專利名稱：具有數字信道選擇器的中繼器的制作方法
技術領域：
本發明通常涉及通信領域。更特別地，本發明涉及一種用于通信或者傳輸系統(例如，雙向蜂窩通信系統)的中繼器。
背景技術：
信號沿傳輸媒介(例如，同軸電纜、未屏蔽的導線、波導、戶外或者甚至光導纖維)傳播時信噪比(SNR)發生衰減。信噪比衰減是限制傳輸媒介的帶寬的一個因素。為了提高遠距離傳輸的信號的信噪比，并且因此增加傳輸距離以及/或者數據傳輸速率，可以沿著傳輸途徑每隔一段距離設置信號中繼器。中繼器已眾所周知并且可以用于光學、微波以及射頻(RF)通信系統。中繼器已用作蜂窩通信系統的一部分以擴展蜂窩基站與蜂窩手機之間的覆蓋范圍。
但是，用于頻譜的共享頻率范圍之中(例如800MHz到830MHz)的一或多個頻率上的一或多個信道的中繼器可能產生干擾。現參見
圖1A，其為舉例說明在800到830MHz的頻率范圍內第一蜂窩通信運營商可能會使用的信道頻率的頻譜示意圖。現參見圖1B，其為舉例說明在800到830MHz的頻率范圍內與第一蜂窩通信運營商在同樣的地理位置的第二蜂窩通信運營商可能會使用的信道頻率的頻譜示意圖。如圖1A和1B所示，每個運營商的信道頻率絕然不相同。但是，一個運營商的兩個或多個信道頻率可以在另一運營商的兩個或多個信道頻率之間，或者可以在另一運營商的一個或多個信道頻率的兩側。
一個運營商為了在上述和在圖1A和1B中所舉例說明的情況中使用中繼器，該運營商需要對每個信道單獨響應，或者可以使用較寬頻帶的中繼器以覆蓋該運營商的幾個信道所駐留的頻率范圍。但是，如果使用較寬頻帶的中繼器，該中繼器將可能無意中轉發了屬于兩個運營商的一個或多個信道。轉發其他運營商的通信信道涉及運營商希望避免的法律和商業問題。
現有技術中存在模擬信道化中繼器。現有技術的信道化中繼器使用模擬濾波器排除或者過濾所有信號或者不屬于其信道需要轉發的運營商的通信信道。例如，如果中繼器的工作帶寬為800到830MHz，并且使用中繼器的運營商擁有在805MHz、807MHz以及809MHz的通信信道，則該中繼器可以配置僅允許或通過在該運營商的信道頻率上的信號的模擬濾波器。模擬信道化中繼器因此僅轉發在該運營商的通信信道的頻率上的信號。
現有技術的模擬信道化中繼器存在許多缺陷，本發明目的就是解決這些缺陷。
發明內容
作為本發明的一部分，一個接收機接收在特定頻率上的與特定通信信道相關的信號。一個模數轉換器產生與所接收的信號相對應的數字信號，該數字信號通過一個配置為過濾數字信號并通過在通信信道的特定頻率上或者其附近頻率的頻率分量的數字濾波器。一個數模轉換器產生與該過濾的數字信號相對應的模擬信號，一個發射機發射該模擬信號。
根據本發明的一些實施例，可以包括第二數字濾波器，其配置為通過在與第二通信信道相對應的第二頻率上或者附近頻率的頻率分量。
根據本發明的一些實施例，可以包括下變頻轉換器，以將收到的信號下變頻為中頻信號。還可以包括上變頻轉換器，以將與過濾的數字信號相對應的模擬信號上變頻到發射頻率。
附圖簡述本發明的主旨在說明書的結束部分特別地指出并清楚地聲明。但是，關于本發明的構成和工作方法，及其目的、特性和優點可以結合附圖通過參考以下詳細的描述得到最佳的理解。
圖1A為舉例說明在特定的地理區域內可以由第一蜂窩運營商用于四個通信信道的四個頻率的頻譜示意圖；圖1B為舉例說明在特定的地理區域內可以由第二蜂窩運營商用于三個通信信道的三個頻率的頻譜示意圖；圖2為顯示根據本發明的一些實施例的具有數字信道選擇器(digital channelizer)的雙向中繼器的一個例子的模塊圖；圖3為顯示在圖3中的濾波器組的詳圖的結構圖；圖4A到4D為顯示在圖3中數字濾波器140A到140D的頻率響應的例子的頻譜示意圖；以及圖5為顯示根據本發明的一些實施例的具有數字信道選擇器的雙向中繼器的另一例子的模塊圖。
