CN1217100A - 用于接收窄带和宽带信号的双模式无线电接收机 - Google Patents

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Abstract

一种在无线电通信系统中用于无线操作的无线电接收机或使用如GSM的宽波段标准,或使用如IS－54的窄波段标准。该无线电接收机具有一个用于解调宽波段信号的宽带模式以及用于解调窄波段信号的窄带模式。该无线电接收机使用一个具有适用于宽带信号的宽滤波带宽的宽带滤波器装置,用于既对宽带信号滤波又对窄带信号滤波。当处窄带模式状态时,一个数字化转换器将包含该窄带信号的被滤波信号进行数字化并产生对应该被滤波信号幅度和相位信号的数字信号。一个数字信号处理器被用于对该数字信号进行频移,以便将该窄带信号移到该宽带滤波装置的中心频率。之后对该频率受到偏移的窄带信号进行滤波以选择该对中的窄带信号,然后解调该窄带信号。该数字信号处理器适合于在不同的无线电通道频率上对许多不同的窄带信号进行频移并对这些不同的窄带信号进行解调,以提供分集组合。

Description

用于接收窄带和宽带信号的 双模式无线电接收机
                   发明领域
本发明一般涉及无线电通信系统中操作的无线电接收机，特别涉及用于接收窄带和宽带信号的双模式无线电接收机。
                   发明背景
蜂窝通信系统能基于各种不同的蜂窝标准，它们应用频分多路存取(FDMA)，时分多路存取(TDMA)，以及FDMA和TDMA的组合。这些蜂窝通信系统使用频调在各种不同的无线电通道频率上发射语音和数据信息。在用在蜂窝通信系统中的不同无线电通道频率之间的通道间隔随应用的蜂窝标准而改变。例如IS-95和GSM这样的宽带蜂窝标准要求宽通道间隔，以便接收宽带频调信号(“宽带信号”)，而例如NAMPS和IS-54这样的窄带蜂窝标准要求更窄的通道间隔，以便接收窄带频调信号(“窄带信号”)。
现有技术中具有双模式接收机的蜂窝无线电设备已设计出来并工作在蜂窝通信系统中，它们或应用窄带标准，或宽带标准，例如IS-95双模式电话，或在标题为“Dual-Mode Frequency Synthesizer forSatellite/Cellular Phones”，于1994年9月14日申请的序号为08/305,780的美国专利申请中描述的双模式卫星/蜂窝电话，该专利申请包括在此将作为参考。这些现有技术中的双模式接收机既能解调宽带信号，又能解调窄带信号。为了既解调宽带信号，又解调窄带信号，现有技术中的双模式接收机使用双倍的接收机元部件。例如，现有双模式接收机使用一个宽带的滤波装置以对接收的宽带信号进行滤波，同时使用一个不相同的窄带滤波装置以对接收的窄带信号进行滤波。在一个双模式接收机中成倍的接收机元部件将增加蜂窝无线电设备的成本和体积。需要这样一种双模接收机，它将减少既解调宽带信号，又解调窄带信号接收机的所要求的成倍元部件。
                   发明概要
本发明提供一种工作在无线电通信系统中的加以改进了的双模式无线电接收机，它或使用宽带信号或使用窄带信号。该无线电接收机成倍减少接收机元部件，解调宽带和窄带信号。该无线电接收机具有用于解调宽带信号的宽带模式(例如GSM或IS-95标准)以及用于解调窄带信号的窄模式(例如IS-54或INMARSAT-M卫星通信标准)。一个适用于宽带模式并具有宽的滤波器带宽的宽带滤波器装置供对包含交变宽带信号和窄带信号的无线电信号的滤波之用。当处于宽带模式时，宽带滤波器装置接收无线电信号并提取宽带信号。被提取的宽带信号用已知方法进行解调。
当处于窄带模式时，该宽带滤波器装置接收包含窄带信号的无线电信号并产生包含在该宽带滤波器带宽的付带中的该窄带信号的被滤波信号。该被滤波信号由一个数字滤波器数字化并加以处理。该数字滤波器具有适合该窄带信号的窄的滤波器带宽并通过滤除不希望有的边侧信号将要求的窄带信号分离开。
该无线电接收机适于实现提取存在于该宽带滤波器带宽的偏中心付带中的窄带信号。此外该无线电接收机能适合于连带地提取两个或更多个在不同的无线电通道频率上以及处在该宽带滤波器带宽的不同付带中的不同的窄带信号。提取处于该宽带滤波器带宽的偏中心付带中的不同的窄带信号是本发明在此要求的重要的有用的特征。在本申请中，本发明描述接收在名义上处在该宽带滤波器带宽中心并具有不希望有的边侧信号的窄带信号，该不希望有的边侧信号处于所要求的窄带信号的两侧。
对数极坐标(Logpolar)信号处理对于处理宽带宽已滤波信号是优选的数字处理方法，因为它允许更为有效地将所要求的窄带信号同边侧信号分离开。对数极坐标信号处理公开在标题为“Log-PolarSignal processing”，在1991年9月10日颁布的美国专利号5,048,059的专利中，并包括在本申请中作为参考。对数极坐标信号处理是数字化宽带宽滤波信号的一种优选方法，因为它避免了复杂的自动控制(AGC)。
在用对数极坐标处理提取不同的窄带信号之后，组合所提取的窄带信号以提供分集接收，用于改进了的信号解码。在一实施例中，不同的窄带信号从两个不同的轨道卫星发射，以产生接收良好信号质量的路径分集和增强概率。
因此本发明的一个目的是提供一种双模式无线电接收机，用于解调窄带和宽带信号。
本发明的另一目的在于通过提供既对宽带信号又对窄带信号进行滤波的一个宽带滤波器带宽成倍减少一个双模式无线电接收机要求的接收机的元部件。
