DE60112113T2 - Direktkonversionsempfänger - Google Patents

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Description

  • Technischer Bereich
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Funkempfänger, insbesondere aber nicht ausschließlich zur Anwendung in digitalen Kommunikationssystemen, wie GSM und UMTS, und auf eine integrierte Schaltung mit einem derartigen Funkempfänger.
  • Stand der Technik
  • Near-Zero-IF-Empfänger (auch bekannt als Polyphasenempfänger) sind zur Verwendung in Funk-Kommunikationssystemen wie GSM ("Global System for Mobile communication") und DECT ("Digital Enhanced Cordless Telecommunications") bekannt. Derartige Empfänger schaffen eine ähnliche Leistung wie die herkömmlichen Superhet-Empfänger, haben aber den Vorteil, dass sie sich viel leichter integrieren lassen, weil es keine Notwendigkeit für Off-Chip-Kanalfilter gibt. Ein Beispiel eines bekannten Polyphasenempfängers ist in der Europäischen Patentanmeldung 0.797.292 beschrieben worden.
  • Im Vergleich zu bekannten Zero-IF-Empfänger schaffen Polyphasenempfänger eine wesentliche Verbesserung in der Leistung dadurch, dass Probleme mit DC-Offsets und der Erzeugung von Intermodulationsprodukten zweiter Ordnung vermieden werden. Ein wesentliches Merkmal eines Polyphasenempfängers ist, dass komplexe Signalverarbeitung an den ZF-Signalen zwischen dem Ausgang eines Front-End-Empfangsumsetzers und dem Eingang eines Demodulators durchgeführt wird, und zwar um zu gewährleisten, dass Bilder des gewünschten Signals auf entsprechende Weise unterdrückt werden.
  • In einer späteren Variante eines Low-IF-Empfängers wurde eine Analog-Digital-Umwandlung unmittelbar hinter dem Front-Ende-Empfangsumsetzer durchgeführt, wodurch Kanalfilterung völlig in der digitalen Domäne durchgeführt werden konnte. Ein derartiger Empfänger ist in der internationalen Patentanmeldung WO 00/22735 beschrieben worden. Diese Variante erforderte ein größeres dynamisches Bereichsvermögen von dem Analog-Digital-Wandler (ADC), lieferte aber eine größere Flexibilität dadurch, dass es ermöglicht wurde, dass die Kanalfilterkennlinien des Empfängers software-mäßig geändert werden konnten, wodurch es wesentlich einfacher gemacht wurde, einen Multimode-Empfänger zu entwerfen.
  • Eine Ausführungsform eines derartigen bekannten Empfängers zur Verwendung in einem GSM-System ist in 1 der beiliegenden Zeichnung dargestellt. Dabei werden von einer Antenne 102 Funksignale empfangen, von einem Bandpassfilter 104 gefiltert und von einem störungsarmen Verstärker 106 verstärkt. Das Signal wird danach herunter gemischt zum Erzeugen phasengleicher (I) und Quadraturphasensignale (Q) mit einer Zwischenfrequenz von 100 kHz (der halbe GSM-Kanalraum) durch eine erste und eine zweite Mischstufe 108, 110, wobei diese Mischstufen über einen Phasenverschiebungsblock 114 an ihren betreffenden LO Porten mit Signalen von einem Ortsoszillator (LO) 112 versehen werden, wobei der genannte Block der ersten Mischstufe 108 ein Signal mit Null Phasenverschiebung und der zweiten Mischstufe 110 ein Signal mit einer 90° Phasenverschiebung liefert.
  • Das I- und Q-Signal kann durch ein Hochpassfilter 116 gefiltert werden und sie werden danach einem Digitalisierungsblock 118 zugeführt, der einen komplexen Sigma-Delta-ADC mit einem Polyphasenbandpassfilter aufweist. Ein derartiger ADC ist in WO 00/22735 beschrieben. Der I- und Q-Ausgang des Digitalisierungsblocks 118 umfasst Ein-Bit digitale Signale mit einer Bitrate von 13 MHz. Ein Polyphasenbandpassfilter- und Dezimierungsblock 120 reduziert die Bitrate um einen Faktor 24 und die Ausgangssignale dieses Blocks umfassen 14-Bit Signale mit einer Bitrate von 541,667 kHz. Ein weiterer Filter- und Dezimierungsblock 122 führt eine Tiefpassfilterung und eine Derotation der Signale zum Basisband durch, was zu 15-Bit Ausgangssignalen mit der GSM Bitrate von 270,833 kHz führt. Die Signale werden danach von einem Abgleich- und Demodulationsblock (EQ) 124 verarbeitet, bevor sie als Ausgangssignale 126 der digitalen Signalverarbeitungsschaltung in dem restlichen Teil des Empfängers zugeführt werden.
