EP1329018A1 - Reduzierung des dc-offsets eines homodynen empfängers - Google Patents
Reduzierung des dc-offsets eines homodynen empfängersInfo
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- EP1329018A1 EP1329018A1 EP00963981A EP00963981A EP1329018A1 EP 1329018 A1 EP1329018 A1 EP 1329018A1 EP 00963981 A EP00963981 A EP 00963981A EP 00963981 A EP00963981 A EP 00963981A EP 1329018 A1 EP1329018 A1 EP 1329018A1
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
- H03D7/00—Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing
Definitions
- the present invention relates to a method and to a homodyne receiver for demodulating a signal modulated to a carrier frequency.
- the invention relates in particular to the reduction of the DC offset that arises in principle in a homodyne receiver.
- the signal 1 to be received is fed to a mixer 3 via an amplifier 2.
- the signal is a
- Local oscillator 4 is given to the mixer via a desired path 6 and, since the local oscillator 4 is operated at the frequency of the signal 1 to be received (FIG. 2), mixed with it into the baseband. Other frequencies naturally occur during the mixing process, but these are not of interest here and can be suppressed, for example, by suitable filters. A DC voltage signal thus arises which is demodulated in the demodulator 9.
- the local oscillator 4 has only finite isolation from its surroundings, so that the signal of the Local oscillator 4 is coupled via an undesired path 7 in the receiving branch of the receiver. This undesired coupling occurs due to capacitances with a phase shift ⁇ .
- the phase-shifted signal of the local oscillator 4 is now also passed to the mixer 3 and also mixed to zero with the original signal of the local oscillator 4 coupled in via the desired path 6. This creates an additional DC voltage signal, the so-called DC offset. overlaps with the desired signal.
- a homodyne receiver which has a mixer to which the signal to be demodulated and a further signal from a local oscillator are supplied.
- the homodyne receiver also has a modulator for spreading the local oscillator signal by means of a spreading code and a demodulator for spreading the output signal of the mixer.
- the invention further relates to a mobile radio receiver, such as. B. a base station or a mobile station of a wireless communication system having such a homodyne receiver.
- a method for demodulating a signal modulated to a carrier frequency in which the modulated signal is mixed with a signal from a local oscillator and the output signal resulting therefrom is demodulated again, modulating the signal of the local oscillator with a spreading code and despreading of the output signal resulting from the mixing takes place.
- the spreading code advantageously has a periodic rectangular course.
- Figure 1 shows schematically as a solution according to the invention a homodyne receiver with spread
- Figure 2 shows schematically a homodyne receiver according to the prior art with the undesired coupling mechanism.
- FIG. 1 shows in simplified form the branch of a homodyne receiver relevant to the invention.
- the signal of the local oscillator 4 is now spread by means of a modulator with a spreading code and passed on a desired path 6 on a mixer 3.
- This spread now causes two things: Firstly the modulated signal 1 to be received, which is fed to the mixer 3 via an amplifier 2, is mixed with the signal of the local oscillator 4 to zero, but is also spread by it.
- the spreading of the modulated signal is not intended and must therefore be reversed by a despreader 5 before demodulation. This is easily possible since the spreading code is known and was generated in the receiver itself. This happens after sampling the signal in the baseband.
- the undesired coupling mechanism described in the prior art leads to the spread signal of the local oscillator 4 being coupled into the receiving branch. As described above, it undergoes a phase shift ⁇ with respect to the desired path 6.
- both spread but phase-shifted signals of the local oscillator are mixed.
- the result of this mixing is a noise signal, which can also be shown mathematically: two spread signals that are not exactly in phase mix to form an uncorrelated signal, i.e. to a noise signal. This noise can be eliminated by using suitable filters.
- the signal of the local oscillator 4 which is coupled in via the undesired coupling path 7 is thus converted into noise and does not lead to a DC offset, as in the case of non-spread local oscillator signals.
- the phase-shifted, spread, coupled-in signal of the local oscillator 4 thus has little or no influence on the signal to be received.
- the suppression of the phase-shifted signal of the local oscillator 4 depends on the spreading factor with which the signal of the local oscillator 4 is spread and the size of the phase shift ⁇ , since this is a measure of the decorrelation.
- the spreading code can, for example, have a periodic rectangular course or any other suitable shape.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Noise Elimination (AREA)
- Superheterodyne Receivers (AREA)
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen homodynen Empfänger, der einen Mischer (3) aufweist, dem das zu demodulierende Signal (1) sowie ein weiteres Signal von einem Lokaloszillator (4) zugeführt werden. Vorteilhafterweise hat der homodyne Empfänger einen Modulator zum Spreizen des Lokaloszillatorsignals mittels eines Spreizcodes und einen Demodulator (5) zum Entspreizen des Ausgangssignals des Mischers. Das in den Empfangszweig des homodynen Empfängers eingekoppelte gespreizte Signal des Lokaloszillators kann so unterdrückt werden und führt nicht zu einem unerwünschten DC-Offset.