本发明的再一目的在于提供一种无线电接收机，在提取存在于一宽滤波器带宽偏中心付带中的窄带信号时使用对数极坐标处理。
本发明的再一目的在于提供一种无线电接收机，在提取处在一宽带滤波器带宽的不同付带中的两个或更多个不同的窄带信号并之后组合该被提取的窄带信号以提供分集接收时使用对数极坐标处理。
当结合附图并根据下列详细说明阅读，本发明的这些和其他目的与特征和优点一起将成为清楚的，其中相同标号表示相同元件。
附图简述
图1为表示根据应用在一无线电通信系统中的本发明的双模式无线电接收机的方块图。
图2为根据本发明的双模式无线电接收机的方块图。
图3为描绘根据本发明的处理数字信号的示意图。
优选实施例的详细说明
参照图1，表示在蜂窝无线电设备3中实施的是本发明的双模式无线电接收机2，该蜂窝无线电设备3具有发射机4和发/收(T/R)耦合器。无线电接收机2具有一种宽带模式和窄带模式、设计它们为的是使无线电设备3能接收包含宽带频率调制信号(“宽带信号”)和窄带频率调制信号(“窄带信号”)的无线电信号。
更具体地，使用了无线电接收机2的无线电设备3既能接收来自按宽带标准工作的一个基站宽带收发信机6的信息，又能接收来自按窄带标准工作的基站窄带收发信机7a,7b的信息。该基站宽带收发信机6发射和接收宽带信号，而该基站窄带收发信机7a,7b发射和接收窄带信号。收发信机6,7a,7b能适合于符合要求使用宽带或窄带信号的各种不同的标准，以发射或接收信息。
例如，窄带信号可以按频分多路存取系统(FDMA)或时分多路存取传输(TDMA)连续传输。窄带TDMA系统的一个例子是符合电视通信工业协会标准IS-54美国数字蜂窝系统。该标准被包括进来作为参考并作为窄带TDMA波形和协议的一个例子。宽带信号能用于符合熟悉的GSM欧洲数字蜂窝标准的例子。GSM标准在那个名字下是公共可利用的，并且因此整个被包括进来作为参考并作为宽带TDMA波形和协议的一个例子。另外，宽带模式可以符合TIA标准IS-95描述的码分多路存取系统，该TIA标准IS-95也在此包括进来作为参考。
在一个优选实施例中，基站宽带收发信机6是陆地的，而基站窄带收发信机7a,7b包含在不同的轨道卫星转播站和它们相关的地面站中，在这里不同的卫星转播站照射地球上相同地区。发射机7a,7b每一个发射窄带信号，该窄带信号包含两个不同的但靠近频率通道上的相同语音或数据信息。如在标题为“A Cellnlar/SatelliteCommunication System With Improved Frequency Re-Use”，于1994年1月11日申请的美国专利序号08/179,953中公开的，合适的卫星配置能够用于从该卫星到连接公共交换电话网的地面站转发信号。上述美国专利序号08/179,953因此包括进来作为全面参考。
无线电接收机2具体地被设计来既从该宽带收发信机6接收宽带信号，又从窄带收发信机7a,7b接收窄带信号。如下面将详细讨论的那样，接收机2具有一个宽带滤波器带宽，适合于宽带模式，当该接收机2或处窄带或处宽带模式时对接收的无线电信号进行滤波。在该优选实施例中，当该无线电接收机2工作在窄带模式时，它通过数字处理从被滤波的无线电信号提取窄带信号，并组合该被提取的窄带信号提供分集组合。
参照图2，更详细地表示用于既实施宽带又实施窄带模式的本发明的无线电接收机2。该无线电接收机2包括一个双工滤波器10，用于在发射机4和接收机2必须同时工作(频分双工)的情况下提供将接收机2和发射机4连接到同一无线所需要的发/收(T/R)耦合。在要求时分双工系统的情况下，T/R耦合器5也可用一个T/R开关实施。
双工滤波器10接收来自基站收发信机6,7a,7b的可包括宽带或窄带信号的无线电信号。该接收到的无线电信号通过双工滤波器10输出到低噪声放大器20。在其中经低噪声放大后，接收的无线信号输出到一个下变频器25，该下变频器25包括一个图象抑制滤波器30，混频器40和本振41。下变频器25将接收的无线信号转换到合适的第一中频(IF)或第一被下变频的信号并将该第一下变频的信号输出到一个宽带滤波器100。
宽带滤波器100适合于由宽带收发信机6发射宽带信号，并按该宽带信号的带宽限制接收到的无线信号的信号带宽。被滤波的信号输出到一个中频(IF)放大的电路120以及适合宽带信号的附加宽带滤波器110。宽带滤波器100,110形成一个建立用于接收机2的一个宽信号通道带宽(“宽滤波器带宽”)的宽带滤波器装置115。该宽带滤波器装置115的宽滤波器带宽适合于对接收的无线电信号进行滤波，以便提供具有适合于宽带信号的一个宽带宽的被滤波的信号。
放大器电路100包括一个对数放大器-检测器电路(放大器60)和一个第二下变频器45。放大器电路120产生包括无线电信号强度指示(RSSI)和一个硬限幅信号的模拟输出。RSSI是一个模拟电压，近似地正比于无线电信号+噪声瞬时幅度的对数。在放大电路120中的终接放大器60产生模拟硬限幅信号，由它可提取无线电信号+噪声的瞬时相位角的表达式。
赖于接收机2是处于窄带模式或是宽带模式，由接收机2对来自该放大器电路120的已滤波的信号进行不同的处理。当处于宽带模式状态时，如图2中所示，被滤皮的信号输入到数字化转换器125中。该数字化转换器125借助取样和数字化将该已滤波的信号转换到数字信号，在这里数字化转换器125的带宽和取样率适合于宽带模式。
