CN1287623C - 移动无线终端的接收器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种移动无线终端的接收器。电信系统中移动无线终端的接收器包含一个射频信号发生器，一个频率转换器，一个高通滤波器和一个数字转换器，其中高通滤波器过滤射频发生器和频率转换器的操作引入的干扰的静态分量和动态分量。高通滤波器具有一个预定截止频率以便在信号进入数字转换器之前消除静态分量和一部分动态分量。通过一个位于数字转换器之后的数字滤波器和一个校正器消除残留动态分量。

Description

移动无线终端的接收器

相关申请的交叉参考

本专利申请基于2001年2月22日提交的法国专利申请01 02 391号，这里完整地参考引用了上述专利申请的公开内容，并且根据35U.S.C.§119对其提出优先权要求。

技术领域

本发明涉及移动无线终端的接收器。因此本发明更具体的是涉及电信系统。

背景技术

移动无线终端的射频部分中的模拟部件使天线提供的接收信号的质量下降。

尤其是局部振荡器。局部振荡器产生一个射频信号，射频信号和接收信号同时被馈送到频率变换器使得消除在传播信道上发送接收信号的载波。

频率变换器将接收信号的频率转换成较低的频率。

局部振荡器和频率变换器具有先天的缺陷。

具体地，局部振荡器向接收信号加入一个直流(DC)分量，因此其频率为0Hz(赫兹)。这个DC分量上变或下变切换接收信号并且其振幅取决于集成电路和卡的隔离程度。

局部振荡器的泄漏信号在找到其返回移动无线终端天线的通路之后被发射到大气中，并且在被外部障碍物反射之后到达移动无线终端的接收器，因而除接收信号之外还产生了不期望的信号。这个不期望的信号构成了局部振荡器和频率变换器给接收信号带来的干扰的动态分量。

发生反射的时间和移动无线终端的移动速度使得不能控制上述来回往复现象造成的射线的频率。因此动态分量的频率涉及多普勒效应并且取决于移动无线终端的速度。

也不能控制动态分量的振幅。

因此移动无线终端的接收器中的局部振荡器和频率变换器的操作在接收信号中产生了干扰。当出现0Hz DC或静态分量和可以具有任何频率和振幅的动态分量时这个干扰被反射。

如果移动无线终端的接收器要正常操作，则必须消除静态和动态分量。

一个现有技术的解决方案是为终端的接收器提供一个滤波器以便消除局部振荡器和频率变换器引入接收信号的干扰的静态分量和动态分量。

使用的滤波器是一个高通滤波器。滤波器被插到移动无线终端的接收器内的频率变换器和模数转换器之间。因此以模拟方式实现了这个解决方案。

然而如图1所示，在接收器中使用这种滤波器具有严重的缺点。

图1示出了0Hz静态分量1，频率等于fd的动态分量2，所使用的高通滤波器的频谱响应3，和期望信号4，即传送必要信息的接收信号。

滤波器的特征在于一个斜率和一个截止频率fc。截止频率fc被选择得足够高以适应动态分量2的最大偏移，因而fc＝fdmax。如上所述，不能控制动态分量2部分取决于移动无线终端当前移动速度的频率，并且根据多普勒频率改变上述频率。相应地，定义所使用的高通滤波器的特征使得接收器可以适应具体的速度范围，因而容纳动态分量的高变化范围，直到上述速度范围的界限。

滤波器是固定的，并且不能适应所有的情况。

因此在图1的例中，虽然所使用的滤波器能够消除静态和动态分量，但滤波器也强烈削弱了图1中被表示成a的调制期望信号的整个静态和动态分量。

期望信号的不期望衰减部分严重降低了信号质量。因而降低了解调性能，位差错率(BER)的降低会反映这种性能下降，并且性能下降直接涉及所使用的高通滤波器的特征，尤其是其截止频率。

