专利名称：降低信号幅度的一种设备和方法
技术领域：
本发明涉及降低信号幅度的一种设备和方法。特别的，但不是排他的，这种设备和方法应用在无线电信网的接收机中。
图1举例说明了已知的无线电信网2。网络2所覆盖的领域被划分为许多蜂窝4。每一个蜂窝与一个基站收发信台6相关联。每一个基站收发信台6用来与蜂窝4内的终端8电信，蜂窝4和基站收发信台相关联。终端8可以是能够在蜂窝间移动的移动台。
如图2所示，在GSM(全球移动电信系统)标准中，每个基站收发信台用来接收N路可用的信道C1...CN中的M路信道。这是由于GSM应用频分多址技术。N路信道C1...CN占有带宽XMHz。因此每路信道的间距为X/N MHz。在GSM标准中是200KHz。每一路信道被分为帧F，其中一帧示于图2b。每一帧又分成8个时隙S1...S8。GSM标准是频/时分多址(F/TDMA)系统，从而不同的移动台在所给频率内被分配不同的时隙。因此基站收发信台接收相同频率不同时隙的不同移动台来的信号。M通常远小于N。
图3的参考用来说明已知的基站收发信台9用来同时接收N路信道的部分。为清楚起见，只有基站收发信台9的接收部分被示出了。基站收发信台9有天线10，用来接收来自基站收发信台9所服务的蜂窝中的移动台的信号。基站收发信台包括N个接收机R1，R2，...，RN。因此为每一个将被基站9接收的频率提供一个接收机。所有的接收机R1-RN有相同的结构，因此只有第一个接收机R1的组件被示出。第一个接收机R1包括一个第一带通滤波器12，它用来滤掉落在M个可用信道带宽外的信号。滤波输出是第一低噪声放大器14的输入，它用来放大接收信号。接着，放大信号通过第二带通滤波器16，它用来滤掉所有噪声，如谐波或由第一放大器14引入的类似噪声。
第二带通滤波器的输出连接到混频器18，它的第二输入来自本地振荡器20。本地振荡器20的输出频率决定于为特定的接收机所分配信道的频率。第二带通滤波器16的输出和本地振荡器20的输出混频以提供在中频IF处的射频信号，中频频率小于信号接收处的射频频率。每一个接收机的混频器18的中频IF输出对所有的接收机都相同，例如180MHz。例如，如果为给定接收机分配的信道频率是880MHz，那么接收机的本地振荡器20将被调谐到700MHz。另一方面，如果分配给给定接收机的信道频率是900MHz，那么本地振荡器20将被调谐到720MHz。
混频器18的输出是第三带通滤波器22的输入，它滤掉所有噪声和多余的由混频器18引入的混频结果。第三带通滤波器22的输出被放大器24放大并输出到下级带通滤波器26。下级带通滤波器26滤掉除去分配给特定接收机的信道的信号外的所有信号。换言之，天线10接收的所有信道(除分配给接收机R1的信道外)将被下级滤波器26滤除。下级滤波器26的输出连接到自动增益控制单元28，它改变信号的增益，以使信号落在模数转换器30的动态范围内。
已知结构的一个问题在于有必要为每一路信道提供一个接收机。
对于已知的网络，基站收发信台要能接收距离基站收发信台很近的移动台8的信号，也要能接收位于蜂窝边缘的移动台8的信号。因此，基站收发信台接收信号的强度将根据移动台和基站之间的距离产生很大的变化。
在基站收发信台处从移动台接收的信号的幅度有较大变化，大大增加了接收机的难度。如果单个接收机用于从多信道接收到的信号，那么放大器必须在某一时刻以相同增益放大包括较大幅度及较小幅度的所有接收信号。大幅度的信号可能因此落在了模数转换器的动态范围以外，这可能使模数转换器变得饱和，从而导致失真。典型地，这种失真将产生互调失真形式，它会产生互调生成信号。这种干涉可以干扰其他信道的接收信号。对于较小的放大增益，可能会导致弱信号丢失或被背景噪声淹没的后果。
US-A—5590156揭示了一种在宽带数字基站中展宽可用动态范围的技术。该基站具有两个接收机。其中一个接收机具有高增益，旨在供弱信号使用，另外一个接收机具有低增益，旨在供强信号使用。这两个接收机被分配了不同的频带。较远距离的移动台分配以高增益接收机所用的频带，同时距离基站近的移动台分配以低增益接收机所用的频带。这种方案需要基站提供信道分配功能。另外，仍需要两个不同的接收机。
