多載波基站接收器的制造方法
【專利摘要】本公開涉及多載波基站接收器。本發(fā)明實施例可提供一種接收器。接收器可包括RF部分和正交混合器，其耦接至RF部分，用于將無線信號的第一組直接下變頻至基帶頻率正交信號以及將無線信號的第二組下變頻至中頻正交信號。接收器可還包括一對模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，用于將下變頻的正交信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字正交信號。而且，接收器可包括數(shù)字部分，其具有兩個通路以對數(shù)字基帶頻率正交信號執(zhí)行信號處理以及將數(shù)字中頻信號下變頻至基帶，從而抵消其中的第三階諧波失真。接收器可被布置在單片集成電路上。
【專利說明】多載波基站接收器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線通信接收器，具體涉及單片集成的配置用于多載波、多帶操作的 多個接收器。

【背景技術(shù)】
[0002] 蜂窩技術(shù)持續(xù)發(fā)展以支持日漸流行的無線技術(shù)應(yīng)用。近來，流行的無線標準化技 術(shù)已經(jīng)從GSM(Global System for Mobile Communication，全球移動通信系統(tǒng)）發(fā)展至 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access，寬帶碼分多址）并發(fā)展至 LTE(Long Term Evolution,長期演進）。然而，當(dāng)一種新的無線標準出現(xiàn)時，之前的標準版本不會被廢 棄，這是因為支持之前的標準的裝置仍舊在用。實際上，兩個或更多在先標準產(chǎn)生裝置通常 仍在流通。因此，無線通信供應(yīng)商期望支持同時流通的所有標準產(chǎn)生裝置。
[0003] 近年來，能夠接收具有單個信號通道的多載波的基站接收器已經(jīng)變得普遍。這些 多載波接收器的優(yōu)勢是與利用專用于每個載波的接收器制成的系統(tǒng)相比更低的成本和更 小的尺寸。
[0004] 由于不同標準提供了不同信號特征，諸如基站接收器之類的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必須足夠復(fù) 雜以支持不同的信號特征。出現(xiàn)了用于WCDM和LTE標準的直接轉(zhuǎn)換接收器。直接轉(zhuǎn)換指 的是從射頻（RF)直接下變頻至基帶。雖然直接轉(zhuǎn)換減少了電路組件，降低了接收器成本， 但是直接轉(zhuǎn)換還是具有缺點，例如對有限的鏡像抑制和諧波失真敏感。WCDM和LTE標準 信號由于它們相對低的鏡像抑制要求（_70dB)而引導(dǎo)它們自己進行直接轉(zhuǎn)換。另一方面， MC-GSM(多載波GSM)被證明由于其產(chǎn)生_90dB的鏡像抑制的較大的帶內(nèi)阻擋（DCS/PCS帶 中的-25dBm以及GSM850/GSM900帶中的-16dBM)和對于已知技術(shù)不實用的諧波失真抑制 要求而難于直接轉(zhuǎn)換。
[0005] 由于，MC-GSM通常采用使用中頻（IF)采樣的外差轉(zhuǎn)換。這些傳統(tǒng)MC-GSM外差接 收器通常不適于單片集成。例如，用于外差接收器的IF濾波器和抗混疊濾波器通常要求對 于硅制程不實際的大電感器。相反，WCDM和LTE接收器可使用直接轉(zhuǎn)換接收器。不能利 用直接轉(zhuǎn)換接收器支持MC-GSM，阻止了可支持所有標準的單個平臺的開發(fā)。
[0006] 因此，發(fā)明人認識到現(xiàn)有技術(shù)中對于利用單個單片接收器支持諸如MC-GSM和 WCDMA/LTE之類的不同標準信號的基站接收器的需求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖1圖示出根據(jù)本發(fā)明實施例的無線通信系統(tǒng)。
[0008] 圖2圖示出根據(jù)本發(fā)明實施例的接收器系統(tǒng)的簡化框圖。
[0009] 圖3圖示出根據(jù)本發(fā)明實施例的接收器操作的簡化流程。
[0010] 圖4圖示出由根據(jù)本發(fā)明實施例的接收器系統(tǒng)的產(chǎn)生的信號。

【具體實施方式】
