专利名称：用于宽带正交频分复用通信的准并行多信道接收机及相关方法
技术领域：
本发明的实施例涉及无线电子通信，在一些实施例中，本发明涉及正交频分复用通信。
背景正交频分复用(OFDM)是采用符号调制正交副载波来传送可用频谱中的信息的多载波传输技术的一个实例。包括无线局域网(WLAN)在内的许多现代数字通信系统采用符号调制正交副载波作为调制方案，来帮助信号继续存在于具有多径反射和/或强干扰的环境中。采用符号调制副载波的许多传统系统存在的一个问题在于，信道带宽被限制为独立信道的带宽。一些传统的无线通信系统、例如实现OFDM通信的WLAN采用可能仅具有大约20MHz带宽的信道进行通信。因此，一般需要用于接收更宽带宽的通信的系统及方法。
附图概述所附权利要求针对本发明的各种实施例的一部分。但是，结合附图考虑时，详细说明提供对本发明的实施例的更全面理解，其中整个附图中相似的参考标号表示相似项目，以及图1是根据本发明的一些实施例的接收机的框图；图2A和图2B说明根据本发明的一些实施例的子信道模数转换器电路；图3说明根据本发明的一些实施例的外差频率发生器；图4A和图4B说明根据本发明的一些实施例、具有相应放大器的子信道模数转换器电路；
图5说明根据本发明的一些实施例的射频(RF)和前端电路；图6A、图6B和图6C说明根据本发明的一些实施例的时序图；以及图7是根据本发明的一些实施例的信号接收程序的流程图。
详细描述以下描述和
本发明的具体实施例，足以使本领域的技术人员能够实施本发明的实施例。其它实施例可结合结构、逻辑、电气、过程及其它变更。实例只代表可能的变化。除非明确要求，否则各个组件和功能是可选的，以及操作的顺序可改变。一些实施例的部分和特征可包含在其它实施例的部分或特征中，或者作为其替代。本发明的实施例的范围包含权利要求的完整范围以及那些权利要求的所有可用等效物。本发明的这些实施例在本文中单独或共同由术语“本发明”来表示，只是为了方便，而不是要随意将本申请的范围限制于任何单一发明或创造性概念(若实际上公开了一个以上)。
图1是根据本发明的一些实施例的接收机的框图。接收机100可能是无线通信装置的一部分，并且可能接收正交频分复用(OFDM)通信信号。在一些实施例中，接收机100可在宽带通信信道上接收OFDM符号。宽带信道可包括一个或多个子信道。子信道可能是频分复用的(即在频率上分离的)，并且可能处于预定频谱之内。子信道可包括多个正交副载波。在一些实施例中，子信道的正交副载波可能是小间距OFDM副载波。为了实现小间距副载波之间的正交性，特定子信道的副载波实质上在那个子信道的其它副载波的中心频率上具有空值。
根据一些实施例，副载波可能已经根据各个副载波调制分配经过了符号调制。这可称作自适应位加载(ABL)。因此，一位或多位可通过副载波上调制的符号来表示。各个子信道的调制分配可基于那个副载波的信道特性或信道条件，但是本发明的范围不限于这个方面。在一些实施例中，副载波调制分配的范围可从每个符号零位直到每个符号十位或更多位。在调制等级方面，副载波调制分配可包括例如每个符号传递一位的二相相移键控(BPSK)、每个符号传递二位的正交相移键控(QPSK)、每个符号传递三位的8PSK、每个符号传递四位的16-正交调幅(16-QAM)、每个符号传递五位的32-QAM、每个符号传递六位的64-QAM、每个符号传递七位的128-QAM以及每个符号传递八位的256-QAM。还可接收每个副载波具有较高传递速率的调制分配。
OFDM符号可看作是各个副载波上调制的符号的组合。由于副载波上调制的每个符号的可变位数以及可构成宽带信道的子信道的可变数量，每个OFDM符号的位数可能极为不同。
根据一些实施例，接收机100通过RF和前端电路102接收射频(RF)信号。电路102可采用带通滤波器(BPF)144对通过天线142接收的RF信号进行滤波。电路102还可采用低噪声放大器(LNA)148对RF信号进行放大。由电路102所提供的RF信号103可由同相(I)混频器104根据外差频率发生器116所生成的外差频率117下变频到基带(例如零频率)。I信道的基带信号可由基带放大器106来放大。
子信道滤波器选择开关108可将基带信号107耦合到多个子信道低通滤波器110中所选的一个。子信道低通滤波器110可在滤波器输入抽样间隔中累计来自子信道中相关的一个的信号信息。在滤波器输入抽样间隔中，外差频率发生器116提供多个外差频率之一，以便把可在所选子信道中接收的RF信号103转换为基带信号107。这可允许适当的子信道频率到基带的下变频。来自各子信道的累计信号信息可由子信道滤波器110分别提供给模数转换器电路126，以便转换为数字信号115。
对于正交相位(Q)信道分量，RF信号103可由混频器154根据外差频率发生器116所生成的外差频率119下变频到基带(例如零频率)。外差频率119可由移相器118实质上相移九十度。基带信号可由基带放大器156来放大。子信道滤波器选择开关158可将基带信号耦合到多个子信道低通滤波器160中所选的一个。子信道低通滤波器160可在滤波器输入抽样间隔中累计来自子信道中相关的一个的信号信息。来自各子信道的累计信号信息可由子信道滤波器160分别提供给模数转换器电路166，以便转换为数字信号165。