  • Obschon diese letztere Variation für einen Multi-Mode-Empfänger bevorzugt wird, ist der Bedarf an einem komplexen ADC mit einer komplexen Rauschformung, wie in dem in WO 00/22735 beschriebenen Sigma-Delta-ADC gänzlich erwünscht. Wenn beispielsweise die Bandbreite des ADC und die Taktgeschwindigkeit bei Änderung der Mode modifiziert werden müssen, dann lässt sich ein komplexer ADC schwieriger entwerfen. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die erforderliche Bandbreite und die Taktgeschwindigkeit in Termen der Umwandlungseffizienz an den Grenzen des Standes der Technik stehen. Als weitere Erwägung gilt, dass, wenn in einer oder mehreren der Empfangs moden die ZF auf Null gesetzt wird, der Bedarf an einem komplexen ADC wesentlich reduziert wird (da dies nur für einen Empfänger mit niedriger ZF wirklich erwünscht ist).
  • Beschreibung der Erfindung
  • Es ist u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Empfänger zu schaffen, in dem ein effizienter Gebrauch eines nicht komplexen ADCs für alle Empfangsmoden möglich ist, ob die ZF Null oder nicht Null ist.
  • Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Funkempfänger geschaffen, der die nachfolgenden Elemente umfasst: einen Eingang für ein HF-Signal aufweist, Quadraturheruntermischmittel zum Übersetzen des HF-Signals in ein ZF-Signal und zum Erzeugen phasengleicher und Quadraturversionen des ZF-Signals, komplexe Bildaustastfiltermittel zum Verarbeiten der phasengleichen und Quadratursignale zum Schaffen gefilterter phasengleicher und Quadratursignale, Analog-Digital-Wandlermittel zum Digitalisieren nur eines der phasengleichen und Quadratursignale, Mittel zum Durchführen digitaler Signalverarbeitung an dem digitalisierten Signal und Signalerzeugungsmittel zum betreiben des verarbeiteten Signals zum Erzeugen von digitalen phasengleichen und Quadratursignalen.
  • Durch Quantisierung nur eines der phasengleichen und Quadratur-ZF-Signale wird der Bedarf an einem komplexen (oder Polyphase-) ADC und an komplexen Kanalfiltern eliminiert, wodurch eine wesentliche Einsparung an Energieverbrauch ermöglicht wird. Ein derartiger ist besonders geeignet für den Multi-Mode-Betrieb, wobei die eine Mode ein eine niedrige ZF und die andere Mode eine Null-ZF verwendet, weil der Entwurf von nicht komplexen ADCs zum Arbeiten mit einem Bereich verschiedener Taktgeschwindigkeiten und Rauschformungsprofilen viel einfacher ist als der Entwurf der komplexen Gegenstücke.
  • Durch Quantisierung nur des I-Anteils oder des Q-Anteils des ZF-Ausgangs von dem Empfänger-Front-End, wird die erwünschte Signalbandbreite auf effektive Weise verdoppelt um der Quantisierungsbandbreite des einzigen ADCs zu entsprechen, und gegenüber der Nullfrequenz reflektiert. Aber trotz einer wahrscheinlichen Zunahme der Taktgeschwindigkeit, herrührend aus dieser zugenommenen Bandbreite, sollte der gesamte Energieverbrauch reduziert werden, da nur ein einziger ADC verwendet wird.
