用於同時接收多個信道的接收機和方法
2023-08-12 15:20:31
專利名稱：用於同時接收多個信道的接收機和方法
技術領域：
本發明總地涉及信號接收機，具體涉及一種用於接收信號的裝置和方法，其為單信道或多信道接收能力提供靈活的架構，並且其中使得能從較高數據速率系統恢復較低數據速率信道。
諸如衛星信號接收機之類的信號接收機可以被設計成提供單信道或多信道接收能力。在某些應用中，單信道接收能力可能就足夠了。例如，如果成本對於特定的信號接收機應用來說是主要問題的話，則最好僅僅提供單信道接收能力。或者，可能存在期望多信道接收能力的信號接收器應用。例如，可能期望多信道接收能力以便可以同時接收多個廣播信道。例如，這種功能可以允許用戶在觀看一個頻道的同時記錄另一個頻道。
在常規信號接收機中，用於單信道和多信道接收能力的各個架構往往大相庭徑。結果，為僅具有單信道接收能力的信號接收機設計的架構可能難以用於具有多信道接收能力的信號接收機。這種架構之間的不兼容的問題在於，它可能要求設備製造商去為單信道接收機和多信道接收機設計和實現完全不同且獨立的架構，從而不能受益於與單一架構相關的規模經濟。本發明通過提供一種可以容易地用於具有單信道或多信道接收能力的信號接收機的單一的、靈活的架構，來解決這個問題。
根據本發明的一個方面，公開一種信號接收裝置。根據示範性實施例，該信號接收裝置包括前端處理器件和信道恢復器件。前端處理部件包括模擬數字(A/D)轉換器件、(decimating)和濾波器件。A/D轉換器件接收具有多個信道的模擬RF信號並將所述模擬RF信號轉換成數字RF信號。用於降低所述數位訊號的採樣速率來產生多個經刪減的RF信號的器件(12)。對所述多個經刪減的RF信號濾波來產生多個濾波後的RF信號的器件(16、18)。信道恢復器件處理所述多個濾波後的RF信號，以提供至少一個基帶信號，所述至少一個基帶信號中的每個對應於各個信道。
根據本發明的另一方面，公開一種用於操作信號接收裝置的方法。根據示範性實施例，該方法包括步驟接收模擬RF信號；將所述模擬RF信號轉換成數字RF信號；降低所述數字RF信號的採樣速率來產生多個經刪減的RF信號；對所述多個經刪減的RF信號濾波來產生多個濾波後的RF信號；以及處理所述多個濾波後的RF信號，以提供至少一個基帶信號，所述至少一個基帶信號中的每個對應於各個信道。
通過下面結合附圖參照對本發明的實施例的描述，本發明的上述和其他特徵和優點以及獲得它們的方法將變得更加清楚和易於理解，其中
圖1是根據本發明的示範性實施例的信號接收裝置的方框圖；以及圖2是圖解根據本發明的示範性實施例的步驟的流程圖。
這裡闡明的示例說明了本發明的優選實施例，並且這些示例不應當被認為是以任何方式對本發明的範圍的限制。
現在參照附圖，具體參照圖1，示出了根據本發明的示範性實施例的信號接收裝置100的方框圖。在圖1中，信號接收裝置100包括前端處理器件(例如前端處理器20)和信道恢復器件(例如信道恢復元件40和60)。圖1的上述元件可以使用集成電路(IC)實現，並且任何給出的元件都可以例如包括在一個或多個IC上。為了描述清晰起見，在圖1中可能未示出與信號接收裝置100相關的某些常規元件，例如某些控制信號、功率和/或其他元件。
前端處理器20可操作來執行信號接收裝置100的各種前端信號處理功能。根據示範性實施例，前端處理器20執行的功能包括A/D轉換、信號刪減和濾波功能。如圖1所示，前端處理器20包括A/D轉換器件(例如A/D轉換器10)、信號刪減器件(例如信號分離器12)、信號延遲器件(例如延遲器14)和濾波器件(例如第一和第二濾波器16和18)。不管信號接收裝置100是為單信道還是多信道接收能力配置的，都可以使用前端處理器20的上述元件。這樣，前端處理器20提供一種可以容易地用於具有單信道或多信道接收能力的信號接收機靈活的架構。
