CN1404332A - 接收宽带信号的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种在软件定义无线电(SDR)终端中接收和处理宽带信号的系统和方法。该系统包括第一和第二频率通过单元以及模拟到数字信号转换器(A/D转换器)。如果RF信号是高频信号，则第一频率通过单元将模拟射频(RF)信号转换成为直流(DC)电平信号，并且从模拟RF信号中去除噪声和直流成分。如果RF信号是低频信号，则第二频率通过单元从模拟RF信号中去除噪声和DC成分。在去除DC成分之后，A/D转换器将RF信号转换成为数字RF信号。

Description

接收宽带信号的系统和方法
技术领域
本发明涉及移动终端，尤其是涉及在移动终端中接收宽带信号的系统和方法。
背景技术
软件定义无线电(SDR)是通过实现可编程硬件设备的软件方案，在移动通信系统中实现不同功能的技术。由于模拟通信技术正在让位于数字通信技术，SDR技术变得更加普及和实用。SDR技术在一个终端中适应不同的通信标准。SDR技术使得通过可无线下载到移动终端的软件而构建无线接口成为可能。在一个平台中，通过用户请求或者通过网络管理员可以实时支持不同的通信方法。
还有，SDR使用可编程硬件，其中，包含RF区在内的大多数功能模块是通过用于控制高速处理器的软件模块来操作的。因此，仅仅通过对硬件进行重新编程而不是更换，就可以提供多种无线接入标准或者服务功能。另外，当使用SDR向终端或者基站提供不同的移动通信服务时，能够以低的成本向用户提供各种通信服务，而与移动通信系统的本地标准或者所提供服务的类型无关。
还有，可以向用户提供适合个人喜好的服务选项。SDR终端可以支持任意的无线电通信和不同的协议，诸如全球移动通信系统(GSM)、码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)和全球定位系统(GPS)。
图1显示的是在普通SDR终端中信号接收装置的框图。如图所示，普通SDR终端的信号接收装置包括：天线10，用于通过无线电部分接收模拟射频(RF)信号；发送/接收信号处理单元20，用于将模拟RF信号分为高频模拟RF信号和低频模拟RF信号，并且生成转接控制信号；第一转接器30A和第二转接器30B，由从发送/接收信号处理单元20传来的转接控制信号进行控制；高频通过单元40，用于将所接收的高频模拟RF信号转换成为高频数字RF信号；低频通过单元50，用于将所接收的低频模拟RF信号转换成为低频数字RF信号；数字信号处理单元60，用于处理从第二转接器30B传送过来的数字RF信号；以及输入/输出单元(I/O单元)70，用于提供从数字信号处理单元60传来的数字RF信号。
高频通过单元40包括：高通滤波器(HPF)41，用于将所接收的高频模拟RF信号滤波为基带频率；低噪声放大器(LNA)42，用于放大滤波后的高频模拟RF信号，以降低整个接收器的噪声系数；高频A/D转换器43，用于将放大的高频模拟信号转换成为高频数字RF信号。低频通过单元50包括：低通滤波器(LPF)51，用于将所接收的低频模拟RF信号滤波为预定频带；低噪声放大器52，用于放大滤波后的低频模拟RF信号，以降低整个接收器的噪声系数；低频A/D转换器53，用于将放大的低频模拟RF信号转换成为低频数字RF信号。
图2显示的是普通SDR终端的信号接收装置的操作方法的流程图。参照图1和图2，在步骤S200，天线10接收模拟RF信号，并且传送到发送/接收信号处理单元20。发送/接收信号处理单元20分别在步骤S210和S220确定信号的类型，和所接收的模拟RF信号是高频还是低频信号。
如果模拟RF信号是高频信号，发送/接收信号处理单元20在步骤S230生成转接控制信号，用于控制向高频通过单元40的切换，并且将控制信号传送到第一转接器30A和第二转接器30B。然后，在步骤S240，控制第一转接器30A和第二转接器30B切换到高频通过单元40。此后，发送/接收信号处理单元20把高频模拟RF信号传送到高频通过单元40。
高频模拟RF信号传送到高通滤波器41。在步骤S250，高通滤波器41将所接收的高频模拟RF信号滤波为基带频率，并且把滤波后的高频模拟RF信号传送到低噪声放大器42，以进行放大。LNA42放大高频模拟RF信号，以降低整个接收器的噪声系数，并且将放大的高频模拟RF信号传送到A/D转换器43。在步骤S260，高频A/D转换器43将所接收的高频模拟RF信号转换成为低频数字RF信号，然后将信号传送到数字信号处理单元60。
