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接收器與通信信號的接收方法.pdf

關 鍵 詞:
接收器 通信 信號 接收 方法
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摘要
申請專利號:

CN201210037081.3

申請日:

2012.02.17

公開號:

CN102707298B

公開日:

2015.01.28

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):G01S 19/33申請日:20120217|||公開
IPC分類號: G01S19/33(2010.01)I; G01S19/36(2010.01)I; H04B1/16 主分類號: G01S19/33
申請人: 聯發科技股份有限公司; 陳怡然
發明人: 鄭治葳; 游岳華; 陳怡然
地址: 中國臺灣新竹科學工業園區
優先權: 2011.03.28 US 13/073,996
專利代理機構: 北京三友知識產權代理有限公司 11127 代理人: 任默聞
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201210037081.3

授權公告號:

102707298B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.28|||2012.11.28|||2012.10.03

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開一種接收器與通信信號的接收方法,所述的接收器包括第一混波器、第二混波器以及處理電路。第一混波器用來將包括第一通信信號與第二通信信號的輸入射頻信號降頻至第一低頻信號。第二混波器用來將輸入射頻信號降頻至第二低頻信號。處理電路用來根據至少第一低頻信號來產生至少一相移后的低頻信號,根據第二低頻信號以及至少一相移后的低頻信號來排除第二通信信號的信號成分以提取第一通信信號的信號成分,并且根據第二低頻信號以及至少一相移后的低頻信號來排除第一通信信號的信號成分以提取第二通信信號的信號成分。本發明公開的接收器可以在不為每一通信系統設置各自的接收器前端電路以及接收模式的情況下,收集多種不同通信系統的信號,因此電路成本便可大幅降低。

權利要求書

權利要求書
1.   一種接收器,用來接收第一通信信號與第二通信信號,其特征在于,所述的接收器包括:
第一混波器,用來根據第一振蕩信號來將包括所述第一通信信號與所述第二通信信號的輸入射頻信號降頻至第一低頻信號;
第二混波器,用來根據第二振蕩信號來將所述輸入射頻信號降頻至第二低頻信號;以及
處理電路,耦接于所述第一混波器與所述第二混波器,用來根據至少所述第一低頻信號來產生至少一相移后的低頻信號,根據所述第二低頻信號以及所述至少一相移后的低頻信號來排除所述第二通信信號的信號成分以提取所述第一通信信號的信號成分,并且根據所述第二低頻信號以及所述至少一相移后的低頻信號來排除所述第一通信信號的信號成分以提取所述第二通信信號的信號成分;
其中所述第一通信信號位于第一頻率范圍中,所述第二通信信號位于第二頻率范圍中,所述第一頻率范圍與所述第二頻率范圍不同。

2.   如權利要求1所述的接收器,其特征在于,所述處理電路包括:
移相器,耦接于所述第一混波器,用來對所述第一低頻信號進行相位偏移操作,以產生所述相移后的低頻信號;
第一處理單元,耦接于所述移相器與所述第二混波器,用來產生所述相移后的低頻信號與所述第二低頻信號的相加結果,來排除所述第二通信信號的信號成分以提取所述第一通信信號的信號成分;以及
第二處理單元,耦接于所述移相器與所述第二混波器,用來產生所述相移后的低頻信號與所述第二低頻信號的扣除結果,來排除所述第一通信信號的信號成分以提取所述第二通信信號的信號成分。

3.   如權利要求2所述的接收器,其特征在于,所述移相器用來使所述第一低頻信號的相位產生90度的偏移。

4.   如權利要求1所述的接收器,其特征在于,所述的接收器還包括:
合成器,耦接于所述第一混波器與所述第二混波器,用來產生所述第一振蕩信號與所述第二振蕩信號,其中所述第一振蕩信號與所述第二振蕩信號彼此正交,并且所述第一振蕩信號與所述第二振蕩信號的頻率位于所述第一通信信號與所述第二通信信號的頻率范圍之間。

5.   如權利要求1所述的接收器,其特征在于,所述處理電路包括:
第一多相濾波器,耦接于所述第一混波器與所述第二混波器,并且根據所述第一低頻信號與所述第二低頻信號來排除所述第二通信信號,以提取所述第一通信信號;以及
第二多相濾波器,耦接于所述第一混波器與所述第二混波器,并且根據所述第一低頻信號與所述第二低頻信號來排除所述第一通信信號,以提取所述第二通信信號。