應當理解，為了說明的簡單清楚起見，在圖中顯示的元件沒有必要按比例畫出。例如，一些元件的尺寸可能為了清楚相對于其他元件被夸大。此外，在認為恰當的地方，參考數字在圖中進行重復以表示相應或相似的元件。
最佳實施例的說明在以下的詳細描述中，為了透徹地理解本發明，給出了許多的具體細節。但是，本領域技術人員可以理解，本發明可以在沒有這些細節的情況下實施。在其他情況下，沒有詳細描述公知的方法、過程、元件和電路以便突出本發明。
除非特別說明，否則，從下面的說明顯而易見，在整個說明書中，使用例如“處理”、“運算”、“計算”、“確定”等的術語的討論是指計算機、運算系統或類似電子計算裝置的操作和/或處理，其把在運算系統的寄存器和/或存儲器中的、表示諸如電子的物理量的數據，操作和/或轉變為在運算系統的存儲器、寄存器或者其他這樣的信息存儲、傳輸或顯示裝置中的、類似的表示物理量的其他數據。
本發明的實施例可以包括用于實施在此的操作的裝置。該裝置可以為預定的目的特別構造，或者其可以包含由存儲在計算機中的程序選擇地驅動或重新配置的通用計算機。這樣的計算機程序可以存儲在計算機可讀的存儲介質中，例如，但不限于，任何類型的盤片包括軟盤、光盤、CD-ROM、磁光盤、只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、電可編程只讀存儲器(EPROM)、電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)、磁學或光學卡、或者任何其他類型的適合存儲電子指令并且能夠耦合到計算機系統總線的媒介。
在此出現的處理和顯示本身不與任何特定的計算機或裝置相關。根據在此的教導，可以使用帶有程序的各種通用系統，或者其可以提供方便以構造更特別的裝置用來實施期望的方法。用于各種這些系統的期望結構將出現在下面的描述中。此外，本發明的實施例不參考任何特定的程序語言描述。應當理解，在此所描述的各種程序語言可以用來實現本發明的教導。
作為本發明的一部分，一個接收機接收在特定頻率上的與特定通信信道相關的信號。一個模數字轉換器產生與所接收的信號相對應的數字信號，該數字信號通過一個配置為過濾數字信號和使在通信信道的特定頻率上或者其附近頻率的頻率分量通過的數字濾波器。一個數模轉換器產生與該過濾的數字信號相對應的模擬信號，一個發射機發射該模擬信號。
根據本發明的一些實施例，可以包括第二數字濾波器，其配置為使在與第二通信信道相對應的第二頻率上或者其附近頻率的頻率分量通過。
根據本發明的一些實施例，可以包括下變頻轉換器，以將收到的信號下變頻為中頻信號。還可以包括上變頻轉換器，以將與過濾的數字信號相對應的模擬信號上變頻到發射頻率。
現參見圖2，其顯示根據本發明的具有數字信道選擇器的雙向中繼器100的模塊方框圖。該雙向中繼器100可以包括兩個基本部分(A)上游或者上行鏈路部分，其接收來自移動裝置(例如蜂窩電話)的信號并轉發該信號到基站；以及(B)下游或者下行鏈路部分，其接收來自基站的信號并轉發該信號到移動裝置。
首先從圖2的左到右看上行鏈路部分(A)，有一個輸入濾波器110U，例如其可以是一個射頻(RF)濾波器，或者更特別地，例如可以是調整為通過在800到830MHz范圍內的頻率的濾波器。該輸入RF濾波器110U接收來自天線的信號并通過在一個或多個將要中繼到下變頻轉換器120U的通信信道的頻率范圍中的頻率。該下變頻轉換器120U使收到的信號與給定頻率的正弦或余弦波混合，從而該收到的信號下變頻到中頻(IF)。輸入RF濾波器110U或下變頻轉換器120U可以包括信號放大器(圖2中未示出)。模數(A/D)轉換器130U對該IF信號進行采樣，并產生表示該采樣的IF信號的數字信號。表示該IF信號的該數字信號進入數字濾波器組140U。圖3顯示包括數字濾波器140a到140d的數字濾波器組140U的詳圖。