如图3中所示的，形成复数流的数字信号输入到一个宽带解调器314，该解调器将该数字信号解码以恢复由该宽带信号输送的语音和数字信号。在另一方案中，如图2和3中由虚线所示的，已被滤波的信号可以直接从宽带滤波器100馈送到宽带解调器314，以便解调。当接收机2处宽带模式时可以用各种解调已被滤波的信号的技术，并且这些技术在现有技术中是熟悉的。
当处窄带模式时，来自放大器电路120的已被滤波信号输入到数字化转换器125。该数字化转换器125包括一个相位数字化转换器130和RSSI A/D转换器140。相位数字化转换器130将该已被滤波的信号的硬限幅信号转换到固定点相位字。RSSIA/D转换器140同时产生为已滤波信号的对数幅度信号的数字表示的RSSI幅度字。RSSI幅度字和相位字形成为输入到数字化转换器125的瞬时无线电信号+噪声值的对数极性表示的对数极性数字信号。
对数极性信号处理的一个实施例包括产生一个固定点，瞬时相位信息的模-2pi数字表示，这可以例如用直接相位数字化电路执行，这种电路例如在标题为“Direct Phase Digitization”，于1992年1月28日颁布的U.S.专利5,084,669中或在标题为“Method andArrangement for Accurate Digital Determination of the time orphase position of a Signal pulse Train”，于1992年9月15日颁布的U.S.专利5,148,373中描述过，两篇专利也都包括在这里作为参考。也可能通过在上述专利中提及的其他方法从硬限幅中频信号提取相位表象，即通过正交取样或转换已被滤波的硬限幅IF信号得到规一化的笛卡儿分量(X+jY)，然后计算反正切以得到一个相位字。
之后，包括数字RSSI和相位信号的对数极性数字信号被输入到数字信号处理器150以便处理。连续的对数极性数字信号馈送到数字信号处理器150，该数字信号处理器150或者是一个在储存在ROM中的软件程序控制之下操作的可编程数字信号处理器，或可包括专用的硬件用于执行对数极性处理。
被滤波的信号通过数字化转换器转换到对数极性数字信号，以便能执行无线电信号的对数极性信号处理。对数极性信号处理使包含在无线电信号中的所需要的窄带信号被更有效地提取。对数极性信号处理包括调整对数极性数字信号的信号幅度和频率。
通过对数极性信号处理，借助附加比例因子到RSSI，该数字信号的幅度能调整到一个合适的范围，通过模相加增加或减少相位值到该对数数字信号的相位值，对数数字信号的信号频率也可进行调整以便去除误差。在对数极性域中这些操作执行较为方便。实际上，通常要求更复杂的相乘操作的按比例操作在对数幅度域中将成为简单的固定点的加/减。频率偏移，通常要求在笛卡儿(X+jY或Z,Q域)坐标中要求复杂的相乘，在相位域中只要求固定点模相加。
用于提供数字信号的对数极性处理和其他处理的数字信号处理器150的结构示于图3中，该数字信号包括一个或多个开始由收发信机7a,7b发射的窄带信号，来自数字化转换器125的对数极性数字信号首先由一个频率移动装置300进行处理。该频率位移装置300是用来对处于宽滤波器装置115的宽的滤波器带宽的偏中心付带中的窄带信号提供更实际和有效的提取。由于接收机2的宽滤波器装置115适用于宽带模式，则由无线电装置2接收的窄带信号可以不置位于该宽的滤波器带宽的中心。相反，该窄带信号可以置于宽的滤波器带宽中的各个偏中心的付带中。数字频率位移装置300起到对数字信号频率偏移的作用，使要求的窄带信号置位于一个或多个设置付带外，并位移到该宽的滤波器带宽的中心。
由于使对数数字信号通过频率位移装置300，窄带信号处于离该宽的滤波器带宽中心的一个偏移频率上，但至少仍然在该宽的滤波器带宽之中，这样就容易地将其移到该中心上。通过加或减适当的相位倾斜到输入的相位字，该窄带信号被移位到该中心。当该要求的窄带信号处于中心时，它们将不连续地呈现在一个或另一个方向上的对称相位旋转，除非通过信息调制使得这样。由于信息调制的相位变化将当然不能消除，如果为解调该信息它们必保存的话。通过用频率位移装置300处理该数字信号，则有可能选择位于该宽的滤波器带宽的一个偏移付带中的所要求的窄带信号位移到数字基带的中心位置。
在该优选实施例中，频率位移装置300适于提取由发射机7a发射的第一窄带信号以及由发射机7b发射的第二窄带信号。该第一和第二窄带信号包含相同的信息。但是它们在不同的无线电通道频率上由不同的发射机7a,7b发射，以提供分集传输。该第一窄带信号和第二窄带信号在通过宽带滤波器装置115之后处于宽的滤波器带宽中并占据偏中心付带。更具体地，该第一和第二窄带信号可以处于该宽的滤波器带宽的中心频率相对侧。(在另外的实施例中，该第一和第二窄带信号均可处于中心频率的相同侧。)这样由数字信号处理器150构成的频率位移装置300可相应地包括一个正的频率位移装置302，用于使第一窄带信号对准中心，以及一个负的频率位移装置304，用于使第二窄带信号对准中心。该正频率位移装置302通过使第一窄带信号处于宽的滤波器带宽中心，计算的一个量F1向上频移该数字信号的频偏取样并产生第一频移取样。负频率位移装置304用使第二窄带信号处于宽的滤波器带宽中心计算的一个量F2向下频移该数字信号的相同取样并产生第二频移取样。