  • Wegen einer mangelnden Bildzurückweisung durch einen nicht komplexen ADC ist vor dem ADC ein komplexes Filter erforderlich. Ein derartiges Filter kann ein passives Polyphasenfilter sein, das, da es passiv ist, keine zusätzliche Energie verbraucht.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der ADC ein Sigma-Delta-ADC. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform werden das digitale phasengleiche und das Quadratursignal derotiert um ihre Frequenz zu Basisband umzusetzen.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Empfänger in einer integrierten Schaltung implementiert.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass, was in dem Stand der Technik nicht vorhanden ist, die Verwendung nicht komplexer ADC und Kanalfilter in einem Low-IF-Empfänger möglich ist, unter der Bedingung, dass vor der Abtastung und Digitalisierung Bildzurückweisungsfilterung an den ZF-Signalen durchgeführt wird.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1 ein Blockschaltbild einer bekannten Low-IF-Empfängerarchitektur, wie oben beschrieben,
  • 2 ein Blockschaltbild einer Low-IF-Empfängerarchitektur nach der vorliegenden Erfindung,
  • 3 eine Graphik der Dämpfung (A) in dB gegenüber der Frequenz\(f) in kHz des Bildzurückweisungsfilters in der Architektur nach 2,
  • 4 eine Graphik der Dämpfung (A) gegenüber der Frequenz (f) in kHz des Kanalfilters in der Architektur nach 2,
  • 5 eine Graphik der Amplitude (A) gegenüber der Frequenz (f) in kHz von Signalen an dem Ausgang des Kanalfilters,
  • 6 eine Graphik der Dämpfung (A) gegenüber der Frequenz (f) in kHz eines Quadratur-Rekonstruktionsfilters,
  • 7 eine Graphik der Amplitude (A) gegenüber der Frequenz (f) in kHz eines komplexen Signals erzeugt aus einem reellen Signal durch ein Paar FIR-Filer,
  • 8 eine Graphik der Amplitude (A) gegenüber der Frequenz (f) in kHz von Signalen unmittelbar vor dem Ausgleich und der Demodulation,
  • 9 eine Graphik der simulierten Bitfehlerrate (BER) gegenüber der Signalleistung (S) in dBm für die Empfängerarchitektur nach 2 und
  • 10 eine Graphik der Dämpfung (A) gegenüber der Frequenz (f) in kHz einer Kombination aus einem Kanalfilter und einem Quadraturrekonstruktionsfilter.
  • In der Zeichnung sind für entsprechende Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet worden.
  • Betriebsarten zum Durchführen der Erfindung
  • 2 ist ein Blockschaltbild einer GSM Ausführungsform einer niedrigen ZF Empfängerarchitektur nach der vorliegenden Erfindung. Das Frontend benutzt einen Quadraturempfangsumsetzer zum Heruntermischen eintreffender HF-Signale zu einer niedrigen ZF des halben Kanalraums (für GSM ist der Kanalraum 200 kHz und folglich ist die ZF 100 kHz). Dieser Teil des Empfängers ist im Wesentlichen der gleiche Teil wie oben anhand der 1 beschrieben, und wird nicht wieder beschrieben.
  • Nach der Heruntermischung durch die Mischstufen 108, 110 geht das komplexe Signal mit niedriger Zwischenfrequenz mit I- und Q-Signalen in ein Bildaustastfilter (IR) 202, das ein passives Polyphasefilter ist, das jeden beliebigen Störer in dem Bildband des erwünschten Signals unterdrückt, und zwar zwischen –200 kHz und 0 Hz. Derartige Filter sind bekannt, wie beispielsweise beschrieben in dem Artikel: "Single sideband modulation using sequence asymmetric polyphse networks" von M.J. Gingell, "Electric Communuications", Nr. 48, 1973. Passive Polyphasenfilter werden auf einfache Art und Weise als RC-Netzwerk verwirklicht, das sich auf einfache Weise auf Silizium integrieren lässt. Das Bildaustastfilter 202 lässt erwünschte Signal in dem band von 0 Hz bis +200 kHz sowie alle andere Störer durch. Durch Eliminierung aber von jeder beliebigen Bildstörung wird die Möglichkeit geboten, dass alle nachfolgenden Filter in dem Empfänger "reell" sind (d.h. es wird entweder an dem I-Signal oder an dem Q-Signal gearbeitet). Ein Beispiel der Frequenzkurve eines geeigneten Polyphasenfilters ist in 3 dargestellt.
  • Nach dem Bildaustastfilter 202 wird der Q-Anteil des Signals beendet, während der I-Anteil weiter geht durch ein Hochpassfilter 204 zu einem einzigen Doppelport-Sigma-Delta-Modulator (ΣΔ) 206. Der Effekt, dass der Q-Anteil des Signals fallen gelassen wurde, ist, dass die Hälfte der Energie des erwünschten Signals genommen wird und diese über die negative Seite des Frequenzspektrums gefaltet wird. Folglich ist das Signal (gemeinsam mit dem Rauschspektrum des Sigma-Delta-Modulators 206) symmetrisch um die Null-Frequenz und belegt eine Bandbreite von 400 kHz. Ein derartiges Signal maximiert die Umwandlungseffizienz des Modulators 206.
