专利名称：自适应接收机及相应的方法
背景1.领域本发明涉及一种无线通信接收机结构的设备和技术，更具体地说，涉及一种模拟自适应接收机结构的设备和技术。
2.背景信息通常情况下，无线信号受到干扰。这种干扰可能出自许多不同的来源，比如可能起源于无线网络中的多址干扰(MAI)、其它例如来自使用同一频带的类似无线网络的信号的宽带干扰、或者来自使用同一频带的不同无线网络的信号的窄带干扰。这些干扰信号可能有一个比标准加性白噪声更大的接收功率并且可能是一个主要的误差源。另外，时变多径信道或频带在接收信号中生成有害的码间干扰和时变衰减。多址干扰和多径衰落可能限制无线多址系统的性能。传统上，用于解决UWB通信的这些问题的技术包括数字微分相移键控(DPSK)解调或者瑞克(RAKE)接收机的使用。
图1是说明利用最小均方(LMS)滤波器的一个传统DPSK接收机100的框图。传统DPSK接收机可以包括天线105、带通滤波器110、低噪声放大器120、模数转换器130和LMS滤波器140。如果滤波器中的观察窗口尺寸大于一个码元持续时间，则最小均方(LMS)滤波器的常规实施需要存储部件150。延迟信号在被发送给PSK码元检测器199之前被赋予权重160并被总计170。通常，PSK码元检测器从接收并滤波了的信号中提取信息。可是，DPSK接收机常常不允许UWB信号以低成本以尼奎斯特速率被抽样。可替代地，对于小于一个码元持续时间的UWB信道来说，DPSK接收机可以使用一个延迟扩展或观察窗口。同时，DPSK接收机受到码间干扰(ISI)和噪声放大。
图2是说明传统瑞克滤波器接收机200的框图。传统瑞克滤波器接收机可以包括天线105、带通滤波器110、低噪声放大器120以及PSK码元检测器199。瑞克滤波器230由多个相关器或匹配滤波器242和248组成，其中接收信号乘以时移形式的本地生成的码序列。本地参考信号可以被储存在匹配滤波器242和248内。模块270常常提供开关何时应该打开和关闭的定时。模块270还可以提供诸如每个路径上的信道增益之类的信道信息给合并模块。瑞克滤波器常常这样分离信号，以致每个触头只处理经由单个(可分解的)路径接收到的信号。一个常规瑞克滤波器使用一个诸如最大比值合并器或等增益合并器之类的合并模块280来合并分布在多个路径中的信号能量。像图1的DPSK接收机一样，图2的合并模块280常常受到码间干扰(ISI)和多址干扰(MAI)。
主题在说明书的结论部分中被特别指出并清楚地要求保护。可是，所要求保护的关于组织和操作方法两方面的主题及其目的、特征以及优点可以通过阅读附图同时参考如下详细说明而被最好地理解，附图中图1是说明传统DPSK接收机的框图；图2是说明传统瑞克滤波器接收机的框图；图3是说明根据本公开内容的设备的多分支实施例的框图；图4是说明根据利用下变换器的本公开内容的设备实施例的框图；图5是说明根据利用瑞克滤波器的本公开内容的设备实施例的框图；图6是说明根据本公开内容的一个系统实施例的框图；和图7是说明根据本公开内容的一个技术实施例的流程图。
具体实施例方式
在如下的详细说明中，阐明了许多细节以便提供对本公开主题的全面理解。可是，本领域的普通技术人员应该理解本公开主题可以没有这些具体的细节而被实践。在其它实例中，熟知的方法、程序、组件以及电路没有进行详细描述，以便不模糊本公开主题。
图3是说明根据本公开内容的设备300的多分支实施例的框图。可以预期没有利用多分支滤波器的本公开主题的其它实施例可以存在。该设备可以经由天线305接收UWB信号366。该信号可以被放大单元315隔离(隔离信号364)并放大。放大单元可以产生一个接收信号367。该接收信号可以由一个模拟自适应前端330进行滤波。该模拟自适应前端可以尝试至少部分地抑制所接收的UWB信号中的干扰。可以预期这种干扰例如可以包括多址干扰或码间干扰；可是，其它形式的干扰也可以被抑制。在一个实施例中，模拟自适应前端可以使用修改了的最小均方(LMS)功能来执行自适应滤波，可是，可以预期其它实施例可利用其它滤波技术。模拟自适应前端可以产生至少一个码元信号365、365′和365″。该一个或多个码元信号可以由可以从码元信号中提取信息的PSK码元检测器399进行处理。