数字信号处理器(DSP)120其中还可对数字信号115和165(即I以及Q信道分量)执行各子信道的快速傅立叶变换(FFT)。在一些实施例中，DSP 120的FFT电路可产生可包括子信道中每个的各符号调制副载波的时域样本的并行组。在一些实施例中，DSP 120可包括多个FFT处理元件。
在一些实施例中，DSP 120可包括各子信道的FFT处理元件。在这些实施例中，各子信道的FFT可对于通过子信道接收的OFDM符号来执行。
在接收机100在其中用作真正多信道接收机的其它实施例中，FFT可对于通过一个以上子信道所接收的OFDM符号执行。在这些实施例中，FFT不需要同时开始它们的处理。
在一些实施例中，系统控制器122可产生子信道选择信号124，供子信道滤波器选择开关108、158使用以及供外差频率发生器116使用。在这些实施例中，所选子信道低通滤波器可与所选子信道关联。外差频率发生器116可响应子信道选择信号124来产生多个外差频率之一，以便在滤波器输入抽样间隔中对于子信道中相应的一个之内的RF信号103进行下变频。子信道滤波器选择开关108还可响应子信道选择信号124而在子信道低通滤波器110之间转换，从而允许每个子信道滤波器在滤波器输入抽样间隔中累计从关联子信道所接收的信号信息。在一些实施例中，子信道低通滤波器可分开地并行工作，从而累计来自各子信道的信号信息。在一些实施例中，子信道滤波器选择开关108和158可在滤波器输入抽样间隔中向所选子信道低通滤波器提供信号能量，从而允许所选子信道滤波器累计信号信息并更新其状态。
在一些实施例中，滤波器输入抽样间隔对于每个子信道可能以至少与子信道的带宽的倒数一样的频度出现，但本发明的范围不限于这个方面。滤波器输入抽样间隔可选择成帮助确保来自子信道的信号信息在其它子信道的抽样期间没有丢失。在具有大约20MHz子信道的一些实施例中，滤波器输入抽样间隔可能每50ns至少出现一次，从而允许信号信息每50ns对于每个子信道被累计一次，但本发明的范围不限于这个方面。
在一些实施例中，接收机100可能是宽带信道接收机，用于接收包含频率分离子信道的一个或多个的宽带信道中的OFDM信号。在这些实施例中，每个子信道低通滤波器可与子信道之一关联。在一些实施例中，子信道低通滤波器可具有大约为子信道带宽的一半的滤波器带宽。例如，当子信道具有大约为20MHz的子信道带宽时，子信道低通滤波器具有大约10MHz的3dB滤波器带宽，但本发明的范围不限于这个方面。
在一些实施例中，子信道低通滤波器110的每个和子信道低通滤波器160的每个可能实质上相同。例如，在一些实施例中，所有子信道低通滤波器可具有相同的截止频率和鉴别顺序，以及它们可能属于相同的滤波器类型。适当的滤波器类型的实例包括椭圆滤波器、Tchebyshev滤波器以及Butterworth滤波器，但本发明的范围不限于这个方面。
在一些实施例中，模数转换器电路126可包括全信道模数转换器114和子信道滤波器输出选择开关112(即对于同相信道分量)。在这些实施例中，模数转换器电路166可包括全信道模数转换器164和子信道滤波器输出选择开关162(即对于正交相位信道分量)。子信道滤波器输出选择开关112可响应子信道滤波器输出选择信号125，并且可把来自子信道低通滤波器110中所选之一的累计信号输出提供给全信道模数转换器114。子信道滤波器输出选择开关162还可响应子信道滤波器输出选择信号125，并且可把来自子信道低通滤波器160中所选之一的累计信号输出提供给全信道模数转换器164。在一些实施例中，当宽带信道包括多达四个或四个以上子信道时，全信道模数转换器114和164可包括至少9位模数转换器，其具有至少与宽带信道的带宽同样大的抽样率。在达到80MHz宽带信道的情况下，全信道模数转换器114和164可具有至少80MSPS的抽样率，但本发明的范围不限于这个方面。
全信道模数转换器114和164可产生从子信道抽样的信号的组合(即不是和)。例如，在四个子信道的情况中，由全信道模数转换器114和164所提供的每第四个(时域)样本可与相同的子信道关联。作为一个实例，全信道模数转换器114和164可适合从四个20MHz子信道、两个40MHz子信道、一个80MHz宽带信道提供样本，但本发明的范围不限于这个方面。
子信道滤波器输出选择信号125可使开关112在子信道低通滤波器110的输出之间进行转换，以及可使开关162在子信道低通滤波器160的输出之间进行转换，从而允许子信道低通滤波器110和160每个滤波器输出抽样间隔至少抽样一次。下面更详细说明滤波器输出抽样间隔。
虽然全信道模数转换器114和164说明为具有11位分辨率，但这不是一个要求，具有更低或更高分辨率的全信道模数转换器114和164也可能是适合的。接收更大数量的子信道的实施例可采用具有更大分辨率和/或抽样率的全信道模数转换器114和164。在下面更详细论述的其它实施例中，单信道ADC可用于具有更低抽样率和/或更低分辨率的每个子信道，它其中还可有助于降低成本。
在一些实施例中，接收机100可确定宽带信道的哪些子信道被用于传送OFDM符号。在这些实施例中，信号检测器可在子信道低通滤波器110、160的输出端用来检测子信道的哪一些同时传送信息。可防止对不活动的子信道执行包括模数转换在内的进一步信号处理。