Description
Beschreibung
Reduzierung des DC-Offsets eines homodynen Empfängers
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie auf einen homodynen Empfänger zum Demodulieren eines auf eine Trägerfrequenz modulierten Signals. Die Erfindung bezieht sich im besonderen auf die Reduzierung des DC-Offsets der bei einem homodynen Empfänger prinzipbedingt entsteht.
Moderne Empfänger werden aus Kosten- und Platzgründen immer höher integriert. Eine Architektur zur hohen Integration eines Empfängers ist der sogenannte homodyne Empfänger, bei dem das zu empfangende Signal direkt, ohne Verwendung einer Zwischenfrequenz, in das Basisband gemischt wird. Diese
Prinzip ist bereits seit längerem bekannt; jedoch hat es bei der Implementierung bisher zu Schwierigkeiten mit dem sogenannten DC-Offset geführt.
Anhand Figur 2 soll diese Problematik veranschaulicht erläutert werden. (Hierbei ist zu beachten, daß zur Vereinfachung nur ein Zweig des homodynes betrachtet wird.)
Das zu empfangende Signal 1 wird über einen Verstärker 2 auf einen Mischer 3 gegeben. Ebenso wird das Signal eines
Lokaloszillators 4 über einen gewünschten Pfad 6 auf den Mischer gegeben und, da der Lokaloszillator 4 auf der Frequenz des zu empfangenden Signals 1 (Figur 2) betrieben wird, mit diesem in das Basisband gemischt. Bei dem Mischvorgang treten natürlich auch weitere Frequenzen auf, die aber hier nicht von Interesse sind und bspw. durch geeignete Filter unterdrückt werden können. Es entsteht somit ein Gleichspannungssignal das in dem Demodulator 9 demoduliert wird.
Allerdings besitzt der Lokaloszillator 4 nur eine endliche Isolation gegenüber seiner Umgebung, so daß das Signal des
Lokaloszillators 4 über einen ungewünschten Pfad 7 in den Empfangszweig des Empfängers gekoppelt wird. Diese unerwünschte Kopplung erfolgt aufgrund von Kapazitäten mit einer Phasenverschiebung φ.
Ebenso wie das zu empfangende Signal 1 wird nun auch das phasenverschobene Signal des Lokaloszillators 4 auf den Mischer 3 gegeben und mit dem ursprünglichen, über den gewünschten Pfad 6 eingekoppelten Signal des Lokaloszillators 4 ebenfalls zu Null gemischt. Es entsteht somit ein zusätzliches Gleichspannungssignal, der sogenannte DC-Offset, der. sich mit dem erwünschten Signal überlagert.
Dieser Offset beeinträchtigt die Auswertung des zu empfangenden Signals und führt daher zu einer Reduzierung der Performance (Empfindlichkeit) .
Im Stand der Technik wird bisher die Kompensation des DC- Offsets nur in sehr aufwendiger Weise durchgeführt. Lediglich spezielle Systeme sind unempfindlich gegen diesen Offset, da die zu übertragenden Signale keinen Gleichanteil besitzen und der DC-Offset daher durch Tiefpaßfilterung eliminiert werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren sowie einen homodyne Empfänger bereitzustellen, bei denen auf einfachem Wege eine Reduzierung bzw. Eliminierung des DC-Offsets verwirklicht ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch einen homodynen Empfänger gemäß Anspruch 1 gelöst, welcher einen Mischer aufweist, dem das zu demodulierende Signal sowie ein weiteres Signal von einem Lokaloszillator zugeführt werden. Der homodyne Empfänger besitzt weiter einen Modulator zum Spreizen des Lokaloszillatorsignals mittels eines Spreizcodes und einem Demodulator zum Entspreizen des AusgangsSignals des Mischers.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Mobilfunkempfänger, wie z. B. eine Basisstation oder eine Mobilstation eines drahtlosen Komunikationssystems, der einen darartigen homodynen Empfänger aufweist.
Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Verfahren zum Demodulieren eines auf eine Trägerfrequenz modulierten Signals beansprucht, bei dem das modulierte Signal mit einem Signal von einem Lokaloszillator gemischt wird und das darauf hervorgehende Ausgangssignal wieder demoduliert wird, wobei eine Modulation des Signales des Lokaloszillators mit einem Spreizcode sowie ein Entspreizen des durch das Mischen hervorgegangenen Ausgangssignals erfolgt.
