專利名稱：：多射頻頻帶的直接射頻數(shù)字化方法及其接收器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及直接射頻(radiofrequency;RF)數(shù)字化方法，尤其涉及一種多射頻頻帶(如全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GlobeNavigationSatelliteSystem;GNSS)頻帶)和其它無線通訊系統(tǒng)(如行動電話以及手持式數(shù)字視頻廣播(DigitalVideoBroadcast-Handheld;DVBH))等的直接射頻數(shù)字化方法。本發(fā)明還涉及一種具有射頻前端的接收器，該射頻前端應(yīng)用前述直接射頻數(shù)字化方法。
背景技術(shù)：
：目前，隨著越來越多全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(包括GPS、Galileo以及GLONASS)的出現(xiàn)，人們期望對應(yīng)的接收器能夠支持多種規(guī)格的基于位置服務(wù)(locationbasedservice;LBS)信號、無線多媒介信號，以及廣播信號等。以多規(guī)格LBS信號為例，支持全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)信號多模式接收的接收器不僅可以提高定位精確度，而且可以存取更多服務(wù)。在全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)中，不同信號頻帶支持不同服務(wù)。隨著需要支持頻帶的增多，必然會發(fā)生頻帶重圖1概略顯示GPS和Galileo系統(tǒng)頻帶的分布。GPS是美國導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)，用于為衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)持續(xù)傳送高頻無線信號。載有時間和距離信息的信號可經(jīng)由GPS接收器接收，因此用戶能在地球上準(zhǔn)確定位其位置。Galileo是一個新興的歐洲衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，能提供更高的信號能量以及更強(qiáng)健的調(diào)制，該能量及調(diào)制即使在惡劣環(huán)境中，也可使用戶得以接收微弱信號。如果將二者結(jié)合，則GPS和Galileo提供的衛(wèi)星數(shù)量將是現(xiàn)有衛(wèi)星資、顏的兩倍，對用戶而言，此種組合能提供更大的可選擇性與更高的有效性。如圖所示，除去安全救援(SafeandRescue;SAR)服務(wù)，GPS與Galileo的組合基本上有四個頻帶。GPS與Galileo系統(tǒng)共享某些信號頻帶。例如，GPSLI與GalileoE2-L1-E1通過利用特定調(diào)制方案(例如雙偏移載波(BinaryOffsetCarrier;BOC)調(diào)帝lj)來共享相同頻帶，以避免干擾。接收器接收不同頻帶的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)信號，并將該等信號降頻轉(zhuǎn)換至基頻信號。該接收器的射頻前端通常利用降頻轉(zhuǎn)換方法或直接數(shù)字化方法來降頻轉(zhuǎn)換射頻信號。但在傳統(tǒng)降頻轉(zhuǎn)換方法中，對于一個頻帶的信號，需要本地振蕩器、混頻器以及模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(analog-to-digitalconverter;ADC)，成本相當(dāng)高，為解決該問題，一般是采用直接數(shù)字化方法。在直接數(shù)字化方法中，是通過選擇一個取樣頻率來降頻轉(zhuǎn)換不同頻帶的射頻信號。但是有時該取樣頻率的選擇頗為困難。