再参照S220，如果所接收的模拟RF信号是低频信号，则发送/接收信号处理单元20在步骤S290中生成转接控制信号，用于控制向低频通过单元45的切换。在步骤S300，将控制信号提供给第一和第二转接器30A和30B，以控制向低频通过单元的切换。这样，发送/接收信号处理单元20将低频模拟RF信号传送到低频通过单元50。
然后把低频模拟RF信号提供给低通滤波器(LPF)51。在步骤S250，低通滤波器51将所接收的低频模拟RF信号滤波为基带频率，并且把滤波后的低频模拟RF信号传送到低噪声放大器(LNA)52，以进行放大。LNA52放大低频模拟RF信号，以降低整个接收器的噪声系数，并且将放大的低频模拟RF信号传送到低频A/D转换器53。在步骤S260，低频A/D转换器53将所接收的低频模拟RF信号转换成为低频数字RF信号，然后通过第二转接器30B将信号传送到数字信号处理单元60。
参考图1，在步骤S270，数字信号处理单元60接收高频或者低频数字RF信号，并且处理数字RF信号。然后将数字RF信号传送到I/O单元70。在步骤S280，I/O单元70提供数字RF信号作为输出。
这样，普通SDR终端中的信号接收装置分别使用两个单独的高频和低频A/D转换器43和53，将模拟RF信号转换成为数字RF信号。在转换之后，由数字信号处理单元60对数字信号进行处理。因此，只能在高频和低频A/D转换器43和53特定的频率范围内对信号进行转换和处理。因此，SDR终端中信号接收装置能够工作的工作频率范围是有限的。
发明内容
本发明致力于一种在使用SDR技术的移动终端中接收宽带信号的系统和方法。本发明的其它优点、目的和特征有一部分将在以下的说明书中进行阐述，有一部分则对于本领域的技术人员经过对以下内容的检验后会变得明了，或者通过本发明的实践而体验到。由说明书、权利要求书以及附图中所指出的具体结构，可以实现和达到本发明的目的和其他优点。
根据本发明的一个方面，一种在软件定义无线电(SDR)终端中接收宽带信号的系统包括：第一频率通过单元，第二频率通过单元，模拟到数字信号转换器(A/D转换器)。第一频率通过单元用于将模拟射频(RF)信号转换成为直流(DC)电平信号，并且如果模拟RF信号是高频信号，则从所转换的第一模拟RF信号中去除第一DC成分。如果模拟RF信号是低频信号，则第二频率通过单元用于从模拟RF信号中去除第二DC成分。模拟到数字信号转换器(A/D转换器)用于将获得的模拟RF信号转换成为数字RF信号。
第一和第二频率通过单元可以包括DC信号去除器，用于从RF模拟信号中去除噪声和DC成分。第一频率通过单元可以包括混频器，用于将高频模拟RF信号转换成为直流电平信号。根据一个实施例，第一频率通过单元可以包括高通滤波器(HPF)，用于对高频模拟RF信号进行滤波；第一低噪声放大器(LNA)，用于放大高频模拟RF信号；混频器，用于将高频模拟RF信号转换成为直流(DC)电平信号；第一DC信号去除器，用于从高频模拟RF信号中去除噪声和DC成分。
在一些实施例中，第二频率通过单元可以包括低通滤波器(LPF)，用于对低频模拟RF信号进行滤波；第二低噪声放大器(LNA)，用于放大低频模拟RF信号；第二DC信号去除器，用于从低频模拟RF信号中去除噪声和DC成分。根据本发明的另一个实施例，该系统还包括用于处理高频和低频数字RF信号的数字信号处理单元，以及I/O单元，用于提供处理过的高频和低频信号。
根据本发明的一个方面，一种在软件定义无线电(SDR)终端中处理宽带信号的方法包括：接收模拟RF信号；确定模拟RF信号是高频还是低频信号；如果信号是高频信号，则在高频通过单元中处理模拟RF信号；如果信号是低频信号，则在低频通过单元中处理模拟RF信号；提供输出的模拟RF信号。
在一些实施例中，在高频通过单元中处理模拟RF信号包括：将模拟RF信号转换成为DC电平信号；对模拟RF信号进行滤波，以从模拟RF信号中去除一个或者多个DC成分和噪声。还有，处理模拟RF信号还可以包括：使用高通或低通滤波器对模拟RF信号进行滤波；使用低噪声放大器(LNA)对模拟RF信号进行放大。根据特定的实施例，可以使用DC信号去除器从模拟RF信号中去除噪声和一个或者多个DC成分。通过直接转换方法，使用A/D转换器将输出的模拟RF信号转换成为数字RF信号。
可以理解，以上的概述和下面关于本发明的详细描述所包含的都是示例性的实施例，旨在提供对本发明的进一步说明。概述和本申请其它部分中所包含的内容和实施例都是示例性的，并不构成对本发明范围的限制。
附图说明
附图提供对本发明的进一步理解，并构成说明书的一部分。这些附图说明了本发明的实施例，并且和说明书一起解释本发明的原理。附图中：
图1显示的是普通SDR终端中信号接收装置的框图；
图2显示的是图1中的信号接收装置操作方法的流程图；