  • Das Hochpassfilter 204 entfernt DC-Offsets, die von der vorhergehenden Front-End-Schaltung erzeugt worden sind. Studien in Bezug auf Polyphasenempfänger für GSM-Applikation haben gezeigt, dass eine geeignete Grenzfrequenz fr das Filter 204 einen Wert von 6 kHz hat, was dem Empfänger eine entsprechende Wiederherstellungszeit gibt von den Übersteuerungssignalen, ohne dass dadurch eine wesentliche Degradation des erwünschten Signals verursacht wird.
  • Die Ordnung des Modulators 206 und dessen Taktgeschwindigkeit müssen derart gewählt werden, dass der erforderliche Rauschwert geschaffen wird. Bei einem minimalen Pegel des Eingangssignals (–108 dBm in dem Stand der Technik) muss das Signal-zu-Quantisierungsrauschverhältnis in einer 400 Hz Bandbreite etwa 17 dB betragen (d.h. –200 kHz bis +200 kHz ) damit die GSM Spezifikation für BER ("Bit Error Rate") erfüllt wird. Diese Zahl wird von dem Bedarf an einem gesamten Rauschabstand von 7 dB und einem Quantisierungsrauschpegel hergeleitet, der um 10 dB unter dem des Front-End-Rauschwertes liegt. Das größte Eingangssignal zu dem ADC ist ein sperrendes Störsignal bei –23 dBm.
  • Das digitale Ausgangssignal von dem Modulator 206 wird durch ein digitales Kanalfilter 208 gefiltert. Dieses Filter läuft mit einer Abtastrate gleich der Taktrate des Sigma-Delta-Modulators 206, was typischerweise von der Größenordnung der 48fachen Bitrate für GSM ist. Er hat einen Tiefpassfrequenzgang mit einer Grenzfrequenz von etwa 200 kHz, was, gesehen auf einer doppelseitigen Frequenzachse, einer Bandpassreaktion mit einer Breite von 400 kHz entspricht. Ein derartiger Frequenzgang ist in 4 dargestellt. Das Filter 208 hat eine doppelte Rolle, und zwar das Dämpfen aller Störsignale an dem Empfängereingang, ausgenommen ein Bildstörsignal (d.h. ein Störsignal in dem niedrigeren Nachbarkanal, das von dem Bildaustastfilter 202 verarbeitet wird) und das Dämpfen des größten Teils des Breitband-Quantisierungsrauschens, erzeugt von dem Modulator 206.
  • Ein typisches Frequenzspektrum von Signalen an dem Ausgang des Filters 208 ist in 5 dargestellt. Die zwei Hälften des erwünschten Signals, dargestellt als eine gezogene Linie, liegen an je einer Seite der Nullfrequenz, getrennt durch das Loch, erzeugt von dem Hochpassfilter 204. Der restliche Teil eines Bildstörsignals, dargestellt als eine gestrichelte Linie, belegt den gleichen Frequenzraum wie das gewünschte Signal, aber auf einem Pegel, der nicht wesentlich ist, und zwar wegen der von dem Bildaustastfilter 202 angewandten Dämpfung. Außerhalb des –200 kHz bis +200 kHz Bandes kann es auch einen Rest-Sigma-Delta-Rauschanteil geben, dargestellt als eine strichpunktierte Linie, und Leistung durch zu große Störsignale, aber derartige Signale können auf einfache Art und Weise durch nachfolgende Filterung entfernt werden.
  • Wenn der HF-Inhalt des Signals einmal von dem Kanalfilter 208 entfernt worden ist, kann das ZF-Signal heruntergemischt werden (d.h., dezimiert werden), und zwar von einem Heruntermischblock (DS) 210 zu einer Antastrate entsprechend etwa der vierfachen GSM Bitrate. Dies reduziert die erforderlichen Verarbeitungsmittel und den Energieverbrauch zur Rekonstruktion des Q-Anteils des gewünschten Signals. Es ist notwendig, das gewünschte Signal wieder komplex zu machen um eine einwandfreie Frequenzübersetzung (oder Derotation) zurück von der niedrigen Zwischenfrequenz zu der Null-Frequenz, und der nachfolgenden Demodulation zum Erhalten von Datenbits.
