双信道接收 |
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申请号 | CN200980153455.4 | 申请日 | 2009-11-04 | 公开(公告)号 | CN102273156A | 公开(公告)日 | 2011-12-07 |
申请人 | 诺基亚公司; | 发明人 | R·O·韦伊塞宁; | ||||
摘要 | 提供一种方案,用于双信道传输的同时接收。该方案基于应用第一和第二振荡 信号 ,混合和相加以从作为输入接收的组合 射频信号 分离第一和第二信号的同相和 正交 分量。 | ||||||
权利要求 | 1.一种方法,包括: |
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说明书全文 | 双信道接收技术领域[0001] 概括地说,本发明涉及使用一个接收器的双信道接收。 背景技术[0002] 在移动通信网络中提高数据速率仍旧是一个挑战。这可通过开发全新系统来实现。这样类型的演进的实例是网络架构从全球移动通信系统(GSM)到应用宽带码分多址(WCDMA)的通用移动电信系统(UMTS)以及进一步到长期演进(LTE)的改变。或者,数据速率的增加可通过开发现有架构来获得。例如,在现有GSM网络之上开发通用分组无线业务(GPRS)和全球演进的增强型数据速率业务(EDGE)。此外,开发高速下行链路分组接入(HSDPA)以与UMTS网络共存。 [0003] 增加数据速率的一个可能方法是在移动通信网络中支持双信道接收。这个技术称为双小区(DC)HSDPA。根据用于DC-HSDPA的可能方案,移动终端将需要两个单独接收器。两个接收器可从接收的信号分离出同相(I)和正交(Q)分支。然而,使用两个接收器是耗费空间和金钱较多的方案。或者,可将移动终端的分集接收器与原始接收器(例如直接变频接收器)一起应用,用于同时接收两个数据信道。 发明内容[0006] 根据本发明一方面,提供如权利要求8、15和22指定的装置。 [0007] 根据本发明一方面,提供如权利要求23指定的计算机程序产品。 [0009] 在下文中,将参照实施例和附图更详细描述本发明的实例,其中: [0010] 图1示出两个信号的传输; [0011] 图2示出根据本发明实施例的装置的一般性架构,其能够同时接收在一个射频信号中包括的、发送的两个射频信号和进行分离; [0012] 图3示出接收的信号可如何位于频域中;以及 [0013] 图4示出根据本发明实施例的用于执行双信道接收的方法。 具体实施方式[0014] 以下实施例是示例性的。尽管说明书可在文本的多个位置引用“一”、“一个”或“一些”实施例,这并不一定意味着每个引用针对相同实施例,或者特定特征仅适用于一个实施例。不同实施例的单独特征也可组合以提供其他实施例。 [0015] 图1示出从中央节点100向目标节点102发送两个信号104、106。中央节点100和目标节点102可位于一个小区内,或者目标节点102可位于与中央节点100不同的小区内,并且通过中继节点或类似网络单元将发送的信号104、106转发至目标节点102。中央节点100和目标节点102可占用GSM、UMTS、LTE、或任意其他已知网络架构的无线电资源。因此,即使使用UMTS和HSDPA作为基础来描述本发明的实施例,本发明的范围不限于此,并且可应用于期望同时接收两个信号104、106的任意网络。类似地,本发明的范围不限于下行链路传输,并且本发明的实施例也可应用于上行链路传输。 [0016] 中央节点100可以是基站、如演进的UMTS陆地无线接入网络(E-UTRAN)中的演进型节点B。此外,中央节点100可以是无线网络控制器(RNC)或能够控制网络中的无线电通信的任意其他装置。目标节点102可以是移动终端、用户设备、掌上计算机、电路、或能够接收射频信号的任意其他装置。 [0017] 在下行链路传输中,中央节点100可向目标节点102同时发送两个单独射频信号104、106。信号104、106可位于两个各自的频带中。即,信号104可位于下行链路信道的频带中,信号106可位于不同的下行链路信道的频带中。在目标节点中,两个信号104、106可作为包括两个信号104、106的一个射频信号来接收。信号104、106可以是承载信息的数据信号、导频信号、控制信号或需要从中央节点100向目标节点102发送的任意其他信号。