CN1320774C - 模拟基带信号处理系统和方法 - Google Patents

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Abstract

在一种模拟基带信号处理系统和方法中，对于多级(32、34)中的每一级而测量增益和偏移。利用公知部件测量该放大器和滤波器电路(12)固有的DC内容。每一增益和偏移电平的数字被产生并转换为每一级的校正的数字数值形式，并转换回模拟形式，以做出补偿而避免靠近DC信号的恶化。在优选形式中，为直接转换和固态电话接收机中的同相和正交信道提供该模拟基带信号处理器的第一和第二信道。

Description

模拟基带信号处理系统和方法
技术领域
本发明涉及校正直接转换接收机中的DC偏移误差，同时避免该转换信号的恶化。
背景技术
在无线接收机中，转换所接收的无线信号以在基带频率提供模拟信号。例如混频器、放大器和滤波器的信号处理组件的每一个将它们自己的DC内容引入该模拟系统的信号路径。具体是该模拟信号包括靠近DC电平的信号内容，并具体是采用了传统的高增益，这样的DC内容使信号失真。由于该信号处理部件的DC内容被称为偏移。
存在现有的偏移去除或减少解决方案。现有方法利用放大器之间的AC耦合以去除DC内容。然而，该技术去除了数据流的低频信号内容。另外，在这样的系统中使用的电抗导致信号退化以及电路对改变信号输入条件的慢响应。
本发明的特别重要的应用是利用单一混频器、直接转换结构的固态移动电话接收机。该接收机的普遍形式包括用于分别处理任何固态接收机和一个信号处理芯片或多个信号处理芯片的同相和正交分量的第一和第二基带信号处理信道。本发明还应用于除了直接转换接收机的其他无线接收机。
发明内容
根据本发明已认识到期望提供每一级之间的DC耦合。因为AC耦合的消除，其中实施该模拟信号基带处理系统的硅芯片的尺寸减小。而且级之间的容抗的缺乏避免了信号恶化。传统偏移补偿电路具有低带宽和慢响应。也非常期望以从正被处理的信号中分离偏移的方式提供偏移参数。
简单而言，根据本发明，多级直流放大器在基带频率为模拟信号提供信号路径。该放大器具有多级，每一级执行信号处理时，固有地提供偏移。这些级DC耦合。检测器接收来自每一级的输出，并测量每一级的幅度电平和偏移电平。处理器接收检测器输出以产生控制信号(最好为数字)，所述控制信号的每一个被提供给各放大器级，以补偿增益和偏移。以优选形式，存在两种滤波器放大器信道，每一个对应于在所有正交接收机系统中使用的一个信道。
附图说明
在形成该说明书的结束部分的权利要求中详细指出了实现本发明的前述特点的方法部件。通过结合附图参考以下描述将进一步理解关于本发明的组织和操作方式。
图中：
图1是合并本发明的直接转换接收机的方框图；
图2是图1的滤波器/增益块中间混频器和数字信号处理系统的细节的示意图；
图3是图1和2的实施例的滤波器、偏移和增益部分的详细图解；
图4是代表偏移和增益值校正方法的流程图；和
图5是表示本发明的直接转换接收机的操作方法的流程图。
具体实施方式
图1是合并本发明的直接转换接收机1的方块图表示。该直接转换接收机发现了在无线电话使用中的广泛应用。然而，本发明可在各种环境(contexts)下使用。以传统方式，该接收机1从经由滤波级12提供的天线10接收信号。在本实施例中，该滤波级12包括在天线10和混频器级20之间串联的第一低噪声放大器14、射频滤波器16和第二低噪声放大器18。
在本实施例中，该混频器级或吉尔伯特(Gilbert)单元检测器20包括同相信道21和正交信道22，并包括同相混频器23和正交信道混频器25。混频器23和25的输入与来自本地振荡器28的频率信号混合。连接在本地振荡器28和混频器25之间的相移器29提供混频信号的正交相移。以这种方式，在同相信道和正交信道混频器23和25的输出端子提供在接收机1的工作频率的输入信号。典型地，最好是信号路径是差分的，并不包括图1所示的单一输入。然而，为了附图的简单，并由于提供差分信号路径的部件是公知的，因此不必示出具体线路配置。结果，这些图可视为代表全差分和非差分信号路径。
混频器23和25分别为FOG级32和34提供输入。FOG在这里代表滤波器、偏移和增益单元。在提供滤波和增益的领域存在许多公知的设计。众所周知，可提供不同数目的离散滤波器，并改变滤波器和放大器的串联顺序。可在一级或多级提供滤波。控制可分布至多级或包括在单一级滤波中，并且增益控制功能可结合在一些级而不是其他级中。这些安排的每一个都是本领域公知的。FOG级32和34示出了这些选项的每一个。FOG级32和34的每一个还包括偏移部件。偏移部件包括测量偏移的部件和为FOG级32和34提供偏移补偿信号的部件(下面将进一步描述)。FOG级32和34的每一个为数字信号处理系统(DSP)38提供输出信号。该DSP系统38在输出端子40提供可包括语音和数据的输出。该数字信号处理系统38可采用许多公知形式。下述对信号执行的操作包括安排DSP系统38的构件块的指令。
该FOG级32在端子42将同相信号输出提供到DSP级38。该FOG级32也包括将幅度检测信号提供到DSP系统38的端子44的公知幅度检测器。该FOG级32还将偏移检测信号提供到端子46。该FOG级32从DSP系统38的端子48接收偏移补偿信号，并接收来自端子50的增益控制。类似地，该FOG级34为DSP系统38提供正交相移输出信号到端子52、幅度检测信号到端子54、和偏移检测信号到端子56。该DSP系统38分别从端子58和60提供偏移控制信号和增益控制信号到该FOG级34。