通过使用最小均方(LMS)算法处理经过模数转换的信号，一个第二现有技术解决方案消除了对接收信号的干扰的静态和动态分量。接着完全以数字方式处理接收信号。

然而这类算法的实现非常复杂并且需要不可接受的极高计算能力，这意味着不能优化模数转换器。

发明内容

因此，本发明的目标是消除局部振荡器和频率变换器的操作引入接收信号的干扰的静态分量和动态分量，并且减少了现有技术的缺点，即没有降低移动无线终端的解调性能并且没有不合理的复杂度。

因此，本发明建议综合上述两个解决方案。

根据本发明，消除干扰的静态和动态分量的信号处理被分成两个部分。

在模拟域完成第一部分处理，在数字域完成第二部分处理。

因而在模拟域和数字域之间共同消除静态和动态分量。

本发明提供一个电信系统中移动无线终端的接收器，接收器包含一个射频信号发生器，一个高通滤波器和一个数字转换器，其中射频信号发生器与一个频率转换器协同工作以便将接收信号的频率转换成较低的频率，高通滤波器过滤射频发生器和频率转换器的操作引入接收信号的干扰的静态分量和动态分量，高通滤波器具有一个在信号进入数字转换器之前消除静态分量和一部分动态分量的预定截止频率，通过一个位于数字转换器之后的数字滤波器和一个校正器消除残留动态分量。

本发明还提供一个估测基于本发明的移动无线终端接收器内的接收信号的干扰的残留动态分量的方法，其中通过被分成时隙的帧格式发送信号，该方法包含下面的步骤：

-计算一个时隙上的信号平均值；

-以时隙数量的形式确定两个连续平均值计算之间的间隔，其中上述平均值是一个时隙上的信号平均值；

-确定要考虑的数据项的数量，上述数据项表示一个时隙上的信号的平均值；和

-计算接收信号的干扰的残留动态分量。

附图说明

通过阅读下面参照附图对本发明一个实施例进行的描述可以更加明确地理解本发明的其它特性和优点。

图1是示出现有技术的缺点的图例，前面已经解释了该图例。

图2是示出一个基于本发明的接收器的图例。

图3是对应于图2的一部分图例的详图。

具体实施方式

参照图2，射频信号发生器5产生射频信号，为了将接收信号的频率转换成较低的频率，上述射频信号被馈送到频率转换器6的第一输入，同时接收信号被提供给第二输入。

射频信号发生器5通常包括一个局部振荡器，而频率转换器6通常包括一个频率变换器。

高通滤波器7被放置在位于对接收信号进行数字转换的数字转换器9的输入端的频率变换器6的输出上。数字转换器9可以具有模数转换器的形式。

可以在滤波器7和转换器9之间提供一个中间放大器8以便使信号的振幅与转换器9匹配。

一方面，模数转换器9的输出被连接到校正器11，另一方面则被连接到数字滤波器10。数字滤波器10是一个高通滤波器，并且可以是一个有限脉冲响应滤波器。

数字滤波器10的输出也被连接到校正器11。

因此第一滤波器7提供高通滤波，高通滤波消除了射频信号发生器5和频率转换器6的操作引入到接收信号中的干扰的整个静态分量和一部分动态分量。

因而滤波器7的截止频率fc被预定如下：

fc＝fdmax.(1-x)

在上述等式中，fdmax是接收器可以适应的最大多普勒频率。换言之，fdmax对应于接收器可以适应的最高频率，上述高频率是接收信号中的干扰的动态分量的频率。

在定义第一滤波器7的截止频率fc的上述等式中，x被表示成一个百分比。

预定x和截止频率fc的数值以便减少数字转换器9处理的位数。通过这种方式确定的截止频率消除了接收信号中的干扰的第一部分分量。所消除的这个第一部分包含静态分量和一部分动态分量。因而实际上动态分量被调整到最大以便在信号进入转换器时动态分量的量级已经被减少。

