专利名称：用于消除干扰信号的方法和接收器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于消除干扰信号的方法和接收器。本发明特别而并非仅仅应用于消除在所接收的宽带信号(诸如IEEE 802.11g)中存在的接收到的窄带干扰信号(诸如蓝牙、注册商标(RTM)信号，反之亦然。本发明可以应用于多模态操作并且可以支持多输入多输出(MIMO)。
背景技术：
现有技术公开了许多用于消除存在于所想要信号的带宽中的不想要的干扰信号的方法。作为一个例子，EP-A1 1 176 731公开了一种用于在宽带通信设备中对窄带干扰信号(诸如BluetoothRTM)进行干扰消除的方法，所述宽带通信设备用于接收依照IEEE 802.11、IEEE802.11或IEEE 802.15.3所发射的信号。所述设备的体系结构包括BluetoothRTM接收器和宽带接收器，其具有耦合到共用天线的输入端和耦合到控制器的输出端。在一个实施例中，宽带接收器能够在其中实现多个数字或模拟陷波滤波器，其中所述滤波器被调谐到用于所接收的、本地使用的BluetoothRTM微微网(piconet)中的跳频。在操作中，响应于BluetoothRTM接收器确定存在一个特定的窄带信号而实现一个特定的陷波滤波器，并且对应于所述窄带信号的陷波被引入到宽带接收器的输出中，这不仅阻塞了不想要的窄带信号而且还阻塞了所想要信号中的相关频带部分。
在替换实施例中，EP-A1 1 176 731公开了用于共同检测它们各自的数据分组的各接收器，用于解码其数据分组的BluetoothRTM接收器，其中随后使用常规的滤波或其它技术从宽带接收器所接收的整个信号中减去BluetoothRTM解码的所述数据分组。
所引用的干扰消除技术的缺点在于它要求提供两个独立的无线电接收器以便能够接收一个想要的宽带信号和一个不想要的窄带信号。使用两个独立的接收器不仅相对昂贵而且要求相对大量的功率，这在用电池供电的设备中是一个缺点。另外所述引用教导了使用陷波滤波器，所述陷波滤波器并不特别有效并且还与当前的接收器体系结构基本原理相抵触，所述接收器体系结构基本原理抵触使用混合的模拟和/或数字滤波。
发明内容
本发明的目的是以节省成本的有效方式来实现信号干扰消除。
依照本发明的一个方面，提供了一种用于消除不想要的第一信号的方法，所述第一信号具有至少部分与所想要的第二信号的带宽重叠的带宽，所述第一和第二信号之一的带宽大于另一个信号的带宽，所述方法包括接收所述第一和第二信号，分别降频转换所述第一和第二信号以便提供第一和第二低频信号，分别使用同步ADC来数字化所述第一和第二低频信号以便提供相应的第一和第二数字化信号，其中以较高采样率来数字化较宽的带宽信号并且以较低采样率来数字化较低的带宽信号，把已降频的不想要的信号频移到已降频的想要信号中的预选位置，把第一数字化信号的采样率调整为与第二数字化信号的采样率相同，并且形成所述第二和第一数字化信号之间的差分以便提供输出信号。
依照本发明的第二方面，提供了一种无线电接收器，包括具有接收所想要信号和不想要信号的带宽的接收级；第一降频转换装置，用于把所想要的信号转换为第一低IF信号；以第一采样率操作的第一ADC装置，用于数字化所述第一低IF信号；第二降频转换装置，用于把不想要的信号转换为第二低IF信号，所述第二低IF信号的中心频率可以不同于所述第一低IF信号的中心频率；以第二采样率操作的第二ADC装置，用于数字化所述第二低IF信号，所述第一和第二采样率是不同的，两者同步，并且较低采样率是较高采样率的几分之一；频移装置，用于把经降频转换的不想要信号变换到经降频转换的想要信号中的预选位置；采样率调整装置，用于把不想要信号的采样率调整为与所想要信号的采样率相同；和差分装置，用于获得在具有相同采样率的数字化信号之间的差分。
