專利名稱：無(wú)線通信設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)對(duì)在頻率間跳變的無(wú)線信號(hào)執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)施接收處理的無(wú)線通信設(shè)備。特別是，本發(fā)明涉及一種通過(guò)對(duì)中心頻率以預(yù)定的頻帶間隔跳變的多頻帶OFDM信號(hào)執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)施接收處理的無(wú)線通信設(shè)備。
更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種通過(guò)對(duì)在寬帶上切換頻率的多頻帶OFDM_UWB信號(hào)執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)施接收處理的無(wú)線通信設(shè)備。特別是，本發(fā)明涉及一種在多頻帶OFDM_UWB通信方案中通過(guò)直接轉(zhuǎn)換對(duì)接收的信號(hào)執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換中解決自混頻問(wèn)題的無(wú)線通信設(shè)備。
背景技術(shù)：
涉及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)包括IEEE(電氣和電子工程師協(xié)會(huì))802.11，HiperLAN/2和IEEE802.15.3。
此外，近年來(lái)，人們注意到“超寬帶(UWB)通信”，它可作為能夠短距離、超快速傳輸?shù)臒o(wú)線通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)在非常寬的頻帶上在小于1納秒的超短脈沖波上傳載信息來(lái)執(zhí)行無(wú)線通信而不使用載波。預(yù)計(jì)該系統(tǒng)將被投入實(shí)際使用。當(dāng)前，在IEEE802.15.3等標(biāo)準(zhǔn)中，具有包括前同步碼的分組結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)傳輸方案正在被作為超寬帶通信的訪問(wèn)控制方案開(kāi)發(fā)。
可以預(yù)計(jì)到在將來(lái)以UWB為代表的作為短距離通信的WPAN(無(wú)線個(gè)人接入網(wǎng)絡(luò))將被應(yīng)用在各種各樣的家庭電器和CE(消費(fèi)者電子)裝置中，而且可以預(yù)計(jì)到將會(huì)實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)和在CE裝置之間超過(guò)100Mbps的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸。如果廣泛使用毫米波帶，則可以實(shí)現(xiàn)超過(guò)1Gbps的短距離無(wú)線通信和包括存儲(chǔ)裝置等的用于短距離通信的超高速DAN(裝置區(qū)網(wǎng)絡(luò))。
在房間內(nèi)構(gòu)造的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)形成了多路徑的環(huán)境，在這種環(huán)境中接收器接收直接波和多個(gè)反射/延遲波的組合。多路徑產(chǎn)生了延遲失真(或頻率選擇性衰落)以致造成通信錯(cuò)誤。此外，延遲失真造成了符號(hào)間干擾。
針對(duì)延遲失真的主要措施是多載波傳輸方案。根據(jù)多載波傳輸方案，通過(guò)將傳輸數(shù)據(jù)分解成具有不同頻率的多個(gè)載波來(lái)傳輸它。每個(gè)載波使用窄頻帶，并且?guī)缀醪唤?jīng)受頻率選擇性衰落。
例如，OFDM(正交頻分多路復(fù)用)方案(它是典型的多載波傳輸方案)配置每個(gè)載波的頻率以使載波在符號(hào)周期中彼此正交。在信息發(fā)射過(guò)程中，該方案以低于信息發(fā)射速率的每個(gè)符號(hào)周期將串行發(fā)射的信息轉(zhuǎn)換為并行信息。該方案將多條輸出數(shù)據(jù)分配給載波，調(diào)制每個(gè)載波的幅值和相位，通過(guò)對(duì)多個(gè)載波執(zhí)行反向FFT將該載波轉(zhuǎn)換為時(shí)域信號(hào)同時(shí)保持每個(gè)載波在頻域中的正交性，以及發(fā)射轉(zhuǎn)換的信號(hào)。接收以與發(fā)射相反的順序進(jìn)行。該方案執(zhí)行FFT以將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)并根據(jù)每個(gè)載波的調(diào)制對(duì)載波進(jìn)行解調(diào)。該方案執(zhí)行并行-串行轉(zhuǎn)換以再現(xiàn)最初以串行方式發(fā)射的信息。