在一些实施例中，RF和前端电路102可在RF信号通路中包括衰减器146，它响应子信道选择信号124来衰减RF信号。衰减等级可基于每个子信道来选取，以便为电路126和166中的模数转换提供归一化信号电平。子信道上的归一化信号电平的使用可允许使用更低分辨率的模数转换器。
在一些实施例中，外差频率发生器116包括产生恒定参考频率的固定频率压控振荡器(VCO)132以及响应子信道选择信号124而产生多个步进频率中所选之一的直接数字合成器(DDS)134。外差频率发生器116还可包括频率组合器136，以便组合参考频率和所选步进频率之一，从而产生外差频率117，从而将所选子信道中的RF信号下变频为基带信号。在一些实施例中，外差频率发生器116还可包括锁相环(PLL)合成器140和分频器138，以便与VCO 132配合工作以产生外差频率117。有选择地产生外差频率的其它配置也可适合与本发明的实施例配合使用。在其中的子信道的频率分隔大约20MHz的一些实施例中，DDS 134所产生的步进频率可能为20MHz步长的，但本发明的范围不限于这个方面。
在一些实施例中，宽带信道的频谱可包括5GHz频谱或者2.4GHz频谱中的子信道。在这些实施例中，5GHz频谱可包括范围大约从4.9至5.9GHz的频率，以及2.4GHz频谱可包括范围大约从2.3至2.5GHz的频率，但本发明的范围不限于这个方面，因为其它频谱也同样适用。
在一些实施例中，接收机100可能是个人数字助理(PDA)、具有无线通信能力的膝上型或便携计算机、万维网手写板、无线电话、无线耳机、寻呼机、即时消息传输装置、MP3播放器、数字相机、可无线地接收和/或发送信息的接入点或其它装置的组成部分。在一些实施例中，接收机100可根据诸如用于无线局域网的IEEE 802.11(a)、802.11(b)、802.11(g/h)和/或802.16标准之类的特定通信标准接收RF通信，但是，接收机100也可适合根据包括数字视频广播地面(DVB-T)广播标准和高性能无线电局域网(HiperLAN)标准在内的其它技术接收通信。天线142可包括一个或多个定向或全向天线，包括例如适合接收将由接收机100所接收的频谱内的RF信号的偶极子天线、单极天线、环形天线、微带天线或其它类型的天线或者它们的组合。
虽然本发明的实施例描述为适合接收和处理OFDM信号，但本发明的范围不限于这个方面。其它实施例可适合于接收和处理具有其它类型的调制格式的信号。
虽然接收机100说明为具有若干分开的功能元件，但是功能元件中的一个或多个可被组合，并且可通过诸如包括数字信号处理器(DSP)在内的处理元件之类的软件配置元件和/或其它硬件元件的组合来实现。例如，处理元件可包括一个或多个微处理器、DSP、专用集成电路(ASIC)以及用于至少执行本文所述功能的各种硬件和逻辑电路的组合。
图2A和图2B说明根据本发明的一些实施例的子信道模数转换器电路。在这些实施例中，模数转换器电路226可适合用作模数转换器电路126(图1)，以及模数转换器266可适合用作模数转换器电路166(图1)。在这些实施例中，模数转换器电路226可包括用于I相位信道分量的多个独立子信道模数转换器214，以及模数转换器电路266可包括用于Q相位信道分量的多个独立子信道模数转换器264。每个子信道模数转换器214可接收来自子信道低通滤波器110(图1)中相应的一个的累计信号输出，以及每个子信道模数转换器264可接收来自子信道低通滤波器160(图1)中相应的一个的累计信号输出。
在一些实施例中，独立子信道模数转换器214和264可包括至少9位模数转换器，其具有至少与子信道的带宽同样大的抽样率。在其中的子信道具有大约20MHz的带宽的一些实施例中，抽样率可能至少为20MSPS。虽然独立子信道模数转换器214和264说明为11位独立子信道模数转换器，但这不是一个要求，本发明的实施例可采用具有更低或更高分辨率的独立子信道模数转换器来实现。
独立子信道模数转换器214和264的分辨率可从调制次序和子信道的副载波数量来估算。在64-QAM调制的情况中，对于副载波中的每个，对于每个I和Q分量可能需要至少三位的分辨率。当子信道包括四十八个数据副载波时，可能需要分辨率的六个附加位(例如48的底数为2的对数的最高限度)。因此，在这个实例中，大约九位的分辨率可由独立子信道模数转换器214和264中的每个来提供。对于改进的噪声处理可增加附加分辨率，以及对于解码还可增加软判定能力。一般来说，可将宽带信道作为单信道来处理的传统“单”信道接收机可能需要附加的2位(四倍)分辨率来取得类似的精度。这可能明显更为昂贵。
在一些实施例中，衰减器、如衰减器146(图1)所提供的衰减等级可基于每个子信道来选取，以便为所选子信道滤波器以及子信道模数转换器214、264中相应的一个提供归一化信号电平。归一化子信道信号电平可允许使用更低分辨率的模数转换器。
取代单模数转换器、如全信道模数转换器114(图1)和164(图1)的独立子信道模数转换器的使用可允许使用具有更低抽样率和/或更低分辨率的模数转换器。这可帮助显著降低制造成本。