因此，本发明实施例的一个目的就是要减小，或者至少是缓和已知系统存在的问题。
根据本发明的一个方面，提供一个可以同时接收多个不同信号的接收机，所述接收机包括了从所述多个不同信号中识别至少一个最强信号的装置，以及一个滤波器，对至少一个相对于其他所述多个信号最强的信号进行衰减。
优选情况下，多个不同信号有不同的频率。
优选情况下，滤波器是一个陷波滤波器。可以调整接收机，以使最强的信号集中在陷波滤波器的截止带上从而被衰减。陷波滤波器最好不使邻近的信号衰减。
优选情况下，将模数转换器耦合到滤波器的输出，由此，经过滤波器衰减后，至少一个最强信号处于模数转换器的动态范围内。因此，现有技术的问题避免了。
优选情况下，提供下变频器单元将所述信号下变频，并且识别装置包括测量基带信号强度的装置。优选情况下，提供一个模数转换器，它的数字输出耦合到识别装置的的输入端，识别装置还包括测量模数转换器输出的数字信号强度的装置。这个模数转换器通常与耦合到滤波器输出的模数转换器不同。
优选情况下，存在一个输入用于接收所述的信号，一个分路器用来划分所述输入信号，所述的分路器包括一个第一输出耦合到所述的识别装置以及一个第二输出耦合到包括所述滤波器的主要信号通路。第二通道优选情况下专用于识别装置并为识别装置提供必要的信号。优选情况下，分路器用来使第一输出的信号比第二输出的信号弱的多。因此分路器优选情况下为一耦合器。
下变频器单元用来将接收信号下变频到中频范围，所述下变频器单元用来接收来自所述识别装置的控制信号以决定所述中频范围，由此所述中频范围由识别装置基于最强信号频率来决定。这种下变频器单元优选情况下应用在主要信号通道上并和上文讨论的下变频器单元不同。
优选情况下，提供第二下变频器单元将所述接收信号下变频到比所述的第一中频范围低的预定第二中频范围，所述的识别装置用来提供控制信号来控制第二下变频器单元以使得第二下变频器的输出落在预定的范围内。在优选实施例中，存在两个中频应用在主通道中。第一个中频范围可以变化，但是第二个中频范围优选情况下是固定的。
第一和第二下变频器单元优选情况下至少有一个包括一个振荡器，振荡器用来提供下变频信号，而且下变频信号频率由识别装置进行控制。下变频信号的频率决定中频范围。
识别装置可以包括分离所述信号的第一部分和鉴别出至少一路强信号的第二部分。第二部分优选情况下也产生上文讨论的控制信号。
第一部分可以包括一个为了分离信号的快速付利叶变换单元，或者本发明的另一实施例可以包括一个数字下变频器用来将信号转换到基带。数字下变频器可以包括一个振荡器，改变振荡器的频率可在基带提供众多信号中的每一个信号。在另一实施例中，提供了多个下变频器，每一个下变频器用来将不同频率范围内的信号变到基带。每一个下变频器可以有一个由它处理的单信道频率，或者另外，每一个下变频器可以处理全带宽的子带宽，在全带宽内，信号可被接收。在后一种情况中，下变频器可以为许多不同的频率提供基带信号。
本发明的实施例优选情况下装配于基站收发信台中，例如，应用在蜂窝电信网中。
为了更好地理解本发明以及如何实现它，下文将通过例子参考附图进行说明，在附图中图1示出了典型的无线蜂窝电信网；图2a示出了GSM系统中基站收发信台可接收的信道的示例；图2b示出了每个信道所用的帧的结构；图3示出了基站收发信台已知的接收部分；图4示出了采用本发明的基站收发信台的接收部分；图5a示出了图4中第一带通滤波器的带宽；图5b示出了图4中第二带通滤波器的带宽；图5c示出了图4中陷波滤波器的带宽；图5d示出了图4中第三带通滤波器的带宽；图6示出了与图4接收机一同使用的第一扫描接收机；图7示出了与图4接收机一同使用的第二扫描接收机；及图8示出了与图4接收机一同使用的第三扫描接收机。
现将对图4说明，它示出了采用本发明的基站的接收部分32。与图3所示出的已知基站收发信台不同，采用本发明的基站收发信台只有一个单个接收机32，它同时处理所有的N个被基站收发信台接收的信道。
