專利名稱：基于時(shí)間開窗的超寬帶接收機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超寬帶接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)方案，在接收機(jī)中使用時(shí)間開窗的技術(shù)，實(shí)
現(xiàn)超寬帶脈沖信號(hào)的接收，具備收集多徑的能力，具有復(fù)雜度低、功耗低的特點(diǎn)，可進(jìn)行簡(jiǎn) 潔實(shí)用的電路設(shè)計(jì)，易于芯片實(shí)現(xiàn)，屬于無(wú)線通信和集成電路領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
超寬帶技術(shù)是一種利用納秒級(jí)的非正弦波脈沖傳輸數(shù)據(jù)的無(wú)線通信技術(shù)，它的信 號(hào)頻譜范圍很寬，通常在500MHz以上，具有保密性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)和傳輸速率高等獨(dú)特 優(yōu)勢(shì)。超寬帶脈沖的占空比通常很低，其能量在時(shí)域上集中。 超寬帶接收機(jī)通常采用相關(guān)接收的方法，S卩，將接收到的信號(hào)和本地模版信號(hào)進(jìn) 行相關(guān)運(yùn)算，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果得到最終數(shù)據(jù)。基于相關(guān)接收方法的超寬帶接收機(jī)又可以分為 模擬相關(guān)接收機(jī)和數(shù)字相關(guān)接收機(jī)兩種。模擬相關(guān)接收機(jī)在模擬域?qū)崿F(xiàn)信號(hào)和模擬模版的 相關(guān)運(yùn)算，數(shù)字相關(guān)接收機(jī)首先通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)將接收信號(hào)轉(zhuǎn)換到數(shù)字域，再與數(shù) 字模版進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。但是，這兩種接收機(jī)都存在各自的缺點(diǎn)模擬相關(guān)接收機(jī)需要ps級(jí) 的精確可控模擬延時(shí)器件，其實(shí)現(xiàn)非常困難；數(shù)字相關(guān)接收機(jī)需要GHz采樣率的高速ADC對(duì) 信號(hào)進(jìn)行采樣，同時(shí)其數(shù)字基帶電路工作速度也很高，這導(dǎo)致了極高的功耗和較高的實(shí)現(xiàn) 復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有超寬帶接收機(jī)存在的上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于時(shí)間 開窗的超寬帶接收機(jī)，該超寬帶接收機(jī)無(wú)需使用精確可控模擬延時(shí)器件及高速ADC，并可以 使其數(shù)字基帶工作在較低的頻率上，而且其復(fù)雜度低、功耗低、易于實(shí)現(xiàn)。 本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種基于時(shí)間開窗的超寬帶接收機(jī)，包括與接收天 線連接用于放大接收信號(hào)和抑制后級(jí)噪聲的低噪聲放大器，和數(shù)字基帶處理模塊，其特征 在于還包括 下混頻器，與所述低噪聲放大器的輸出端連接，將本地震蕩信號(hào)和通過(guò)低噪聲放 大器放大后的信號(hào)進(jìn)行混頻，將信號(hào)搬移到低頻； 時(shí)間開窗接收模塊，連接在所述下混頻器的輸出端和數(shù)字基帶處理模塊之間，它 通過(guò)在時(shí)域上開窗實(shí)現(xiàn)對(duì)超寬帶脈沖的接收及多徑信號(hào)的收集，并將開窗接收的信號(hào)傳輸 給所述數(shù)字基帶處理模塊，其開窗時(shí)間和開窗個(gè)數(shù)由所述數(shù)字基帶處理模塊根據(jù)信道估計(jì) 結(jié)果自適應(yīng)控制。 該接收機(jī)的基本原理是根據(jù)超寬帶脈沖占空比很低的特點(diǎn)，采用適宜的開窗方式 實(shí)現(xiàn)對(duì)超寬帶脈沖的接收及多徑信號(hào)的收集，然后送入數(shù)字基帶進(jìn)行處理，進(jìn)而完成對(duì)整 個(gè)超寬帶脈沖的完整接收處理。 所述低噪聲放大器在放大接收信號(hào)的同時(shí)抑制后級(jí)噪聲，同時(shí)提供和接收天線匹 配的50 Q阻抗。
時(shí)間開窗模塊的開窗時(shí)間和開窗個(gè)數(shù)由數(shù)字基帶處理模塊控制，在不開窗時(shí)，時(shí)
間開窗模塊處于休眠狀態(tài)，不消耗動(dòng)態(tài)功耗。 數(shù)字基帶處理模塊對(duì)時(shí)間開窗模塊中開窗接收的信號(hào)進(jìn)行處理，得到最終數(shù)據(jù)，
同時(shí)控制時(shí)間開窗模塊的開窗時(shí)間和開窗個(gè)數(shù)。數(shù)字基帶處理模塊包括同步模塊、信道估 計(jì)模塊和解調(diào)模塊等，其中信道估計(jì)模塊根據(jù)信道估計(jì)結(jié)果自適應(yīng)控制接收機(jī)的開窗時(shí)間 和開窗個(gè)數(shù)。 本發(fā)明在超寬帶脈沖接收機(jī)中采用時(shí)間開窗的接收方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)超寬帶脈沖的接 收，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)多徑的收集，克服了傳統(tǒng)的相關(guān)接收方案具有的復(fù)雜度高，功耗高，不易實(shí) 現(xiàn)等缺點(diǎn)。由于利用了超寬帶脈沖信號(hào)的低占空比特點(diǎn)，本方案使用簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)降低 了復(fù)雜度與功耗，簡(jiǎn)潔實(shí)用，易于電路實(shí)現(xiàn)和芯片集成，非常適合于超寬帶脈沖的接收。