采用OFDM調(diào)制方案作為例如IEEE802.11a/g中的無(wú)線LAN標(biāo)準(zhǔn)。除了DS-UWB方案和脈沖-UWB方案之外，IEEE802.15.3標(biāo)準(zhǔn)也正在用于使用OFDM調(diào)制方案的UWB通信方案。DS-UWB方案將DS信息信號(hào)的傳播速度增加到最大極限。脈沖-UWB方案使用具有幾百皮秒的非常短的周期的脈沖信號(hào)頻率以構(gòu)造用于發(fā)射和接收的信息信號(hào)。例如，正在調(diào)查研究多頻帶OFDM_UWB調(diào)制，這種調(diào)制執(zhí)行3.1至4.8GHz的頻帶到多個(gè)528-MHz寬子帶的跳頻(FH)并使用具有128點(diǎn)頻帶的IFFT/FFT(例如參見(jiàn)非專利文獻(xiàn)2)。
直接擴(kuò)頻(DS)和跳頻(FH)是通過(guò)將不同的擴(kuò)展碼指定給每個(gè)通信信道來(lái)執(zhí)行多址接入并使用相對(duì)于信息信號(hào)非常寬的通信帶寬的頻譜擴(kuò)展方案。該方案執(zhí)行初級(jí)調(diào)制比如OFDM和擴(kuò)展的次級(jí)調(diào)制。
附圖7所示為在多頻帶OFDM_UWB通信方案中規(guī)定的頻率分配。如附圖7所示，有如下的幾個(gè)組由分別具有中心頻率3432MHz、3960MHz和4488MHz的頻帶#1至#3組成的組1，由分別具有中心頻率5016MHz、5548MHz和6072MHz的頻帶#4至#6組成的組2，由分別具有中心頻率6600MHz、7128MHz和7656MHz的頻帶#7至#9組成的組3，由分別具有中心頻率8184MHz、8712MHz和9240MHz的頻帶#10至#12組成的組4，以及由分別具有中心頻率9768MHz和10296MHz的頻帶#13和#14組成的組5。在這些組中必須使用組1的三個(gè)頻帶。其它的組和頻帶保留以用于將來(lái)擴(kuò)展。
附圖8舉例說(shuō)明了在多頻帶OFDM系統(tǒng)中使用的接收器的方塊圖(例如參見(jiàn)非專利文獻(xiàn)6)。在附圖8中所示的接收器使用直接轉(zhuǎn)換方案以用于接收的信號(hào)的頻率轉(zhuǎn)換。沒(méi)有中間頻率(IF)級(jí)的直接轉(zhuǎn)換方案放大通過(guò)天線接收的信號(hào)并將放大的信號(hào)乘以本地頻率以對(duì)基帶信號(hào)執(zhí)行直接頻率轉(zhuǎn)換。直接轉(zhuǎn)換方案有利于接收器更寬的頻帶，由此增加了接收器在結(jié)構(gòu)上的靈活性。
在附圖8的實(shí)例中，使用與RF信號(hào)的中心頻率相同的頻率的本地(LO)信號(hào)cos(2πfc)和sin(2πfc)用于I-軸和Q-軸的接收的信號(hào)的頻率轉(zhuǎn)換。在頻率轉(zhuǎn)換之后，低頻通過(guò)低通濾波器(LPF)抽取并通過(guò)可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)放大。放大的信號(hào)從模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。此外，通過(guò)FFT將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)，并解調(diào)載波以再現(xiàn)最初以串行形式發(fā)射的信息。
例如在使用如附圖7所示的組1的頻帶的情況下，如附圖8所示的直接轉(zhuǎn)換接收器要求與RF信號(hào)的中心頻率相同頻率的3432MHz、3960MHz和4488MHz的三個(gè)本地頻率。
由于不使用IF濾波器，采用直接轉(zhuǎn)換方案有利于接收器的更寬的頻帶，由此增加了接收器在結(jié)構(gòu)上的靈活性。然而，在直接轉(zhuǎn)換方案中，由于接收的頻率和本地頻率相同，因此存在的問(wèn)題是直流分量，即由于本地信號(hào)自混頻(LO自混頻)造成的DC偏移(例如，參見(jiàn)非專利文獻(xiàn)3)。
如附圖9所示，在一部分本地信號(hào)從接收器本身朝天線泄漏、在天線上反射、返回到接收器并在混頻器乘以本地信號(hào)自身時(shí)，LO自混頻發(fā)生了?？商鎿Q地，在一部分本地信號(hào)通過(guò)天線發(fā)射到外面的情況下，反射波通過(guò)天線接收并與本地信號(hào)混合。
例如，假設(shè)在附圖9中的本地信號(hào)的幅值是0.5V，低噪聲放大器(LNA)和混頻器的總增益是30dB，本地信號(hào)的泄漏在天線上反射，以-70dB的衰減返回到在附圖9中的點(diǎn)A，混頻器輸出的DC偏移是2.5mV。另一方面，由于所需波的信號(hào)電平最小是大約-74dBm，因此混頻器的輸出是-44dBm＝1.4mVrms。正如所描述，DC偏移大于所需波的信號(hào)電平。
