CN1672320A

CN1672320A - 包括多个并行接收装置的接收机

Info

Publication number: CN1672320A
Application number: CN03818417.6A
Authority: CN
Inventors: A·休姆伯索特
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2003-07-11
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2023-07-11
Also published as: US20060061685A1; CN1672320B; EP1527514A1; WO2004013955A1; FR2843249A1; JP2005535207A; AU2003247055A1

Abstract

本发明涉及一种用于接收其频谱位于指定频带中的模拟信号的接收机，所述指定频带比基带更高。它包括管理至少一个位于指定噪声频率周围的窄带噪声信号的接收装置。该接收机包括确定多个接收信道的多个并行基带转换装置，用于将接收信号的频谱转换为靠近基带并相互偏移的接收频带，从而在每个接收频带上，该窄带噪声信号在相对于所述频谱的相异点处叠加到接收信号的偏移频谱上。它还包括重组装置，用于对在每个接收信道上获得的接收信号的多个偏移频谱进行重组，并用于获得对应于接收信号频谱的单个频谱，其消除了窄带噪声影响且位于接近基带的频带。

Description

包括多个并行接收装置的接收机

技术领域

本发明涉及信号传输领域。特别是涉及一种设备，用于接收其频谱处于指定频带中的模拟信号，所述指定频带高于被称为基带的以零为中心的基准频率，并且所述设备包括接收装置，管理至少一个分布在指定噪声频率周围的窄带噪声信号。

本发明还涉及包括这种设备的一种数字电视接收机和一种多媒体接收机以及一种传输系统。

它还涉及一种接收方法和一种包括用于实现所述接收方法的指令的程序。

本发明适用于所有的模拟和数字传输，不过尤其有益于宽带传输的情况，例如视频传输，或更广泛而言，例如多媒体传输。它还适用于需要同时传输大量数据的蜂窝无线通信。

背景技术

公众所用的接收机通常采用廉价元件，其可例如根据RFCMOS(射频互补金属氧化物半导体)技术制成。这些接收机在指定频率周围产生了与1/f成正比的不可忽略的窄带噪声信号，该指定频率通常(但不是必需)为零或DC频率。在转换时(被称为基带转换，在接收机中进行)，将接收的模拟信号频谱转换为略低于发送信号载频的频带，以便能够处理所接收的信号。1/f形式的噪声信号具有干扰接收信号的频谱的趋向，这是因为噪声信号处于转换后的接收频带中。通过适当选择接收机所用的模拟元件，存在用于减少此1/f形式的噪声影响的技术。在US专利公开号6 160 274中描述了这些技术的一种。实现它可能要相对昂贵和复杂，这对于制造公众所用的接收机来讲不够理想。

本发明的目的在于弥补该缺陷。

发明内容

该目的采用如引言段所述的设备来实现，包括：多个并行基带转换装置，其引入了多个接收信道，以便将接收信号的频谱转换为靠近基带并彼此相互偏移的接收频带，从而在每个接收频带上，在相对于所述频谱的相异点处，窄带噪声被叠加到接收信号的偏移频谱上；以及重组装置，用于将在每个接收信道上接收的信号的多个偏移频谱重组，并获得对应于接收信号频谱的单个频谱，其消除窄带噪声的影响。

采用多个接收信道使得有可能在审慎选择的不同指定频带中转换接收信号之后，获得多个受相异点窄带噪声影响的接收信号的偏移频谱。理想地，对于频谱的每个相关频率而言，存在至少一个频谱，而对于该频谱，此相关频率不受窄带噪声影响。因此，有可能重新构造接收信号的频谱，通过消除频谱中受窄带噪声影响的部分移去窄带噪声，并用来自接收信号的其它偏移频谱的不受影响的部分替换之。

有益地，该技术使得在靠近基带的频带中保护接收信号的频谱成为可能，这使得有可能采用相对低的抽样频率在接收机中处理信号。

根据本发明的优选实施方案，基带转换装置被设计成将接收信号的频谱关于零频对称偏移。这也使得在每个接收信道上使用相同抽样频率成为可能，从在接收机中实施的观点上看，这很实用。