如在图3中所示意表示的，相位字的取样既由正频率移位装置302又由负频率移位装置304进行处理。该正频率位移装置302附加正相位斜率以正向位移输入的相位字。计算附加的该正的相位斜率，以便将第一窄带信号位移到该宽的滤波器带宽的中心频率。通过正频率位移装置302并同来自第一频移信号的幅度字的取样一起产生正向位移相位字，其中第一窄带信号是对中心的。按同样的方式，负频率位移装置304附加负相位斜率以负向位移该输入的相位字。计算附加的负相位斜率，以便将第二窄带信号位移到第一窄带信号已位移到的相同的中心频率。通过负频率位移装置304并同来自第二频移信号的幅度字的取样一起产生负向位移相位字，其中第二窄带信号是对中心的。
数字信号处理器150也包括用于归化同由频率位移装置300产生的频率偏移信号相关的幅度的幅度定标器306。通过向数字对数幅度信号增加比例因数或从该数字对数幅度信号扣除比例因数，幅度定标器306将该频率偏移信号归化到一个合适的电平。该因数只应当慢慢地变化以避免干扰在一连续字块中取样的相对值，并且在本申请中公开了通过计算一种可调平均执行后置数字化AGC的方法。在信号已数字化后对其进行数字归化因更准确而有利。与在模拟域中信号未经数字化的情况相比使用数字处理可以设计更灵活和智能化的定标系统。
在定标和频率偏移之后，由数字信号处理器150构成的极坐标-笛卡儿坐标转换器308a,308b将每个定标的和频率位移的数字信号从对数极坐标形式转换到笛卡儿坐标形式。极坐标-笛卡儿坐标转换器308包括一对I,Q转换器308a,308b，用于转换该频率位移的信号。该数字信号当转换到笛卡儿形式时通常具有由符号I表示的一个实部以及由Q表示的虚部。当按笛卡儿坐标形式时，由于能更有效地对所要求的窄带信号进行滤波，该数字信号被转换到笛卡儿坐标形式。
在数字信号已被转换到笛卡儿形式之后，由I1,Q1表示的第一频率位移的信号，和由I2、Q2表示的第二频率位移的信号由数字窄带滤波器310进行处理。相同的物理滤波器逻辑可以是分时的，以便连续地对所有四个信号I1,Q1,I2,Q2以同样方式进行滤波。数字窄带滤波器310起提取已被对中的所要求的第一和第二窄带信号的作用。该数字滤波器310具有一个等于所要求集于中心的付带的半个带宽的低通截止频率，所要求的窄带信号已位移到该付带。这样的滤波器可以包括FIR滤波器和TIR滤波器并且在数字滤波技术方面处于熟悉状态。原始申请公开了(原始申请图3)使用64-分支FIR滤波器，该滤波器是由能够被选择来实现许多不同要求的滤波器频率响应的64个系数确定的。
该数字滤波器310计算在比输入取样率更低的计算速率上能出现的并与该带宽减缩成比例的数字信号I11,Q11和I1＇,Q1＇以及I2＇,Q2＇。输出取样率应当至少两倍于该低通滤波器的带宽，即至少等于付带的整个带宽，以满足奈奎斯特(Nyquist)取样理论，这样该数字滤波器在滤波的同时可以实现取样率的减缩。
如图3中所示，落在原始宽的带宽模拟信号的不同付带中的两个或多个不同的窄带信号能被同时提取以提供分集解调，通过将一个宽的宽带模拟信号转换到一个数字信号，然后将其对数极坐标定标，对数极坐标位移，对数极坐标-笛卡儿转换以及I,Q滤波两个或更多个该原始宽的带宽信号的付带，不同的宽带信号被同时从该宽的带宽的模拟信号中同时提取，通过使用专用频率全移装置302,304，幅度定标器306和数字滤波器310。这些不同的窄带信号被同时地或连带地提以。对数极坐标数字信号经受附加的定标和两个(或多个)模相位操作以产生位于该数字基带中心的两个(或多个)定标的和位移的信号。在另一方案中，不同的窄带信号同时地或连带地由分时的用于提取该窄带信号的被讨论的电路提取。例如，I1,Q1和I2,Q2信号(总计四个实数取样流)可以使用按分时的方式使用的信号HR滤波器201进行滤波以产生两个被滤波的付带信号。
代表被提取的窄带信号的向下取样的数字取样I1＇,Q1＇和I2＇,Q2＇输入到分集窄带解调器312，于是该解调器312适合于用在收发信机7a,7b处的这种解调和编码方法。通过各种数字解调和解码算法，分集窄带解调器312能提供该信号的解调。例如分集窄带解调器312可以按照包括在此作为参考的美国专利申请序号08/218,276中所描述的任一种方法工作，该专利申请的申请日为1994年3月28日，发明名称为“Diversity pi/4-DQPSK解调”。也可以采用其他的处理方式，例如在美国专利申请序号08/305,787中所描述的结合解调和解码的方法，被缩紧为“解调解码(decodulation)”，该专利申请的申请日为1994年9月14日，发明名称为“Simultaneous Demodulation andDecoding of a Digitally Modulated Radio Signal”，它包括在此作为参考。结合本发明，可借助量度组合扩展解调解码以执行分集解调解码。该用于分集接收的量度组合技术也可用于本发明之中用或不用解调解码，并更充分地在作为参考的下列参考中加以描述：US-5,191,598,1993年3月2日颁布，名称“System for Reducing theAffects of signal Fading On Received Signals”；Larson,Gudmundsson，以及Raith 1991年5月19日发表在ProceedingsVTC-91,st.Louis,MD上的Receiver Performance of theNorth American Digital cellular System；以及1991年10月发表在IEEE Trans,Commun.,Vol.39,No.10上的“MLSE Equalization andDecoding for Multipath-Fading Channels.”