6.   如權利要求5所述的接收器,其特征在于,所述處理電路還包括:
處理單元,耦接于所述第一多相濾波器與所述第二多相濾波器,用來依據所述第一多相濾波器的輸出來產生相加結果,并且用來依據所述第二多相濾波器的輸出來產生另一相加結果。

7.   如權利要求1所述的接收器,其特征在于,所述的接收器還包括:
第三混波器,耦接于所述第一混波器與所述處理電路之間,用來根據第三振蕩信號來將所述第一低頻信號降頻至第一轉換后的低頻信號;以及
第四混波器,耦接于所述第二混波器與所述處理電路之間,用來根據第四振蕩信號來將所述第二低頻信號降頻至第二轉換后的低頻信號;
其中所述處理電路用來根據所述第一轉換后的低頻信號來產生所述至少一相移后的低頻信號。

8.   如權利要求7所述的接收器,其特征在于,所述處理電路包括:
移相器,耦接于所述第三混波器,用來對所述第一轉換后的低頻信號進行相位偏移操作,以產生所述相移后的低頻信號;
第一處理單元,耦接于所述移相器與所述第四混波器,用來產生所述相移后的低頻信號與所述第二轉換后的低頻信號的相加結果,來排除所述第二通信信號以提取所述第一通信信號;
第二處理單元,耦接于所述第三混波器與所述第四混波器,用來產生所述第一轉換后的低頻信號與所述第二轉換后的低頻信號的相加結果,來排除所述第一通信信號以提取所述第二通信信號。

9.   如權利要求8所述的接收器,其特征在于,所述移相器用來使所述第一轉換后的低頻信號的相位產生180度的偏移。

10.   如權利要求7所述的接收器,其特征在于,所述的接收器還包括:
第一合成器,耦接于所述第一混波器與所述第二混波器,用來產生所述第一振蕩信號與所述第二振蕩信號;以及
第二合成器,耦接于所述第三混波器與所述第四混波器,用來產生所述第三振蕩信號與所述第四振蕩信號;
其中所述第一合成器的振蕩頻率不同于所述第二合成器的振蕩頻率。

11.   一種通信信號的接收方法,用來接收第一通信信號與第二通信信號,其特征在于,包括以下步驟:
根據第一振蕩信號來將包括所述第一通信信號與所述第二通信信號的輸入射頻信號降頻至第一低頻信號;
根據第二振蕩信號來將所述輸入射頻信號降頻至第二低頻信號;
根據至少所述第一低頻信號來產生至少一相移后的低頻信號;
根據所述第二低頻信號以及所述至少一相移后的低頻信號來排除所述第二通信信號的信號成分,以提取所述第一通信信號的信號成分;以及
根據所述第二低頻信號以及所述至少一相移后的低頻信號來排除所述第一通信信號的信號成分,以提取所述第二通信信號的信號成分;
其中所述第一通信信號位于第一頻率范圍中,所述第二通信信號位于第二頻率范圍中,所述第一頻率范圍與所述第二頻率范圍不同。

12.   如權利要求11所述的通信信號的接收方法,其特征在于,所述根據至少所述第一低頻信號來產生至少一相移后的低頻信號的步驟包括:
使所述第一低頻信號的相位產生偏移,來產生所述相移后的低頻信號;
所述提取所述第一通信信號的信號成分的步驟包括:
產生所述相移后的低頻信號與所述第二低頻信號的相加結果來排除所述第二通信信號的信號成分,以提取所述第一通信信號的信號成分;以及
所述提取所述第二通信信號的信號成分的步驟包括:
產生所述相移后的低頻信號與所述第二低頻信號的扣除結果來排除所述第一通信信號的信號成分,以提取所述第二通信信號的信號成分。

13.   如權利要求12所述的通信信號的接收方法,其特征在于,所述第一低頻信號的相位產生90度的偏移。

14.   如權利要求11所述的通信信號的接收方法,其特征在于,所述第一振蕩信號與所述第二振蕩信號彼此正交,并且所述第一振蕩信號與所述第二振蕩信號的頻率位于所述第一通信信號與所述第二通信信號的頻率范圍之間。

