CN1291380A - 接收机和接收方法 - Google Patents

Abstract

一种接收机(9),用于同时接收多个不同信号,所述接收机(9)包括用于识别所述多个不同信号中至少一个最强信号的装置和用于衰减所述至少一个相对于所述多个信号中的其他信号而言最强的信号,其中所述衰减装置包括混合装置(140和160)。

Description

接收机和接收方法

本发明涉及一种接收机和一种接收方法，尤其涉及一种用于无线蜂窝电信网中的接收机和接收方法，但并不局限于此。

图1示出了已知的无线电信网2。网络2所覆盖的区域被划分为若干个小区4。每个小区4又与基站收发信机6关联。每个基站收发信机6被用来与位于与该基站收发信机6相关的小区4中的终端8通信。终端8可以是能在小区之间移动的移动台。

如图2a所示，在GSM标准(全球移动通信系统)中，每个基站收发信机被用来接收125个可用信道C1…C125之外的N个频率信道。125个频率信道C1…C125占用25MHz带宽。因此每一频率信道具有200KHz带宽。每一信道被划分为一些帧F，其中之一如图2b所示。每一帧被划分为八个时隙S1…S8。该GSM标准是时分多址(TDMA)系统，据此给不同的移动台分配不同的时隙。因此，基站收发信机在相同频率信道的不同时隙中接收来自不同移动台的信号。N通常远远小于125。

参照图4，图中示出了现有基站收发信机9的一部分，该基站收发信机用于同时接收N个频率信道。为简明起见，只示出了基站收发信机9的接收部分。基站收发信机9具有一付天线10，该天线用于接收基站收发信机9所服务的小区中的移动台发出的信号。该基站收发信机包括N个接收机R1，R2…RN。这样，为基站9所接收的每个频率信道都提供了一个接收机。由于所有接收机R1-RN都相同，因此只示出了第一接收机R1的部件。

第一接收机R1包括第一带通滤波器12，该滤波器用于滤除有效信道所处的25MHz频带之外的信号。经滤波后的输出被输入到第一低噪声放大器14，该放大器用于放大所接收的信号。放大后的信号再经过第二带通滤波器16，该滤波器用于滤除诸如由第一放大器14引入的谐波等任何噪声。第二带通滤波器16的输出连接到混频器18，混频器还接收来自本地振荡器20的第二输入。本地振荡器20的输出频率取决于分配给特定接收机的信道的频率。第二带通滤波器16的输出与本地振荡器20的输出进行混频，以提供中频IF信号，它小于接收信号的射频。各接收机的混频器18所输出的中频IF对所有接收机而言是相同的，并且例如可以是180MHz。如果分配给某个接收机的信道具有例如880MHz的频率，那么该接收机的本地振荡器20应调谐到700MHz。而如果分配给某个接收机的信道具有900MHz的频率，那么本地振荡器应调谐到720MHz的频率。

混频器18的输出被输入到第三带通滤波器22，该滤波器用于滤除混频器18引入的任何噪声。第三带通滤波器22的输出经第二放大器24放大，再输出到表面声波(SAW)滤波器26或其他适当类型的滤波器。表面声波滤波器26滤除除分配给该特定接收机的信道的信号之外的所有信号。换言之，除分配给该接收机的信道之外，天线10接收到的所有信道都将被表面声波滤波器26滤除。表面声波滤波器26的输出连接到自动增益控制单元28，它改变信号的增益，从而使信号处于模数转换器30的动态范围内。

这种已知结构存在的问题在于，必须为每一频率都提供接收机。

采用这种已知网络，要求基站收发信机接收来自非常靠近基站收发信机的移动台8的信号以及来自位于小区边缘的移动台8的信号。因此，基站收发信机所接收信号的强度随移动台与基站之间的距离变化极大。关于这一点，可参照图2c，图中示出了同时在八个不同的信道上从八个移动台接收到的信号。可见，来自第四个移动台MS4的信号比来自第二个移动台MS2的信号强得多。接收信号的幅度的变化增加了接收机的难度。