  • Folglich wird nach der Heruntermischung das Signal dadurch komplex gemacht, dass es einem Paar FIR-Filtern zugeführt wird, wobei ein erstes Filter 212 einen Tiefpassreaktion mit einer linearen Phase hat und wobei ein zweites Filter 214 eine identische Reaktion hat, ausgenommen zur Erzeugung eines schmalen Ausschnitts in der Mitte des Durchlassbandes und die Einfügung einer zusätzlichen 90° Phasenverschiebung (wobei die Phasenverschiebung +90° für negative Frequenzen und –90° für positive Frequenzen beträgt). Das zweite Filter 214 schafft den neuen Q-Anteil, wodurch das Äquivalent einer zeitbegrenzten Hilbert-Transformation durchgeführt wird, wobei die Breite des Ausschnitts die Länge der Stoßantwort bestimmt. Eine Breite, die etwas kleiner ist als die des von dem vorgehenden Hochpassfilter 204 erzeugten Ausschnitts, oder dieser Breite entspricht, wäre normalerweise geeignet.
  • 6 zeigt einen typischen Frequenzgang eines geeigneten zweiten Filters 214, wobei dieses bestimmte Beispiel ein FIR Filter ist mit 276 Abgriffen, mit einer Lochbreite von 8 kHz. Die prinzipielle Funktion des ersten Filters 212 ist, die gleiche Zeitverzögerung genau in die Strecke der I-Anteils einzufügen wie diejenige, die in die Strecke des Q-Anteils durch das zweite Filter 214 eingefügt wurde. Die Stoßantworten der beiden Filter 212, 214 sollen genau dieselbe Länge haben. Das erste und das zweite Filter können entworfen sein um eine weitere Unterdrückung von Interferenz zu schaffen, die noch übrig ist hinter dem Kanalfilter 208 außerhalb der Bandbreite des gewünschten Signals. Änderung der Grenzfrequenzen hat virtuell keinen Effekt auf die erforderliche Länge der Filter 212, 214 und bietet die Möglichkeit, zusätzliche Filterung einzuführen, die effektiv umsonst kommt. Die Wahl der Grenzfrequenz hat eine gewisse Relevanz für die Abtastrate, die für die Filter 212, 214 erforderlich ist, aber sofern dies nicht zu wesentlichen Problemen führt, kann die dadurch geschaffene Filterung die Notwendigkeit einer weiteren Filterung in dem Basisband lindern.
  • Wiederherstellung des Q-Anteils des gewünschten Signals hat den Effekt der Faltung der negativen Hälfte des Frequenzspektrums zurück zu der positiven Seite, wodurch die Bandbreite zu 200 kHz zurück reduziert wird. Die gesamte Leistung in dem Signal kehrt dazu zu dem ursprünglichen Wert zurück, wie dieser an dem Eingang zu dem Bildaustastfilter 202 gesehen wird. Die Leistungsdichte wird um 6 dB gesteigert. Die komplexe Stoßantwort des kombinierten Ausgangssignals der Filter 212, 214 ist in 7 dargestellt.
  • Wenn der Q-Anteile einmal geschaffen worden ist, gehen das I-Signal und das Q-Signal zu einem Derotationsblock 216, wo sie zu dem Basisband derotiert werden, und zwar dadurch, dass eine komplexe Multiplikation mit einem komplexen Ton von –100 kHz durchgeführt wird, der von einer Signalquelle 218 geschaffen wird, wobei diese Derotation das gewünschte Signal zu einer zentralen Frequenz Null zurück schiebt.
  • In dem Ausführungsbeispiel aus 2 werden das I- und das Q-Signal durch betreffende Tiefpass-Basisbandfilter 220 gefiltert, die eine Grenzfrequenz von 80 kHz haben. Ein typisches Frequenzspektrum der Signale an dem Ausgang eines Filters 220 ist in 8 dargestellt, wobei das gewünschte Signal dargestellt ist als gezogene Linie und der Rest eines Bildstörsignals als eine gestrichelte Linie.
  • Die Signale werden danach durch einen Ausgleichs- und Demodulationsblock (EQ) 222 verarbeitet, bevor sie als Ausgangssignal 128 der digitalen Signalverarbeitungsschaltung in dem restlichen Teil des Empfängers zugeführt werden.