15.   如權利要求11所述的通信信號的接收方法,其特征在于,所述的方法還包括以下步驟:
根據第三振蕩信號來將所述第一低頻信號降頻至第一轉換后的低頻信號;以及
根據第四振蕩信號來將所述第二低頻信號降頻至第二轉換后的低頻信號;
其中所述產生至少一相移后的低頻信號的步驟包括:
參考所述第一轉換后的低頻信號的相位,來產生所述至少一相移后的低頻信號。

16.   如權利要求15所述的通信信號的接收方法,其特征在于,所述產生至少一相移后的低頻信號的步驟包括:
使所述第一轉換后的低頻信號的相位產生偏移,來產生所述相移后的低頻信號;
所述提取所述第一通信信號的信號成分的步驟包括:
產生所述相移后的低頻信號與所述第二轉換后的低頻信號的相加結果來排除所述第二通信信號,以提取所述第一通信信號;以及
所述提取所述第二通信信號的信號成分的步驟包括:
產生所述第一轉換后的低頻信號與所述第二轉換后的低頻信號的相加結果來排除所述第一通信信號,以提取所述第二通信信號。

17.   如權利要求15所述的通信信號的接收方法,其特征在于,所述第一轉換后的低頻信號的相位產生180度的偏移。

18.   如權利要求15所述的通信信號的接收方法,其特征在于,所述的方法還包括:
提供第一合成器來產生所述第一振蕩信號與所述第二振蕩信號;以及
提供第二合成器來產生所述第三振蕩信號與所述第四振蕩信號;
其中所述第一合成器的振蕩頻率不同于所述第二合成器的振蕩頻率。

19.   一種接收器,用來接收第一通信信號與第二通信信號,其特征在于,所述的接收器包括:
第一混波器,用來根據第一振蕩信號來將包括所述第一通信信號與所述第二通信信號的輸入射頻信號降頻至第一低頻信號;
第二混波器,用來根據第二振蕩信號來將所述輸入射頻信號降頻至第二低頻信號;以及
第一多相濾波器,耦接于所述第一混波器與所述第二混波器,用來根據所述第一低頻信號與所述第二低頻信號來排除所述第二通信信號的信號成分,以提取所述第一通信信號的信號成分;
其中所述第一通信信號位于第一頻率范圍中,所述第二通信信號位于第二頻率范圍中,所述第一頻率范圍與所述第二頻率范圍不同。

20.   如權利要求19所述的接收器,其特征在于,所述的接收器還包括:
第二多相濾波器,耦接于所述第一混波器與所述第二混波器,用來根據所述第一低頻信號與所述第二低頻信號來排除所述第一通信信號的信號成分,以提取所述第二通信信號的信號成分。

21.   一種接收器,用來接收第一全球導航衛星系統信號與第二全球導航衛星系統信號,其特征在于,所述的接收器包括:
第一混波器,用來根據第一振蕩信號來將包括所述第一全球導航衛星系統信號與所述第二全球導航衛星系統信號的輸入射頻信號降頻至第一低頻信號;
第二混波器,用來根據第二振蕩信號來將所述輸入射頻信號降頻至第二低頻信號;以及
處理電路,耦接于所述第一混波器與所述第二混波器,用來根據至少所述第一低頻信號來產生至少一相移后的低頻信號,根據所述第二低頻信號以及所述至少一相移后的低頻信號來排除所述第二全球導航衛星系統信號的信號成分以提取所述第一全球導航衛星系統信號的信號成分,并且根據所述第二低頻信號以及所述至少一相移后的低頻信號來排除所述第一全球導航衛星系統信號的信號成分以提取所述第二全球導航衛星系統信號的信號成分;
其中所述第一全球導航衛星系統信號位于第一頻率范圍中,所述第二全球導航衛星系統信號位于第二頻率范圍中,所述第一頻率范圍與所述第二頻率范圍不同。

