專利名稱：把復(fù)數(shù)帶通信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字基帶信號的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及把復(fù)數(shù)帶通信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字基帶信號的裝置。本發(fā)明還涉及發(fā)射/接收裝置和帶有這樣的裝置的集成電路。
本發(fā)明處于遠(yuǎn)程通信領(lǐng)域。具體地說，它們處于數(shù)字遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)領(lǐng)域，其中大量的發(fā)射/接收裝置按照多址方法在一定的頻帶上或者其一部分上運行。這里在每個發(fā)射/接收裝置的接收單元中，在可以檢測由其他發(fā)射/接收裝置產(chǎn)生的包含于其中的數(shù)據(jù)值之前，把帶通信號，例如，通過天線所接收的無線電信號或由此產(chǎn)生的中頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字基帶信號。
盡管本發(fā)明可以應(yīng)用于任意無線或者有線數(shù)字遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)，但是本發(fā)明以及以其為基礎(chǔ)的問題都是參照IEEE 802.15.4的″ZigBee″通信系統(tǒng)解釋。
背景技術(shù)：
為了在相對較短的距離(約10m)內(nèi)無線傳遞信息，可以采用所謂″無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)″(WPAN)。與″無線局域網(wǎng)″(WLAN)相反，WPAN傳輸數(shù)據(jù)只需要很少或者甚至不需要基礎(chǔ)設(shè)施，使得可以在一個寬闊的應(yīng)用范圍內(nèi)實現(xiàn)小巧、簡單、能效高的和成本低廉的裝置。
標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.15.4規(guī)定低速率WPAN，毛數(shù)據(jù)速率達(dá)250千比特/秒，應(yīng)用于工業(yè)監(jiān)測和控制的固定或移動裝置，在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，在自動化以及計算機外圍設(shè)備范圍內(nèi)和適用于交互式游戲。除了該裝置可以非常簡單和成本低廉地實現(xiàn)以外，對于能耗極低的裝置具有決定性的意義。于是，采用該標(biāo)準(zhǔn)電池壽命力求達(dá)到幾個月至幾年。
在物理層的平面上，IEEE 802.15.4規(guī)定在幾乎世界范圍內(nèi)可供使用的ISM-頻帶(工業(yè)、科技、醫(yī)療)約2,4GHz，總共16個(載波頻率)信道，信道幀頻(Kanalraster)為5MHz。對于250千比特/秒的毛數(shù)據(jù)速率，在這些信道中符號速率為62,5千符號/秒，以fC＝2兆時隙/秒的時隙速率進行擴頻以及設(shè)置偏移-QPSK調(diào)制(四相移相鍵控)。
在ISM-頻帶中傳輸?shù)膸o線電信號在接收方首先轉(zhuǎn)換(亦即，變換)為數(shù)字基帶信號。盡管只有在同步成功之后才必須激活接收單元的其他電路單元，但是把帶通信號轉(zhuǎn)換為基帶用的裝置必須當(dāng)對前置序列的所謂監(jiān)聽階段(″Rx監(jiān)聽模式″)時已經(jīng)激活。因此，這種裝置的能耗對于整個發(fā)射/接收裝置的能耗非常重要。
已知的把帶通信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字基帶信號用的裝置要求兩個模數(shù)轉(zhuǎn)換器來把在基帶或中頻范圍偏移的復(fù)數(shù)信號的實部和虛部數(shù)字化。這里的缺點是實現(xiàn)要求高和運行能耗增大。為此常常采用算術(shù)單元，諸如濾波器等。為了完成時間離散的算術(shù)運算，如加法和/或乘法，不僅在相應(yīng)發(fā)射/接收裝置的實現(xiàn)要求方面，而且在運行能耗上都有缺點。