  • Es sind Systemsimulationen durchgeführt worden um das einwandfreie Funktionieren einer Architektur nach der vorliegenden Erfindung zu überprüfen. So ist 9 ein Beispiel eine Graphik von Ergebnissen einer Simulierung, die BER bestimmt für ei nen Bereich gewünschter Signalleistungen S, in dBm, unter Verwendung eines durchaus bekannten TU50 Kanalmodells (typisches Stadtprofil mit einer maximalen Geschwindigkeit von 50 km/h). Simulierte Ergebnisse für die neue Empfängerarchitektur sind als gezogene Linie dargestellt, während Ergebnisse für einen Test-Polyphasenempfänger, unter Anwendung komplexer Signalverarbeitung, als eine gestrichelte Linie dargestellt sind. Es dürfte einleuchten, dass die Empfindlichkeit des neuen Empfängers wenigstens so gut ist als die des Test-Polyphasenempfängers. Andere Simulationen haben ebenfalls gezeigt, dass die neue Architektur die erforderliche Empfindlichkeit liefern kann, und zwar für die Nachbarkanäle sowie für diejenigen mit größeren Frequenzverschiebungen.
  • In einer Abwandlung der oben beschriebenen Ausführungsformen sind das Kanalfilter 208 und die komplexen Signalrekonstruktionsfilter 212, 214 zu einem einzigen Filterblock mit zwei FIR Filtern kombiniert. Eine derartige Ausführungsform kann weniger digitale Hardware-Mittel erfordern, da der kombinierte Filterblock die Bitstrom-Eigenschaft des Ausgangs des Sigma-Delta-Modulators 206 benutzen kann. Im Endeffekt sind die Funktionen des Kanalfilters 208 und des Heruntermischblocks 210 in den Filtern 212, 214 einverleibt.
  • Um den erforderlichen Frequenzgang der Filter 212, 214 zu ermitteln, ist es einfacher die Filter als ein einziges komplexes Filter zu betrachten, mit einer asymmetrischen Reaktion um die Nullfrequenz herum, statt als zwei echte Filter, von denen eines die Hilbert-Transformation des anderen ist. Unter Verwendung eines digitalen Standard-Synthesewerkzeugs kann ein einziges echtes FIR Filter mit der erforderlichen Bandbreite und Selektivität entworfen werden. Das Erhalten der komplexen Reaktion ist dann eine einfache Sache der Durchführung einer +100 kHz Frequenzverschiebung. Echte und imaginäre Stoßantworten können dadurch erhalten werden, dass eine invertierte diskrete Fourier-Transformation an dem verschobenen Frequenzgang durchgeführt wird.
  • 10 zeigt den komplexen Frequenzgang eines geeigneten Filterpaares 212, 214, erhalten nach einer geringen Anzahl Entwurfswiederholungen. Die erforderliche Dämpfungsschablone ist durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Der Frequenzgang zeigt eine sehr geringe Welligkeit über das Durchlassband von 20 kHz bis 180 kHz mit einer Sperrbanddämpfung innerhalb der Begrenzungen der Schablone (über 100 dB hinaussteigend bei Frequenzen hinter etwa 1 MHz). Ein derartiger Frequenzgang ermöglicht es, dass die Filter 212, 214 das gewünschte Signal mit minimaler Verzerrung durchlassen, genügend Dämpfung an Nachbar- und Wechselkanalstörsignalen anwenden und den größten Teil der von dem Sigma-Delta-Modulator 206 erzeugten HF-Störung austasten.
  • Die oben beschriebene Empfängerarchitektur hat einen ähnlichen Anwendungsbereich wie der von bekannten nahezu Null ZF Polyphasenarchitekturen, einschließlich zellularer Systeme zweiter Generation, wie GSM, AMPS, IS136 und PDC1900 und drahtlose Systeme wie DECT und Bluetooth. In diesen Applikationen kann eine nützliche Einsparung an Energie erreicht werden. Die Architektur ist noch nützlicher für Empfänger mit einer verbundenen CDMA/TDMA Multimodefähigkeit. So ist beispielsweise eine Applikation ein Doppelmode-UMTS/GSM Empfänger, wobei die Zwischenfrequenz zwischen Null und 100 kHz schaltet. Andere Applikationen, wie ein CDMA2000/IS95/IS136/AMPS Empfänger sind ebenfalls vorstellbar.