如果用单个接收机来接收来自一个以上信道的信号，那么放大器只得在给定时刻将所接收的所有信号放大相同的量级，而不管信号具有较大的幅度还是具有较小的幅度。因此，较大的信号可能超出模数转换器的动态范围，这可能导致模数转换器饱和从而引起失真。通常，这种失真是互调失真，互调失真会产生互调产物信号。这种干扰可干扰其他频率上接收到的信号。如果放大较小，则较小的信号可能被丢失或被背景噪声淹没。

因此，本发明的一些实施方式的目的在于减小或至少缓和这些问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于同时接收多个不同信号的接收机，所述接收机包括用于识别所述多个不同信号中至少一个最强信号的装置；和用于衰减所述至少一个相对于所述多个信号中的其他信号而言最强的信号的装置，其中所述衰减装置包括混合装置。

因此，由于至少一个最强的信号被识别出并被衰减，因而供后续处理的信号的幅度的范围被减小。这可以避免信号落在例如模数转换器的动态范围之外的问题。

最好，衰减装置用以使不必衰减的信号基本上无改变地直接通过。这使得提供给所有信号的单一通路中仅有至少一个最强的信号被衰减，而其他信号基本保持不变。

多个不同的信号最好在不同的频率上。

混合装置可以连接到至少一个可调滤波器装置，所述至少一个可调滤波器装置被调谐到要衰减的信号的频率。可调滤波器可采用任何适当的形式，可以是机械的或是电气的。至少一个可调滤波器的调谐频率可由识别装置的输出来控制。最好，至少将一个阻性负载连接到混合装置。阻性负载的值的变化可使得衰减装置所提供的衰减程度得到控制。所提供的衰减程度还可由可调滤波器装置来控制。

识别装置最好用来控制衰减装置的操作。因此，识别装置最好提供用于控制衰减装置的控制信号。例如，如果至少一个可调滤波器装置需要调谐到某频率，则识别装置可以控制该频率。

最好，可以识别多个较强信号。从而衰减装置可衰减多个最强信号。在本发明的一种实施方式中，可识别两个最强信号。不过，应当理解可以识别两个以上的最强信号。

最好，识别装置用于判断所述至少一个最强信号的幅度是否超过阈值，只有当至少一个最强信号超过阈值时，衰减装置才用于衰减至少一个最强信号。因此，只要信号不是过大，既便是最强的信号，也未必被衰减。

最好，分离装置用于从多个不同信号中提供两组信号，每组都包含所有多个不同的信号。其中一组信号最好提供给识别装置，而另一组信号提供给衰减装置。提供给识别装置的这组信号，在被提供给该装置之前，其频率可以被减小。如果所接收的信号处在射频，而识别装置要求信号处在较低的频率以得到所需的信息，这是有好处的。

最好提供一种包含此前所述接收机的基站。

根据本发明的第二个方面，提供了一种处理同时接收到的多个不同信号的方法，所述方法包括以下步骤：识别所述多个不同信号中的至少一个最强信号；和衰减所述至少一个相对于所述多个信号中的其他信号而言最强的信号，其中衰减方法步骤利用了混合装置。

为了更好地理解本发明以及本发明如何有效地实现，下面将参照附图的例子，其中：

图1示出了常规蜂窝电信网；

图2a示出了GSM系统中的信道结构；

图2b示出了各信道中所用的帧和时隙的结构；

图2c示出了从不同的移动台接收到的信号的强度；

图3示出了实施本发明的接收机；

图4示出了已知的基站收发信机；

图5详细示出了图3中的接收信号强度单元；和

图6详细示出了图3中的扫描器单元。

图3示出了包含在如图1所示的网络中的基站收发信机中的接收机110。图3中所示的实施方式将结合GSM系统进行描述。不过，应当理解本申请的实施方式还可应用到其他标准中。

