用於在通信系統中補償直流偏移的方法和設備的製作方法

2023-06-30 23:29:41

專利名稱：用於在通信系統中補償直流偏移的方法和設備的製作方法
用於在通信系統中補償直流偏移的方法和設備相關申請案本申請案是2003年11月25日申請的第10/722，229號共同待決美國專利申請案 的部分接續申請案，所述第10/722，229號美國專利申請案是2003年6月19日申請的第 10/600，499號美國專利申請案的部分接續申請案，所述第10/600，499號美國專利申請案 主張2002年6月20日申請的第60/390，585號美國臨時專利申請案的優先權，所述臨時專 利申請案的全部揭示內容全文以引用的方式併入本文中。


圖1說明併入有減法器的無線數據通信系統的高級框圖。圖2A說明在「理想」或理論系統中對符號解碼器的同相(I)和正交相(Q)輸入的
信號圖。圖2B說明在存在直流(DC)偏移的情況下對符號解碼器的I和Q輸入的信號圖。圖3說明併入有DC分量減法器的接收器的框圖。
具體實施例方式圖1是無線數據通信系統10的框圖，所述無線數據通信系統10包括發射器12和 接收器14。在發射器12處，當用戶16對著麥克風18講話時，所述麥克風18將用戶的語 音的聲能轉換成具有實時電壓波形20的模擬電信號。雖然就用戶的語音的經轉換的聲能 而描述所展示的實例，但相對於其它類型的信號，發射器12的操作也是相同或大體上相同 的。在適當修改的情況下，發射器12以及下文所描述的接收器還可用於發射和接收數字信 號，僅以舉例方式展示模擬實施例。再次參考模擬實施例，取樣器22將模擬電信號轉換成離散電信號，以提供經取樣 的波形24。量化器26將離散電信號量化成脈衝振幅調製電壓，其表示經取樣的波形的經 量化的波形型式28。編碼器30將經量化的離散電信號編碼成(例如)由八位字流或八位 字節流32表示的位串。根據符號編碼方案，由符號編碼器34來對所述八位字節進行編碼。 因此，舉例來說，符號編碼器34對每一八位字節的每兩個連續位進行編碼以提供二位符號 流。由符號編碼器34產生的符號表示I。。mp_nt和Q。。mp_nt向量的值，使得其向量和根據 所定義的信號方案產生適當值。I。。mp。nent向量在乘法器38中乘以由振蕩器40產生的第一 正弦波，以產生經調製的「同相」(I)信號。另一方面，Q。。mp。nent向量在乘法器42中乘以已由 90°移相器44移相90°的由振蕩器40產生的第二正弦波，以產生經調製的「正交相」(Q) 信號。加法器46將經調製的I和Q信號與由振蕩器40產生的正弦波一起相加，以產生由 調製器48接收以調製載波正弦波的複合信號。調製器48包括振蕩器50和乘法器52，所述 乘法器52將複合信號與振蕩器信號相乘，以產生接著由天線54發射的經調製的載波信號。在接收器14處，由天線60接收所發射的信號，所述天線60將所接收的信號饋送 到低噪聲放大器(LNA)62中，低噪聲放大器(LNA)62的輸出連接到混頻器64(也稱為解調器)。混頻器64包括乘法器66和振蕩器68，其經布置以在線70和72上產生正交輸出信 號。線70和72上的信號連接到濾波器和自動增益控制單元(AGC) 74。濾波器和AGC單元 74根據經由天線60接收的經調製的載波的強度，自動地調整施加到來自AGC 74的輸出信 號的增益，以便維持相對恆定的輸出信號電平。來自濾波器和AGC單元74的正交輸出信號經由下文詳細描述的減法器80而連接 到符號解調器76，所述符號解調器76解調製所接收的信號的經自動增益控制的型式，以產 生同相⑴信號和正交相(Q)信號兩者，同相⑴信號和正交相(Q)信號分別表示I。。mp_nt 向量信號和Q。。mp_nt向量信號的所接收值。此後，符號解碼器78(其可為正交移相鍵控 (QPSK)解碼器)使用I。。mp_nt和Q。。mp_nt向量的二位值產生經重建的八位字節字流中的經 解碼的連續符號位。