放大单元315可以包括用于隔离UWB信号366的带通滤波器310和用于放大隔离信号364的低噪声放大器(LNA)320。可以预期其它组件可被用来隔离并放大UWB信号。
模拟自适应前端330可以包括若干分支390、380和370。可以预期可以针对观察窗口内的每个被观察的码元而存在一个分支。因此，在这个示例实施例中，图3说明了三个码元的观察窗口，并因此说明了三个分支。但是，可以预期可以观察任何数量(大于一)的码元。在一个实施例中，如果观察窗口只是在持续时间中的一个码元，则可以只需要一个分支，例如顶部电路390。通过增加更多分支，例如，分支380和370，观察窗口可以被扩展。
在本实施例中，每个分支390、380和370可以分别包括延迟元件392、382和372，乘法器394、384和374，以及积分器396、386和376。延迟元件可以延迟模拟反馈信号368。这个反馈信号可以由反馈路径电路生成。这个反馈电路可以包括用于比较处理后形式的接收信号与PSK码元检测器399的输出的加法器397，并且还包括一个放大器398。在一个实施例中，该放大器可以包括可变增益放大器；可是，其它实施例可以利用其它放大技术。
在一个实施例中，加法器397可以计算训练信号或反馈信号、即s(iL+1)和积分器396的输出之间的差值。图3中示出的符号信息的差值在一个实施例中可以被用来控制可变增益放大器398的正增益或负增益。可以预期可以使用其它形式的反馈放大，包括但是不限制于诸如乘法器394之类的乘法器。在图3说明的实施例中，反馈路径与第一分支390集成；可是，可以预期反馈路径可以是一个分立元件。
乘法器372、382和392利用滤波器或反馈信号来充分过滤所接收的UWB信号。反馈信号停留在电路内并因此在本实施例中不需要数字存储部件。积分器376、386和396利用乘法器的输出来产生一个码元信号。PSK码元检测器399然后可以从分支中接收到的码元信号中提取信息。
图4是说明根据利用下变换器的本公开内容的设备400的实施例的框图。可以预期没有利用下变换器的本公开主题的其它实施例可以存在。该设备可以经由天线305接收UWB信号366。该信号可以被放大单元315隔离(隔离信号364)并放大。该放大单元可以产生一个接收信号367。该接收信号可以由一个自适应前端430进行滤波。该自适应前端可以尝试至少部分地抑制所接收的UWB信号中的干扰。可以预期这种干扰可能包括诸如多址干扰或码间干扰之类的干扰；可是，其它形式的干扰也可以被抑制。在一个实施例中，模拟前端可以使用一个修改了的最小均方算法来执行自适应滤波；可是，可以预期其它实施例可以利用其它滤波技术。还可以预期自适应前端可以包括模拟组件、数字组件或它们的混合。自适应前端可以产生至少一个码元信号395。该一个或多个码元信号可以由可以从码元信号中提取信息的PSK码元检测器399进行处理。
自适应前端430可以包括三级下变换器432和434，积分器442和444，以及一个自适应滤波级450。接收信号367首先被带通滤波310并被放大320。在一个实施例中，放大信号可以是一个无载波信号，即是一个没有使用载波的信号。该信号可以包括从fi到fu的频率分量，其中fi和fu是UWB信号的低端和高端截止频率。
在一个实施例中，可以使用下变换器434和432来下变换该无载波信号。下变换器把f带宽的无载波信号变换成为f/2带宽的两个信号363和363′。在一个实施例中，下变换器432通过把无载波信号与一个余弦波信号相乘可以生成一个下变换信号363。下变换器434通过把无载波信号与一个负的正弦波信号相乘可以生成一个下变换信号363′。可以预期其它实施例可以利用一种不同的下变换技术。这种下变换可以降低所产生的两个信号的奈奎斯特抽样率。