基站收发信台的接收部分32包括天线34，它接收与基站收发信台相关联的蜂窝中移动台所发来的信号。天线34接收的信号中包括许多不同频率的不同信道。本发明的实施例将在GSM系统情况中描述。但应理解，本发明的实施例也适用于其他任何合适的标准中。天线34的接收信号是第一带通滤波器36的输入。第一带通滤波器36滤除掉了落在N个信道所占带宽外的所有信号。滤波器的输出是耦合器38的输入，耦合器38将信号分成两部分。信号较强的一部分作为第一放大器40的输入。耦合器38输出较弱的部分作为第二放大器42的输入。下面描述耦合器38较强输出的通道。
第一放大器40放大已接收信号。已放大信号输入到第一混频器44，它将接收信号与来自第一本地振荡器46的信号进行混频。第一本地振荡器46的频率由扫描接收机48设定，并将在下文中详细讨论。接收信号与来自第一本地振荡器46的信号通过第一混频器44混频产生了低、中频范围的信号。中频范围低于天线34接收的信号的射频范围。
第一混频器44的输出是第二带通滤波器50的输入。第二带通滤波器50滤除掉寄生的混频信号及其它级的信号，而不会损坏中频范围内的信号。第二带通滤波器50的输出是陷波滤波器52的输入。陷波滤波器具有一个预先规定的截止带。落在这个预先规定的截止带频率范围内的信号被衰减以减小接收信号的动态范围。落在截止带宽频率外的信号不受影响。这将在下文中作详细描述。陷波滤波器52的输出输入到第二混频器54，它将陷波滤波器52的输出与第二本地振荡器56的输出进行混频。同样，第二本地振荡器56提供的频率由扫描接收机48控制。第二混频器54的输出也落在一个中频范围内，该中频范围低于第一混频器44的中频范围输出。
第二混频器54的输出输入到第三带通滤波器58，它滤掉了寄生的混频信号及其它级的信号，而不会损坏第二中频范围内的信号。第三带通滤波器的输出输入到第三放大器60，它将信号放大。第三放大器60的输出输入到模数转换器62，它将模拟信号转化为数字形式。
该数字信号由模数转换器62输出到信道分离器64，它分离接收信号中的信道以提供N个信道。N个信道被转换到基带，随后用常规的方法进行处理。
耦合器38较弱的输出是第二放大器42的输入。第二放大器42的输出输入到第三混频器66，它将射频接收信号与从第四本地振荡器68来的信号进行混频，以提供第三中频范围内的信号。这与第一混频器44产生的第一中频范围具有相似的级，但没必要相同。第三本地振荡器68提供的频率是固定的。
第三混频器66的输出输入到第四带通滤波器70，它同样滤掉了寄生的混频信号及其他级的信号。第四带通滤波器的输出连接到第四混频器72。第四混频器72将第四带通滤波器的输出与第四本地振荡器74的输出进行混频。从而提供了第四中频范围内的信号，这与第二混频器54输出的第二中频范围具有相同的级。第四本地振荡器74提供的频率保持恒定。
第四混频器72的输出输入到第五带通滤波器76，它同样滤掉了第四混频器72引入的噪声等。第五带通滤波器的输出输入到第四放大器78，它将信号放大并将信号输入到模数转换器80，将模拟信号转化为数字形式。模数转换器80的输出连接到扫描接收机48的输入端，如上文所述，扫描接收机48控制着第一和第二本地振荡器46和56的频率。
扫描接收机48的目的是为了确定从模数转换器80接收的所有数字信号的强度。扫描接收机用来扫描在带宽内的所有信号，并识别最强信号。一旦扫描接收机识别到最强信号，它就设置第一本地振荡器46的频率以使最强信号经过第一混频器44下变频后落在陷波滤波器的截止频带之内。扫描接收机48控制第二本地振荡器56提供的频率，以使第二混频器54的输出总落在相同的第二中频范围内。
现将对图5a到5d所示的多个滤波器的带宽加以说明。图5a示出第一带通滤波器36的带宽。第一带通滤波器36调谐到射频带宽，并且足够宽以保证可接收信号带宽内的所有信号都通过。带宽可以是GSM系统中的35MHz级，这允许系统使用任何可用带宽。然而，在某些实施例中，GSM系统的带宽可能小于35MHz。这种情况下，接收机可使用的可用带宽的数目小于N。作为举例说明，给出了具有三个不同频率分离信道的接收信号。第一信道82具有大幅度信号，同时第二信道84和第三信道86的信号则弱得多。
图5b给出了第二带通滤波器50的特性，第二带通滤波器调谐到了第一中频范围。由于最强信号可能存在于可接收频带信号的带宽的任一端，所以第二滤波器50带宽可能是第三带通滤波器58带宽的两倍。另外，在本发明的另一实施例中，采用具有更小带宽的滤波器是可能的。