此外，若不同頻帶的信號經(jīng)降頻轉(zhuǎn)換有重疊現(xiàn)象，則由于交叉相關(guān)噪聲(crosscorrelationnoise)的存在，依然會發(fā)生信噪比(Signal-to-NoiseRatio;SNR)劣化的問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種多射頻信號頻帶的直接射頻數(shù)字化方法，以及應(yīng)用該方法的接收器。本發(fā)明提供一種多射頻信號頻帶(如全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)和其它無線通訊信號頻帶)的直接射頻數(shù)字化方法。本發(fā)明所提供的方法，將一個或更多個特定頻帶轉(zhuǎn)移至目標(biāo)頻帶，通過適當(dāng)預(yù)定該目標(biāo)頻帶，可以輕易計算得到最佳的取樣頻率。其后再應(yīng)用該取得的取樣頻率來執(zhí)行直接射頻數(shù)字化操作。應(yīng)用本發(fā)明所提供的方法，不僅可輕易獲得應(yīng)用于多射頻信號頻帶的直接射頻數(shù)字化的最佳取樣頻率，而且可以避免降頻轉(zhuǎn)換信號顓帶相互毚矗。本發(fā)明同時提供一種具有射頻前端的接收器，該接收器的射頻前端用來接收射頻信號(如全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)或無線通訊信號)。該接收器將一個或更多個特定頻帶轉(zhuǎn)移至目標(biāo)頻帶，并通過基于轉(zhuǎn)移頻帶和非轉(zhuǎn)移頻帶計算得到的取樣頻率執(zhí)行直接射頻數(shù)字化操作，以毫無重疊地降頻轉(zhuǎn)換該不同頻帶信號。隨兌日月圖1是一示意圖，顯示GPS和Galileo頻帶的分布；圖2是一示意圖，顯示E5頻帶被轉(zhuǎn)移至接近SAR的頻帶；圖3(a)是一示意圖，顯示未被頻率轉(zhuǎn)移的El+E5+E6+L2頻帶組合的降頻轉(zhuǎn)換頻帶的分布；而圖3(b)顯示被頻率轉(zhuǎn)移的具有E5頻帶的同一頻帶組合的降頻轉(zhuǎn)換頻帶的分布；以及圖4是一方塊示意圖，大致顯示依據(jù)本發(fā)明接收器的射頻前端。具體實施方式直接射頻數(shù)字化方法是同時降頻轉(zhuǎn)換多信號頻帶的合適方案。直接射頻數(shù)字化方法不需要很多模擬組件(如本地振蕩器LO、混頻器等)。在直接射頻數(shù)字化方法中，共享模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器用于根據(jù)取樣頻率取樣若干個射頻信號，以將該射頻信號降頻轉(zhuǎn)換為中頻(intermediatefrequency;IF)信號。一般情況下，該等降頻轉(zhuǎn)換中頻信號幾乎已經(jīng)落在基頻頻帶，而在經(jīng)過中頻移除過程之后，進(jìn)而成為實際的基頻信號。只是在決定共享模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的取樣頻率方面，存在一些限制。為實現(xiàn)該直接射頻數(shù)字化操作，需要最佳的取樣頻寧。遺過在共拿模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器中利用最佳取樣頻率，可以同時毫無重疊的將所有輸入信號射頻頻帶轉(zhuǎn)換至中頻頻帶。只是在某些情況下，基于射頻頻帶計算得到的取樣頻率可能會太高，因此會導(dǎo)致硬件成本增加。最糟的情況可能是可接受的取樣頻率甚至不存在。理論上，可選擇將信號頻寬之和乘以2.5倍后所得到的數(shù)值作為最小取樣頻率。但實際運用上，考慮到要接收的信號的載波頻率及頻寬的限制，為避免重疊的發(fā)生，有時不得不選擇較高的頻率作為實際最小取樣頻率。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>El+E5(40+90)x2.5=325min.Fs=495.14*El+E6+L2(40+40+2)x2.5=205min.Fs=206.8El+E5+E6(40+90+40)x2.5=425min.Fs=531.96*El+E5+E6+L2(40+90+40+2)x2,5=430min.Fs=N/A*表2不同頻帶組合的取樣頻率的理論值和實際值表1顯示GPS和Galileo系統(tǒng)每一頻帶的載波頻率和傳送頻寬。表2顯示每一頻帶組合的奈奎斯特(Nyquist)最小取樣頻率fs理論值和現(xiàn)有的直接射頻數(shù)字化方法中實際考慮載頻和頻寬后計算得到的最小取樣頻率fs。