CN1359562A - 将平均直流偏移预先载入信道滤波器的无线电接收机和方法 - Google Patents

将平均直流偏移预先载入信道滤波器的无线电接收机和方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种无线电接收机和方法,通过滤波器对信号进行滤波以前,在滤波器中预先载入平均直流偏移,它能够有效地补偿无线电接收机中数字部分里不需要的直流偏移。具体地说,这个无线电接收机包括一副天线,用于接收无线电信号,还包括一个模拟部分,用于将收到的无线电信号解调成至少一个基带信号。该无线电接收机还包括一个模数转换部分,用于将至少一个基带信号转换成至少一个数字基带信号。该无线电接收机还包括一个预先载入系统,用于利用至少一个数字基带信号中预定个数的码元计算平均直流偏移,并且在滤波器对至少一个数字基带信号进行滤波之前,在滤波器中预先载入计算出来的平均直流偏移。

Description

将平均直流偏移预先载入信道滤波器的无线电接收机和方法
发明背景
发明邻域
总的来说本发明涉及无线通信领域，具体而言涉及一种无线电接收机和方法，用于在信道滤波器中对信号进行滤波之前，在信道滤波器中预先载入平均直流偏移。
相关技术
移动电话采用了许多元件，其中包括一个无线电接收机，它是一个零拍接收机或者一个超外差式接收机。可是，这些无线电接收机会产生不受欢迎的直流偏移，它们会影响时分多址(TDMA)通信系统中的瞬态建立时间。瞬态建立时间，也就是起始时间，是能够从无线电接收机输出需要的信号之前，滤波器将不需要的偏移降低到能够接受的程度所需要的时间。缩短滤波器瞬态建立时间的传统方法是在无线电接收机的模拟部分增加一个复的直流偏移补偿电路来补偿不需要的直流偏移。
下面简单讨论采用复模拟直流偏移补偿电路的传统无线电接收机的一个实例，它公开在Baker等等的第5724653号美国专利中。
参考图1(现有技术)，其中画出了传统无线电接收机100的一个框图，这个无线电接收机100采用了’653专利中描述的复模拟直流偏移补偿电路102。无线电接收机100总的结构(例如超外差式接收机)在业界早已是众所周知，因此在这里不对它进行详细介绍。
传统的无线电接收机100包括一付天线104，用于从发射机106接收输入的无线电信号。收到的无线电信号用一个低噪声放大器108放大，通过第一个开关112传递给第一个混频器110。第一个混频器110通过第二个开关116跟第一个本地振荡器114连接，输出跟收到的无线电信号有关的一个中频(IF)信号116。第一个开关112和第二个开关116包括跟直流偏移补偿电路102有关的一些元件。
中频信号116由跟第一个混频器110连接的一个带通滤波器118滤波，并且用跟带通滤波器串联的一个可变增益放大器120放大。电容器122将可变增益放大器120跟解调电路连接，这个解调电路用于将中频信号116解调成基带同相(I)信号124和基带正交(Q)信号126。更加具体地说，这个解调电路包括跟第二个混频器130连接的第二个本地振荡器128、第三个混频器132和移相器133，它们一起将中频信号133转换成基带同相信号124和基带正交信号126。
解调电路还包括第一个直流校正电路134和第二个直流校正电路136，它们代表直流偏移补偿电路102的其余元件。第一个和第二个直流校正电路134和136分别包括一个低通滤波器138，用于降低噪声带宽，滤除跟基带同相信号124和基带正交信号126有关的错误样本。
在直流偏移补偿电路102中，第一个直流校正电路134和第二个直流校正电路136用于在收到的无线电信号传递给第一个混频器110之前储存直流偏移。换句话说，将直流偏移存入第一个和第二个直流校正电路134和136的时候，第一个开关112和第二个开关116都被打开，防止收到的无线电信号进入第一个混频器110。
