CN1613239A - 调节接收信号的相位的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

用于旋转所接收信号的相位以补偿由直接位于接收信号路径中的电路元件引入的相位变化或不连续性的技术。接收一个或多个控制信号，提供每个控制信号来调节与接收信号路径相关联的一个或多个电路元件的特定特征。然后确定对应于通过控制信号定义的工作状态的相位旋转，并且使所接收信号的相位旋转与所确定的相位旋转有关的一个量。在某些设计中，在数字化的同相IIN和正交QIN取样上执行相位旋转以产生经相位旋转的IROT和QROT取样。可以通过复数乘法(在直流偏移补偿之后)来执行相位旋转，为了便于执行，可以按数字化分立增量(例如，90°增量)来执行。

Description

调节接收信号的相位的方法和设备
                         发明背景
发明领域
本发明涉及数据传输。尤其，本发明涉及调节接收信号的相位来计算信号所经受的相位偏移和不连续性的方法和设备。
现有技术的描述
在典型的射频(RF)通信系统中，在发射机装置处对数据进行处理、调制、滤波和放大，并发送到一个或多个接收机装置处。所发送的信号在到达接收机装置之前一般经受路径损耗、多径和其它现象。在接收机装置处，对经调制的信号进行接收、调节和解调，以再现所发送的数据。信号调节一般包括低噪声放大、滤波、自动增益控制、下变频、取样、量化等等。
由于路径损耗、可以构成性地或非构成性地添加的多径和其它现象，所接收信号的信号电平一般在较宽的数值范围内变化。例如，对于CDMA系统，所接收信号可以变化85dB。为了对于取样和量化提供具有合适电平的信号，一般在接收信号路径中使用多个增益级。这些增益级可以包括一个或多个可变增益放大器(VGA)，这些放大器具有的增益可由控制信号调节。接收信号路径还可包括一个或多个分段，所接收信号可以在这些分段中选择数个信号路径中之一(即，增益路径和旁路路径)为路由而路由。
当调节接收信号路径中的可变电路元件时，或当选择不同的信号路径时，所接收信号的特征可以改变。尤其，当调节电路元件时可以使所接收信号的相位偏移。如果按跳步的方式调节电路元件，或如果通过不同信号路径切换信号，则所接收信号具有的相位可能不连续。相位偏移和不连续可能使性能变差。
传统上，通过合适地设计和操作在接收信号路径中的电路元件而使所接收信号的相位保持在可接受的程度。例如，某些传统设计限制切换电路元件和信号路径的速率。这些限制允许接收信号路径中的环路对变化进行较佳地跟踪，从而降低了性能变差量。然而，这些限制也阻止了接收机装置对所接收信号中的快速变化的跟踪，这也会使性能变差。此外，在CDMA系统中，这些限制还可能对初始发射功率电平产生负面影响。
如所看到，极其希望有一些技术，可用于调节所接收信号的相位，以补偿由于调节和/或切换与接收信号路径相关联的电路元件而引起的相位偏移和/或不连续。
发明概要
本发明提供某些技术，以调节所接收信号的相位来补偿由相关联于接收信号路径的电路元件引入的相位偏移。通过使所接收信号的相位旋转一个量，所述量相对于，以及同时近似于，电路元件所引入的相位偏移而使所接收信号中的相位偏移和不连续减小。可以在接收信号路径的各个位置处执行相位旋转。在一些实施例中，通过旋转数字化的取样而数字化地执行相位旋转(如果在直流(DC)校正环之外执行旋转)。可以在任何通信系统中把相位旋转施加于所接收信号，特别是在发送具有数据的导频的系统中。
本发明的一个实施例提供用于旋转所接收信号的相位的一种方法。根据所述方法，接收一个或多个控制信号，提供每个控制信号来调节与接收信号路径相关联的一个或多个电路元件的特定特征。然后，确定与由控制信号定义的操作状态相对应的相位旋转，并使所接收信号的相位旋转相当于所确定相位旋转的一个量。一般在指定的时间执行相位旋转，致使当调节电路元件时使相位偏移或不连续减小。
在某些接收机设计中，所接收信号是经正交下变频和数字化的，以提供同相(IIN)和正交(QIN)取样，并在IIN和QIN取样上执行相位旋转以产生经相位旋转的IROT和QROT取样。可以保持IROT和QROT取样的分辨率使之与IIN和QIN取样相同(例如，4位分辨率)。
可以有利地执行相位旋转以减小当在信号路径或电路设置之间切换所接收信号时引入的相位不连续性量。通过复数乘法来执行相位旋转，而且为了便于实施，以分立的增量(例如，90°增量)数字化地执行。可以使用相位旋转来计算由直接位于接收信号路径中的电路元件引入的相位变化或不连续性。
本发明的另一个实施例提供一个接收机单元，它包括接收机、控制器、以及相位旋转器。接收机根据一个或多个控制信号来接收和调节所接收信号，以产生经调节的信号。接收机包括一个或多个电路元件，所述一个或多个电路元件具有可通过控制信号调节的一个或多个特征。控制器确定相应于控制信号定义的操作状态的相位旋转，相位旋转器接收和使经调节信号的相位旋转相当于所确定相位旋转的一个量。
接收机可以包括一个或多个部分，每个部分具有许多信号路径，并且每个信号路径与特定相位相关联。然后，提供控制信号以通过信号路径切换所接收信号。
在某些实施中，接收机对经调节信号进行下变频和数字化以提供IIN和QIN取样，并且相位旋转器旋转IIN和QIN取样的相位以产生IROT和QROT取样。接收机单元可以进一步包括解调器，所述解调器处理IROT和QROT取样，以提供导频码元和数据码元，并进一步用导频码元对数据码元进行相干解调以产生再现数据。