[0011] 本發(fā)明實施例可提供一種接收器。接收器可包括RF部分和與RF部分耦接的正交 混合器，以將無線信號的第一組直接下變頻成基帶頻率正交信號以及將無線信號的第二組 直接下變頻成中頻正交信號。接收器還可包括一對模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)，用于將下變頻后的正 交信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字正交信號。而且，接收器可包括數(shù)字部分，其具有兩個路徑來對數(shù) 字基帶頻率正交信號執(zhí)行信號處理以及將數(shù)字中頻信號下變頻至基帶，抵消了其中的第三 階諧波失真。接收器可布置在單片集成電路上。
[0012] 圖1圖示出根據(jù)本發(fā)明實施例的無線通信系統(tǒng)100。無線通信系統(tǒng)100可包括基 站110和多個移動站120-140?；?10可耦接至無線通信系統(tǒng)的后端網(wǎng)絡(luò)（未示出），而 且可在移動站120-140與后端網(wǎng)絡(luò)之間提供通信。當(dāng)然，無線通信系統(tǒng)100可包括布置在 小區(qū)中的多個基站，出于簡化和圖示的目的而在圖1中僅僅示出了一個基站110。
[0013] 無線通信系統(tǒng)100可支持多個標準和多帶通信。例如，無線通信系統(tǒng)可支持利用 圖1中的LTE移動站120、WCDMA移動站130和MC-GSM移動站140圖示出的LTE、WCDMA和 MC-GSM標準通信；然而，所列示的這些標準的使用僅僅是示例性的，其它標準也可被無線 通信系統(tǒng)100支持。除了多標準性能之外，無線通信系統(tǒng)100還可支持多個通信帶。例如， 無線通信系統(tǒng)100可支持DCS/PCS帶和MC-GSM的GSM850/GSM900帶。
[0014] 無線通信系統(tǒng)100中的多標準多帶信號可被分類成兩個組。第一組可以指的是可 應(yīng)用直接轉(zhuǎn)換的信號，第二組可以指的是不可應(yīng)用直接轉(zhuǎn)換的信號。在圖1的示例中，LTE 和WCDM可落入基站中的可應(yīng)用直接轉(zhuǎn)換的第一組，MC-GSM可落入基站中的不可應(yīng)用直接 轉(zhuǎn)換的第二組。雖然直接轉(zhuǎn)換提供了諸如低系統(tǒng)成本、改進的帶外性能、低功耗和低組件成 本之類的優(yōu)勢，但是一些標準性能要求對于直接轉(zhuǎn)換是不可行的。例如，由于接收到的RF 信號在直接轉(zhuǎn)換中直接混入基帶，所以諧波失真和圖像可落入帶內(nèi)。雖然一些標準性能要 求對于要求大約70dB的圖像和諧波抑制的諸如LTE和WCDM之類的直接轉(zhuǎn)換應(yīng)用足夠低， 但是其它系統(tǒng)要求對于直接轉(zhuǎn)換不可行的更高的性能，例如要求90dB的抑制的MC-GSM。主 要的噪聲源可包括圖像信號和諧波失真-第二和第三階（分別是HD2, HD3)。
[0015] 基站110可利用各種標準技術(shù)的移動站120-140以及多個帶支持無線通信。基站 Iio可將信號傳遞至下行鏈路信號中的移動站120-140,而且從上行鏈路信號中的移動站 120-140接收信號。因此，基站110可從移動站120接收LTE兼容信號，從移動站130接收 WCDM信號，以及從移動站140接收MC-GSM信號。基站110可將接收到的信號轉(zhuǎn)換成基帶 信號以從中解調(diào)并提取信息。
[0016] 圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的接收器200的簡化框圖。例如，接收器200可布置在圖 1的基站110中。接收器200可支持前述兩組信號-可應(yīng)用直接轉(zhuǎn)換的信號（例如，LTE， WCDM)以及不可應(yīng)用直接轉(zhuǎn)換的信號（例如，MC-GSM)。由此，接收器200可被設(shè)置成利用 作為單個單片接收器的公共電路組件為信號的第一組提供直接轉(zhuǎn)換或者為信號的第二組 (第一組）提供低IF轉(zhuǎn)換。
[0017] 接收器200可被布置在單片集成電路上?；窘邮掌?00可包括低噪聲放大 器（LNA) 205、諧波或帶通濾波器210、變換器215、輸入電阻器Rin，220、一對正交混頻器 225. 1-225. 2、一對電流至電壓放大器235. 1-235. 2、一對模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC) 240. 1-240. 2、 一對抽取濾波器245. 1-245. 2、一對低通濾波器250. 1-250. 2、Hilbert濾波器255、求和器 260和控制器265。
[0018] LNA205的輸入可耦接至天線端口，天線端口可耦接至天線（未示出）。天線可接 收RF信號，LNA205可放大接收到的RF信號。LNA205可耦接至諧波濾波器210,該濾波器 接收已經(jīng)被LNA205放大的RF信號。