图3说明根据本发明的一些实施例的外差频率发生器。外差频率发生器316可适合用作外差频率发生器116(图1)，但其它外差频率发生器也可能是适合的。外差频率发生器316包括多个独立外差频率发生器302，其中的每个可包括固定频率压控振荡器(VCO)332。每个固定频率压控振荡器332可产生单一外差频率，用于对特定子信道进行下变频。外差频率发生器316还可包括子信道外差开关304，以便响应子信道选择信号324而从独立外差频率发生器302之一来选择外差频率。在一些实施例中，子信道选择信号324可对应于子信道选择信号124(图1)。
在一些实施例中，独立外差频率发生器302中的每个可包括锁相环合成器340和分频器338，以便与压控振荡器332配合工作以产生外差频率。用于有选择地产生外差频率的其它配置也适合与本发明的图4A和图4B说明根据本发明的一些实施例、具有相应放大器的子信道模数转换器电路。在这些实施例中，模数转换器电路426可适合用作模数转换器电路126(图1)，以及模数转换器电路466可适合用作模数转换器电路166(图1)。在这些实施例中，模数转换器电路426可包括用于I相位信道分量的多个独立子信道模数转换器414及相关放大器412，以及模数转换器电路466可包括用于Q相位信道分量的多个独立子信道模数转换器464及相关放大器462。每个子信道模数转换器414可接收来自子信道低通滤波器110(图1)中相应的一个的已放大累计信号输出，以及每个子信道模数转换器464可接收来自子信道低通滤波器160(图1)中相应的一个的已放大累计信号输出。
根据一些实施例，放大器412和462可根据用于每个子信道的增益控制信号402来放大累计信号输出。在这些实施例中，不一定需要RF信号通路中的衰减器、如衰减器146(图1)，因为放大器412和462的增益可设置成向模数转换器提供归一化信号电平。
在一些实施例中，独立子信道模数转换器414和464可包括至少9位模数转换器，其具有至少与子信道的带宽同样大的抽样率。在其中的子信道具有大约20MHz的带宽的一些实施例中，模数转换器的抽样率可能至少为大约20MSPS。对输出进行归一化的增益控制信号402的使用可允许使用更低分辨率的模数转换器。虽然独立子信道模数转换器414和464说明为具有11位的分辨率，但这不是一个要求。具有更高和更低分辨率的独立子信道模数转换器414和464也可能是适合的。
图5说明根据本发明的一些实施例的RF和前端电路。RF和前端电路502可适合用作RF和前端电路102(图1)，但其它电路也可能是适合的。在这些实施例中，接收机、如接收机100(图1)可采用一个以上空间分集天线542将单个子信道“划分”为一个或多个空间信道。在一些实施例中，每个天线542可接收来自一个空间信道的信号。在一些实施例中，每个空间信道可用于在与其它空间信道相同的副载波上传递分离或独立数据流，从而允许接收附加数据，而无需频率带宽的增加。在另一些实施例中，每个空间信道可用于传递与其它空间信道相同的数据。在这些实施例中，空间信道的使用可利用特定子信道的多径特性。在一些实施例中，空间信道可能是非正交信道(例如可能在频率和/或在时间上交迭)，在一些实施例中，每个空间信道可采用与其它空间信道相同的副载波。
在一些实施例中，OFDM符号可通过包含多个空间信道的单个子信道来接收。每个空间信道可包括正交副载波的相同集合。在一些实施例中，单个子信道可具有大约20MHz的带宽，但本发明的范围不限于这个方面。
在一些实施例中，RF电路502可包括天线选择开关540，以便响应空间信道选择信号524来选择天线542之一。在可称作开环多输入多输出(MIMO)实施例的这些实施例中，天线524中的每个可对应于空间信道之一。在一些实施例中，电路502可采用带通滤波器(BPF)544中相关的一个对于通过天线542所接收的RF信号进行滤波，但本发明的范围不限于这个方面。在一些实施例中，子信道低通滤波器110(图1)中的每个可与空间信道之一关联，以及子信道低通滤波器160(图1)中的每个还可与空间信道之一关联。在这些实施例中，独立子信道低通滤波器可在滤波器输入抽样间隔期间累计来自特定空间信道的信号信息。空间信道选择信号524可对应于子信道选择信号124(图1)，并且可使天线选择开关540选择天线，用于在滤波器输入抽样间隔期间接收各空间信道。
在可称作闭环MIMO实施例的一些实施例中，空间信道可能是正交空间信道，不需要天线542与空间信道之间的一一对应。在这些实施例中，正交空间信道可在发射机上采用波束成形技术来产生，以及在接收机上采用波束成形技术来接收。在这些实施例中，DSP120(图1)可配置成执行接收波束成形以便从正交空间信道提取信息，这可称作空间信道的正交化。与开环实施例相比，正交空间信道的使用可帮助减小空间信道之间的串扰。
在一些实施例中，外差频率发生器可提供单个外差频率，以便把单个频率子信道的RF信号转换为基带信号。空间信道低通滤波器可在适当的滤波器输入抽样间隔中累计空间信道中相应的一个的信号信息。
图6A、图6B和图6C说明根据本发明的一些实施例的时序图。图6A定性地说明两个连续的50ns抽样间隔。每个50ns时间间隔可能是滤波器输入抽样间隔，并且可包括每个子信道的抽样子间隔。第一滤波器输入抽样间隔602可能处于当前OFDM符号的末端，以及滤波器输入抽样间隔604可能处于下一个OFDM符号的开头。在这个实例中，接收机100(图1)可同时接收来自四个子信道的四个信号606、608、610和612。信号614说明信号606、608、610和612的和，它可被看作来自宽带信道(在本例中为80MHz)的整个信号。
