專利名稱：用于消除干擾信號的方法和接收器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于消除干擾信號的方法和接收器。本發明特別而并非僅僅應用于消除在所接收的寬帶信號(諸如IEEE 802.11g)中存在的接收到的窄帶干擾信號(諸如藍牙、注冊商標(RTM)信號，反之亦然。本發明可以應用于多模態操作并且可以支持多輸入多輸出(MIMO)。
背景技術：
現有技術公開了許多用于消除存在于所想要信號的帶寬中的不想要的干擾信號的方法。作為一個例子，EP-A1 1 176 731公開了一種用于在寬帶通信設備中對窄帶干擾信號(諸如BluetoothRTM)進行干擾消除的方法，所述寬帶通信設備用于接收依照IEEE 802.11、IEEE802.11或IEEE 802.15.3所發射的信號。所述設備的體系結構包括BluetoothRTM接收器和寬帶接收器，其具有耦合到共用天線的輸入端和耦合到控制器的輸出端。在一個實施例中，寬帶接收器能夠在其中實現多個數字或模擬陷波濾波器，其中所述濾波器被調諧到用于所接收的、本地使用的BluetoothRTM微微網(piconet)中的跳頻。在操作中，響應于BluetoothRTM接收器確定存在一個特定的窄帶信號而實現一個特定的陷波濾波器，并且對應于所述窄帶信號的陷波被引入到寬帶接收器的輸出中，這不僅阻塞了不想要的窄帶信號而且還阻塞了所想要信號中的相關頻帶部分。
在替換實施例中，EP-A1 1 176 731公開了用于共同檢測它們各自的數據分組的各接收器，用于解碼其數據分組的BluetoothRTM接收器，其中隨后使用常規的濾波或其它技術從寬帶接收器所接收的整個信號中減去BluetoothRTM解碼的所述數據分組。
所引用的干擾消除技術的缺點在于它要求提供兩個獨立的無線電接收器以便能夠接收一個想要的寬帶信號和一個不想要的窄帶信號。使用兩個獨立的接收器不僅相對昂貴而且要求相對大量的功率，這在用電池供電的設備中是一個缺點。另外所述引用教導了使用陷波濾波器，所述陷波濾波器并不特別有效并且還與當前的接收器體系結構基本原理相抵觸，所述接收器體系結構基本原理抵觸使用混合的模擬和/或數字濾波。
發明內容
本發明的目的是以節省成本的有效方式來實現信號干擾消除。
依照本發明的一個方面，提供了一種用于消除不想要的第一信號的方法，所述第一信號具有至少部分與所想要的第二信號的帶寬重疊的帶寬，所述第一和第二信號之一的帶寬大于另一個信號的帶寬，所述方法包括接收所述第一和第二信號，分別降頻轉換所述第一和第二信號以便提供第一和第二低頻信號，分別使用同步ADC來數字化所述第一和第二低頻信號以便提供相應的第一和第二數字化信號，其中以較高采樣率來數字化較寬的帶寬信號并且以較低采樣率來數字化較低的帶寬信號，把已降頻的不想要的信號頻移到已降頻的想要信號中的預選位置，把第一數字化信號的采樣率調整為與第二數字化信號的采樣率相同，并且形成所述第二和第一數字化信號之間的差分以便提供輸出信號。
依照本發明的第二方面，提供了一種無線電接收器，包括具有接收所想要信號和不想要信號的帶寬的接收級；第一降頻轉換裝置，用于把所想要的信號轉換為第一低IF信號；以第一采樣率操作的第一ADC裝置，用于數字化所述第一低IF信號；第二降頻轉換裝置，用于把不想要的信號轉換為第二低IF信號，所述第二低IF信號的中心頻率可以不同于所述第一低IF信號的中心頻率；以第二采樣率操作的第二ADC裝置，用于數字化所述第二低IF信號，所述第一和第二采樣率是不同的，兩者同步，并且較低采樣率是較高采樣率的幾分之一；頻移裝置，用于把經降頻轉換的不想要信號變換到經降頻轉換的想要信號中的預選位置；采樣率調整裝置，用于把不想要信號的采樣率調整為與所想要信號的采樣率相同；和差分裝置，用于獲得在具有相同采樣率的數字化信號之間的差分。