多模态无线电接收器可能具有多个ADC，并且很可能这些ADC可以用于干扰消除而对整个部件数量产生很小的或不产生开销。
依照本发明的方法和接收器体系结构利用两个ADC，一个用于宽带信号并且另一个用于窄带信号，这避免了需要两个独立的接收器。使用两个ADC来消除干扰避免了必须使用附加的模拟部件。干扰消除问题被转到数字域中，所述数字域优点在于更加灵活，不易于出现容差问题，而且当CMOS过程缩短时变得更节省功率。此外通过以低得多的速率例如降低十倍来运行两个ADC之一，最小化了对功率消耗的影响。
与现有技术相比较，不要求高速可变陷波滤波器，这不仅使得简化了体系结构而且节省电流。
依照本发明的方法和接收器体系结构不仅可以用于从宽带信号中除去窄带干扰，而且还可以用于从窄带信号中除去宽带干扰，条件在于所想要和不想要的信号要具有不同大小的频带。然而，干扰信号的频带应当是已知的或者能够被预先确定。
在本发明的第一实施例中，从所想要的宽带信号中除去了对应于所不想要的窄带信号的带宽的频率陷波。
在本发明的另一实施例中，所接收的干扰信号被解调继而被重构以便清除所述干扰信号。然后从所想要的宽带信号中减去所重构的信号以试图只除去干扰信号并且使所述宽带信号在所述干扰信号下的部分保持完整。
如果需要的话，可以应用自动增益控制以便均衡被应用到减法级的信号幅度。因而可以防止相对强的干扰信号淹没相对弱的所想要的信号。
现在将借助实例参考附图来描述本发明，其中图1是依照本发明制造的接收器的第一实施例的示意框图，图2是依照本发明制造的接收器的第二实施例的示意框图，和图3是依照本发明制造的接收器的第三实施例的示意框图。
在附图中相同的附图标记用于指代相应的部件。
具体实施例方式
为便于描述，将参考使用窄带BluetoothRTM信号和宽带IEEE802.11g信号来描述本发明的实施例。如所知道的那样，这两个信号都使用ISM(Industrial、Scientific and Medical工业、科学和医学)频带并且BluetoothRTM信号是跳频信号而IEEE 802.11g信号是扩展频谱信号。然而应当理解，本发明并不限于任何特定的调制模式或频带。
参照在图1中所示出的接收器，天线10被耦合到RF带通滤波器12，所述RF带通滤波器12可以包括低噪声放大器(未示出)。选择滤波器12的通带以便连同窄带干扰信号NB一起传递宽带信号WB，所述窄带干扰信号NB位于所述宽带信号的频带内。两个信号的频带宽度都是已知的或者可以被预先确定的，如果这两个信号之一例如由于跳频的原因而以可预测的方式来改变的话。滤波器12的输出被拆分并提供给第一和第二信号路径14、16。这些信号路径实际上是复合的信号路径，但是为了简化起见，所述信号路径已经被示为单个信道路径。第一信号路径14被实施用于恢复宽带信号WB，所述宽带信号WB在此实施例中是所想要的信号，并且第二信号路径16被实施用于恢复窄带信号NB，所述窄带信号NB是干扰信号并且被从宽带信号中除去。
第一信号路径14包括第一混合器18，其具有用于从滤波器12的输出所得出的信号的第一输入端。第一本地振荡器22被耦合到混合器18的第二输入端。第一本地振荡器22的频率LO1被选择为把宽带信号WB的中心频率混合为低或零IF。应当注意，从频谱插图I来看窄带信号NB偏离零。低通滤波器26被耦合到第一混合器18的输出端，所述滤波器的带宽使得能够传递宽带信号。来自滤波器26的输出在具有相对较高采样频率的第一模数转换器(ADC)30中被数字化，在宽带信号是依照IEEE 802.11的情况下所述采样频率例如是20MHz。所数字化的信号被施加到延迟级36。此级36引入时延T以便补偿第二信号路径16中的处理延迟。延迟级36的输出端被耦合到减法级40的第一输入端。