接著將所述經重建的八位字節字傳遞到輸出模擬電信號的D/A轉換器 79，所述模擬電信號被揚聲器81轉換成聲能。在處理數位訊號的過程中，可在不需要D/A 轉換器80的情況下，單獨地處理來自信號解碼器的輸出。現另外參看圖2a，其展示在「理想」或理論系統中對符號解碼器76的I和Q輸入 的圖。在理想系統中，符號解碼器78始終正確地檢測I和Q分量兩者。舉例來說，在所展 示的實例中，將相應I和Q值「0」和「 1 」適當地解碼為「01」。然而，在實際物理系統(其信號圖的實例展示於圖2b中)中，在不使用減法器80 的情況下，系統不規則性在I或Q分量上或在I和Q分量兩者上引起直流(DC)偏移電壓。 舉例來說，可致使I和Q值的值含有DC偏移的因素包括所接收的信號存在噪聲和信號強度 有變化，以及接收器系統中的組件和電路失衡及設計。此外，歸因於AGC 74的效應，DC偏 移將傾向於隨時間而變化。此時變DC偏移可能難以補償。就符號解碼器78依賴於相應I和Q分量的所檢測的電壓的正負性和量值兩者以 便正確地對所接收的符號予以解碼來說，DC偏移電壓的存在可導致符號解碼器78不正確 地對所接收的符號予以解碼。舉例來說，在所展示的實例中，圖2a中所展示的I和Q的相 應值「0」和「1」已被錯誤地檢測為「00」 (展示於圖2b中)。然而，不管AGC 74是否正致使此類DC偏移隨時間而改變，均可通過使用減法器80 和現另外參看的圖3的框圖中說明的方法來大體上減少或消除可能存在於所接收的信號 中的DC偏移。減法器80放置於系統10的接收器部分中的濾波器和AGC 74與符號解調器76和 符號解碼器78 (為便利起見，符號解調器76和符號解碼器78表示為單一區塊96)之間。簡 單地說，在減法器80中，在執行符號解碼之前，大體上移除或消除I和Q分量兩者的DC偏 移的經時間平均值。在減法器80中，將線82上的經解調製的同相I。。mp。nent信號饋送到I。。mp。nentDC估計 器88中。DC估計器88(例如)通過低通濾波技術等來確定I。。mp。nent信號中的瞬時DC電平。 將I。。mP_tDC估計器88的輸出饋送到I。。mp。nentDC平均器90中，所述I。。mp。nentDC平均器90計 算其DC輸入的時間平均值。可周期性地計算並更新所述平均值。在一實施例中，可每當使I。。mp。nentDC估計器88的新輸出值可用時便更新所述平均 值。在本說明書中以及在權利要求書中，將此平均值稱為「移動平均值(movingaverage) 」。 將計算移動平均值的DC平均器稱為處於「移動平均模式」。可計算移動平均值作為預定數 目的值上的I。。mp。nentDC估計器88輸出的平均值。
在一替代實施例中，可每一預定時間間隔將平均值更新一次。在本說明書中以及 在權利要求書中，將此平均值稱為「運行平均值(running average) 」。將計算運行平均值的 DC平均器稱為處於「運行平均模式」。可計算運行平均值作為預定時間間隔上的I。。mp。nentDC 估計器88的平均值。舉例來說，所述預定時間間隔可涵蓋多個DC估計器輸出值。在一替代實施例中，可通過另一平均技術來計算平均值。 根據本發明，如果預期I。。mp。nent信號中的DC偏移不連續地改變，那麼DC平均器90 可從移動平均模式切換到運行平均模式，且反之亦然。在一實施例中，I。。mp。nentDC平均器90 可基於接收器的操作模式而在移動平均模式與運行平均模式之間切換。舉例來說，如果接 收器的操作模式為跳頻模式，那麼DC平均器90可經配置以在運行平均模式中操作。運行平 均模式的預定時間周期可經配置使得僅一起求對應於單一跳頻的DC估計值的平均值。相 比之下，如果接收器的操作模式為非跳頻模式，那麼DC平均器90可經配置以在移動平均模 式中操作。將I。。mp。nentDC平均器90的輸出饋送到DC分量減法器86中，所述DC分量減法器86 從線82上的經解調製的同相I。。mp。nent信號中減去經時間平均DC分量。接著將DC分量減法 器86的輸出I 『。。