滤波器输入抽样子间隔616中(即从0ns至12.5ns)的信号606可采用受控外差频率下变频为基带。在抽样子间隔616中，I以及Q子信道滤波器选择开关108和158可分别将其输出连接到第一子信道低通滤波器(分别对于I和Q信道分量)，以及来自第一子信道的基带信号被滤波。
在下一个滤波器输入抽样子间隔618(即从12.5ns至25ns)中，信号608可采用受控外差下变频到基带，I以及Q子信道滤波器选择开关108和158可将其输出连接到第二子信道低通滤波器(分别对于I和Q信道分量)，以及来自第二子信道的基带信号被滤波。
在下一个滤波器输入抽样子间隔620(即从25ns至37.5ns)中，信号610可采用受控外差下变频到基带，I以及Q子信道滤波器选择开关108和158可将其输出连接到第三子信道低通滤波器(分别对于I和Q信道分量)，以及来自第三子信道的基带信号被滤波。
在下一个滤波器输入抽样子间隔622(即从37.5ns至50ns)中，信号612可采用受控外差下变频到基带，I以及Q子信道滤波器选择开关108和158可将其输出连接到第四子信道低通滤波器(分别对于I和Q信道分量)，以及来自第四子信道的基带信号被滤波。
这个过程可对于各子信道执行，并且不限于四个子信道的实例。这个过程还可以至少与子信道的带宽的倒数一样的频度重复进行，但本发明的范围不限于这个方面。
采用外差频率和子信道低通滤波器的同步转换的宽带信号处理可使子信道低通滤波器输出信号电平与采用为相关子信道归一化的每个子信道的独立子信道接收机所得到的几乎相同。在一些情况下，当存在四个子信道时，子信道低通滤波器输出电平可能比等效单个子信道接收机中的低通滤波器的输出电平大约小四倍，因为信号能量的大约四分之一由子信道低通滤波器累计。极少或者没有信噪比(SNR)降级可能发生，因为噪声功率也可减少到大约四分之一，从而将SNR保持为大约与单个子信道接收机的情况相同。在本发明的一些实施例中，功耗可通过在子信道低通滤波器110(图1)和160(图1)之前提供附加增益来补偿。电路426(图4A)和电路466(图4B)说明这种情况的实例，但本发明的范围不限于这个方面。
虽然滤波器输入抽样间隔602和604是表示为具有四个12.5ns的抽样子间隔的50ns间隔，但这不是一个要求，因为它说明具有构成有80MHz带宽的宽带信道的四个20MHz带宽子信道的实施例。因此，本发明的范围不限于这个方面。在一些实施例中，间隔602和604的长度取决于子信道带宽，以及抽样子间隔的数量可取决于宽带信道中的子信道的数量。
图6B说明根据本发明的一些实施例的衰减器信号输出。在不同子信道上接收的信号电平可具有不同的平均功率电平，这可能在子信道低通滤波器的输出上产生不同信号电平。一般要求更高分辨率的模数转换器对这类信号进行数字化。更高分辨率的模数转换器往往极为昂贵。在一些实施例中，按照子信道的自动增益控制可采用衰减器、如衰减器146(图1)来实现。如图6B所示，子间隔616中的衰减器输出信号624可提供衰减等级，以便把送到第一子信道低通滤波器的输入信号归一化到后续模数转换器的动态范围内。在子间隔618期间，衰减器输出信号可根据来自下一个子信道的信号电平来改变。这个过程可在每个子信道的滤波器输入抽样间隔中执行，并且可为模数转换提供更归一化的输出，从而允许使用更低分辨率的模数转换器电路。
在备选实施例中，取代RF信号通路中的可选衰减器，可在子信道低通滤波器之前提供具有自动增益控制的基带放大器。这种情况的一个实例如图4A和图4B所示。
图6C说明根据本发明的实施例、对子信道低通滤波器的基带信号输入。基带信号输入626、628、630和632可分别对应于分别在抽样子间隔616、618、620和622中接收的子信道信号606、608、610和612。如图所示，基带信号输入626、628、630和632可归一化到后续模数转换器的范围之内。子信道信号606、608、610和612还表示为在下一个OFDM符号的开始处分别在下一个间隔604的抽样子间隔634、636、638和640中被抽样。在一些实施例中，子信道的抽样可能以至少与子信道的带宽的倒数一样的频度重复进行，但本发明的范围不限于这个方面。滤波器输入抽样间隔可选择成帮助确保来自子信道的信号信息在其它子信道的抽样期间没有丢失。在具有20MHz子信道的图6A、图6B和图6C所示的实例中，抽样间隔可对于每个子信道每50ns至少出现一次，但本发明的范围不限于这个方面。
图7是根据本发明的一些实施例的信号接收程序的流程图。程序700可由接收机、如接收机100(图1)来执行，以便通过构成宽带信道的一个或多个子信道来接收OFDM符号。
在操作702，接收机的RF电路可同时通过一个或多个子信道接收RF信号。操作702可由RF电路102(图1)执行，但本发明的范围不限于这个方面。
在操作704，可产生外差频率，以便将第一子信道中的RF信号下变频为基带。可响应可选择第一子信道的子信道选择信号而为第一子信道产生适当的外差频率。在一些实施例中，可产生用于I信道和Q信道的基带信号。操作704可由外差频率发生器116(图1)执行，但本发明的范围不限于这个方面。