可以设计相位旋转器使之提供按分立增量(例如，90°增量)的相位旋转。在一个特定设计中，相位旋转器包括两组多路复用器和两组异或门。第一组多路复用器接收IIN和QIN取样，并根据第一信号提供IIN或QIN取样。第一组异或门耦合到第一组多路复用器，并根据第二信号选择性地使所接收取样反相。第二组多路复用器接收IIN和QIN取样，并根据第一信号提供IIN或QIN取样。第二组异或门耦合到第二组多路复用器，并根据第三信号选择性地使所接收取样反相。从第一和第二组异或门的输出分别包括IROT和QROT取样。
可以扩展本发明以在具有导频辅助相干反向链路的系统(例如IS-95C)中提供相位调节来补偿电路元件在具有分立增益跳步的发送路径(例如驱动器和/或跳步-增益功率放大器)中，或如果通过不同的信号路径切换信号(例如，在旁路或功率放大器路径之间)，所引入的相位偏移。
附图简述
从下面结合附图的详细描述中，对本发明的特性、目的和优点将更为明了，在所有的附图中，相同的标记所表示的意义相同，其中：
图1是通信系统的示图，在所述通信系统中可以实施本发明；
图2是对于前向链路传输的基站和终端处的信号处理实施例的方框图；
图3是适合于处理调制信号的接收机的特定实施例的方框图；
图4A是适合于对所接收信号进行解调和包括本发明的相位旋转器的解调器特定实施例的方框图；
图4B是在解调器中的导频相关器的实施例的方框图；
图5是示出IIN和QIN取样的相位旋转的示图；
图6是可以提供增量为90°的相位旋转的相位旋转器特定实施例的方框图；以及
图7是可以提供任意确定增量的相位旋转的相位旋转器特定实施例的方框图。
较佳实施例的详述
图1是通信系统100的示图，在所述通信系统中可以实施本发明。通信系统100可以是在地面链路上支持用户之间的话音和数据通信的码分多址(CDMA)系统、时分多址(TDMA)通信系统(例如，GSM系统)、频分多址(FDMA)通信系统或其它多址通信系统。
一般设计CDMA系统使之符合一种或多种标准，诸如“用于双模宽带扩频蜂窝系统的TIA/EIA/IS-95A移动站-基站兼容性标准”(这里此后称之为IS-95A标准)、“用于双模宽带扩频蜂窝移动站的TIA/EIA/IS-98推荐的最低标准”(这里此后称之为IS-98标准)、通过名为“第三代伙伴关系项目”(3GPP)的国际性协议提供的和在一组文件(包括文件号3G TS 25.211、3G TS 25.212、3G TS 25.213和3G TS 25.214)中实施的标准(这里此后称之为W-CDMA标准)以及“用于cdma2000扩频系统的TIA/EIA/IS-2000.2-A TR-45物理层标准”(这里此后称之为CDMA-2000标准)。不断地提出和采用新的CDMA标准。
在图1中，许多基站104和许多终端106(为了简单起见，在图1中只示出一个终端106)进行通信。系统控制器108耦合到通信系统中的基站104，并且又耦合到公用电话交换网(PSTN)110。系统控制器108协调耦合到PSTN110的用户和在终端106处的用户之间的通信。
在前向链路上通过信号路径120发生从基站104到终端106的数据发送，并且在反向链路上通过信号路径122发生从终端106到基站104的数据发送。信号路径可以是诸如信号路径120a之类的直线路径，或诸如信号路径124之类的反射路径。当从基站104a发送的信号从反射源26反射并通过不是直线的路径到达终端106时产生反射路径124。反射源126一般是在终端106操作的环境中的制造物，可能是建筑物、移动物或其它结构。
图2是对于前向链路数据发送的基站104和终端106处的信号处理实施例的方框图。在基站104处，数据源220一般以分组形式把数据提供给编码器222，所述编码器根据特定CDMA系统或执行的标准而执行许多功能。这种编码功能一般包括形成具有必需控制字段、循环冗余校验(CRC)位和码尾位的每个数据分组。然后，编码器222用特定的编码方案(例如，特定的卷积码或Turbo码)对一个或多个经格式化的分组进行编码，执行经编码分组的速率匹配(例如通过重复或收缩码码元)，以及使分组中的码元进行交错(即，再排序)。然后把经交错的数据提供给调制器(MOD)224。
对于IS-95系统，在调制器224中通过能对数据发送到的终端进行识别的长PN码对经交错的数据进行扰频，用与分配给数据发送的话务信道相对应的沃尔什码进行覆盖，并进一步用短PNI和PNQ扩展码进行扩展。然后把经扩展的数据提供给发射机(TMTR)226，并进行滤波、调制和放大，以产生经调制的信号。通过双工器228路由经调制的信号，并从天线230在前向链路上通过信号路径120发送。按上面定义的CDMA标准更详细地描述前向链路信号处理。
在终端106处，通过天线242接收经调制的信号，通过双工器224路由，并提供给接收机(RCVR)246。在接收机246中，对所接收信号进行放大、滤波、正交解调、取样和量化，以产生同相(IIN)和正交(QIN)取样。把数字化的IIN和QIN取样提供给解调器(DEMOD)248，并根据正在执行的特定标准和系统进行解调。
