无线通信频谱正变得日益拥挤。特别是越来越多的通信用户和越 来越多的通信类型采用有限的可用频谱。随着更多的通信用户和类型 采用了越来越多的可用通信频谱，无线通信信号的接收也变得愈加困 难。
某些通信类型占用了重叠的频带。例如，无线局域网(WLAN) 和无线个人区域网(WPAN)占用相同的频率和空间。例如，公知为 802.11b和802.11g(下文中共同称作“802.11”)的通信标准工作在 约2.4千兆赫(GHz)，而公知为蓝牙的通信标准也工作在约2.4GHz。 参见IEEE标准802.11b、IEEE标准802.11g和IEEE标准802.15(下 文中称作“蓝牙”)，以上标准均由电气及电子工程师学会于1999年在 纽约公布(Reaff 2003)。如果无线通信接收机不能够区分802.11通信 和蓝牙通信，通信通常是非常困难的。
允许802.11系统工作在相同的物理位置内将是方便的。但是， 802.11通信和蓝牙通信彼此干扰，这使得几乎不可能接收802.11通信 信号或蓝牙通信信号，或者两种类型的通信信号被非常接近地发送。 可能的解决方案是在一定的时间周期关闭802.11通信，而允许蓝牙通 信在这些时间周期内无干扰的继续下去。然而，该方法会降低802.11 通信和蓝牙通信的通信容量。
通常，对于接收多个波段(或频率)无线通信信号的无线通信设 备来说，其必须具有多个接收机架构。也就是说，例如，该设备通常 必须具有两个低噪声放大器(LNA)和两个射频(RF)滤波器，以便 接收两个波段的信号。例如，该无线通信设备既能够接收大约在824 MHz和894MHz之间的美国蜂窝波段的信号，又能够接收大约在1910 MHz和1990MHz之间的美国个人通信业务(PCS)波段的信号。这 种设备除了具有蜂窝RF滤波器和分离的PCS RF滤波器之外，还会具 有蜂窝LNA和分离的PCS LNA。LNA的滤波器和RF滤波器为窄带 设备。这就意味着它们在其指定的信号频率能够很好地工作，但在其 他频率却不能很好地工作，或者在其他频率时它们会拒绝信号。此外， 典型的多波段接收机通过在某个时间接收并处理一个波段的信号而工 作。例如，在美国，典型的移动电话在任何给定的时间只能够接收蜂 窝波段的数据或PCS波段的数据。这些设备不能同时工作在蜂窝波动 和PCS波段。
可在某些多波段接收机中复制的另一部分是天线。某些接收机需 要多个天线来接收多个波段的信号。事实上，某些接收机甚至需要多 个天线来接收来自同一波段的多个信号源的信号。

为了克服与用于接收无线通信信号的传统方法有关的问题，本发 明提供了利用BSS(Blind Source separation，盲源分离)分析来彼此 区分各种无线通信信号的多模式接收机和方法。特别地，BSS可以识 别不同的信号类型。当不同信号类型的频谱重叠时(例如对于802.11 和蓝牙的情况)，这一点是非常有利的。
有利地，利用BSS使不同的信号类型彼此分离可实现更好的信噪 比。这样会导致几个相关的优点。例如，可以改进信号的获取，因为 当分量信号由于相互干扰而降低时，BSS过程可导致更快速地获取信 号或者在获取过程中增强信号质量(即，较高的信噪比)。又例如， 由于可以同时获得两种信号类型，因此可以改进通信类型之间的切换， 而这一点在先前是不可能实现或造价昂贵的。另一优点是可以减少容 纳不同的通信类型的分量信号总数，并且能够利用例如滤波器和放大 器的宽带RF部分以及较简单的模数转换器。可以实现成本、尺寸和 制造方面的节约。
在结合附图考虑时，下面的详细描述将会使本发明的其他方面、 优点和新颖特征变得显而易见。

参照附图，示例性地而非限定性地说明本文中所教导的本发明的 优选实施方案，其中：
图1是说明基于组合的基带信号来执行盲源分离的方法的流程 图；
图2示出了说明包括用于识别至少两个分离的通信信号的盲源分 离模块的系统和接收机的方框图，其中所述至少两个分离的通信信号 至少为两种分离的通信类型；
图3A示出了两个重叠的RF信号的频谱图；
