專利名稱：接收方法和接收機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于無線系統(tǒng)的接收方法，該無線系統(tǒng)至少包括一個(gè)用戶終端和一個(gè)基站，基站則包括一個(gè)發(fā)射機(jī)和一個(gè)接收信號(hào)組的接收機(jī)，該信號(hào)組包含的信號(hào)在其自身信道上傳播且在接收機(jī)中濾波以生成與與具體信道相關(guān)的不同信號(hào)。
本發(fā)明還涉及一種用于無線系統(tǒng)的接收機(jī)，該無線系統(tǒng)包括一個(gè)用戶終端和一個(gè)基站，基站則包括一個(gè)發(fā)射機(jī)和一個(gè)接收信號(hào)組的接收機(jī)，該信號(hào)組包含的信號(hào)在其自身信道上傳播，并且所述接收機(jī)包括一個(gè)信道濾波器，對(duì)該信號(hào)組進(jìn)行濾波以生成與具體信道相關(guān)的信號(hào)。
在典型的無線系統(tǒng)，例如GSM(全球移動(dòng)系統(tǒng))中，基站接收許多不同強(qiáng)度的用戶終端信號(hào)，并且在不同信道上發(fā)射。因?yàn)檫@些信號(hào)是無線系統(tǒng)自身的信號(hào)，它們一般是帶寬較窄的功率受限信號(hào)。但是，尤其在呼叫建立開始時(shí)，功率控制仍沒有生效，用戶終端經(jīng)常不必要地使用高功率，在這種情況下超過了基站信號(hào)處理電路的工作線性范圍，信號(hào)發(fā)生失真。
隨著數(shù)字信號(hào)處理元件的發(fā)展，數(shù)字無線系統(tǒng)中數(shù)字化實(shí)現(xiàn)的功能數(shù)量不斷增加。這種信號(hào)處理操作的一個(gè)典型例子是GSM系統(tǒng)中接收機(jī)的數(shù)字信道濾波。其余的模擬信號(hào)處理，包括例如放大、頻率轉(zhuǎn)換以及濾波，需要在其整個(gè)帶寬中的接收頻帶上進(jìn)行。在寬帶基礎(chǔ)上進(jìn)行所需的A/D轉(zhuǎn)換也很方便，只有在這種情況下，A/D轉(zhuǎn)換器的工作線性范圍(該范圍與接收信號(hào)的功率值擴(kuò)展相比太窄)以及后續(xù)信號(hào)失真才會(huì)引起問題。在現(xiàn)有技術(shù)方案中，通過對(duì)數(shù)(logarithm)放大器使信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍變窄。但是對(duì)數(shù)放大器的復(fù)雜引起了精度和穩(wěn)定性上的問題。因?yàn)閷?duì)數(shù)放大器還比較貴，所以趨勢是不再使用對(duì)數(shù)放大器。
這樣，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種方法，它允許接收機(jī)在沒有對(duì)數(shù)放大器的情況下工作，以及一種無論接收信號(hào)的功率值是否擴(kuò)展都維持線性的A/D轉(zhuǎn)換。
該目的通過前序中描述的方法實(shí)現(xiàn)，該方法的特征在于，搜索一個(gè)或多個(gè)比其它信號(hào)強(qiáng)的與具體信道相關(guān)的信號(hào)，從接收信號(hào)組中減去所述比其它信號(hào)強(qiáng)的與具體信道相關(guān)的信號(hào)，以均衡信號(hào)組的功率值，其方式如下接收機(jī)至少將信號(hào)組以模擬形式轉(zhuǎn)換到某個(gè)中頻，并且至少進(jìn)行數(shù)字化地信道濾波，在信道濾波中每個(gè)信號(hào)組實(shí)際上被劃分成它們自身的與具體信道相關(guān)的不同信號(hào)，一個(gè)或多個(gè)比其它信號(hào)強(qiáng)的與具體信道相關(guān)的信號(hào)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，并從中頻信號(hào)組中減去。
本發(fā)明的接收機(jī)的特征在于，它包括搜索一個(gè)或多個(gè)比其它信號(hào)強(qiáng)的與具體信道相關(guān)的信號(hào)的裝置；一個(gè)混頻器和一個(gè)本地振蕩器用以將信號(hào)組以模擬形式轉(zhuǎn)換到中頻；一個(gè)信道濾波器用以進(jìn)行數(shù)字化的信道濾波，該信號(hào)組中的每個(gè)信號(hào)實(shí)際上被劃分成它自身信道上的與具體信道相關(guān)的信號(hào)’一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器用以D/A轉(zhuǎn)換一個(gè)或多個(gè)比其它信號(hào)強(qiáng)的與具體信道相關(guān)的信號(hào)，以及一個(gè)連接器，用以從中頻信號(hào)組中減去一個(gè)或多個(gè)比其它信號(hào)強(qiáng)的與具體信道相關(guān)的信號(hào)，以均衡信號(hào)組的功率值。