信道恢復元件40和60每個都可操作來執行包括信號接收裝置100的信道恢復功能的功能。根據示範性實施例，每個信道恢復元件40和60恢復和提供對應於特定頻率信道的基帶信號。如果信號接收裝置100在從衛星廣播系統接收信號，那麼，例如由每個信道恢復元件40和60提供的基帶信號可以對應於來自特定的衛星轉發器的信號。此外，由每個信道恢復元件40和60提供的基帶信號可以包括多個廣播節目。如圖1所示，信道恢復元件40包括信號乘法器件(例如第一和第二信號乘法器30和32)、信號加法器件(例如信號加法器34)和輔助濾波器件(例如低通濾波器(LPF)36)。類似地，信道恢復元件包括信號乘法器件(例如第一和第二信號乘法器50和52)、信號加法器件(例如信號加法器54)和輔助濾波器件(例如低通濾波器(LPF)56)。
為了舉例和說明的目的，圖1示出了兩個信道恢復元件40和60。然而在實踐中，這些信道恢復元件的數量可以根據設計選擇而變化。例如，如果不需要多信道接收能力，則可以僅使用單個信道恢復元件。或者，如果需要對多於兩個信道的多信道接收能力，則可以使用多於兩個信道恢復元件。因此，可以存在「n」個信道恢復元件，其中「n」是整數。
A/D轉換器10可操作來執行信號接收裝置100的A/D轉換功能。根據示範性實施例，A/D轉換器10通過諸如天線之類的信號接收元件，從一個或多個信號源(例如衛星廣播系統、數字有線廣播系統、數字地面廣播系統和/或其他系統)接收包括音頻、視頻和/或數據信號在內的模擬射頻(RF)信號，並且將模擬RF信號轉換成數字RF信號。模擬RF信號例如可以是在由A/D轉換器10接收之前經過預處理的(例如頻率轉換、濾波等)。此外，根據示範性實施例，A/D轉換器10根據具有933MHz頻率的時鐘信號CLK執行A/D轉換功能。也可以使用其他時鐘頻率，包括大於1GHz的頻率。
信號分離器12可操作來執行信號接收裝置100的信號刪減功能。根據示範性實施例，信號分離器12串行接收從A/D轉換器10提供的數字RF信號，並且根據1∶N刪減率(其中「N」是大於1的整數)多路分離數字RF信號，從而產生經刪減的RF信號，並且以並行的方式將其輸出。換句話說，信號分離器12由時鐘信號CLK/N來定時，從而讓每第N個信號採樣通過併到達其N個輸出中的特定一個。這樣，信號分離器12使得能從較高數據速率系統恢復較低數據速率信道。例如，如果信號接收裝置100正在從衛星廣播系統接收信號，信號分離器12使得能從包括多個(例如16個)衛星轉發器的較高數據速率系統恢復較低數據速率信道(例如對應於一個衛星轉發器的頻率信道)。
根據示範性實施例，N等於8，雖然根據設計選擇也可以使用其他值。然而，本領域技術人員應當直觀地認識到N具有一些實際的限制。例如，如果N的值太小，則可能存在的缺點在於信號接收裝置100必須連續執行許多高速串行處理。或者，如果N的值太大，則可能無法獲得對特定頻率信道的足夠的頻率響應。
延遲器14可操作來執行信號接收裝置100的信號延遲功能。根據示範性實施例，延遲器14對從信號分離器12提供的經刪減的RF信號提供一個採樣延遲，從而以延遲的方式提供經刪減的RF信號。如圖1所示，延遲器14由時鐘信號CLK/N定時。
