專利名稱：具有一個有限動態(tài)范圍的adc的無線通信接收機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無線通信裝置，尤其涉及一種無線通信接收機，如射頻(RF)接收機。
背景技術：
無線通信技術為人們的生活帶來了許多便利，例如蜂窩電話已經(jīng)日漸普及，并為人們廣泛使用。隨著無線設備數(shù)目的增多，不同設備之間的相互干擾，對于系統(tǒng)結構和無線設備的設計而言，越來越成為一個需要關注的問題。在無線設備的設計中，需要使得接收機能夠將所有可能的干擾衰減到一個足夠低的水平，以得到滿足一定通信質量所需的信號干擾比(SIR)。
圖1所示是一個現(xiàn)有的RF接收機10，該接收機10包括一個處理單元15、一個n比特的模數(shù)轉換器(ADC)52和一個解調(diào)器62。在處理單元15中，天線11所接收的信號經(jīng)RF帶通濾波器12濾波后，想要的信號通過，而遠離所想要信號的頻段的強干擾信號被衰減。一個低噪聲放大器(LAN)16將所收到的弱信號放大，然后，混頻器22和36，通過將所想要的信號分別與頻率信號f1和f2混頻，將所想要的信號從射頻轉換到基帶。一個中頻(IF)濾波器32還將帶外(out-of-band)干擾衰減到一定程度。在基帶，一個模擬低通濾波器42去除大部分的帶外干擾和噪聲功率以提高信干比SIR。一個自動增益控制(AGC)單元46將其輸入信號調(diào)整到一個有限的動態(tài)范圍(DR)，從而可以利用具有有限字長(word length)的ADC 52將模擬信號轉換為數(shù)字信號。之后，解調(diào)器62對該數(shù)字信號進行解擴和解碼，以恢復所傳送的用戶數(shù)據(jù)。
為了獲得所需的SIR，干擾(I)分量應當維持在一個可以接受的范圍內(nèi)。在解調(diào)器62的輸入處的干擾，主要包括殘余的外部干擾和接收機噪聲，該接收機噪聲包括來自接收機中所有組件的電路噪聲，和采樣操作期間產(chǎn)生的ADC量化噪聲。該電路噪聲基本保持一個常量，而ADC量化噪聲由接收機的靈敏度確定，并且通常情況下ADC量化噪聲在整個接收機噪聲中所占比重極小。
ADC的一個重要特征是它的字長，該字長可以確定對輸入信號進行每次采樣時的比特數(shù)。該字長取決于ADC的動態(tài)范圍的需求。該動態(tài)范圍的下限，由按照接收機靈敏度和所需SIR規(guī)定的等效量化噪聲值確定，而該動態(tài)范圍的上限，由ADC輸入的等效峰值功率確定。在一個其帶外干擾沒有被模擬濾波器充分衰減的接收機中，殘余的干擾還會對ADC輸入的峰值功率產(chǎn)生影響。在某些情況下，這些殘余的干擾可能比想要的信號和接收機噪聲還要強得多，從而該殘余干擾信號的功率值將確定ADC輸入的等效峰值功率。在這種情況下，由于所確定的等效量化噪聲保持在一個很低的數(shù)值，因此ADC所需的動態(tài)范圍急劇增大。從而，不僅ADC的成本由于其字長的增加而增長，而且在ADC之后的信號處理模塊(如解調(diào)器)的成本也要隨之增加，以在處理ADC輸出的更大的數(shù)字數(shù)據(jù)時能夠適應其復雜性，實質上，這導致了接收機整體成本的增加。
圖2是在TD-SCDMA標準中的現(xiàn)有接收機的一個例子。在這個例子中，等效接收機噪聲是-104.15dBm，所確定的等效量化噪聲是-119.15dBm，該等效量化噪聲比整個接收機低得多。所規(guī)定的相鄰信道干擾的功率最大值為-54dBm，該值經(jīng)由模擬濾波器衰減到-76dBm。該殘余干擾還可以進一步經(jīng)由數(shù)字濾波器衰減到-87.24dBm?？紤]已知的12dB的峰值均值(peak-to-average)比，ADC輸入的等效峰值功率是-64dBm。因此，ADC所需的動態(tài)范圍是-64dBm和-119.15dBm之間的差值，即55.15dB。這55.15dB通常轉化的等效字長在8到10個比特長度之間。如上所述，ADC的字長越長，整個接收機的成本越大。