接收机2能适合对应各种不同标准FDMA,TDMA或FDMA和TDMA组合进行操作。例如，在图1中所示的接收机电路可用一个只工作在一个TDMA帧限定部分中的TDMA定时发生器触发，以便在一个储存器的那个时隙上去收集取样。然后在该储存器的取样可由如图3中所示结构的数字信号处理器150进行处理，以便产生对应在两个不同频率上相同时隙，或在相同频率上的确实不相同的时隙，或在不同频率上的不同时隙的付带取样，以便产生两个付带取样字块。然后这些付带取样字块按照以上包括的任何一种参考进行分集处理。
在以上发明方法中同时接收两个窄带信号并将其分集组合的技术可以同NAMPS型的模拟频率调制信号一起使用，并可以在使跨接两个具有相关基站窄带收发信机7a,7b元件的边界的无线电设备3有效开-断或软交接。对于一个周期，基站窄带收发信机7a,7b的每一个引起在邻近频率通道上发射相同的调制信号，同时无线电设备3当其位于边界或交接区时接收并组合它们两者。当一个信号成为支配信号，而另一个信号强度弱时，从不再有用的收发信机7a或7b将断续发射该弱小信号。因此不再有用的收发信机7a或7b能将该弱小信号的无线电通道频率调整到其他的无线电设备。对于跨接不同收发信机的边界(即蜂窝边界)的无线电设备的软交接在现有技术中是熟悉的，并公开在包括在此作为参考的美国专利U.S.-5,109,528中，该专利在1992年4月28颁布，名称为“Handover Method for Mobile RadioSystem”。
这样可将分集接收来自两个信号源的窄带信号的先进方法的本发明转化到在移动无线电通信系统中用于执行无低频干扰的软交接的改进方法，或可以只用来提高通信链的范围，至于例子通常在功率受限的卫星通信应用中被要求。然而通过借助对数极坐标处理的无线电接收机2选择一个或多个付带宽的方法比这些专门应用的任何一个更为普通。
还能提供接收机2其他的实施例。例如可配置数字化转换器125将模拟无线电信号转化到笛卡儿坐标或其他保持接收的无线电信号的全复数矢量特性的数字化形式。之后这些其他的数字化形式可以被位移和处理，以提取处于偏离宽的滤波器带宽中心的一个或多个窄带信号。当保留其余的复数矢量值时，不同的方法能用于对无线电信号进行数字化。例如，无线电信号可以通过正交下变频，正交取样以及零拍接收技术进行数字化，这些技术曾在美国专利U.S.5,241,702中描述过，该专利于1993年8月31日颁布，名称为“DC offsetcompensation in a Radio Receiver。”
上述技术归纳为信号矢量的笛卡儿坐标或X、Y坐标表示，该信号矢量具有通常熟悉的I、Q值的实部和虚部。当使用I、Q值时，通过增或减角度旋转信号矢量相位以实现正或负频率偏移的频率移装置包括复数乘法器。但是这种优选的矢量数字化技术是在上述U.S.专利号位5,048,059中描述的对数极坐标技术。当使用对数极坐标矢量表示时，该频率位移装置302,304将被简化到固定点模运算加法器，它将增或减的相位值同信号相位值结合起来。
本发明的既实施宽的又实施窄带模式的无线电设备3可以在各模间转换，这就如在序号为08/305,780的美国专利申请中所描述的那样，该申请的申请日为1994年9月14日，名称为“Dual-ModeFrequency synthesizer for satellite/cellular phones”，在这里也有体现。当该无线电设备3正使用在呼叫期间处时，模式间的转换大概不会发生，而当无线电设备3处于空闲或备用状态时，模式间的转换很可能发生。无线电设备3，特别是TDMA变型的可以使用睡眠模式技术，以减少备用状态下的电池消耗。睡眠模式包括采用特定的呼叫格式或在呼叫的备用状态无线电设备3收听的寻呼通道。该寻呼通道被分成许多被称为睡眠模式隙的时隙，并且每个无线电设备3被指定一个特定的睡眠模式隙用以监视。隙的配置例如可以连接到无线电设备的编号，例如该编号的最后数字。之后当无线电设备3觉醒并接收数据时该系统将明白终止在9的无线电编号的呼叫应当送到隙9。按此方式，该无线电设备3的接收机2处备用状态时只需要用一小部分时间去唤醒，从而节省了电池功率。