DC偏移的發(fā)生過(guò)程以下文的等式表示。在這個(gè)等式中，cos(ωt)表示本地信號(hào)，α和φ分別表示返回到混頻器的反射波的幅值和相位。在方程式的右手邊的第一項(xiàng)表示DC偏移，第二和第三項(xiàng)表示雙頻分量?？梢岳斫獾氖荄C偏移隨著反射波的幅值和相位變化。
α·cos(ω·t+φ)·cos(ω·t)=12·α·(cos(φ)+cos(φ)·cos(2·ω·t)]]>-sin(φ)·sin(2·ω·t))---(1)]]>由于在如上文所述以多頻帶OFDM通信系統(tǒng)中執(zhí)行跳頻(FH)，因此本地信號(hào)的頻率隨著每個(gè)跳頻改變。天線的反射系數(shù)也隨著頻率改變；因此，通過(guò)自混頻造成的DC偏移也隨著跳頻改變。由于跳頻在與OFDM符號(hào)速率相同的3.2MHz頻率上發(fā)生，因此DC偏移以1/3.2MHz＝312.5ns的周期逐步改變，如附圖10所示。
通過(guò)使用插入與將所接收的信號(hào)乘以本地頻率的混頻器的輸出串聯(lián)的電容器的方法一般地執(zhí)行DC偏移的消除。在這種情況下，如附圖11所示，電容器C和電路阻抗R構(gòu)成了初級(jí)高通濾波器(HPF)。頻率響應(yīng)的截止頻率是1/(2πCR)，階躍響應(yīng)的收斂時(shí)間是2πCR。
由于多頻帶OFDM系統(tǒng)的子載波是4.125MHz，因此理想的是直接轉(zhuǎn)換接收器通過(guò)下至4.125MHz的頻率。另一方面，理想的是降低DC偏移的階躍響應(yīng)的收斂時(shí)間到大約OFDM符號(hào)速率的1/10(大約30ns)。然而，如果截止頻率是4.125MHz，則階躍響應(yīng)的收斂時(shí)間變成與在附圖12中所示的242ns(＝1/4.125MHz)一樣長(zhǎng)。因此，存在一個(gè)麻煩問(wèn)題，即階躍響應(yīng)消耗了大部分OFDM符號(hào)時(shí)間。降低截止頻率延長(zhǎng)了響應(yīng)收斂時(shí)間。因此，在一個(gè)符號(hào)內(nèi)DC偏移不會(huì)落到零，因此影響了下一符號(hào)。
在時(shí)分多路復(fù)用無(wú)線系統(tǒng)的情況下，在除了指定給接收器的時(shí)隙之外的時(shí)間周期內(nèi)可以檢測(cè)并存儲(chǔ)DC偏移并在指定給接收器的時(shí)隙內(nèi)通過(guò)減去存儲(chǔ)的DC執(zhí)行DC偏移消除。
在頻分多路復(fù)用無(wú)線系統(tǒng)的情況下，在所接收的幀的前同步碼周期內(nèi)可以檢測(cè)并存儲(chǔ)DC偏移并在其它周期中通過(guò)減去所存儲(chǔ)的DC執(zhí)行DC偏移消除。
通常，藍(lán)牙通信是公知的執(zhí)行跳頻的無(wú)線系統(tǒng)。在這種情況下，在有效載荷之前存在72-位的訪問(wèn)碼，其報(bào)頭部分具有4-位的前同步碼用于檢測(cè)DC偏移(參見(jiàn)附圖13)。因此，通過(guò)以附加的電路切換時(shí)間常數(shù)以降低電容器的充電和放電時(shí)間，通過(guò)使用相對(duì)較短的前同步碼時(shí)間可以消除DC偏移。
另一方面，在多頻帶OFDM通信系統(tǒng)中，在每個(gè)符號(hào)中執(zhí)行跳頻，頻率切換時(shí)間僅僅小于10ns；因此檢測(cè)并消除DC偏移必須在這樣短的切換時(shí)間內(nèi)。然而，在這樣短的切換時(shí)間檢測(cè)并消除DC偏移非常困難。即，在通過(guò)直接轉(zhuǎn)換對(duì)接收的信號(hào)執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換的過(guò)程中的DC偏移的問(wèn)題在多頻帶OFDM系統(tǒng)中執(zhí)行跳頻中特別顯著。
〔非專利文獻(xiàn)1〕NIKKEI ELECTRONICS Mar.11，2002，pp.55-56“Ultra widebandRevolutionary Wireless Technology isBorn”〔非專利文獻(xiàn)2〕IEEE802.15.3a TI Document<URLhttp//grouper.ieee.org/groups/802/15/pub/2003/May03，filename03142r2P802-15_TI-CFP-Document.doc>
〔非專利文獻(xiàn)3〕Anuj Batra，“03267rIP802-15_TG3a-Multi-band-OFDM-CFP-Presentation.ppt”，pp.17，July 2003.
