CN1346544A - 时分双工收发信机中的发射机影像抑制 - Google Patents

时分双工收发信机中的发射机影像抑制 Download PDF

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Abstract

在包括传送和接收功能的时分双工(TDD)的收发信机中,确定收发信机传送的不想要的影像信号能量的特征,并由此向发射机提供反馈以降低此不想要的影像信号能量。影像信号能量由收发信机的接收机部件测量,并反馈给收发信机的发射机部件。发射机部件使用反馈信息来调整正交信号之间的增益和/或相位关系,这些正交信号随后会被正交相位调制并传送出去。可以采用多种技术来允许接收机部件直接测量影像信号能量。发射机的相位调制信号可以进行交换,以便不想要的影像信号能量在想要的信号的边带中传送。另一方面,接收机的相位调制信号可以进行交换,以便接收机的操作频率从发射机的想要的信号边带频率转移到发射机的不想要的影像信号边带的频率。

Description

时分双工收发信机中的发射机影像抑制
发明背景
1.发明领域
本发明涉及通信领域，具体地说，涉及使用公共发送和接收频率的时分双工(TDD)收发信机。
2.相关技术说明
时分双工(TDD)收发信机通常用于提供使用单一载波信号频率的双向通信。图1说明利用正交调制的常规时分双工收发信机100的示例方框图。收发信机100包括将输入数据信号切换成正交信号TI131和TQ 132的发射机130。本机振荡器120提供同相振荡信号121，移相器125提供正交相位振荡信号122，该信号与同相振荡信号121呈90度相位移。正交信号TI 131在142由同相振荡信号121调制，而正交信号TQ 132在144由正交相位振荡信号122调制。混合器150组合这些调制的信号以产生复合信号151。
传送/接收切换器160交替选择通过天线165传输的复合信号151。在交替循环中，传送/接收切换器160提供来自天线165的输入信号161。虽然图1(和图3)示出为天线165，但在本领域使用诸如导线或电缆等其它通信介质也是普通的。
输入信号151是复合信号，由解调器172和174分别分离成相应的正交信号RI 173和RQ 175。用于调制传送正交信号TI和TQ的本机振荡器120被用来将接收输入信号151解调为接收正交信号RI和RQ，这在本领域中是普通的。使用普通本机振荡器120有许多优点。具体地说，本机振荡器120一般是锁相振荡器，在传送/接收切换器160的传送和接收两个阶段都使用同一振荡器120使得不需要在每次过渡重新定相或重新同步振荡器120。此外，与每次传送和接收操作使用单独的振荡器相比，使用同一振荡器120节省了材料成本。接收机110处理正交信号RI 173和RQ 175以提供输出信号102。
发射机130以预定中频(IF)提供发送正交信号TI 131和TQ 132，这在本领域是普通的。同样地，由与发射机130相似的远距离发射机生成的正交信号RI 173和RQ 175也以预定中频生成。预定中频(IF)的正交信号TI 131和TQ 132与载频Fc的本机振荡信号121和122的调制142和144产生了两个调制边带，一个在Fc+IF，另一个在Fc-IF。理想的情况是正交信号TI 131和TQ 132被构造得使其中一个边带，即想要的边带，含有最大功率，而另一边带，“影像”边带含有最小功率。
然而，由于部件的差异和其它因素，在正交信号TI 131和TQ 132之间，相位或振幅与理想关系的差异会导致具有相当大功率的影像边带。图2说明常规发射机130的示例频谱功率密度图，其中不具有正交信号TI和TQ之间振幅或相位的理想关系。如图所示，主要的功率位于220的想要的边带Fc+IF，但相当多的功率出现在120的载频FC以及230的影像边带Fc-IF。为使解调的想要的信号的失真最小化，发射机或远距离接收机必须对此不想要的载波和影像信号功率进行滤波。