图3B-3D示出了从RF信号向下转换(downconverte)的基带信 号的频谱图，其中该RF信号的频谱图在图3A中示出；
图4-7示出了说明包括用于识别至少两个分离的通信信号的盲 源分离模块的系统和接收机的方框图，其中至少两个分离的通信信号 至少为两种分离的通信类型；以及
图8示出了包括用于分离至少两类RF通信信号的BSS模块的无 线通信设备的方框图。

Hyvarinen和Oja于1999年4月在“独立分量分析(Independent Component Analysis)”一文中给出了独立分量分析(ICA)的概述(Aapo Hyvarinen与Erkki Oja为讲师，其联系方式为：Helsinki University of Technology Laboratory of Computer and Information Science，P.O.Box 5400，FIN-02015 Espoo，Finland)。ICA为盲源分离(BSS)类型的分 析。Anthony J.Bell的题为“通过无人监督的输出冗余最小化而利用 信息最大化以恢复未知信号的盲信号处理系统”的第5,706,402号美国 专利的全部内容通过引用而并入本文，如该专利中所描述的那样，非 线性函数g(x)可用来将一组输入x进行转换，以具有对应于一组输 出y的预先选择的概率密度函数(参见该专利第10栏的第11-17行)。 如Bell所描述的那样，改变函数g(x)的参数w，以使输出y中的信 息冗余最小化，或者使输出y中的信息最大化。
第5,959,966号题为“用于射频信号盲分离的方法和装置”的美国 专利的全部内容通过引用而并入本文，该专利描述了将盲源分离技术 应用于在蜂窝无线通信系统中的基站接收的多用户信号(参见 Torkkola专利第3栏的第21-39行)。在Torkkola的系统中，例如， 在码分多址(CDMA)蜂窝通信中，许多用户通过相同的频率、利用 相同的调制技术将信号发送到基站(参见Torkkola专利第3栏的第21 -36行)。Torkkola描述了在基站处经由多个天线来接收多个用户的 信号。然后利用盲源分离技术处理多个用户的信号。特别地，Torkkola 描述了基于多个用户所采用的信号的概率密度函数来产生自适应等式 (类似于Bell的函数g(x))。
盲源分离技术可以应用于完全不同类型的信号。例如，可将802.11 信号与蓝牙信号分离。Abrard等人描述了当输入的数量M小于信号源 的数量N时执行BSS的方法。参见“在不确定的情况下从盲源分离到 盲源消除：一种基于时间-频率分析的新方法(Frederic Abrard， Yannick Deville以及Paul White，2001年12月9日-12月13日在加 利福尼亚圣地亚哥举行的关于独立分量分析和信号分离的第三次国际 会议(ICA′2001)的会刊第734-739页)。Abrard等人将时间-频率 分析应用于音频信号。Abrard等人要求“信号源是非稳定的，并且在 时间-频率表示上具有某些差异”。Abrard等人在第2栏目的第237 页指出了这一点。关于信号源的高斯性、声染色或独立性未做出假设。
Abrard等人执行下列步骤。每个信号Xi(t)与汉宁窗函数h(τ-t)相 乘。τ表示运行时间，t表示固定的时间。结果为修改的信号x，(t，τ)＝ x，(τ)h(τ-t)。接下来，对每个修改的信号x，(t，τ)进行短时间傅立叶变换， 从而产生傅立叶变换结果Xi(t，ω)。X1(t，ω)与X2(t，ω)之比为αi(t，ω)。αi(t， ω)的均值和方差分别定义为：


Abrard等人声明：
“如果例如对于这些M个窗口，S2(ti，ωj)＝0，那么方差等于零。 相反，如果S1(ti，ωi)和S2(ti，ωj)均不为零，且在(Гi，ωi)范围内不是常数值， 那么方差明显不为零。