  • Text in der Zeichnung
  • 8
    • Neuer Empfänger
    • Testempfänger

Claims (11)

  1. Rundfunkempfänger mit einem Eingang für ein Hochfrequenzsignal, mit Quadratur-Abwärtsmischmitteln (108, 110) zum Übersetzen des Hochfrequenzsignals in eine Zwischenfrequenz und zum Erzeugen phasengleicher (I) und Quadraturversionen (Q) des Zwischenfrequenzsignals, mit komplexen Spiegelselektionsfiltermitteln (202) zum Beeinflussen des phasengleichen und des Quadratursignals zum Schaffen gefilterter phasengleicher und Quadratursignale, mit Analog-Digital-Wandlermitteln (206) zum Digitalisieren nur der phasengleichen und der Quadratursignale, mit Mitteln zum Durchführen der digitalen Signalverarbeitung (208, 210) an dem digitalisierten Signal und mit Signalerzeugungsmitteln (212, 214) zum Beeinflussen des verarbeiteten Signals zum Erzeugen digitaler phasengleicher und Quadratursignale.
  2. Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die komplexen Spiegelselektionsfiltermittel (202) ein passives Mehrphasenfilter aufweisen.
  3. Empfänger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Analog-Digital-Wandlermittel (206) einen Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler aufweisen.
  4. Empfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Analog-Digital-Wandlermittel (206) mit einer Anzahl verschiedener Taktgeschwindigkeiten betrieben werden können.
  5. Empfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenfrequenz entweder niedrig oder Null sein kann.
  6. Empfänger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzsignale einer zellularen Kommunikationsnorm entsprechen und dass die niedrige Zwischenfrequenz dem halben in der Norm spezifizierten Raum entspricht.
  7. Empfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Derotationsmittel (216) vorgesehen sind zum Übersetzen der digitalen phasengleichen und Quadratursignale in Basisband.
  8. Empfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalerzeugungsmittel ein erstes (212) und ein zweites (214) Filter aufweisen und dass die auf die durch jedes der Filter hindurch gegangenen Signale durchgeführte Phasenverschiebung um 90° abweicht.
  9. Empfänger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte erste und zweite Filter (212, 214) eine lineare Phasenkennlinie haben.
  10. Empfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombination der Mittel zum Durchführen digitaler Signalverarbeitung und der Signalerzeugungsmittel durch das erste und das zweite Filter geliefert wird.
  11. Integrierte Schaltung mit einem Rundfunkempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
DE60112113T 2000-11-10 2001-11-06 Direktkonversionsempfänger Expired - Lifetime DE60112113T2 (de)

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PCT/EP2001/013013 WO2002039580A2 (en) 2000-11-10 2001-11-06 Direct conversion receiver

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DE60112113D1 DE60112113D1 (de) 2005-08-25
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US (1) US7116965B2 (de)
EP (1) EP1336246B1 (de)
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CN (1) CN1269306C (de)
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DE (1) DE60112113T2 (de)
GB (1) GB0027503D0 (de)
WO (1) WO2002039580A2 (de)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6721548B1 (en) * 1999-12-22 2004-04-13 Koninklijke Philips Electronics N.V. High dynamic range low ripple RSSI for zero-IF or low-IF receivers
GB0028652D0 (en) * 2000-11-24 2001-01-10 Koninkl Philips Electronics Nv Radio receiver
US6850749B2 (en) * 2001-05-30 2005-02-01 Rf Micro Devices, Inc. Local oscillator architecture to reduce transmitter pulling effect and minimize unwanted sideband
US7310386B2 (en) * 2002-04-25 2007-12-18 Broadcom Corporation Radio receiver utilizing a single analog to digital converter
US7054607B2 (en) * 2002-09-30 2006-05-30 Intel Corporation Method and apparatus for reducing DC offset in a wireless receiver
US6952594B2 (en) * 2002-11-22 2005-10-04 Agilent Technologies, Inc. Dual-mode RF communication device