如表2所示，若頻帶組合是E1+E5，亦即利用該兩頻帶計算得到的最小fs為495.14MHz，比理論值325MHz高大約170MHz。若頻帶組合為El+E5+E6，則計算得到的最小fs為531.96MHz，比理論值425MHz高大約107MHz。若頻帶組合為El+E5+E6+L2，則甚至不存在低于1.5GHz的適當(dāng)取樣頻率。利用本發(fā)明所提供的方法，容易獲取多個信號頻帶的足夠低的適當(dāng)取樣頻率。以頻帶組合E1+E5+E6+L2為例，若適當(dāng)轉(zhuǎn)移E5頻帶，如圖2所示，則可取得最佳的取樣頻率。該轉(zhuǎn)移操作應(yīng)在考慮避免重疊的情況下執(zhí)行。該降頻轉(zhuǎn)換頻帶分布如圖3(a)所示。各降頻轉(zhuǎn)換頻帶的中心頻率分別為fif—El=93.4MHz，fif一L2=115MHz，fif—E5=79.15MHz，以及fif—E6=166.15MHz。如圖所示，E5降頻轉(zhuǎn)換后的頻帶與E1/L1以及L2降頻轉(zhuǎn)換后的頻帶重疊。若轉(zhuǎn)移頻帶E5以使中心頻率為6^￡5=232.11MHz，如圖3(b)所示，則可以避免重疊。為達(dá)成圖3(b)所示的降頻轉(zhuǎn)換頻帶的分布，在計算取樣頻率之前是先將E5頻帶轉(zhuǎn)換至1344.71MHz。若中心頻率E5頻帶被轉(zhuǎn)換至1344.71MHz，則可選擇556.3MHz作為該頻帶組合El+E5+E6+L2的取樣頻率。同理，對頻帶組合El+E5而言，若提前將該E5頻帶轉(zhuǎn)移至1091.295MHz(fc)，再執(zhí)行計算來找到最佳取樣頻率，則經(jīng)由選擇取得的癀fe取樣敏爭fs可以選擇為325MHz，而不是495.14MHz。如此一來取樣頻率可以降低170MHz。若取樣頻率fs為325MHz，則降頻轉(zhuǎn)換El和E5頻帶的中心頻率將分別為fif_El=49.58MHz及fif_E5=l16.295MHz。射頻頻帶被移位的El頻帶以及E5頻帶，其降頻轉(zhuǎn)換頻帶不會相互重疊。第四圖是方塊示意圖，大致顯示根據(jù)本發(fā)明的接收器的射頻前端。該根據(jù)本發(fā)明接收器的射頻前端包括一天線(或一組天線)10，用來接收不同頻帶的衛(wèi)星信號；一射頻放大器20，用來放大所接收到的信號；一射頻反混疊(anti-aliasing)寬帶濾波器30，用來修整放大信號和濾除混在信號中的噪聲；以及一放大器40，用來放大并修整信號和濾波信號。根據(jù)本發(fā)明，在一用來實現(xiàn)直接射頻數(shù)字化的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器70之前提供兩條途徑頻移帶通濾波器(bandpassfilter;BPF)區(qū)塊50以及直接帶通濾波器區(qū)塊60。該BPF區(qū)塊50包含允許特定頻帶通過的帶通濾波器501、505，以及一用來將該特定頻帶轉(zhuǎn)移至其目標(biāo)頻帶的混頻器503。該直接帶通濾波器區(qū)塊60允許不必頻移的頻帶的輸入信號分別通過至后段組件。在本實施例中，直接帶通濾波器區(qū)塊60有若干個多頻帶帶通濾波器601，其中每一多頻帶帶通濾波器均允許一個頻帶的信號(如E1頻帶)通過。頻移帶通濾波器區(qū)塊50允許需要頻移的信號通過且被分別移到預(yù)定頻帶。依據(jù)預(yù)先對降頻轉(zhuǎn)換頻帶分布的分析，選擇轉(zhuǎn)移一些全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)射頻頻帶(如E5頻帶)。頻移帶通濾波器區(qū)塊50允許每個被選擇的頻帶的信號通過，并將具有原始中心頻率的通過頻帶轉(zhuǎn)移至具有預(yù)定新中心頻率的目標(biāo)頻帶。在此以組合頻帶E1+E5+E6+L2為例說明。如前所述，若E5頻帶轉(zhuǎn)移適當(dāng)，則可輕易獲得較低而且令人滿意的合適取樣頻率。該頻移帶通濾波器區(qū)塊50允許原始中心頻率fc為1191.795MHz(表l)的E5頻帶的信號通過，并對該信號執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)移，從而將E5頻帶轉(zhuǎn)移至新中心頻率fc為b44.71MHz的目標(biāo)頻帶。