附图说明

将参照附图所示实施方案的示例，进一步描述本发明，然而，本发明并不限于此。

图1是根据本发明的设备的第一部分示例的功能示意图，

图2A是根据本发明第一实施方案的设备的第二部分示例的功能示意图，

图2B是一组图，用于说明当接收信号由图2A的设备进行处理时其频谱的变化，

图3A是根据本发明第二实施方案的设备的第二部分示例的功能示意图，

图3B是一组图，用于说明当接收信号由图3A的设备进行处理时其频谱的变化，

图4是根据本发明第三实施方案的设备的第二部分示例的功能示意图，

图5是包括根据本发明的接收机的传输系统示例的功能示意图。

具体实施方式

图1示意性示出了根据本发明的接收机的模拟部分的实施方案示例。这可以是任何电信号的接收机，例如雷达或接收蓝牙信号的无线连接器、兼容DVB-S(卫星数字视频广播)标准的数字电视接收机、根据GSM(全球移动通信系统)或UMTS(通用移动通信系统)标准等的移动无线接收机。

在说明书的剩余部分中，将RFCMOS技术当作示例，其带来了集中在零频上的1/f形式的窄带噪声。同样的推理可应用于任何类型的窄带噪声。

更具体而言，本发明涉及使用低性能技术的低成本接收机。生产廉价数字接收机的一种方法是，在例如设计使用RFCMOS技术的单个部件中，集成接收机的模拟部分和数字部分。这一技术最初被设计用于生产接收机的数字部分，在模拟部件方面是低性能的。用此技术生产的模拟部件通常在接收模式中，带来了处于已知频率的1/f形式的窄带噪声，f代表接收信号的频率，该窄带噪声有时有碍于信号的剩余处理过程。这是因为1/f形式的此噪声位于用于转换成基带的接收信号的频带中。在此转换期间，可能因此损失一部分有用信号。为了避开受该噪声影响的区域，向高频偏移信号接收频带仅仅将此问题转移到另一层面上，这是因为假如这样的话，根据已知的香农原理，抽样频率必定将较高。因此将增加生产接收机数字部分的成本，尤其是如果接收信号具有广谱，这通常是卫星传输或多媒体传输的情形。

本发明推荐的解决方案包括在接收机中提供多个接收信道，用于将接收信号转换为靠近基带但彼此相互偏移的多个频带，从而接收信号被处于其频谱中不同点的1/f形式的噪声修改，使得在链路末端重新构造不受该噪声影响的完整信号成为可能。因为接收机可能带来不是以零频为中心的其它窄带噪声。所以它可以包括两个以上的多个接收信道。

图1所示的接收机模拟部分包括并行设置的多个基带转换装置，其确定了多个接收信道(此处只有两个)，为了将接收信号的频谱转换为靠近基带并相互偏移的接收频带，从而在每个接收频带上，在相对于所述频谱的相异点处，将1/f形式的噪声叠加在接收信号的偏移频谱上。

图1还示出了其它实施方案的细节。RF IN代表例如从天线接收的模拟信号。它被低噪声放大器LNA放大，这增加了接收信号的电平。每个接收信道或接收支路包括混频器M1、M2，用于将处于预定频率f1、f2的信号与接收信号混频，以便将接收信号转换到以预定频率为中心的频带。优选利用相对于固定频率对称偏移的频率f1、f2，该固定频率例如是电压控制的振荡器的频率，用f_vco表示，从而分别以f1＝f_vco+δf与f2＝f_vco -δf为中心的每个频谱的最大频率绝对值相等。这使得在剩余处理过程中对每个接收信道使用同样的抽样频率成为可能。根据频谱是否以零为中心，使用低通或带通滤波器LPF1、LPF2分别在高频对有用信号进行截取，或围绕有用信号的频带进行截取。放大器AMP1、AMP2是必需的，用于放大在滤波期间损失了部分能量的信号，并用于优化置于每个放大器AMP1、AMP2输出端的模/数转换器ADC的使用。这是因为在转换器ADC输入端的信号必须具有足够的能量，以利用转换器的整个幅度并给予有效的数字化。在混频器M1、M2的输出端，所供信号为复正交信号，用(I，Q)表示，在两个不同的线上示出。在每个转换器ADC的旁边，示出了在每个转换器ADC输出端提供的信号的偏移频谱。它以每个接收频率δf与-δf为中心，δf与-δf分别对应于每个接收信道。在图1所示示例中已经假设，1/f形式的噪声是以零为中心的。分别以其接收频率δf或-δf为中心的每个频谱，在频谱上的不同相关点处围绕零(DC)进行修改。因此有可能根据从转换器ADC输出端获得的偏移频谱来重新构造不受该噪声影响的信号频谱。可以想象许多重组方法。图2至4描述了其中的三种可能的重组方法。