US7062248B2 (en) * 2003-01-16 2006-06-13 Nokia Corporation Direct conversion receiver having a low pass pole implemented with an active low pass filter
CN1549454A (zh) * 2003-05-16 2004-11-24 皇家飞利浦电子股份有限公司 具有一个有限动态范围的adc的无线通信接收机
EP1726098A1 (de) * 2004-03-15 2006-11-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Multimodus-/mehrband-mobilstation und betriebsverfahren dafür
US20070243832A1 (en) * 2004-03-15 2007-10-18 Hyung-Weon Park Multimode/Multiband Mobile Station and Method for Operating the Same
US7508451B2 (en) 2004-04-30 2009-03-24 Telegent Systems, Inc. Phase-noise mitigation in an integrated analog video receiver
ATE441969T1 (de) 2004-04-30 2009-09-15 Telegent Systems Inc Integrierter analogvideoempfänger
WO2007034420A2 (en) * 2005-09-21 2007-03-29 Koninklijke Philips Electronics N.V. Zero or low if receiver
DE102005046245A1 (de) * 2005-09-28 2007-04-05 Atmel Germany Gmbh Vorrichtung zum Überführen eines komplexwertigen Bandpaßsignals in ein digitales Basisbandsignal
US7539476B2 (en) * 2006-03-13 2009-05-26 Kleer Semiconductor Corporation RF-to-baseband receiver architecture
US7580692B2 (en) * 2006-05-16 2009-08-25 Research In Motion Limited Mobile wireless communications device having low-IF receiver circuitry that adapts to radio environment
US9020073B2 (en) * 2007-10-23 2015-04-28 Intel Mobile Communications GmbH Low intermediate frequency receiver
US8111786B2 (en) * 2008-06-11 2012-02-07 Mediatek Inc. Signal converters
CN101908858B (zh) * 2010-07-26 2013-03-20 四川九洲电器集团有限责任公司 一种宽带接收数字前端处理方法
US8831549B2 (en) 2012-09-18 2014-09-09 Mediatek Inc. Receiver circuit and associated method
US9232565B2 (en) * 2013-08-14 2016-01-05 Analog Devices, Inc. Multi-carrier base station receiver
US10111280B2 (en) 2013-08-14 2018-10-23 Analog Devices, Inc. Multi-carrier base station receiver
US10649080B2 (en) * 2017-08-08 2020-05-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Passive non-linear synthetic aperture radar and method thereof
US11463071B2 (en) * 2018-04-23 2022-10-04 Samsung Electronics Co,. Ltd Asymmetrical filtering to improve GNSS performance in presence of wideband interference
CN111713022A (zh) * 2018-08-21 2020-09-25 康姆索利德有限责任公司 无线电接收器和基带接收器之间的接口以及将射频信号转换为基带信号的方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6023491A (en) * 1994-06-21 2000-02-08 Matsushita Electric Industrail Co., Ltd. Demodulation apparatus performing different frequency control functions using separately provided oscillators
GB2296613A (en) * 1994-12-21 1996-07-03 Univ Bristol Image-reject mixers
GB9605719D0 (en) 1996-03-19 1996-05-22 Philips Electronics Nv Integrated receiver
US5982820A (en) * 1997-07-10 1999-11-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Bandpass phase tracker with hilbert transformation before plural-phase analog-to-digital conversion
US6005506A (en) * 1997-12-09 1999-12-21 Qualcomm, Incorporated Receiver with sigma-delta analog-to-digital converter for sampling a received signal
GB9821839D0 (en) 1998-10-08 1998-12-02 Koninkl Philips Electronics Nv Radio receiver
US6683919B1 (en) * 1999-06-16 2004-01-27 National Semiconductor Corporation Method and apparatus for noise bandwidth reduction in wireless communication signal reception
JP3615099B2 (ja) * 1999-06-28 2005-01-26 株式会社東芝 受信機
DE69908577T2 (de) * 1999-06-30 2003-12-11 Motorola, Inc. Apparat und Methode zum Empfang und Verarbeitung eines Radiofrequenzsignals
US6778594B1 (en) * 2000-06-12 2004-08-17 Broadcom Corporation Receiver architecture employing low intermediate frequency and complex filtering
US6529719B1 (en) * 2000-06-30 2003-03-04 International Business Machines Corporation Image reject mixer
GB0028652D0 (en) * 2000-11-24 2001-01-10 Koninkl Philips Electronics Nv Radio receiver

Also Published As

Publication number Publication date
WO2002039580A3 (en) 2003-05-01
ATE300119T1 (de) 2005-08-15
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JP2004514315A (ja) 2004-05-13

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