〔非專利文獻(xiàn)4〕Asad A.Abidi，“Direct-Conversion RadioTransceivers for Digital Communications”(IEEE J.Solid-StateCircuits，Vol.30，no.12，pp.1399-1410，1995)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種通過(guò)對(duì)中心頻率以預(yù)定的頻帶間隔跳變的多頻帶OFDM信號(hào)執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換來(lái)適當(dāng)?shù)貙?shí)施接收處理的優(yōu)良的無(wú)線通信設(shè)備。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種通過(guò)對(duì)在寬帶上切換頻率的多頻帶OFDM_UWB信號(hào)執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換來(lái)適當(dāng)?shù)貙?shí)施接收處理的優(yōu)良的無(wú)線通信設(shè)備。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種能夠解決在多頻帶OFDM_UWB通信方案中在通過(guò)執(zhí)行直接轉(zhuǎn)換方案對(duì)接收的信號(hào)執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換的過(guò)程中由于自混頻引起的DC偏移問(wèn)題的優(yōu)良的無(wú)線通信設(shè)備。
本發(fā)明考慮到前述的情況，提供一種用于接收在多個(gè)頻帶中跳頻的通信信號(hào)的無(wú)線通信設(shè)備。無(wú)線通信設(shè)備包括將所接收的通信信號(hào)乘以由跳變頻率構(gòu)成的本地信號(hào)以執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換的頻率轉(zhuǎn)換單元、包括對(duì)應(yīng)于跳頻帶的并行設(shè)置的電容器以及與跳頻同步地切換電容器的連接并消除在頻率轉(zhuǎn)換之后在所接收的信號(hào)中包含的DC偏移的高通濾波器單元，和在DC偏移消除之后對(duì)所接收的信號(hào)執(zhí)行接收處理比如低通、放大、數(shù)字轉(zhuǎn)換和解調(diào)的接收處理單元。
本發(fā)明涉及一種通過(guò)在寬帶上切換頻率的多頻帶OFDM_UWB通信系統(tǒng)中對(duì)所接收的信號(hào)執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)施接收處理的無(wú)線通信設(shè)備，特別是通過(guò)直接轉(zhuǎn)換方案對(duì)所接收的信號(hào)執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換的無(wú)線通信設(shè)備。
由于不使用IF濾波器，直接轉(zhuǎn)換方案有利于接收器的更寬的帶寬，由此增加了接收器在結(jié)構(gòu)上的靈活性。然而，由于所接收的頻率和本地頻率相同，因此存在的問(wèn)題是由于本地信號(hào)的自混合引起直流分量即DC偏移發(fā)生。特別是在多頻帶OFDM通信系統(tǒng)中，在每個(gè)符號(hào)上執(zhí)行頻帶跳變，在非常短的頻率切換時(shí)間內(nèi)難以檢測(cè)和消除DC偏移。
一般地通過(guò)使用插入具有將所接收的信號(hào)乘以本地頻率的混頻器的輸出的初級(jí)高通濾波器的方法執(zhí)行DC偏移的消除。然而，在應(yīng)用階躍電壓時(shí)，在每個(gè)跳頻上對(duì)電容器進(jìn)行充電和放電，由此產(chǎn)生了麻煩的階躍響應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的無(wú)線通信設(shè)備具有由對(duì)應(yīng)于跳頻帶的并行設(shè)置的電容器構(gòu)成的初級(jí)高通濾波器，消除了在頻率轉(zhuǎn)換之后在所接收的信號(hào)中包含的DC偏移，同時(shí)與跳頻同步地切換電容器。
例如，給每個(gè)跳變頻帶#1，#2，...提供電容器#1，#2，...。電容器#1可以存儲(chǔ)正好從頻帶#1到另一頻帶#2的跳頻之前的電荷，并且在再次跳變到頻帶#1之后可以繼續(xù)階躍響應(yīng)。在以這種方式根據(jù)跳頻重復(fù)電容器的切換操作之后，電容器#1的充電/放電停止并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。即，在每個(gè)跳變頻帶中獨(dú)立地執(zhí)行DC偏移的消除處理，由此防止了在某些頻帶中發(fā)生的階躍響應(yīng)的過(guò)渡現(xiàn)象受到下一跳變的頻帶的影響。