發(fā)明內(nèi)容
在這個背景下，本發(fā)明的任務(wù)在于，提出一種把復(fù)數(shù)帶通信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字基帶信號用的裝置，它既不要求用兩個模數(shù)轉(zhuǎn)換器，又不要求用算術(shù)單元來進行時間離散的算術(shù)運算，并使簡單的和成本低廉地實現(xiàn)發(fā)射/接收裝置和運行節(jié)能成為可能。
按照本發(fā)明，這個任務(wù)通過帶有權(quán)利要求1、11或12的特征的裝置、發(fā)射/接收裝置和集成電路解決。
按照本發(fā)明的裝置具有下列單元a)模擬濾波單元，形成來這樣地對復(fù)數(shù)帶通信號進行濾波，抑制有用頻帶之外的信號部分，由濾波后的信號只形成實部，準(zhǔn)備實數(shù)帶通信號，b)只有一個與模擬濾波單元連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，形成來把實數(shù)帶通信號轉(zhuǎn)換為帶有一位寬的采樣值的數(shù)字信號，c)與該模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接并作為查閱表構(gòu)成的數(shù)字濾波單元，形成來準(zhǔn)備復(fù)數(shù)濾波后的信號，其中該數(shù)字信號借助于復(fù)數(shù)FIR-濾波進行濾波，抑制有用頻帶之外的信號部分，d)與該數(shù)字濾波單元連接的采樣速率降低單元，形成來降低復(fù)數(shù)濾波后的信號的采樣速率，并準(zhǔn)備速率降低后的信號，和e)與該采樣速率降低單元連接的混頻單元，形成來把速率降低后的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字基帶信號。
按照本發(fā)明的發(fā)射/接收裝置和按照本發(fā)明的集成電路帶有各自一個這樣的裝置。
本發(fā)明的本質(zhì)在于，為了求出實數(shù)帶通信號(中頻信號)，只用一個分辨率為每個采樣值只有一位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行數(shù)字化。在所得到的數(shù)字(中頻)信號轉(zhuǎn)換為基帶之前，借助于一個作為查閱表構(gòu)成的數(shù)字濾波單元進行復(fù)數(shù)FIR-濾波。此外，在最后借助于混頻單元轉(zhuǎn)換為數(shù)字基帶信號之前，降低該復(fù)數(shù)濾波后的信號的采樣速率。一個這樣的裝置既不需要兩個模數(shù)轉(zhuǎn)換器，又不需要算術(shù)單元來進行時間離散的乘法或者加法，使簡單而成本低廉地實現(xiàn)發(fā)射/接收裝置，而且運行節(jié)能成為可能。因為按照本發(fā)明基本上只有實現(xiàn)該輸入/輸出關(guān)系，所以免去了不然就會出現(xiàn)的與算術(shù)單元，諸如″加法器樹″相聯(lián)系的信號行程時間(延遲時間)，這在數(shù)據(jù)速率非常高時特別有利。
從從屬權(quán)項以及參照附圖的描述將得知本發(fā)明的有利的配置和擴展。
在一個有利的配置中，形成該模擬濾波單元，借助于Butterworth-濾波對復(fù)數(shù)帶通信號進行三階濾波。這樣一個模擬濾波單元足夠好地抑制鄰近信道和噪音信號，此外實現(xiàn)簡單，而且運行時節(jié)能，從而使簡單而成本低廉地實現(xiàn)發(fā)射/接收裝置和運行時節(jié)能成為可能。
在另一個有利的配置中，形成該模擬濾波單元，用以形成實數(shù)帶通信號，其中放大濾波后的信號的實部值并將其限制在一個最大值上。因此，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入可以覆蓋一個較大動態(tài)范圍。因為只放大濾波后信號的實部值，亦即，只放大實數(shù)信號，有利地達(dá)到較低的能耗以及降低實現(xiàn)要求。
最好形成該模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以16Msps采樣速率對實數(shù)帶通信號進行采樣。通過這個采樣速率，以8倍的時隙節(jié)拍做到，一方面在一位的分辨率下接收靈敏度足夠高，而另一方面，特別是該數(shù)字濾波單元實現(xiàn)簡單。
