专利名称：无线电通信设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及将接收到的信号下变频为基带信号的无线电通信设备，具
体地涉及将由以预定采样频率进行AD变换而产生的数字信号下变频为基 带信号的无线电通信设备。
更具体的说，本发明涉及一种无线电通信设备，其中通过利用IF波段 中的模拟信号所受到的AD变换的采样频率与当将IF信号变频为基带信号 时的频率之间的频率比具有特定关系这一事实而简化了变频器的电路配 置；并且本发明具体地涉及下述一种无线电通信设备，其中变频器的电路 配置被简化并且变频器的后续级的操作量被减少。
背景技术：
无线电通信在从陆地广播、陆地微波通信、卫星通信、卫星广播等的 高容量基本中继线到移动通信等的接入线的范围内起各种作用。诸如数字 广播、无线LAN (局域网)等这样的通过无线电来传输数字数据的数字无 线电通信近来已是大势所趋。
在数字无线电通信中，在发送方侧执行对信息源和通信信道的编码和 对发送信号的数字调制，与发送方侧相对，在接收方侧执行对信息源和通 信信道的解码和数字解调。数字系统的通信技术可以提高通信速度和容 量，并且增强对噪声、干扰和失真的耐受力，使得可以实现高质量。
图6示出了数字无线电通信的接收机的配置的示例。首先，通过LNA (低噪声放大器)对由天线接收到的RF信号进行放大，并且将其从RF波 段一次下变频为预定的IF (中频)波段。接着，通过VGA (可变增益放 大器)对IF信号进行放大。由后续级中的基带电路来指定VGA的可变增 益，并且在受到DA变换器(DAC)的模拟变换之后输入到VGA。接 着，AD变换器(ADC)以预定采样频率通过AD变换将IF信号变换为数
字信号。进一步地，数字信号被数字下变频器下变频为复合基带信号，被 LPF (低通滤波器)进行波形整形，然后被下采样电路进行下采样。此后 由数字电路形成的基带电路执行基带处理。
在本领域中已知当以下关系成立时变频器的配置可被简化AD变换
时的采样频率与AD变换后的数字信号所受频率变换的频率之比为4比1 或者4比3 (例如见Jan-Erik Eklund禾卩Ragnar Arvidsson合著的"A Multiple Sampling, Single A/D Conversion Technique for I/<5 Demodulation in CMOS" (IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 31, No. 12, Dec. 1996)")。
在图6所示的接收机中，由在第一变频器(频率f。中将RF信号变 频为IF信号然后以采样频率K通过AD变换对IF信号进行采样而得到的 数字信号在第二变频器(频率f2)中被变频，以变换为复合基带信号。这 些复合基带信号然后在LPF中受到波形整形。
第二变频如下面式(1)和式(2)中所示。在这种情况下，时间被当 作离散的时间At x n (n = 0， 1, 2， ...， °o)， At = 1/FS,并且f2/Fs = 1/4。在这种情 况下以90度为单位来执行余弦和正弦操作。余弦和正弦操作的结果因此 呈0、 1和-1这三种值。就说是，余弦和正弦波形不需要相乘，并且余弦 和正弦可被当作如图7所示的变频系数。因此，归零或者符号反转被用于 余弦和正弦与在AD变换之后的接收到的信号r (t)的相乘，使得操作量 被显著减少(例如见日本专利的早期公开No. 2002-76975中的0015和 0016段)。
<formula>formula see original document page 5</formula> (1)
<formula>formula see original document page 5</formula>(2)
图8示出了这样一种接收机的配置，通过用归零和符号反转来表示由 AD变换得到的接收到的信号r (t)与余弦和正弦的相乘，该接收机的电 路配置被简化。该接收机与图6中的接收机的相同之处在于由天线接收到
的RF信号被LNA放大然后被第一变频器(频率变频为IF波段，并 且接着该IF信号被VGA放大然后被AD变换器以采样频率R通过AD变 换而变换为数字信号。在第二变频器中，不再使在AD变换后的接收到的 信号r (t)与具有频率f2的余弦和正弦相乘，而是使在AD变换后的接收 到的信号r (t)与图7所示的变频系数相乘。
