CN1672333A - 无线收发机结构和方法 - Google Patents

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Abstract

无线通信设备(100)包括具有和收发器(110)连接的数字信号处理器(DSP)的处理器(120)。该收发器包括具有和发射器和/或接收器连接的一个或多个独立可变的频率或相位信号输出的数字－相位合成器。以相应的接收信号混频数字－相位合成器的可变频率和相位输出，并且其能够频率或相位调制信息信号用于发送。可以在加法器组合合成器输出、通过极化调制来提供幅度调制信号。

Description

无线收发机结构和方法
技术领域
本发明总的来说涉及无线通信，并且具体涉及，例如，在无线通信设备中的自适应和多模式无线收发机结构及其方法。
背景技术
通过仔细考虑下面结合附图的本发明的详细说明，本领域普通技术人员将可以完全理解本发明的各个方面、特征和优点。
附图说明
图1是示例性通信设备的示意性电气结构框图。
图2是示例性数字-相位合成器的示意性电气结构框图。
图3是具有多个输出的示例性数字-相位合成器的示意性电气结构框图。
图4是示例性无线接收机的示意性电气结构框图。
图5是示例性接收机处理流程图。
图6是示例性频率/相位调制发射器。
图7是示例性幅度调制发射器。
具体实施方式
图1是包括收发机110的示例性通信设备100，例如，移动无线蜂窝通信收发器或基站收发器。在其它实施例中，通信设备仅是接收器或仅是发射器，将在下面讨论其实例。
示例性通信设备100通常还包括处理器120，其具有和收发器110连接的数字信号处理器(DSP)。示例性DSP和处理器集成，尽管在其它实施例中DSP是分立的元件，并且在一些实施例中可能不需要DSP。
处理器120和存储器130连接，存储器130包括，例如，RAM和ROM并且在一些实施例中包括一些类型的闪存存储器。示例性设备包括显示器140，例如低功率LCD显示设备。示例性通信设备通常还包括输入和输出设备130，例如，字母数字键盘、卷屏和/或指向设备、麦克风、音频输出、输入和输出信号端口等，这取决于设备的特性。
本发明的通信设备优选的包括具有一个或多个固定的或可变的频率和相位输出的数字-相位合成器，其中输出和发射器和/或接收器连接，或者和在图1中示意性示出的类型的收发器连接。
图2示出了通常包括集成锁相环(PLL)压控振荡器(VCO)210的数字-相位合成器200，该集成锁相环(PLL)压控振荡器(VCO)210具有基准频率输入FREF212和集成PLL VCO信号输出FCLK214，该集成PLL VCO信号输出FCLK214和延迟线220的输入连接，该延迟线220产生基准频率输入(图2中的PLL VCO信号输出FCLK214)的受控延迟版本。
在图2的示例性实施例中，延迟线220包括串联连接的多个反向器缓存器222，仅由参考数字标识了其中的一些。以具有和延迟线的输出连接的输入232的相位检测器和低通滤波器230将延迟线220的输入和输出锁定到所需的延迟时间。相位检测器和低通滤波器230还包括连接到延迟线的输入的输出234。
在一个实施例中，将延迟线调谐到被输入延迟线220的VCO信号输出FCLK214的单一波长。在示例性实施例中，以1.0GHz输入时钟FCLK214驱动每个都具有31.25皮秒延迟的32个缓存器的串联布置，并且将其锁定到1000.0皮秒的总延迟。
在于2000年8月7日提交的、题目为“Digital-To-Phase Converter”的未授权美国申请No.09/633,705，于2001年2月9日提交的、题目为“Direct Digital Synthesizer Based On Delay Line With Sorted Taps”的未授权美国申请No.09/780,077，于2001年11月2日提交的、题目为“Cascaded Delay Locked Loop Circuit”的未授权美国申请No.10/000,914和于2001年12月21日提交的、题目为“Digital-To-PhaseConverter With Extended Frequency Range”的未授权美国申请No.10/365,558中更为全面地公开了数字-相位合成器和延迟锁定环路，将这些主题在此完全包括并作为参考。
在图2的示例性实施例中，延迟线220包括在32个缓存器的每一个之间的多个输出接头。每个输出接头提供具有相对于之前的输出接头的360/32＝11.25度偏移的1.0GHz输出信号。在图2中，多路复用器240包括沿着延迟线220和输出信号接头连接的多个输入。数字相位处理器250包括控制多路复用器240的输出，其中控制的方式是沿着延迟线的输出接头选择相移信号的组合以生成具有独立于原始输入时钟信号FCLK214的相位和频率参数的新的输出信号FOUT242。可以对数字-相位合成器的输出信号进行频率或相位调制，这在将在下面进一步描述的发射器应用中具有效用。