图3显示的是根据本发明一个或者多个实施例的宽带信号接收装置的框图；
图4显示的是根据本发明的一个方面，图3中装置的操作方法的流程图。
在不同的附图中，相同的标号所指示的特征、元件和方面指的是根据本发明的一个或者多个实施例，相同、相等或者类似的特征、元件和方面。
现在详细描述本发明的优选实施例，在附图中显示了其实例。
优选实施例详细说明
参照图3，根据本发明的一个方面，在SDR终端中接收宽带信道的系统包括：天线100，用于接收模拟射频(RF)信号；发送/接收信号处理单元200，用于将接收到的模拟RF信号分为高频模拟RF信号和低频模拟RF信号，并且生成转接控制信号。该系统还包括第一转接器300A和第二转接器300B，由发送/接收信号处理单元200所生成的转接控制信号进行控制；高频通过单元400，用于将所接收的高频模拟RF信号转换成为DC电平信号，并且去除DC成分；低频通过单元500，用于对所接收的低频模拟RF信号进行滤波。
本系统的一些实施例还包括A/D转换器600，用于将通过第二转接器300B接收到的模拟RF信号转换成为数字RF信号；数字信号处理单元700，用于处理数字RF信号；以及输入/输出单元(I/O单元)800，用于提供由数字信号处理单元700所生成的数字RF信号。
在一些实施例中，高频通过单元400包括：高通滤波器(HPF)410，用于将接收到的高频模拟RF信号滤波为基带频率；低噪声放大器(LNA)420，用于放大滤波后的高频模拟RF信号，以降低整个接收器的噪声系数；混频器430，用于将放大后的高频模拟RF信号的频率级转换成为直流(DC)；DC信号去除器430，用于去除分别通过了LNA 420和混频器430的高频模拟RF信号中的噪声和DC成分。
根据一个或者多个实施例，低频模拟RF信号包括：低通滤波器(LPF)510，用于将接收到的低频模拟RF信号滤波为预定的频带；低噪声放大器(LNA)520，用于放大滤波后的低频模拟RF信号，以降低整个接收器的噪声系数；DC信号去除器530，用于去除通过了LNA520的低频模拟RF信号中的噪声。
参照图3和4，下面提供了根据本发明的一个或者多个实施例，从天线100传送模拟RF信号到高频通过单元400或者到低频通过单元500的过程。在步骤S400，由天线100接收模拟RF信号。然后将模拟RF信号传送到发送/接收信号处理单元200，在步骤S410和S420，在此处检查信号是高频还是低频。对于高频信号，发送/接收信号处理单元200生成转接控制信号(步骤S430)，以在步骤S440控制第一和第二转接器300A和300B切换到高频通过单元400。
对于低频信号，发送/接收信号处理单元200生成转接控制信号(步骤S510)，以将第一和第二转接器300A和300B切换到低频通过单元500。此后，发送/接收信号处理单元200分别向第一和第二转接器300A和300B发出控制信号，以在步骤S520控制转接器切换到低频通过单元500。
在一个或者多个实施例中，如果模拟RF信号是高频信号，则在步骤S450，由高通滤波器410和低噪声放大器420进行滤波和放大。如果模拟RF信号是低频信号，则在步骤S530，由低通滤波器510和低噪声放大器520对低频信号进行滤波和放大。
高频通过单元400的LNA420向混频器430提供放大的高频模拟RF信号。混频器430在步骤S460将高频模拟RF信号转换成为DC电平信号，并且将转换后的高频模拟RF信号传送到DC信号去除器440。在步骤S470，DC信号去除器440从高频模拟RF信号中滤除噪声和DC成分，以防止DC成分输入到A/D转换器600。此后，DC信号去除器400通过第二转接器300B把滤波后的高频模拟RF信号传送到A/D转换器600。
低频通过单元500的LNA520把放大的低频模拟RF信号传送到DC信号去除器530。在步骤S470，DC信号去除器530去除包含在放大的低频模拟RF信号中的噪声和DC成分。从低频模拟RF信号中去除噪声和DC成分之后，DC信号去除器530通过第二转接器300B把低频模拟RF信号传送到A/D转换器600。
接收到经过滤波的高频或者低频模拟RF信号之后，在步骤S480，A/D转换器600将模拟RF信号转换成为数字RF信号，然后将数字RF信号传送到数字信号处理单元700。在步骤S490，数字信号处理单元700处理接收到的数字RF信号，在步骤S500，通过I/O单元800提供数字信号。
因此，根据一个或者多个实施例，在SDR终端中接收宽带信号的系统能够对超出传统设备的频率范围的宽带模拟RF信号进行滤波。该系统去除模拟RF信号中的DC成分，并使用A/D转换器将其转换成为数字RF信号。这样，根据本发明的一个或者多个实施例，可以接收宽带信号，并处理成为数字信号。