第二信号路径16包括第二混合器20，其具有用于从滤波器12的输出所得出的信号的第一输入端。第二本地振荡器24被耦合到混合器20的第二输入端。第二本地振荡器24的频率LO2被选择为把窄带信号NB的中心频率混合为低或零IF。应当注意，从频谱插图II看来窄带信号NB集中在零频率。低通滤波器28被耦合到第二混合器20的输出端，所述滤波器的带宽使得能够传递窄带信号。来自滤波器28的输出在具有相对较低采样频率的第二ADC 32中被数字化，在窄带信号依照BluetoothRTM的情况下所述采样频率例如是2MHz。ADC 30、32的采样时钟被同步，即被锁相。如果需要的话，如在插图III中所示，可以在ADC 32的输出信号路径中从汇接点34导出窄带信号。此输出被施加到级44，在该级中采样频率被增加到N倍以便与数字化的宽带信号的采样频率相同。在相应信号是依照IEEE 802.11和BluetoothRTM规范的情况下，N＝10。级44的输出端被耦合到频移级46，所述频移级46移动窄带信号NB的中心频率以便使其与在ADC 30的输出中所存在的窄带信号对准。这在插图IV中被示出。自动增益控制(AGC)级48被耦合在频移级46的输出端和减法级40的第二反相输入端之间。AGC级48的目的在于均衡在减法级40的输入端38和42处的信号的相对幅度。在减法级40的输出端50上的信号是数字化的宽带信号，其在频谱中对应于所减去的干扰信号具有一个陷波，参见插图V。
可以使用超外差降频转换级来代替所描述的复杂级。使用ADC30、32比具有非常尖锐的陷波的滤波器更有效，这是因为它们使用已经存在于窄带和宽带接收器中的部件。考虑选择尽可能低的采样频率来选择ADC 32的采样频率以便使功率消耗最小化同时确保获得所想要的保真度。取决于接收器的精密体系结构，可以在第一信号路径14中连接AGC级，或者可以提供一对AGC级，每一个AGC级处于第一和第二信号路径14、16相应的一个之中。
参照在图2中所示出的接收器的实施例，所图示的体系结构意在避免损失由干扰窄带信号NB占据的频谱部分中的所想要的信号。为了简洁起见，由于第一信号路径14与在图1中所示出的相同，所以不再对其进行描述。与图1中所示的相比较，信号路径16被修改，修改之处在于通过使用解调器52来解调ADC 32的输出，并且随后通过在调制器54中进行调制来在没有诸如噪声之类的外来干扰的情况下重构所述窄带信号NB。解调器52和调制器54可以包括西格马-德耳塔(sigma-delta)装置。此后所述数字化信号的采样频率在级44中被增加到N倍并且在频移级46中被频移。窄带信号的增益在AGC级48中被调整，并且此级的输出端被耦合到减法级40的输入端42。在插图VI中示出了来自减法级40的输出50上的信号，并且与在图1中所示出的接收器不同，并没有明显的陷波，这是因为在图2中意在只除去干扰信号而使宽带信号在所述干扰信号下的部分保持完整。
图3图示了完成与图2中所示出的接收器所完成的相反的任务的接收器的实施例，即消除被认为是干扰信号的宽带信号WB并且保留作为所想要的信号的窄带信号NB。与图2相比较，第一和第二信号路径14和16的体系结构实际上已经被颠倒，但是为了在描述图3时一致，第一路径14处理宽带信号并且第二信号路径16处理窄带信号。
天线10被耦合到RF带通滤波器12，所述RF带通滤波器12可以包括低噪声放大器(未示出)。选择滤波器12的通带以便连同所想要的窄带信号NB一起传递宽带干扰信号WB，所述所想要的窄带信号NB位于所述宽带信号的频带内。这两个信号的频率带宽都是已知的或者可以被预先确定。滤波器12的输出被拆分并提供给第一和第二信号路径14、16。这些信号路径实际上是复合的信号路径，但是为了简化起见，所述信号路径已经被示为单个信道路径。第一信号路径14被实施用于恢复宽带信号WB，所述宽带信号WB在此实施例中是干扰信号，并且第二信号路径16被实施用于恢复窄带信号NB，所述窄带信号NB是所想要的信号并且需要被保留。