通过数字转换器9后面的数字滤波器10和校正器11完全消除了接收信号中的干扰的剩余动态分量。

下面的描述涉及宽带码分多址(WCDMA)电信系统。

在WCDMA电信系统中，发送的信号符合特定的格式要求。因而通过帧的形式发送信号并且各个帧被分成15个时隙。在WCDMA系统中各个时隙包含2560个数值。

然而基于本发明的接收器适于任何类型的电信系统。下面结合WCDMA系统进行的描述仅仅用于举例，不应被理解成对本发明范围的限制。

来自模数转换器9的信号S_n包含期望信号S_n ^wanted，来自当前小区内其它用户的干扰S_n ^intra-interf，来自其它相邻小区的干扰S_n ^intra-interf，附加的高斯白噪声n_n，射频信号发生器5和频率转换器6引入接收信号中的干扰的残留动态分量DC_k。因此：

$S_n=S_n^{\mathrm{wanted}}+S_n^{\mathrm{intra}-\mathrm{interf}}+S_n^{\mathrm{inter}-\mathrm{interf}}+n_n+{\mathrm{DC}}_k$

因此接着估测在转换器9前面使用的高通第一滤波器7没有消除的残留动态分量DC_k。

因此在转换器9之后的数字滤波器10中处理信号S_n。因此数字滤波器10的功能是计算残留动态分量DC_k并且接着为校正器11提供代表接收信号中的干扰的这个残留分量的信号。

校正器11接着从来自模数转换器9的信号S_n中提取这个残留信号。

数字滤波器10中进行的处理包括针对特定数量的帧和特定数量的时隙求信号S_n的平均值。

虽然下面的解释涉及WCDMA系统，但可以在任何类型的电信系统中进行这种处理。

在一个第一步骤中，针对一个完整的时隙或一个时隙的一部分计算接收信号的平均值m_k。按照下面的方式对第k个时隙进行计算：

$m_k=\underset{n=1}{\overset{2560(1-p)}{\mathrm{\Σ}}}{S}_n=\underset{n=1}{\overset{2560(1-p)}{\mathrm{\Σ}}}{S}_n^{\mathrm{wanted}}+\underset{n=1}{\overset{2560(1-p)}{\mathrm{\Σ}}}{S}_n^{\mathrm{intra}-\mathrm{interf}}+\underset{n=1}{\overset{2560(1-p)}{\mathrm{\Σ}}}{S}_n^{\mathrm{inter}-\mathrm{interf}}+\underset{n=1}{\overset{2560(1-p)}{\mathrm{\Σ}}}{n}_n+\underset{n=1}{\overset{2560(1-p)}{\mathrm{\Σ}}}D{C}_k$

变量p确定计算所涉及的时隙部分。例如，如果p等于0.2，则针对时隙的80％计算m_k。

在WCDMA系统中，所有信号以零为中心。信号S_n ^wanted，S_n ^intra-interf，S_n ^inter-interf和n_n的平均值因此是零，并且在这种情况下：

m_k＝2560.(1-p).DC_k

残留动态分量DC_k在上述第k个时隙上几乎没有变化。

一个第二步骤包括以时隙数量的形式确定两个连续平均值m_k计算之间的间隔，其中针对一个时隙或一个时隙部分计算上述平均值。

不必须针对连续的时隙计算信号的平均值。因此可以每隔一个时隙，两个时隙，三个时隙，等等进行一次前面的步骤中为获得一个完整时隙或一个时隙部分上的信号平均值m_k而进行的详细计算。

变量P确定这个间隔并且根据所需的配置P具有不同的数值。如果每个帧只需要一个估测m_k，则P等于14，如果每个帧需要两个估测m_k，则P等于28，等等。为了每个帧获得多个估测m_k，设置P＜14即可。这个条件P＜14如下所述。

一个第三步骤确定数据项m_k的数量N，m_k表示一个完整时隙或一个时隙部分上的信号平均值，上述平均值被用来估测接收信号中干扰的残留动态分量。

使用参数N，算法估测一个完整帧或一个部分帧上的残留动态分量。因而在估测残留动态分量时只考虑间隔为P个时隙的N个连续平均值m_k。

最终，一个最终步骤计算当前帧T上的估测残留动态分量。

这个步骤完成下面的计算：

$C_T^{\mathrm{estimated}}=\frac{1}{N.2560.(1-p)}$ $\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{m}_k$