对于IS-95系统，在解调器248中用短PN码使IIN和QIN取样进行去扩展，用与正在处理的话务信道相对应的沃尔什码进行去覆盖、并用去扰频码进行去扰频。在终端处使用的去扩展、沃尔什和去扰频码与在正在处理数据发送的基站处使用的码相对应。把来自解调器248的经解调数据提供给解码器250，所述解码器执行与编码器222处执行的功能相反的功能(例如，去交错、解码和CRC校验功能)。然后把经解码数据提供给数据宿252。控制处理器260可以指挥接收机246、解调器248和解码器250的操作。
如上所述，硬件支持在前向链路上的分组数据、消息、话音、视频和其它类型通信的发送。双向通信系统还支持从终端到基站的反向链路上的数据发送。然而，为了简单起见，在图2中未示出反向链路处理。
图3是适合于处理经调制信号的接收机300的特定实施例的方框图。可以使用接收机300作为图2中的接收机246。通过天线242接收经调制的信号，通过双工器244路由，通过接收机300中的衰减器衰减，并提供给射频(RF)处理部分350。在射频(RF)处理部分350中，通过在第一增益块中的两个信号路径中之一处理经衰减的信号。第一信号路径包括与开关354a串联耦合的微调(pad)352a，而第二信号路径包括低噪声放大器(LNA)356a。通过带通滤波器360对第一增益块的输出进行滤波，以除去可能在接着的信号处理级中产生互调成分的噪声和寄生信号。然后通过第二增益块中的两个信号路径中之一对经滤波的信号进行处理，其中第一信号路径包括与开关354b串联耦合的微调352b。而第二信号路径包括低噪声放大器LNA 356b。
在每个增益块中，第一信号路径提供旁路路径，为增益块和微调352提供特定的衰减量。在第二信号路径中的低噪声放大器LNA 356通过特定的增益放大所接收信号，以提供增益块的信号增益。当不需要低噪声放大器LNA356的增益时，开关354选择旁路路径。还可以禁止低噪声放大器LNA 356，例如，通过控制它的偏置电流。在另一个实施例中，低噪声放大器LNA 356a可以具有两个或多个分立的增益跳步。
把来自射频(RF)处理部分350的第二增益块的信号提供给中频(IF)处理部分370。在中频(IF)处理部分370中，通过可变增益放大器(VGA)372放大信号，以提供具有所要求信号电平的信号。然后把信号提供给正交下变频器374，并用来自振荡器376的载波信号(即，本振(LO))进行正交下变频，以提供同相(I)和正交(Q)基带信号。然后分别通过低通滤波器(LPF)378a和378b对I和Q基带信号进行滤波，以除去寄生信号以及带外噪声。然后使经滤波的I和Q信号分别通过数模转换器(ADC)380a和380b数字化，以提供数字化的IIN和QIN取样。
在一个实施例中，分别把数字化的IIN和QIN取样提供给分别检测I和Q分量的平均偏移的I和Q直流(DC)偏移控制环路386a和386b。然后把平均偏移分别反馈回低通滤波器378a和378b，以为了有效的解调而降低数字化I和Q信道偏移。
可变增益放大器VGA 372提供可变增益，致使提供给模数转换器ADC 380的信号幅度处于所要求的电平。在接收信号路径中也可以提供另外的或又一种可变增益放大器。例如，可以用耦合在低通滤波器378和模数转换器ADC380之间的一对可变增益放大器来代替(或补充)可变增益放大器VGA 372。
自动增益控制(AGC)电路388把控制信号提供给偏置控制电路382和增益控制电路384。偏置控制电路382把偏置电流和/或电压提供给低噪声放大器LNA 356a和356b，以致得到所要求的性能(例如，线性度)。当不需要增益路径时，偏置控制电路382还可以禁止低噪声放大器。增益控制电路384把控制信号提供给衰减器346、开关354a和354b以及可变增益放大器VGA372。增益控制电路384连同偏置控制电路382选择每个增益块的第一或第二信号路径来处理所接收信号。
图4A是适合于对所接收信号进行解调并包括本发明的相位旋转器的解调器400的特定实施例的方框图。可以使用解调器400作为图2中的解调器248。在解调器400中，把来自接收机246的IIN和QIN取样提供给使取样的相位按下述方法旋转的相位旋转器410。然后把经相位旋转的IROT和QROT取样提供给梳状(rake)接收机。虽然在图4A中示出用梳状接收机来处理所接收信号，但是可以使用其它接收机结构和实施，并在本发明的范围内。
如在图4A中所示，梳状接收机(rake receiver)包括搜索器单元422以及许多相关器单元430a到430n(还称它们为梳状接收机的指)。搜索器单元422和相关器单元430的每一个接收来自相位旋转器410的IROT和QROT取样，并执行与单元相关联的任务或通过控制处理器260指挥的任务。例如，控制处理器260可以指挥(或分派)搜索器单元422搜索所接收信号的强实例。强信号实例可能出现在不同的时间偏移处，搜索器单元422通过用不同的参数组(例如，不同的PN码、不同的时隙等等)处理IROT和QROT取样而可以识别强信号实例。可以设计搜索器422以把对应于所搜索信号的数据或搜索结果的指示提供给控制处理器260。控制处理器260分派相关器单元430对搜索器单元422辅助确定的接收信号的最强实例进行解调。最强的信号实例可以对应于来自相同源的不同信号路径，或来自不同源的不同发送，或两者。