积分器442和444还可以降低相应的下变换信号363和363′所需要的抽样率。传统上，在下变换级之后利用低通或带通滤波器。通过利用积分器，多径能量或两个下变换信号的能量落入积分区间中并导致所需要的抽样率的降低。
自适应滤波级450可以尝试至少部分地抑制两个下变换信号中的多址干扰(MAI)和码间干扰(ISI)。在一个实施例中，自适应滤波级450可以包括诸如模数转换器452和454和数字自适应滤波器460之类的数字组件。一个实施例可以包括如图1中示出的数字最小均方(LMS)滤波器。应当指出由于下变换器和积分而引起的降低的所需抽样率将极大地降低数字自适应滤波器的复杂性。在另一个实施例中，可以使用图3中示出的模拟自适应滤波器330，它包括训练级和决策导向级。可是，本公开主题不局限于这两个说明性的示例。
图5是说明根据利用瑞克滤波器的本公开内容的设备500的实施例的框图。可以预期没有利用下变换器的本公开主题的其它实施例可以存在。该设备可以经由天线305接收UWB信号366。该信号可以被放大单元315隔离并放大。该放大单元可以产生一个接收信号367。该接收信号可以由一个自适应前端530进行滤波。该自适应前端可以尝试至少部分地抑制所接收的UWB信号中的干扰。可以预期这种干扰例如可以包括多址干扰或码间干扰；可是，其它形式的干扰也可以被抑制。在一个实施例中，模拟前端可以使用一个修改了的最小均方算法来执行自适应滤波；可是，可以预期其它实施例可以利用其它滤波技术。该模拟前端可以产生至少一个码元信号365。该一个或多个码元信号可以由可以从码元信号中提取信息的PSK码元检测器399进行处理。
自适应前端430可以包括若干瑞克滤波器532和534以及一个自适应滤波器560。瑞克滤波器常常这样隔离信号，以致每个触头只看见通过单个(可分解的)路径进来的信号。由图2说明的常规瑞克接收机提供信道增益估计并使用一个诸如最大比值合并器或等增益合并器之类的合并模块280来合并分布在多个路径中的信号能量。在由图5说明的本公开主题的一个实施例中，瑞克滤波器的输出可以不发送给合并模块，而是替代地发送给自适应滤波器560。利用自适应滤波器，自适应前端可以暗中得到信道增益并使用它们。自适应滤波器可以包括一个训练级和一个决策导向级。这样一个自适应滤波器的一个实施例由图3示出。在另一个实施例中，自适应滤波器可以包括用于在对应于路径的时刻抽样瑞克滤波器的输出的模数转换器，和一个数字自适应滤波器。可是，可以预期可以使用其它自适应滤波器。
图6是说明根据本公开内容的一个系统600的实施例的框图。这样一个系统可以包含天线305、放大级315、模拟自适应滤波器630、PSK码元检测器399和PSK码元发射机690。可以预期放大级315、模拟自适应滤波器630、PSK码元检测器399可以接收如在上面说明性的示例实施例中所述的UWB信号696；可是，本公开主题不只限于这些说明性的示例。PSK码元发射机690可以利用天线305来发射一个UWB信号666。
图7是说明根据本公开内容的一种技术的实施例的流程图。块710说明了这样一种技术可以包括接收UWB信号。块720说明了使用所接收的UWD信号来隔离一个信号。块730说明了放大该隔离信号以便产生一个接收信号。块740说明了对该接收信号进行自适应滤波。可以预期自适应滤波可以包括在上面说明性的示例实施例中所述的任何技术；可是，本公开主题不只限于这些说明性的示例。例如，滤波可以包括一个训练级和决策导向级。其中，该训练级包括一个用于训练滤波器以便正确地识别码元的反馈系统，并且决策导向级隔离所识别的码元。块750说明了从已滤波的信号中提取信息。