图2A说明根据本发明第一实施方案的数字接收机的数字处理专用部分，该数字接收机的模拟部分如图1中所述。它包括两个并行的转换器ADC，每个接收信道上各有一个，其标明了图1中所述模拟处理与下面数字处理之间的通道。在图2A所述的示例中，借助于两个频谱的部分相加，从两个相异信道出来的频谱被重组为单个频谱。部分相加通过下列装置进行。在两个信道中的一个信道上，这里指信道A，高通滤波装置HPF对1/f形式的噪声频率周围的第一频带中的接收信号进行滤波，这里例如是零频(DC)。在另一个信道上，这里指信道B，用混频器表示的偏移装置将接收信号的频谱偏移了第一和第二接收频率之间的差值，这里第一和第二接收频率是δf与-δf，差值等于+2δf，并且与信道A滤波装置HPF互补的滤波装置LPF对在所述1/f形式的噪声频率周围的第二频带之外的接收信号进行滤波，包括通过信道A滤波的第一频带。用加法器表示的相加装置将来自第一接收信道A和第二接收信道B的信号相加。在加法器的输出端，接收机正常的数字处理过程继续进行解调DEMOD，均衡EQUAL，以及未在图中示出的信道与信源解码。均衡器EQUAL的作用在于纠正下行数据流的任何由先前处理带来的不完全性所引起的信号退化，特别是滤波器HPF和LPF的不理想互补，在两个信道之间的可能的增益差异或者频率偏移δf控制的不理想。

图2B示出了在点A1、A2、B1、B2与C1的、数字处理的各种步骤期间信号的频谱曲线。

当接收机中1/f形式的噪声位于单个噪声频率上时，此实施方案是适用的。

图3A描述了根据本发明第二实施方案的数字接收机的数字处理专用部分，该数字接收机的模拟部分已在图1中进行了说明。它包括两个并行的转换器ADC，每个接收信道A和B上都有一个，其标明了图1中所述模拟处理与下面数字处理之间的通道。在图3A所述的示例中，借助于所谓的两个频谱的完全相加，将来自两个不同信道的频谱重组为单个频谱。完全相加通过下列装置进行。在每个信道上，滤波装置HPFA或HPFB对1/f形式的噪声频率周围的第一频带中的接收信号进行滤波，这里例如是零频(DC)。用混频器表示的偏移装置对接收信号的频谱进行偏移，其与在进行图1所述模拟处理的期间由混频器M1或M2分别施加给所述信道的δf或-δf差值的相反，也就是说：-δf用于信道A而+δf用于信道B。用加法器表示的相加装置将来自所述第一和第二接收信道的信号相加。在加法器的输出端，数字处理过程等同于根据图2A所述的第一实施方案所执行的处理过程。

图3B示出了在点A1、A2、B1、B2与C1的、数字处理的各步骤期间信号的频谱曲线。

当由于δf的估计而引起的两个信道之间的相位差保持低于π(pi)时，此实施方案是适用的。如果两个信道相位相反，则两个信号的重组将导致破坏性的相加。

图4描述了根据本发明第三实施方案的数字接收机的数字处理专用部分。在图4所述的示例中，借助于均衡器，将来自两个相异信道的频谱重组为单个频谱。直到两个混频器的输出端，在此实施方案中所用装置与图3A所述实施方案中所用装置是相同的。其次，在每个信道上并行地执行接收机的标准的数字处理。然后，为了继续进行直到解码的接收机处理过程，在均衡器EQUAL中将两个信号相加。

图5描述了根据本发明的传输系统的示例，其包括用于发射电信号的发射机51、用于传输所述信号的传输介质52以及用于接收它们的接收机53。接收机53例如是根据DVB-S标准的数字电视接收机类型，或包括如先前参照图1至4所述设备的GSM或UMTS标准的移动无线接收机。

实际上，至少本发明的数字部分可用软件装置实现。为此，根据本发明的设备包括一个或多个处理器与一个或多个程序存储器，程序包括指令，用于在他们被所述处理器执行时实现刚刚描述过的功能。

附图及其描述说明了本发明，而未限制其范围。对于本领域技术人员而言，应当清楚，存在所述实施方案的其它替换方案，其符合本发明的范围。在这点上，提出某些意见如下。存在借助于硬件或软件装置来实现这些功能的许多方法。在这点上，附图是高度示意性的，并只说明本发明的一个特定实施方案。同样地，尽管附图通过各种不同单元示出了各种功能，但这不排除单个硬件或软件组件实现多个功能，也不排除由一组硬件或软件组件或者硬件与软件组件来实现相同的功能。