图9A至图9D示出了图8所示的接收机中的相应点处的信号状态。 r (t)表示由以采样频率Fs进行AD变换而得到的接收到的信号。Io (t)和QQ (t)表示通过图7所示的变频系数以频率f2被下变频的信号。 图9B示出了信号I。 (t)和Q。 (t)每隔一个样本就包括零。这是因为零被 交替地包括在变频系数中。
(t)和Qt (t)表示通过对变频后的信号I。 (t)和Q。 (t)进行LPF 处理而得到的信号。图IO示出了数字LPF的配置的示例。
I2 (t)和Q2 (t)表示通过下采样电路对LPF处理后的信号h (t)和 (t)进行离散减少处理而得到的结果。在图9D所示的示例中，每隔一 个样本就执行离散减少，从而使速率减半。
发明内容
希望提供这样一种优秀的无线电通信设备，其可以有利地将由以预定 采样频率进行AD变换得到的数字信号下变频为基带信号。
还希望提供这样一种优秀的无线电通信设备，其中通过利用IF波段的 模拟信号所受到的AD变换的采样频率与当将该IF信号变频为基带信号时 的频率之间的频率比具有特定关系这一事实而简化了变频器的电路配置。
根据本发明的一种实施方式，提供了一种无线电通信设备，用于通过 以预定采样频率对接收到的信号进行模数变换然后将由模数变换得到的数 字信号变频为基带信号来执行基带处理，该无线电通信设备包括变频单 元，该变频单元被配置为将由模数变换得到的数字信号变换为频率为&的 复合基带信号，该频率f2具有以下关系模数变换时的采样频率Fs与频率 f2之比是4比1和4比3这两种比例之一；波形整形单元，该波形整形单 元被配置为对基带信号进行波形整形；以及下采样单元，该下采样单元被
配置为利用下述关系使用N' (=N/2)个样本中的一个样本对所述基带信 号进行样本离散减少，所述关系即基带信号所占波段与采样频率F,之比为 1比N (N是二或者更大的偶数)。
数字无线电通信技术近来已经广为普及。已知在下述情况下变频器的 配置可被简化其中，在将AD变换后的IF信号下变频为基带信号时， AD变换时的采样频率与AD变换后的数字信号所受变频的频率之比为4 比1或者4比3这种关系成立。
本发明进一步提出了一种利用以下关系来简化接收机的配置的系统 基带信号所占波段与采样频率之比为1比N (N为二或者更大的偶数)。
利用IF波段的模拟信号所受到的AD变换的采样频率Fs与当将该IF 信号变频为基带信号时的频率f2之比是4比1或者4比3这一关系成立的 事实，根据本发明实施方式的无线电通信设备可以将AD变换后的信号的 每一个样本交替地分配给I信道和Q信道，并且变频单元通过在I信道和 Q信道中的每一个中将所被分配的样本中的每一个样本顺序地乘以系数1 和-1来将由AD变换得到的数字信号变换为基带信号。
波形整形单元可以利用LPF中的包括偶数分量的系数的滤波器对I信 道中的基带信号进行滤波处理，并且可以利用LPF中的具有奇数分量的系 数的滤波器对Q信道中的基带信号进行滤波处理。因为滤波系数被分成偶 数系数和奇数系数，所以电路规模与具有所有系数的滤波器相比被减半。
当AD变换的采样频率Fs与将IF信号变频为基带信号时的频率&之 比为4比1或者4比3这一关系成立时，变频后的I信道和Q信道中的相 应信号交替地包括零，因此对相应信道中的信号进行波形整形并不需要 LPF的所有系数。因此，当注意到变频后的信号中的交替插零，通过省略 零被输入的滤波系数的操作而减少操作量。
根据本发明实施方式的无线电通信设备可以通过利用下述两个AD变 换器进行采样从接收到的信号生成I信道数字信号和Q信道数字信号中的 每一个，所述两个AD变换器以Fs/2的工作频率并且以彼此相反的相位工 作。在这种情况下，虽然无线电通信设备中所包括的AD变换器的数目被 增加，但是AD变换器的工作频率被减半。因此，从简化AD变换器上所
施加的规格这一观点来看，该配置在增大了速率的系统中非常有效。
根据本发明的一种实施方式，可以提供这样一种优秀的无线电通信设 备，其可以有利地将由以预定采样频率进行AD变换得到的数字信号下变 频为基带信号。
另外，根据本发明的一种实施方式，可以提供这样一种优秀的无线电
通信设备，其中通过利用IF波段的模拟信号所受到的AD变换的采样频率 与当将该IF信号变频为基带信号时的频率之间的频率比具有特定关系这一 事实而简化了变频器的电路配置。
另外，根据本发明的一种实施方式，可以提供这样一种优秀的无线电 通信设备，其中变频器的电路配置被简化并且变频器的后续级中的操作量 被减少。