接收机110具有一付天线112，它用于接收来自与基站收发信机关联的小区中的移动台8的所有信号。天线112被调谐到分配给基站收发信机的25MHz带宽，因此可以接收基站可用的125个频率信道C1-C125之外的所有N个频率信道上的信号。来自天线112的接收信号被输入到带通滤波器114，该滤波器滤除分配给基站传输用的25MHz带宽之外的信号。

经带通滤波器114滤波后的输出被输入到低噪声放大器116。该低噪声放大器16将N个频率信道上的接收信号放大。

低噪声放大器116的输出被分离器124分离成两个部分。这两部分信号中的每一部分都包含全部接收信号，并且每一部分中都保留信号的相对幅度。第一部分中的信号比第二部分中的信号幅度低。第一部分信号被输入到混频器126。混频器126还接收来自本地振荡器128的第二输入。本地振荡器128的频率由扫描器单元134控制，扫描器单元将在以后详述。振荡器128将提供与频率信道数相同的频率个数。因此提供N个不同的频率。N个不同的频率均由本地振荡器126在一个时隙的时间段内提供，但在时隙内的不同时刻，允许各个不同的接收信号被抽样。

因此，混频器126将第一部分信号与N个不同的频率混频(N个不同频率本身是由本地振荡器128输出的)，以提供中频接收信号。由于接收信号具有与基站所接收的信道的频率相应的多个不同频率，因此这些信号与来自本地振荡器128的单一给定频率混频，将使每个接收信号被下变频到不同的中频。选择振荡器的频率，可使得N个信号中的每一个都被下变频，从而使得N个信号中所需的某个信号总是被下变频到同一给定的中频。例如，利用本地振荡器128提供的第一频率，将与第一部分信号中的第一信道相应的信号下变频到给定的中频；利用本地振荡器128提供的第二频率，将第二信道下变频到给定的中频。

从低噪声放大器116输入到混频器126的信号处在射频。

混频器126的输出又输入到接收信号强度(RSS)单元132，该单元判定基站所接收的N个信道中的每个信道中所接收的每个信号的强度。应该理解，由于信号是在同一信道上在不同时隙中从不同移动台接收到的，所以给定信道上信号的强度不会保持不变，而可以随各时隙不断变化。

下面将参照图5详述接收信号强度单元132。接收信号单元132接收混频器126的输出。混频器126的输出被输入到第一缓冲器200。第一缓冲器200的输出输入到带通滤波器202。该带通滤波器被调谐到给定中频。选择带通滤波器202的带宽以便消除在给定中频之外的所有信号。因此，带通滤波器202的输出本身又提供了N个信道(非其他信道)中的每一个的下变频变型。带通滤波器的输出连接到二极管204。二极管的输出连接到抽样保持电路206。二极管204用于防止从抽样保持电路到带通滤波器202的反馈。

抽样保持电路206完全是常规的，它包括第一和第二电容器208和210，以及一个场效应管212。场效应管212接收来自扫描器单元134的控制输入。晶体管212有效地起到开关作用，它在控制输入的控制下开或关。在一种已知的方法中，各信道的抽样都由抽样保持电路206来保持，以便确定各信道中信号的大小。抽样保持电路206的输出连接到第二缓冲器214。第一和第二缓冲器200和214基本构成了抽样保持电路的组成部分。第二缓冲器214的输出输入到模数转换器216，它将每个抽样转换为数字形式。各个抽样的幅度代表各个信道中各信号的强度。

有关RSS单元132所确定的各信号的强度的信息被输出给扫描器单元134。扫描器单元134为各时隙判定基站所接收的N个信道中哪两个信道具有最强信号。如果这两个最强的信号超过了预定阈值电平，那么扫描器单元134将提供两个输出136和138。其中一个信号包含关于接收到最强信号之一的信道的信息，而另一个信道包含关于接收到另一个最强信号的信道的信息。应当注意，如果两个最强信号中只有一个超过预定阈值，则只提供一个输出。如果两个最强信号都没有超过阈值，则扫描器单元134不提供输出。这两个输出136和138将在后面详述。在一种方式中，当两个信号之一或两个信号都未超过阈值时，不是不提供输出，而是在输出端136和138上提供不同的输出来表示这两种情况。