在操作706，基带信号可提供给与第一子信道关联的子信道低通滤波器。子信道滤波器选择开关可响应子信道滤波器输入选择信号，以便向适当的子信道低通滤波器提供基带信号。操作706可由子信道滤波器选择开关108和158(图1)执行，但本发明的范围不限于这个方面。
在操作708，所选子信道低通滤波器可在滤波器输入抽样间隔的一部分中累计来自基带信号的信号信息。在滤波器输入抽样间隔时间中，所选子信道低通滤波器可更新其状态。操作708可在滤波器输入抽样间隔的一部分中执行，它可能以至少与子信道带宽的倒数一样的频度重复进行。操作708可由用于I信道分量的子信道低通滤波器110(图1)之一和用于Q信道分量的子信道低通滤波器160(图1)之一来执行，但本发明的范围不限于这个方面。
操作710对第一子信道低通滤波器的已累计信号输出执行模数转换。操作710可由用于I信道分量的模数转换电路126(图1)和用于Q信道分量的模数转换电路166(图1)来执行，但本发明的范围不限于这个方面。在一些实施例中，操作710可在滤波器输出抽样间隔中对第一子信道低通滤波器的已累计信号输出执行模数转换。
操作712产生子信道滤波器输入选择信号以便转换到下一个子信道，以及操作704至708可对于下一个子信道重复进行。子信道选择信号可由系统控制器、如系统控制器122(图1)产生，但本发明的范围不限于这个方面。操作704至708可在子信道输入抽样间隔中对每个子信道执行。另一方面，操作710可在每个滤波器输出抽样间隔对每个子信道执行。滤波器输入抽样间隔和子信道输出抽样间隔可能至少与子信道带宽的倒数同样大。在20MHz子信道的情况中，这些抽样间隔可小于大约每50ns出现，从而允许操作704至710对于各子信道至少每50ns执行一次。虽然子信道输入抽样间隔和子信道输出抽样间隔可能相等，但不作这种要求。子信道输出抽样间隔可基于子信道带宽的倍数，以便允许FFT处理。子信道输入抽样间隔还可经过选择，除其它的外，还减少从接收机100(图1)的RF部分到ADC和DSP的不希望脉冲干扰。
一旦接收到足够样本，操作714对于从子信道(以及对于I和Q信道分量)所产生的数字信号执行FFT，从而对OFDM符号解调，供以后用于产生解码比特流。操作714可由DSP120(图1)执行，但本发明的范围不限于这个方面。
在一些实施例中，程序700还可包括响应子信道选择信号来选择衰减等级，从而在子信道低通滤波器的输入处提供归一化基带信号电平。在其它实施例中，程序700还可包括向基带放大器提供增益控制信号，以便使子信道低通滤波器的基带信号电平输入归一化。
在其它一些实施例中，程序700可由接收机来执行，以便通过包含多个空间信道的单个子信道来接收OFDM符号。在这些实施例中，多个空间分集天线中的每个可接收来自一个空间信道的信号。在一些实施例中，每个空间信道可用于通过与其它空间信道相同的副载波来传递分离或独立数据流，从而允许接收附加数据，而无需频率带宽的增加。在其它实施例中，每个空间信道可用于传递与其它空间信道相同的数据。
虽然程序700的各个操作表示及描述为分开的操作，但是，各个操作中的一个或多个可同时执行，并且不要求这些操作以所示顺序来执行。
本发明的实施例可通过硬件、固件和软件其中之一或者它们的组合来实现。本发明的实施例还可实现为存储于机器可读介质中的指令，它们可由至少一个处理器读取和运行以便执行本文所述的操作。机器可读介质可包括用于存储或传送机器(如计算机)可读形式的信息的任何装置。例如，机器可读介质可包括只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，磁盘存储媒体，光存储媒体，闪存装置，电、光、声或其它形式的传播信号(例如载波、红外信号、数字信号等)等等。
提供“摘要”是为了符合37C.F.R.第1.72(b)小节，它要求允许读者确定技术公开的性质和要点的摘要。应当理解，它的提供并不是用于限制或解释权利要求的范围或含意。
在前面的详细描述中，各种特征有时集中到单一实施例中，用于简化本公开。这种公开的方法不应解释为反映了要求权益的主题的实施例要求超过各权利要求中明确描述的特征的意图。相反，如以下权利要求所反映的那样，本发明在于少于单个公开实施例的全部特征。因此，以下权利要求结合到详细说明中，其中各权利要求本身代表单独的优选实施例。
权利要求
1.一种接收机，包括子信道滤波器选择开关，将基带信号提供给多个子信道低通滤波器中所选的一个；以及外差频率发生器，提供多个外差频率之一，以便把在所选子信道内接收的射频信号转换为基带信号，其中所述子信道低通滤波器在滤波器输入抽样间隔期间累计来自多个子信道中相关的一个的信号信息。
2.如权利要求1所述的接收机，其特征在于，还包括系统控制器，用来为所述子信道滤波器选择开关和所述外差频率发生器产生子信道选择信号，其中所述子信道低通滤波器中所选的一个对应于所述多个子信道中的所选子信道，其中所述外差频率发生器响应所述子信道选择信号来产生所述外差频率之一，以便在所述滤波器输入抽样间隔内对于所述子信道中相应的一个内的射频信号进行转换，其中所述子信道滤波器选择开关响应所述子信道选择信号而在所述子信道低通滤波器之间进行切换，以及其中所述滤波器输入抽样间隔将以至少与子信道的带宽的倒数一样的频度出现。