在权利要求中任何对附图标记的表示不限制所述权利要求的范围。动词“包括”与它们的变形的使用并不排除那些超过权利要求所述的元件或步骤的出现。加在一个元件或步骤之前的冠词“一”或“一个”并不排除多个元素或步骤的出现。

Claims

1.一种用于接收其频谱处于指定频带中的模拟信号的设备，所述指定频带高于称为基带的以零为中心的基准频率，该设备包括：

-接收装置，其管理至少一个位于指定噪声频率周围的窄带噪声信号，包括确定多个接收信道的多个并行基带转换装置，用于将接收信号的频谱转换为靠近基带并相互偏移的接收频带，从而在每个接收频带上，该窄带噪声信号在相对于所述频谱的相异点处叠加到接收信号的偏移频谱上；以及

-重组装置，用于根据每个接收信道上的接收信号的多个偏移频谱来构建对应于接收信号频谱的单个频谱，并且其消除了窄带噪声影响且位于接近基带的频带。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述基带转换装置被设计成将接收信号的频谱相对于零频进行对称偏移。

3.如权利要求1所述的设备，其中所述接收装置管理位于指定噪声频率周围的单个窄带噪声信号，并包括：在第一接收信道上的第一基带转换装置，用于转换第一接收频带中的接收信号的频谱，所述第一接收频带靠近以第一接收频率为中心的基带；以及在第二接收信道上的第二基带转换装置，用于转换第二接收频带中的接收信号的频谱，所述第二接收频带靠近以第二接收频率为中心并相对第一接收频带偏移了一频率间隔的基带，该频率间隔等于所述第一与第二接收频率之间的差值，并且其中所述重组装置包括：

-在两个信道其中之一上的滤波器装置，用于对在噪声频率周围的第一频带中的接收信号进行滤波，

-在另一信道上的偏移装置，用于将接收信号的频谱偏移第一与第二接收频率之间的所述差值，以及滤波器装置，用于对在所述噪声频率周围的第二频带之外的接收信号进行滤波，

-相加装置，用于将来自所述第一和第二接收信道的信号相加。

4.如权利要求2所述的设备，其中所述接收装置包括：在第一接收信道上的第一基带转换装置，用于转换第一接收频带中的接收信号的频谱，第一接收频带靠近以第一接收频率为中心的基带，而第一接收频率相对于所述噪声频率偏移预定的正差值；以及在第二接收信道上的第二基带转换装置，用于转换第二接收频带中的接收信号的频谱，第二接收频带靠近以第二接收频率为中心的基带，而第二接收频率相对于所述噪声频率偏移预定的负差值，该负差值的绝对值等于所述预定的正差值，并且其中所述重组装置包括：

-在第一信道上的第一滤波器装置，用于对在噪声频率周围的第一频带中的接收信号进行滤波；以及偏移装置，用于将滤波后信号的频谱偏移所述预定的负差值，

-在第二信道上的第二滤波器装置，用于对在噪声频率周围的第二频带中的接收信号进行滤波；以及偏移装置，用于将滤波后信号的频谱偏移所述预定的正差值，

5.一种包含如权利要求1至4其中之一所述的设备的数字电视接收机。

6.一种包含如权利要求1至4其中之一所述的设备的多媒体接收机。

7.一种传输系统，至少包括一个用于发射电信号的发射机、一个用于传输所述信号的传输网络，以及用于接收所述信号的如权利要求5或6其中之一所述的接收机。

8.一种用于接收其频谱处于指定频带中的模拟信号的方法，所述指定频带高于被称为基带的以零为中心的基准频带，该方法包括：

-接收步骤，管理至少一个位于指定噪声频率周围的窄带噪声信号，包括确定多个接收信道的并行执行的多个基带转换步骤，用于将接收信号的频谱转换为靠近基带并彼此偏移的接收频带，从而在每个接收频带上，该窄带噪声信号在相对于所述频谱的相异点处叠加到接收信号的偏移频谱上；以及

-重组步骤，用于根据每个接收信道上的接收信号的多个偏移频谱来重新构建对应于接收信号频谱的单个频谱，并且其消除了窄带噪声影响且位于接近基带的频带。

9.如权利要求7所述的接收方法，其中并行基带转换步骤被设计成将接收信号的频谱关于所述给定的噪声频率进行对称偏移。

10.一种程序，包含有指令，当由处理器执行时，用于实现如权利要求7或8其中之一所述的接收方法。