在本领域公知，滤波过程的成本和复杂性高度依赖于滤波器所要求的“滚降(roll-off)”程度。频率接近的两个信号的选择性滤波要求很陡峭的滚降，因此，它比频率隔得远的两个信号的选择性滤波成本更高，也更复杂。为此，含蓄地说，优选中频IF应大，因为想要的220和不想要的230信号之间的间隔所述中频的两倍。然而，与低的中频相比，高的中频会导致发射机130和接收机110中使用的部件的额外成本和复杂性。发射机130最好尽可能设计得与理想情况相一致，以便发射机或远距离接收机所需滤波的程度最小，并可以利用更低的中频。但是，使用提供理想发射机性能的精确部件和鲁棒性设计技术也是一个昂贵和复杂的方法。
发明简述
本发明的一个目的是提供一种方法和设备，用于将收发信机传送的不想要的影像频率信号减至最少。本发明的另一个目的是提供一种方法和设备，用于将从不需要使用精确部件的收发信机传送的不想要的影像频率信号减至最少。本发明的再一个目的是提供一种方法和设备，用于将收器传送的不想要的影像频率信号减至最少，其中允许动态调整收发信机性能以补偿部件差异和环境变化。
通过提供一种用于确定收发信机传送的影像信号能量特征并由此向发射机提供反馈以减少此影像信号能量的方法和设备来实现上述目的和其它目。影像信号能量由收发信机的接收机部件测量，并反馈给收发信机的发射机部件。发射机部件利用所述反馈信息来调整正交信号之间的增益和/或相位关系，所述正交信号随后被正交相位调制并被传送。可以采用多种技术，以允许接收机部件直接测量影像信号能量。发射机的相位调制信号可以进行交换，以便影像信号能量在想要的信号的边带传送。另一方面，接收机的相位调制信号可以进行交换，以便接收机的操作频率从发射机的想要的信号边带的频率转换到发射机的影像信号边带的频率。
附图简述
参照附图，通过示例对本发明进行更详细的说明，附图中：
图1说明具有普通本机振荡器的先有技术时分双工收发信机的示例方框图。
图2说明正交信号之间具有非理想关系的先有技术正交相位发射机的示例频谱图。
图3说明按照本发明的时分双工收发信机的示例方框图。
图4说明按照本发明的正交相位发射机的示例频谱图。
图5说明按照本发明的可选择的时分双工收发信机的示例方框图。
图6说明按照本发明的用于收发信机的双正交模块的示例方框图。
在所有图形中，相同的标号表示类似或对应的特性或功能。
发明详述
图3说明按照本发明的时分双工收发信机300的示例方框图。发信机300被配置成允许收发信机300的接收机310接收来自收发信机300的发射机330的复合传送信号151。切换器320在校准信号325被确定时实现复合信号151到解调器172和174的连接。图中还示出任选的衰减设备360，该设备对切换的复合信号151进行衰减以形成某一信号强度的衰减复合信号361，所述信号强度对应于来自天线165的典型接收复合信号161的信号强度。在校准模式，接收/传送切换器160断开接收信号路径的复合信号161。接收机310提供诸如一个或多个选择频率的信号强度指示的表征信号311，该信号反馈到发射机330，通常经由反馈设备340反馈。根据本发明，发射机330包括用于控制正交信号TI 131和TQ 132两者或其中之一的相位和/或增益和/或本机振荡信号121和122的相对相位的装置。此类相位和增益控制装置是本领域中普通的装置并且包括电压或开关受控移相器及可变增益放大器与滤波器。反馈设备340被配置成在有表征信号311时实现该信号的变换以提供适当的控制信号341和342来改变发射机330中的相位和/或增益和/或本机振荡信号121和122的相对相位，这由实现此控制的选定装置的具体特性确定。
根据本发明，表征信号311提供不想要的影像信号分量的表征，图2中该分量是分量230，该表征包含在传送的复合信号151中。处于校准模式时，发射机330应用对应于所述不想要的影像信号分量的控制信号341和342来减小所述不想要的信号分量的大小。本发明最佳实施例中包含了常规闭环反馈技术，以便响应表征信号311而使所述不想要的信号分量的大小最小。通过使复合信号151中不想要的影像信号分量的大小最小，为提供原输入信息201的未失真表示而对发射机130或远距离接收机(未示出)的滤波程度的要求大大降低。同样地，通过使复合信号151中不想要的影像信号分量的大小最小，发射机330和接收机310使用的中频可以变低。对本领域的普通技术人员来说，抑制传送的复合信号中不想要的影像信号分量的上述及其它优点将是明显的。