在過(guò)去，降低截止頻率延長(zhǎng)了響應(yīng)的收斂時(shí)間。因此，在一個(gè)符號(hào)內(nèi)DC偏移不會(huì)落到零，由此影響了下一符號(hào)。另一方面，根據(jù)本發(fā)明，高通濾波器的截止頻率可以被設(shè)置到低于子載波頻率。
如果在切換電容器的連接時(shí)同時(shí)并聯(lián)連接兩個(gè)或更多個(gè)電容器，則根據(jù)每個(gè)電容將電荷分配給每個(gè)電容器。在這種情況下，由于DC偏移影響另一頻帶，因此存在的可能是產(chǎn)生縮短階躍響應(yīng)時(shí)間的不充分的結(jié)果。由于這個(gè)原因，更為優(yōu)選的是高通濾波器單元在切換電容器的連接時(shí)具有時(shí)間差以便不與跳頻同步地同時(shí)并聯(lián)連接兩個(gè)或更多的電容器。
在執(zhí)行并行設(shè)置電容器的可替換的連接切換的情況下，存在一種配置，在這種配置中連接切換的開(kāi)關(guān)提供在每個(gè)并行設(shè)置的電容器的一端上，另一端總是公共連接。在這種情況下，可以理解為在公共連接中的端部具有大量的電路寄生電容。由于這個(gè)原因，更為優(yōu)選的是具有在斷開(kāi)每個(gè)電容器時(shí)消除寄生電容的寄生電容消除單元。
例如，寄生電容消除單元可以由用于斷開(kāi)沒(méi)有被選擇的電容器的兩端的開(kāi)關(guān)和將斷開(kāi)的電容器的一端接地的開(kāi)關(guān)構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供適合于通過(guò)對(duì)在寬帶上切換頻率的多頻帶OFDM_UWB信號(hào)執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)施接收處理的良好的無(wú)線通信設(shè)備。
此外，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種能夠解決在多頻帶OFDM_UWB通信方案中在通過(guò)執(zhí)行直接轉(zhuǎn)換方案對(duì)接收的信號(hào)執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換過(guò)程中由于自混頻引起的DC偏移問(wèn)題的優(yōu)良的無(wú)線通信設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的無(wú)線通信設(shè)備具有由對(duì)應(yīng)于跳頻帶的并行設(shè)置的電容器構(gòu)成的并與跳頻同步地切換電容器的連接由此消除在頻率轉(zhuǎn)換之后在所接收的信號(hào)中包含的DC偏移的初級(jí)高通濾波器。由于在每個(gè)跳變頻帶上獨(dú)立地執(zhí)行DC偏移的消除處理，因此高通濾波器的截止頻率可以被設(shè)置成低于子載波頻率。
本發(fā)明的這些和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)從如附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體的描述中可以清楚看出。


附圖1所示為根據(jù)跳頻帶由并行設(shè)置的電容器構(gòu)成的高通濾波器的說(shuō)明。
附圖2所示為在頻帶#1的輸出電壓和輸入電壓之間的關(guān)系的說(shuō)明。
附圖3所示為在附圖1中所示的電路配置的改進(jìn)的說(shuō)明。
附圖4所示為舉例說(shuō)明其中寄生電容消除單元被添加到附圖1中所示的電路中的電路配置。
附圖5所示為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多頻帶OFDM_UWB接收器的方塊圖。
附圖6所示為舉例說(shuō)明通過(guò)跳頻控制器和電容器#C1至C#3的切換操作在多頻帶本地振蕩器上跳頻的時(shí)序圖。
附圖7所示為舉例說(shuō)明在多頻帶OFDM_UWB方案中規(guī)定的頻率分配的說(shuō)明。
附圖8所示為舉例說(shuō)明在多頻帶OFDM通信系統(tǒng)中使用的直接轉(zhuǎn)換接收器的方塊圖。
附圖9所示為解釋本地信號(hào)的自混頻的說(shuō)明。
附圖10所示為解釋通過(guò)自混頻引起的DC偏移的說(shuō)明。
附圖11所示為舉例說(shuō)明初級(jí)高通濾波器的配置的說(shuō)明。
附圖12所示為解釋如果在直接轉(zhuǎn)換接收器中截止頻率是4.125MHz時(shí)DC偏移的階躍響應(yīng)的收斂時(shí)間。
附圖13所示為在藍(lán)牙通信中訪問(wèn)碼的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式
下文參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施例。