3.如权利要求1所述的接收机，其特征在于，所述接收机为宽带信道接收机，其中还包括射频电路，用以接收包括多个子信道的宽带信道中的正交频分复用信号，其中每个子信道低通滤波器对应于所述多个子信道之一，其中所述子信道具有子信道带宽，以及其中所述子信道低通滤波器具有大约为所述子信道带宽的一半的滤波器带宽。
4.如权利要求1所述的接收机，其特征在于，所述接收机还包括全信道模数转换器；以及子信道滤波器输出选择开关，响应子信道滤波器输出选择信号，把来自所选子信道低通滤波器的累计信号输出提供给所述全信道模数转换器。
5.如权利要求4所述的接收机，其特征在于，宽带信道包括多达四个所述子信道，所述子信道具有大约20MHz的带宽，其中所述全信道模数转换器包括至少9位模数转换器，它具有至少与所述宽带信道的带宽同样大的抽样率，以及其中所述外差频率发生器在滤波器输入抽样间隔期间为每个子信道产生外差频率，所述滤波器输入抽样间隔至少与所述子信道的带宽的倒数同样大，以及其中响应所述子信道滤波器输出选择信号的所述子信道滤波器输出选择开关对于各滤波器输出抽样间隔把来自所述子信道低通滤波器中每个的累计信号输出一次提供给所述全信道模数转换器，所述滤波器输出抽样间隔至少与所述子信道的带宽的倒数同样大。
6.如权利要求1所述的接收机，其特征在于，还包括多个子信道模数转换器，所述子信道模数转换器接收来自所述子信道低通滤波器中相应的一个的累计信号输出。
7.如权利要求6所述的接收机，其特征在于，所述子信道具有大约20MHz的带宽，其中所述子信道模数转换器包括至少9位模数转换器，它具有至少与所述子信道的带宽同样大的抽样率，以及其中所述外差频率发生器在滤波器输入抽样间隔中产生外差频率或每个子信道，所述抽样间隔至少与所述子信道的带宽的倒数同样大。
8.如权利要求6所述的接收机，其特征在于，还包括射频信号通路中的衰减器，它响应所述子信道选择信号而衰减射频信号，并且为所选子信道滤波器和所述子信道模数转换器中相应的一个提供归一化信号电平。
9.如权利要求1所述的接收机，其特征在于，所述外差频率发生器包括固定频率压控振荡器，产生参考频率；数字合成器，响应子信道选择信号而产生多个步进频率中所选的一个；以及频率组合器，将所述参考频率与所述步进频率中所选的一个组合，从而产生所述多个外差频率之一。
10.如权利要求1所述的接收机，其特征在于，所述外差频率发生器包括多个固定频率压控振荡器，每个固定频率压控振荡器产生所述多个外差频率中相应的一个；以及子信道外差开关，响应子信道选择信号而从所述固定频率压控振荡器之一选择外差频率。
11.如权利要求1所述的接收机，其特征在于，还包括多个子信道模数转换器，所述子信道模数转换器接收来自所述子信道低通滤波器中相应的一个的累计信号输出；以及多个子信道放大器，根据增益控制信号来放大所述累计信号输出，所述增益控制信号为每个子信道产生。
12.如权利要求1所述的接收机，其特征在于，所述接收机还包括在包含多个空间信道的单个子信道上接收信号的射频电路，其中所述射频电路包括天线选择开关，用以选择与所述空间信道之一对应的多个天线之一，其中每个子信道低通滤波器对应于所述空间信道之一，其中所述外差频率发生器将提供单个外差频率，用以把所述单个子信道的射频信号转换为基带信号，以及其中所述子信道低通滤波器为所述空间信道中相应的一个累计信号信息。
13.如权利要求12所述的接收机，其特征在于，还包括多个空间信道模数转换器，所述空间信道模数转换器接收来自所述子信道低通滤波器中相应的一个的累计信号输出；以及数字信号处理器，对于来自所述空间信道模数转换器的比特流执行快速傅立叶变换，以及为构成所述单个子信道的多个符号调制副载波中的每个产生并行的时域样本组。
14.如权利要求3所述的接收机，其特征在于，所述子信道包括多个符号调制正交副载波，以及其中相应子信道的每个正交副载波实质上在所述相应子信道的其它副载波的中心频率上具有空值。
15.如权利要求14所述的接收机，其特征在于，在由所述接收机接收之前，将根据包括无调制、二相相移键控(BPSK)、正交相移键控(QPSK)、8PSK、16-正交调幅(16-QAM)、32-QAM、64-QAM、128-QAM和256-QAM其中之一的单独副载波调制分配分别对副载波进行调制。
16.一种方法，包括在相关子信道低通滤波器中在滤波器输入抽样间隔期间累计来自多个子信道中所选的一个的信号信息；在所述滤波器输入抽样间隔期间对于所述子信道中的其它子信道重复所述累计；以及对于从来自所述多个子信道的所述累计信号信息所产生的数字信号执行快速傅立叶变换，从而产生所接收正交频分复用符号。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括在所述滤波器输入抽样间隔期间将基带信号提供给多个子信道低通滤波器中所选的一个；在所述滤波器输入抽样间隔期间提供多个外差频率之一，以便把在所选子信道内接收的射频信号转换为所述基带信号。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括产生子信道选择信号，从而作为响应而提供所述外差频率之一，用以在所述滤波器输入抽样间隔内对于所述子信道中相应的一个内的射频信号进行下变频；以及响应所述子信道选择信号而在所述子信道低通滤波器之间进行切换。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，产生所述子信道选择信号，以便提供至少与子信道的带宽的倒数一样的频度的所述滤波器输入抽样间隔。