因而，需要提供一種成本低且又不降低性能的接收機。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過降低無線通信系統(tǒng)接收機中ADC所需的動態(tài)范圍，提供一種低成本且又不降低其性能的接收機。
按照本發(fā)明的一個實施例，提供了一種無線通信接收機。該接收機包括一個處理單元、一個模數(shù)轉換器(ADC)和一個數(shù)字濾波器。該處理單元對所接收的信號進行處理、對處理后的信號進行模擬域的濾波，并輸出濾波后的模擬信號。該ADC將濾波后的模擬信號轉換為數(shù)字信號。然后，該數(shù)字濾波器對來自ADC的數(shù)字信號進行濾波，并將該數(shù)字信號中的殘余干擾衰減一預定的數(shù)量(例如比技術規(guī)范中規(guī)定的數(shù)值大)。這樣，ADC產(chǎn)生的可接受的量化噪聲能夠放寬到一個預先定義的數(shù)值，從而降低了ADC的動態(tài)范圍。這個預先定義的量化噪聲的數(shù)值，比接收機的靈敏度所規(guī)定的數(shù)值高，而該接收機的總的干擾功率一直保持在不高于標準所允許的水平。這樣，由于該ADC所需要的動態(tài)范圍的降低，其所對應的ADC字長也就相應地降低了。
因此，不僅ADC的成本降低了，而且在ADC之后的所有信號處理模塊的成本都降低了，從而降低了該接收機的整體成本。
其它的目的及達到的效果連同對本發(fā)明的全面理解，通過參考下面結合有附圖的說明書和權利要求書，將變得更加明白和清楚。


通過參考附圖及結合例子，對本發(fā)明作更加詳細地解釋說明，其中圖1是一個現(xiàn)有的RF接收機；圖2是結合一個現(xiàn)有接收機的例子的示意圖；圖3是按照本發(fā)明一個實施例的無線通信接收機；圖4是按照本發(fā)明一個實施例，降低一個手機接收機中ADC的動態(tài)范圍的一個例子；圖5是按照本發(fā)明一個實施例的數(shù)字濾波器的傳輸函數(shù)頻率響應示意圖。
在附圖中，相同的標號表示相似或對應的特征或功能。
發(fā)明詳述圖3所示為按照本發(fā)明一個實施例的無線通信接收機80。接收機80包括一個處理單元15，一個m比特的ADC 84，一個數(shù)字低通濾波器86和一個解調(diào)器62。處理單元15執(zhí)行的功能與先前結合附圖1描述的對信號進行混頻和濾波的方式相同。數(shù)字低通濾波器86進一步將帶外干擾衰減到低于技術規(guī)范中規(guī)定的數(shù)值。這樣，ADC的等效量化噪聲可以放寬到高于接收機的靈敏度所規(guī)定的數(shù)值而不改變接收機的SIR。因此，ADC 84只需要小得多的動態(tài)范圍，從而降低了ADC 84的字長，并減少了接收機的整體成本。
圖4是按照本發(fā)明的一個實施例，降低手機接收機(如接收機80)中的ADC的動態(tài)范圍的示意圖。與圖2中的例子相比，這個例子使用了類似TD-SCDMA標準中規(guī)定的數(shù)據(jù)。在該例中，殘余的相鄰干擾在數(shù)字域中被削弱了14.24dB，比圖2中多了3個dB。由于總的可允許的干擾(I)(包括殘余干擾和接收機噪聲)保持在一個常量，且殘余干擾被進一步減少，因此，總的接收機噪聲可以放寬到一個較高的數(shù)值。在常規(guī)環(huán)境中，由于總的接收機噪聲中的前端噪聲和ADC電路噪聲幾乎總是常量，因此，常規(guī)情況下處于較低值的ADC量化噪聲可以顯著放寬到較高的數(shù)值。這樣，在保持總的SIR在一個常量的前提下，可允許的ADC的量化噪聲，可以大大放寬到-90.24dBm。當然，在一個實際實現(xiàn)中，等效量化噪聲能比可接受的噪聲值-90.24dBm小。其結果，ADC所需的動態(tài)范圍降低到26.24dB，即-64dBm和-90.24dBm之間的差值，這比圖2中的55.15dB顯然低得多。因此，與圖2相比，對應的ADC字長可以降低5個量化比特，從而在實質上降低了ADC之后的所有信號處理模塊的成本以及該接收機的整體成本。
圖5是按照本發(fā)明的一個實施例的數(shù)字濾波器86的傳輸頻率響應示意圖。