为方便起见，首先描述第二信号路径16。第二信号路径16包括第二混合器20，其具有用于从滤波器12的输出所得出的信号的第一输入端。第二本地振荡器24被耦合到混合器20的第二输入端。第二本地振荡器24的频率LO2被选择为把窄带信号NB的中心频率混合为低或零IF。应当注意，从波形插图I中可以看出，窄带信号NB在零IF。低通滤波器28被耦合到第二混合器20的输出端，所述滤波器的带宽使得能够传递窄带信号。来自滤波器28的输出在具有相对较低采样频率的第二ADC 32中被数字化，在窄带信号是依照BluetoothRTM的情况下所述采样频率例如是2MHz。所述数字化的信号被施加到延迟级56。此级56引入时延T以便补偿第一信号路径14中的处理延迟。参见插图III，所想要的信号和残留的干扰信号出现在延迟级56的输出端上，所述输出端被耦合到减法级70的第一输入端57。
第一信号路径14包括第一混合器18，其具有用于从滤波器12的输出所得出的信号的第一输入端。第一本地振荡器22被耦合到混合器18的第二输入端。第一本地振荡器22的频率LO1被选择为把宽带信号WB的中心频率混合到低或零IF，如频谱插图II中所示。低通滤波器26被耦合到第一混合器18的输出端，所述滤波器的带宽使得能够传递宽带信号。来自滤波器26的输出在具有相对较高采样频率的第一ADC30中被数字化，在宽带信号是依照IEEE 802.11的情况下所述采样频率例如是20MHz。ADC 30、32的采样时钟被同步，即被锁相。ADC 30的输出端被耦合到解调器58，通过在调制器60中调制来自所述解调器58的输出来将其重构。如插图VII中所示，所重构的宽带信号已经被去除诸如噪声之类的外来干扰。此后所重构的信号被施加到频移级62，所述频移级62移动宽带信号的中心频率以便使其与窄带信号对准，如插图VIII中所示。来自频移级的输出被施加到低通滤波器64，所述低通滤波器64具有可与低通滤波器28的带宽相比较的带宽。来自滤波器64的输出的采样频率在级66中被降低到N倍，其中在此例子中N＝1/10，以便使其等于窄带信号的采样频率。图IX图示了级66的输出。宽带信号的增益在AGC级48中被调整，并且来自此级的输出端被耦合到减法级70的输入端68。在插图X中示出了来自减法级70的输出50上的信号，并且其包括已经除去了大部分干扰信号的所想要的信号。
在本说明书和权利要求书中，位于元件之前的词“一个”或“一种”并不排除存在多个这种元件的情况。此外，词“包括”也不排除所列出的元件或步骤之外的其它元件或步骤的存在。
根据阅读本公开内容，本领域技术人员显然可以进行其它修改。这种修改可以包括减少干扰接收器的设计、制造和使用中已知的其它特征及其构成部件，并且所述特征可以被用来代替这里已经描述的特征或者作为其补充。
权利要求
1.一种用于消除不想要的第一信号的方法，所述第一信号具有至少部分与所想要的第二信号的带宽重叠的带宽，所述第一和第二信号之一的带宽大于另一个信号的带宽，所述方法包括接收所述第一和第二信号，分别降频转换所述第一和第二信号以便提供第一和第二低频信号，分别使用同步ADC来数字化所述第一和第二低频信号以便提供相应的第一和第二数字化信号，其中以较高采样率来数字化较宽的带宽信号并且以较低采样率来数字化较低的带宽信号，把经降频转换的不想要的信号频移到在经降频转换的想要信号中的预选位置，把第一数字化信号的采样率调整为与第二数字化信号的采样率相同，并且形成在所述第二和第一数字化信号之间的差分以便提供输出信号。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于选择用于降频转换所述第一和第二信号的本地振荡器频率以便基本上对应于它们各自频带的中心，并且移动不想要信号的中心频率以便对应于所想要信号的中心频率。