本發(fā)明涉及在寬帶上切換頻率的多頻帶OFDM_UWB通信系統(tǒng)中通過(guò)對(duì)所接收的信號(hào)執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)施接收處理的無(wú)線通信設(shè)備，特別是通過(guò)直接轉(zhuǎn)換方案對(duì)所接收的信號(hào)執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換的無(wú)線通信設(shè)備。
由于不使用IF濾波器，直接轉(zhuǎn)換方案的采用有利于接收器的更寬的帶寬，由此增加了接收器在結(jié)構(gòu)上的靈活性。然而，由于所接收的頻率和本地頻率相同，因此存在的問(wèn)題是由于本地信號(hào)的自混頻引起發(fā)生直流分量(即DC)偏移。特別是在多頻帶OFDM通信系統(tǒng)中，在每個(gè)符號(hào)中執(zhí)行跳頻，在非常短的頻率切換時(shí)間內(nèi)難以檢測(cè)和消除DC偏移。
DC偏移的消除一般通過(guò)使用插入具有如附圖11所示的將所接收的信號(hào)乘以本地頻率的混頻器的輸出的初級(jí)高通濾波器(HPF)的方法執(zhí)行。然而，在施加如附圖10所示的階梯電壓時(shí)，在每個(gè)跳頻上對(duì)電容器進(jìn)行充電和放電，由此產(chǎn)生如附圖12所示的階躍響應(yīng)。
本發(fā)明人考慮到如果電容器能夠存儲(chǔ)正好在頻率從頻帶#1跳變到另一頻帶#2之前的電荷并在再次跳變到頻帶#1之后繼續(xù)階躍響應(yīng)，則電容器的充電/放電停止并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。即，在每個(gè)跳變頻帶上獨(dú)立地執(zhí)行DC偏移的消除處理。
為了實(shí)現(xiàn)這種處理，在將所接收的信號(hào)乘以本地信號(hào)的頻率轉(zhuǎn)換單元之后插入的初級(jí)高通濾波器由與如附圖1所示的跳頻帶對(duì)應(yīng)的并行設(shè)置的電容器構(gòu)成，由此與跳頻同步地切換電容器。在附圖1的實(shí)例中，給每個(gè)跳變頻帶#1，#2和#3提供電容器#1，#2和#3。
每個(gè)單個(gè)電容器在每個(gè)跳頻上反復(fù)地充電和放電，由此產(chǎn)生每個(gè)階躍響應(yīng)。在與跳頻同步的電容器切換操作時(shí)，電容器#1可以存儲(chǔ)正好在頻率從頻帶#1跳變到頻帶#2之前的電荷，并且可以在再次跳變到頻帶#1之后繼續(xù)階躍響應(yīng)。在根據(jù)跳頻重復(fù)電容器的切換操作之后，電容器#1的充電和放電停止并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。即，DC偏移的消除處理在每個(gè)跳變頻帶上獨(dú)立地執(zhí)行，由此防止了在某些頻帶中發(fā)生的階躍響應(yīng)的過(guò)渡現(xiàn)象影響下一跳變的頻帶。
如附圖7所示，頻帶#1至#3構(gòu)成了在多頻帶OFDM_UWB通信方案中是強(qiáng)制性的組1。即在頻帶#1、頻帶#2和頻帶#3中執(zhí)行跳頻。因此，在附圖1中所示的高通濾波器在隨后的三種狀態(tài)中切換。
(1)在頻帶#1時(shí)，SW#1接通而SW#2和SW#3切斷以僅建立電容器#1的連接。
(2)在頻帶#2時(shí)，SW#2接通而SW#1和SW#3切斷以僅建立電容器#2的連接。
(3)在頻帶#3時(shí)，SW#3接通而SW#1和SW#2切斷以僅建立電容器#3的連接。
附圖2所示為在頻帶#1的輸入電壓和輸出電壓之間的關(guān)系。水平軸指示相對(duì)于跳頻周期的時(shí)間。電容器#1事先放電，在跳頻周期t0時(shí)SW#1第一次接通。
在接通SW#1時(shí)，就象電容器C#1短路一樣輸入電壓直接施加給電路阻抗R。立刻，負(fù)電荷通過(guò)電路阻抗R流入到電容器C#1的右電極。結(jié)果，與輸入電壓一致的正電荷累積在電容器C#1的左電極上，因此對(duì)電容器C#1充電，輸出電壓降低。
在下一跳頻周期t1上SW#1切斷。因此，充電停止，在電容器C#1上的電荷不能運(yùn)動(dòng)并被存儲(chǔ)。
在跳變周期t3時(shí)SW#1根據(jù)到頻帶#1的跳變?cè)俅谓油?。因此，通過(guò)比初始輸出電壓低電容器C#1的充電電位的輸出電壓重新開(kāi)始充電，輸出電壓進(jìn)一步降低。
在下一跳變周期t4時(shí)充電操作停止。然后，在執(zhí)行到頻帶#1的跳變的t6時(shí)充電重新開(kāi)始。在下一跳變周期t7時(shí)，完成電容器C#1的充電以使輸出電壓達(dá)到零的穩(wěn)定狀態(tài)并且此后不改變。
如上文所述，過(guò)渡現(xiàn)象繼續(xù)并反復(fù)斷開(kāi)。因此，即使高通濾波器的截止頻率被設(shè)定到低于子載波頻率，在經(jīng)過(guò)了幾個(gè)跳頻周期之后階躍響應(yīng)收斂到穩(wěn)定狀態(tài)。這可以阻止在每個(gè)跳頻時(shí)階躍響應(yīng)的問(wèn)題發(fā)生(上文所描述)。
