太强的频率，并且需要避免由它们引起的失真，则在装置36中选择对应于这些频率的与具体信道相关的信号，并从信号组中将其减去。
图5-9说明了本发明的操作。图5说明了信号组在图2-4中点A的情况。垂直轴表示信号强度的有效值，例如以分贝(dBm)为单位测量。水平轴表示频率。在该例中，信号组包括5个在不同信道上传播的信号，其中信号50的强度而引起A/D转换器的失真。
图6说明了同一个信号组在图2-4中点B的情况。信号组中最强信号的影响已经减小，现在所有5个信号强度相等，即它们最好具有大致相同的功率值，信号失真将不再出现。
图7说明了图2-4中点C的情况，示出了该信号组中一个信道滤波后的信号。信道滤波31消除了该信号组中的其它信号。每个信道都进行类似地滤波。
图8示出了与具体信道相关的最强信号50，它引起失真并传播到连接器21，在图2-4的点D将其从信号组中减去。该信道信号50值的确定最好能够使该信号组的功率分布均衡化，如图6所示。
图9示出了图2-4中点E的最强信道信号50，该信号刚被选定从该信号组中减去。
本发明的方案(尤其在数字信号处理方面)可以通过例如ASIC和VLSI电路实现，需要进行的数字操作最好以基于微处理器技术的程序方式实现。
尽管以上结合附图所示例子描述了本发明，但显然本发明并不局限于此，在后附权利要求书所提出的创新思想范围内，可以通过若干不同方式加以变换。

Claims (12)

1．用于无线系统的接收方法，该无线系统至少包括一个用户终端(12)和一个基站(11)，基站则包括一个发射机和一个接收信号组的接收机，该信号组包含的信号在其自身信道上传播且在接收机中滤波以生成与具体信道相关的不同信号，其特征在于
搜索一个或多个比其它信号强的与具体信道相关的信号(50)，以及
从接收信号组中减去所述比其它信号强的与具体信道相关的信号，以均衡信号组的功率值，其方式如下：
接收机至少将信号组以模拟形式转换到某个中频，并且至少进行数字化地信道滤波，在信道滤波中每个信号组实际上被划分成它们自身的与具体信道相关的不同信号，以及
所述一个或多个比其它信号强的与具体信道相关的信号(50)进行D/A转换，并从中频信号组中减去。
2．根据权利要求1的方法，其特征在于，因为接收机将接收的信号组转换成中频，从中频信号组中减去所述一个或多个比其它信号强的信号(50)。
3．根据权利要求1的方法，其特征在于，在从中频信号组中减去所述一个或多个比其它信号强的与具体信道相关的信号(50)之前，所述与具体信道相关的信号乘上本地振荡器(14)频率，从而转换到与接收信号组相同的中频。
4．根据权利要求1的方法，其特征在于，通过下述方式搜索所述一个或多个比其它信号强的与具体信道相关的信号(50)，而不需要信道滤波：
进行例如一次傅利叶变换，将中频信号组转换到频域，
在转换到频域的信号组中搜索至少一个信号强度高于其它信号的频率，以及
选出比其它信号强且对应于所述频率的所述与具体信道相关的信号(50)，从该信号组中将其减去。
5．根据权利要求1的方法，其特征在于，通过信道滤波后的与具体信道相关的信号之间的强度比较来搜索一个或多个比其它信号强的与具体信道相关的信号(50)，选出比其它信号强的至少一个信号(50)从该信号组中减去。
6．根据权利要求1的方法，其特征在于，通过反相该与具体信道相关的信号(50)，并将由此产生的反相信号加至信号组，从而从该信号组中减去所述与具体信道相关的信号(50)。
7．用于无线系统的接收机，该无线系统包括一个用户终端(12)和一个基站(11)，基站则包括一个发射机和一个接收信号组的接收机，该信号组包含的信号在其自身信道上传播，并且所述接收机包括一个信道滤波器(31)，对该信号组进行滤波以生成与具体信道相关的信号，其特征在于，接收机包括
搜索一个或多个比其它信号强的与具体信道相关的信号(50)的装置(35)；
一个混频器(13)和一个本地振荡器(14)，用以将信号组以模拟形式转换到中频；
一个信道滤波器(31)，用以进行数字化的信道滤波，该信号组中的每个信号实际上被划分成它自身信道上的与具体信道相关的信号；
一个D/A转换器，用以D/A转换一个或多个比其它信号强的与具体信道相关的信号(50)，以及
一个连接器(21)，用以从中频信号组中减去一个或多个比其它信号强的与具体信道相关的信号(50)，以均衡该信号组的功率值。
8．根据权利要求7的接收机，其特征在于，因为接收机包括用以将接收信号组转换到中频的混频器(13)和本地振荡器(14)，连接器(21)从中频信号组中减去所述一个或多个比其它信号强的信号(50)。
9．根据权利要求7的接收机，其特征在于，在连接器(21)从接收的信号组中减去所述与具体信道相关的信号(50)之前，接收机将D/A转换后的与具体信道相关的信号(50)乘上本地振荡器(14)的频率以生成中频信号。
10．根据权利要求7的接收机，其特征在于，搜索一个或多个比其它信号强的与具体信道相关的信号(50)的装置(35)
通过例如傅利叶变换将中频信号组转换到频域，
在转换到频域的信号组中搜索至少一个信号强度高于其它信号的频率，以及
选出对应于所述频率的与具体信道相关的信号(50)，以从该信号组中减去。
11．根据权利要求7的接收机，其特征在于，装置(35)比较信道滤波后的与具体信道相关的信号之间的强度，选出至少一个比其它信号强的信号(50)，以从该信号组中减去。
12．根据权利要求7的接收机，其特征在于，连接器(21)将所述反相的、比其它信号强的与具体信道相关的一个或多个信号(50)加至信号组。
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