說明書

說明書接收器與通信信號的接收方法
技術領域
本發明有關于一種接收機制,特別是有關于一種設置于接收器中以收集多種不同的通信系統的信號的前端電路以及相關的通信信號的接收方法。
背景技術
傳統的全球導航衛星系統(global navigation satellite system,GNSS)接收器可支持多種GNSS服務,例如全球定位系統(global positioning system,GPS)與格洛納斯系統(GLONASS),但是對于這樣的GNSS接收器來說,要同時接收/收集多種GNSS信號是不可能的。舉例來說,傳統的GNSS接收器會分別收集第一層(Layer 1)頻帶的GPS信號與第一層頻帶的GLONASS信號,也就是說,傳統的GNSS接收器并不能在一次的信號接收的操作中成功地收集GPS與GLONASS的數據。既然傳統的GNSS接收器只具有一組不能同時接收GPS與GLONASS的數據的接收電路,解決此問題的方法之一便是在GNSS接收器中設定兩組GNSS的接收電路,然而,使用兩組接收電路會增加電路的成本和電路的尺寸。
發明內容
由此,本發明的目的之一在于提出一種可于單一信號接收模式/操作中同時接收/收集多種不同通信系統的信號的接收器。此接收器可應用于全球導航衛星系統、全球移動通信系統(Global System for Mobile Communications,GSM)、碼分多址接入(Code Division Multiple Access,CDMA)系統等之中,以降低電路成本。
一種接收器的范例實施方式,所述接收器用來接收第一通信信號與第二通信信號,包括第一混波器、第二混波器以及處理電路。所述第一混波器用來根據第一振蕩信號來將包括所述第一通信信號與所述第二通信信號的輸入射頻信號降頻至第一低頻信號。所述第二混波器用來根據第二振蕩信號來將所述輸入射頻信號降頻至第二低頻信號。所述處理電路耦接于所述第一混波器與所述第二混波器,用來根據至少所述第一低頻信號來產生至少一相移后的低頻信號,根據所述第二低頻信號以及所述至少一相移后的低頻信號來排除所述第二通信信號的信號成分以提取所述第一通信信號的信號成分,并且根據所述第二低頻信號以及所述至少一相移后的低頻信號來排除所述第一通信信號的信號成分以提取所述第二通信信號的信號成分。其中所述第一通信信號位于第一頻率范圍中,所述第二通信信號位于第二頻率范圍不同中,所述第一頻率范圍與所述第二頻率范圍不同。
一種接收方法的范例實施方式,所述接收方法用來接收第一通信信號與第二通信信號。所述接收方法包括:根據第一振蕩信號來將包括所述第一通信信號與所述第二通信信號的輸入射頻信號降頻至第一低頻信號;根據第二振蕩信號來將所述輸入射頻信號降頻至第二低頻信號;根據至少所述第一低頻信號來產生至少一相移后的低頻信號;根據所述第二低頻信號以及所述至少一相移后的低頻信號來排除所述第二通信信號的信號成分以提取所述第一通信信號的信號成分;以及根據所述第二低頻信號以及所述至少一相移后的低頻信號來排除所述第一通信信號的信號成分以提取所述第二通信信號的信號成分;其中所述第一通信信號位于第一頻率范圍中,所述第二通信信號位于第二頻率范圍中,所述第一頻率范圍與所述第二頻率范圍不同。
一種接收器的另一范例實施方式,所述接收器用來接收第一通信信號與第二通信信號,包括第一混波器、第二混波器以及第一多相濾波器。所述第一混波器用來根據第一振蕩信號來將包括所述第一通信信號與所述第二通信信號的輸入射頻信號降頻至第一低頻信號。所述第二混波器用來根據第二振蕩信號來將所述輸入射頻信號降頻至第二低頻信號。所述第一多相濾波器耦接于所述第一混波器與所述第二混波器,用來根據所述第一低頻信號與所述第二低頻信號來排除所述第二通信信號的信號成分以提取所述第一通信信號的信號成分。其中所述第一通信信號位于第一頻率范圍中,所述第二通信信號位于第二頻率范圍中,所述第一頻率范圍與所述第二頻率范圍不同。