尽管图示和描述了本发明的具体实施例，对于本领域技术人员，在不脱离本发明范围的情况下，显然可以有各种替换、改进和变化。因此，所附的权利要求包含落入本发明范围内的所有变化和改进。

Claims (20)

1.一种在软件定义无线电(SDR)终端中接收宽带信号的系统，该系统包括：
第一频率通过单元，用于将模拟射频(RF)信号转换成为直流(DC)电平信号，并且从所述转换后的第一模拟RF信号中去除第一DC成分。
第二频率通过单元，用于从模拟RF信号中去除第二DC成分；以及
模拟到数字信号转换器(A/D转换器)，用于将模拟RF信号转换成为数字RF信号。
2.根据权利要求1所述的系统，其中的模拟RF信号是高频信号。
3.根据权利要求1所述的系统，其中的模拟RF信号是低频信号。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述的第一和第二频率通过单元还各包括一个DC信号去除器，用于从所述的RF模拟信号中去除噪声和DC成分。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述的第一频率通过单元包括混频器，如果模拟RF信号是高频信号，则所述混频器将模拟RF信号转换成为直流电平信号。
6.根据权利要求1所述的系统，其中第一频率通过单元包括：
高通滤波器(HPF)，用于对高频模拟RF信号进行滤波；
第一低噪声放大器(LNA)，用于放大高频模拟RF信号；
混频器，用于将高频模拟RF信号转换成为直流(DC)电平信号；以及
第一DC信号去除器，用于从高频模拟RF信号中去除噪声和DC成分。
7.根据权利要求1所述的系统，其中第二频率通过单元包括：
低通滤波器(LPF)，用于对低频模拟RF信号进行滤波；
第二低噪声放大器(LNA)，用于放大低频模拟RF信号；以及
第二DC信号去除器，用于从低频模拟RF信号中去除噪声和DC成分。
8.根据权利要求1所述的系统，其中第一频率通过单元包括：
高通滤波器(HPF)，用于对高频模拟RF信号进行滤波；
第一低噪声放大器(LNA)，用于放大高频模拟RF信号；
混频器，用于将高频模拟RF信号转换成为直流(DC)电平信号；以及
第一DC信号去除器，用于从高频模拟RF信号中去除噪声和DC成分；
第二频率通过单元包括：
低通滤波器(LPF)，用于对低频模拟RF信号进行滤波；
第二低噪声放大器(LNA)，用于放大低频模拟RF信号；
第二DC信号去除器，用于从低频模拟RF信号中去除噪声和DC成分。
9.根据权利要求8所述的系统，还包括A/D转换器，用于将模拟RF信号转换成为数字信号。
10.根据权利要求9所述的系统，还包括数字信号处理单元，用于处理数字信号。
11.一种在软件定义无线电(SDR)终端中处理宽带信号的方法，包括：
接收模拟RF信号；
确定模拟RF信号是高频还是低频信号；
如果信号是高频信号，则在高频通过单元中处理模拟RF信号；
如果信号是低频信号，则在低频通过单元中处理模拟RF信号；以及
提供所输出的模拟RF信号。
12.根据权利要求11所述的方法，其中在高频通过单元中处理模拟RF信号包括：
将高频模拟RF信号转换成为DC电平信号；以及
对模拟RF信号进行滤波，以从高频模拟RF信号中去除一个或者多个DC成分和噪声。
13.根据权利要求12所述的方法，其中在高频通过单元中处理模拟RF信号还包括：
使用高通滤波器(HPF)对高频模拟RF信号进行滤波；
使用低噪声放大器(LNA)对高频模拟RF信号进行放大。
14.根据权利要求12所述的方法，其中使用混频器将高频模拟RF信号转换成为DC电平信号。
15.根据权利要求11所述的方法，其中在低频通过单元中处理模拟RF信号包括：
对低频模拟RF信号进行滤波，以从低频模拟RF信号中去除一个或者多个DC成分和噪声。
16.根据权利要求12所述的方法，其中在低频通过单元中处理模拟RF信号还包括：
使用低通滤波器(HPF)对低频模拟RF信号进行滤波；
使用低噪声放大器(LNA)对低频模拟RF信号进行放大。
17.根据权利要求11所述的方法，还包括：
使用A/D转换器将输出的模拟RF信号转换成为数字RF信号。
18.根据权利要求13所述的方法，其中使用DC信号去除器从高频模拟RF信号中去除噪声和一个或者多个DC成分。
19.根据权利要求15所述的方法，其中使用DC信号去除器从低频模拟RF信号中去除噪声和一个或者多个DC成分。
20.根据权利要求17所述的方法，其中使用直接转换方法将输出的模拟RF信号转换成为数字RF信号。
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