在这里所述的技术不限于任何特定的硬件或软件配置；它们可以在任何本地和/或分布式计算或处理环境中找到适用范围。这些技术可以以硬件、软件或二者结合的形式被实现。这些技术可以以在诸如移动或固定计算机、个人数字助理和类似设备之类的可编程机器上执行的程序的形式被实现，这些可编程机器都包括处理器、处理器可读的存储介质(包括易失和非易失存储器和/或存储元件)、至少一个输入装置和一个或多个输出装置。程序代码被应用到使用输入装置输入的数据上以便执行所述功能并生成输出信息。该输出信息可以被施加到一个或多个输出装置上。
每个程序可以以高级程序语言或面向对象编程语言的形式被实现以便与处理系统进行通信。可是，如果期望的话，程序可以以汇编或机器语言的形式被实现。在任何情况下，语言可以被编译或翻译。
每个这样的程序都可以被储存在存储介质或装置上，所述存储介质或装置例如是压缩的只读存储器(CD-ROM)、数字通用光盘(DVD)、硬盘、磁盘或类似介质或装置，当存储介质或装置被机器读取以便执行在这里描述的程序时它可由用于配置并操作机器的常规或专用可编程机器读取。该系统还可以被认为是被实现为一个配置有程序的机器可读存储介质，其中如此配置的存储介质使机器以特定的方式工作。其他实施例在下述权利要求的范围内。
虽然本公开主题的某些特点在此已被说明和描述，但是本领域的普通技术人员将想到许多修改、替换、改变和等效方案。因此，应该理解附加的权利要求意欲覆盖落入本公开主题的实际精神中的所有这些修改和变化。
权利要求
1.一种设备，包括前端，利用自适应滤波器至少部分地抑制接收到的超宽带信号中的干扰并产生至少一个码元信号；和相移键控码元检测器，从码元信号中提取信息。
2.权利要求1的设备，还包括放大单元，帮助超宽带信号的隔离和放大并产生接收到的超宽带信号。
3.权利要求2的设备，所述放大单元包括带通滤波器，帮助超宽带信号的隔离；和低噪声放大器，放大隔离信号。
4.权利要求3的设备，其中所述前端至少部分地利用最小均方滤波器。
5.权利要求1的设备，所述前端包括一个模拟电路，至少部分地抑制接收到的超宽带信号中的干扰并产生至少一个码元信号。
6.权利要求1的设备，所述前端包括多个分支，每个分支包括用于延迟反馈信号的延迟元件；用于把输入信号与反馈信号相乘的乘法器；和用于至少部分地利用所述乘法器的输出来产生码元信号的积分器。
7.权利要求6的设备，所述多个分支包括用于一个观察窗口内的每个被观察的码元的分支；并且其中所述观察窗口包括至少一个被观察的码元。
8.权利要求6的设备，所述前端还包括用于利用反馈路径来生成反馈信号的反馈信号生成器和可变增益放大器。
9.权利要求6的设备，所述前端还包括用于利用反馈路径来生成反馈信号的反馈信号生成器和乘法器。
10.权利要求8的设备，所述反馈路径包括用于把第一分支的码元信号与相移键控码元检测器的信息输出进行比较的加法器。
11.权利要求1的设备，所述前端包括用于生成码元信号的数字自适应滤波器；用于提供数字信号给所述数字自适应滤波器的至少两个模数转换器；用于帮助降低所述模数转换器的抽样率的至少两个积分器单元；和用于帮助把接收到的超宽带信号分成两个信号的至少两个频率下变换器单元，其中每个信号的带宽是接收到的超宽带信号的带宽的一半。
12.权利要求11的设备，其中接收到的超宽带信号是一个无载波信号。
13.权利要求1的设备，所述前端包括用于把接收到的超宽带信号分成多个信号的多个瑞克滤波器；和用于至少部分地抑制接收到的超宽带信号中的干扰并产生至少一个码元信号的一个自适应滤波器。
14.权利要求13的设备，所述自适应滤波器包括多个模数转换器，在对应于与多个信号中的每一个相关的一条路径的时刻抽样多个信号；和数字自适应滤波器。
15.权利要求13的设备，其中所述自适应滤波器能够确定多个信号中的每一个的信道增益。