在一個有利的配置中，該數(shù)字濾波單元是一個與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接的二進制移位寄存器和一個與該二進制移位寄存器和該采樣速率降低單元連接的存儲器。這里最好形成二進制移位寄存器，存儲該數(shù)字信號5個值，而同時最好形成存儲64個復(fù)數(shù)值的存儲器。該數(shù)字濾波單元的這種實現(xiàn)特別簡單的和運行時節(jié)能。
在另一個有利的配置中，形成混頻單元，更換速率降低后的信號的數(shù)值的實部和/或虛部的符號。以此該混頻單元可以非常簡單地實現(xiàn)和節(jié)能運行。
在一個推薦的擴展中，形成該采樣速率降低單元，使復(fù)數(shù)濾波后的信號采樣速率降低一半。這里形成該混頻單元，交換速率降低后的信號數(shù)值的實部和虛部，和/或更換該數(shù)值的實部和/或虛部的符號。這樣，濾波后的信號簡單而又節(jié)能地變換為基帶。所得到的數(shù)字基帶信號具有一個對應(yīng)于4倍時隙節(jié)拍的速率，使得發(fā)射機和接收機振蕩器之間的頻率偏差造成的時間漂移有利地較好，而且不用附加的內(nèi)插濾波器即可平衡。
在另一個有利的擴展中，形成采樣速率降低單元，使該復(fù)數(shù)濾波后的信號的采樣速率降為1/4。在這種情況下形成該混頻單元，對速率降低后的信號每隔一個數(shù)值交換實部和虛部的符號。用這樣的方法，濾波后的信號簡單而又節(jié)能地變換為基帶。
該復(fù)數(shù)(并因而還有實數(shù))帶通信號呈現(xiàn)基本上2MHz的中頻。這樣一個(較低)的中頻數(shù)值對發(fā)射/接收裝置的實現(xiàn)要求和能耗上起積極的作用。


下面根據(jù)在附圖的示意圖中給出的實施例對本發(fā)明作了較詳細(xì)的說明。附圖中圖1是帶有按照本發(fā)明的發(fā)射/接收裝置的按照IEEE 802.15.4的″無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)″(WPAN)的一個示例；圖2是按照IEEE 802.15.4的帶有按照本發(fā)明的裝置的發(fā)射/接收裝置的接收單元的實施例；和圖3是圖2第一實施例中不同信號的頻譜功率密度。
具體實施例方式
在這些圖中，相同的和功能相同的元件和信號，只要不特別指出，都標(biāo)以相同的引用符號。
圖1表示按照IEEE-標(biāo)準(zhǔn)802.15.4的″無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)″(WPAN)10的一個例子。它包括三個發(fā)射/接收裝置(收發(fā)機，TRX)11-13，采取固定或者移動裝置的形式，借助于無線電信號進行無線信息交換。發(fā)射/接收裝置11是一個所謂全功能裝置，它承擔(dān)WPAN-協(xié)調(diào)器的功能，而同時發(fā)射/接收裝置12，13涉及所謂部分功能裝置，它從屬于該全功能裝置11，而且只可以與之交換數(shù)據(jù)。除了圖1所表示星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟酝猓渲须p向的數(shù)據(jù)傳輸只有在各自部分功能裝置12，13和全功能裝置11之間才進行，而在部分功能裝置12，13之間不可以進行，該標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定所謂″點到點″拓樸，此時所有全功能裝置都可以與各自所有其他全功能裝置通信。
該發(fā)射/接收裝置11-13包括各自一個天線14、與該天線連接的發(fā)射單元(發(fā)射機，TX)15、與該天線連接的接收單元(接收機，RX)16和與該發(fā)射和接收單元連接的控制單元(控制單元，CTRL)17，用以控制該發(fā)射和接收單元15，16。此外，發(fā)射/接收裝置11-13各自包含圖1中沒有示出電池形式的電源單元，用以向單元15-17以及其他組件，諸如傳感器、執(zhí)行器等供電。