一種接收器的又一范例實施方式,所述接收器用來接收第一全球導航衛星系統信號與第二全球導航衛星系統信號。所述接收器包括第一混波器、第二混波器以及處理電路。所述第一混波器用來根據第一振蕩信號來將包括所述第一全球導航衛星系統信號與所述第二全球導航衛星系統信號的輸入射頻信號降頻至第一低頻信號。所述第二混波器用來根據第二振蕩信號來將所述輸入射頻信號降頻至第二低頻信號。所述處理電路耦接于所述第一混波器與所述第二混波器,用來根據至少所述第一低頻信號來產生至少一相移后的低頻信號,根據所述第二低頻信號以及所述至少一相移后的低頻信號來排除所述第二全球導航衛星系統信號的信號成分以提取所述第一全球導航衛星系統信號的信號成分,并且根據所述第二低頻信號以及所述至少一相移后的低頻信號來排除所述第一全球導航衛星系統信號的信號成分以提取所述第二全球導航衛星系統信號的信號成分。其中所述第一全球導航衛星系統信號位于第一頻率范圍中,所述第二全球導航衛星系統信號位于第二頻率范圍中,所述第一頻率范圍與所述第二頻率范圍不同。
本發明所公開的接收器可以在不為每一通信系統設置各自的接收器前端電路以及接收模式的情況下,收集多種不同通信系統的信號,因此電路成本便可大幅降低。
對于已經閱讀后續由各附圖及內容所顯示的較佳實施方式的本領域的技術人員來說,本發明的各目的是明顯的。
附圖說明
圖1為本發明可接收多種通信系統信號的接收器的第一實施例的方塊圖。
圖2為圖1所示的輸入射頻信號S_RF的頻譜成分的示意圖。
圖3為圖1所示的信號S_A、S_B、S_C、S_OUT1以及S_OUT2的傅立葉頻譜分布的示意圖。
圖4為本發明接收器的第二實施例的示意圖。
圖5為圖4所示的第一多相濾波器與第二多相濾波器的示意圖。
圖6A為三階多相濾波器的示意圖。
圖6B為二階多相濾波器的示意圖。
圖7為本發明接收器的第三實施例的示意圖。
圖8為圖7所示的信號S_A1、S_B1、S_C1、S_OUT3以及S_OUT4的傅立葉頻譜分布的示意圖。
具體實施方式
在權利要求書及說明書中使用了某些詞匯來指稱特定的組件。所屬領域中的技術人員應可理解,硬件制造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的組件。本權利要求書及說明書并不以名稱的差異來作為區分組件的方式,而是以組件在功能上的差異來作為區分的準則。在權利要求書及說明書中所提及的“包括”為開放式的用語,故應解釋成“包括但不限定于”。另外,“耦接”一詞在此包括任何直接及間接的電氣連接手段。因此,若文中描述第一裝置耦接于第二裝置,則代表所述第一裝置可直接電氣連接于所述第二裝置,或通過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至所述第二裝置。
如圖1所示,圖1為本發明可接收多種通信系統信號的接收器的第一實施例的方塊圖。通信系統可包括全球導航衛星系統(global navigation satellite system,GNSS)以及全球移動通信系統(global system for mobile communications,GSM)等。GNS S可以是全球定位系統(GPS)、格洛納斯系統(GLONASS)、伽利略系統(Galileo)、指南針系統(COMPASS)、或是其他區域性的導航系統,例如北斗系統(Beidou)或多里斯系統(Doppler orbitography and radio positioning integrated by satellite,DORIS)。具體來說,接收器100包括混波器(mixer)105A和105B、頻率合成器(frequency synthesizer)110、低通濾波器115A和115B以及處理電路120。處理電路120包括移相器(phase shifter)1201、第一處理單元1202A以及第二處理單元1202B。頻率合成器110耦接于混波器105A和105B,并且用來產生第一振蕩信號(例如本地振蕩信號)LO1以及第二振蕩信號(例如本地振蕩信號)LO2,第一振蕩信號LO1大致上(substantially)與第二振蕩信號LO2正交,詳細來說,第一振蕩信號LO1可以是正弦波sinωLOt,且第二振蕩信號LO2可以是余弦波cosωLOt,而第一振蕩信號LO1與第二振蕩信號LO2的頻率ωLO對應于由頻率合成器110所輸出的振蕩頻率。