然后，第一个直流校正电路134和第二个直流校正电路136将储存的直流偏移从闭合第一个和第二个开关112和116的时候收到的对应的基带同相信号124和基带正交信号126中减去。基带同相信号124和基带正交信号126随后被相应的放大器140放大，并用相应的模数(A/D)转换器142转换成数字样本。数字基带信号用数字滤波器144滤波，然后用数字解调器146解调并输出需要的信号148。
当然，结合用传统无线电接收机100的第一和第二直流校正电路134和136进行储存和减法操作，为打开和关闭第一个和第二个开关112和116进行定时是补偿直流偏移的一种复杂方式。因此，需要能够不那么复杂的有效地补偿不需要的直流偏移的一种无线电接收机和方法。
发明简述
本发明是一种方法和无线电接收机，通过在信号通过滤波器之前预先在滤波器内载入平均直流偏移，在无线电接收机的数字部分有效地补偿不需要的直流偏移。更加具体地说，无线电接收机包括一付天线，用于接收无线电信号，还包括一个模拟部分，用于解调收到的无线电信号，使它成为至少一个基带信号。这个无线电接收机还包括一个模数转换部分，用于将至少一个基带信号转换成至少一个数字基带信号。这个无线电接收机还包括一个预先载入系统，利用来自至少一个数字基带信号预定个数的码元计算平均直流偏移量，在滤波器对至少一个数字基带信号进行滤波之前，预先在滤波器中载入计算出来的平均直流偏移。
本发明提供一种方法和无线电接收机，它能够减少无线电接收机的电流消耗。
本发明还提供一种方法和无线电接收机，它能够缩短滤波器的瞬态建立时间。
本发明还提供一种方法和无线电接收机，它能够有效地抑制相邻时隙中滤波器的干扰。
附图简述
通过以下详细说明，同时参考附图，会更好地理解本发明的方法和装置。其中：
图1(现有技术)是采用了复模拟直流偏移补偿电路的传统无线电接收机的一个框图；
图2是对信号进行滤波之前通过预先在滤波器中载入平均直流偏移补偿不需要的直流偏移的本发明中无线电接收机的一个框图；
图3是说明本发明中优选方法基本步骤的一个流程图；
图4是滤波器没有预先载入平均直流偏移的时候图2所示无线电接收机输出信号的一个说明；和
图5是滤波器中预先载入了平均直流偏移的时候图2所示无线电接收机的输出信号的一个说明。
附图详述
参考附图，其中在图2～5中相似的数字代表相似的部件，其中公开了本发明中一个示例性的无线电接收机200和优选方法300，将信号通过滤波器之前，通过在滤波器中预先载入平均直流偏移，补偿不需要的直流偏移。
虽然将参考结构是超外差式接收机的无线电接收机来描述无线电接收机200，但是应当明白，本发明可以用于构造成零拍接收机的接收机，或者用于将信号转换成基带信号的任何一种接收机。因此，这里描述的无线电接收机200不应当被认为仅限于此。
参考图2，其中画出了本发明的无线电接收机200。跟无线电接收机200有关的特定细节在业界早已是众所周知，因此这里不必详述。所以，为了清楚起见，下面给出的关于无线电接收机200和优选方法300的描述省去了对于理解本发明不是必不可少的内容。
总的来说，无线电接收机200利用来自数字基带信号预先确定个数的码元计算平均直流偏移。然后无线电接收机200在滤波器对数字基带信号进行滤波之前，在滤波器中预先载入计算出来的平均直流偏移，以补偿不需要的直流偏移。对优选方法300中关于如何计算平均直流偏移以及如何将它们预先载入滤波器的详细描述等到讨论无线电接收机200结构的时候再给出。
无线电接收机200包括一付天线202，用于从发射机204接收输入的无线电信号。收到的无线电信号用一个低噪声放大器206放大，并且传递给第一个混频器208。第一个混频器208利用收到的无线电信号和第一个本地振荡器212输出一个中频信号210。