本發(fā)明的方法提供了許多優(yōu)點(diǎn)。可以不再使用昂貴、復(fù)雜且相對(duì)不穩(wěn)定和不精確的對(duì)數(shù)放大器，而不會(huì)損傷A/D轉(zhuǎn)換器的線性。
下面結(jié)合附圖所示例子詳細(xì)描述本發(fā)明，在附圖中

圖1說明了一個(gè)無線系統(tǒng)；圖2說明了一種接收機(jī)的框圖；圖3說明了一種接收機(jī)的框圖；圖4說明了一種接收機(jī)的框圖；圖5說明了點(diǎn)A的信號(hào)；圖6說明了點(diǎn)B的信號(hào)；圖7說明了點(diǎn)C的信號(hào)；圖8說明了點(diǎn)D的信號(hào)，以及圖9說明了點(diǎn)E的信號(hào)；本發(fā)明的方案尤其適用于(但不限于)GSM和DCS1800(數(shù)字蜂窩系統(tǒng))無線系統(tǒng)。圖1的框圖說明了一個(gè)無線系統(tǒng)，包括基站控制器10、基站11和用戶終端12。每個(gè)用戶終端12和基站11包括一個(gè)收發(fā)信機(jī)。連接到網(wǎng)絡(luò)的其它部件基站控制器10和基站11通過數(shù)字鏈路相互通信。用戶終端12最好是移動(dòng)臺(tái)，具有與基站11通信的雙向接口?；?1和用戶終端接收的信號(hào)組包含來自不同收發(fā)信機(jī)的、在若干不同信道上傳播的信號(hào)。因?yàn)槔绨l(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的距離不同，所以接收信號(hào)組的功率值分布較大。
現(xiàn)在讓我們?cè)敿?xì)地研究本發(fā)明的方法。本創(chuàng)新方案尤其適用于無線系統(tǒng)的基站?，F(xiàn)有技術(shù)接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍由A/D轉(zhuǎn)換器決定。本發(fā)明的目的在于使接收機(jī)，尤其是A/D轉(zhuǎn)換器較少地依賴于接收信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。這通過在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換之前衰減強(qiáng)的窄帶信號(hào)，從而窄化接收信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍來實(shí)現(xiàn)。最好通過在強(qiáng)信號(hào)中以反相形式加入類似于信號(hào)本身的信號(hào)來衰減強(qiáng)信號(hào)。這最好通過負(fù)反饋來實(shí)現(xiàn)。
現(xiàn)在結(jié)合圖2-4詳細(xì)研究本發(fā)明的方法和不同接收機(jī)方案。圖2中的接收機(jī)包括天線10、RX濾波器11、低噪聲放大器12、混頻器13、本地振蕩器14、連接器21、帶通濾波器22、放大器23、A/D轉(zhuǎn)換器24、第一數(shù)字信道濾波器31、解調(diào)器32、D/A轉(zhuǎn)換器、第二數(shù)字信道濾波器34以及搜索比其它信號(hào)強(qiáng)的與具體信道相關(guān)的信號(hào)的裝置35。接收機(jī)的功能如下。接收的信號(hào)組從天線10到達(dá)RX濾波器11，后者對(duì)該信號(hào)組進(jìn)行帶通濾波。然后，低噪聲放大器12放大高頻信號(hào)組，在乘法器13中該信號(hào)組乘上本地振蕩器14的頻率，轉(zhuǎn)換到中頻。在連接器21中，從中頻信號(hào)組中減去最強(qiáng)信號(hào)的失真峰值。然后，一般由混頻器13和連接器21對(duì)該信號(hào)組進(jìn)行帶通濾波以取消一般由所需頻帶之外的信號(hào)所引起的干擾和諧波信號(hào)。濾波后的信號(hào)組在放大器23中放大，并在A/D轉(zhuǎn)換器24中進(jìn)行數(shù)字化。數(shù)字信號(hào)組在濾波器31中濾波以生成不同的與具體信道相關(guān)的信號(hào)。