在上面所述中，本發(fā)明一直結合移動終端中的RF接收機進行描述。但本發(fā)明也可以應用在其他無線通信系統(tǒng)的接收機中，例如基站接收機、數(shù)字電視接收機等。
雖然本發(fā)明一直結合特定的實施例進行描述，但是顯而易見的是根據(jù)前述的描述，許多替換、修改或變更對于本領域的技術人員來說都是明顯的。因此，本發(fā)明旨在包括落在所附的權利要求書的本質和范圍中的所有的這種的替換、修改或變更。
權利要求
1.一種無線通信接收機，包括(a)一個處理單元，用于對所接收的信號進行處理、對處理后的信號進行模擬域的濾波，并輸出濾波后的模擬信號；(b)一個模數(shù)轉換器(ADC)，用于將濾波后的模擬信號轉換為數(shù)字信號；(c)一個數(shù)字濾波器，用于對來自該ADC的數(shù)字信號進行濾波，并將該數(shù)字信號中的殘余干擾衰減一預定的數(shù)量，從而使得該ADC產(chǎn)生的可接受的量化噪聲能夠放寬到一個預先定義的數(shù)值，以降低ADC的動態(tài)范圍；其中ADC的字長對應于該降低了的動態(tài)范圍。
2.如權利要求1所述的接收機，其中所述預先定義的數(shù)值高于該接收機靈敏度所規(guī)定的數(shù)值。
3.如權利要求1或2所述的接收機，其中所述預先定義的量化噪聲的數(shù)值維持在一定范圍內(nèi)，從而該接收機的總的干擾的數(shù)值保持在不高于可允許的數(shù)值。
4.如權利要求1、2或3所述的接收機，還包括一個解調(diào)器，用于對來自所述ADC的經(jīng)過濾波的數(shù)字信號進行解調(diào)，以恢復用戶數(shù)據(jù)。
5.一種在無線通信接收機中使用的方法，包括步驟對所接收的信號進行處理；對處理后的信號進行模擬域的濾波，并輸出濾波后的模擬信號；將濾波后的模擬信號轉換為數(shù)字信號；和對該數(shù)字信號進行數(shù)字域的濾波，并將該數(shù)字信號中的殘余干擾衰減一預定的數(shù)量，從而使得在該數(shù)字化過程所產(chǎn)生的量化噪聲的允許功率能夠放寬到一個預先定義的數(shù)值，以減少該數(shù)字化過程所需的量化比特數(shù)；其中該數(shù)字化過程將濾波后的模擬信號轉化為與該減少了的量化比特數(shù)所對應的數(shù)字信號。
6.如權利要求5所述的方法，其中所述預先定義的數(shù)值高于該接收機靈敏度所規(guī)定的數(shù)值。
7.如權利要求5或6所述的方法，其中所述預先定義的數(shù)值維持在一定范圍內(nèi)，從而該接收機的總的干擾的數(shù)值保持在不高于可允許的數(shù)值。
8.如權利要求5、6或7所述的方法，還包括一個對經(jīng)過濾波的數(shù)字信號進行解調(diào)以恢復用戶數(shù)據(jù)的解調(diào)步驟。
全文摘要
本發(fā)明通過降低無線通信系統(tǒng)接收機中ADC所需的動態(tài)范圍，提供一種低成本且又不降低其性能的接收機。在本發(fā)明的無線通信接收機中，利用一個數(shù)字濾波器，對來自該ADC的數(shù)字信號進行濾波，并將該數(shù)字信號中的殘余干擾衰減一預定的數(shù)量，從而使得該ADC產(chǎn)生的量化噪聲可允許功率能夠放寬到一個預先定義的數(shù)值，以降低ADC的動態(tài)范圍。該預先定義的量化噪聲的數(shù)值高于該接收機靈敏度所規(guī)定的數(shù)值，而該接收機的總的干擾的數(shù)值保持在不高于可允許的數(shù)值。由于ADC動態(tài)范圍的降低，其所對應的ADC字長也降低了。因此，不僅ADC的成本降低了，而且在ADC之后的所有信號處理模塊的成本都降低了，從而降低了該接收機的整體成本。
文檔編號H04B1/10GK1549454SQ0313136
公開日2004年11月24日 申請日期2003年5月16日 優(yōu)先權日2003年5月16日
發(fā)明者錢學誠 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司