中频信号210用跟第一个混频器208连接的一个带通滤波器滤波，并且用跟带通滤波器串联的一个可变增益放大器216放大。电容器218将可变增益放大器216跟第二个混频器220和第三个混频器222连接。第二个混频器220跟第二个本地振荡器224连接，第三个混频器222通过一个移相器223跟第二个本地振荡器224连接。第二个本地振荡器224跟移相器223、第二个混频器220和第三个混频器222连接，一起将中频信号210转换成基带同相信号226和基带正交信号228。基带同相信号226和基带正交信号228都包括交流分量，其中有需要的信号和不需要的直流偏移。直流偏移是接收机内的主要问题，一般都是由产生或者处理基带同相信号226和基带正交信号228的混频器和模拟电路产生的。
第二个和第三个混频器220和222跟一个对应的低通滤波器230连接，用来降低噪声带宽，过滤跟基带同相信号226和基带正交信号228有关的错误样本。每个低通滤波器230都跟连接在相应模数转换器234上的一个放大器232连接，这个模数转换器234将基带同相信号226和基带正交信号228分别转换成数字基带同相信号236和数字基带正交信号238。
数字基带同相信号236和数字基带正交信号238被分别载入第一个预先载入系统240和第二个预先载入系统242。为了避免重复，只描述第一个预先载入系统240，因为第二个预先载入系统242和第一个预先载入系统具有相同的结构和功能。
第一个预先载入系统240包括一个计数器244，它能够有选择地控制开关246(实线)将预定个数的码元从数字基带同相信号236传递给处理器248。预定个数的码元可以是任意个数的码元，包括一个、两个、四个或者更多，具体取决于需要抑制不需要的直流偏移引起的瞬态信号的需要。抑制瞬态信号在效果上导致信道滤波器250瞬态建立时间或者起始时间减少，其中的瞬态建立时间是信道滤波器250将不需要的直流偏移降到能够接受的程度所需要的时间长度。
为了抑制瞬态信号，处理器248利用来自数字基带同相信号236的预定个数的码元计算平均直流偏移。计算出平均直流偏移以后，处理器248在计数器244扳动开关246(虚线)将剩下的数字基带同相信号238传递给信道滤波器之前，在信道滤波器250中预先载入或者预先设置计算出来的平均直流偏移。然后用信道滤波器250对剩下的数字基带同相信号238进行滤波和利用数字解调器252进行数字解调，输出需要的信号254。
信道滤波器250可以是例如一个模拟RC滤波器或者是一个数字滤波器，一个有限冲击响应滤波器。信道滤波器250，当它是一个有限冲击响应滤波器的时候，它的传输函数是包括0点，从而使瞬态建立时间等于滤波器长度，依赖于有限冲击响应滤波器的带宽和向上转移频率。结果，通过将预先计算出来的平均直流偏移载入信道滤波器250，从直流电平偏移或者直流偏移产生的瞬态信号就能被有效地消除(见图5)。
应当明白，在信道滤波器250中预先载入计算出来的平均直流偏移就不需要在相邻时隙期间过早地启动信道滤波器，从而使信道滤波器250不受相邻时隙功率的影响。因为瞬态信号得以减小，不需要在相邻时隙期间启动滤波器，因此能够减少滤波器的功耗。
参考图3，其中给出了本发明中优选方法300的基本步骤。优选方法300和无线电接收机200最好是用于时分多址通信系统，其中无线电信号是在预先确定的时隙内周期性地收到的。时分多址通信系统可以是基于这样的标准或者规范，包括例如全球移动通信系统(GSM)规范、个人通信系统(PCS)标准和数字通信系统(DCS)标准。
从步骤302开始，收到的无线电信号被解调成基带同相信号226和基带正交信号228。在步骤304中，基带同相信号226和基带正交信号228被模数转换器234分别转换成数字基带同相信号236和数字基带正交信号238。再一次为了清楚起见，从这个角度只描述第一个预先载入系统240，因为跟第一个预先载入系统240相比，第二个预先载入系统242具有相同的结构和功能。