多模態無線電接收器可能具有多個ADC，并且很可能這些ADC可以用于干擾消除而對整個部件數量產生很小的或不產生開銷。
依照本發明的方法和接收器體系結構利用兩個ADC，一個用于寬帶信號并且另一個用于窄帶信號，這避免了需要兩個獨立的接收器。使用兩個ADC來消除干擾避免了必須使用附加的模擬部件。干擾消除問題被轉到數字域中，所述數字域優點在于更加靈活，不易于出現容差問題，而且當CMOS過程縮短時變得更節省功率。此外通過以低得多的速率例如降低十倍來運行兩個ADC之一，最小化了對功率消耗的影響。
與現有技術相比較，不要求高速可變陷波濾波器，這不僅使得簡化了體系結構而且節省電流。
依照本發明的方法和接收器體系結構不僅可以用于從寬帶信號中除去窄帶干擾，而且還可以用于從窄帶信號中除去寬帶干擾，條件在于所想要和不想要的信號要具有不同大小的頻帶。然而，干擾信號的頻帶應當是已知的或者能夠被預先確定。
在本發明的第一實施例中，從所想要的寬帶信號中除去了對應于所不想要的窄帶信號的帶寬的頻率陷波。
在本發明的另一實施例中，所接收的干擾信號被解調繼而被重構以便清除所述干擾信號。然后從所想要的寬帶信號中減去所重構的信號以試圖只除去干擾信號并且使所述寬帶信號在所述干擾信號下的部分保持完整。
如果需要的話，可以應用自動增益控制以便均衡被應用到減法級的信號幅度。因而可以防止相對強的干擾信號淹沒相對弱的所想要的信號。
現在將借助實例參考附圖來描述本發明，其中圖1是依照本發明制造的接收器的第一實施例的示意框圖，圖2是依照本發明制造的接收器的第二實施例的示意框圖，和圖3是依照本發明制造的接收器的第三實施例的示意框圖。
在附圖中相同的附圖標記用于指代相應的部件。
具體實施例方式
為便于描述，將參考使用窄帶BluetoothRTM信號和寬帶IEEE802.11g信號來描述本發明的實施例。如所知道的那樣，這兩個信號都使用ISM(Industrial、Scientific and Medical工業、科學和醫學)頻帶并且BluetoothRTM信號是跳頻信號而IEEE 802.11g信號是擴展頻譜信號。然而應當理解，本發明并不限于任何特定的調制模式或頻帶。
參照在圖1中所示出的接收器，天線10被耦合到RF帶通濾波器12，所述RF帶通濾波器12可以包括低噪聲放大器(未示出)。選擇濾波器12的通帶以便連同窄帶干擾信號NB一起傳遞寬帶信號WB，所述窄帶干擾信號NB位于所述寬帶信號的頻帶內。兩個信號的頻帶寬度都是已知的或者可以被預先確定的，如果這兩個信號之一例如由于跳頻的原因而以可預測的方式來改變的話。濾波器12的輸出被拆分并提供給第一和第二信號路徑14、16。這些信號路徑實際上是復合的信號路徑，但是為了簡化起見，所述信號路徑已經被示為單個信道路徑。第一信號路徑14被實施用于恢復寬帶信號WB，所述寬帶信號WB在此實施例中是所想要的信號，并且第二信號路徑16被實施用于恢復窄帶信號NB，所述窄帶信號NB是干擾信號并且被從寬帶信號中除去。
第一信號路徑14包括第一混合器18，其具有用于從濾波器12的輸出所得出的信號的第一輸入端。第一本地振蕩器22被耦合到混合器18的第二輸入端。第一本地振蕩器22的頻率LO1被選擇為把寬帶信號WB的中心頻率混合為低或零IF。應當注意，從頻譜插圖I來看窄帶信號NB偏離零。低通濾波器26被耦合到第一混合器18的輸出端，所述濾波器的帶寬使得能夠傳遞寬帶信號。來自濾波器26的輸出在具有相對較高采樣頻率的第一模數轉換器(ADC)30中被數字化，在寬帶信號是依照IEEE 802.11的情況下所述采樣頻率例如是20MHz。所數字化的信號被施加到延遲級36。此級36引入時延T以便補償第二信號路徑16中的處理延遲。延遲級36的輸出端被耦合到減法級40的第一輸入端。