当通过控制处理器260指挥时，每个分派的相关器单元430执行所接收信号的一个实例(即，在特定分派的时间偏移处的特定话务信道的信号)的解调。对于IS-95 CDMA系统，在每个分派的相关器单元430中，分别通过乘法器432a和432b用短PNI和PNQ码对IROT和QROT取样进行去扩展。一般对每个相关器单元430分派短PNI和PNQ码，所述PNI和PNQ码具有对应于进行解调的信号实例所经受的传播延迟的唯一偏移。然后，用对应于正在处理的话务信道的沃尔什码分别通过乘法器434a和434b对去扩展的I和Q取样进行去覆盖(即，相乘)。把乘法器434a和434b的输出分别提供给码元累加器436a和436b，并在沃尔什码元的长度上(即，对于IS-95系统，在64个码片的沃尔什码元周期上)进行累加，以产生去覆盖的I和Q码元。
对于诸如IS-95 CDMA系统和W-CDMA系统之类的某些通信系统，与数据一起发送导频，以使接收机装置对数据进行相干解调。对于IS-95 CDMA系统，在话务信道0上发送导频数据(包括全0的序列)，并用对应于沃尔什码0的全0序列进行覆盖。来自乘法器432a和432b的去扩展I和Q取样包括导频数据，并分别提供给导频相关器440a和440b，执行去扩展的I和Q取样的导频去覆盖、码元累加以及低通滤波，以再现导频。
图4B是导频相关器440的实施例的方框图。把来自一个乘法器432的去扩展取样提供给乘法器472，并用导频沃尔什序列(例如，对于IS-95 CDMA系统，典型的沃尔什码0)进行去覆盖。把经去覆盖的取样提供给码元累加器474，并在导频沃尔什码元的长度上(例如，对于IS-95沃尔什序列，在64个码片的持续期中)进行累加。把经累加的输出提供给低通滤波器476，进行滤波以除去噪声。低通滤波器的输出包括再现的导频码元。
参考图4A，把来自码元累加器436a和436b的去覆盖的码元和来自导频相关器440a和440b的再现导频码元提供给点积电路442，该电路计算对应于导频和数据码元的成对矢量的点积。每个相关器单元430再现的导频表示该相关器单元正在处理的信号实例的强度。因此使用导频对数据进行相位解调，并根据所接收导频的强度对数据进行定标。对于每个复数码元，点积电路422把对应于复数数据码元的矢量(即，去覆盖的I和Q码元)投影到对应于复数导频码元的矢量(即，再现的PI和PQ码元)上，使矢量的幅度相乘，并提供表示再现码元能量的一个有符号的标量值。
组合器446接收来自已经分配来进行处理信号实例的相关器单元430的标量值，对所述标量值进行相干组合，并产生经再现的码元。相干组合考虑来自每个相关器单元430的标量值的符号，并产生从不同信号路径接收到的信号的最大比例组合。对于IS-95 CDMA系统，通过乘法器位448用去扰频码(例如，长PN码)对来自组合器446的经再现码元进行去扰频，以提供接着通过解码器250进行解码的经解调的数据。
回到图3，可以通过在第一和第二增益块的每一个中的两个信号路径中之一提供所接收信号。在每个增益块中的每个信号路径与特定的相位相关联。在特定增益块中的两个信号路径的相位可能不相等，并且当切换信号路径时，在所接收信号中反映出该相位差。尤其，当切换两个信号路径时，所接收信号可能经受相位不连续性。
所接收信号包括导频和数据。对于相干解调，使用经再现导频的相位对经去覆盖的数据进行解调以提供经再现的数据。当在所接收信号中存在相位不连续性时，相似地影响导频和数据的相位。
一般通过具有所选择带宽的低通滤波器(诸如图4B中的低通滤波器476)对导频进行滤波以除去大量噪声，同时允许对导频的相位/频率的变化进行跟踪。在一种特定设计中，导频低通滤波器是具有近似于417微秒时间常数(τP)的第一阶无限冲击响应(IIR)滤波器。
参考图4A，因为在数据再现路径中没有使用低通滤波器，所以接着从码元累加器436来的经去覆盖的数据码元中几乎立即就反映所接收信号中的相位变化或不连续性。然而，由于图4B中的导频低通滤波器，直到数个滤波器时间常数之后，在从低通滤波器476来的经再现导频码元中才反映所接收信号中的相位变化或不连续性。在低通滤波器稳定而反映相位变化和不连续性之前的时间周期期间，在导频码元和数据码元之间存在误差。例如，相位误差的量值与正在切换的两个信号路径之间(例如，在图3的每个增益块中的旁路路径和LNA路径之间)，或特定电路元件的两种设置之间(例如，在LNA 356的高增益和低增益之间)的相位差有关。在来自解调器400的经解调数据中显现这个相位误差。如果相位误差较大，则数据解码可能出错。即使只有某些数据位的解码出错，可以认为经解码数据的整个帧出错，并宣布擦除。
在一种传统方法中，为了减少由于信号路径和电路设置之间的切换引起的相位误差而导致的帧擦除的数目(即，解码出错的帧)，把切换速率限制到较低值(例如125Hz，或80微秒)。较低切换速率保证即使由于相位变化或不连续性而使特定帧的解码出错，但是以后的数个帧不会因为信号路径或电路设置之间的切换而被擦除。
然而，限制信号路径或电路设置之间的切换速率可能产生其它问题。例如，限制切换速率可能会阻止接收机装置跟踪所接收信号电平的快速变化。在某些实例中，在从低噪声放大器(LNA)路径切换到旁路路径之后，所接收信号电平可能快速降低到低电平，需要来自低噪声放大器(LNA)的附加增益。信号电平的快速变化可能是由于多径，而可变增益放大器(VGA)可能不适合于补偿所降低的信号电平。如果在一个特定的时间周期(例如，80毫秒，相应于125Hz)中阻止LNA路径，则所接收信号可能变成很弱，数据的接收会出错，并且可能发生帧擦除。此外，在CDMA系统中，由于初始环路发送估计值是基于所接收信号的，这会因为失去LNA增益的量而出错。