其后，轉(zhuǎn)移頻帶的信號被傳送至模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器70。此外，其它頻帶(El、E6以及L2)的信號經(jīng)過直接帶通濾波器區(qū)塊60，被傳遞至模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器70。既然已經(jīng)適當(dāng)轉(zhuǎn)移E5頻帶，則可通過計算得到的最佳的取樣頻率(在該例中為556.3MHz)。提供該取樣頻率給模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器70，以使模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器70可通過該取樣頻率fs實現(xiàn)直接數(shù)字化。在本實施例中，預(yù)先計算得到每一頻帶的中心頻率fc及每一可能頻帶組合的取樣頻率fs，并根據(jù)該計算值設(shè)計硬件。雖然，例如，也可通過處理器(未圖示)動態(tài)計算和決定一特定頻帶的組合所需的值。其后，該處理器根據(jù)對前述特定頻帶組合的決定值來控制頻率轉(zhuǎn)移帶通濾波器區(qū)塊50及直接帶通濾波器區(qū)塊60。從模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器70輸出的數(shù)字化信號幾乎已經(jīng)落在基頻頻帶。該等信號被存入存儲器80并通過一中頻移除區(qū)塊90處理成基頻(baseband;BB)信號。應(yīng)注意的是，一頻帶組合的頻帶選擇和頻帶數(shù)量以及以頻率轉(zhuǎn)移獨立操控的頻帶數(shù)量與頻帶數(shù)目都可彈性變化。只是應(yīng)該考慮到所有頻帶的頻寬及分布。通過前述將一個或更多個特定頻帶轉(zhuǎn)移至預(yù)定目標(biāo)頻帶的操作，本發(fā)明在不明顯提高成本和硬件復(fù)雜性的情況下，能為任何頻帶組合的直接射頻數(shù)字化計算得到足夠低的取樣頻率。此外，可以優(yōu)化取樣后的中頻頻寬分布。此處以GPS和Galileo系統(tǒng)的應(yīng)用為例來說明。但本發(fā)明也適用于其它射頻信號系統(tǒng)，如其它全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)或無線通訊系統(tǒng)(如行動電話)，以及類似的系統(tǒng)。綜上所述，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，但該較佳實施例并非用以限制本發(fā)明，該領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求界定的范圍為準(zhǔn)。權(quán)利要求1.一種用于若干個射頻信號頻帶信號的直接數(shù)字化方法，其特征在于該方法包含以下步驟接收全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)或無線通訊頻帶的信號；選擇該頻帶中一特定頻帶；轉(zhuǎn)移該特定頻帶至預(yù)定目標(biāo)頻帶；為轉(zhuǎn)移的頻帶和其它未轉(zhuǎn)移的頻帶計算一取樣頻率；以及以該取樣頻率對該等信號執(zhí)行數(shù)字化操作。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該特定頻帶具有一原始中心頻率，前述轉(zhuǎn)移該特定頻帶至預(yù)定目標(biāo)頻帶的步驟是將該特定頻帶被轉(zhuǎn)移至具有新中心頻率的目標(biāo)頻帶。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于前述轉(zhuǎn)移該特定頻帶至預(yù)定目標(biāo)頻帶的步驟進(jìn)一步包括預(yù)定該特定頻帶將被轉(zhuǎn)移到的目標(biāo)頻帶的步驟，使得在實現(xiàn)數(shù)字化之后，從射頻信號頻帶轉(zhuǎn)換而來的中頻頻寬不會相互重疊。