20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，还包括接收来自所述子信道低通滤波器中相应的一个的累计信号输出；以及对所述累计信号输出执行模数转换。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，还包括响应所述子信道选择信号而衰减所述射频信号，从而为所选子信道滤波器提供归一化信号电平，以及对所述累计信号输出执行模数转换。
22.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括产生恒定参考频率；响应子信道选择信号而采用数字合成器来产生多个步进频率中所选的一个；以及将所述参考频率与所述步进频率中所选的一个组合，从而产生所述多个外差频率之一。
23.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括对于来自所述子信道低通滤波器中相应的一些的累计信号输出执行各自的模数转换；以及根据用于每个子信道的增益控制信号分别放大所述累计信号输出。
24.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括采用多个空间分集天线在包含多个空间信道的单个子信道上接收正交频分复用符号；以及产生天线选择信号，以便选择与所述空间信道之一对应的所述天线之一，其中每个子信道低通滤波器对应于所述空间信道之一，其中所述外差频率发生器提供单个外差频率，用以把所述单个子信道的射频信号转换为基带信号，以及其中所述子信道低通滤波器为所述空间信道中相应的一个累计信号。
25.一种系统，包括实质上全向的天线；子信道滤波器选择开关，将基带信号提供给多个子信道低通滤波器中所选的一个；以及外差频率发生器，提供多个外差频率之一，以便把在所选子信道内接收的射频信号转换为基带信号，其中所述子信道低通滤波器将累计在滤波器输入抽样间隔期间来自多个子信道中相关的一个的信号信息。
26.如权利要求25所述的系统，其特征在于，还包括系统控制器，用以为所述子信道选择开关和所述外差频率发生器产生子信道选择信号，其中所述子信道低通滤波器中所选的一个对应于所述多个子信道中的所选子信道，其中所述外差频率发生器响应所述子信道选择信号来产生所述外差频率之一，以便在所述滤波器输入抽样间隔内对于所述子信道中相应的一个内的RF信号进行转换，其中所述子信道选择开关响应所述子信道选择信号而在所述子信道低通滤波器之间进行切换，以及其中所述滤波器输入抽样间隔将以至少与子信道的带宽的倒数一样的频度出现。
27.如权利要求26所述的系统，其特征在于，还包括多个子信道模数转换器，所述子信道模数转换器接收来自所述子信道低通滤波器中相应的一个的累计信号输出；以及射频信号通路中的衰减器，响应所述子信道选择信号而衰减射频信号，并且为所选子信道滤波器和所述子信道模数转换器中相应的一个提供归一化信号电平。
28.一种提供指令的机器可读介质，所述指令在由一个或多个处理器执行时，使所述处理器执行包括以下各项的操作在相关子信道低通滤波器中在滤波器输入抽样间隔期间累计来自多个子信道之一的信号信息；在所述滤波器输入抽样间隔期间对于所述子信道中的其它子信道重复所述累计；以及对于从来自所述多个子信道的所述累计信号信息所产生的数字信号执行快速傅立叶变换，从而产生所接收正交频分复用符号。
29.如权利要求28所述的机器可读介质，其特征在于，所述指令在由所述处理器中的一个或多个进一步执行时，使所述处理器执行还包括以下各项的操作在所述滤波器输入抽样间隔期间将基带信号提供给多个子信道低通滤波器中所选的一个；在所述滤波器输入抽样间隔期间提供多个外差频率之一，用以把在所选子信道内接收的射频信号转换为所述基带信号。
30.如权利要求28所述的机器可读介质，其特征在于，所述指令在由所述处理器中的一个或多个进一步执行时，使所述处理器执行还包括以下各项的操作产生子信道选择信号，从而作为响应而提供所述外差频率之一，以便在所述滤波器输入抽样间隔内对于所述子信道中相应的一个内的射频信号进行下变频；以及响应所述子信道选择信号而在所述子信道低通滤波器之间进行切换。
全文摘要
一种准并行接收机可同时接收构成宽带信道的若干子信道内的信号。接收机包括将基带信号提供给多个子信道低通滤波器中所选之一的子信道滤波器选择开关。外差频率发生器提供多个外差频率之一，以便把在所选子信道中接收的RF信号转换为基带信号。子信道低通滤波器在滤波器输入抽样间隔中累计来自多个子信道中相关的一个的信号信息。在一些实施例中，独立模数转换器接收来自相关子信道滤波器的累计信号输出，并为后续傅立叶变换产生数字信号。在一些实施例中，归一化信号输出可被提供给模数转换器，从而允许使用更低分辨率的模数转换器。模数转换器可具有基于子信道带宽的抽样率。
文档编号H04L27/26GK1902870SQ200480039126
公开日2007年1月24日 申请日期2004年12月20日 优先权日2003年12月29日
发明者A·马尔特塞夫, A·萨里, S·塞尔格耶夫, A·贝洛诺兹金, V·塞尔格耶夫 申请人:英特尔公司