16.一种系统，包括用于帮助接收和发射超宽带信号的天线；用于生成由所述天线发射的超宽带信号的PSK码元发射机；和超宽带信号接收机，包括放大单元，它帮助超宽带信号的隔离和放大并产生接收到的超宽带信号；前端，利用自适应滤波器至少部分地抑制接收到的超宽带信号中的干扰并产生至少一个码元信号；和相移键控码元检测器，从码元信号中提取信息。
17.权利要求16的系统，所述信号接收机还包括放大单元，它帮助超宽带信号的隔离和放大并产生接收到的超宽带信号。
18.权利要求17的系统，所述放大单元包括带通滤波器，帮助超宽带信号的隔离；和低噪声放大器，放大隔离信号。
19.权利要求18的系统，其中模拟自适应前端至少部分地利用最小均方滤波器。
20.权利要求16的系统，所述前端包括多个分支，每个分支包括用于延迟反馈信号的延迟元件；用于把输入信号与反馈信号相乘的乘法器；和用于至少部分地利用所述乘法器的输出来产生码元信号的积分器。
21.权利要求16的系统，所述多个分支包括用于一个观察窗口内的每个被观察的码元的分支；并且其中所述观察窗口包括至少一个被观察的码元。
22.权利要求20的系统，所述前端还包括用于利用反馈路径来生成反馈信号的反馈信号生成器和可变增益放大器。
23.权利要求20的系统，所述前端还包括用于利用反馈路径来生成反馈信号的反馈信号生成器和乘法器。
24.权利要求23的系统，所述反馈路径包括用于把第一分支的码元信号与相移键控码元检测器的输出码元进行比较的加法器。
25.权利要求16的系统，所述前端包括用于生成码元信号的数字自适应滤波器；用于提供数字信号给所述数字自适应滤波器的至少两个模数转换器；用于帮助降低所述模数转换器的抽样率的至少两个积分器单元；和用于帮助把接收到的超宽带信号分成两个信号的至少两个频率下变换器单元，其中每个信号的带宽是接收到的超宽带信号的带宽的一半。
26.权利要求25的系统，其中接收到的超宽带信号是一个无载波信号。
27.权利要求16的系统，所述前端包括用于把接收到的超宽带信号分成多个信号的多个瑞克滤波器；和用于至少部分地抑制接收到的UWB信号中的干扰并产生至少一个码元信号的自适应滤波器。
28.一种方法，包括接收超宽带信号；隔离该UWB信号以便产生隔离信号；放大该隔离信号以便产生接收信号；利用模拟电路来对该接收信号进行自适应滤波以便产生相移键控码元信号；和从该PSK码元信号中提取信息。
29.权利要求28的方法，其中隔离该超宽带信号包括对该超宽带信号进行带通滤波；和放大该隔离信号包括利用一个低噪声放大器。
30.权利要求29的方法，其中利用模拟电路对该接收信号进行自适应滤波包括至少部分地利用最小均方滤波技术。
31.权利要求28的方法，其中利用模拟电路对该接收信号进行自适应滤波包括通过多个分支传送该接收信号，其中分支数目等于一个观察窗口内被观察的码元的数目。
32.权利要求31的方法，其中通过一条分支传送接收信号包括延迟反馈信号以便产生延迟信号；把接收信号与延迟信号相乘；和对相乘信号进行积分以产生码元信号。
33.权利要求31的方法，其中利用模拟电路对该接收信号进行自适应滤波包括通过如下步骤来产生反馈信号把由第一分支生成的码元信号与从码元信号中提取的信息进行比较；和放大比较信号。
34.权利要求28的方法，其中利用模拟电路对该接收信号进行自适应滤波包括对该接收信号进行下变换以便产生带宽大体上为该接收信号的带宽的一半的两个下变换信号；对这两个下变换信号进行积分以便产生具有更低抽样频率的两个信号；把这两个信号从模拟变换到数字；和利用数字自适应滤波对这两个信号进行滤波。
35.权利要求34的方法，其中该接收信号是无载波信号。
全文摘要
本公开内容涉及一种无线通信接收机结构的设备和技术，并且尤其涉及模拟自适应接收机结构的设备和技术。
文档编号H04B1/707GK1726652SQ200380106345
公开日2006年1月25日 申请日期2003年11月24日 优先权日2002年12月16日
发明者Q·李, L·鲁施 申请人:英特尔公司