在根据本发明实施方式的无线电通信设备中，利用IF波段的模拟信号 所受到的AD变换的采样频率与将该IF信号变频为基带信号时的频率之比 是4比1或者4比3这一关系来简化变频器的电路配置，并且当注意到简 化后的变频器的后续级中的处理时，可以利用基带信号所占波段与采样频 率之比为1比N (N是二或者更大的偶数)这一关系来减少操作量。
另外，根据本发明的一种实施例，AD变换器的工作频率可被减半， 并且设计规格因此被简化。
根据稍后所要描述的基于本发明实施方式的更详细的描述和附图，本 发明的其他和进一步的特征和优点将变得显而易见。
图1是示出根据本发明一种实施方式的无线电接收机的配置的示图； 图2是示出在图1所示的无线电接收机中LPF的配置与输入LPF的信 号之间的关系的示图3A是示出普通LPF的所有系数的示图； 图3B是示出普通LPF的偶数系数的示图； 图3C是示出普通LPF的奇数系数的示图4A是示出使用LPF的偶数系数来实现滤波处理的LPF配置的示
图4B是示出使用LPF的奇数系数来实现滤波处理的LPF配置的示
图5是示出包括下述两个AD变换器的无线电接收机的配置的一个示 例，所述两个AD变换器以Fs/2的工作频率工作并且以彼此相反的相位工 作；
图6是示出用于相关领域中的数字无线电通信的接收机的配置的示例 的示图7是示出用于代替余弦和正弦操作的变频系数的示图8是示出下述接收机的配置的示图，该接收机的电路配置通过用归 零和符号反转来表示由AD变换得到的接收到的信号r (t)与余弦和正弦 的相乘而得到简化。
图9A是示出在图8所示的接收机中在AD变换后的接收到的信号r (t)的状态的示图9B是示出在图8所示的接收机中利用变频系数对接收到的信号r (t)进行变频之后的复合基带信号I。 (t)和Qo (t)的状态的示图9C是示出在图8所示的接收机中通过LPF执行波形整形之后的复 合基带信号L (t)和Q! (t)的状态的示图9D是示出在图8所示的接收机中执行下采样之后的复合基带信号 I2 (t)和Q2 (t)的状态的示图；并且
图IO是示出相关领域中的数字LPF的配置的示图。
具体实施例方式
在下文中将参考附图来详细说明本发明的优选实施例。 本发明进一步提出了一种利用以下关系来简化接收机的配置的系统
基带信号所占波段与采样频率之比为1比N (N为二或者更大的偶数)。
图1示出了根据本发明的一种实施方式的无线电接收机的配置。
该无线电接收机与图8中的接收机的相同之处在于由天线接收到的
RF信号被LNA放大然后被第一变频器(频率f》变频为IF波段，并且接
着该IF信号被VGA放大然后被AD变换器以采样频率Fs通过AD变换而 变换为数字信号。进一步地，后续级中的第二变频器使AD变换后的接收 到的信号r (t)与图7所示的变频系数相乘。从而实现了与接收到的信号r (t)和具有频率G的余弦和正弦的相乘等价的下变频，并且得到了基带 信号。进一步地，通过对这些基带信号进行LPF操作来执行波形整形，并 通过下采样电路对基带信号进行下采样。
在图1中，基带信号所占波段与采样频率之比为1比2 (即N二2)。 图2示出了这种情况下的LPF的配置与输入LPF的信号之间的关系。但 是，时间被当作离散的时间At x n (n = 0, 1, 2,...，①)。如从图2明白的， 被下变频为基带的接收到的信号IQ (t)和QQ (t)每隔一样本交替地包括 零。因此考虑到在LPF操作中并非需要所有的系数。
因此，注意到变频后的输出信号I。 (t)和Q。 (t)中的交替插零，图 1所示的接收机通过省略零被输入的滤波系数的操作而减少操作量。下面 将描述接收机中的信号处理的过程。
(1) 首先，经AD变换器进行AD变换之后的信号的每一个样本被交 替地分配给I信道和Q信道。
(2) 接着，在I信道和Q信道中的每一个中，所被分配的样本中的 每一个样本都被乘以系数l (保持不变)或者-1 (符号反转)。
(3) 然后，作为系数相乘后的滤波处理，即在下变频之后，利用 LPF中的具有偶数分量和奇数分量的系数的相应滤波器对I信道和Q信道 的相应基带信号进行滤波处理。
图3A至图3C分别示出了普通LPF的所有系数、LPF的偶数系数，以 及LPF的奇数系数。图4A和4B分别示出了利用LPF的偶数系数和LPF 的奇数系数来实现滤波处理的LPF配置。因为滤波系数被分成偶数系数和 奇数系数，所以该LPF的电路规模与图IO所示的LPF配置相比被减半。
(4) 然后，下采样电路以数目N， (=N/2)执行下采样。例如，当N =6、 N，3时，则下采样电路执行使用三个样本中的一个样本的下采样处 理。
数字无线电接收机还可以通过利用下述两个AD变换器进行采样从接
收到的信号生成I信道数字信号和Q信道数字信号中的每一个，所述两个