在圖2所示的這種實(shí)施例中，裝置35在這些與具體信道相關(guān)的信號(hào)中搜索一個(gè)或多個(gè)最強(qiáng)的信號(hào)，在D/A轉(zhuǎn)換器33中將其轉(zhuǎn)換回模擬形式。該裝置通過與具體信道相關(guān)的信號(hào)之間的相互比較來搜索最強(qiáng)信號(hào)。信號(hào)強(qiáng)度最好以功率形式度量。D/A轉(zhuǎn)換后的模擬信號(hào)被反饋到連接器21，后者將其從接收信號(hào)組中減去。在連接器21所進(jìn)行的D/A轉(zhuǎn)換、反饋或者減操作中，反饋信號(hào)強(qiáng)度的度量方式最好能夠均衡不同信道上傳播的信號(hào)組的信號(hào)強(qiáng)度，使它們的動(dòng)態(tài)范圍變小。在本創(chuàng)新方案中，D/A轉(zhuǎn)換器是快速的。工作頻率一般為175MHz，因此D/A轉(zhuǎn)換器將接收信號(hào)直接轉(zhuǎn)換到中頻，并可以直接從中頻信號(hào)組減去這些信號(hào)。第一信道濾波器31一般完成粗濾波，而較為精確的信道濾波則在第二信道濾波器34中進(jìn)行。信道濾波可以由軟件完成，或者通過固定組合和序列邏輯實(shí)現(xiàn)。但是，進(jìn)行的信道濾波次數(shù)對(duì)本發(fā)明并不重要。信道濾波31的純度或解析度也不重要。唯一重要的方面是進(jìn)行至少一次分離所用信道的信道濾波。在信道濾波之后，解調(diào)器32中解調(diào)信號(hào)，并進(jìn)行進(jìn)一步處理，這些處理不是本發(fā)明的要點(diǎn)。
圖3示出了一種接收機(jī)結(jié)構(gòu)，它類似于圖2所示結(jié)構(gòu)，唯一不同的是該方案使用了一個(gè)工作頻率為例如大約10MHz的低頻D/A轉(zhuǎn)換器33。為此，轉(zhuǎn)換成模擬形式的信號(hào)在乘法器25中乘上本地振蕩器14的頻率，轉(zhuǎn)換到中頻。在其它方面，圖3示出的接收機(jī)方案與圖2所示接收機(jī)的工作方式都相同。
圖4還示出了一種僅與上述方案略有不同的接收機(jī)。在該方案中，搜索該頻率值上的最強(qiáng)信道信號(hào)。搜索與具體信道相關(guān)的最強(qiáng)信號(hào)的裝置35最好包括傅利葉變換裝置37以及選擇最強(qiáng)頻率，即在這種情況下來自根據(jù)頻率劃分的信道的信號(hào)的裝置36。傅利葉變換裝置最好進(jìn)行快速傅利葉變換FFT。在一般形式下，按下式以整數(shù)形式計(jì)算傅利葉變換
式中
表示傅利葉變換，f=(t)是時(shí)間t的函數(shù)，F(xiàn)(ω)是傅利葉變換函數(shù)，ω是頻率變量，i是虛數(shù)單位，Π代表數(shù)pi。在數(shù)字系統(tǒng)中，通過某個(gè)總和計(jì)算傅利葉變換整數(shù)，該總和包括N個(gè)待加的項(xiàng)。但是FFT中的運(yùn)算次數(shù)已大幅度減少。傅利葉變換一般需要N2次運(yùn)算，但是FFT最好能夠通過N*log2(N)次運(yùn)算完成(Danielson-Lanczos定理)。
基于傅利葉變換，裝置36在轉(zhuǎn)換到頻域的信號(hào)組中搜索至少一個(gè)信號(hào)強(qiáng)度高于其它信號(hào)的頻率。然后，裝置36選擇一個(gè)對(duì)應(yīng)于所述頻率的與具體信道相關(guān)的信號(hào)，從該信號(hào)組中將其減去。如果存在若干太強(qiáng)的頻率，并且需要避免由它們引起的失真，則在裝置36中選擇對(duì)應(yīng)于這些頻率的與具體信道相關(guān)的信號(hào)，并從信號(hào)組中將其減去。
圖5-9說明了本發(fā)明的操作。圖5說明了信號(hào)組在圖2-4中點(diǎn)A的情況。垂直軸表示信號(hào)強(qiáng)度的有效值，例如以分貝(dBm)為單位測量。水平軸表示頻率。在該例中，信號(hào)組包括5個(gè)在不同信道上傳播的信號(hào)，其中信號(hào)50的強(qiáng)度而引起A/D轉(zhuǎn)換器的失真。
圖6說明了同一個(gè)信號(hào)組在圖2-4中點(diǎn)B的情況。信號(hào)組中最強(qiáng)信號(hào)的影響已經(jīng)減小，現(xiàn)在所有5個(gè)信號(hào)強(qiáng)度相等，即它們最好具有大致相同的功率值，信號(hào)失真將不再出現(xiàn)。
圖7說明了圖2-4中點(diǎn)C的情況，示出了該信號(hào)組中一個(gè)信道濾波后的信號(hào)。信道濾波31消除了該信號(hào)組中的其它信號(hào)。每個(gè)信道都進(jìn)行類似地濾波。