下面將因此出發(fā)，在2,4GHz下在ISM-頻帶(工業(yè)、科技、醫(yī)療)中進行數(shù)據(jù)傳輸。
每個發(fā)射/接收裝置的發(fā)射單元15按照IEEE 802.15.4把各自要發(fā)射的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)變?yōu)橐ㄟ^其天線14輻射的無線電信號，其中各自要發(fā)射的數(shù)據(jù)流(毛數(shù)據(jù)速率250千比特/秒)首先轉(zhuǎn)化為4位寬度的符號(符號速率62,5千符號/秒)，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€接一個的由符號值規(guī)定的由各自32個時隙組成的PN-序列(偽噪音)(時隙速率fC＝2兆時隙/秒)。因而，該擴頻增益(擴頻增益)等于8。接著，該一個接一個的PN-序列用半正弦脈沖成形偏移QPSK-調(diào)制(四相移相鍵控)，把頻譜移入ISM-頻帶的16個信道中的一個，最后為傳送而放大。
每個發(fā)射/接收裝置的接收單元16都把從它們天線14接收的和由按照IEEE 802.15.4的發(fā)射/接收裝置的發(fā)射單元產(chǎn)生的無線電信號盡可能無差錯地轉(zhuǎn)換為所發(fā)射的數(shù)據(jù)，其中對所接收的無線電信號還進行濾波，變換為基帶，進行解調(diào)并檢測數(shù)據(jù)(判決)。除了有效信道部分，亦即，第二發(fā)射/接收裝置在要求的信道傳輸?shù)陌l(fā)射信號以外，還有所接收的鄰近信道部分，亦即，頻譜中相鄰的信道傳輸?shù)娜绲谌l(fā)射/接收裝置發(fā)射的信號。
這里發(fā)射/接收裝置的發(fā)射單元15和接收單元16都是集成電路，例如，ASIC(專用集成電路)或者ASSP(專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品)的一部分(在圖1中沒有示出)，而同時控制單元17用微控制器(同樣沒有示出)實現(xiàn)。該發(fā)射/接收裝置最好只呈現(xiàn)為一個集成電路(例如，制作為ASIC或者ASSP)，它完成發(fā)射單元15、接收單元16和控制單元17的功能。
圖2表示帶有按照本發(fā)明的把復(fù)數(shù)帶通信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字基帶信號用的裝置20的接收單元(RX)16的方框圖。圖3示意地表示來自圖2不同的信號的頻譜功率密度。
按照圖2該接收單元16包含一個與該天線14連接的放大/混頻單元21，接在該放大/混頻單元21后面的按照本發(fā)明的裝置20以及接在該裝置20之后的數(shù)據(jù)檢測單元27。根據(jù)由該放大/混頻單元21準(zhǔn)備的復(fù)數(shù)帶通信號xIFc，該裝置20產(chǎn)生一個同樣的復(fù)數(shù)數(shù)字基帶信號xBB，其后在數(shù)據(jù)檢測單元27中進行解調(diào)和檢測(判決)，以便恢復(fù)原來發(fā)射的數(shù)據(jù)值。傳遞復(fù)數(shù)信號用的復(fù)數(shù)信號或電路連接在這些圖中用雙線箭頭表示。
裝置20具有下列串聯(lián)連接的功能塊模擬濾波單元(CHSEL)22、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)23、數(shù)字濾波單元(FIR)24、采樣速率降低單元25和混頻單元26。模擬濾波單元22在這里在輸入一側(cè)與放大/混頻單元21連接，而同時混頻單元26有一個與數(shù)據(jù)檢測單元27連接的輸出端。
形成數(shù)據(jù)檢測單元27，用以檢測要發(fā)射的數(shù)據(jù)值，有一個在輸入側(cè)與該裝置20的混頻單元26連接的解調(diào)單元28、一個接于其后的相關(guān)單元29和一個接在相關(guān)單元29之后的檢波單元30。