在于2000年8月7日提交的、题目为“Digital-To-Phase Converter”的未授权美国申请No.09/633,705，于2001年2月9日提交的、题目为“Direct Digital Synthesizer Based On Delay Line With Sorted Taps”的未授权美国申请No.09/780,077，和于2001年12月21日提交的、题目为“Digital-To-Phase Converter With Extended Frequency Range”的未授权美国申请No.10/365,558中更为全面地公开了数字-相位合成器，将这些主题在此完全包括并作为参考。
用在本发明中的类型的数字-相位合成器的数字处理和接头选择窗口通常包括确定何时选择一个或多个接头，并且选择哪一个。更为具体的说，由频率累加器确定其间处理接头信号输出的输入时钟周期，并且相位累加器确定将哪个接头连接到输出路径。所选延迟的基准时钟信号脉冲到接下来的延迟线或输出端口的连接由窗口触发信号控制。
在于2002年1月16日提交的、题目为“Delayed Locked LoopSynthesizer With Multiple Outputs And Digital Modulation”的未授权美国申请No.10/050,233和于2001年12月21日提交的、题目为“Digital-To-Phase Converter With Extended Frequency Range”的未授权美国申请No.10/365,558中更为全面地公开了数字-相位合成器的数字处理和接头选择窗口，将它们的主体在此完全包括并作为参考。
图3示出了包括单一延迟线320的数字-相位合成器结构300，其输出接头可由多个并联的多路复用器346、344、342和340独立选择，这些多路复用器具有相应的独立的输出信号FOUTD、FOUTC、FOUTB和FOUTA，并且所有的信号具有独立可控的频率和/或相位。
图4是包括数字-相位合成器410的示例性无线接收器400，如上面总的所述的，该数字-相位合成器410具有基准频率输入FREF和具有独立受控的频率和/或相位的一个或多个输出。该示例性数字-相位合成器包括多个信号输出FOUT1、FOUT2和FOUT3。接收器400可能是分立的接收器或收发器的一部分。
在一个实施例中，数字-相位合成器输出被连接到具有和一个或多个接收器天线连接的相应输入的相应混频器。在图4中，数字-相位合成器输出FOUT1、FOUT2和FOUT3被分别连接到相应混频器420、422和424。混频器420、422和424分别连接到相应的天线430、432和434，但是在其它实施例中，两个或多个混频器可以被连接到相同天线。在一些实施例中，在混频之前，可能包括接收的信号的放大和频率选择。而且，可以将一个或多个接收的信号和数字-相位合成器输出信号的正交分量混频。
通常将一个或多个混频器的输出连接到解调器。在图4中，由滤波器440、442和444对混频器的输出滤波，并且在由基带处理器460、462和464处理之前在A/D转换器450、452和454数字化。在图4的示例性数字接收器结构中，如在图1中总的示出的，由数字信号处理器(DSP)执行基带处理。在具有多个混频器的实施例中，可以由一个或多个处理器执行基带处理，这些处理器可以是集成的或分立的元件。
在一些实施例中，在图5的接收器处理流程图中示出，在模块510接收一个或多个信号。通过混频520以第一数字-相位合成器输出信号下变频接收的信号，并且在模块530解调下变频的信号。注意到，可以在混频之前对接收的一个或多个信号进行放大和频率选择。在其中接收多个信号的一些实施例中，通过以第二数字-相位合成器输出信号混频来下变频第二信号，同时下变频第一接收的信号。
在分集接收器应用中，通过以具有相同频率和相同相位的第一和第二数字-相位合成器输出信号混频来下变频接收的信号。在一个实施例中，在具有分集关系，例如，空间分集的第一和第二天线处接收信号。其它分集接收器实施例的特征在于极化分集，或其它形式的传播模式分集，或时间分集等，如本领域普通技术人员通常所知的。
在多输入多输出(MIMO)接收器应用中，以具有相同频率的至少两个数字-相位合成器输出信号混频在接收器的不同天线处接收的信号。