下面参照图6，图中详细示出了扫描器单元134。

接收信号强度单元132的输出被输入到第一接口220，该接口将所接收的包含强度信息的抽样输出给控制器222。控制器222可以采用任何适当的形式，例如可以是一种微处理器。控制器222用于控制本地振荡器128所提供的频率。控制器通过第二接口224将控制本地振荡器128的控制信号输出给本地振荡器128。控制器通过第三接口226输出控制信号以控制可调滤波器的频率，该滤波器将在后面详述。这些控制信号与上述的两个最强信号相应。最后，扫描器单元134还具有第四个接口228，它指示使用中的信道数。这可以通过确定信号强度超过预定阈值的信道的个数来确定。如果信号强度低于该阈值，则可以例如被认为是噪声。

分离器124输出的第二部分信号连接到第一90°正交耦合器140的第一端口141，该耦合器有时称为混合耦合器。第一端口141向第一混合器140提供输入。扫描器134的第一输出136用于控制步进电机142。该步进电机142用于调整第一和第二可调带通滤波器144和146的调谐频率。扫描器单元134的第一输出136使步进电机142将第一和第二可调带通滤波器144和146调谐到接收到最强信号之一的信道的频率。例如，如果来自移动台MS4(见图2c)的信号在信道C4上被接收到，那么可调第一和第二带通滤波器将被调谐到信道C4的频率。

第一可调滤波器144连接在第一阻性负载148和第一混合器140的第二端口150之间。第二可调带通滤波器146连接在第二阻性负载152和混合器的第三端口154之间。第一混合器140具有第四端口156，它是第一混合器140的输出端。第四端口156连接到第二端口150，而第二端口150又连接到第一可调带通滤波器144。与第二可调带通滤波器146连接的第三端口154又连接到第一混合器140的第一端口141。

混合器140的输出第四端口156连接到第二混合器160的第一端口158。第一端口158向第二混合器160提供输入。第二混合器160的第二端口162连接到第三可调滤波器164，而第三端口166连接到第四可调带通滤波器68。第三和第四可调带通滤波器164和168都连接到步进电机170，该电机控制第三和第四可调带通滤波器164和168的调谐频率。步进电机170接收来自扫描器134的第二输出138。第二输出138使步进电机170将第三和第四可调带通滤波器164和168调谐到扫描器134识别出的另一最强信号的信道上。

第三可调滤波器164连接在第三阻性负载172和第二混合器160的第二端口162之间，而第四可调滤波器168连接在第四阻性负载174和第二混合器160的第三端口166之间。第二混合器160的输出由第四端口176提供。第二混合器的第一端口158连接到第三端口166，而第二端口162连接到第四端口160。第二混合器160的输出被输出到下变频器172。混频器形式的下变频器172接收来自第二本地振荡器174的输入。第二本地振荡器174的输出与第二混合器160的输出混频，以提供中频信号。第二振荡器174提供的频率保持不变。因此，接收信号被下变频到不同的中频。混频器172的输出被输入到带通滤波器，该带通滤波器被调谐以允许下变频到中频的接收信号通过。混频器172引入的外部噪声等被滤除。

带通滤波器176的输出被输入到放大器178，该放大器对所有信号进行相同量值的放大。放大器178的输出输入到进一步的带通滤波器180，该滤波器滤除放大器178引入的任何噪声。所有所需的信号都通过进一步的带通滤波器180。带通滤波器的输出可以输入到自动增益控制单元182。自动增益控制单元182可改变信号增益，以便使它们落在连接到其输出端的模数转换器184的动态范围内。由于最强的信号已被衰减，所以自动增益控制单元182通常可以确保包括最大和最小幅度信号的所有信号都落在模数转换器184的范围内。