因此在仅有一个信号源的情况下，通过对于所有可用的窗口 (Γi，ωi)，检索表达式[(2)]的最小值，可以直接发现时间-频率域(Γi，ωi)。 然后，由在等式[(1)]中计算的均值给出用于消除该信号源的相应的c 值。[“c”为两个信号源的分离系数，一个传感器BSS的问题]
为了找到第二个分离系数，仅需要作的是校验方差相对于(Γi，ωi) 的下一个最小值，结果是得到明显不同的c。当两个分离系数c1和c2 具有相似的范围时，10-1的差值是较好的实用值”。
Abrard等人在第736页第1栏指出，S1和S2分别为源信号s1和 s2的短时间傅立叶变换。如Abrard等人声明的那样，上述程序可应用 于信号源的数量N大于被观察的组合信号的数量的情况。在这种情况 下，
$x_1\left(t\right)={\Sigma }_{m=1}^N{a}_{1m}{S}_m\left(t\right);---\left(3\right)$ 以及
$x_2\left(t\right)={\Sigma }_{n=1}^N{a}_{2n}{S}_n\left(t\right);---\left(4\right)$
复合比(complex ratio)变为：

无论在什么情况下，在时间-频率窗口(ti，ωj)中都仅存在一个信号 源k，等式(6)的分母变得近似等于一(1)，并且α(t，w)表示用于消 除该信号源的未混合的系数。通过发现仅具有一个信号源的其他窗口 可以消除其他信号源。
现在参照图1描述用于将至少两个不同类型的源与组合的RF信 号分离的过程。图1说明了用于使不同的信号类型彼此分离的逻辑流 程图。在步骤102，接收组合的无线通信信号。所述组合的无线通信 信号包括来自一种以上无线通信类型的分量无线通信信号。例如，第 一分量无线通信信号可以是802.11信号。第二分量无线通信信号可以 是蓝牙信号。如另一个实施例那样，第一分量无线通信信号可以是美 国PCS信号，而第二分量无线通信信号可以是美国蜂窝信号
在步骤104，所述组合的无线通信信号被转换成组合的基带信号。 所述组合基带信号是位于所述分量无线通信信号中至少之一的基带信 号频率处或该频率附近的信号。所述组合的基带信号在理论上包含来 自所述分量无线通信信号中至少两个的基带数据。然而，来自分量信 号之一的大多数数据可能会由于向基带转换而丢失。当两个分量信号 的频率不同时，这一点特别正确。在这种情况下，向基带转换将主要 选择仅用于一个信号的基带数据。
例如，如果两个分量信号分别为824MHz到894MHz的美国蜂窝 信号和1910MHz到1990MHz的美国PCS信号，那么向基带的向下 转换将根据用于转换到基带的本地振荡器频率，主要选择蜂窝基带数 据或PCS基带数据。
在其他情况下，用于上述两个分量信号的大部分数据可能存在于 组合的基带信号中。下面将参照图3A-3D描述示例性的RF频率和 基带频谱。例如，如果上述两个分量信号分别为2.4GHz的802.11信 号和2.4GHz的蓝牙信号，那么这两个分量信号将基本由所述组合基 带信号来表示。
在步骤106，基于所述组合的基带信号执行盲源分离。如上所述， 当一个以上的分量信号基本由组合基带信号来表示时，盲源分离是特 别有利的。
信号特征的知识包括在盲源分离的输入中。如Hyvarinen等人、 Bell和Torkkola所描述的那样，可以采用任何有用的盲源分离方法。 利用可能的信号类型的概率密度函数的知识来产生未混合的矩阵是特 别有用的。特别是可以利用以下方面的知识：调制方案、多址方案、 中心频率或载波频率、带宽、依赖于时间的变化(time-dependent changes)、功率以及例如伪随机噪声(PN)编码或时隙的无线资源。
在步骤108，产生至少两种不同类型的基带信号，以作为盲源分 离的输出。所述不同类型的基带信号包括：具有不同调制方案的信号， 例如正交相移键控(QPSK)或16进制正交幅度调制(16-QAM)；具 有不同中心频率或载波频率的信号；具有不同带宽的信号；具有不同 时间标志的信号，例如，可在一天中的某些时间关闭的信号；具有不 同的无线资源的信号，例如在蜂窝CDMA通信中具有不同的PN编码 的信号，或者在时分多址(TDMA)蜂窝通信中具有不同的时隙的信 号。
