[發明專利]基于三角積分的軟件定義接收機的動態頻率校正

在審

• 申請號: 201710957359.1
• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN107959503A
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: T·J·塔爾迪;C·D·巴林格;M·艾哈邁德;J·康;Y-C·庫安;J·C·李;E·A·索韋羅
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: H04B1/00
• 分類號: H04B1/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 安文森

技術領域

本發明總體上涉及設計成適于各種全球無線電標準的寬的帶寬無線電系統，并且更具體地，涉及一種蜂窩無線電架構，其采用單個循環器、可編程帶通采樣射頻(RF)前端和優化的數字基帶的組合，該優化的數字基帶能夠支持所有當前的蜂窩無線接入協議頻段。

背景技術

傳統的蜂窩電話采用在硬件中通過將多個不同的無線電前端和基帶處理芯片集成至一個平臺(諸如，支持全球移動通信系統、通用分組無線電業務(GPRS)等的三頻或四頻用戶手機)中支持的不同模式和操作頻帶。已知的蜂窩接收機集成了某些天線和基帶數據路徑，但是用于大規模移動和車載無線電部署的現有最新技術仍然保留多靜態渠道化方法。這樣的靜態架構在很大程度上取決于窄帶濾波器、雙工器和標準的具體下變頻至中頻(IF)級。這種靜態、渠道化方法的主要缺點在于其變化標準和操作模式缺乏靈活性。隨著蜂窩通信行業已經從2G、3G、4G及4G以上演進，每種新的波形和模式均需要對接收機的RF前端進行重新設計，以及擴展基帶芯片集能力，因此需要新的手機。對于汽車應用而言，支持新興用途的這種不靈活性對于最終用戶是非常昂貴的且是非常麻煩的。

從汽車制造商的觀點來看，提供可靠的汽車無線接入是具有挑戰性的，因為蜂窩連接方法和架構在全球各地不同。另外，標準和技術不斷變化，并且通常具有比車輛的平均使用壽命快幾倍的演進周期。更具體地，用于車載無線電的當前RF前端架構設計成用于具體的頻段。需要在無線電平臺上安裝以正確頻率調諧的專用硬件以用于無線電期望操作的特定頻段。因此，如果蜂窩提供商改變其特定頻段，那么前一個頻帶被調諧的特定車輛(可能具有15年至20年的壽命)可能無法以新頻帶有效地操作。因此，這要求汽車制造商維持無數的無線電平臺、部件和供應商來支持每個部署的標準，并且隨著蜂窩景觀的變化，提供可升級的路徑，這是一個昂貴而復雜的建議。

已知的軟件定義無線電架構通常集中在無縫基帶操作上以支持多個波形并且已經假定類似的下變頻至基帶規范。類似地，對于發射機側，用于不同頻段的并聯功率放大器鏈通常用于支持不同的波形標準。因此，接收機前端架構通常是簡單直接采樣或具有適度性能規范的一級混頻方法。具體地，沒有先前的應用需要具有相關IP3因子和功率處理需求的大于110dB的動態范圍，這正是因為這種性能需求尚未通過互補金屬氧化物半導體(CMOS)模擬技術來實現。目前尚不清楚如何使用CMOS裝置的現有架構來實現這些度量，因此，多位模數轉換器(ADC)和數模轉換器(ADC)的動態范圍、靈敏度和多模式交錯基本上更加困難。

軟件定義無線電架構目前沒有存在于汽車領域中，但是已經在其它非汽車應用中被提出和推行了，諸如具有多頻帶波形的軍用無線電。然而，在這些領域，由于波形需求差異大、操作安全需求沖突和互操作性復雜，零中頻方法已經證明在技術上難以實現。已知的軟件定義無線電通常集中于后端處理，具體提供無縫基帶操作以支持多個波形。適度的性能規范并沒有要求前端架構更加激進。簡單直接采樣或1級混頻方法在接收機中已經足夠了。對于采用三角幾分調制器的軟件定義無線電，部件功能通常在下變頻階段之后被發現并且具有低通特性。關于發射機，支持不同頻段和波形標準的并聯多功率放大器鏈已經足以滿足要求。

三角積分調制器在數字接收機中變得越來越普遍，因為除了提供寬帶高動態范圍操作之外，調制器還具有許多可調參數，使得它們成為可重構系統的良好候選者。

發明內容

根據本公開的方面，一種設備包括：天線，其可操作以接收RF信號；存儲器，其用于存儲配置參數；軟件可定義無線電，其用于配置初始濾波器響應、對RF信號進行濾波以生成經濾波的RF信號，并且用于響應于配置參數而重新配置濾波器響應；以及處理器，其可操作以處理經濾波的RF信號、確定經濾波的RF信號的質量因子、響應于質量因子而檢索配置參數，并且將配置參數耦合至軟件可定義無線電。

根據本公開的第二方面，一種方法包括：配置具有第一帶寬和第一中心頻率的濾波器響應；對具有第二中心頻率的導頻信號進行濾波；確定第一中心頻率與第二中心頻率之間的頻偏；響應于頻偏生成配置參數；以及將配置參數存儲在存儲器中。

根據本公開的第三方面，一種配置軟件可定義無線電的方法包括：檢索第一配置參數；響應于第一配置參數而配置濾波器響應；對RF信號進行濾波；確定RF信號的中心頻率與濾波器響應的中心頻率之間的偏移；檢索與該偏移相關聯的第二配置參數；響應于該第二配置參數而重新配置濾波器響應；以及對RF信號進行濾波。