因此，扫描器单元134提供的第一和第二输出136和138分别为第一和第二步进电机142和170提供了控制信号。第一输出136提供的第一控制信号使第一步进电机将第一和第二可调滤波器144和146调谐到接收到最强信号之一的一个信道的频率上。同样，扫描器单元134提供的第二控制信号138用于控制第二步进电机170，以将第三和第四可调滤波器164和168调谐到接收到另一最强信号的信道的频率上。

在继续描述本发明的实施方式的操作之前，还将详述图3中所示的混合电路。该90°混合电路是一个互逆四端口装置。该混合电路的临界物理长度等于四分之一电波长。设临界传输线路阻抗为Zo和Zo／Zo^_，其中Zo为输出阻抗，例如可以是50W。当信号馈入某一输入端时，将产生等幅输出。一个输出与输入信号同相，而另一输出与输入信号有-90°相差。90°混合电路的相对端口将被隔离。参照下表，该表说明了混合电路的操作。

	A	B	C	D
	A	1P	0	-3dB	-3dB
B	0	1P	-3dB	-3dB
C	-3dB	-3dB	1P	0
D	-3dB	-3dB	0	1P

本例中，A代表图3所示的例子中的第一混合电路的端口141，B代表端口156，C代表端口150，而D代表端口154。因此，可见施加到任意输入端的信号都将产生两个正交即90°输出。端口A和B以及端口C和D是隔离的。考虑输入被施加到端口A的情况。端口C和D被终接(即无输出)，而端口B的电压幅度为0。如果端口C和D未用精确的阻抗Zo来终接，则在端口B将出现与装置的输出阻抗和终接阻抗之间的不匹配相关的结果电压。如果从阻抗的角度来看C和D完全不匹配，则在端口B将看到全电压减去装置损耗。

如果端口C和D的阻抗Zo与频率有关，则该装置将只在谐振频率上及相关的谐振带宽上起到分频器的作用。在所有其他频率上，端口B将出现如下表2所示的输入电压。

	A	B	C	D
	A	1／P	0／P	0	0
B	0／P	1／P	0	0

下面将描述图3所示的接收机10的操作。

带通滤波器114对天线112接收到的信号进行滤波，以滤除处在为基站所接收的信号所分配的带宽之外的任何信号。在所分配的带宽之内的代表N个信道的信号，被低噪声放大器116放大，并被分离为两部分。其中一部分信号通过混频器126从射频下变频到中频。当接收信号与本地振荡器128的输出混频时，产生下变换。

RSS单元132测量N个信道中各信道所接收到的各信号的强度。这一信息被输出给扫描单元132，该单元判断哪两个信道中包含最强信号。扫描单元134于是通过第一输出136输出一个控制信号，以使第一和第二可调滤波器144和146调谐到包含最强信号之一的信道之一上。第一和第二可调滤波器144和146的调谐由第一步进电机144控制。同样，扫描器单元134通过第二输出138输出第二控制信号，它控制第三和第四可调滤波器164和168以调谐到接收到另一最强信号的另一信道的频率上。第三和第四可调滤波器164和166的调谐由第二步进电机170控制。

第二部分信号从分离器124传送到第一混合电路140的第一端口141。除第一和第二可调滤波器144和146的调谐频率之外的其他频率上的信道将基本无损耗地从第一端口141传送到输出端口156。然而，在第一和第二可调滤波器144和146的调谐频率上的信道中的信号将从第一端口141传送到第二和第三端口150和154。部分信号将反射到输出端口156，同时部分信号将消耗在第一和第二阻性负载148和152中。因此，第一和第二可调滤波器144和146的调谐频率上的信道中的信号将被衰减。这一信道中的信号是扫描器单元134识别出的两个最强信号之一。衰减程度可根据需要通过改变第一和第二阻性负载148和152的值和滤波器的结构来选择。通常第一和第二阻性负载148和152具有相同的值。衰减程度例如可以大约是20分贝。