圖8示出了與具體信道相關(guān)的最強(qiáng)信號(hào)50，它引起失真并傳播到連接器21，在圖2-4的點(diǎn)D將其從信號(hào)組中減去。該信道信號(hào)50值的確定最好能夠使該信號(hào)組的功率分布均衡化，如圖6所示。
圖9示出了圖2-4中點(diǎn)E的最強(qiáng)信道信號(hào)50，該信號(hào)剛被選定從該信號(hào)組中減去。
本發(fā)明的方案(尤其在數(shù)字信號(hào)處理方面)可以通過例如ASIC和VLSI電路實(shí)現(xiàn)，需要進(jìn)行的數(shù)字操作最好以基于微處理器技術(shù)的程序方式實(shí)現(xiàn)。
盡管以上結(jié)合附圖所示例子描述了本發(fā)明，但顯然本發(fā)明并不局限于此，在后附權(quán)利要求書所提出的創(chuàng)新思想范圍內(nèi)，可以通過若干不同方式加以變換。
權(quán)利要求
1．用于無線系統(tǒng)的接收方法，該無線系統(tǒng)至少包括一個(gè)用戶終端(12)和一個(gè)基站(11)，基站則包括一個(gè)發(fā)射機(jī)和一個(gè)接收信號(hào)組的接收機(jī)，該信號(hào)組包含的信號(hào)在其自身信道上傳播且在接收機(jī)中濾波以生成與具體信道相關(guān)的不同信號(hào)，其特征在于搜索一個(gè)或多個(gè)比其它信號(hào)強(qiáng)的與具體信道相關(guān)的信號(hào)(50)，以及從接收信號(hào)組中減去所述比其它信號(hào)強(qiáng)的與具體信道相關(guān)的信號(hào)，以均衡信號(hào)組的功率值，其方式如下接收機(jī)至少將信號(hào)組以模擬形式轉(zhuǎn)換到某個(gè)中頻，并且至少進(jìn)行數(shù)字化地信道濾波，在信道濾波中每個(gè)信號(hào)組實(shí)際上被劃分成它們自身的與具體信道相關(guān)的不同信號(hào)，以及所述一個(gè)或多個(gè)比其它信號(hào)強(qiáng)的與具體信道相關(guān)的信號(hào)(50)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，并從中頻信號(hào)組中減去。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，因?yàn)榻邮諜C(jī)將接收的信號(hào)組轉(zhuǎn)換成中頻，從中頻信號(hào)組中減去所述一個(gè)或多個(gè)比其它信號(hào)強(qiáng)的信號(hào)(50)。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在從中頻信號(hào)組中減去所述一個(gè)或多個(gè)比其它信號(hào)強(qiáng)的與具體信道相關(guān)的信號(hào)(50)之前，所述與具體信道相關(guān)的信號(hào)乘上本地振蕩器(14)頻率，從而轉(zhuǎn)換到與接收信號(hào)組相同的中頻。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，通過下述方式搜索所述一個(gè)或多個(gè)比其它信號(hào)強(qiáng)的與具體信道相關(guān)的信號(hào)(50)，而不需要信道濾波進(jìn)行例如一次傅利葉變換，將中頻信號(hào)組轉(zhuǎn)換到頻域，在轉(zhuǎn)換到頻域的信號(hào)組中搜索至少一個(gè)信號(hào)強(qiáng)度高于其它信號(hào)的頻率，以及選出比其它信號(hào)強(qiáng)且對(duì)應(yīng)于所述頻率的所述與具體信道相關(guān)的信號(hào)(50)，從該信號(hào)組中將其減去。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，通過信道濾波后的與具體信道相關(guān)的信號(hào)之間的強(qiáng)度比較來搜索一個(gè)或多個(gè)比其它信號(hào)強(qiáng)的與具體信道相關(guān)的信號(hào)(50)，選出比其它信號(hào)強(qiáng)的至少一個(gè)信號(hào)(50)從該信號(hào)組中減去。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，通過反相該與具體信道相關(guān)的信號(hào)(50)，并將由此產(chǎn)生的反相信號(hào)加至信號(hào)組，從而從該信號(hào)組中減去所述與具體信道相關(guān)的信號(hào)(50)。