現參見圖3，其顯示包括數字濾波器140a到140d的數字濾波器組的結構圖。進入數字濾波器組140U的數字信號施加到每個數字濾波器140a到140d上，每個數字濾波器的輸出通過加法器142或者功能相等的裝置合并。在濾波器組140U中的每個濾波器有單獨和不同的頻率響應。在通信領域中數字濾波器是公知的。數字濾波器組可以在單個或多個處理器(例如DSP)上或者在單個或多個專用數字濾波器電路上實現。在圖3的例子中，顯示了四個離散的數字濾波器電路。作為本發明的一些實施例，數字濾波器140a到140d可以是場可編程數字濾波器(FPDF)。即，每個濾波器的傳遞函數及其頻率響應可以重新編程或調整。
現參見圖4A到4B，其顯示了圖3的數字濾波器140a到140d的可能的頻率響應的例子，其中，數字濾波器140a到140b分別對應在圖1A中舉例說明的第一到第四通信信道。即，對于每個數字濾波器140a到140d的脈沖響應或者頻率傳遞特性可以單獨設定或者調整，以通過在濾波器的對應通信信道的載波頻率上或者其附近頻率的數字信號的頻率分量。例如，數字濾波器140a可以編程為具有通帶頻率響應、峰值在如圖1A中所示的第一通信信道的載波頻率上或者其附近頻率的傳遞函數；數字濾波器140b可以編程為具有通帶頻率響應、峰值在如圖1A中所示的第二通信信道的載波頻率上或其附近頻率的傳遞函數，等等。
數字濾波器和數字濾波器傳遞函數的設計是公知的。雖然上面提到了特定的濾波器和傳遞函數，但是，目前已知的或將來發明的任何數字濾波器以及傳遞函數組合都可以作為本發明的部分。
現再參見圖2，其顯示直接在數字濾波器組140U之后的數模轉換器(D/A)150U。該D/A 150U可將數字濾波器組140U的過濾的數字信號輸出轉變為模擬信號，該模擬信號然后由上變頻轉換器160U上變頻為在輸入RF濾波器110U上接收的原始頻率。輸出濾波器170U可以用來除去任何由上變頻轉換器160U引入到信號的諧波。上變頻轉換器160U或者輸出RF濾波器170U可以包括信號放大器(在圖2中未示出)。該過濾的信號然后可以傳遞到發射天線并發射。
雙向中繼器100的下游或下行鏈路(B)部分可以幾乎鏡像上述的上行鏈路部分(A)。區別在于輸入RF濾波器110D、數字濾波器組140D濾波器以及輸出RF濾波器170D與在上行通信信道上或者其附近通過頻率相反，可以調整到接收并通過下行通信信道的頻率。
每個濾波器設定的特定頻率帶寬依賴于通信信道、上行以及下行的特定頻率，運營商可能希望在特定的地理位置中繼。在圖1A以及1B中所示的頻率僅為這樣的通信信道頻率的例子。圖1A以及1B中所示的上行以及下行信道之間沒有區別。但是，本領域普通技術人員應當理解，在蜂窩系統中，每個下行通信信道可以有相應的上行通信信道。在上行信道頻率與下行信道頻率之間的關系可以是固定的，或者每個可以在移動裝置和基站之間單獨協商。
現參見圖5，其顯示根據本發明的雙向中繼器100的另一可能實施例。如圖2的雙向中繼器，有兩個部分；(A)一個上游或上行鏈路部分，以及(B)一個下游或下行鏈路部分。同樣，如圖2的實施例，上行鏈路和下行鏈路部分大體上可以相互鏡像，除了它們調整以通過并轉發的頻率外。
參見圖5的雙向中繼器100的下游或者下行鏈路部分(B)，有一個包括輸入RF濾波器110D的雙工器。該輸入RF濾波器110D通向包括一個低噪聲放大器(LNA)以及一個衰減器的前置濾波級115D。該前置濾波模塊115D的輸出進入射頻單元125D，其可以下變頻該輸出并且還可以包括一個A/D轉換器。在數字過濾模塊140D中的數字濾波器可以與圖2、3或者4A到4D描述的數字濾波器相類似，或者是適合本發明的其他任何數字濾波器。數字濾波模塊140D的輸出進入射頻單元125D，其可以上變頻該輸出并且還可以包括一個D/A轉換器。功率放大器塊145D可以包括一個衰減器、一個高功率放大器以及一個功率監視器。自動增益控制電路(AGC)調整該衰減器，使得來自功率放大器塊145D的輸出信號大體上保持穩定。功率放大器模塊145D的輸出信號可以傳遞到并通過一個包括輸出過濾器170D的雙工器。