mp。nent (其表示大體上移除可能包含於其中的任何DC偏移的I。。mp。nent值) 饋送到符號解調器和解碼器96中。同時，在正交信號信道中，將線98上的經解調製的正交相Q。。mp_nt信號饋送到 QcofflponentDC估計器104中。所述DC估計器104使用上文相對於I。。mp。nentDC估計器88而描 述的技術來確定Q。。mp。nent信號中的瞬時DC電平。將Q。。mp。nentDC估計器104的輸出饋送到 QcofflPonentDC平均器106中，所述Q。。mp。nentDC平均器106使用(例如)上文相對於I。。mp。nentDC平 均器90而描述的技術來計算其DC輸入的時間平均值。將Q。。mp。nentDC平均器106的輸出饋送到DC分量減法器102中，所述DC分量減法 器102從線98上的經解調製的正交相Q。。mp。nent信號中減去經時間平均DC分量。接著將DC 分量減法器102的輸出Q'。。mp。nent(其表示大體上移除可能包含於其中的任何DC偏移的 Qcomponent值)饋送到符號解調器和解碼器96中。可將上文的框圖、圖表或實例中所描述的系統、函數和操作個別地或集體地實施 於硬體、軟體、固件或其組合中。舉例來說，所述函數可作為在計算機、計算機系統、一個或 一個以上控制器(例如，微控制器)、一個或一個以上處理器(例如，微處理器)或其任何組 合上運行的一個或一個以上電腦程式而實施於專用集成電路(ASIC)、標準集成電路中。 此外，可以多種形式將本發明的過程、方法或技術作為程序產品來分布，例如，可將其併入 於數字存儲媒體等中。
權利要求
一種用於在通信系統中使用的設備，所述設備包含DC估計器，其用以接收輸入信號並產生所述輸入信號的DC電平的估計值；DC平均器，其用以接收所述估計值並產生DC平均值，所述DC平均值可從所述估計值的移動平均值或所述估計值的運行平均值中選擇；以及減法器單元，其用以從所述輸入信號中減去所述DC平均值。
2.根據權利要求1所述的設備，所述DC平均器經配置以基於接收器的操作模式而從移 動平均值或運行平均值中選擇。
3.根據權利要求2所述的設備，所述DC平均器經配置以在所述接收器處於跳頻模式時 選擇移動平均值，所述DC平均器進一步經配置以在所述接收器不處於跳頻模式時選擇運 行平均值。
4.根據權利要求3所述的設備，所述輸入信號包含同相⑴分量和正交(Q)分量，所 述DC估計器經配置以針對所述I和Q分量中的每一者產生估計值，所述DC平均器經配置 以為針對所述I和Q分量中的每一者而產生的所述估計值產生DC平均值，且所述減法器單 元經配置以從所述I和Q分量中的每一者中減去DC平均值。
5.根據權利要求3所述的設備，其進一步包含自動增益校正單元，其用以接收未經校正的經調製的複合信號、提供增益校正，並將對 應的經增益校正的經調製的複合信號輸出到解調器；以及符號解碼器，其用以從所述減法器單元接收經解調製的分量輸出，並輸出對應的多個 符號位。
6.根據權利要求5所述的設備，其中所述設備是無線通信系統中的手持機，所述設備進一步包含天線，其用以將無線信號傳送到所述自動增益校正單元；轉換器單元，其用以將從所述符號解碼器輸出的所述多個符號位轉換成對應的模擬信 號；以及變換器，其用於將來自所述轉換器單元的所述模擬信號轉換成聲學信號。
7.根據權利要求5所述的設備，其中所述設備是適於在手持機中使用的集成電路，所 述手持機包含天線，其用以將無線信號傳送到所述自動增益校正單元；轉換器單元，其用以將從所述符號解碼器輸出的所述多個符號位轉換成對應的模擬信 號；以及變換器，其用於將來自所述轉換器單元的所述模擬信號轉換成聲學信號。
8.根據權利要求7所述的設備，其中所述通信系統進一步包含用以將所述無線信號發 射到所述天線的發射器。
9.根據權利要求3所述的設備，其中所述設備是在經配置以在所述通信系統內操作的 手持機中運行可執行碼的可編程微處理器。