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于前述轉(zhuǎn)移該特定頻帶至預(yù)定目標(biāo)頻帶的步驟進(jìn)一步包括預(yù)定該特定頻帶將被轉(zhuǎn)移至的目標(biāo)頻帶，使得所計算出的取樣頻率最小化。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于射頻信號頻帶的數(shù)量及組成是依據(jù)需要而決定。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于若有超過一個的頻帶將被頻率轉(zhuǎn)移，則在計算步驟前，對每個將被轉(zhuǎn)移的頻帶均重復(fù)選擇和轉(zhuǎn)移的步驟。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包含執(zhí)行中頻移除操作的步驟，以將數(shù)字化信號處理成基頻信號。8.—種用來接收若干個射頻信號頻帶的信號的接收器，該接收器包含一頻移帶通濾波器區(qū)塊，用來將特定射頻信號頻帶的信號分別轉(zhuǎn)移至目標(biāo)頻帶；一直接帶通濾波器區(qū)塊，允許未被轉(zhuǎn)移的頻帶的信號分別通過；以及一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，基于轉(zhuǎn)移和未轉(zhuǎn)移的頻帶計算得到的取樣頻率，對轉(zhuǎn)移和非轉(zhuǎn)移頻帶的信號執(zhí)行數(shù)字化，以降頻轉(zhuǎn)換該等信號。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的接收器，其特征在于每一特定射頻信號頻帶均有一原始中心頻率，且該特定射頻信號頻帶被轉(zhuǎn)移至具有新中心頻率的目標(biāo)頻帶。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的接收器，其特征在于該頻移帶通濾波器區(qū)塊可預(yù)定該特定頻帶將被轉(zhuǎn)移至的目標(biāo)頻帶，以使由射頻信號頻帶降頻轉(zhuǎn)換而來的中頻頻寬在數(shù)字化之后不會相互重疊。11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的接收器，其特征在于該頻移帶通濾波器區(qū)塊可預(yù)定該特定頻帶將被轉(zhuǎn)移至的目標(biāo)頻帶，以使計算得到的取樣頻率最小。12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的接收器，其特征在于射頻信號頻帶的數(shù)量及組成是依據(jù)需要而決定。13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的接收器，其特征在于其還包含一中頻移除區(qū)塊，用來將數(shù)字化信號處理成基頻信號。14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的接收器，其特征在于該頻移帶通濾波器區(qū)塊還包含一組允許特定頻帶通過的帶通濾波器，以及一用來將該特定頻帶轉(zhuǎn)移至其目標(biāo)頻帶的混頻器。全文摘要一種多射頻(radiofrequency；RF)信號頻帶(如全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GlobeNavigationSatelliteSystem；GNSS)或無線通訊信號頻帶)的直接射頻數(shù)字化方法，以及應(yīng)用該方法的接收器。通過本方法，可輕易獲得應(yīng)用于多射頻信號頻帶信號的直接射頻數(shù)字化的最佳取樣頻率。依據(jù)本發(fā)明，可選擇將一個或更多個射頻信號頻帶轉(zhuǎn)移至目標(biāo)頻帶，從而可以輕易計算得到最佳的取樣頻率。所取得的取樣頻率用于執(zhí)行直接射頻數(shù)字化操作。文檔編號H04B1/16GK101123440SQ20071014003公開日2008年2月13日申請日期2007年8月6日優(yōu)先權(quán)日2006年8月11日發(fā)明者李冠儀,陳駿楠,魏睿民申請人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司