第一和第二濾波器16和18可操作來執行信號接收裝置100的濾波功能。根據示範性實施例，第一濾波器16對從信號分離器12提供的經刪減的RF信號進行濾波，從而產生第一濾波後的RF信號，而第二濾波器18對從延遲器14提供的具有一個採樣延遲的、經刪減的RF信號進行濾波，從而產生第二濾波後的RF信號。根據該示範性實施例，第一和第二濾波器16和18每個都由時鐘信號CLK/N定時，並且每個都包括數量等於N的整數倍的濾波器抽頭。例如，第一和第二濾波器16和18每個可以包括N個濾波器抽頭。根據該例，第一和第二濾波器16和18每個構成總共具有2N個濾波器抽頭的濾波器的一半，其中第一濾波器16的濾波器抽頭構成第一N個濾波器抽頭，而第二濾波器18的濾波器抽頭構成第二N個濾波器抽頭。第一和第二濾波器16和18的抽頭值的選擇是設計選擇的問題。儘管在圖1中未明顯示出，但第一和第二濾波器16和18從信號分離器12和延遲器14接收經刪減的RF信號，並且以並行的方式分別輸出第一和第二濾波後的RF信號。
第一和第二信號乘法器30和32可操作來執行信道恢復元件40的信號乘法功能。根據示範性實施例，第一信號乘法器30將從第一濾波器16提供的第一濾波後的RF信號乘以連續的(consecutive)正弦和餘弦旋轉(rotational)值，從而產生分別具有同相(I)和90度相移(Q)分量的第一相乘後的信號。此外根據示範性實施例，第二信號乘法器32將從第二濾波器18提供的第二濾波後的RF信號乘以連續的正弦和餘弦旋轉值，從而產生分別具有I和Q分量的第二相乘後的信號。第一和第二信號乘法器30和32所使用的正弦和餘弦旋轉值的數量是第一和第二濾波器16和18所提供的濾波器抽頭數量的函數。第一和第二信號乘法器30和32根據時鐘信號CLK/N以並行的方式分別輸出第一和第二相乘後的信號。第一和第二信號乘法器30和32所使用的正弦和餘弦值可以例如使用查找表來實現。
信號加法器34可操作來執行信道恢復元件40的信號加法功能。根據示範性實施例，信號加法器34將從第一和第二乘法器30和32分別提供的對應的第一和第二相乘後的信號相加，從而根據時鐘信號CLK/N產生具有I和Q分量的、串行輸出的、經頻率轉換的信號。
LPF 36可操作來執行信道恢復元件40的輔助濾波功能。根據示範性實施例，LPF 36使用低通濾波技術，對從信號加法器34提供的經頻率轉換的信號進行濾波，從而產生對應於特定頻率信道的基帶信號。特別地，LPF 36除去超過特定頻率信道的頻率範圍中的信號能量，以便產生只包含特定頻率信道的信號能量的輸出。這裡所指出的術語「基帶」可以是指處於或接近基帶標準的信號。LPF 36根據時鐘信號CLK/N串行輸出具有I和Q分量的基帶信號。這裡如前所述，如果信號接收裝置100正在從衛星廣播系統接收信號，則從LPF 36輸出的基帶信號可以對應於來自特定衛星轉發器的信號。此外，從LPF 36輸出的基帶信號可以包括多個廣播節目。從LPF 36輸出的基帶信號被提供來進行進一步處理，例如數字解調、前向糾錯(FEC)解碼和傳輸處理。
信道恢復元件60的第一和第二信號乘法器50和52、信號加法器54和LPF 56分別與信道恢復元件40的信號乘法器30和32、信號加法器34和LPF36基本上類似。因此，為了描述清晰起見，將不再提供這些共同元件的功能，讀者這裡可以參照之前提供的描述。然而，信道恢復元件60可操作來恢復和提供對應於與信道恢復元件40不同的頻率信道的基帶信號。因此，信道恢復元件60的元件與信道恢復元件40的元件在某些方面不同。