第二信號路徑16包括第二混合器20，其具有用于從濾波器12的輸出所得出的信號的第一輸入端。第二本地振蕩器24被耦合到混合器20的第二輸入端。第二本地振蕩器24的頻率LO2被選擇為把窄帶信號NB的中心頻率混合為低或零IF。應當注意，從頻譜插圖II看來窄帶信號NB集中在零頻率。低通濾波器28被耦合到第二混合器20的輸出端，所述濾波器的帶寬使得能夠傳遞窄帶信號。來自濾波器28的輸出在具有相對較低采樣頻率的第二ADC 32中被數字化，在窄帶信號依照BluetoothRTM的情況下所述采樣頻率例如是2MHz。ADC 30、32的采樣時鐘被同步，即被鎖相。如果需要的話，如在插圖III中所示，可以在ADC 32的輸出信號路徑中從匯接點34導出窄帶信號。此輸出被施加到級44，在該級中采樣頻率被增加到N倍以便與數字化的寬帶信號的采樣頻率相同。在相應信號是依照IEEE 802.11和BluetoothRTM規范的情況下，N＝10。級44的輸出端被耦合到頻移級46，所述頻移級46移動窄帶信號NB的中心頻率以便使其與在ADC 30的輸出中所存在的窄帶信號對準。這在插圖IV中被示出。自動增益控制(AGC)級48被耦合在頻移級46的輸出端和減法級40的第二反相輸入端之間。AGC級48的目的在于均衡在減法級40的輸入端38和42處的信號的相對幅度。在減法級40的輸出端50上的信號是數字化的寬帶信號，其在頻譜中對應于所減去的干擾信號具有一個陷波，參見插圖V。
可以使用超外差降頻轉換級來代替所描述的復雜級。使用ADC30、32比具有非常尖銳的陷波的濾波器更有效，這是因為它們使用已經存在于窄帶和寬帶接收器中的部件。考慮選擇盡可能低的采樣頻率來選擇ADC 32的采樣頻率以便使功率消耗最小化同時確保獲得所想要的保真度。取決于接收器的精密體系結構，可以在第一信號路徑14中連接AGC級，或者可以提供一對AGC級，每一個AGC級處于第一和第二信號路徑14、16相應的一個之中。
參照在圖2中所示出的接收器的實施例，所圖示的體系結構意在避免損失由干擾窄帶信號NB占據的頻譜部分中的所想要的信號。為了簡潔起見，由于第一信號路徑14與在圖1中所示出的相同，所以不再對其進行描述。與圖1中所示的相比較，信號路徑16被修改，修改之處在于通過使用解調器52來解調ADC 32的輸出，并且隨后通過在調制器54中進行調制來在沒有諸如噪聲之類的外來干擾的情況下重構所述窄帶信號NB。解調器52和調制器54可以包括西格馬-德耳塔(sigma-delta)裝置。此后所述數字化信號的采樣頻率在級44中被增加到N倍并且在頻移級46中被頻移。窄帶信號的增益在AGC級48中被調整，并且此級的輸出端被耦合到減法級40的輸入端42。在插圖VI中示出了來自減法級40的輸出50上的信號，并且與在圖1中所示出的接收器不同，并沒有明顯的陷波，這是因為在圖2中意在只除去干擾信號而使寬帶信號在所述干擾信號下的部分保持完整。
圖3圖示了完成與圖2中所示出的接收器所完成的相反的任務的接收器的實施例，即消除被認為是干擾信號的寬帶信號WB并且保留作為所想要的信號的窄帶信號NB。與圖2相比較，第一和第二信號路徑14和16的體系結構實際上已經被顛倒，但是為了在描述圖3時一致，第一路徑14處理寬帶信號并且第二信號路徑16處理窄帶信號。
天線10被耦合到RF帶通濾波器12，所述RF帶通濾波器12可以包括低噪聲放大器(未示出)。選擇濾波器12的通帶以便連同所想要的窄帶信號NB一起傳遞寬帶干擾信號WB，所述所想要的窄帶信號NB位于所述寬帶信號的頻帶內。這兩個信號的頻率帶寬都是已知的或者可以被預先確定。濾波器12的輸出被拆分并提供給第一和第二信號路徑14、16。這些信號路徑實際上是復合的信號路徑，但是為了簡化起見，所述信號路徑已經被示為單個信道路徑。第一信號路徑14被實施用于恢復寬帶信號WB，所述寬帶信號WB在此實施例中是干擾信號，并且第二信號路徑16被實施用于恢復窄帶信號NB，所述窄帶信號NB是所想要的信號并且需要被保留。