残留动态分量的估测DC_T ^extimated对应于当前帧T的瞬时估测。

为了瞬时估测误差的影响最小，考虑残留动态分量估测的历史记录。为此使用一个遗忘系数α，并且按照下面方式计算当前帧T上的残留动态分量平均值：

$C_T^{\mathrm{averaged}}=(1-\mathrm{\&alpha;}).D{C}_T^{\mathrm{estimated}}+\mathrm{\&alpha;}.D{C}_{T-1}^{\mathrm{averaged}};0\&le;\mathrm{\&alpha;}<1$

因此根据α的数值或大或小地对结果进行加权，根据前面的帧T-1上计算的残留动态分量数值DC_T-1 ^averaged。

为此，数字滤波器10向校正器11提供代表接收信号中干扰的残留动态分量的信号DC_T ^averaged。

校正器11接着通过减法器12(参见图3)从来自数字转换器9的信号中提取这个分量。

因此校正器11的输出信号等于来自转换器9的信号和数字滤波器10计算的信号之间的差值，数字滤波器10计算的信号表示接收信号中干扰的残留动态分量。

因此使用的算法比LMS算法简单得多并且还为计算残留动态分量提供更大的灵活性。

另外，因为第一滤波器在数字化之前消除了接收信号中干扰的某些分量，本发明优化了模数转换器的使用范围。这减少了功耗。

Claims (8)

1.一个电信系统中移动无线终端的接收器，在上述电信系统中，信号以被分成时隙的帧的形式传输，上述接收器包含一个射频信号发生器(5)，一个高通滤波器(7)和一个数字转换器(9)，其中射频信号发生器(5)与一个频率转换器(9)协同工作以便将接收信号的频率转换成较低的频率，高通滤波器(7)过滤被上述射频发生器和上述频率转换器的操作引入上述接收信号的干扰的静态分量和动态分量；其特征在于，

上述高通滤波器(7)具有一个在上述信号进入上述数字转换器(9)之前消除上述静态分量和一部分上述动态分量的预定截止频率(fc)；

上述接收器还包括：

-一个位于上述数字转换器(9)之后的数字滤波器(10)，用于计算预定数量的帧上的上述数字转换器(9)输出的信号(Sn)的平均值，以计算残留动态分量并输出代表上述残留动态分量的信号；以及

-一个校正器(11)，接收代表上述残留动态分量的上述信号，用于消除上述残留动态分量。

2.如权利要求1所述的设备，其中上述数字滤波器是一个高通滤波器。

3.如权利要求1所述的设备，其中上述校正器包含一个从来自上述数字转换器的信号中提取上述残留动态分量的减法器。

4.如权利要求3所述的设备，其中上述减法器计算上述来自数字转换器的信号和上述代表来自数字滤波器的残留动态分量的信号之间的差值。

5.一个用于在电信系统中接收射频信号的方法，在上述电信系统中，信号以被分成时隙的帧的形式传输，其特征在于，该方法包含下面的步骤：

-过滤上述接收信号的干扰的静态分量和仅仅一部分动态分量；

-对上述信号进行数字转换；

-计算一个时隙上的上述信号的平均值；

-以时隙数量的形式确定两个连续平均值计算之间的间隔，其中上述平均值是一个时隙上的上述信号的平均值；

-确定要考虑的数据项的数量，上述数据项表示一个时隙上的上述信号的平均值；

-计算上述接收信号的上述干扰的残留动态分量；和

-从上述接收信号中提取上述残留动态分量。

6.如权利要求5所述的方法，其中针对一个部分时隙计算上述信号的上述平均值。

7.如权利要求6所述的方法，其中计算残留动态分量的步骤包括首先计算对上述残留动态分量的瞬时估测，接着计算上述估测的平均值，然后通过一个代表上述残留动态分量的估测历史记录的系数对上述平均值加权。

8.如权利要求5所述的方法，其中在位于数字转换器(9)之后的数字滤波器(10)中实现上述步骤。

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