图2是滤波器/增益块73的典型形式的方框图。在图2中，示出了差分输入。对于任意数目的期望级而图示了一般情况。结果，滤波器/增益块级被标注为具有对应附图标记91-1、90-2、...、90-n的FGB1、FGB2、...、FGBn。需要的级的数目是包括滤波器/增益块73的信号信道的设计要求的函数。每一级产生幅度检测信号和偏移检测信号。每一级、或所选级接收输入的增益控制信号和静态偏移控制信号。在具体应用中需要的滤波量可为需要的信噪比、期望的干扰信号或其他参数的函数。
为了调整该滤波器增益块73的增益，将增益控制端子50连接到滤波器增益块73。该DSP系统38的偏移控制端子48与提供输出到加法器70的静态偏移控制电路83耦合，并也提供输入到该动态偏移控制电路81。最好在数字域执行该静态偏移控制函数。所以，端子48可提供数字输出，并且该静态偏移控制电路83将然后包括数模转换器，以向加法器70提供模拟信号。端子48也代表向该动态偏移控制电路81提供模拟输入的端子。第一模拟输入包括用于建立加法器70的可靠零电平的‘中心对准’输入，并也包括动态偏移率控制(DORC)，以保证建立合适的时间窗口，用于在加法器70所接收信号的相加。
图3是FOG级32或34的更详细的方框图。为了描述方便，使用来自同相信道21的附图标记。由加法器70接收来自混频器23的输出。该加法器70也接收下述的偏移校正。在滤波器/增益块73接收该加法器70的输出。该滤波器/增益块73可采用参考图3所述的多种公知构造的任一种。该滤波器/增益块73是从DSP系统38接收增益控制信号并为同相信道21信号提供一级或多级滤波的FOG级32的组件。该滤波器/增益块73将同相输出信号传送到端子42。也连接到该滤波器/增益块73的放大器检测器75将幅度检测信号提供到端子44。偏移检测器77也与该滤波器增益块73的输出相连。将该偏移检测器77的输出提供到端子46和动态偏移控制电路81。
至少，该数字信号处理系统38明了以下功能。每一滤波器/增益块级90包括偏移检测器。在接收机组件中，偏移产生是固有的。每一级提供表示偏移的输出。而且，该数字信号处理器38跟踪在每一级测量的幅度。所以，该DSP电路能产生每一级90所需的偏移控制信号。而且，该数字信号处理器38跟踪幅度。产生增益控制信号以保持信号在工作范围内并提供系统反馈控制中的合理化控制。在前向路径，即到DSP系统38的增益改变，要求到FOG单元32和34的反馈回路中的改变。通过提供该改变，该系统可快速调整。换言之，可根据系统工作时钟实时提供该偏移控制改变，从而一直提供最佳操作。
由于模拟电路与DSP 38的交互，本系统具有交互确定合适状态偏移设置、并存储该适当控制设置的能力。对于特定增益，以优选形式将合适的静态偏移设置保持为存储的数据。该DSP 38包括存储数据的存储器39。这允许增益设置中的快速改变，所述改变由预定偏移值中的并发改变支持。
该DSP 38实施支持两种模式的控制算法：校准和应用。校准模式是对于给定增益设置交互确定静态偏移设置的处理。在校准期间，将动态偏移控制设置为‘中心对准’。该应用模式是在应用中使用增益和偏移设置。改变该增益和偏移设置、和应用该‘中心对准’控制将立即设置该配置的适当偏移。在设置静态偏移控制之后，动态偏移控制用于递增的调整。
该DSP 38也可视为机器可读介质。机器可读介质包括以机器(例如计算机)可读形式提供(即存储和/或发送)信息的任何机构。例如，机器可读介质包括只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁盘存储介质；光存储介质；闪存器件；电、光、声或其他形式的传播信号(例如载波、红外信号、数字信号等)。
图4是代表图1的设备的校准方法的流程图；图5代表该工作方法。由图4可见，在块200，开始DC耦合多级模拟基带信号处理校准方法。在块202，测量每一级90的偏移和增益。对于滤波器偏移和增益单元32和34的全部增益设置而获得这些值。接下来，如块204所示，将每一偏移和增益转换为数值。在块206，处理这些数值，以产生每一级90的偏移和增益的校正值。在块208，以数字形式存储这些数值，从而当接收机1工作时，可容易地存取这些数值。一旦对于特定增益设置完成存储，则操作返回块200，并且重复该处理直至在DSP系统38的存储器39中存储所有补偿设置。该DSP系统38包括用于存储在一种工作模式中产生的补偿值的存储器39。当存储这些值时，该DSP系统可基于将产生的总增益而存取FOG单元32和34中特定级的校正值。
图5代表操作。在操作中，在块242，测量偏移和增益。在块244，基于块242的测量而存取该存储器39。在块246产生数字校正值。在块248，执行数模转换，并将校正信号施加到每一级的适当输入。另外，随着模拟值的产生，并行地，在块252，将中心值提供到数字偏移控制单元81，并将在DORC(动态偏移率控制)输入提供该模拟输入。
从前面说明中可以看出，可根据本发明提供许多不同的方案，以提供在多级DC耦合放大器中校正电平的快速、精确的系统。为每一放大器级的固有提供到该信号路径的直流成分提供补偿。无需校正该信号可完成该补偿。对于本领域普通技术人员来说，许多将来的等同方案是显而易见的。
工业实用性
本发明的系统可应用到例如宽带WCDMA无线电话的无线通信系统。