[0019] 諧波或帶通濾波器210可耦接至變換器215。變換器215可被配置為巴倫匹配變 換器。變換器215可將接收到的信號轉(zhuǎn)換成平衡信號（即，兩個信號）。變換器215的平 衡側(cè)可耦接至輸入電阻器Rin220。輸入電阻器220可將RF電壓信號轉(zhuǎn)換成電流RF信號。 輸入電阻器220可被配置成基本線性的元件以保持基站接收器200的RF部分基本沒有失 真。
[0020] 輸入電阻器220可耦接至該對正交混頻器225. 1-225. 2。每個正交混頻器 225. 1-225. 2可包括兩個輸入和一個輸出。第一輸入可從輸入電阻器220的兩個平衡節(jié)點 接收RF信號（其可能是電流信號）。正交混頻器225. 1-225. 2的第二輸入可耦接局部振蕩 器（LO)正交發(fā)生器230。LO正交發(fā)生器230可包括鎖相環(huán)（PLL)和振蕩器。LO正交發(fā)生 器230可根據(jù)電流接收信號特征和頻帶來產(chǎn)生不同頻率的LO信號。控制器265可接收與 電流接收信號特征和頻帶相對應(yīng)的模式選擇輸入，并可控制LO正交發(fā)生器230以產(chǎn)生適當(dāng) 的LO信號?？刂破?65可根據(jù)模式選擇而被編程用于操作的特定帶。模式選擇輸入還可 表達接收器可接收并處理信號的上述第一或第二組中的哪個。
[0021] 對于第一組信號，正交混頻器225. 1-225. 2可將RF信號直接下變頻至基帶信號， 基帶信號可能大致為或接近0Hz。另一方面，對于第二組信號，正交混頻器225. 1-225.2可 將RF信號下變頻至低IF信號。例如，低IF信號可能大致為或接近IOMHz。正交混頻器225. 1 可產(chǎn)生同相的（I)下變頻信號，并且其輸出可被提供給I-信號通道。正交混頻器225. 2可 產(chǎn)生正交相位（Q)下變頻信號，并且其輸出可被提供至Q-信號通道，其可能與I-信號通道 大致成90度的相差。
[0022] 正交混頻器225. 1-225. 2的輸出可耦接至電流至電壓放大器235. 1-235. 2,它們 可放大并轉(zhuǎn)換下變頻信號成電壓信號。電流至電壓放大器235. 1-235. 2帶寬可被控制器 265調(diào)諧以適應(yīng)屬于第一組的下變頻基帶信號或者屬于第二組的下變頻IF信號兩者或之 一。控制器265可根據(jù)模式選擇來調(diào)節(jié)電流至電壓放大器235. 1-235. 2的帶寬。
[0023] 輸入電阻器Rin220、無源正交混頻器225. 1-225. 2和電流至電壓放大器 235. 1-235. 2的低輸入阻抗的配置可提供高度線性的RF信號通道，該通道使得基站接收 器200的RF部分保持相對沒有失真。電流至電壓放大器235. 1-235. 2的輸入可提供低阻 抗至正交混頻器225. 1-225. 2的輸出。當(dāng)正交混頻器被實施成無源開關(guān)時，電流至電壓 放大器235. 1-235. 2的低阻抗可被傳遞至正交混頻器225. 1-225. 2的輸入。正交混頻器 225. 1-225. 2的RF和基帶信號端處的低阻抗確保了無源混頻器端上的電壓信號將較小。無 源混頻器端上的有限電壓信號擺動導(dǎo)致了從RF至電流至電壓放大器的輸入的操作的高線 性度模式。
[0024] 電流至電壓放大器 235. 1-235. 2 可耦接至 ADC240. 1-240. 2。ADC240. 1-240. 2 可 數(shù)字化下變頻信號。ADC240. 1-240. 2可適應(yīng)屬于第一組的下變頻基帶信號或者屬于第二組 的下變頻IF信號兩者或之一。控制器265可基于模式選擇調(diào)節(jié)ADC240. 1-240. 2的帶寬。
[0025] ADC240. 1-240. 2可耦接至抽取濾波器245. 1-245. 2。抽取濾波器245. 1-245. 2可 執(zhí)行下采樣。抽取濾波器245. 1-245. 2可適應(yīng)屬于第一組的下變頻基帶信號或者屬于第二 組的下變頻IF信號兩者或之一?？刂破?65可基于模式選擇調(diào)節(jié)抽取濾波器245. 1-245.2 的帶寬。
[0026] 抽取濾波器245. 1-245. 2可耦接至低通濾波器250. 1-250. 2。低通濾波器 250. 1-250. 2可執(zhí)行低通濾波。低通濾波器250. 1-250. 2可適應(yīng)屬于第一組的下變頻基帶 信號或者屬于第二組的下變頻IF信號兩者或之一?？刂破?65可基于模式選擇調(diào)節(jié)低通 濾波器250. 1-250. 2的帶寬。
[0027] 而且，抽取濾波器245. 1-245. 2和低通濾波器250. 1-250. 2可被調(diào)諧來抑制不期 望的信號特征。