從天線14接收的實數(shù)無線電信號xRF，如正如上面參照圖1所描述的，也許可以呈現(xiàn)一個或者多個頻譜上隔開的鄰近信道部分，在放大/混頻單元21中首先借助于低噪音放大器(LNA)放大并通過多相濾波器分解為同相分量(I)和正交分量(Q)。接著，借助于兩個混頻器把這樣形成復(fù)數(shù)接收信號(帶有實部I和虛部Q)轉(zhuǎn)變?yōu)榧s2MHz的中頻范圍，形成中頻信號xIFc(IF，中頻)。中頻信號xIFc是一個復(fù)數(shù)帶通信號。該中頻信號xIFc的頻譜功率密度(功率譜密度)PSD示意地表示于圖3。從圖3a可以看出，由于中頻范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)換，在中頻fIF＝2MHz的情況下有效信道部分(陰影線表示)的中頻和頻譜上處于左鄰的鄰近信道部分(不用陰影線表示)的中頻由于5MHz的信道幀頻而處于fIF-5MHz＝-3MHz。由于與載波頻率(約2，4GHz)相比2MHz中頻fIF較低的值，在圖2中所示接收單元16稱為″低IF″接收單元。
形成模擬濾波單元(CHSEL)22，以便求出實數(shù)帶通信號xIFr，其中對復(fù)數(shù)帶通信號xIFc進行濾波，抑制有用頻帶，亦即有用信道頻帶之外的信號部分，并從濾波后的信號形成實部。濾波單元22一方面用來選擇要求的信道(有用信道)或抑制相鄰信道，而另一方面限制噪音信道。為此在濾波單元22中借助于復(fù)數(shù)三階Butterworth-濾波把復(fù)數(shù)帶通信號xIFc的帶寬限制在約2MHz。一個這樣的濾波單元22實現(xiàn)簡單而且運行時節(jié)能。接著，濾波后的信號實部的值在濾波單元22借助于所謂限幅放大器放大，并將其限制在一個最大值上，使實部在數(shù)值不超過該最大值。
因為只形成并進一步處理濾波后的信號的實部(xIFr)，在圖2中所示的接收單元16稱為″實數(shù)低IF″接收單元。通過該實部形成簡化了以下功能塊的結(jié)構(gòu)，從而基本上簡化整個接收單元。特別是以下進一步加工只需要一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器，這是有利的。
在圖3b中，示意地表示實數(shù)帶通信號xIFr的頻譜功率密度。通過該實部形成，給出一個共扼的直線頻譜，從而給出一個對頻率f＝0對稱的頻譜功率密度。
實數(shù)帶通信號xIFr最好用采樣速率為16Msps(兆樣本/秒)或采樣頻率為16MHz的模數(shù)轉(zhuǎn)換器23進行采樣(亦即，中頻fIF整數(shù)倍)并以只有一位的位寬N進行量化。由于中頻范圍數(shù)字化，圖2所示的接收單元16也稱為″數(shù)字低IF″接收單元。申請人的模擬已經(jīng)表明，由于N＝1位進行量化，與無限精度(分辨率)的量化的理論情況相比，接收靈敏度只略微惡化。所得到的數(shù)字IF-信號xD的頻譜功率密度作為歸一化圓頻率的函數(shù)Ω＝2π*(f/fS)示意地示于圖3c，其中數(shù)值Ω＝π是一個未歸一化的頻率對應(yīng)于f＝fS/2＝8MHz。因為數(shù)字信號xD也是實數(shù)值，所以它在這里也給出對Ω＝0對稱的(″直的″)頻譜功率密度。除了陰影線表示的有效頻帶分量以外，約Ω＝±π/4或f＝±fS/8＝±fIF＝±2MHz在圖3c中可以看出只用一位(N＝1)量化造成的無陰影線的干擾分量。
數(shù)字濾波單元24借助于復(fù)數(shù)FIR-濾波(有限脈沖響應(yīng))對數(shù)字信號xD進行濾波，以便抑制有用頻帶之外的信號部分，例如，模數(shù)轉(zhuǎn)換時出現(xiàn)的量化造成的，準(zhǔn)備一個復(fù)數(shù)濾波后的信號。數(shù)字濾波單元24作為查閱表實現(xiàn)并具有一個與ADC 23連接的二進制移位寄存器和一個與移位寄存器、ADC 23和速率降低單元25連接的存儲器，在其中保存濾波后的信號xF所有可能的數(shù)值。申請人的模擬表明，該FIR-濾波最好可以用6個濾波系數(shù)進行。在這種情況下形成各6個一個接一個的數(shù)字信號xD，一個地址，借此從該存儲器讀出剛好總共26＝64個貯存的復(fù)數(shù)值，并作為濾波后的信號xF的值準(zhǔn)備。該地址由xD各自實際上的位值和各自以前的5個位值組成，它中間存儲在長度為5的二進制移位寄存器中。。采用這樣的絲毫不要求算術(shù)運算的濾波，數(shù)字信號xD的帶寬被限于約2MHz，并達(dá)到約20dB的衰減。濾波后的信號xF的頻譜功率密度作為歸一化圓頻率的函數(shù)Ω示意地表示于圖3d。因為該濾波后的信號xF是復(fù)數(shù)，所以給出對Ω＝0不對稱的的頻譜功率密度。除了陰影線表示的有效頻帶分量以外，在圖3d中約為Ω＝+π/4或f＝fS/8＝fIF＝2MHz，示意地根據(jù)無陰影線的范圍看出，量化干擾分量被該濾波衰減。
