[發(fā)明專利]頻帶分離信號(hào)數(shù)字化器和方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 95191828.1
• 申請(qǐng)日: 1995-11-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1057413C
• 公開(kāi)（公告）日: 2000-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 保羅·菲爾丁·史密斯;丹尼·托馬·平克利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 摩托羅拉公司
• 主分類號(hào): H03M1/12
• 分類號(hào): H03M1/12;H04B1/26;H04L5/06
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 陸立英

本發(fā)明涉及多信道數(shù)字收發(fā)信機(jī)，具體涉及有效地?cái)?shù)字化頻帶分離信號(hào)的頻帶分離信號(hào)數(shù)字化器和方法。

使用數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)。最明顯的是，增強(qiáng)系統(tǒng)容量，減少噪聲和減少硬件及有關(guān)的功耗。業(yè)已提出了幾個(gè)數(shù)字無(wú)線電通信系統(tǒng)，例如，共同受讓的美國(guó)專利申請(qǐng)，名稱為“多信道數(shù)字收發(fā)信機(jī)和方法”(與本申請(qǐng)?jiān)谙嗤掌谔峤唬旧暾?qǐng)人是共同發(fā)明人)中已表示和敘述了實(shí)現(xiàn)數(shù)字技術(shù)的無(wú)線電通信系統(tǒng)的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。

數(shù)字無(wú)線電通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)是要求對(duì)接收的模擬無(wú)線電信號(hào)數(shù)字化。公知的奈奎斯特準(zhǔn)則假定這種數(shù)字化是使用取樣率大于兩倍的模擬信號(hào)帶寬的模/數(shù)變換器(ADC)以最小誤差實(shí)現(xiàn)的。在美國(guó)專利5251218中，公開(kāi)了用于數(shù)字化模擬射頻信號(hào)的現(xiàn)有技術(shù)的方法。但是，可以理解，無(wú)線電信號(hào)占用大的帶寬，要求ADC能夠以非常高的取樣速率工作。這種裝置在它們可利用的程度上是昂貴的而且經(jīng)常性能降低，即在高取樣速率工作時(shí)，具有顯著的失真和增加功耗。

針對(duì)數(shù)字化的要求而言，分配給無(wú)線電通信系統(tǒng)的頻譜通常很寬。但是，在一些無(wú)線電通信系統(tǒng)中，雖然需要的信號(hào)占用大的帶度，但不是所有的帶寬都是由感興趣的信號(hào)占用。例如在蜂窩無(wú)線電話通信系統(tǒng)中，通信帶寬不是鄰接的。在無(wú)線電頻譜開(kāi)始分配給蜂窩無(wú)線電話通信時(shí)，兩個(gè)鄰接的10MHz頻譜段分別分配用于“A波段”操作者和“B波段”操作者。但是隨著增強(qiáng)蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)容量的需求聚增，需要額外的帶寬。遺憾的是，與原始分配頻段相鄰的足夠大的帶寬段不能使用。為此，分配另外的2.5MHz帶寬段。由此得到的A波段在圖2A中表示為以由B波段占用的一個(gè)10MHz頻段分隔開(kāi)的一個(gè)11MHz頻段和一個(gè)1.5MHz頻段。鑒此，雖然蜂窩A波段和B波段在頻譜上各具有12.5MHz的帶寬，但是整個(gè)A波段覆蓋了在兩個(gè)連續(xù)部分的22.5MHz的帶寬。

為了數(shù)字化A波段，例如，根據(jù)奈奎期特準(zhǔn)則，需要一個(gè)ADC能夠至少以45MHz或每秒45百萬(wàn)個(gè)樣值(Ms/s)，而更可靠地以56Ms/s工作。分離該信號(hào)成為較小的段允許以較低的取樣速率使用多個(gè)ADC。使用多個(gè)ADC具有需要更多的硬件的缺點(diǎn)。加之，時(shí)鐘頻率及其較高次諧波不可避免地落入被數(shù)字化的信號(hào)的頻帶中。再一個(gè)缺點(diǎn)是濾波、內(nèi)插、補(bǔ)償頻帶重疊和對(duì)得到的多個(gè)數(shù)字信號(hào)求和需要大量的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理。

據(jù)此，現(xiàn)在需要一種用于數(shù)字化頻帶分離信號(hào)的設(shè)備和方法，它不要求高的取樣速率，而且不顯著地增加通信系統(tǒng)所要求的硬件數(shù)量。本發(fā)明提供了這種設(shè)備和方法，而且本領(lǐng)域普通技術(shù)人員很容易從下面的詳細(xì)敘述和附圖知道本發(fā)明的許多優(yōu)點(diǎn)和特性。

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的頻帶分離數(shù)字化器的方框圖；

圖2A示出頻帶分離信號(hào)的頻譜；

圖2B示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在傳輸之后圖2A所示的頻帶分離信號(hào)的頻譜；

圖2C示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在變換為數(shù)字信號(hào)之后圖2B所示的頻帶分離信號(hào)的頻譜；和

圖3示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例說(shuō)明數(shù)字化頻帶分離信號(hào)的方法的流程圖。

本發(fā)明以降低的取樣頻率和降低的硬件要求實(shí)現(xiàn)了對(duì)于頻帶分離模擬信號(hào)的數(shù)字化。本發(fā)明提供對(duì)于以基準(zhǔn)頻率為中心的整個(gè)分離頻率帶寬進(jìn)行混合，這允許以降低的取樣頻率數(shù)字化。基準(zhǔn)頻率選擇得可使分離頻率帶寬的各段占用相鄰的混疊(aliasing)頻段。以降低的取樣頻率進(jìn)行的數(shù)字化產(chǎn)生一種數(shù)字信號(hào)，它具有在取樣頻率的單個(gè)奈奎期特頻段中表示的整個(gè)頻帶分離信號(hào)。

參見(jiàn)圖1，圖中示出了組成本發(fā)明數(shù)字化器的一個(gè)數(shù)字無(wú)線電接收機(jī)10。頻帶分離模擬信號(hào)由天線12接收，并且下混頻和經(jīng)過(guò)濾波器14放大器16進(jìn)行信號(hào)處理，如本領(lǐng)域所公知的。然后頻帶分離信號(hào)傳送到混頻器18，與本機(jī)振蕩器20來(lái)的的信號(hào)進(jìn)行頻率變換。

參見(jiàn)圖2A-2C，圖中示出頻帶分離信號(hào)200。信號(hào)200典型地是蜂窩A波段的信號(hào)，但是，可以理解，本發(fā)明可應(yīng)用于數(shù)字化任何類型的頻帶分離的模擬信號(hào)。在混頻器18中信號(hào)200與基準(zhǔn)頻率混頻的結(jié)果是圖2B的信號(hào)200’。如可看到的，在混頻之后，頻帶分離信號(hào)被變換了，使得信號(hào)200’的分離段位于以f_s/2表示的基準(zhǔn)頻率附近。可以理解，根據(jù)頻帶分離的信號(hào)可選擇適當(dāng)?shù)谋緳C(jī)振蕩頻率用于高端或低端插入，以變換基準(zhǔn)信號(hào)周圍的信號(hào)。