第二混合电路160正是以同样的方法衰减第三和第四可调滤波器164和168调谐到的信道中的信号，同时，允许不在第三和第四可调滤波器164和168调谐频率上的信道中的信号无改变地通过第二混合电路160。这样，从第二混合电路176的第四端口160输出的信号将包含基站所接收到的所有N个信道中的信号。然而，两个最强的信号已被衰减，因此不太可能使模数转换器184进入饱和状态(如前所述，模数转换器进入饱和状态会增加干扰)。

图3的实施方式中所示的滤波器是一种空腔调谐滤波器。不过，也可以使用任何其他合适的滤波器。例如可以用表面声波滤波器或其他类型的机械或电气调谐滤波器。该滤波器可以采用超导体技术。

图3所示的实施方式被描述为具有两个混合耦合器，以便可以衰减两个信道上的信号。不过，也可以衰减两个以上或两个以下的信号。这将取决于所提供的混合电路配置的个数。

在图3所示的实施方式的一种变型中，如果信号均未超过扫描器单元的预定阈值，则四个可调滤波器144，146，164和168都可以调谐到25MHz范围之外的某一频率，以便所有信号都无衰减地通过两个混合耦合器140和160。

尽管结合GSM系统描述了本发明的实施方式，然而本发明的实施方式也可以应用到任何其他合适的标准中，包括模拟标准，其他采用时分多址(TDMA)扩频系统如码分多址(CDMA)、频分多址(FDMA)、空分多址(SDMA)以及综合应用这些系统的标准。

本发明的实施方式已结合基站收发信机的接收机进行了描述。然而，本发明的实施方式可以运用到任何合适的接收机中，如运用到移动台以及其他类型的并非用于蜂窝网而是用来同时接收多个信号的接收机中。

Claims (13)

1．一种用于同时接收多个不同信号的接收机，所述接收机包括：

用于识别所述多个不同信号的中至少一个最强信号的装置；和

用于衰减所述至少一个相对于所述多个信号中的其他信号而言最强的信号的装置，其中所述衰减装置包括混合装置。

2．如权利要求1所述的接收机，其中衰减装置用来使不必衰减的信号基本上无改变地通过。

3．如权利要求1或2所述的接收机，其中多个不同信号具有不同的频率。

4．如权利要求3所述的接收机，其中混合装置连接到至少一个可调滤波器装置，所述至少一个可调滤波器装置被调谐到要衰减的信号的频率。

5．如权利要求4所述的接收机，其中至少一个可调滤波器的调谐频率由识别装置的输出控制。

6．如权利要求4或5所述的接收机，其中至少一个阻性负载被连接到混合装置。

7．如任一上述权利要求所述的接收机，其中识别装置用来控制衰减装置的操作。

8．如任一上述权利要求所述的接收机，其中多个最强信号被识别。

9．如任一上述权利要求所述的接收机，其中识别装置用来判断所述至少一个最强信号的幅度是否超过阈值，只有当至少一个最强信号超过所述阈值时，衰减装置才用来衰减至少一个最强信号。

10．如任一上述权利要求所述的接收机，其中分离器装置用来从所述多个不同信号中提供两组信号，每组都包含所有多个不同信号，其中一组信号被提供给识别装置，而另一组信号被提供给衰减装置。

11．如权利要求10的接收机，其中所述一组信号在被提供给所述识别装置之前，所述信号的频率被减小。

12．一种基站，包含如任一上述权利要求所述的接收机。

13．一种处理同时接收到的多个不同信号的方法，所述方法包括以下步骤：

识别所述多个不同信号中的至少一个最强信号；和

衰减所述至少一个相对于所述多个不同信号中的其他信号而言最强的信号，其中衰减方法的步骤利用了混合装置。

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