此外，在附圖1所示的高通濾波器的配置中可以將在并行設(shè)置的電容器和切換相應(yīng)的連接的開(kāi)關(guān)之間的位置關(guān)系倒置。附圖3舉例說(shuō)明了在這種情況下的電路配置。
在附圖1和3所示的電路配置的任一種情況下，連接切換的開(kāi)關(guān)提供在每個(gè)并行設(shè)置的電容器的一端上，另一端總是公共連接。在這種情況下，應(yīng)當(dāng)理解公共連接的一端具有大量的電路寄生電容。由于這個(gè)原因，更為可取的是具有用于消除在斷開(kāi)每個(gè)電容器時(shí)的寄生電容的寄生電容消除單元。
例如，寄生電容消除單元可以由用于斷開(kāi)未被選擇的電容器的兩端的開(kāi)關(guān)和用于使斷開(kāi)的電容器的一端接地的開(kāi)關(guān)構(gòu)成。
附圖4所示為舉例說(shuō)明寄生電容消除單元被添加到其中的高通濾波器的電路配置。在附圖4的實(shí)例中，電容器C#1處于連接狀態(tài)，在這種狀態(tài)下SW#1a和SW#1c同時(shí)接通，而SW#1b切斷。在斷開(kāi)電容器C#1時(shí)，SW#1a和SW#1c同時(shí)切斷，而SW#1b接通。因此，在電容器C#1至C#3的任一種情況下，帶有后綴“a”和“c”的開(kāi)關(guān)和帶有后綴“b”的開(kāi)關(guān)互斥地操作。
附圖5所示為根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例的多頻帶OFDM_UWB接收器的方塊圖。在附圖5所示的接收器中，具有切換在附圖1中所示的電容器的機(jī)構(gòu)的電路被用作在降頻變換之后的高通濾波器。在附圖5中所示的接收器利用所接收的信號(hào)的頻率轉(zhuǎn)換的直接轉(zhuǎn)換方案。
與RF信號(hào)的中心頻率相同的頻率的本地(LO)信號(hào)cos(2πfc)和sin(2πfc)被用作I-軸和Q-軸的所接收的信號(hào)的頻率轉(zhuǎn)換。例如，在使用在附圖7中所示的組1的頻帶的情況下，多頻帶接收器要求與RF信號(hào)的中心頻率相同頻率的3432MHz、3960MHz和4488MHz的三個(gè)本地頻率。
多頻帶本地振蕩器產(chǎn)生這些多重頻率信號(hào)。由于信道切換寬度在多頻帶OFDM_UWB系統(tǒng)中較大，因此單個(gè)PLL不能執(zhí)行寬帶頻率切換。因此，考慮到多頻帶本地振蕩器優(yōu)選被構(gòu)造成，通過(guò)使用頻分和基于單個(gè)參考頻率的頻率計(jì)算，在多頻帶系統(tǒng)中精確地獲得每個(gè)頻帶的中心頻率。例如在日本專利申請(qǐng)JP2004-251006(其已經(jīng)轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)人)的說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)了頻率合成器。
跳頻控制器控制在多頻帶本地振蕩器中的跳頻操作。此外，降頻變換混頻器將I-軸和Q-軸的所接收的信號(hào)分別乘以從多頻帶本地振蕩器中輸出的本地信號(hào)以執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換。
在通過(guò)直接轉(zhuǎn)換方案的降頻變換中，由于本地信號(hào)的自混頻造成發(fā)生DC偏移。在本實(shí)施例中，降頻變換混頻器的隨后級(jí)包括由對(duì)應(yīng)于跳頻帶#1至#3的并行設(shè)置的電容器C#1至C#3構(gòu)成的I-軸和Q-軸上的相應(yīng)的初級(jí)高通濾波器和用于切換電容器的連接的SW#1至SW#3。
跳頻控制器與跳頻同步地執(zhí)行SW#1至SW#3的切換操作，即在多頻帶本地振蕩器上的本地頻率的切換操作，由此與跳頻同步地執(zhí)行電容器C#1至C#3的交替連接。
電容器#1可以存儲(chǔ)正好在頻率從頻帶#1跳變到另一頻帶#2之前的電荷，并在再次跳變到頻帶#1之后可以繼續(xù)階躍響應(yīng)。在以這種方式根據(jù)跳頻重復(fù)電容器的切換操作之后，電容器#1的充電/放電停止并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。相同電壓施加給另外的電容器C#2和C#3。即，在每個(gè)跳變頻帶上獨(dú)立地執(zhí)行DC偏移的消除處理，由此防止了在某些頻帶中發(fā)生的階躍響應(yīng)的過(guò)渡現(xiàn)象影響下一跳變的頻帶。
此外，電容器C#1至C#3可以具有如附圖4所示的寄生電容消除單元，該寄生電容消除單元在附圖5中被省去了。
在以這種方式已經(jīng)進(jìn)行了頻率轉(zhuǎn)換和進(jìn)行了DC偏移消除的所接收的信號(hào)中，通過(guò)低通濾波器抽取低頻并通過(guò)可變?cè)鲆娣糯笃鲗⑵浞糯?。所放大的信?hào)從模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。此外，通過(guò)FFT將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)，并解調(diào)每個(gè)載波以再現(xiàn)最初以串行形式發(fā)射的信息。