因此,根据实施例,目标节点102可使用下述方法和无线电网络单元同时接收两个单独的射频信号104、106。 [0018] 图2中示出根据本发明实施例的装置200的一般性架构,其能够同时接收在一个射频信号中包括的、发送的两个射频信号和进行分离。图2示出根据本发明实施例的用于理解两个射频信号的接收所需的部件和功能性实体。为清楚起见而省略其他组件。部件和功能性实体的实现可能与图2中所示的不同。图2中所示的连接是逻辑连接,而实际物理连接可能不同。本领域技术人员显而易见,装置200还可包括其他功能和结构。 [0019] 装置200可包括接口204。根据本发明实施例,接口204能够从空中接口接收射频电磁能。因此,接口204可包括天线。或者,接收可经由例如同轴电缆或类似传输介质的有线进行。接口204可包括用于提供通信能力的计算机端口。如果需要,接口204可执行用于支持物理信道连接的信号处理操作。根据本发明实施例,接口204接收包括第一和第二信号的组合射频信号202,第一和第二信号分别在第一和第二信道的频带上,其中所述信道具有不同的中心频率。 [0020] 在针对图2进一步讨论之前,首先看看第一和第二信号如何位于频域中。这在图3中示出。轴330代表频域,在该轴上从左到右而从低到高来排列频率。 [0021] 第一和第二信号308和310可在第一和第二信道300和302的频带上由图2的装置200接收。即,根据实施例,第一和第二信号308和310位于第一和第二信道300和302的带宽中。第一和第二信道300和302的中心频率通过虚线和标号304和306示出。在HSDPA网络拓扑中的中心频率304和306可在从700MHz至2200MHz的范围内。用标号312和314示出第一和第二信号308和310的基带表示。第一和第二信号308和310的基带值可以在从0Hz至5MHz的范围内。基带信号312和314可用于发射器(下行链路传输中的中心节点或上行链路传输中的移动终端)以及发射器的本地振荡器中,以形成射频信号308和310。 [0022] 根据本发明实施例,通过在接收组合射频信号中应用的信道带宽来分离第一和第二信道300和302的中心频率304和306。根据本发明实施例,信道带宽最大是5MHz。 [0023] 图3中的第一和第二信号308和310仅是从空中接口接收的信号的实例。他们可以是在测试通信网络中使用的正弦信号,或者他们可代表在某个时间点的调制射频信号。例如,在与WCDMA一起应用的HSDPA拓扑中,射频信号根据WCDMA的扩频码在信道的整个频带中任意跳动。因此,在任意时间点,频带300和302可由大量信号308和310(其具有不同扩频码以用于将他们彼此区分)占用。即使本发明实施例的描述旨在从组合射频信号分离出一个第一信号308和一个第二信号310,但是本发明实施例不限于分离具有某些扩频码的信号,而是可应用于分离位于第一和第二信道300和302的频带中任意处的任意第一和第二信号,其中信号308和310可具有任意已知扩频码。 [0024] 现在针对图2来进一步讨论。根据实施例,将组合射频信号202分成同相分量210和正交分量212。 [0025] 因此,根据实施例,在混合器218将第一振荡信号214与组合射频信号202混合,导致获得组合射频信号202的同相分量210。该第一振荡信号的频率可处于第一和第二信道的中心频率的中间。这在图3中用标号320示出。图3还示出中间频率(IF)316(IF1)和318(IF2)。他们分别代表第一振荡信号320(O1)的频率与第一信号308(S1)和第二信号310(S2)的频率之差。即,他们可如下示出: [0026] fIF1=fO1-fS1,和(1) [0027] fIF2=fS2-fO1(2) [0028] 此外,从(1)和(2),我们可导出第一信号308(S1)和第二信号310(S2)的表示如下: [0029] S1=sin(2·π·fO1-2·π·fIF1)t=sin(ωO1-ωIF1)t,和(3) [0030] S1=sin(2·π·fO1-2·π·fIF1)t=sin(ωO1-ωIF1)t (4) [0031] 其中2·π·fO1=ωO1,2·π·fIF1=ωIF1和2·π·fIF2=ωIF2。 [0032] 此外,在混合器220将第一振荡信号214的正交216与组合射频信号202混合,可导致获得组合射频信号202的正交分量212。 [0033] 混合器218和220可输出两个混合结果:对于要混合的两个信号求和(相加)的一个结果;以及将要混合的两个信号彼此相减的另一个结果。根据本发明实施例,仅应用包括相减的结果的输出。因此,可应用至少一个滤波器,以过滤出混合器218和220的每个的求和输出。例如,滤波器224过滤出混合器218的求和输出,滤波器226过滤出混合器220的求和输出。滤波器224、226可通过一个或多个滤波器实现。即,为了清楚起见图2具有分离的滤波器,而实际实现可能不同。 [0034] 此外,同相分量210和正交分量212可转换成数字形式。这可通过至少一个转换器228和230来执行。即,为了清楚起见图2具有分离的转换器,而实际实现可能不同。至少一个转换器可以是模数转换器(ADC),其中基于模拟输入的特征来数字化模拟输入。特征可以是例如模拟输入的振幅或相位。装置200可自然地包括其他组件,例如在量化之前的功率放大器,尽管图2中没有示出。 [0035] 因此,在过滤和数字化之后组合射频信号202的同相分量232(I)可表示为[0036] I=[sin(ωO1-ωIF1)t+sin(ωO1+ωIF2)t]-sin(ωO1t)= [0037] sin(ωIF1t)+sin(ωIF2t). (5)[0038] 类似地,在过滤和数字化之后组合射频信号202的正交分量234(Q)可表示为[0039] Q=[sin(ωO1-ωIF1)t+sin(ωO1+ωIF2)t ]-sin(ωO1t+90°)= [0040] sin(ωIF1t-90°)+sin(ωIF2t+90°). (6) [0041] 因此,在应用第一振荡信号214和第一振荡信号214的正交216以形成组合射频信号202的同相232和正交分量234的IF表示之后,装置200的其他目的是从组合射频信号202的同相232和正交分量234的IF表示中分离出第一和第二信号的同相和正交分量的基带表示。 [0042] 根据本发明实施例,接下来执行从组合射频信号202的同相232和正交分量234分离出第一和第二信号的同相和正交分量。分离可通过数字信号处理方式来执行。 [0043] 根据本发明实施例,在混合器中将第二振荡信号244和第二振荡信号244的正交246与组合射频信号202的同相232和正交分离234混合。第二振荡信号244和第二振荡信号244的正交246的使用能够将第一和第二信号从图3的IF频率316和318转换成基带频率312和314。第一基带频率信号(B1)和第二基带频率信号(B2)可表示为[0044] B1=sin(2·π·fB1)t=sin(ωB1t) (7) [0045] B2=sin(2·π·fB2)t=sin(ωB2t) (8) [0046] 在防止由混合器218和220引起的不需要的镜像频率方面,使用第二振荡信号244和第二振荡信号244的正交246也可是有利的。即,由混合器218和220生成的、并且彼此有90度相移的同相分量232和正交分量234可导致不需要的镜像频率。该镜像频率可通过执行另一90度的频移来衰减。这可通过对于组合射频信号202的同相232和正交分量234应用第二振荡信号244和第二振荡信号244的正交246来获得。 [0047] 第一振荡信号214和第二振荡信号244可来自与一个或多个分频器关联的频率合成器。这能够使得在分频器之前的本地振荡信号的原始频率处于与接收的组合射频信号202的频率不同的频率。分频器还用于生成信号的相移,即,第一振荡信号216的正交和第二振荡信号246的正交。自然地,存在用于提供相移的其他手段并且其可被应用。换句话说,与信号的同相分量相比,信号的正交分量具有90度的相位差。 [0048] 接下来将描述混合器以及第二振荡信号244和第二振荡信号244的正交246的使用。根据实施例,混合器将第二振荡信号244与组合射频信号202的同相232和正交234分量混合。此外,混合器将第二振荡信号244的正交246与组合射频信号202的正交234、以及与组合射频信号202的同相分量232混合。第二振荡信号244的频率可以是第一和第二信道的中心频率之差的一半。这在图3中用标号322示出。例如,如果(分离两个信道300和302的)信道带宽为5MHz,则第二振荡信号322的频率可以是2.5MHz。 [0049] 装置200可包括混合器236。混合器236将第二振荡信号244与组合射频信号202的同相分量232混合。即,混合器236的输出264可表示为 [0050] Ii=sin(ωB1t)+sin(ωB2t) (9) [0051] 装置200还可包括混合器238。混合器238将第二振荡信号244与组合射频信号202的正交分量234混合。混合器238的输出266可表示为 [0052] Qi=sin(ωB1t-90°)+sin(ωB2t+90°) (10) [0053] 装置200还可包括混合器240。混合器240将第二振荡信号244的正交246与组合射频信号202的正交分量234混合。混合器240的输出262可表示为 [0054] Qq=sin(ωB1t-90°+90°)+sin(ωB2t+90°+90°) (11) [0055] 装置200还可包括混合器242。混合器242将第二振荡信号244的正交246与组合射频信号202的同相分量232混合。混合器242的输出268可表示为 [0056] Iq=sin(ωB1t+90°)+sin(ωB2t+90°) (12) [0057] 混合器218、220、236至242可用一个或多个混合器实现。即,为了清楚起见图2具有分离的混合器,而实际实现可能不同。例如,装置200可包括多路复用部件,其中要混合的信号被处理并混合。 [0058] 在实施例中,可作为加法器和减法器的输入来馈送混合器236、238、240和242的输出。加法器和减法器可应用于分离第一和第二信号的同相和正交分量。这将接下来描述。 [0059] 装置200还可包括加法器254。加法器254将与组合射频信号202的同相分量232混合的第二振荡信号244和与组合射频信号202的正交分量234混合的第二振荡信号244的正交246相加,以获得第一信号270的同相分量(I1)。加法器254的输出可表示为[0060] I1=Qq+Ii=sin(ωB1t-90°+90°)+sin(ωB2t+90°+90°)+ [0061] sin(ωB1t)+sin(ωB2t)=2sin(ωB1t)(13) [0062] 装置200还可包括减法器256。减法器256从与组合射频信号202的同相分量232混合的第二振荡信号244中减去与组合射频信号202的正交分量234混合的第二振荡信号244的正交246,以获得第二信号272的同相分量(I2)。减法器256的输出可表示为[0063] I2=Ii-Qq=sin(ωB1t)+sin(ωB2t)- [0064] (sin(ωB1t-90°+90°)+sin(ωB2t+90°+90°))=2sin(ωB2t)(14) [0065] 装置200还可包括加法器258。加法器258将与组合射频信号202的正交分量234混合的第二振荡信号244和与组合射频信号202的同相分量232混合的第二振荡信号244的正交246相加,以获得第二信号276的正交分量(Q2)。加法器258的输出可表示为[0066] Q2=Qi+Iq=sin(ωB1t-90°)+sin(ωB2t+90°)+ [0067] sin(ωB1t+90°)+sin(ωB2t+90°)=2cos(ωB2t) (15) [0068] 装置200还可包括减法器260。减法器260从与组合射频信号202的同相分量232混合的第二振荡信号244的正交246中减去与组合射频信号202的正交分量234混合的第二振荡信号244,以获得第一信号274的正交分量(Q1)。减法器260的输出可表示为[0069] Q1=Iq-Qi=sin(ωB1t+90°)+sin(ωB2t+90°)- [0070] (sin(ωB1t-90°)+sin(ωB2t+90°))=2cos(ωB1t) (16) [0071] 因此,示出了可从作为装置200的输入接收的组合射频信号202中提取第一信号的同相分量270(I1)和正交分量274(Q1)以及第二信号的同相分量272(I2)和正交分量276(Q2),其中组合射频信号202包括第一和第二信号。 [0072] 加法器和减法器254至260可用一个或多个加法器和减法器实现。由此,为了清楚起见图2具有分离的加法器和减法器,而实际实现可能不同。 [0073] 根据本发明实施例,图2中的功能框(包括一个或多个混合器、一个或多个滤波器、一个或多个放大器、一个或多个转换器、一个或多个加法器、一个或多个减法器等)可用一个或多个处理器实现。