AD变换器以Fs/2的工作频率工作并且以彼此相反的相位工作。图5示出 了通过利用这种AD变换系统来进一步简化的接收机的配置的一个示例。
在这种情况下，虽然设备中所包括的AD变换器的数目被增加，但是 AD变换器的工作频率被减半。因此，从简化AD变换器上所施加的规格 这一观点来看，该配置在增大了速率的系统中非常有效。
上面己经参考本发明的具体实施方式
详细说明了本发明。但是，本领 域技术人员显然可以在不脱离本发明精神的情况下对这些实施方式进行修 改和替换。
本发明可以应用于从陆地广播、陆地微波通信、卫星通信、卫星广播 等的高容量基本中继线到移动通信等的接入线的范围内的各种数字无线电 通信技术。
简而言之，己经以示例性的形式公开了本发明，并且本说明书中所描 述的内容不应以限制性的方式来理解。为了确定本发明的精神，应当考虑 权利要求书。
本领域技术人员应当明白，可以根据设计需要和其他因素进行各种修 改、组合、子组合和变换，只要其属于所附权利要求书或其等同物的范围 之内。
相关申请的交叉引用
本发明包含与2006年12月20日向日本专利厅提交的日本专利申请 JP 2006-342030有关的主题，上述申请的全部内容通过引用而结合于此。
权利要求
1.一种无线电通信设备，其被配置为通过以预定采样频率对接收到的信号进行模数变换然后将由模数变换得到的数字信号变频为基带信号来执行基带处理，所述无线电通信设备包括变频单元，被配置为将由所述模数变换得到的所述数字信号变换为频率为f2的复合基带信号，频率f2具有以下关系所述模数变换时的所述采样频率Fs与所述频率f2之比是4比1和4比3这两种比例之一；波形整形单元，被配置为对所述基带信号进行波形整形；以及下采样单元，被配置为利用下述关系使用N’＝N/2个样本中的一个样本对所述基带信号进行样本离散减少，所述关系即所述基带信号所占波段与所述采样频率Fs之比为1比N，N是二或者更大的偶数。
2. 如权利要求1所述的无线电通信设备，还包括信号分配单元，该信号分配单元被配置为将所述模数变换后的信号的每一个样本交替地分配给I信道和Q信道；其中，所述变频单元通过在所述I信道和所述Q信道中的每一个中将所被分配的样本中的每一个样本顺序地乘以系数1和-1来将由所述模数变换得到的所述数字信号变换为所述基带信号。
3. 如权利要求2所述的无线电通信设备，其中，所述波形整形单元利用LPF中的包括偶数分量的系数的滤波器对所述I信道中的所述基带信号进行滤波处理，并且利用所述LPF中的包括奇数分量的系数的滤波器对所述Q信道中的所述基带信号进行滤波处理。
4. 如权利要求l所述的无线电通信设备，其中，通过以Fs/2的工作频率并且以彼此相反的相位工作的两个模数变换器进行采样从所述接收到的信号生成I信道中的数字信号和Q信道中的数字信号中的每一个。
5. —种无线电通信设备，其被配置为通过以预定采样频率对接收到的信号进行模数变换然后将由模数变换得到的数字信号变频为基带信号来执行基带处理，所述无线电通信设备包括变频装置，被配置为将由所述模数变换得到的所述数字信号变换为频率为f2的复合基带信号，频率f2具有以下关系所述模数变换时的所述采 样频率Fs与所述频率f2之比是4比1和4比3这两种比例之一；波形整形装置，被配置为对所述基带信号进行波形整形；以及下采样装置，被配置为利用下述关系使用N^N/2个样本中的一个样本对所述基带信号进行样本离散减少，所述关系即所述基带信号所占波段与采样频率Fs之比为1比N， N是二或者更大的偶数。
全文摘要
本发明公开了一种无线电通信设备，其被配置为通过以预定采样频率对接收到的信号进行模数变换然后将由模数变换得到的数字信号变频为基带信号来执行基带处理，该无线电通信设备包括变频单元，被配置为将由所述模数变换得到的所述数字信号变换为频率为f<sub>2</sub>的复合基带信号，频率f<sub>2</sub>具有以下关系模数变换时的采样频率F<sub>s</sub>与频率f<sub>2</sub>之比是4比1和4比3这两种比例之一；波形整形单元，被配置为对基带信号进行波形整形；以及下采样单元，被配置为利用下述关系使用N’(＝N/2)个样本中的一个样本对所述基带信号进行样本离散减少，所述关系即基带信号所占波段与采样频率F<sub>s</sub>之比为1比N(N是二或者更大的偶数)。
文档编号H04B1/26GK101207392SQ20071030161
公开日2008年6月25日 申请日期2007年12月20日 优先权日2006年12月20日
发明者渡部胜己 申请人:索尼株式会社