在可由具有宽带收发信机6的宽带系统或具有收发信机7a,7b的窄带系统提供的一种双模式无线电设备3中，可用在一个系统上的睡眠模式隙之间的时间去扫描另外系统的信号。这样当收听一个系统的呼叫通道时，该无线电设备3能搜索并确定另外一个系统的寻呼通道的信号强度或质量。如果目前被解码的寻呼通道是一个宽带信号，则该无线电设备3能转换到在该宽带系统的睡眠模式隙之间的一个窄带模式，以便搜索窄带寻呼通道。例如一个移动卫星系统的那些通道。另一方面，锁到一个窄带AMPS控制通道的一个无线电设备3，以及包括其中的继续接收可以转换到宽带模式，以便搜索一个IS-95 CDMA呼叫通道或导频信号。如果适合于AMPS的无线电设备3装有在美国专利申请序号08/059,932中描述的功率节省，继续接收特点，则它可以使用从收听AMPS通道节省的时间去扫描其他系统例如IS-95的通道中的能量而不丢失AMPS信息，即使该AMPS控制通道不专门采用开槽的睡眠模式格式，该美国专利申请的申请日为1993年5月11日，名称为“Standby Power Saving with Cumulative parity Check inMobile phones”，该专利申请也包括在此作为参考。本发明不排除通话期间在宽带和窄带模式之间转换的可能性，这将意味着实在不清楚出现的自动的中间系统，而其说明将不是本发明的题材。
本专业技术人员将认识到通过数字逻辑或通过一个可编程数字信号处理器(DSP)或其一种结合能执行执行提取窄带信号的操作。宽带和窄带模式在同样的硬件元件中可以只不过是交替的用器件实现的操作系统。因此本发明的首要优点在于无线电频率接收机元件的单一设置可以和交替处理的用器件实现的操作系统一起使用，以便在降低成本的条件下执行两个模式。这就简化了既符合窄带又符合宽带标准的用户单元的实用结构，例如在该专利申请中所描述的AMPS/NAMPS或者如在美国专利申请序号08/305,780中所描述的双模式卫星/蜂窝无线电设备，该专利申请的申请日为1994年9月14日，名称为“Dual-ModeSatellite/cellular phone with a Frequency Synthesizer”。本发明可以交替地简化双模式AMPS/IS-95电话，三重模式AMPS/IS-54/IS-95电话，三重模式AMPS/NAMPS/IS-95电话或四重模式AMPS/NAMPS/IS-54/IS-95无线电设备。
普通专业人员将理解，本发明能用其他专门的方式来实施而不脱离其精神或基本特点。因此目前公开的实施例考虑到了应说明的所有方面然而并非是一种限制。

Claims (39)

1．一种用于接收包含在第一无线电通道频率上的第一窄带信号和在第二无线电通道频率上的第二窄带信号的无线电信号的无线电接收机，包括：
a．一个下变频器，用于对该无线电信号进行下变频，以产生下变频的信号；
b．宽带滤波器装置，用宽的滤波器带宽对该已下变频的信号进行滤波，以产生滤波的信号，其中该被滤波的信号具有包含第一窄带信号的第一付带以及包含第二窄带信号的第二付带；
c．一个数字化转换器，将已滤波信号进行数字化以产生数字信号；
d．第一频率位移装置，用于位移该数字信号，使得将该第一窄带信号位移到一预定的中心频率并产生第一频率位移的信号；
e．第二频率位移装置，用于位移该数字信号，使得将该第二窄带信号移到一预定的中心频率并产生第二频率位移的信号；
f．窄带滤波器装置，用适合于该窄带信号的滤波器带宽对频率位移的信号进行滤波，以提取第一和第二窄带的信号；以及
g．解调器装置，用于解调被提取的第一和第二窄带信号并产生被解调信号。
2．权利要求1的无线电接收机，其中该第一和第二窄带信号具有公共的信息内容，其中解调器装置连带处理被提取的第一和第二窄带信号，以提取公共信息内容并提供分集组合。
3．权利要求1的无线电接收机，其中下变频器包括第一本地振荡器和第二本地振荡器，用于对在级内的无线电信号进行下变频，以及其中宽带滤波器装置包括至少一个置于该第一和第二振荡器之间的宽带滤波器以及至少一个置于该第二本地振荡器之后的宽带滤波器。
4．权利要求1的无线电接收机，其中数字信号代表以极坐标表示的该无线电信号并包括相位信号和幅度信号，其中该第一频率位移装置通过将一第一相位倾角加到该相位信号而位移该数字信号，以及其中该第二频率位移装置通过将一第二相位倾角加到该相位信号而位移该数字信号。
5．权利要求4的无线电接收机，其中第一窄带信号位于预定中心频率的一侧，则第二窄带信号位于该中心频率的另一侧，使得通过该第一和第二频率位移装置该数字信号按相反方向位移以便确定在预定中心频率上的该第一和第二窄带信号的位置。
6．权利要求1的无线电接收机，还包括幅度定标器装置，用于归一化频率位移的信号。
7．权利要求6的无线电接收机，其中幅度定标器装置通过处理该幅度信号归一化该频率位移的信号。
8．权利要求4的无线电接收机，还包括一个极坐标-笛卡儿坐标转换器，以便将该频率位移信号的幅度信号和相位信号转换到相应该频率位移信号的实信号和虚信号，其中窄带滤波器装置对该频率位移信号进行滤波，以便通过处理代表该频率位移信号的实的和虚的信号来提取该窄带信号。
9．权利要求4的无线电接收机，其中幅度信号与瞬时无线电信号的幅度的对数有关。
10．一种无线电接收机，具有用于接收包含宽带信号的无线电信号的宽带模式以及用于接收包含窄带信号的无线电信号的窄带模式，包括：
a．一个下变频器，用于对该无线电信号进行下变频以产生下变频的信号；