注意，要实现上述优点，表征信号311必须与不想要的信号分量的表征基本对应，接收机的灵敏度必须足以检测到较低大小的不想要的影像信号分量。许多技术可以用于提供适当的表征信号311。在利用普通正交振荡信号进行调制和解调的收发信机中，两种此类技术特别适合于本发明的实施例。
图3所示是一种系统的示例方框图，该系统可以被配置成提供通常含有不想要的信号分量(图2中的220)的边带中的不想要的信号分量(图2中的230)。在此最佳实施例中的切换器320被配置成将同相振荡信号121与正交相位振荡信号122进行交换。这样，因为用于调制传送正交信号TI 131和TQ 132的振荡信号321和322相对于用于解调接收正交信号RI 173和RQ 175的振荡信号121和122进行交换，合成边带也在频域中进行了交换。通过提供不想要的信号分量的常规边带中以前不想要的信号分量230，来自接收机310的表征信号311可以从常规接收机中出现的信号中容易地得到。例如，常规接收机通常包含内部增益控制信号，一般称为自动增益控制(AGC)信号，或接收信号强度指示符(RSSI)信号，用于对来自天线165的不同复合信号161强度进行补偿。常规提供的这个信号强度指示符被配置成提供想要的信号分量的信号强度的度量，图2中该该分量为220。通过将不想要的信号分量230切换到常规含有想要的信号分量220的边带，在接收机310中常规提供的这个信号强度指示符可用作表征信号311。鉴于本发明，本领域的普通技术人员将明白，实现所述边带切换的其它方法也是可行的，例如，接收信号RI 173和RQ 175可以相对于振荡信号121和122进行交换。
图4说明按照本发明的正交相位发射机300的示例频谱图。图4包括在图3的校准信号325未确定时与常规传送对应的频谱响应曲线210、220和230(虚线)以及与确定的校准信号325对应的频谱响应曲线410、420和430(实线)。因为振荡频率321和322相对常规振荡频率121和122，因此，合成的频谱响应曲线410、420和430基本上是常规频谱响应曲线210、220和230的镜像。分量430对应于常规的不想要的信号分量230，只是分量430处于常规包含想要的信号分量220的边带Fc+IF。因为在校准控制信号325被确定时图3的切换器320将对应于频谱响应曲线410、420和430的复合输出151连接到接收解调器172和174，因而图3的接收机310中的常规电路对不想要的信号分量430进行处理，好像不想要的信号分量430是想要的信号分量220，在这种情况下，提供不想要的信号分量430的指示，所述指示用于提供表征信号311，所述表征信号311用于降低所述不想要的信号分量430。
图5说明按照本发明的可选择的时分双工收发信机500的示例方框图。与图3的收发信机300相反，在校准控制信号325被确定时，切换器520用于交换接收解调器172和174使用的同相121和正交相位122振荡信号。同相121与正交相位122振荡信号的交换形成振荡信号521和522，振荡信号521和522与用于调制正交信号TI 131和132的振荡信号121和122的常规关系相对，所述交换影响接收机310的中心频率切换，以便与常规包含图2中不想要的信号分量230的边带FC-IF相符合。与收发信机300的情况相类似，在校准控制信号325被确定且接收机中心频率移动后，图5的接收机310中的常规电路对不想要的信号分量230进行处理，好像是想要的信号分量220，在这种情况下，提供不想要的信号分量230的指示，所述指示用于提供表征信号311，表征信号311用于降低不想要的信号分量230。
如上所述，不想要的影像信号分量的大小相对低，而且在最佳实施例中，接收机被配置成对此类小信号敏感，并对发射机330所提供的影像分量361的带宽之外的信号不敏感。图6说明在按照本发明的收发信机300和500中使用的双正交模块600的示例方框图。该双正交模块属常规技术，它在收发信机300和500处于校准模式时在接收机提供更高的影像抑制，并提供对不想要的影像信号分量的更高灵敏度。由于本发明的公开，对本领域的普通技术人员来说，改进收发信机性能和灵敏度的其它技术将是明显的。
上述内容只是本发明的原理。因此可以理解，本领域的技术人员将能够设计出不同的设备，这些设备虽未在此明确描述或示出，但包含本发明的原理并因此在后附的权利要求书的精神和范围中。