對于圖2中的雙向中繼器100，圖5的雙向放大器100可以配置為在上行方向中繼在特定載波頻率上或者其附近頻率的特定組的通信信道，并且在下行方向中繼在特定載波頻率上或者其附近頻率的特定組的通信信道。在數字濾波器組或塊中的數字濾波器140U和140D可以調整以僅通過在相應的通信信道的載波頻率上或其附近頻率的頻率。可以考慮和補償在數字濾波器中的上變頻或下變頻導致的載波頻率的偏置。此外，本發明的雙向中繼器100可以調整以過濾在通信信道頻率帶寬中的窄頻帶噪聲干擾。
雖然本發明的特定性質在此已經舉例并描述，但是本領域人員也可以想到許多修正、替代或等價物。因此，可以理解所附權利要求書將包含所有包括在本發明的真正精神之內的這樣的修正或者改變。
權利要求
1.一種在特定頻率上中繼通信信道的方法，所述方法包括接收包括該通信信道的特定頻率的信號；產生對應于接收信號的數字信號；用數字濾波器過濾該數字信號，該數字濾波器配置為使在該通信信道的特定頻率的頻率上或其附近頻率的頻率分量通過；產生與該過濾的數字信號相對應的模擬信號；以及發射與該過濾的數字信號相對應的該模擬信號。
2.根據權利要求1的所述的方法，進一步包括在產生數字信號之前下變頻所述接收信號到中頻。
3.根據權利要求2的所述的方法，進一步包括在發射所述模擬信號之前上變頻與所述過濾的數字信號相對應的所述模擬信號。
4.根據權利要求1的所述的方法，進一步包括用數字濾波器過濾所述數字信號，該數字濾波器配置為使在與第二通信信道相關的第二頻率上或其附近頻率的頻率分量通過。
5.根據權利要求4的所述的方法，進一步包括合并從每一個所述濾波步驟輸出的所述數字信號，并產生與該合并的數字信號相對應的模擬信號。
6.根據權利要求5的所述的方法，進一步包括發射與所述合并的數字信號相對應的所述模擬信號。
7.一種用于在特定頻率上中繼通信信道的系統，所述系統包括一個接收機，用于接收包括該通信信道的特定頻率的信號；一個模數字轉換器，用于產生與該接收信號相對應的數字信號；一個數字濾波器，配置為過濾該數字信號并使在該通信信道的特定頻率的頻率上或其附近頻率的頻率分量通過；一個數模轉換器，用于產生與該過濾的數字信號相對應的模擬信號；以及一個發射機，用于發射與該過濾的數字信號相對應的該模擬信號。
8.根據權利要求7所述的系統，進一步包括一個下變頻轉換器，用于將所述接收信號轉換到中頻。
9.根據權利要求8所述的系統，進一步包括一個上變頻轉換器，用于將與所述過濾的數字信號相對應的所述模擬信號轉換到發射頻率。
10.根據權利要求7所述的系統，進一步包括一個第二數字濾波器，配置為使在與第二通信信道相關的第二頻率上或其附近頻率的頻率分量通過。
11.根據權利要求10所述的系統，進一步包括一個加法單元，用于合并來自所述第一和第二數字濾波器的輸出。
全文摘要
為了在特定頻率上中繼通信信道，一個接收機(100)接收包括該通信信道的特定頻率的信號。一個模數轉換器(130)產生與該接收信號相對應的數字信號并且該數字信號通過一個數字濾波器(140)，該數字濾波器配置為過濾該數字信號并且通過在該通信信道的特定頻率的頻率上或附近頻率的頻率分量。一個數模轉換器(150)產生與該過濾的數字信號相對應的模擬信號并且一個發射機發射該模擬信號。
文檔編號H04B7/155GK1685632SQ03814063
公開日2005年10月19日 申請日期2003年6月22日 優先權日2002年6月20日
發明者亞伯拉罕·哈薩希, 亞歷克斯·巴伯 申請人:德科鏈路無線有限公司