b．宽带滤波器装置，用于用适合于宽带信号的宽滤波器带宽对该下变频信号进行滤波，并产生包含该宽带信号或窄带信号的滤波的信号；
c．一个宽带解调器，用于接收包含宽带信号的滤波的信号并解调包含在该滤波的信号中的宽带信号；
d．一个数字化转换器，用于对包含该窄带信号的滤波的信号数字化并产生数字信号；
e．第一频率位移装置，用于位移该数字信号，以便将在第一无线电通道频率上的第一窄带信号位移到所要求的中心频率并产生第一频率位移的信号；
f．窄带滤波器装置，用于用适合于该第一窄带信号的滤波器带宽对该第一频率位移的信号进行滤波以提取该第一窄带信号；以及
g．一窄带解调器，用于解调该提取的第一窄带信号以产生第一被解调的信号。
11．权利要求10的无线电接收机，其中以极坐标形式代表的无线电信号的该数字信号包括相位信号和幅度信号，其中该第一频率位移装置通过将一第一相序加到该相位信号位移该数字信号。
12．权利要求11的无线电接收机，还包括一个极坐标-笛卡儿坐标转换器，用于将该频率位移信号的幅度信号和相位信号转换到代表该频率位移信号的实信号和/虚信号，其中窄带滤波器装置对该频率位移的信号进行滤波，以便通过处理代表该频率位移的信号的实和虚信号提取该窄带信号。
13．权利要求10的无线电接收，其中该预定的中心频率位于该宽的滤波器带宽的中心付带，使得该第一频率位移信号的第一窄带信号处于该宽的滤波器带宽的中心。
14．权利要求10的无线电接收机，其中下变频器包括一第一本地振荡器和一第二本地振荡器，用于对分级的无线电信号进行下变频，其中该宽带滤波器装置包括至少一个置于该第一和第二振荡器之间的宽带滤波器以及至少一个置于该第二本地振荡器之后的宽带滤波器。
15．权利要求10的无线电接收机，还包括幅度定标器装置，用于归一化该频率位移的信号。
16．权利要求11的无线电接收机，还包括一个幅度定标器装置，用于通过处理该幅度信号归一化该第一频率位移的信号。
17．权利要求11的无线电接收机，其中幅度信号与该瞬间无线电信号的幅度的对数有关。
18．权利要求10的无线电接收机，还包括用于位移该数字信号的第二频率位移装置，以便将在一第二无线电通道频率上的第二窄带信号位移到预定的中心频率并产生第二频率位移的信号，其中该窄带滤波器装置用适合于该第二窄带信号的滤波器带宽对该第二频率位移信号进行滤波，以提取该第二窄带信号，其中窄带解调器解调该提取的第二窄带信号并产生第二解调的信号。
19．权利要求18的无线电接收机，其中该第一和第二窄带信号具有公共信息内容，其中窄带解调器连带处理已提取的第一和第二窄带信号以便提取公共信息内容和提供分集组合。
20．权利要求18的无线电接收机，其中该数字信号代表极坐标形式的无线电信号并包括相位信号和幅度信号，其中该第一频率位移装置通过将一第一相位序列加到该相位信号对该数字信号进行位移，其中该第二频率位移装置通过将一第二相位序列加到该相位信号对该数字信号进行位移。
21．权利要求18的无线电接收机，其中该第一窄带信号位于该预定中心频率的一侧，而该第二窄带信号位于该预定中心频率的另一侧，使得该数字信号通过该第一和第二频率位移装置按相反方向位移以便确定在中心付带的该第一和第二窄带信号的位置。
22．权利要求20的无线电接收机，还包括一个极坐标-笛卡儿坐标转换器，用于将该频率位移的信号的幅度信号和相位信号转换到代表该频率位移的信号的实信号和虚信号，其中该窄带滤波器装置对该频率位移的信号进行滤波，以便通过处理代表该频率位移的信号的实和虚的信号提取该窄带信号。
23．权利要求20的无线电接收机，其中该幅度信号与该瞬时无线电信号的幅度的对数有关。
24．权利要求18的无线电接收机，其中该预定中心频率位于该宽的带宽滤波器的中心付带，使得该频率位移的信号的第一和第二窄带信号处于该宽的滤波器带宽的中心。
25．用一无线电接收机接收无线电信号的一种方法，其中该无线电信号包含在一第一无线电通道频率上的第一窄带信号以及在第二无线电通道频率上的第二窄带信号，包括：
a．下变频该无线电信号以产生下变频的信号；
b．用宽的滤波器带宽滤波该下变频的信号以产生滤波的信号，其中该滤波的信号具有包含该第一窄带信号的第一付带以及包含该第二窄带信号的第二付带；
c．数字化该滤波的信号以产生数字信号；
d．频率位移该数字信号，以便将该第一窄带信号位移到一预定的中心频率并产生第一频率位移的信号；
e．频率位移该数字信号，以便将该第二窄带信号位移到该预定的中心频率并产生第二频率位移的信号。
f．用适合于该窄带信号的一滤波器带宽滤波该频率位移的信号以提取该第一和第二窄带信号；以及
g．解调该提取的第一和第二窄带信号以产生解调的信号。
26．权利要求25的方法，其中该第一和第二窄带信号具有一公共信息内容，以及其中解调步骤包括连带处理该提取的第一和第二窄带信号的步骤以提取一公共信息内容并提供分集组合。