例如，信道恢復元件60的第一和第二信號乘法器50和52可以使用與信道恢復元件40的第一和第二信號乘法器30和32所使用的不同的正弦和餘弦旋轉值。此外，信道恢復元件60的LPF 56可以使用與信道恢復元件40的LPF 36所使用的不同的通帶。信道恢復元件40和60之間的這些差別對於本領域技術人員應當是直覺易見的。再次應當注意的是，本發明可以根據期望單信道還是多信道接收能力，使用諸如信道恢復元件40和60之類的一個或多個信道恢復元件。因此，對信道恢復元件60的使用根據設計選擇是可選的。然而，如果期望多信道接收能力，則如圖1所示，信道恢復元件40和60可操作來同時地提供對應於多個頻率信道的基帶信號。
為了便於更好地理解本發明的發明概念，現在提供一個例子。參照圖2，示出了圖解根據本發明的示範性實施例的步驟的流程圖200。為了舉例和說明的目的，將參照圖1的信號接收裝置100描述圖2的步驟。圖2的步驟僅僅是示範性的，並不意圖以任何方式限制本發明。
在步驟210，信號接收裝置100通過諸如天線之類的信號接收元件，從一個或多個信號源(例如衛星廣播系統、數字有線廣播系統、數字地面廣播系統和/或其他系統)接收包括音頻、視頻和/或數據信號在內的模擬RF信號。
在步驟220，信號接收裝置100將在步驟210接收到的模擬RF信號轉換成數字RF信號。根據示範性實施例，A/D轉換器10在步驟220根據時鐘信號CLK將模擬RF信號轉換成數字RF信號，時鐘信號CLK可以例如具有高於或低於1GHz的頻率。這裡如之前所述，模擬RF信號在由A/D轉換器10接收之間可以是經過預處理的(例如頻率轉換、濾波等)。
在步驟230，信號接收裝置100刪減在步驟220產生的數字RF信號，從而產生經刪減的RF信號。根據示範性實施例，信號分離器12從A/D轉換器10串行接收數字RF信號，並且根據1∶N的刪減率多路分離數字RF信號，從而在步驟230產生經刪減的RF信號。這樣，信號分離器12讓每第N個信號採樣通過併到達其N個輸出中的特定一個。這裡如之前所述，經刪減的RF信號根據時鐘信號CLK/N以並行的方式從信號分離器12輸出。
在步驟240，信號接收裝置100對在步驟230產生的經刪減的RF信號進行濾波，從而產生濾波後的RF信號。根據示範性實施例，第一濾波器16對從信號分離器12提供的經刪減的RF信號進行濾波，從而產生第一濾波後的RF信號，而第二濾波器18對從延遲器14提供的、具有一個採樣延遲的、經刪減的RF信號進行濾波，從而產生第二濾波後的RF信號。這樣，從第一和第二濾波器16和18分別提供的第一和第二濾波後的RF信號合起來表示在步驟240產生的濾波後的RF信號。這裡如之前所述，第一和第二濾波器16和18根據時鐘信號CLK/N以並行的方式輸出它們各自的濾波後的RF信號。
在步驟250，信號接收裝置100對在步驟240產生的濾波後的RF信號進行乘法和加法，從而產生經頻率轉換的信號。根據示範性實施例，第一信號乘法器30將從第一濾波器16提供的第一濾波後的RF信號乘以正弦和餘弦旋轉值，從而產生分別具有I和Q分量的第一相乘後的信號。類似地，第二信號乘法器32將從第二濾波器18提供的第二濾波後的RF信號乘以正弦和餘弦旋轉值，從而產生分別具有I和Q分量的第二相乘後的信號。這裡如之前所述，第一和第二信號乘法器30和32根據時鐘信號CLK/N以並行的方式分別輸出第一和第二相乘後的信號。然後，信號加法器34將從第一和第二乘法器30和32分別提供的對應的第一和第二相乘後的信號相加，從而在步驟250根據時鐘信號CLK/N產生具有I和Q分量的、串行輸出的、經頻率轉換的信號。對於多信道接收能力，也可以使用信道恢復元件60的第一和第二信號乘法器50和52以及信號加法器54在步驟250來對濾波後的RF信號進行乘法和加法。