混波器105A和105B分別用來接收輸入射頻(radio?frequency,RF)信號S_RF,并且根據第一振蕩信號LO1與第二振蕩信號LO2來分別將輸入射頻信號S_RF降頻至第一低頻信號S_1與第二低頻信號S_2。請注意,第一低頻信號S_1與第二低頻信號S_2為具有低于輸入射頻信號S_RF的頻率的信號,也就是說,第一低頻信號S_1與第二低頻信號S_2可以是中頻(intermediate frequency)信號或極低頻信號,而“低頻”一詞僅用來說明信號S_1與S_2為從具有較高頻率的信號S_RF經過頻率轉換而得的信號,并非本發明的限制條件。
第一低頻信號S_1與第二低頻信號S_2接著分別通過低通濾波器115A和115B以消除其中的高頻信號成分,而僅留下具有較低頻率的信號成分。低通濾波器115A和115B為選擇性的(optional)電路元件,且在另一實施例中,接收器100中的任何低通濾波器可以省略,也符合本發明的精神。低通濾波器115A和115B分別產生過濾后的信號S_A與S_B,并且信號S_A與S_B分別被傳送至處理電路120。過濾后的信號S_A被傳送至移相器1201,且過濾后的信號S_B被直接傳送至第一處理單元1202A與第二處理單元1202B。移相器1201用來使過濾后的信號S_A的相位產生90度的偏移來產生相移后的信號S_C,相移后的信號S_C被傳送至第一處理單元1202A與第二處理單元1202B。在本實施例中,第一處理單元1202A被用來作為加法器,將相移后的信號S_C的信號成分加入到過濾后的信號S_B的信號成分中,以產生輸出信號S_OUT1。第二處理單元1202B被用來作為減法單元,用來從過濾后的信號S_B的信號成分中減去相移后的信號S_C的信號成分,以產生輸出信號S_OUT2。
在下列說明內容中,GPS與GLONASS系統作為范例使用,然而,此范例僅作為說明的目的,并非作為本發明的限制條件。如圖2所示,圖2為圖1所示的輸入射頻信號S_RF的頻譜成分的示意圖。橫坐標指示頻率的大小。所述橫坐標上由信號S_R1所指示的第一頻率范圍由兩個被實線所填滿的矩形來表示,例如GLONASS信號的頻率范圍,且第一頻率范圍包括GLONASS信號的頻率成分的正值以及負值。所述橫坐標上由信號S_R2所指示的第二頻率范圍由兩個被點所填滿的三角形來表示,例如GPS信號的頻率范圍,且第二頻率范圍包括GPS信號的頻率成分的正值以及負值。頻率ωLO為由頻率合成器110所提供的振蕩頻率,在本實施例中,頻率ωLO位于第一頻率范圍與第二頻率范圍之間,然而,頻率ωLO的選擇并非作為本發明的限制條件。對于接收由信號S_R1所代表的第一頻率范圍的GLONASS信號而言,由信號S_R2所代表的第二頻率范圍的GPS信號被視為不要/無用的信號;相反地,對于接收由信號S_R2所代表的第二頻率范圍的GPS信號而言,由信號S_R1所代表的第一頻率范圍的GLONASS信號被視為不要/無用的信號。本實施例中的接收器100可在單一衛星信號接收模式/操作中分開接收/收集GPS信號以及GLONASS信號。
請連同圖1一并參考圖3。圖3為圖1所示的信號S_A、S_B、S_C、S_OUT1以及S_OUT2的傅立葉頻譜分布的示意圖。如圖3所示,在經過混波器105A以及低通濾波器115A處理后,會產生包括GPS信號與GLONASS信號的低頻信號(例如信號S_A)。要注意的是,為了說明的目的,信號S_A由兩部分的信號來表達,然而,此非作為本發明的限制條件。相似地,在經過混波器105B以及低通濾波器115B處理后,會產生包括GPS信號與GLONASS信號的低頻信號(例如信號S_B)。為了將GPS信號從GLONASS信號中分開,第一步驟為對信號S_A與信號S_B中的一個信號進行一個90度的相位偏移的操作,在本實施例中,移相器1201用來對信號S_A進行90度的相位偏移的操作,以產生信號S_C。相移后的信號S_C也包括GPS信號以及GLONASS信號。信號S_A與信號S_C之間不同的地方在于:信號S_C中經由相位偏移后的GLONASS信號和GPS信號相位相反,而在信號S_A中的GLONASS信號和GPS信號相位相同,如此信號S_C便不同于信號S_A。如圖3所示,相位偏移后,GLONASS信號的頻率成分的傅立葉頻譜分布的負值部分變成是正值,且GPS信號的頻率成分的傅立葉頻譜分布的正值部分則變成是負值。