7．用于無線系統(tǒng)的接收機(jī)，該無線系統(tǒng)包括一個(gè)用戶終端(12)和一個(gè)基站(11)，基站則包括一個(gè)發(fā)射機(jī)和一個(gè)接收信號(hào)組的接收機(jī)，該信號(hào)組包含的信號(hào)在其自身信道上傳播，并且所述接收機(jī)包括一個(gè)信道濾波器(31)，對(duì)該信號(hào)組進(jìn)行濾波以生成與具體信道相關(guān)的信號(hào)，其特征在于，接收機(jī)包括搜索一個(gè)或多個(gè)比其它信號(hào)強(qiáng)的與具體信道相關(guān)的信號(hào)(50)的裝置(35)；一個(gè)混頻器(13)和一個(gè)本地振蕩器(14)，用以將信號(hào)組以模擬形式轉(zhuǎn)換到中頻；一個(gè)信道濾波器(31)，用以進(jìn)行數(shù)字化的信道濾波，該信號(hào)組中的每個(gè)信號(hào)實(shí)際上被劃分成它自身信道上的與具體信道相關(guān)的信號(hào)；一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器，用以D/A轉(zhuǎn)換一個(gè)或多個(gè)比其它信號(hào)強(qiáng)的與具體信道相關(guān)的信號(hào)(50)，以及一個(gè)連接器(21)，用以從中頻信號(hào)組中減去一個(gè)或多個(gè)比其它信號(hào)強(qiáng)的與具體信道相關(guān)的信號(hào)(50)，以均衡該信號(hào)組的功率值。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的接收機(jī)，其特征在于，因?yàn)榻邮諜C(jī)包括用以將接收信號(hào)組轉(zhuǎn)換到中頻的混頻器(13)和本地振蕩器(14)，連接器(21)從中頻信號(hào)組中減去所述一個(gè)或多個(gè)比其它信號(hào)強(qiáng)的信號(hào)(50)。
9．根據(jù)權(quán)利要求7的接收機(jī)，其特征在于，在連接器(21)從接收的信號(hào)組中減去所述與具體信道相關(guān)的信號(hào)(50)之前，接收機(jī)將D/A轉(zhuǎn)換后的與具體信道相關(guān)的信號(hào)(50)乘上本地振蕩器(14)的頻率以生成中頻信號(hào)。
10．根據(jù)權(quán)利要求7的接收機(jī)，其特征在于，搜索一個(gè)或多個(gè)比其它信號(hào)強(qiáng)的與具體信道相關(guān)的信號(hào)(50)的裝置(35)通過例如傅利葉變換將中頻信號(hào)組轉(zhuǎn)換到頻域，在轉(zhuǎn)換到頻域的信號(hào)組中搜索至少一個(gè)信號(hào)強(qiáng)度高于其它信號(hào)的頻率，以及選出對(duì)應(yīng)于所述頻率的與具體信道相關(guān)的信號(hào)(50)，以從該信號(hào)組中減去。
11．根據(jù)權(quán)利要求7的接收機(jī)，其特征在于，裝置(35)比較信道濾波后的與具體信道相關(guān)的信號(hào)之間的強(qiáng)度，選出至少一個(gè)比其它信號(hào)強(qiáng)的信號(hào)(50)，以從該信號(hào)組中減去。
12．根據(jù)權(quán)利要求7的接收機(jī)，其特征在于，連接器(21)將所述反相的、比其它信號(hào)強(qiáng)的與具體信道相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)(50)加至信號(hào)組。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于無線系統(tǒng)的接收方法和接收機(jī)。接收機(jī)利用信道濾波器(31)濾波在若干信道上傳播的接收信號(hào)組,以生成不同的與具體信道相關(guān)的信號(hào)。裝置(35)在這些與具體信道相關(guān)的信號(hào)中搜索強(qiáng)于其它信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)(50)。對(duì)這些最強(qiáng)信號(hào)(50)進(jìn)行反饋,在連接器(21)中將它們從接收信號(hào)組中減去,以均衡該信號(hào)組的功率值。
文檔編號(hào)H04B7/005GK1208520SQ97191702
公開日1999年2月17日 申請(qǐng)日期1997年11月13日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月14日
發(fā)明者馬蒂·奇斯基 申請(qǐng)人:諾基亞電信公司