3.一种无线电接收器，包括具有用于接收所想要信号和不想要信号的带宽的接收级；第一降频转换装置(18或20)，用于把所想要的信号转换为第一低IF信号；以第一采样率操作的第一ADC装置(30或32)，用于数字化所述第一低IF信号；第二降频转换装置(20或18)，用于把不想要的信号转换为第二低IF信号，所述第二低IF信号的中心频率可以不同于所述第一低IF信号的中心频率；以第二采样率操作的第二ADC装置(32或30)，用于数字化所述第二低IF信号，所述第一和第二采样率不相同，两者同步，并且较低采样率是较高采样率的几分之一；频移装置(46或62)，用于把经降频转换的不想要信号变换到经降频转换的想要信号中的预选位置；采样率调整装置(44或66)，用于把所不想要信号的采样率调整为与所想要信号的采样率相同；和差分装置(40或70)，用于获得具有相同采样率的数字化信号之间的差分。
4.如权利要求3所述的接收器，其特征在于还包括被耦合到所述第二ADC装置的输出端的解调装置(52或58)，用于恢复所不想要的信号；和调制装置(54或60)，用于调制所恢复的不想要的信号，所述调制装置的输出端被耦合到所述采样率调整装置(44或66)。
5.如权利要求4或5所述的接收器，其特征在于所述频移装置(46或62)适于把所不想要的数字化信号的中心频率基本上移动到所想要的数字化信号的中心频率。
6.如权利要求3、4或5所述的接收器，其特征在于还包括自动增益控制装置(48)，用于控制差分装置的至少一个输入的幅度。
7.如权利要求3所述的接收器，其特征在于提供了所述第一降频转换装置(20，24)，用于降频转换所想要的窄带信号，并且提供了第二降频转换装置(18，22)，用于降频转换所不想要的宽带信号，并且所述第二ADC装置(30)的采样率大于所述第一ADC装置(32)的采样率。
8.如权利要求7所述的接收器，其特征在于所述第一和第二降频转换装置提供了复杂的输出。
9.如权利要求7或8所述的接收器，其特征在于还包括用于均衡信号的相对幅度的装置(48)，其中所述信号被施加到用于获得所述差分的装置。
10.如权利要求7、8或9所述的接收器，其特征在于耦合到用于产生干扰信号的第一和第二ADC装置之一以便恢复所述信号的解调器(52或58)，和耦合到所述解调器的输出端的调制器(54或60)。
全文摘要
一种用于消除不想要的第一信号的方法和接收器，所述不想要的第一信号具有至少部分与想要的第二信号的带宽重叠的带宽，第一和第二信号之一的带宽大于另一个的带宽。所述方法包括接收第一和第二信号(10，12)并且分别降频转换(18，22，26和20，24，28)所述第一和第二信号以便提供第一和第二低频信号。使用同步ADC(30，32)来数字化第一和第二低频信号以便提供相应的第一和第二数字化信号，其中以较高采样率来数字化较宽的带宽信号并且以较低采样率来数字化较低的带宽信号。把第一和第二数字化信号之一的采样率调整(44)为与所述第一和第二数字化信号中另一个的采样率相同。此后将不想要的信号的频率移动(46)到所想要的信号中与所接收信号中出现的相同的相对位置。通过获得所想要和不想要的信号之间的差分(40)来得出输出信号。在基本方法的改进中，通过解调(52)并且调制它(54)来清除来自相应ADC的不想要信号，这带来了以下好处当从一个信号中减去另一个信号时，使所想要的信号在干扰信号下的部分保持完整。
文档编号H04B1/713GK1914812SQ200580003968
公开日2007年2月14日 申请日期2005年2月1日 优先权日2004年2月4日
发明者R·菲菲尔德, P·布克内尔 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司