在自适应阵列接收器应用中，以具有相同频率的相应的多个数字-相位合成器输出信号混频由多个天线接收的信号。通过改变以接收的信号混频的至少一个数字-相位合成器输出信号的相位来实现自适应阵列。
在多模式接收器应用中，接收器接收具有不同频率的多个信号，例如启用全球定位系统(GPS)的无线通信设备，以及多系统蜂窝设备，组合广域网(WAN)和蜂窝通信设备等。因此多模式接收器通常包括能够处理多种接收的信号的一个或多个基带处理器。在一些应用中，接收器包括用于接收多种信号的不同天线，例如，GPS天线和多带蜂窝天线。在基带处理、或解调之前，以具有不同频率和/或相位的数字-相位合成器输出信号混频接收的信号。
在蜂窝网络邻居列表扫描应用中，接收具有不同频率的至少两个信号并以具有不同频率的相应数字-相位合成器输出信号混频。因此可以在广播或专用信道上接收另一信号的同时扫描邻居列表。
图6是包括数字-相位合成器610的示例性无线发射器600，该数字-相位合成器610具有的一个或多个频率或相位调制的信号输出连接到相应的天线620、622和624用于传输。该发射器可以是分立的设备或收发器的一部分。该数字-相位合成器的调制的信号输出典型地被在传输之前放大，例如，通过图6中的放大器630、632和634。在具有来自数字-相位合成器的多于一个调制的输出信号的一些实施例中，从公共天线发送调制的输出，这取决于特定应用的需要。
在图6中，数字-相位合成器610频率或相位调制一个或多个信息信号用于通过沿着数字-相位合成器的延迟线选择性分接相移输出信号来进行发送，如在上面所述和在上面参考的一个或多个未授权专利申请中提到的。在图6中，可以通过改变由发射器发射的多个频率调制的信号的至少一个的相位来实现自适应阵列发射器。
图7是包括数字-相位合成器710的另一示例性无线发射器700，该数字-相位合成器710具有在加法器720相加的两个频率调制的输出，其输出可以在发射之前被放大。
虽然以建立发明者对其的所有权和使得本领域普通技术人员能够做出和使用本发明的方式描述了本发明及当前认为是其最好的模式，应该理解和认可，对于在这里公开的示例性实施例存在很多等效，并且在不脱离本发明的范围和精神的情况下可以作出多种修改和变更，其不是由示例性的实施例所限定，而是由所附的权利要求限定。

Claims (35)

1.一种无线发射器中的方法，其包括：
接收第一信号；
通过以第一数字-相位合成器输出信号对其混频来下变频接收的第一信号；
在接收第一信号时接收第二信号；
在下变频接收的第一信号时，通过以第二数字-相位合成器输出信号对其混频来下变频接收的第二信号。
2.如权利要求1所述的方法，
通过多路复用沿着延迟线分接的第一组多个信号来产生该第一数字-相位合成器输出信号；
通过多路复用沿着延迟线分接的第二组多个信号来产生该第二数字-相位合成器输出信号。
3.如权利要求1所述的方法，
在第一天线接收该第一信号，在第二天线接收该第二信号，
该第一和第二数字-相位合成器输出信号具有相同频率和相同相位。
4.如权利要求1所述的方法，
在第一天线接收该第一信号，在第二天线接收该第二信号，
该第一和第二数字-相位合成器输出信号具有相同频率，
通过改变第一和第二数字-相位合成器输出信号的至少一个的相位来实现自适应阵列。
5.如权利要求1所述的方法，
该第一和第二信号具有不同频率，
该第一和第二数字-相位合成器输出信号具有不同频率。
6.如权利要求1所述的方法，
该第一信号和第二信号相同，
在第一天线接收该第一信号，在第二天线接收该第二信号，
该第一和第二数字-相位合成器输出信号具有相同频率。
7.如权利要求1所述的方法，
该第一信号具有和第二信号不同的频率，
通过在接收第一信号时接收第二信号来扫描邻居列表，
该第一和第二数字-相位合成器输出信号具有不同频率。
8.如权利要求1所述的方法，该第一信号被以第一数字-相位合成器输出信号的正交分量混频。
9.如权利要求1所述的方法，通过以相应的第一和第二固定频率的数字-相位合成器输出信号混频第一和第二信号来下变频接收的第一和第二信号。
10.一种无线收发器，其包括：
数字-相位合成器，其具有基准频率输入和多个数字-相位合成器信号输出，
天线；
第一混频器，其具有和天线连接的第一输入，多个数字-相位合成器信号输出的第一个输出和第一混频器连接；
第二混频器，其具有和天线连接的第二输入，多个数字-相位合成器信号输出的第二个输出和第二混频器连接；
解调器，该第一混频器的输出连接解调器的第一输入，该第二混频器的输出连接解调器的第二输入。
11.如权利要求10所述的无线收发器，该数字-相位合成器包括：
集成锁相环(PLL)压控振荡器(VCO)，其具有基准频率输入和集成PLL VCO信号输出；
延迟线，其具有和该集成PLL VCO信号输出连接的延迟线输入；