為方便起見，首先描述第二信號路徑16。第二信號路徑16包括第二混合器20，其具有用于從濾波器12的輸出所得出的信號的第一輸入端。第二本地振蕩器24被耦合到混合器20的第二輸入端。第二本地振蕩器24的頻率LO2被選擇為把窄帶信號NB的中心頻率混合為低或零IF。應當注意，從波形插圖I中可以看出，窄帶信號NB在零IF。低通濾波器28被耦合到第二混合器20的輸出端，所述濾波器的帶寬使得能夠傳遞窄帶信號。來自濾波器28的輸出在具有相對較低采樣頻率的第二ADC 32中被數字化，在窄帶信號是依照BluetoothRTM的情況下所述采樣頻率例如是2MHz。所述數字化的信號被施加到延遲級56。此級56引入時延T以便補償第一信號路徑14中的處理延遲。參見插圖III，所想要的信號和殘留的干擾信號出現在延遲級56的輸出端上，所述輸出端被耦合到減法級70的第一輸入端57。
第一信號路徑14包括第一混合器18，其具有用于從濾波器12的輸出所得出的信號的第一輸入端。第一本地振蕩器22被耦合到混合器18的第二輸入端。第一本地振蕩器22的頻率LO1被選擇為把寬帶信號WB的中心頻率混合到低或零IF，如頻譜插圖II中所示。低通濾波器26被耦合到第一混合器18的輸出端，所述濾波器的帶寬使得能夠傳遞寬帶信號。來自濾波器26的輸出在具有相對較高采樣頻率的第一ADC30中被數字化，在寬帶信號是依照IEEE 802.11的情況下所述采樣頻率例如是20MHz。ADC 30、32的采樣時鐘被同步，即被鎖相。ADC 30的輸出端被耦合到解調器58，通過在調制器60中調制來自所述解調器58的輸出來將其重構。如插圖VII中所示，所重構的寬帶信號已經被去除諸如噪聲之類的外來干擾。此后所重構的信號被施加到頻移級62，所述頻移級62移動寬帶信號的中心頻率以便使其與窄帶信號對準，如插圖VIII中所示。來自頻移級的輸出被施加到低通濾波器64，所述低通濾波器64具有可與低通濾波器28的帶寬相比較的帶寬。來自濾波器64的輸出的采樣頻率在級66中被降低到N倍，其中在此例子中N＝1/10，以便使其等于窄帶信號的采樣頻率。圖IX圖示了級66的輸出。寬帶信號的增益在AGC級48中被調整，并且來自此級的輸出端被耦合到減法級70的輸入端68。在插圖X中示出了來自減法級70的輸出50上的信號，并且其包括已經除去了大部分干擾信號的所想要的信號。
在本說明書和權利要求書中，位于元件之前的詞“一個”或“一種”并不排除存在多個這種元件的情況。此外，詞“包括”也不排除所列出的元件或步驟之外的其它元件或步驟的存在。
根據閱讀本公開內容，本領域技術人員顯然可以進行其它修改。這種修改可以包括減少干擾接收器的設計、制造和使用中已知的其它特征及其構成部件，并且所述特征可以被用來代替這里已經描述的特征或者作為其補充。
權利要求
1.一種用于消除不想要的第一信號的方法，所述第一信號具有至少部分與所想要的第二信號的帶寬重疊的帶寬，所述第一和第二信號之一的帶寬大于另一個信號的帶寬，所述方法包括接收所述第一和第二信號，分別降頻轉換所述第一和第二信號以便提供第一和第二低頻信號，分別使用同步ADC來數字化所述第一和第二低頻信號以便提供相應的第一和第二數字化信號，其中以較高采樣率來數字化較寬的帶寬信號并且以較低采樣率來數字化較低的帶寬信號，把經降頻轉換的不想要的信號頻移到在經降頻轉換的想要信號中的預選位置，把第一數字化信號的采樣率調整為與第二數字化信號的采樣率相同，并且形成在所述第二和第一數字化信號之間的差分以便提供輸出信號。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于選擇用于降頻轉換所述第一和第二信號的本地振蕩器頻率以便基本上對應于它們各自頻帶的中心，并且移動不想要信號的中心頻率以便對應于所想要信號的中心頻率。