形成采樣速率降低單元25，以便把復(fù)數(shù)濾波后的信號的采樣速率以一個因數(shù)M≥2降低，并準(zhǔn)備一個速率降低了的信號xR。最后同樣是復(fù)數(shù)的速率降低了的信號xR借助于混頻單元26在頻譜上移到基帶(向左移動了2MHz)，并產(chǎn)生復(fù)數(shù)數(shù)字基帶信號xBB。
按照第一推薦的實施例，濾波后的信號xF的采樣速率在采樣速率降低單元25以因數(shù)M＝2降為16Msps/2＝8Msps。以此使該混頻單元26可以非常簡單地實現(xiàn)?；鶐Щ祛l所要求的為帶有復(fù)數(shù)指數(shù)序列的乘法在第一實施例的情況下(采樣速率＝4*fC＝Msps)簡化為帶有時間可變的因數(shù)的乘法exp(-j*k*π/2)＝(-j)k(1)其中exp(*)標(biāo)示復(fù)指數(shù)函數(shù)，而k是速率降低了的信號xR的數(shù)值的時間下標(biāo)。根據(jù)下標(biāo)k的值xR的附屬的復(fù)數(shù)值還可以乘一個{±1，±j}的值，使得混頻單元26在該情況下必須交換xR值實部和/或虛部的符號和/或用虛部換實部。這種運算不要求諸如加法和乘法算術(shù)運算。
數(shù)字基帶信號xBB的頻譜功率密度作為歸一化圓頻率的函數(shù)Ω′＝M′Ω＝4π*(f/fS)示意地示于圖3e，其中數(shù)值Ω′＝π對應(yīng)于一個未歸一化的頻率f＝fS/M/2＝fS/4＝4MHz。因為該基帶信號xBB是復(fù)數(shù)，所以給出一個對Ω′＝0不對稱的頻譜功率密度。重新用陰影線表示的有效頻帶分量Ω′＝0(基帶)由于速率降低為M＝2分之一，即從Ω′＝-π/4降至Ω′＝+π/4。這對應(yīng)于f＝-fS/16＝-1MHz至+1MHz的頻率范圍。
在第二實施例中，采樣速率降低單元25中濾波后的信號xF的采樣速率以因數(shù)M＝4降為16Msps/4＝4Msps，亦即，降為2倍時隙速率fC。在這種情況下該復(fù)數(shù)乘法簡化為與以下數(shù)值的乘法exp(-j*k*？)＝(-1)k(2)亦即，每隔一個xR數(shù)值交換實部和虛部的符號，亦即奇數(shù)下標(biāo)k的數(shù)值。在這種情況下也不要求算術(shù)運算。
該數(shù)字基帶信號xBB以8Msps(第一實施例)或4Msps(第二實施例)呈現(xiàn)一個對應(yīng)于4或2倍時隙速率fC(fC＝2兆時隙/秒)的速率。這個信號xBB引入解調(diào)單元28和在圖2沒有示出的同步單元。該同步單元借助于xBB與所謂數(shù)據(jù)框的前置序列的相關(guān)，總共4和或兩個采樣相位最優(yōu)，從而該數(shù)字基帶信號xBB可以在該解調(diào)單元28中以最優(yōu)相位以4或2分之一欠采樣。
接著，所得到的時隙采樣信號在解調(diào)單元28中借助于MSK-解調(diào)器解調(diào)并通過相關(guān)單元29進行相關(guān)，亦即，用PN-序列相關(guān)。最后該發(fā)射的數(shù)據(jù)在該檢波單元30中檢波(判決)，其中求出相關(guān)結(jié)果，相應(yīng)數(shù)據(jù)(符號)值的最大相關(guān)結(jié)果或所分配的相應(yīng)的數(shù)據(jù)位。
盡管上面已經(jīng)根據(jù)實施例描述了本發(fā)明，但是它們不限于此，而是可以以各種各樣的改變。這樣本發(fā)明限于，例如WPAN按照IEEE802.15.4的WPAN或那里規(guī)定擴頻、調(diào)制和多址方法、頻帶、位、符號時隙速率和分級性，仍舊限于所給出的中頻值、采樣頻率、濾波頻帶寬度、類型和階次等。本發(fā)明可以更確切地說最好用于不同的無線或者有線的數(shù)字通訊系統(tǒng)。