BSS可产生两个以上的基带。特别地，BSS可将组合的基带信号 分成N个基带信号，其中N为信号分量的数量。
在中心频率或载波频率不同的情况下，在传统的载波系统中预期 载波频率，然而对于像超宽带(UWB)那样的系统来说，则不需要采 用载波频率，而是预期中心频率，这就意味着系统的中心频率占据频 谱。
现在将参照图2更为详细地描述图1的方法。图2示出了无线通 信接收机115和系统120的方框图。接收机115具有天线123，用于 通过空气接收分量无线通信信号126和129。信号126和129分别由 信号源132和135发送。信号源132和135是用于不同的通信类型的 发射机。例如，信号源132可以发送802.11信号，而信号源135则可 以发送蓝牙信号。802.11信号会干扰蓝牙信号，而蓝牙信号也会干扰 802.11信号。有利地，接收机115可以区分802.11信号和蓝牙信号
天线123与向下转换模块124相连。向下转换模块124表示出三 个独立的功能。首先，向下转换模块124表示出RF电路模块127。 RF电路模块127例如可以是低噪声放大器(在图2中没有明确示出)。 其次，向下转换模块124表示出向下转换器130。向下转换器130将 组合的RF信号转换成组合的基带信号。向下转换器130可以包括复 合混合器。也就是说，RF信号可分成两个正交的基带信号。正交信号 中的第一信号与指定中心频率或载波频率的本地振荡器信号混合。正 交信号中的第二信号与同一中心频率或载波频率的本地振荡器信号混 合，但是第二信号被偏移中心频率或载波频率的π/2个弧度。结果是 得到相互偏移了中心频率或载波频率的π/2个弧度的两个基带信号。 这便称作复合混合。
第三，向下转换模块124表示出模数转换器(ADC)133。ADC 133 将组合的模拟RF信号或组合的模拟基带信号转换成数字信号。在信 号路径中，向下转换器130和ADC 133可按任意顺序设置。通常，模 数转换发生在向下转换之后。然而，由于ADC的速度正在提高，因此 目前(或不远的将来)在下转换之前执行模数转换也成为可能。此外， 在将来，某些ADC方法可以将向下转换和ADC合成一个步骤。
向下转换模块124与盲源分离(BSS)模块150相连。BSS模块 可以是接收机115中的处理器(未示出)的一部分。BSS模块150可 以采取驻留在与接收机115中的处理器相连的存储器(未示出)中的 软件或机器指令的形式。
BSS模块150与通信信号类型指示器(CSTI)模块155相连。CSTI 模块155可以是系统标识符(SID)模块。CSTI模块155包含与输入 接收机中的无线信号有关的信息，例如工作频率、带宽、调制方案和 多址方案。
与BSS模块类似，CSTI模块155可以是处理器的一部分，或者 采取位于存储器中、由处理器执行的软件或机器指令的形式。
BSS模块150输出至少两个不同类型的基带信号，如输出线路160 和162所示。输出线路160和162将与适当的一个或多个基带处理器 (未示出)相连。例如，线路160可以与802.11基带解调器相连，而 线路162可以与蓝牙基带解调器相连。基带解调器、BSS模块以及CSTI 模块可以实施为相同处理器的一部分、或被实施为一个或多个不同的 处理器、或者被实施为在一个或多个处理器上运行的软件。还可以设 置比两个输出160和162更多的输出。两个输出是最小量而不是最大 量。
接收机115可以实施为移动无线通信设备，例如移动电话(未示 出)的一部分。在这种情况下，所述移动电话将是紧凑的，并具有便 携式电源、壳体以及用户接口(包括键盘、麦克风和扬声器)，并且能 够发送至少一种通信信号类型。所述移动电话可为CDMA移动电话， 其中包括可与天线123相连的发射机。