在图5a所示的例子中，最强信号位于第一滤波器36带宽的一端。确保最强信号在陷波滤波器52的截止带上的后果就是最强信号在第二带通滤波器50带宽的中心。这假设了陷波滤波器的截止带调谐为第二带通滤波器带宽中心的频率点上。
图5c所示为陷波滤波器无衰减地使所有信号通过，但落在截止频率88内的信号除外。如本图示，最强信号82被衰减，同时其他两个信号84和86不受影响。
图5d所示为第三带通滤波器58的带宽。由于第二混频器的输出频率固定，所以第三带通滤波器可以有与第一带通滤波器36相同的带宽，但是偏移到了适当的中频范围。另外，在本发明的另一实施例中，采用具有更小带宽的滤波器是可能的。第三带通滤波器58设置接收机带宽，它可能比滤波器36的带宽窄。所有想得到的信号都落在滤波器50和58的通带内是很重要的。
这样，如图5d所示，最强信号的幅度被衰减以至它小很多并接近其他信号的幅度。这样有效地减小了信号的动态范围以至所有的信号，例如，都落在模数转换器62的动态范围内。应理解，在第二模数转换器80中，由于既有非常强的信号又有弱信号，弱信号可能埋没在噪声中。然而，由于扫描接收机只寻找最强信号，因此这不会导致问题。
现将对图6所示的第一扫描接收机加以说明。
第一扫描接收机包括一个数字下变频器90。该数字下变频器有一个输入91用来接收模数转换器80的输出。来自模数转换器80的输入分别是第一和第二乘法器92和94的输入。第一和第二乘法器92和94各自接收数控振荡器97NCO的输出，数控振荡器97NCO提供的输出频率与从模数转换器62来的信号混频产生低通滤波器96和98通带内所需频率信道的同相及正交相位表示。第一和第二乘法器92和94各自的输出分别是低通滤波器96和98的输入。这样来除去所有非基带频率信号。滤波器96和98的输出是单元100的输入，单元100确定这些信号中每个的强度。单元100控制NCO97提供的信号的频率，以使接收信号包含的每个频率依次降至基频。单元100有一个寄存器，它存贮每个信号的强度。单元100比较信号并识别出最强信号及其相应频率。单元100接着提供输出102，它控制第一本地振荡器46提供的频率以使最强信号落在陷波滤波器52的截止带宽之内。单元100的输出也控制第二本地振荡器56以使第二混频器54的输出处于适当的中频范围。应理解，第一和第二乘法器产生了一个输入信号的复合表示。因此，一个乘法器的输出代表I路信号同时另一个乘法器的输出代表Q路信号。
现将对图7所示的第二扫描接收机48加以说明。该扫描接收机与图6所示的接收机相似。然而，提供了多个数字下变频器90。每个数字下变频器的结构与图6所示相同。
每个数字下变频器90被分配了一个不同的频率，因此相应地将模数转换器输出的不同的一路信号下变频。单元100以图6所描述的相同方式操作。
在图7所示的实施例中，数字下变频器90可以有一个给定频率，该频率被每个振荡器运用到每个乘法器6。另外，每个振荡器可能被安排扫描带宽内的一个预先规定的子带。
现将对图8所示的第三扫描接收机加以说明。图6和图7的数字下变频器被一个提取频域信息的快速傅立叶变换单元104所取代。特别地，该快速傅立叶变换单元用来分离不同的信号。分离后的信号接着被输入到单元100，在如图6和7所示的实施例，单元100确定了最强信号。
陷波滤波器的衰减由所需模数转换器性能62决定。目的是保持相邻信道的衰减，因此来保持其他信号尽可能小。
在对上文所描述实施例的改进中，扫描接收机的支路，即从耦合器38的输出到扫描接收机的通道，可能仅有一个单个中频。换言之，仅提供一个单个混频器而取代了图4所示的第三和第四混频器。
第一模数转换器62的时钟速率优选情况下至少是所需带宽(即信号可以在其中被接收的带宽)的2.5倍。
尽管相对于GSM系统对本发明的实施例作了介绍，但本发明的实施例可以应用于任何其他适宜的标准中，包括模拟标准、其他采用时分多址(TDMA)的标准、诸如码分多址的扩频系统(CDMA)、频分多址(FDMA)、及任何这些系统的混合系统。应理解，尽管在GSM系统的情况下对本发明的实施例作了介绍，但本发明的实施例特别适用于任何FDMA系统，无论是否也采用了TDMA。