標(biāo)號表10按照IEEE-標(biāo)準(zhǔn)802.15.4的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)/無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(WPAN)11-13 發(fā)射/接收裝置(收發(fā)機，TRX)14 天線15 發(fā)射單元(發(fā)射機，TX)16 接收單元(接收機，RX)17 控制單元(CTRL)20 接收用的裝置21 放大/混頻單元22 模擬濾波單元(CHSEL)23 模數(shù)轉(zhuǎn)換器24 數(shù)字濾波單元(FIR)25 采樣速率降低單元26 混頻單元27 數(shù)據(jù)檢測單元28 解調(diào)單元(DEMOD)29 相關(guān)單元(COR)30 檢波單元(DET)ADC 模數(shù)轉(zhuǎn)換器BB 基帶
BP 帶通CHSEL 信道選擇COR 相關(guān)單元，去擴頻器CTRL 控制單元DEMOD 解調(diào)器DET 檢波器FIR 有限脈沖響應(yīng)IF 中頻(中頻)ISM 工業(yè)、科技、醫(yī)療(2,4GHz下的頻帶)LNA 低噪音放大器Mchip/s 兆時隙/秒MSK 最小偏移鍵控Msps 兆樣本/秒PN 偽噪音PSD 功率譜密度，頻譜功率密度QPSK 四相移相鍵控RF 無線電頻率RX 接收單元TP 低通TRX 發(fā)射/接收裝置，收發(fā)機
TX 發(fā)射單元，發(fā)射機WPAN 無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)Ω*歸一化圓頻率Ω＝2π*(f/fS)Ω’ 歸一化圓頻率Ω＝M*Ω＝4π*(f/fS)d 數(shù)據(jù)符號/位exp(*) 復(fù)指數(shù)函數(shù)f 頻率fC 時隙速率；時隙節(jié)拍fIF 中頻fRF 無線電頻率fS 采樣頻率k 時間下標(biāo)M 速率降低/欠采樣的因數(shù)xBB 復(fù)數(shù)數(shù)字基帶信號xD 實數(shù)數(shù)字信號xF 復(fù)數(shù)濾波后的信號xIFc 復(fù)數(shù)帶通/中頻信號xIFr 實數(shù)帶通/中頻信號xR 復(fù)數(shù)速率降低了的信號xRF 無線電信號
權(quán)利要求
1.把復(fù)數(shù)帶通信號(xIFc)轉(zhuǎn)換為數(shù)字基帶信號(xBB)的裝置(20)，包括a)模擬濾波單元(22)，形成來對該復(fù)數(shù)帶通信號(xIFc)進行濾波，以便抑制有用頻帶之外的信號部分，從濾波后的信號只形成實部并準(zhǔn)備實數(shù)帶通信號(xIFr)，b)只有一個與該模擬濾波單元(22)連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(23)，形成來把實數(shù)帶通信號(xIFr)轉(zhuǎn)換成帶有一位寬度采樣值的數(shù)字信號(xD)，c)與模數(shù)轉(zhuǎn)換器(23)連接并作為查閱表構(gòu)成的數(shù)字濾波單元(24)，形成來準(zhǔn)備濾波后的復(fù)數(shù)信號，其中該數(shù)字信號(xD)借助于復(fù)數(shù)FIR-濾波進行濾波，以便抑制有用頻帶之外的信號部分，d)與該數(shù)字濾波單元(24)連接的采樣速率降低單元(25)，形成來降低復(fù)數(shù)濾波后的信號(xF)的采樣速率并準(zhǔn)備速率降低了的信號，e)與該采樣速率降低單元(25)連接的混頻單元(26)，形成來把該速率降低了的信號(xR)轉(zhuǎn)換為數(shù)字基帶信號(xBB)。
2.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，該模擬濾波單元(22)形成來借助于三階Butterworth-濾波對復(fù)數(shù)帶通信號(xIFc)進行濾波。
3.按照上列權(quán)項中一項的裝置，其特征在于，該模擬濾波單元(22)形成來形成實數(shù)帶通信號(xIFr)，其中把濾波后的信號實部的值限制在一個最大值上。
4.按照上列權(quán)項中一項的裝置，其特征在于，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(23)形成來以16Msps的采樣速率對實數(shù)帶通信號(xIFr)進行采樣。