[0028] Hilbert濾波器255可耦接至Q-信號通路中的低通濾波器250. 2。Hilbert濾 波器255可使得Q-信號偏移90度并執(zhí)行傅立葉變換。I-信號通路低通濾波器250. 1和 Hilbert濾波器255的輸出可耦接至求和器260。求和器260可輸出解析基帶信號，可從解 析基帶信號中提取信息。求和器260的輸出可耦接至基帶處理器，基帶處理器可提取信息。 對于直接轉(zhuǎn)換操作，HiIbert濾波器255可被旁路，而且可從低通濾波器250. 1，250. 2輸出 同相和正交基帶信號。
[0029] 接收器200可對信號進行接收并基于模式選擇采樣不同下變換技術(shù)來下變頻-直接下變換和低IF下變換?；窘邮掌?00可被布置在單片集成電路上以針對不同下變 換技術(shù)利用同一接收器組件支持多個之前不兼容的標準技術(shù)。而且，除了針對諸如MC-GSM 之類的標準要求將HD2分量抑制到可接受的水平之外，低IF轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號處理可抵消相 關(guān)HD3分量。因此，接收器200提供了改進的接收器架構(gòu)，其對于單片集成電路中的針對不 同下變換調(diào)整的電路組件的重復(fù)使用是成本有效的，并且同時提供了改進的通信質(zhì)量。
[0030] 圖3圖示出處理300,用于利用根據(jù)本發(fā)明實施例的公共接收器接收多標準無線 信號。例如，處理300可由圖2的接收器200執(zhí)行。在步驟310,可選擇模式。模式可對應(yīng) 于接收器是操作在直接下變換下還是低IF下變換模式下。例如，操作人員可在安裝時設(shè)置 模式。根據(jù)模式，控制器265可針對LO正交發(fā)生器230和其它接收器組件設(shè)置操作帶。
[0031] 如果選擇了直接下變換模式，可在步驟320接收信號。接收的信號可通過公共RF 部分進行傳播。例如，接收的信號可利用諸如圖2所示的公共LNA205、諧波濾波器210和變 換器220之類的公共RF電路組件而被放大、調(diào)和地濾波、并轉(zhuǎn)換成平衡RF信號。而且，接 收的信號（可能是電壓信號）可被轉(zhuǎn)換成電流信號。
[0032] 在步驟330,接收的信號可被直接下變頻至基帶。下變換可由將接收到的信號下 變頻至基本等于或接近OHz (即，基帶）的正交混頻器來執(zhí)行。基帶信號可轉(zhuǎn)換回電壓信號 并隨后被數(shù)字化?；鶐盘柨舍槍︾R像抑制和諧波失真抑制而進一步被處理。由于直接下 變換至基帶，HD2和HD3可落入帶內(nèi)并可能必須被相應(yīng)地抑制?？山?jīng)由模擬濾波、數(shù)字濾波 和/或抽取進行抑制。在一個實施例中，圖像和諧波失真可被抑制至70dB或以下。在直 接轉(zhuǎn)換中，數(shù)字信號可分流圖2的接收器200的Hilbert濾波器255,而且可從低通濾波器 250. 1，250. 2輸出基帶信號（Ibb和Qbb)。在一個實施例中，直接下變換模式可很好地適應(yīng) LTE和WCDMA信號。
[0033] 如果低IF轉(zhuǎn)換模式被選擇，可在步驟320接收信號。接收的信號可通過公共RF 部分傳播。例如，接收的信號可利用諸如圖2所示的公共LNA205、諧波濾波器210和變換 器220之類的公共RF電路組件而被放大、調(diào)和地濾波、并轉(zhuǎn)換成平衡RF信號。而且，接收 的信號（可能是電壓信號）可被轉(zhuǎn)換成電流信號。
[0034] 在步驟350,接收的信號可被下變頻至低IF信號。在一個實施例中，低IF轉(zhuǎn)換模 式可能很好地適合于MC-GSM信號；然而，其也用于LTE和WCDM信號。下變換可由將RF信 號下變頻至低IF信號（其基本等于或接近IOMHz)的正交混頻器執(zhí)行。例如，同一正交混 頻器可被配置成根據(jù)模式選擇將LTE和WCDM信號直接下變頻至基帶以及將MC-GSM信號 下變頻至低IF。低IF信號可被轉(zhuǎn)換回電壓信號并隨后被數(shù)字化。
[0035] 低IF信號可針對鏡像抑制和諧波失真抑制而進一步被處理。在步驟345,低IF信 號可被抽?。?，下米樣）并被動態(tài)濾波以抑制HD2分量。例如，可通過借助于求和器260 對"I"通路和"Q"通路求和來產(chǎn)生解析基帶信號，其包括Hilbert濾波器255。在一個實施 例中，如果RF信號是2-調(diào)信號，正交低IF(基帶）信號可表示為：
[0036] Ibb (t) = Acos (ω J)+Acos (ω 2t)
[0037] Qbb (t) = Asin (ω jt)+Asin (ω 2t)，
[0038] 其中A是幅值（S卩，幅度），wl和w2表示載波頻率。
[0039] 這些信號可被平方來校正偶數(shù)階非線性，其可表示為：

【權(quán)利要求】