处理器可通过配置有计算机可读介质上嵌入的适当软件,或配置有各个逻辑电路,例如专用集成电路(ASIC)的各个数字信号处理器实现。处理器可包括例如用于提供通信能力的计算机端口的接口。 [0074] 根据本发明实施例,图2的装置200还可包括处理器。处理器可通过配置有计算机可读介质上嵌入的适当软件,或配置有各个逻辑电路,例如ASIC的各个数字信号处理器实现。处理器可包括例如用于提供对于装置200的其他功能性部件的通信能力的计算机端口的接口。 [0075] 根据本发明实施例,处理器控制装置200的功能。即,处理器控制第一振荡信号214、第一振荡信号214的正交216、第二振荡信号244和第二振荡信号244的正交246的利用。此外,处理器可控制混合、滤波、放大、加法、减法等。处理器还可控制装置200的其他功能部件的利用,包括例如,一个或多个混合器、一个或多个滤波器、一个或多个放大器、一个或多个转换器、一个或多个加法器、一个或多个减法器等。 [0076] 根据本发明实施例,在高速下行链路分组接入(HSDPA)接收期间采用装置200。然而,本发明实施例不限于HSDPA,并且可应用于期望双信道接收的任意网络。 [0077] 图4示出根据本发明实施例的用于双信道接收的方法。该方法在步骤400开始。在步骤402,执行接收包括第一和第二信号的组合射频信号。第一和第二信号分别在第一和第二信道的频带上,其中信道具有不同的中心频率。 [0078] 该方法的步骤404包括将组合射频信号分成同相分量和正交分量。这个步骤还可包括利用混合器,以形成组合射频信号的同相和正交分量。此外,在这个步骤中可应用滤波器、放大器、和模数转换器。 [0079] 在步骤406,将组合射频信号的同相和正交分量转换为数字形式。可用模数转换器执行该转换。 [0080] 该方法的步骤408包括从组合射频信号的同相和正交分量分离第一和第二信号的同相和正交分量。这个步骤还可包括利用数字信号处理,以形成第一和第二信号的同相和正交分量。该方法在步骤410结束。 [0081] 这里所述的技术和方法可通过各种手段实现。例如,这些技术可以硬件(一个或多个设备)、固件(一个或多个设备)、软件(一个或多个模块)、或其组合来实现。对于硬件实现,该装置可在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、被设计为执行这里所述功能的其他电子单元、或其组合中实现。对于固件或软件,该方案可通过执行这里所述的功能的至少一个芯片组的模块(例如过程、功能等)来执行。软件代码可存储在存储器单元中,并通过处理器执行。存储器单元可在处理器中或在处理器外部实现。在后者情况下,正如本领域已知地,其可经由各种装置通信地耦合至处理器。此外,这里所述的系统的组件可重新排列和/或通过额外组件实现,以便于与其相关的各个方面等的实现,并且正如本领域技术人员可理解的那样,他们不限于在给定图中阐述的精确配置。 [0082] 因此,根据实施例,执行图2和4的任务的装置包括用于接收包括第一和第二信号的组合射频信号的装置,所述第一和第二信号分别在第一和第二信道的频带上,其中所述信道具有不同的中心频率。此外,该装置包括用于将所述组合射频信号分成同相和正交分量的装置;以及从所述组合射频信号的同相和正交分量分离所述第一和第二信号的同相和正交分量的装置。 [0083] 本发明实施例可实现为根据本发明实施例的装置中的计算机程序。该计算机程序包括执行计算机处理的指令,该计算机处理用于执行双信道接收。该装置中实现的计算机程序可执行但不限于,图2和4相关的任务。 [0084] 计算机程序可存储在计算机或处理器可读的计算机程序分布介质上。计算机程序介质可以是例如但不限于,电、磁、光、红外或半导体系统、设备或传输介质。计算机程序介质可包括以下介质中的至少一个:计算机可读介质、程序存储介质、记录介质、计算机可读存储器、随机存取存储器、可擦除可编程只读存储器、计算机可读软件分布包、计算机可读信号、计算机可读电信信号、计算机可读印刷品、和计算机可读压缩软件包。 [0085] 即使参照根据附图的实例在以上描述了本发明,但是清楚地,本发明不限于此,而可以在所附权利要求的范围内以若干方式修改。此外,本领域技术人员清楚地,所述实施例可以但不需要通过各种方式与其他实施例组合。 |