[发明专利]数字接收机

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字接收机，且更具体地，涉及一种如下的技术，其通过使用子采样方案将所接收的模拟射频(RF)信号转换成为中频(IF)信号或直接转换(DC)信号、并且对期望的信号波段执行过采样，以便将甚至与期望的信号相邻的噪声信号转换成为数字信号，从而数字地处理与期望的信号邻近的噪声信号。

背景技术

图1图示了传统的无线通信接收机的结构，具体地，在具有各种各样的结构之中的直接转换(DC)接收机。通常，传统的无线通信接收机对经由天线接收的信号进行带通滤波，放大它，通过使用混频器将放大的信号转换成为低频带信号，滤波期望的信道信号，并通过可变增益放大器(VGA)处理它，从而模数转换器(ADC)能够接收具有特定幅度的信号。也就是说，传统的模拟类型接收机必须过滤掉不期望的干扰信号，直到通过使用ADC而将模拟信号转换成为数字信号的时候，这因此需要混频器、滤波器、和VGA。这些块，即混频器、滤波器、和VGA，需要大量的时间来设计，并且每当升级处理必须进行重新设计。因此，在开发无线收发机中使用传统的模拟设计方案使得能够处理多波段信号且可应用于各种应用领域，在功耗、芯片面积、和快速市场适应性方面是不利的。

同时，包括数字设计因素的无线收发机可以弥补模拟设计方案的缺点，但是难以实现这样的包括数字设计因素的无线收发机。

具体地，在直接采样高频带信号以执行数字信号处理的数字接收机的情况中，ADC必须操作在相当高的频率、且具有高比特分辨率，因此不能以现有的技术来实现。图2是理想的软件定义无线电(SDR：software defined radio)接收机的概念视图，其滤波高频信号、放大它、且然后立即通过过采样ADC将放大的信号转换成为数字信号。但是，在图2中图示的接收机结构仅仅是概念，当在高载波频率上承载信号波段时，其不可能通过现有的技术实现。这是因为，为了满足奈奎斯特定理以恢复信号，ADC的采样频率应该至少是载波信号的频率的两倍。例如，为了处理2GHz的信号，需要能够以4GHz的采样频率操作的ADC，并且为了支持大的输入信号幅度和操作速度，ADC必须具有大的动态范围。同样，如果这样的ADC被某种方式实现，则ADC的数据输出速率将太高以致于ADC的后级的数字处理器不能操作，并且即使数字处理器设法以某种方式操作，将留下巨大能耗的问题需要处理。

因此，为了处理高频带的信号，传统的数字接收机必须必要地包括在ADC的前级(front stage)的用于降低信号的频带的混频器、用于消除噪声的滤波器、以及用于调节信号的增益以便获得特定幅度的信号的VGA。利用这些模拟信号处理块，ADC只能接收尽可能期望的信号、且还只能够接收具有尽可能一致的幅度的信号，从而可以简单地设计ADC。

图3图示了子采样的概念和问题，示出通过子采样将具有高频率的信号转换成为具有低频率的信号的方法。与通常的奈奎斯特采样方案相比较，位于与采样频率(fs)的倍数对应的位置上的所有信号通过子采样由于混叠而与最终采样的信号重叠。因此，利用这种简单方案，实质上不可能在最终信号上获得期望的信噪比。因此，通常，对于奈奎斯特采样方案和子采样方案二者，应该必要地将抗混叠滤波器放置在ADC的前级。

图4图示了使用离散信号处理器的数字接收机的结构，其中使用离散信号处理器的数字接收机可以是介于能实现的现有模拟类型接收机和理想的数字接收机之间的中间物。在图4中图示的数字接收机中，在信号被滤波和放大之后，其由离散信号处理器进行处理。也就是说，图4中图示的数字接收机通过显著地减少所需要的滤波器和VGA的负担而具有简单的结构。但是，尽管数字接收机具有用于在离散时域中处理信号的修改结构，但是信号仍然是模拟信号，其因此仍旧太弱而难以获得当实现完美的数字接收机时另外获得的许多优点。

发明内容

本发明的一方面提供一种数字接收机，其用于在数字领域以其最大水平设计在相关的技术中在模拟区域(即，模拟域)已经设计的数字接收机。