5.按照上列權(quán)項中一項的裝置，其特征在于，該數(shù)字濾波單元(24)有一個與模數(shù)轉(zhuǎn)換器(23)連接的二進制移位寄存器和一個與二進制移位寄存器和該采樣速率降低單元(25)連接的存儲器。
6.按照權(quán)利要求5的裝置，其特征在于，其中該二進制移位寄存器形成來存儲5個數(shù)字信號(xD)的數(shù)值，以及其中該存儲器形成來存儲64個復(fù)數(shù)值。
7.按照上列權(quán)項中一項的裝置，其特征在于，該混頻單元(26)形成來交換速率降低了的信號(xR)數(shù)值實部和/或虛部的符號。
8.按照上列權(quán)項中一項的裝置，其特征在于，其中a)采樣速率降低單元(25)，形成來把復(fù)數(shù)濾波后的信號(xF)的采樣速率減少一個因數(shù)(M)2，b)混頻單元(26)，形成來交換速率降低了的信號(xR)數(shù)值的實部和虛部，和/或交換該數(shù)值的實部和/或虛部的符號。
9.裝置按照權(quán)利要求1至7中的一項的裝置，其特征在于，其中a)采樣速率降低單元(25)形成來把復(fù)數(shù)濾波后的信號(xF)的采樣速率降低一個因數(shù)(M)4，b)混頻單元(26)形成來每隔一個數(shù)值交換速率降低了的信號(xR)的實部和虛部的符號。
10.按照上列權(quán)項中一項的裝置，其特征在于，其中復(fù)數(shù)帶通信號(xIFc)具有一個基本上為2MHz的中頻(fIF)。
11.發(fā)射/接收裝置(11-13)，特別是用于按照IEEE-標(biāo)準(zhǔn)802.15.4的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)(10)，包括a)天線(14)，b)一個與天線(14)連接的發(fā)射單元(15)，特別是用以按照IEEE-標(biāo)準(zhǔn)802.15.4發(fā)射數(shù)據(jù)；c)一個與天線(14)連接的接收單元(16)，帶有按照權(quán)利要求1至10中的一項的裝置，d)一個與發(fā)射單元(15)和接收單元(16)連接的控制單元(17)，用以控制該發(fā)射單元(15)和接收單元(16)。
12.集成電路，特別是按照權(quán)利要求11的發(fā)射/接收裝置用的集成電路，帶有一個按照權(quán)利要求1至10中的一項的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種把復(fù)數(shù)帶通信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字基帶信號用的裝置。按照本發(fā)明該裝置有a)模擬濾波單元，形成來對該復(fù)數(shù)帶通信號進行濾波，以便抑制有用頻帶之外的信號部分，由濾波后的信號只形成實部和準(zhǔn)備實數(shù)帶通信號，b)只有一個與該模擬濾波單元連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，形成來把實數(shù)帶通信號轉(zhuǎn)換為帶有一位寬度采樣值的數(shù)字信號，c)一個與該模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接和作為查閱表構(gòu)成的數(shù)字濾波單元，形成來準(zhǔn)備復(fù)數(shù)濾波后的信號，其中該數(shù)字信號借助于復(fù)數(shù)FIR－濾波進行濾波，以抑制有用頻帶之外的信號部分，d)一個與該數(shù)字濾波單元連接的采樣速率降低單元，形成來降低復(fù)數(shù)濾波后的信號的采樣速率，并準(zhǔn)備速率降低了的信號，和e)一個與該采樣速率降低單元連接的混頻單元，形成來把速率降低了的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字基帶信號。本發(fā)明還涉及發(fā)射/接收裝置和帶有這樣的裝置的集成電路。
文檔編號H04L25/02GK1941651SQ20061015181
公開日2007年4月4日 申請日期2006年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月28日
發(fā)明者德克·哈恩茨切爾, 托馬斯·哈努斯, 邁克爾·施密特 申請人:愛特梅爾(德國)有限公司