10.根據權利要求3所述的設備，其中未經校正的經調製的複合信號是正交移相鍵控 信號。
11.一種供在通信系統中使用的方法，所述方法包含使用DC估計器來接收輸入信號，並產生所述輸入信號的DC電平的估計值；使用DC平均器來接收所述估計值以產生DC平均值，所述DC平均值可從所述估計值的 移動平均值或所述估計值的運行平均值中選擇；以及 從所述輸入信號中減去所述DC平均值。
12.根據權利要求11所述的方法，其進一步包含基於接收器的操作模式而從移動平均 值或運行平均值中選擇。
13.根據權利要求12所述的方法，其進一步包含在所述接收器處於跳頻模式的情況下 選擇移動平均值，且在所述接收器不處於跳頻模式的情況下選擇運行平均值。
14.根據權利要求13所述的方法，所述輸入信號包含同相(I)分量和正交(Q)分量，所 述DC估計器經配置以針對所述I和Q分量中的每一者產生估計值，所述DC平均器經配置 以為針對所述I和Q分量中的每一者而產生的所述估計值產生DC平均值，且所述減法包含 從所述I和Q分量中的每一者中減去DC平均值。
15.根據權利要求13所述的方法，其進一步包含接收未經校正的經調製的複合信號、提供增益校正並輸出對應的經增益校正的經調製 的複合信號作為所述輸入信號；以及 對所述減法的輸出進行符號解調製。
16.根據權利要求15所述的方法，其進一步包含 對所述經解調製的符號進行解碼；將所述經解碼的符號轉換成對應的模擬信號；以及 將來自轉換器單元的所述模擬信號轉換成聲學信號。
17.一種用於在通信系統中使用的設備，所述設備包含DC估計器裝置，其用於接收輸入信號並產生所述輸入信號的DC電平的估計值； DC平均器裝置，其用於接收所述估計值以產生DC平均值，所述DC平均值可 從所述估計值的移動平均值或所述估計值的運行平均值中選擇；以及 減法器裝置，其用於從所述輸入信號中減去所述DC平均值。
18.根據權利要求17所述的設備，其進一步包含用於基於接收器的操作模式而從移動 平均值或運行平均值中選擇的裝置。
19.根據權利要求18所述的設備，其進一步包含用於在所述接收器處於跳頻模式的情 況下選擇移動平均值且在所述接收器不處於跳頻模式的情況下選擇運行平均值的裝置。
20.根據權利要求19所述的設備，所述輸入信號包含同相(I)分量和正交(Q)分量，所 述DC估計器裝置經配置以針對所述I和Q分量中的每一者產生估計值，所述DC平均器裝 置經配置以為針對所述I和Q分量中的每一者而產生的所述估計值產生DC平均值，且所述 減法器裝置包含從所述I和Q分量中的每一者中減去DC平均值。
21.根據權利要求19所述的設備，其進一步包含用於接收未經校正的經調製的複合信號、提供增益校正並輸出對應的經增益校正的經 調製的複合信號作為所述輸入信號的裝置；以及 用於對所述減法的輸出進行符號解調製的裝置。
22.根據權利要求21所述的設備，其進一步包含 用於對所述經解調製的符號進行解碼的裝置；用於將所述經解碼的符號轉換成對應的模擬信號的裝置；以及用於將來自轉換器單元的所述模擬信號轉換成聲學信號的裝置。
23.根據權利要求19所述的設備，其中所述通信系統進一步包含用以將無線信號發射 到天線的發射器。
24.根據權利要求19所述的設備，其中所述設備是在經配置以在所述通信系統內操作 的手持機中運行可執行碼的可編程微處理器。
25.根據權利要求19所述的設備，其中未經校正的經調製的複合信號是正交移相鍵控信號。
全文摘要
一種通信系統接收器併入有經時間平均DC分量減法器，以從所接收的經處理的信號中減去經時間平均DC偏移分量。可從移動平均值或運行平均值中選擇性地計算所述經時間平均DC偏移。可依據所述接收器是否在跳頻模式中操作而進行所述經時間平均DC偏移的選擇。
文檔編號H04L25/06GK101889416SQ200880119809
公開日2010年11月17日 申請日期2008年12月11日 優先權日2007年12月12日
發明者海倫娜·戴爾德麗·奧謝 申請人:高通股份有限公司