在本发明的一个实施例中，例如，使用相位旋转器来补偿由于信号路径之间或电路设置之间的切换引起的所接收信号中的相位变化或不连续性。参考图4A，相位旋转器410接收来自接收机246的IIN和QIN取样，根据控制信号CTRL[2:1]执行所接收取样的相位旋转，并提供相位相对于IIN和QIN取样旋转的IROT和QROT取样。相位旋转近似地补偿正在切换的信号路径或电路设置之间的相位差。
在相位旋转器410的设计中一般着手于数个因素和考虑。首先，相位旋转器应该提供补偿所接收信号的预期相位变化和不连续性必需的要求精度(即，所要求的旋转量)。第二，相位旋转器应该实施简单而且价格有效。第三，相位旋转器最好不产生附加分辨率位，附加分辨率位会影响接续处理块的设计。在某些传统的接收机设计中，IIN和QIN取样的每一个具有4位分辨率。因此，如果可以使IROT和QROT取样也保持在4位分辨率(不牺牲正确度)，则不需要修改接续的处理块而使之在IROT和QROT取样上操作。
发明者已经根据实验测量发现，如果把在切换的信号路径或电路设置之间的相位差限制为与切换速率有关的特定量，则可以减少性能变差，并可以得到与设计规格一致。表1列出可以容许而无可察觉的性能变差的信号路径或电路设置之间的切换速率和最大相位差。可以从表1看到，对于高达50Hz的切换速率可以容许高达160°的相位差；对于高达150Hz的切换速率可以容许高达90°的相位差；以及对于高达700 Hz的切换速率可以容许高达60°的相位差。
             表1
    切换速率     容许的相位差
    ≤50Hz     160°
    50-150Hz     90°
    150-700Hz     60°
发明者还已经发现，信号路径和电路设置之间的相位差在-40℃到+80℃的温度范围内约变化3°，在系统工作带宽上(例如，从869MHz到894MHz)约变化4°，从接收机单元到接收机单元约变化2°。因此，在工作条件和元件容差上的相位差的变化可以预期小于10°。根据上面的观察，以及对于700Hz或更小的切换速率，能提供按90°增量的相位旋转的相位旋转器可以提供所要求的性能。
图5是示出IIN和QIN取样的相位旋转的示图。分别在水平和垂直轴上以实线相位复数矢量示出IIN和QIN取样(即，到相位旋转器的输入)。用虚线相位复数矢量示出IROT和QROT取样(即，从相位旋转器的输出)。相位旋转器输出和相位旋转器输入之间的相位差是相位旋转θROT。可以计算IROT和QROT取样：
IROT＝IIN·cos(θROT)+QIN·sin(θROT)    以及    公式(1)
QROT＝-IIN·sin(θROT)+QIN·cos(θROT)           公式(2)
可以使用在温度和/或带宽上具有不同相位偏移的不同旁路结构或装置。
既然是这样，应该认识到，可以扩展相位旋转表使之包括温度和/或带宽变化。
在某些实施例中，可以设计相位旋转器来提供按90°增量的相位旋转，如通过信号ROT[2:1]所确定。表2列出与信号ROT[2:1]的4个可能值相关联的相位旋转。表2还列出根据IIN和QIN取样产生相位旋转的IROT和QROT取样。
                       表2
    ROT[2:1]     相位旋转θROT     IROT     QROT
    0    0     0°     IIN     QIN
    0    1     90°     QIN     -IIN
    1    0     180°     -IIN     -QIN
    1    1     270°     -QIN     IIN
现在描述本发明对于图3所示接收机300的特定实施，其中为接收信号路径中的两个增益块提供两个控制信号CTRL[2:1]。一个控制信号(即，CTRL1)选择第一增益块的旁路路径或LNA路径，而另一个控制信号(即，CTRL2)选择第二增益块的旁路路径或LNA路径。控制信号CTRL[2:1]的每组值定义接收信号路径的特定工作状态。例如，CTRL[2:1]＝00的值可以定义在两个增益块中使用旁路路径，CTRL[2:1]＝01的值没有在该特定例子中使用(即，禁止这个工作状态)，CTRL[2:1]＝10的值可以定义在第一增益块中使用旁路路径而在第二增益块中使用LNA路径，以及CTRL[2:1]＝11的值可以定义在两个增益块中使用LNA路径。
可以使每种工作状态与所接收信号的特定相位旋转相关联。指定工作状态中之一(例如，CTRL[2:1]＝00)作为具有为0的相位旋转的基本状态。使其余工作状态中的每一个都与相对于基本状态的特定相位旋转相关联。把每个工作状态(即，GTRL[2:1]的每组值)映射到与该工作状态相关联的相位最接近匹配的ROT[2:1]的对应值。
作为一个例子，在第一增益块中的LNA路径相对于旁路路径可以具有110°的相位偏移，而在第二增益块中的LNA路径相对于旁路路径可以具有150°的相位偏移。因此，当两个增益块都使用旁路路径时，对于CTRL[2:1]＝00的相位是0°，当第一增益块使用旁路路径而第二增益块使用LNA路径时，对于CTRL[2:1]＝10的相位是150°，当两个增益块都使用LNA旁路路径时，对于CTRL[2:1]＝11的相位是260°。以反时针方向来执行相位旋转以在切换一个或多个信号路径时补偿所接收信号的相位变化或不连续性。因此，CTRL[2:1]＝00(即，0°相位偏移)与ROT[2:1]＝00(即，0°相位旋转)相关联，CTRL[2:1]＝10(即，150°相位偏移)与ROT[2:1]＝10(即，180°相位旋转)相关联，以及CTRL[2:1]＝11(即，260°相位偏移)与ROT[2:1]＝01(即，270°相位旋转)相关联。信号路径之间的其它相位差可能导致CTRL[2:1]和ROT[2:1]之间的不同关联。