在步骤306中，第一个预先载入系统240的计数器244被设置成允许数字基带同相信号236头部预定个数的码元传递给处理器248而不是信道滤波器250。预定个数的码元可以再次被设置成任意个数，具体取决于对不需要的直流偏移引起的瞬态信号的抑制程度。之所以要抑制瞬态信号是因为跟收到的无线电信号相比它会占优势。例如，在双频带零拍无线电接收机中瞬态信号可以比收到的无线电信号高50 dB。
在步骤308中，处理器248利用数字基带同相信号236预定个数的码元计算平均直流偏移。平均直流偏移也可以叫做预先载入值。
在步骤310中，处理器248在计数器244将开关246扳过去，使剩下的数字基带同相信号246进入信道滤波器之前，将计算出来的平均直流偏移预先载入信道滤波器250。更加具体地说，信道滤波器250的内部状态被设置成等于平均直流偏移值，从而有效地减小信道滤波器内的瞬态建立时间。
在步骤312中，计数器244让开关246将剩下的数字基带同相信号238通过信道滤波器250。最后，在步骤314中数字解调器252对滤波以后的数字基带同相信号238进行数字解调。
参考图4，它说明信道滤波器250没有预先载入计算出来的平均直流偏移的时候，无线电接收机200(例如GSM无线电接收机)的输出。
参考图5，它说明信道滤波器250按照本发明预先载入平均直流偏移的时候，无线电接收机200(例如GSM无线电接收机)的输出。
由此可见，本领域里的技术人员已经明白本发明提供了一种无线电接收机和方法，通过在信号通过信道滤波器之前预先将平均直流偏移载入信道滤波器，它能够有效地补偿不需要的直流偏移，并且使信道滤波器的建立时间最短。还有，公开的这个无线电接收机能够有效地抑制相邻时隙信道滤波器的干扰。
虽然在前面的详细描述中参考附图描述了本发明的方法和装置的一个实施方案，但是应当明白，本发明并不限于这里公开的实施方案，而是能够有各种重新安排、修改和替换而不会偏离下面的权利要求给出的本发明的实质。

Claims (21)

1.一种无线电接收机，包括：
用于接收无线电信号的一付天线；
一个模拟部分，跟所述天线连接，用于将无线电信号解调成至少一个基带信号；
一个模数转换部分，跟所述模拟部分连接，用于将至少一个基带信号转换成至少一个数字基带信号；
一个滤波器，用于对至少一个数字基带信号进行滤波；和
一个预先载入系统，跟所述模数转换器部分和所述滤波器连接，利用来自至少一个数字基带信号预定个数的码元计算其平均直流偏移，并且在所述滤波器对至少一个数字基带信号进行滤波之前，在所述滤波器中载入预先计算出来的平均直流偏移。
2.权利要求1的无线电接收机，还包括一个解调器，跟所述预先载入系统连接，对滤过波的至少一个数字基带信号进行解调。
3.权利要求1的无线电接收机，其中的预先载入系统还包括一个计数器，用于有选择地控制开关将至少一个数字基带信号预定个数的码元传递给能够计算平均直流偏移的处理器，这个处理器能够在计数器有选择地控制开关将至少一个数字基带信号传递给滤波器之前，在滤波器中预先载入计算出来的平均直流偏移。
4.权利要求1的无线电接收机，其中的模拟部分还包括：
第一个本地振荡器；
第一个混频器，跟第一个本地振荡器连接，用于将无线电信号解调成中频信号；
第二个本地振荡器；
第二个混频器和第三个混频器，跟第二个振荡器连接，将中频信号解调成至少一个基带信号，包括基带同相(I)信号和基带正交(Q)信号。
5.权利要求4的无线电接收机，其中的无线电接收机是一个超外差式接收机。
6.权利要求1的无线电接收机，其中的模拟部分还包括一个混频器，跟一个本地振荡器连接，用于将无线电信号解调成至少一个基带信号，包括一个基带同相信号和一个基带正交信号。