现在将参照图3A-3D描述具有重叠谱的两个RF信号的向下转 换。图3A示出了两个RF信号谱172和174的频谱图。相对于谱强度 186绘出了频率184。信号谱172具有中心频率176。信号谱174具有 中心频率182。还示出了平均频率178。平均频率178表示信号谱172 和174的重叠区域的中间点。可以理解的是，可以采用其他的平均频 率。例如，可以选取中心频率176和182的平均值作为平均频率。
图3B示出了向下转换之后的分量基带信号的频谱图。特别地， 对信号谱174所代表的信号进行向下转换，以产生信号谱192，而对 信号谱172所代表的信号进行向下转换，以产生基带信号谱188。通 过频移与参照图3A示出的频率178相等的量而实现下转换。
除了图3A中的谱被移动了不同的量之外，图3C和3D与图3B 类似。利用频率182作为移频器(frequency shifter)或混合频率而对 图3C中的谱202和206进行下转换。利用频率176作为移频器或混 合频率而对谱210和214进行下转换。用于下转换的频率的选择取决 于图3B-3D中哪个谱是优选的。
此外，组合的RF信号可被分成进行不同的下转换的独立信号， 下面将参照图6和7对此进行更为全面的描述。因此，一个以上的组 合的基带信号可用作BSS模块150的输入。例如，图3C中的谱202 和206所代表的组合的基带信号可作为BSS模块150的一个输入，而 图3D中的谱210和214所代表的另一组合的基带信号可作为BSS模 块150的另一个输入。
图4示出了系统120和无线接收机115的一种配置的方框图。天 线123与低噪声放大器(LNA)138相连。例如RF滤波器、双工器或 同向双工器(均未示出)的各种RF组件可以位于LNA 138之前。LAN 对组合的无线通信信号进行放大。LNA 138与模数转换器(ADC)141 相连。ADC 141可以为宽带ADC。ADC 141与混合器144相连。混合 器144还与本地振荡器147相连，本地振荡器147生成本地振荡器信 号。
如上面参照图2所述的那样，ADC 141与混合器144的顺序可以 颠倒。相同的原理可应用于参照图5-7示出的电路。将描述的各种电 路是在信号路径中ADC位于混合器之前的各种电路，但是该顺序是可 以颠倒的。当ADC在混合器之前时，混合器与本地振荡器工作在数字 域中。
混合器144将组合的无线通信信号与本地振荡器信号混合，以产 生组合的基带信号。混合器144与BSS模块150相连。
图5示出了与图4所示的接收机类似的接收机。图5中示出的接 收机具有天线123、LNA 138以及ADC 141，但是ADC 141的输出被 分成用于组合的无线通信信号的两个信号路径。两个混合器170和175 连接在所述两个信号路径中。混合器170和175与两个本地振荡器来 源180和185相连。如果颠倒ADC与混合器的顺序，那么分路器将位 于LNA之后。LNA 138可与两个混合器相连，其中每个混合器都连接 到两个独立的ADC。
本地振荡器来源180和185产生具有不同频率的本地振荡器信号。 本地振荡器来源180所产生的本地振荡器信号可以是一种通信类型 (例如802.11)的载波频率或中心频率的信号。本地振荡器来源185 所产生的本地振荡器信号可以是另一种通信类型(例如蓝牙)的载波 频率或中心频率的信号。这样，混合器170的输出190将向下转换到 适于802.11的基带的信号。由于蓝牙信号在频率上与802.11信号重叠， 因此输出190将包含基本量的蓝牙数据。然而，由于蓝牙载波频率通 常不恰好等于802.11信号的载波频率，因此，输出190一般会有利于 802.11基带数据而偏斜。
如上所述，本地振荡器来源185所产生的本地振荡器信号可以是 一种通信类型(例如蓝牙)的中心频率或载波频率的信号。这样，混 合器175的输出195将会是下转换到适于802.11的基带的信号。由于 802.11信号与蓝牙信号在频率上重叠，因此输出195将包含基本量的 蓝牙数据。然而，由于802.11载波频率通常不是恰好等于蓝牙信号的 载波频率，因此，输出195一般会有利于蓝牙基带数据而偏斜。