3.一種無線電接收器，包括具有用于接收所想要信號和不想要信號的帶寬的接收級；第一降頻轉換裝置(18或20)，用于把所想要的信號轉換為第一低IF信號；以第一采樣率操作的第一ADC裝置(30或32)，用于數字化所述第一低IF信號；第二降頻轉換裝置(20或18)，用于把不想要的信號轉換為第二低IF信號，所述第二低IF信號的中心頻率可以不同于所述第一低IF信號的中心頻率；以第二采樣率操作的第二ADC裝置(32或30)，用于數字化所述第二低IF信號，所述第一和第二采樣率不相同，兩者同步，并且較低采樣率是較高采樣率的幾分之一；頻移裝置(46或62)，用于把經降頻轉換的不想要信號變換到經降頻轉換的想要信號中的預選位置；采樣率調整裝置(44或66)，用于把所不想要信號的采樣率調整為與所想要信號的采樣率相同；和差分裝置(40或70)，用于獲得具有相同采樣率的數字化信號之間的差分。
4.如權利要求3所述的接收器，其特征在于還包括被耦合到所述第二ADC裝置的輸出端的解調裝置(52或58)，用于恢復所不想要的信號；和調制裝置(54或60)，用于調制所恢復的不想要的信號，所述調制裝置的輸出端被耦合到所述采樣率調整裝置(44或66)。
5.如權利要求4或5所述的接收器，其特征在于所述頻移裝置(46或62)適于把所不想要的數字化信號的中心頻率基本上移動到所想要的數字化信號的中心頻率。
6.如權利要求3、4或5所述的接收器，其特征在于還包括自動增益控制裝置(48)，用于控制差分裝置的至少一個輸入的幅度。
7.如權利要求3所述的接收器，其特征在于提供了所述第一降頻轉換裝置(20，24)，用于降頻轉換所想要的窄帶信號，并且提供了第二降頻轉換裝置(18，22)，用于降頻轉換所不想要的寬帶信號，并且所述第二ADC裝置(30)的采樣率大于所述第一ADC裝置(32)的采樣率。
8.如權利要求7所述的接收器，其特征在于所述第一和第二降頻轉換裝置提供了復雜的輸出。
9.如權利要求7或8所述的接收器，其特征在于還包括用于均衡信號的相對幅度的裝置(48)，其中所述信號被施加到用于獲得所述差分的裝置。
10.如權利要求7、8或9所述的接收器，其特征在于耦合到用于產生干擾信號的第一和第二ADC裝置之一以便恢復所述信號的解調器(52或58)，和耦合到所述解調器的輸出端的調制器(54或60)。
全文摘要
一種用于消除不想要的第一信號的方法和接收器，所述不想要的第一信號具有至少部分與想要的第二信號的帶寬重疊的帶寬，第一和第二信號之一的帶寬大于另一個的帶寬。所述方法包括接收第一和第二信號(10，12)并且分別降頻轉換(18，22，26和20，24，28)所述第一和第二信號以便提供第一和第二低頻信號。使用同步ADC(30，32)來數字化第一和第二低頻信號以便提供相應的第一和第二數字化信號，其中以較高采樣率來數字化較寬的帶寬信號并且以較低采樣率來數字化較低的帶寬信號。把第一和第二數字化信號之一的采樣率調整(44)為與所述第一和第二數字化信號中另一個的采樣率相同。此后將不想要的信號的頻率移動(46)到所想要的信號中與所接收信號中出現的相同的相對位置。通過獲得所想要和不想要的信號之間的差分(40)來得出輸出信號。在基本方法的改進中，通過解調(52)并且調制它(54)來清除來自相應ADC的不想要信號，這帶來了以下好處當從一個信號中減去另一個信號時，使所想要的信號在干擾信號下的部分保持完整。
文檔編號H04B1/713GK1914812SQ200580003968
公開日2007年2月14日 申請日期2005年2月1日 優先權日2004年2月4日
發明者R·菲菲爾德, P·布克內爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司