7.权利要求6的无线电接收机，其中的无线电接收机是一个零拍接收机。
8.权利要求1的无线电接收机，其中的无线电信号是在时分多址通信系统中一帧的预定时隙里周期性地收到的。
9.权利要求1的无线电接收机，其中的无线电接收机是一个通信终端。
10.权利要求1的无线电接收机，其中的滤波器还包括一个数字信道滤波器。
11.一种通信终端，包括：
用于接收无线电信号的一付天线；
跟所述天线连接的一个模拟部分，用于将无线电信号解调成基带同相信号和基带正交信号；
跟所述模拟部分连接的一个模数转换部分，用于将所述基带同相信号和基带正交信号分别转换成数字基带同相信号和数字基带正交信号；
第一个信道滤波器和第二个信道滤波器，分别用于对数字基带同相信号和数字基带正交信号进行滤波；
跟所述模数转换部分和第一个信道滤波器连接的第一个预先载入系统，用数字基带同相信号中预先确定个数的码元计算第一个平均直流偏移，并且第一个信道滤波器对数字基带同相信号进行滤波之前，在第一个信道滤波器中预先载入计算出来的第一个平均直流偏移；和
跟所述模数转换部分和第二个信道滤波器连接的第二个预先载入系统，利用数字基带正交信号中预先确定个数的码元计算第二个平均直流偏移，并且第二个信道滤波器对数字基带正交信号进行滤波之前，在第二个信道滤波器中预先载入计算出来的第二个平均直流偏移。
12.权利要求11的通信终端，还包括一个数字解调器，跟第一个和第二个预先载入系统连接，用于以数字方式对滤波以后的数字基带同相信号和数字基带正交信号进行解调。
13.权利要求11的通信终端，其中的第一个预先载入系统还包括一个计数器，用于有选择地控制开关将数字基带同相信号中预定个数的码元传递给能够计算第一个平均直流偏移的处理器，在计数器有选择地控制开关将剩下的数字基带同相信号传递给第一个信道滤波器之前，所述处理器能够在第一个信道滤波器中预先载入计算出来的第一个平均直流偏移。
14.权利要求11的通信终端，其中第二个预先载入系统还包括一个计数器，用于有选择地控制开关将数字基带正交信号中预定个数的码元传递给能够计算第二个平均直流偏移的处理器，这个处理器能够在计数器有选择地控制开关将剩下的数字基带正交信号传递给第二个信道滤波器之前，将第二个信道滤波器载入计算出来的第二个平均直流偏移。
15.权利要求11的通信终端，其中的通信终端是零拍接收机和超外差式接收机中选择出来的一个。
16.权利要求11的通信终端，其中无线电信号是在时分多址通信系统中一帧的预定时隙内周期性地收到的。
17.用于补偿无线电接收机内不需要的直流偏移的一种方法，该方法包括以下步骤：
将无线电信号解调成基带同相信号和基带正交信号；
将基带同相信号和基带正交信号分别转换成数字基带同相信号和数字基带正交信号；
利用数字基带同相信号中预定个数的码元估计第一个平均直流偏移；
在第一个滤波器中预先载入计算出来的第一个平均直流偏移；和
在预先载入所述第一个滤波器以后，在第一个滤波器中对数字基带同相信号进行滤波。
18.权利要求17的方法还包括以下步骤：
用数字基带正交信号中预定个数的码元估计第二个平均直流偏移；
在第二个滤波器中预先载入计算出来的第二个平均直流偏移；
预先载入所述第二个滤波器以后，在第二个滤波器中对数字基带正交信号进行滤波。
19.权利要求18的方法，还包括以数字方式对滤波以后的数字基带同相信号和滤波以后的数字基带正交信号进行解调的步骤。
20.权利要求17的方法，其中的解调步骤还包括将无线电信号解调成中频信号，将中频信号解调成基带同相信号和基带正交信号。
21.权利要求17的方法，其中的无线电接收机是超外差式接收机和零拍接收机中选择出来的一个。
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