如果在切換電容器C#1至C#3的連接時(shí)同時(shí)并聯(lián)連接兩個(gè)或多個(gè)電容器，則根據(jù)每個(gè)電容將電荷分配給每個(gè)電容器。在這種情況下，由于DC偏移影響另一頻帶，存在產(chǎn)生縮短階躍響應(yīng)時(shí)間的不充分的結(jié)果的可能性。由于這個(gè)原因，跳頻控制器在切換電容器的連接時(shí)具有時(shí)間差Δt以便在多頻帶本地振蕩器上不與頻率跳變同步地同時(shí)并聯(lián)連接兩個(gè)或更多個(gè)電容器。附圖6所示為舉例說(shuō)明通過(guò)跳頻控制器和電容器C#1至C#3的切換操作在多頻帶本地振蕩器上的跳頻。
參考具體的實(shí)施例已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明。然而，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯然可以對(duì)實(shí)施例進(jìn)行改進(jìn)和/或替換。即，已經(jīng)描述的實(shí)施例僅僅是用于說(shuō)明的目的，說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容不應(yīng)該解釋為限制性的。為了理解本發(fā)明的范圍，應(yīng)該考慮附加的權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.一種用于接收在多個(gè)頻帶中跳頻的通信信號(hào)的無(wú)線通信設(shè)備，該無(wú)線通信設(shè)備包括將所接收的通信信號(hào)乘以由跳變頻率構(gòu)成的本地信號(hào)以執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換的頻率轉(zhuǎn)換單元；包括與跳頻帶對(duì)應(yīng)的并行設(shè)置的電容器并與跳頻同步地切換電容器的連接的高通濾波器單元；和對(duì)已經(jīng)通過(guò)高通濾波器單元的所接收的信號(hào)執(zhí)行接收處理的接收處理單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的無(wú)線通信設(shè)備，其中通信信號(hào)是通過(guò)在寬頻帶上攜帶傳輸信息而獲得的超寬帶信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的無(wú)線通信設(shè)備，其中通信信號(hào)是通過(guò)如下過(guò)程獲得的OFDM信號(hào)將多條數(shù)據(jù)分配給載波、調(diào)制每個(gè)載波的幅值和相位、以及將載波變換成時(shí)域信號(hào)同時(shí)保持每個(gè)載波在頻域中的正交性，以及其中接收處理單元執(zhí)行OFDM解調(diào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的無(wú)線通信設(shè)備，其中高通濾波器單元在切換電容器的連接時(shí)具有時(shí)間差以便不與跳頻同步地同時(shí)并聯(lián)連接兩個(gè)或更多個(gè)電容器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的無(wú)線通信設(shè)備，其中高通濾波器單元具有在斷開(kāi)每個(gè)電容器時(shí)消除寄生電容的寄生電容消除單元。
全文摘要
本發(fā)明涉及無(wú)線通信設(shè)備，其消除了在通過(guò)直接轉(zhuǎn)換方案對(duì)多頻帶OFDM_UWB信號(hào)進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換的過(guò)程中由于自混頻引起的DC偏移問(wèn)題。給每個(gè)跳變頻帶#1、#2和#3提供電容器#1，#2和#3。與跳頻同步地切換電容器。例如，電容器#1存儲(chǔ)正好在頻率從頻帶#1跳變到另一頻帶#2之前的電荷并在再次跳變到頻帶#1之后繼續(xù)階躍響應(yīng)。電容器#1的充電/放電迅速停止并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
文檔編號(hào)H04J11/00GK1918810SQ20058000495
公開(kāi)日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2005年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月21日
發(fā)明者飯?zhí)镄疑?申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社