用來產生GLONASS信號的第二步驟是將信號S_B與信號S_C進行相加。如圖3所示,相移后的信號S_C包括GLONASS信號中具有正值的傅立葉頻譜成分以及GPS信號中具有負值的傅立葉頻譜成分。信號S_B包括GLONASS信號中具有正值的傅立葉頻譜成分以及GPS信號中具有正值的傅立葉頻譜成分。第一處理單元1202A(其作為加法器來使用)被用來將相移后的信號S_C的信號成分加入至過濾后的信號S_B的信號成分中,來產生輸出信號S_OUT1,因此,通過信號的相加,輸出信號S_OUT1是通過將過濾后的信號S_B的所有傅立葉頻譜的成分加入至相移后的信號S_C的所有傅立葉頻譜的成分來產生,因此,包括于信號S_B中的GPS信號的傅立葉頻譜成分便中和(neutralize)了包括于信號S_C中的GPS信號的傅立葉頻譜成分。在信號相加結果(即輸出信號S_OUT1)中剩余的傅立葉頻譜成分全部都屬于GLONASS信號,因此,輸出信號S_OUT1可以用來取得GLONASS的數據。對產生GPS信號來說,第二處理單元1202B用來從過濾后的信號S_B的信號成分中減去相移后的信號S_C的信號成分來產生輸出信號S_OUT2。通過信號的扣除,輸出信號S_OUT2是通過從過濾后的信號S_B的所有的傅立葉頻譜的成分中減去相移后的信號S_C的所有的傅立葉頻譜的成分來產生,因此,包括于信號S_B中的GLONASS信號的傅立葉頻譜成分便中和了包括于信號S_C中的GLONASS信號的傅立葉頻譜的成分。在信號扣除結果(即輸出信號S_OUT1)中剩余的傅立葉頻譜成分全部都屬于GPS信號,因此,輸出信號S_OUT2可以用來取得GPS的數據。
對于GPS信號接收而言,GLONASS信號被視為GPS信號的鏡像信號(image signal),而對于GLONASS信號接收而言,GPS信號則被視為GLONASS信號的鏡像信號。因此,通過相位偏移以及信號的運算(例如,相加或扣除)來排除鏡像信號,本實施例中的接收器100可從所接收的射頻信號中排除GLONASS信號以及提取GPS信號,并且可從所接收的射頻信號中排除GPS信號以及提取GLONASS信號。相似地,通過將900MHz的GSM信號視為1800MHz的GSM信號的鏡像信號并且將1800MHz的GSM信號視為900MHz的GSM信號的鏡像信號,接收器100可以同時用來收集900MHz的GSM信號與1800MHz的GSM信號。頻率合成器110產生第一振蕩信號LO1以及第二振蕩信號LO2,第一振蕩信號LO1與第二振蕩信號LO2大致上彼此正交,其中第一振蕩信號LO1與第二振蕩信號LO2的頻率ωLo大致上位于900MHz信號與1800MHz信號的兩個頻率范圍的中心。混波器105A和105B接收輸入射頻信號S_RF,并且根據第一振蕩信號LO1與第二振蕩信號LO2來分別將輸入射頻信號S_RF降頻至第一低頻信號S_1與第二低頻信號S_2。為了方便接下來的處理,第一低頻信號S_1與第二低頻信號S_2可再次通過混波器(未繪示于圖中)來進行降頻。第一低頻信號S_1與第二低頻信號S_2接著分別通過低通濾波器115A和115B以消除高頻信號成分,分別產生過濾后的信號S_A與S_B,信號S_A與S_B僅具有低頻的信號成分。請注意,低通濾波器115A和115B為選擇性的電路元件。過濾后的信號S_A接著被傳送至移相器1201,且過濾后的信號S_B被直接傳送至第一處理單元1202A與第二處理單元1202B。移相器1201用來對過濾后的信號S_A產生90度的相位偏移來產生相移后的信號S_C,相移后的信號S_C被傳送至第一處理單元1202A與第二處理單元1202B。