1. 一種接收器，包括： RF部分； 正交混合器，其耦接至RF部分，用于將無線信號的第一組直接下變頻至基帶頻率正交 信號以及將無線信號的第二組下變頻至中頻正交信號； 一對模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)，用于將下變頻的正交信號轉(zhuǎn)換至相應(yīng)的數(shù)字正交信號；以及 數(shù)字部分，其具有兩個通路以對數(shù)字基帶頻率正交信號執(zhí)行信號處理以及將數(shù)字中頻 信號下變頻至基帶，從而抵消其中的第三階諧波失真， 其中接收器被布置在單片集成電路上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收器，其中第一組包括LTE和/或WCDMA信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收器，其中第二組包括MC-GSM信號。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收器，其中數(shù)字部分包括通路中的一個中的Hilbert濾波 器以及用于組合兩個通路的求和器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收器，其中數(shù)字部分包括每個通路中的抽取和低通濾波 器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收器，其中RF部分包括低噪聲放大器，用于接收無線信號 的第一和第二組。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收器，進一步包括可變局部振蕩器發(fā)生器，用于產(chǎn)生局部 振蕩信號。
8. -種操作單片集成接收器的方法，包括： 基于模式選擇，在直接轉(zhuǎn)換模式或低中頻（IF)轉(zhuǎn)換模式下操作單片集成接收器； 如果在直接轉(zhuǎn)換模式下，則接收RF信號并利用正交混合器將RF信號下變頻成基帶信 號；以及 如果在低IF轉(zhuǎn)換模式下，則接收RF信號并利用正交混合器將RF信號下變頻成IF信 號， 對IF信號抽取并濾波，以及 將IF信號數(shù)字地下變頻至基帶以抵消與IF信號相關(guān)的第三階諧波失真分量。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中直接轉(zhuǎn)換模式針對信號的第一組，而且第一組包 括LTE和/或WCDMA信號。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中低IF轉(zhuǎn)換模式針對信號的第二組，而且第二組包 括MC-GSM信號。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進一步包括將RF信號轉(zhuǎn)換成電流信號并在下變換之 后將電流信號轉(zhuǎn)換回電壓信號。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進一步包括在低IF轉(zhuǎn)換模式中使用Hilbert濾波器 以及在直接轉(zhuǎn)換模式中使Hilbert濾波器被旁路。
13. -種基站，包括： 天線；以及 單片集成接收器，包括 奉禹接至天線的RF部分， 正交混合器，用于基于模式選擇將RF信號轉(zhuǎn)換成基帶信號或中頻，以及 數(shù)字部分，其具有兩個通路以對數(shù)字基帶頻率正交信號執(zhí)行信號處理以及將數(shù)字中頻 信號下變頻至基帶，從而抵消其中的第三階諧波失真。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的基站，其中數(shù)字部分包括通路中的一個中的Hilbert濾波 器以及用于組合兩個通路的求和器。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的基站，其中數(shù)字部分包括每個通路中的抽取和低通濾波 器。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的基站，其中RF部分包括低噪聲放大器。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的基站，進一步包括可變局部振蕩器發(fā)生器，用于基于模式 選擇產(chǎn)生局部振蕩信號。
【文檔編號】H04L27/26GK104378324SQ201410398212
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月14日
【發(fā)明者】A·蒙塔爾沃, K·G·加德 申請人:美國亞德諾半導(dǎo)體公司