当调节或切换接收信号路径到新的工作状态时，确定与新工作状态相关联的相位旋0转。然后通过确定的相位旋转来旋转IIN和QIN取样的相位，以补偿由于接收信号路径工作在新工作状态中而引起的相位偏移或不连续性。大约在切换信号路径或电路设置的同时，旋转IIN和QIN取样。通过在相反方向，并且在大约相同的时间，使IIN和QIN取样的相位旋转所要求的量，减少了所接收信号中的相位变化和不连续性，并提高了性能。
当选择新工作状态时(如通过控制信号CTRL[2:1]所识别)，确定与新工作状态相关联的相位旋转(如通过ROT[2:1]所识别)。用查找表(LUT)、组合逻辑或其它实施可以得到工作状态到所要求相位旋转的映射。然后，按要求以及通过信号ROT[2:1]识别的量来调节IIN和QIN取样，以提供所要求的相位旋转。
图6是相位旋转器600的特定实施例的方框图，相位旋转器600可以提供按90°增量的相位旋转，如在表2中所示。可以使用相位旋转器600作为图4A中的相位旋转器410。在这个实施例中，每个工作状态与4种可能的相位旋转中的一种相关联。控制信号CTRL[2:1]识别特定工作状态，而信号ROT[2:1]识别特定的相位旋转。把控制信号CTRL[2:1]提供到查找表(LUT)，所述查找表提供与所接收控制信号CTRL[2:1]确定的特定工作状态相关联的相位旋转。
如在表2中所示，对于为0的相位旋转，IROT和QROT取样分别等于IIN和QIN取样。对于90°和270°的相位旋转，交换IIN和QIN取样。对于180°和270°的相位旋转，IROT取样反相，而对于90°和180°的相位旋转，QROT取样反相。使用多路复用器(MUX)620和630以及异或门(XOR)622、632和634来实现这些关系。
如在图6中所示，把IIN[4:1]和QIN[4:1]提供给根据信号ROT1选择IIN或QIN取样的MOX 620a到620d，以产生IROT取样。如在表2中所示，当ROT1＝0时，MUX 620的输出包括IIN取样，而当ROT1＝1时，包括QIN取样。把MUX 620的输出提供给一组异或门622，如果信号ROT2＝1，则所述异或门组使所接收取样反相。异或门622的输出包括IROT取样。
相似地，把QIN[4:1]和IIN[4:1]提供给根据信号ROT1选择QIN或IIN取样的MUX 630a到630d，以产生QROT取样。如在表2中所示，当ROT1＝0时，MUX 620的输出包括QIN取样，而当ROT1＝1时，包括IIN取样。把MUX 630的输出提供给一组异或门632，如果异或门634检测到的控制信号ROT1≠ROT2，则所述异或门组使所接收取样反相。异或门632的输出包括QROT取样。
在图3所示的接收机设计中，对在接收信号路径中的两个增益块提供两个控制信号CTRL[2:1]，而其它控制信号提供给衰减器346以及可变增益放大器(VGA)372。每个控制信号CTRL[2:1]控制各自的增益块，并具有值“0”或“1”。一般，接收信号路径可以包括任何数目的增益块以及任何数目的可调节电路元件。此外，在每个增益块中可以并联或串联地耦合任何数目的信号路径，而且可以把电路元件调节到任何数目状态中的一个状态。例如，可以设计增益块使之具有两个或多个信号路径和/或分立的增益跳步，其中每个信号路径与特定相位相关联。
图7是相位旋转器700的一个实施例的方框图，所述相位旋转器可以提供按任何确定增量的相位旋转。也可以使用相位旋转器700作为图4A中的相位旋转器410。在这个实施例中，通过N-位控制信号CTRL[N:1]来定义接收信号路径的工作状态。把控制信号CTRL[N:1]提供给查找表710，所述查找表提供与所接收控制信号CTRL[N:1]定义的工作状态相关联的相位旋转θROT。乘法器720可以进一步使所产生的输出量化，以提供具有特定位数分辨率(例如，4位)的取样。
上述本发明的实施例通过执行在IIN和QIN取样上的相位旋转而补偿所接收信号的相位变化或不连续性。可以在许多接收机设计中有利地使用这个实施例。参考图2，可以在由各个制造厂生产的可用于各种接收机中的专用集成电路(ASIC)中实施解调器248和解码器250以及(可能)控制处理器260。可以使每种接收机模型(或每个制造厂)与特定的前端设计(即，接收机246的特定设计)相关联，所述特定前端设计具有对应于相位变化/不连续性的特定组的确定的控制信号组。通过结合在解调器248中的相位旋转器，可以通过简单地改变查找表而使ASIC与各种前端设计一起使用，所述查找表把控制信号CTRL映射到合适的相位旋转。
在另一个实施例中，使信号路径的相位相等，致使相位差小于可能导致察觉到性能变差的一个量。例如，参考图3，可以使每个增益块的旁路路径的相位可比拟于或近似地等于LNA路径的相位。例如，通过在旁路路径中包括电抗性元件可以得到相位相等。可以用相结合的分立元件、印制电路板上的蚀刻元件或在集成电路中制造的元件来实施电抗性元件。