相位检测器，其具有和延迟线的输出连接的输入，相位检测器的输出和延迟线的输入连接；
第一多路复用器，其具有和沿着延迟线的信号接头连接的多个输入，该第一多路复用器的多个数字-相位合成器信号输出中的第一个输出和第一混频器的输入连接；
第二多路复用器，其具有和沿着延迟线的信号接头连接的多个输入，该第二多路复用器的多个数字-相位合成器信号输出中的第二个输出和第二混频器的输入连接。
12.如权利要求11所述的无线收发器，该数字-相位合成器包括数字-相位处理器和接头选择器，用于控制第一和第二多路复用器的输入。
13.如权利要求10所述的无线收发器，该多个数字-相位合成器信号输出中的第一和第二个输出具有相同频率。
14.如权利要求10所述的无线收发器，该多个数字-相位合成器信号输出中的第一和第二个输出具有相同相位。
15.如权利要求10所述的无线收发器，该多个数字-相位合成器信号输出中的第一和第二个输出具有不同相位。
16.如权利要求10所述的无线收发器，该多个数字-相位合成器信号输出中的第一和第二个输出之一包括正交分量。
17.如权利要求10所述的无线收发器，该解调器包括全球定位系统(GPS)基带处理部分，该解调器包括蜂窝通信基带处理部分。
18.如权利要求10所述的无线收发器，该解调器包括无线广域网(WAN)基带处理部分，该解调器包括蜂窝通信基带处理部分。
19.一种在无线发射器中的方法，其包括：
通过以数字-相位合成器调制第一信号来提供第一调制信号；
发送第一调制信号。
20.如权利要求19所述的方法，通过选择性地沿着数字-相位合成器的延迟线分接信号，以数字-相位合成器来频率调制第一信号。
21.如权利要求19所述的方法，通过选择性地沿着数字-相位合成器的延迟线分接信号，以数字-相位合成器来相位调制第一信号。
22.如权利要求19所述的方法，
通过以数字-相位合成器频率调制第二信号来提供第二调制信号；
发送第二调制信号。
23.如权利要求22所述的方法，
通过对第一和第二相位调制信号相加求和来提供幅度调制信号；
发送幅度调制信号。
24.如权利要求22所述的方法，
通过改变第一和第二频率调制的信号的至少一个的相位来实现自适应阵列发射器。
25.如权利要求22所述的方法，从两端子差分天线发送该第一和第二调制信号。
26.一种无线收发器，其包括：
数字-相位合成器，其具有基准频率输入，该数字-相位合成器具有第一频率调制的信号输出；
天线，
该数字-相位合成器的第一调制信号输出连接到天线。
27.如权利要求26所述的无线收发器，该数字-相位合成器包括：
集成锁相环(PLL)压控振荡器(VCO)，其具有基准频率输入和集成PLL VCO信号输出；
延迟线，其具有和该集成PLL VCO信号输出连接的延迟线输入；
相位检测器，其具有和延迟线的输出连接的输入，相位检测器的输出和延迟线的输入连接；
第一多路复用器，其具有和延迟线连接的多个输入，该第一多路复用器的多个数字-相位合成器信号输出中的第一个输出和第一混频器的输入连接；
第二多路复用器，其具有和延迟线连接的多个输入，该第二多路复用器的多个数字-相位合成器信号输出中的第二个输出和第二混频器的输入连接。
28.如权利要求26所述的无线收发器，该数字-相位合成器具有和天线连接的第二调制的信号输出，以数字-相位合成器频率调制第一和第二调制输出。
29.如权利要求28所述的无线收发器，该天线是两端子差分天线。
30.如权利要求26所述的无线收发器，
该数字-相位合成器具有第二频率调制信号输出；
加法器，具有输入，该加法器具有和天线连接的输出，
该数字-相位转换器的第一频率调制信号输出连接加法器的第一输入，该数字-相位转换器的第二频率调制信号输出连接加法器的第二输入。
31.一种在无线收发器中的方法，其包括：
接收信号；
通过以数字-相位合成器输出信号将其混频来下变频接收的信号；
解调下变频的信号。
32.如权利要求31所述的方法，通过以具有相同频率和相位的第一和第二数字-相位合成器输出信号将其混频来下变频接收的信号。
33.如权利要求31所述的方法，
在第一和第二单独的天线接收信号；
以具有相同频率的第一和第二数字-相位合成器输出信号混频该信号，
通过改变第一和第二数字-相位合成器输出信号的至少一个的相位来实现自适应阵列。
34.如权利要求31所述的方法，通过沿着数字-相位合成器的延迟线选择接头来产生数字-相位合成器的输出信号。
35.如权利要求31所述的方法，通过在两端子差分天线接收第一和第二信号来接收所述信号，通过以相应的第一和第二数字-相位合成器输出信号混频第一和第二信号来下变频接收的第一和第二信号，解调下变频的信号。
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