27．权利要求25的方法，其中该数字信号代表极坐标形式的无线电信号并包括相位信号和幅度信号，以及其中频率位移该数字信号的步骤包括通过将相位倾角加到该相位信号位移该数字信号的步骤。
28．权利要求25的方法，其中该宽的带宽滤波器的第一付带位于该预定中心频率的一侧，而该宽的带宽滤波器的第二付带位于该预定中心频率的另一侧，以及其中位移该数字信号的步骤包括按相反方向位移该数字信号，以便确定在该预定中心频率上的该第一和第二窄带信号的位置。
29．权利要求27的方法，还包括通过处理该幅度信号归一化该频率位移的信号的步骤。
30．权利要求27的方法，还包括将该频率位移的信号的幅度信号和相位信号转换到代表该频率位移的信号的实信号和虚信号的步骤，以及滤波该频率位移的信号，以便通过处理代表该频率位移的信号的实和虚信号提取该窄带信号。
31．权利要求25的无线电接收机，其中幅度信号与该瞬时无线电信号的幅度的对数有关。
32．用一无线电接收机接收无线电信号的一种方法，其中该无线电信号交替地包含宽带信号或窄带信号。
a．下变频该无线电信号以产生下变频的信号；
b．用适合于该宽带信号的一宽的滤波器带宽滤波该下变频的信号以产生交替地包含该宽带信号或窄带信号的被滤波的信号；
c．解调包含宽带信号的被滤波的信号以及解调包含在被滤波信号中的宽带信号；
d．数字化包括该窄带信号的被滤波的信号以产生数字信号；
e．频率位移该数字信号，以便将在一第一无线电通道频率上的第一窄带信号位移到一预定的中心频率并产生第一频率位移的信号；
f．用适合于该第一窄带信号的一滤波的带宽滤波该第一频率位移的信号以提取该第一窄带信号；以及
g．解调该提取的第一窄带信号以产生第一被解调的信号。
33．一种交替地借助宽带信号和窄带信号同无线电设备通信的无线电通信系统，包括：
a．一第一窄带收发信机，用于发射第一窄带信号；
b．一第二窄带收发信机，用于发射第二窄带信号；
c．一宽带收发信机，用于发射宽带信号；以及
d．一无线电设备包括一无线电接收机，该接收机具有一个宽带模式，用于接收包含宽带信号的无线电信号，以及一个窄带模式，用于接收包含窄带信号的无线电信号，该无线电接收机包括：
ⅰ)一下变频器，用于下变频该无线电信号以产生被下变频的信
   号；
ⅱ)宽带滤波器装置，用于用适合于宽带信号的一宽的滤波器带
   宽滤波该下变频的信号并产生包含该宽带信号或窄带信号的被
   滤波的信号，其中包含该宽带信号的该被滤波的信号具有包含
   该第一窄带信号的第一付带以及包含该第二窄带信号的第二付
   带；
ⅲ)一个宽带解调的装置，用于接收包括宽带信号的滤波的信号
   并解调包括在该被滤波的信号中的宽带信号；
ⅳ)一数字化转换器，用于数字化包含该窄带信号的被滤波的信
   号并产生数字信号；
ⅴ)第一频率位移装置，用于位移该数字信号，以便位移该第一窄
   带信号到一预定的中心频率并产生第一频率位移信号；
ⅵ)第二频率位移装置，用于位移该数字信号，以便位移该第二
   窄带信号到一预定的中心频率并产生第二频率位移信号；
ⅶ)窄带滤波器装置，用于用适合于该窄带信号的一滤波的带宽
   滤波该频率位移信号以提取该第一和第二窄带信号；以及
ⅷ)一窄带解调器装置，用于解调该提取的第一和第二窄带信
   号并产生被解调的信号。
34．权利要求33的无线电接收机，其中数字信号代表极坐标形式的无线电信号并包括相位信号和幅度信号，其中第一频率位移装置通过将第一相位倾角加到该相位信号位移该数字信号。
35．权利要求34的无线电接收机，还包括一极坐标-笛卡儿坐标转换10，用于转换该频率位移信号的幅度信号和相位信号到代表该频率位移信号的实信号和虚信号，以及其中该窄带滤波器装置滤波被该频率位移信号以便通过处理代表该频率位移信号的实和虚信号提取该窄带信号。
36．权利要求34的无线电接收机，还包括幅度定标装置，用于通过处理该幅度信号归一化该第一频率位移信号。
37．权利要求33的无线电接收机，其中第一和第二窄带信号具有公共信息内容，以及其中该窄带解调器连带处理被提取的第一和第二窄带信号以提取一公共信息内容并提供分集组合。
38．权利要求33的无线通信系统，其中该第一和第二窄带收发信机位于不同的卫星内。
39．权利要求37的无线电通信系统，还包括形成一种软交接的装置，用于通过两个蜂窝之间的边沿地区移动的无线电设备，其中当该无线电设备在该交接区内时该第一和第二窄带收发信机发射具有相同信息内容的窄带信号到该无线电接收机，以及其中该窄带收发信机之一个断续发射窄带信号到已离开该边沿地区的无线电设备并有效确定不再发射给其他无线设备用的该窄带信号的无线电通道频率。
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