如图5所示，输出190和195为BSS模块150的输入。有利地， 通过将输出190和195与适当的本地振荡器信号混合，而对输出190 和195进行预处理。这样使得BSS更加有效
在图6所示的接收机中实现了另一个优点，其中图6所示的接收 机与图5所示的接收机类似。在图6中，接收机具有分别与混合器170 和175相连的数字滤波器200和204。数字滤波器200和204分别具 有对应于本地振荡器来源180和185的信号类型的适当的带宽和滤波 形状。例如，如果本地振荡器来源180产生具有802.11信号的载波频 率的本地振荡器信号，那么数字滤波器200将具有与802.11信号对应 的带宽和滤波形状。类似地，如果本地振荡器来源185产生具有蓝牙 信号的载波频率的本地振荡器信号，那么数字滤波器204将具有与蓝 牙信号对应的带宽和滤波形状。滤波器带宽或滤波形状对应于特定的 信号，这就意味着滤波器对于滤波、识别或处理特定信号来说是有用 的。
有利地，进一步在滤波器200和204中处理组合的基带信号，以 便为BSS过程准备信号。滤波器200和204所执行的滤波减少了信号 间的相互干扰(例如802.11信号和蓝牙信号相互干扰)，从而使得BSS 模块更易于正确分类和适当分离基带信号。
此外，滤波器200和204可以执行适当的低通滤波，以选择优选 的基带信号。例如，通过低通滤波，可以从具有如图3C所示的谱的 基带信号中选取出生成如图3C所示的谱206的信号。类似地，可以 从具有如图3D所示的谱的基带信号中选取出生成如图3D所示的谱 210的信号。
类似于图2中的CSTI模块155控制RF电路模块127、向下转换 器130和ADC 133的方式，图4-7中示出的本地振荡器、混合器和 滤波器可由CSTI模块155或240控制。
图7示出了与图6中示出的接收机类似的接收机。在图7中，接 收机具有两个天线208和212。天线208和212分别连接到LNA 216 和220。LNA 216和220分别连接到两个ADC 224和228。同样地， 两个不同的组合无线通信信号由两个天线208和212、LNA 216和220 以及ADC 224和228接收。ADC 224和228连接到混合器170和175， 混合器170和175执行与图5和图6所示的混合器170和175类似的 功能。
可以对本文所描述的方法和装置进行缩放，以便包含两个以上的 接收路径，从而使得BSS模块具有两个以上的输入。此外，如上所述， BSS模块具有两个以上的输出也是可能的。也就是说，BSS可以分离 两个以上的基带信号源。在某些情况下，处理器可以对两个以上的基 带信号进行解调。
图8是说明无线通信设备260的方框图，无线通信设备260包括 用于分离至少两种类型的无线通信信号的BSS模块230。无线通信设 备260包括与RF电路255耦合的天线270。天线270被示出位于无线 通信设备260内部。然而，天线270可以是内置或外置的。如参照图 2以及图4-7所描述的那样，RF电路255可以包括LNA、混合器或 者其他RF电路组件。如参照图1-2以及图4-7所描述的那样，RF 电路255连接到处理器235。处理器235包括BSS模块230和CSTI 模块240。处理器235与存储器245相连。存储器245可以是任意方 便类型的存储器。存储器245可以存储处理器235、BSS模块230和 CSTI模块240发挥作用所必需的代码和数据。
此外，处理器235可以通过用户接口模块(未示出)与用户接口 250相连。用户接口250可以包括扬声器、麦克风、键盘、显示器和 任何其他方便的用户接口设备。移动电源275与处理器235以及RF 电路255相连，以便为处理器235和RF电路255供电。
此外，虽然已经示出并描述了本发明的实施方案和实施，但是更 多的实施方案和实施在本发明的范围之内应当是显而易见的。因此， 本发明仅受到权利要求及其等价物的限制。