在再另一个实施例中，可以使导频滤波器(例如，图4B中的低通滤波器476)的带宽可调节，并与指挥信号路径或电路设置之间的切换的控制信号CTRL有关。如果预期信号路径或电路设置之间的切换会导致较大的相位变化或不连续性，则可以把带宽做成较宽，以致在一个短时间周期之后(例如，数个码元)，在导频滤波器的输出端可以反映相位变化或不连续性。另一方面，对于较小的相位变化或不连续性，可以把带宽做成适中，以致可以适当地跟踪较小的相位变化或不连续性。如果不期望有相位变化，则可以把带宽做成较窄以改善导频的滤波。
可以在沿接收信号路径的任何点处(除了直流偏移校正环路之内)执行相位旋转。参考图2，接收信号路径包括从天线242到数据宿252的一些元件。在每个处理块之后，所接收信号一般具有不同的特征，并可以通过适当的信号处理在接收信号路径中的任何点处(除了直流偏移校正环路之内)在所接收信号上执行相位旋转。在图4A中示出的实施例中，示出位于解调器400的输入端和在直流偏移校正环路之后、作为数字相位旋转器而实施的相位旋转器410。例如，参考图3，通过旋转用于对所接收信号进行正交解调的载波信号，还可以在正交下变频器374中得到相位旋转。
在某些接收机设计中，使用带通取样来产生可以进一步处理而再现数据的数字化的取样(例如，基带或带通I和Q取样)。对于这些接收机设计，通过旋转数字化取样或用于使所接收信号数字化的时钟，可以得到相位旋转。
可以使用数字或模拟电路或通过软件或固件来实施可得到上述要求功能的相位旋转器。在某些实施例中，为了易于实现和提供一致的性能，执行数字化的相位旋转。数字实施允许按分立的跳步进行相位旋转，虽然可以根据特定的相位旋转器设计来改变步长的大小。还可以使用模拟电路(例如，在正交下变频级中)来执行相位旋转。模拟实施可以允许以更连续的方式来进行相位旋转补偿。
因此，可以以各种方式实施本发明的相位旋转器。对于数字化实施，可以在数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、处理器、控制器、查找表、组合逻辑或某些其它电路元件中实施相位旋转器。还可以在处理器上执行的软件或固件中实施相位旋转器。
本发明可特别应用于CDMA系统的终端(即，远程站)。一般要求终端在具有较大信号电平范围(例如，85dB)的接收信号上工作。终端可以包括多个信号路径和/或多个具有可变增益的电路元件来适当地处理所接收信号。
可以把这里描述的本发明应用于所有通信系统，在所述通信系统中发送用于相干解调的导频。本发明可应用于当前现有的各种CDMA系统以及在继续考虑的新系统，诸如符合IS-95、W-CDMA和CDMA-2000标准的CDMA系统。
本发明还可以应用于其它通信系统，这些通信系统使用其它调制技术，诸如时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、调频(FM)以及调幅(AM)方案(诸如振幅压扩单边带(ACSSB))。本发明还可以应用于其它传输系统，诸如广播电视、寻呼以及其它。
提供较佳实施例的上述描述，以使熟悉本领域技术的人员可以制造或使用本发明。对于本领域中的普通技术人员很明显的是，还可以对这些实施例作各种修改，还可以将这里所描述的基本原理应用于其它的实施例，而无需借助于发明专业人员的帮助。因此，本发明并不受说明书中所描述的实施例的限制。应当从最广泛的意义上来理解这里所揭示的本发明的原理和新特征。

Claims (26)

1.一种用于提供所接收的信号的相位旋转的方法，其特征在于，它包含：
接收一个或多个控制信号，提供的每个控制信号用来调节一个或多个电路元件的特定特征，所述电路元件与用于处理所接收信号的接收信号路径相关联；
确定与通过一个或多个控制信号定义的工作状态对应的相位旋转；以及
使所接收信号的相位旋转与所确定的相位旋转有关的一个量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
对所接收信号进行下变频和数字化，以提供同相(IIN)和正交(QIN)取样；并且
其中，对IIN和QIN取样执行旋转，以产生经相位旋转的IROT和QROT取样。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，保持IROT和QROT取样的分辨率使之与IIN和QIN取样的分辨率相同。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，IROT和QROT取样具有4位分辨率。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过复数乘法来执行旋转。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，执行数字化的旋转。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按分立的增量使所接收信号的相位旋。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，按90°增量执行旋转。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所确定的相位旋转具有两位或更多位的分辨率。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按特别指定的时间执行旋转，致使当调节一个或多个电路元件时使所接收信号中的相位不连续性减少。