在步驟260，信號接收裝置100對在步驟250產生的經頻率轉換的信號進行濾波，從而提供對應於一個或多個頻率信道的基帶信號。根據示範性實施例，LPF 36使用低通濾波技術，對從信號加法器34提供的經頻率轉換的信號進行濾波，從而在步驟260產生對應於特定頻率信道的基帶信號。這裡如之前所述，LPF 36根據時鐘信號CLK/N串行輸出具有I和Q分量的基帶信號，以供進行進一步處理，例如數字解調、FEC解碼和傳輸處理。對於多信道接收能力，也可以使用信道恢復元件60的LPF 56在步驟260來對對應的經頻率轉換的信號進行濾波。這樣，頻率恢復元件40和60在步驟260將同時地提供對應於多個頻率信道的基帶信號。
在上述圖2中，應當注意，不管信號接收裝置100是為單信道還是多信道接收能力配置的，都以同樣的方式執行步驟210到240。另一方面，步驟250和260是可擴展的，可以對單信道接收能力以單個的方式執行，或對多信道接收能力以多個的方式執行。
如這裡所述，本發明提供一種用於接收信號的裝置和方法，其為單信道或多信道接收能力提供靈活的架構，並且其中使得能從較高數據速率系統恢復較低數據速率信道。儘管本發明被描述為具有優選設計，但可以在本公開的宗旨和範圍內進一步修改本發明。因此，本申請意圖涵蓋使用其一般原理的本發明的任何變型、使用或適配。此外，本申請意圖涵蓋那些落入本發明所屬的領域內公知或慣例的實踐內以及落入所附權利要求書的限制內的對本公開的偏離。
權利要求
1.一種信號接收裝置(100)，包括前端處理器件(20)，包括模擬數字轉換器件(10)，用於接收模擬RF信號並將所述模擬RF信號轉換成數字RF信號；刪減器件(12)，用於刪減所述數字RF信號來產生經刪減的RF信號；和濾波器件(16、18)，用於對所述經刪減的RF信號濾波來產生濾波後的RF信號；和信道恢復器件(40和/或60)，用於處理所述濾波後的RF信號，以提供對應於一個或多個頻率信道的基帶信號。
2.如權利要求1所述的信號接收裝置(100)，其中所述信道恢復器件(40和/或60)包括信號乘法器件(30、32、50、52)，用於將所述濾波後的RF信號乘以旋轉值以產生相乘後的信號；信號加法器件(34、54)，用於將所述相乘後的信號相加，以產生頻率轉換的信號；和輔助濾波器件(36、56)，用於對所述頻率轉換的信號濾波以提供所述基帶信號。
3.如權利要求1所述的信號接收裝置(100)，其中所述基帶信號對應於多個頻率信道；以及所述信道恢復器件(40和60)同時地提供對應於所述多個頻率信道的所述基帶信號。
4.如權利要求1所述的信號接收裝置(100)，其中，所述一個或多個頻率信道中的每個都包括多個廣播節目。
5.如權利要求1所述的信號接收裝置(100)，其中，所述基帶信號包括同相(I)和90度相移(Q)分量。
6.如權利要求1所述的信號接收裝置(100)，其中，所述一個或多個頻率信道中的每個都對應於特定的衛星轉發器。
7.如權利要求1所述的信號接收裝置(100)，其中，所述濾波器件(16、18)以並行的方式對所述經刪減的RF信號濾波。
8.一種用於操作信號接收裝置的方法(200)，包括接收模擬RF信號(210)；將所述模擬RF信號轉換成數字RF信號(220)；刪減所述數字RF信號來產生經刪減的RF信號(230)；對所述經刪減的RF信號濾波來產生濾波後的RF信號(240)；以及處理所述濾波後的RF信號，以提供對應於一個或多個頻率信道的基帶信號(250、260)。