圖1是本發(fā)明基于時(shí)間開窗的超寬帶接收機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是其低噪聲放大器的一種實(shí)現(xiàn)電路； 圖3是其下混頻器的一種實(shí)現(xiàn)電路； 圖4是其時(shí)間開窗接收模塊的一種實(shí)現(xiàn)電路。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出了采用基于時(shí)間開窗的超寬帶接收機(jī)的技術(shù)方案，其原理是通過(guò)采用 時(shí)間開窗的接收方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)超寬帶脈沖的接收及多徑信號(hào)的收集，再通過(guò)數(shù)字基帶進(jìn)行 處理。以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明詳細(xì)說(shuō)明 如圖1所示，本基于時(shí)間開窗的超寬帶接收機(jī)主要包括低噪聲放大器1、下混頻器 2、時(shí)間開窗接收模塊3、數(shù)字基帶處理模塊4四個(gè)部分。 低噪聲放大器1具有低的噪聲系數(shù)，能夠在放大接收信號(hào)的同時(shí)抑制后級(jí)電路噪 聲的影響，降低整體接收機(jī)的噪聲。同時(shí)，低噪聲放大器1的輸入阻抗近似為50Q，可用于 接收天線的阻抗匹配。低噪聲放大器(LNA)l的實(shí)現(xiàn)方法很多，例如圖2就是一種超寬帶 LNA的實(shí)現(xiàn)電路。 下混頻器2接收經(jīng)過(guò)低噪聲放大器1放大后的超寬帶脈沖信號(hào)，將其和本地震蕩 信號(hào)(L0)進(jìn)行混頻，從而把超寬帶脈沖信號(hào)搬移到低頻。下混頻器2的實(shí)現(xiàn)方法很多，例 如圖3就是一種下混頻器的實(shí)現(xiàn)電路圖。 時(shí)間開窗接收模塊3通過(guò)在時(shí)域上開窗，實(shí)現(xiàn)對(duì)超寬帶脈沖的接收，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì) 多徑的收集。時(shí)間開窗接收模塊3的實(shí)現(xiàn)方法很多，例如圖4就是一種時(shí)間開窗接收模塊 的電路圖。W0、W1......Wn為開窗信號(hào)，由數(shù)字基帶處理模塊4控制。 數(shù)字基帶處理模塊4處理時(shí)間開窗接收模塊3接收的數(shù)字信號(hào)，完成同步、解調(diào) 等操作，得到最終數(shù)據(jù)，同時(shí)還控制時(shí)間開窗接收模塊3的開窗時(shí)間和開窗個(gè)數(shù)，即控制開
窗接收模塊3中的W0、 Wl......Wn。數(shù)字基帶處理模塊4的實(shí)現(xiàn)方法很多，例如可以使用
XILINX公司的Virtex 4現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列。
權(quán)利要求
一種基于時(shí)間開窗的超寬帶接收機(jī)，包括與接收天線連接用于放大接收信號(hào)和抑制后級(jí)噪聲的低噪聲放大器，和數(shù)字基帶處理模塊，其特征在于還包括下混頻器，與所述低噪聲放大器的輸出端連接，將本地震蕩信號(hào)和通過(guò)低噪聲放大器放大后的信號(hào)進(jìn)行混頻，將信號(hào)搬移到低頻；時(shí)間開窗接收模塊，連接在所述下混頻器的輸出端和數(shù)字基帶處理模塊之間，它通過(guò)在時(shí)域上開窗實(shí)現(xiàn)對(duì)超寬帶脈沖的接收及多徑信號(hào)的收集，并將開窗接收的信號(hào)傳輸給所述數(shù)字基帶處理模塊，其開窗時(shí)間和開窗個(gè)數(shù)由所述數(shù)字基帶處理模塊根據(jù)信道估計(jì)結(jié)果自適應(yīng)控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)間開窗的超寬帶接收機(jī)，其特征在于所述數(shù)字基帶 處理模塊包括同步模塊、信道估計(jì)模塊和解調(diào)模塊，其中信道估計(jì)模塊根據(jù)信道估計(jì)結(jié)果 自適應(yīng)控制接收機(jī)的開窗時(shí)間和開窗個(gè)數(shù)。
全文摘要
一種基于時(shí)間開窗的超寬帶接收機(jī)，包括低噪聲放大器、下混頻器、時(shí)間開窗接收模塊和數(shù)字基帶處理模塊，下混頻器與所述低噪聲放大器的輸出端連接，將本地震蕩信號(hào)和通過(guò)低噪聲放大器放大后的信號(hào)混頻，時(shí)間開窗接收模塊連接在所述下混頻器的輸出端和數(shù)字基帶處理模塊之間，它通過(guò)在時(shí)域上開窗實(shí)現(xiàn)對(duì)超寬帶脈沖的接收及多徑信號(hào)的收集，并將開窗接收的信號(hào)傳輸給所述數(shù)字基帶處理模塊，其開窗時(shí)間和開窗個(gè)數(shù)由所述數(shù)字基帶處理模塊根據(jù)信道估計(jì)結(jié)果自適應(yīng)控制。本接收機(jī)復(fù)雜度低、功耗低，簡(jiǎn)潔實(shí)用，易于電路實(shí)現(xiàn)和芯片集成，非常適合于超寬帶脈沖的接收。
文檔編號(hào)H04B1/69GK101789798SQ20091023891
公開日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者劉萌萌, 盧恒惠, 張盛, 李政, 林孝康 申請(qǐng)人:清華大學(xué)深圳研究生院