Claims (10)

1.一种模拟基带信号处理系统，包括：
多个级，定义在一个信号输入和一个数字信号处理器之间的信号路径，每一级能将偏移提供到DC耦合于每一所述级的输出的信号路径；
用于每一级的偏移检测器，跟踪在每一级测量的幅度，并将表示该模拟幅度的输出提供到所述数字信号处理器；
以模拟形式从所述数字信号处理器接收偏移控制信号的部件，用于加到所述级中的所述信号路径上，以响应于该级的偏移符号而校正偏移。
2.根据权利要求1的系统，其中每一级还包括放大器检测器，用于向该数字信号处理器提供表示所述级的增益的幅度，以及从所述数字信号处理器接收增益控制信号的输入。
3.根据权利要求2的系统，还包括该数字信号处理器，所述数字信号处理器被编程为基于所述表示来自一级的偏移的输出而在数字域执行静态偏移计算，并且其中所述级包括静态偏移控制电路，以向所述级提供模拟输入。
4.根据权利要求3的系统，还包括动态偏移控制电路，所述动态偏移控制电路从所述数字信号处理器接收输入，所述输入包括用于建立该级的可靠零电平的中心对准输入以及包括动态偏移率控制的第二输入，其中所述动态偏移率控制用于建立一个时间窗口以便用于输入到所述级的信号的相加。
5.根据权利要求4的系统，其中所述模拟基带信号处理系统是直接转换无线电接收机，包括向每一串行信号路径提供输入的混频器。
6.一种模拟基带处理系统，包括：
输入滤波级；
吉尔伯特单元检测器，用于接收来自所述滤波级的输入，并分别向第一和第二串行路径提供同相和正交输出；
数字信号处理器，用于接收来自每一串行信号路径的输入，并提供在输出端子输出的数据；
每一串行信号路径，包括滤波器偏移增益单元，所述滤波器偏移增益单元包括为下一电路提供输出的至少一个滤波器增益块级，所述下一电路是下一滤波器增益块或数字信号处理器；和
每一级包括偏移检测器，用于跟踪所述级的DC幅度并向所述数字信号处理器提供信号，以及用于从所述数字信号处理器接收偏移校正信号。
7.根据权利要求6的模拟基带处理系统，其中每一级还包括放大器检测器，用于向该数字信号处理器提供表示所述级的增益的幅度，以及从所述数字信号处理器接收增益控制信号的输入。
8.一种校正多级模拟处理信号路径中的偏移的方法，每一级能影响所述信号路径中的偏移，所述方法包括：检测包括随时间变化的DC幅度的偏移信号，并将所述偏移信号提供到数字信号处理器，在该数字信号处理器中计算偏移校正信号，并根据所述校正信号将DC电平加到一级中的信号路径上。
9.根据权利要求8的方法，还包括步骤：检测从一级输出的幅度，提供用于处理的所述输出以确定增益，并向所述级提供增益校正信号。
10.根据权利要求9的方法，还包括步骤：计算所述数字信号处理器中的动态偏移信号，并向所述级提供建立时间窗口的动态偏移率控制信号，用于相加输入到所述级的偏移校正信号。
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