Claims (10)

1.一种收发信机(300)，它包括：
发射机(330)，它被配置成接收输入信号(101)并由此生成第一传送正交信号(131)和第二传送正交信号(132)；
调制器(142、144，150)，它被配置成调制所述第一传送正交信号(131)和所述第二传送正交信号(132)，并由此生成包括想要的信号分量(320)和不想要的信号分量(330)的复合信号(361)；
解调器(172，174)，它被选择性地配置成解调所述复合信号(361)并由此生成第一接收正交信号(173)和第二接收正交信号(175)；以及
接收机(310)，它被配置成接收所述第一接收正交信号(173)和所述第二接收正交信号(175)，并由此生成基本上与所述复合信号(361)的所述不想要的信号分量(330)相关的表征信号(311)；
其中
所述收发信机(300)被配置成依据所述表征信号(311)来对所述第一传送正交信号(131)和所述第二传送正交信号(132)中至少一个信号的相位和振幅的至少一个进行调整。
2.权利要求1的收发信机(300)，其特征在于还包括：
本机振荡器(120)，它被配置成提供第一振荡信号(121)和第二振荡信号(122)；以及
其中
通过修改所述第一振荡信号(121)和所述第二振荡信号(122)之间的相位关系来调整所述第一传送正交信号(131)和所述第二传送正交信号(132)中至少一个信号的相位。
3.权利要求1的收发信机(300)，其特征在于还包括：
双正交模块(600)，它在所述接收机(310)提供高影像抑制，从而提供对所述表征信号(173)的高灵敏度。
4.权利要求1的收发信机(300)，其特征在于：
所述想要的信号分量(320)位于第一边带频率；
所述不想要的信号分量(330)位于第二边带频率；以及
所述收发信机(300)还包括切换器(520)，切换器(520)被配置成实现所述接收机(310)上的频率变化，以便所述接收机(310)居中预所述第二边带频率。
5.权利要求4的收发信机(300)，其特征在于还包括：
本机振荡器(120)，它被配置成提供同相振荡信号(121)和正交相位振荡信号(122)；并且
其中
所述解调器(172，174)被配置成依据所述同相振荡信号(121)和所述正交相位振荡信号(122)对所述复合信号(361)进行解调；以及
所述切换器(520)被配置成通过交换所述同相振荡信号(121)和所述正交相位振荡信号(122)来实现所述调谐频率变化。
6.权利要求1的收发信机(300)，其特征在于：
所述接收机(310)还被配置成依据接收机调谐频率来生成所述表征信号(311)；并且
所述收发信机(300)还包括切换器(320)，切换器(320)被配置成实现所述调制器(142、144，150)中的变化，以便所述不想要的信号分量(330)生成于所述接收机调谐频率。
7.权利要求6的收发信机(300)，其特征在于还包括：
本机振荡器(120)，它被配置成提供同相振荡信号(121)和正交相位振荡信号(122)；以及
其中
所述调制器(142、144，150)被配置成依据所述同相振荡信号(121)和所述正交相位振荡信号(122)来生成所述复合信号(361)；以及
所述切换器(320)被配置成通过交换所述同相振荡信号(121)和所述正交相位振荡信号(122)来实现所述调制器(142、144，150)中的变化，以便在所述接收机调谐频率生成所述不想要的信号分量(330)。
8.一种抑制收发信机(300)传送的不想要的信号分量(330)的方法，所述方法包括以下步骤：
接收输入信号(101)并由此生成第一传送正交信号(131)和第二传送正交信号(132)；
调制所述第一传送正交信号(131)和所述第二传送正交信号(132)并由此生成包括想要的信号分量(320)和不想要的信号分量(330)的复合信号(361)；
解调所述复合信号(361)并由此生成第一接收正交信号(173)和第二接收正交信号(175)；
接收所述第一接收正交信号(173)和所述第二接收正交信号(175)并由此生成基本上与所述复合信号(361)的所述不想要的信号分量(330)相关的表征信号(311)；以及
依据所述表征信号(311)对所述第一传送正交信号(131)和所述第二传送正交信号(132)中至少一个信号的相位和振幅的至少一个进行调整，以便抑制所述不想要的信号分量(330)。
9.一种收发信机(300)，它包括：
接收机(310)，它被配置成接收第一信息信号(161)；
发射机(330)，它被配置成传送第二信息信号(151)；以及
切换器(320，520)，它被配置成连接所述发射机(330)和所述接收机(310)，以便在校准模式期间，所述接收机(310)接收的所述第一信息信号(161)对应于所述发射机传送的所述第二信息信号(151)；
其中
所述收发信机(300)被配置成依据在校准模式期间接收的所述第一信息信号(161)来提供所述第二信息信号的相位和增益的至少一个的调整。
10.一种对包括接收机(310)的收发信机(300)中的发射机(330)进行校准的方法，它包括如下步骤：
通过所述发射机(330)传送信号(151)；
通过所述接收机(310)接收所述信号(151)以提供表征信号(311)；以及
依据所述表征信号(311)来调整所述发射机(330)。
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