9.如權利要求8所述的方法(200)，其中所述處理步驟(250、260)包括將所述濾波後的RF信號乘以旋轉值以產生相乘後的信號(250)；將所述相乘後的信號相加，以產生頻率轉換的信號(250)；和對所述頻率轉換的信號濾波以提供所述基帶信號(260)。
10.如權利要求8所述的方法(200)，其中，所述基帶信號對應於多個頻率信道並且被同時地提供。
11.如權利要求8所述的方法(200)，其中，所述一個或多個頻率信道中的每個都包括多個廣播節目。
12.如權利要求8所述的方法(200)，其中，所述一個或多個頻率信道中的每個都對應於特定的衛星轉發器。
13.如權利要求8所述的方法(200)，其中，所述基帶信號包括同相(I)和90度相移(Q)分量。
14.一種信號接收裝置(100)，包括前端處理器(20)，包括模擬數字轉換器(10)，可操作來接收模擬RF信號並將所述模擬RF信號轉換成數字RF信號；信號分離器(12)，可操作來刪減所述數字RF信號以產生經刪減的RF信號；和一個或多個濾波器(16、18)，可操作來對所述經刪減的RF信號濾波以產生濾波後的RF信號；和一個或多個信道恢復元件(40和/或60)，可操作來處理所述濾波後的RF信號，以提供對應於一個或多個頻率信道的基帶信號。
15.如權利要求14所述的信號接收裝置(100)，其中每個所述信道恢復元件(40和/或60)包括一個或多個信號乘法器(30、32、50、52)，可操作來將所述濾波後的RF信號乘以旋轉值以產生相乘後的信號；信號加法器(34、54)，可操作來將所述相乘後的信號相加，以產生頻率轉換的信號；和輔助濾波器(36、56)，可操作來對所述頻率轉換的信號濾波以提供所述基帶信號。
16.如權利要求14所述的信號接收裝置(100)，其中所述一個或多個信道恢復元件(40和/或60)包括多個信道恢復元件(40和60)；以及所述多個信道恢復元件(40和60)同時地提供對應於多個頻率信道的所述基帶信號。
17.如權利要求14所述的信號接收裝置(100)，其中，所述一個或多個頻率信道中的每個都包括多個廣播節目。
18.如權利要求14所述的信號接收裝置(100)，其中，所述基帶信號包括同相(I)和90度相移(Q)分量。
19.如權利要求14所述的信號接收裝置(100)，其中，所述一個或多個頻率信道中的每個都對應於特定的衛星轉發器。
20.如權利要求14所述的信號接收裝置(100)，其中，所述一個或多個濾波器(16、18)以並行的方式對所述經刪減的RF信號濾波。
全文摘要
一種信號接收裝置(100)，為單信道或多信道接收能力提供靈活的架構。根據示範性實施例，信號接收裝置(100)包括前端處理器(20)和一個或多個信道恢復元件(40和/或60)。前端處理器(20)包括A/D轉換器(10)、信號分離器(12)和一個或多個濾波器(16、18)。A/D轉換器(10)接收模擬RF信號並且將模擬RF信號轉換成數字RF信號。信號分離器(12)刪減數字RF信號來產生經刪減的RF信號。所述一個或多個濾波器(16、18)對經刪減的RF信號進行濾波來產生濾波後的RF信號。所述一個或多個信道恢復元件(40和/或60)處理濾波後的RF信號來提供對應於一個或多個頻率信道的基帶信號。
文檔編號H04N5/44GK1856942SQ200480006591
公開日2006年11月1日 申請日期2004年3月5日 優先權日2003年3月10日
發明者麥可·A·帕格爾 申請人:湯姆森特許公司