本发明的实施例已经在应用于基站收发信台的接收机的情况下作了介绍。然而，本发明的实施例可以应用于任何适宜的接收机中，如移动台和其他类型的接收机中，这种接收机不用于蜂窝网但被用来在同一时刻接收多个信号。接收机可以是无线或有线接收机。
尽管本发明的优选实施例是在可同时接收N个信道的接收机的情况下介绍的，但本发明的实施例也适用于只同时接收N个信道中的一些(至少两个)信道的接收机。这将需要多个接收机，但是所需接收机的个数仍小于N。
权利要求
1.一个接收机，用于同时接收多个不同信号，所述接收机包括装置，用于从所述多个不同信号中识别至少一个最强信号；和一个滤波器，对所述至少一个相对于其他所述多个信号最强的信号进行衰减。
2.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于多个不同信号有不同的频率。
3.根据权利要求1或2所述的接收机，其特征在于所述滤波器是一个陷波滤波器。
4.根据任何一项前述权利要求所述的接收机，其特征在于一个模数转换器耦合到滤波器的输出，由此，至少一个最强信号经过所述滤波器衰减后，处于模数转换器的动态范围内。
5.根据任何一项前述权利要求所述的接收机，其特征在于提供下变频器单元将所述信号下变频，并且识别装置包括测量基带信号强度的装置。
6.根据任何一项前述权利要求所述的接收机，其特征在于提供一个模数转换器，模数转换器的数字输出耦合到所述识别装置的输入端，识别装置还包括测量来自模数转换器的数字信号强度的装置。
7.根据任何一项前述权利要求所述的接收机，其特征在于提供一个输入以接收所述信号，一个分路器用来划分所述信号，所述的分路器包括一个第一输出耦合到所述的识别装置，以及一个第二输出耦合到包括所述滤波器的主要信号通路。
8.根据权利要求7所述的接收机，其特征在于分路器用来使第一输出的信号比第二输出的信号弱得多。
9.根据权利要求7或8所述的接收机，其特征在于所述分路器包括一个耦合器。
10.根据任何一项前述权利要求所述的接收机，其特征在于下变频器单元用来将所述接收信号下变频到中频范围，所述下变频器单元用来接收来自所述识别装置的控制信号以决定所述中频范围，由此所述中频范围由识别装置基于最强信号的频率来决定。
11.根据权利要求10所述的接收机，其特征在于第二下变频器单元用来将接收信号下变频到比所述第一中频范围低的预定的第二中频范围内，所述的识别装置用来提供控制信号来控制第二下变频器单元，以使得所述第二下变频器单元的输出落在预定的范围内。
12.根据权利要求10或11所述的接收机，其特征在于所述第一和第二下变频器单元中的至少一个会包括一个振荡器，振荡器用来提供下变频信号，而且所述下变频信号的频率由识别装置进行控制。
13.根据任何一项前述权利要求所述的接收机，其特征在于识别装置包括一个用于分离所述信号的第一部分和一个用于鉴别出至少一路强信号的第二部分。
14.根据权利要求13所述的接收机，其特征在于所述识别装置的所述第一部分包括一个用于分离所述信号的快速付利叶变换单元。
15.根据权利要求13所述的接收机，其特征在于所述识别装置的所述第一部分包括一个数字下变频器用来将信号转换到基带。
16.根据权利要求15所述的接收机，其特征在于数字下变频器包括一个振荡器，改变振荡器的频率以在基带提供所述多个信号中的每一个。
17.根据权利要求15或16所述的接收机，其特征在于提供多个下变频器，每一个下变频器用来将不同频率范围内的信号变到基带。
18.一个基站，装配有根据任何一项前述权利要求所述的接收机。
19.一种方法，用于同时接收多个不同信号，所述方法包括从所述多个不同信号中识别出至少一个最强的信号；和对至少一个相对于其他所述多个信号最强的信号进行滤波，以衰减该至少一个相对于其他所述多个信号最强的信号。
全文摘要
接收机同时接收多个不同的信号。接收机包括从所述多个不同信号中识别出至少一个最强信号的装置,以及一个滤波器,对所述至少一个相对于其他所述多个信号最强的信号进行衰减。
文档编号H04B1/10GK1327637SQ98814376
公开日2001年12月19日 申请日期1998年12月24日 优先权日1998年12月24日
发明者哈里·伯斯蒂 申请人:诺基亚网络有限公司