Der Spreizcode hat vorteilhafterweise einen periodischen rechteckigen Verlauf.
Weitere Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden nun anhand von Ausführungsbeispielen bezugnehmend auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert.
Figur 1 zeigt schematisch als erfindungsgemäße Lösung einen homodynen Empfänger mit gespreiztem
Lokal-Oszillatorsignal, und
Figur 2 zeigt schematisch einen homodynen Empfänger gemäß dem Stand der Technik mit dem ungewünschten Kopplungsmechanismus.
Figur 1 zeigt vereinfacht den für die Erfindung relevanten Zweig eines homodynen Empfängers. Das Signal des Lokaloszillators 4 wird nun im Gegensatz zum Stand der Technik mittels eines Modulators mit einem Spreizcode gespreizt und über einen gewünschten Pfad 6 auf einem Mischer 3 gegeben. Diese Spreizung bewirkt nun zweierlei: Zum einen
wird das zu empfangende modulierte Signal 1, das über einen Verstärker 2 auf den Mischer 3 gegeben wird, mit dem Signal des Lokaloszillators 4 zu Null gemischt, andererseits aber auch durch diesen gespreizt. Die Spreizung des modulierten Signals ist nicht beabsichtigt und muß daher vor der Demodulation durch einen Despreizer 5 wieder rückgängig gemacht werden. Dies ist leicht möglich, da der Spreizcode ja bekannt ist und im Empfänger selbst generiert wurde. Dies geschieht nach dem Abtasten des Signals im Basisband.
Zum anderen führt der im Stand der Technik beschriebene ungewünschte Kopplungsmechanismus dazu, daß das gespreizte Signal des Lokaloszillators 4 in den Empfangszweig gekoppelt wird. Wie oben beschrieben durchläuft es eine Phasenverschiebung φ gegenüber dem gewünschten Pfad 6. In dem Mischer 3 werden nun beide gespreizten aber phasenverschobenen Signale des Lokaloszillators gemischt. Das Ergebnis dieses Mischens ist ein Rauschsignal, was auch mathematisch gezeigt werden kann: Zwei gespreizte Signale, die nicht genau phasengleich sind, mischen sich zu einem unkorrelierten Signal, d.h. zu einem Rauschsignal. Dieses Rauschen kann durch geeignete Filter eliminiert werden.
Damit wird das über den ungewünschten Kopplungspfad 7 eingekoppelte Signal des Lokaloszillators 4 in ein Rauschen verwandelt und führt nicht zu einem DC-Offset wie bei ungespreizten Lokaloszillatorsignalen. Damit hat das phasenverschobene gespreizte eingekoppelte Signal des Lokaloszillators 4 keinen oder nur geringen Einfluß auf das zu empfangende Signal.
Die Unterdrückung des phasenverschobenen Signals des Lokaloszillators 4 ist abhängig von dem Spreizfaktor, mit dem das Signal des Lokaloszillators 4 gespreizt wird und der Größe der Phasenverschiebung φ, da diese ein Maß für die Dekorrelierung ist.
Der Spreizcode kann beispielsweise einen periodischen rechteckigen Verlauf oder jede andere geeignete Form aufweisen.
Bezugszeichenliste
1 Moduliertes Eingangssignal
2 Verstärker 3 Mischer
4 Lokaloszillator
5 Despreizer und Demodulator
6 Gewünschter Pfad
7 Unerwünschter Pfad 8 Gespreiztes Signal des Lokaloszillators
9 Demodulator
Claims
1. Homodynempfänger aufweisend einen Mischer (3) dem das zu demodulierende Signal (1) sowie ein weiteres Signal von einem
Lokal-Oszillator (4) zugeführt werden, gekennzeichnet durch einen Modulator zum Spreizen des Lokal-Oszillator-Signales mittels eines Spreizcodes und einem Demodulator zum entspreizen des Ausgangssignals des Mischers (3) .
2. Homodynempf nger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, der Spreizcode einen periodischen rechteckigförmigen Verlauf hat.
3. Mobilfunkempfänger aufweisend einen homodynen Empfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche .
4. Verfahren zum Demodulieren eines auf eine Trägerfrequenz modulierten Signals aufweisend die folgenden Schritte:
- Mischen des modulierten Signals mit einem Signal von einem Lokal-Oszillator (4), und - Demodulation des Ausgangssignals des Schrittes des Mischens gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- Modulation des Signales des Lokal-Oszillators (4) mit einem Spreizcode,
- Entspreizen des Ausgangssignals des Schrittes des Mischens.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizcode einen periodischen rechteckigen Verlauf hat.
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