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，提供至少一个控制信号以通过多个信号路径来切换所接收信号，每个信号路径与特定相位相关联。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，提供至少一个控制信号以调节直接位于接收信号路径中的电路元件。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用查找表来执行确定。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述查找表是可编程的。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所接收信号是CDMA信号。
16.一种用于在CDMA接收机单元中提供所接收信号的相位旋转的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：
接收一个或多个控制信号，提供的每个控制信号用来调节接收机单元的接收信号路径中的一个或多个电路元件的特定特征；
根据一个或多个控制信号，用电路元件调节所接收信号，以产生经调节的信号；
对经调节的信号进行下变频和数字化，以产生同相(IIN)和正交(QIN)取样；
确定对应于通过一个或多个控制信号定义的工作状态的相位旋转；以及
使IIN和QIN取样旋转一个与所确定的相位旋转有关的量，以产生经旋转的IROT和QROT取样。
17.一种用于调节所接收信号的相位旋转的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：
接收一个或多个控制信号，提供的每个控制信号用来调节与接收信号路径相关联的一个或多个电路元件的特定特征；
确定对应于通过一个或多个控制信号定义的工作状态的相位偏移；以及
用与所确定的相位偏移有关的一个量对所接收信号的相位进行调节。
18.一种接收机单元，其特征在于，包括：
接收机，用来接收和根据一个或多个控制信号调节所接收的信号，以产生经调节的信号，其中，所述接收机包括一个或多个电路元件，所述一个或多个电路元件具有通过一个或多个控制信号可调节的一个或多个特征；
耦合到所述接收机的控制器，用来确定对应于通过一个或多个控制信号定义的工作状态的相位旋转；以及
耦合到所述接收机的相位旋转器，用来接收和使经调节的信号的相位旋转一个与所确定的相位旋转有关的量。
19.如权利要求18所述的接收机单元，其特征在于，所述接收机用来对经调节的信号进行下变频和数字化以提供同相(IIN)和正交(QIN)取样；并且
其中，相位旋转器使IIN和QIN取样的相位旋转以产生经相位旋转的IROT和QROT取样。
20.如权利要求19所述的接收机单元，其特征在于，所述相位旋转器包括：
第一组多路复用器，用来接收IIN和QIN取样，并根据第一信号提供IIN或QIN取样；
耦合到所述第一组多路复用器的第一组异或门，用来根据第二信号选择性地使所接收取样反相，其中，所述第一组异或门的输出包括IROT取样；
第二组多路复用器，用来接收IIN和QIN取样，并根据所述第一信号提供IIN或QIN取样；以及
耦合到第二组多路复用器的第二组异或门，用来根据第三信号选择性地使所接收取样反相，其中，第二组异或门的输出包括QROT取样。
21.如权利要求19所述的接收机单元，其特征在于，进一步包括：
耦合到相位旋转器的解调器，用来处理IROT和QROT取样，以提供导频码元和数据码元，并且用导频码元对数据码元进行相干解调以产生再现的数据。
22.如权利要求21所述的接收机单元，其特征在于，所述解调器包括：
导频相关器，用来从IROT和QROT取样再现所述导频码元；以及
数据相关器，用来从IROT和QROT取样再现数据码元。
23.如权利要求18所述的接收机单元，其特征在于，所述相位旋转器用来提供按分立增量的相位旋转。
24.如权利要求23所述的接收机单元，其特征在于，所述相位旋转器用来提供按90°增量的相位旋转。
25.如权利要求18所述的接收机单元，其特征在于，所述接收机包括：
至少一个部分，所述部分包括多个信号路径，其中，每个信号路径与特定相位相关联，并且其中，提供至少一个控制信号，以通过所述信号路径中之一切换所接收信号。
26.一种在CDMA通信系统中使用的接收机单元，其特征在于，所述接收机单元包括：
接收机，用来接收和根据一个或多个控制信号调节所接收的信号，以产生经调节的信号，所述接收机还用来对经调节的信号进行下变频和数字化，以提供同相(IIN)和正交(QIN)取样，其中，所述接收机包括一个或多个电路元件，所述一个或多个电路元件具有通过一个或多个控制信号可调节的特征；
耦合到所述接收机的控制器，用来确定对应于通过一个或多个控制信号定义的工作状态的相位旋转；以及
耦合到所述接收机的相位旋转器，用来接收和使IIN和QIN取样的相位旋转与所确定的相位旋转有关的一个量以产生经相位旋转的IROT和QROT取样；以及
耦合到相位旋转器的解调器，用来处理IROT和QROT取样以提供导频码元和数据码元，并且用导频码元对数据码元进行相干解调以产生再现的数据。
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