在本實施例中,第一處理單元1202A用來作為加法器,來將相移后的信號S_C的信號成分加入至過濾后的信號S_B的信號成分中,以產生輸出信號S_OUT1(例如900MHz的GSM信號)。第二處理單元1202B用來作為減法單元,用來從過濾后的信號S_B的信號成分中扣除相移后的信號S_C的信號成分,以產生輸出信號S_OUT2(例如1800MHz的GSM信號)。因此,接收器100可排除900MHz的GSM信號以及從所接收的射頻信號中提取1800MHz的GSM信號,并且可排除1800MHz的GSM信號以及從所接收的射頻信號中提取900MHz的GSM信號。在另一實施例中,1800MHz的GSM信號可以視為1900MHz的CDMA IS?95信號的鏡像信號,并且1900MHz的CDMA IS?95信號可以視為1800MHz的GSM信號的鏡像信號,因此,接收器100可以同時用來收集1800MHz的GSM信號以及1900MHz的CDMA信號。
在另一實施例中,相位偏移的操作以及信號的運算可以通過復數濾波器(complex filter)來實施,例如復數濾波器可以是多相(polyphase)電路。如圖4所示,圖4為本發明接收器的第二實施例的示意圖。接收器400包括混波器105A和105B、頻率合成器110以及處理電路405,其中處理電路405包括第一多相濾波器(polyphase filter)410A以及第二多相濾波器410B。輸入射頻信號S_RF通過大致上彼此正交的第一振蕩信號LO1與第二振蕩信號LO2來進行降頻。混波器105A的混波操作基于不同的次序(舉例來說,分別為順時針次序或逆時針次序),來將嵌入在輸入射頻信號S_RF里的想要的信號(例如,GPS信號)以及鏡像/無用的信號(例如,GLONASS信號)映射(map)至后續的第一多相濾波器410A。混波器105B的混波操作基于不同的次序(舉例來說,分別為順時針次序或逆時針次序)來將嵌入在輸入射頻信號S_RF里的想要的信號(例如,GLONASS信號)以及鏡像/無用的信號(例如,GPS信號)映射(map)至后續的第二多相濾波器410B。值得注意的是,混波器105A和混波器105B的混波操作所采用的次序是相反的,若混波器105A為順時針次序,則混波器105B為逆時針次序,反之亦然。第一多相濾波器410A耦接于混波器105A和105B,用來從第一低頻信號與第二低頻信號中排除/消除(reject/null)GLONASS信號以提取/通過(extract/pass)GPS信號。第一多相濾波器410A的輸出是分別具有45度、135度、225度以及315度相位偏移的GPS信號。第二多相濾波器410B耦接于混波器105A和105B,用來從第一低頻信號與第二低頻信號中排除/消除GPS信號以提取/通過GLONASS信號。第二多相濾波器410B的輸出是分別具有45度、135度、225度以及315度相位偏移的GLONASS信號。處理電路405還包括處理單元415耦接于第一濾波器410A與第二多相濾波器410B,且處理單元415用來分別對第一濾波器410A與第二多相濾波器410B的輸出進行相加,以強化GPS信號與GLONASS信號的振幅。
在本實施例中,混波器105A和105B兩者的輸出被提供給第一多相濾波器410A與第二多相濾波器410B。如圖5所示,圖5為圖4所示的第一多相濾波器410A與第二多相濾波器410B的示意圖。如圖4所示,第一多相濾波器410A與第二多相濾波器410B的輸入耦接于混波器105A和105B的輸出。如圖5所示,第一多相濾波器410A與第二多相濾波器410B用來對任何兩個相鄰的輸入分別進行偏移+45度與?45度相位差的相位偏移操作并產生輸出。因此,第一多相濾波器410A與第二多相濾波器410B可以分別產生第一組相移后的信號與第二組相移后的信號,其中對第一多相濾波器410A而言,GPS信號被視為想要的信號以及GLONASS信號被視為鏡像/無用的信號,另外,對第二多相濾波器410B而言,GPS信號被視為無用的/鏡像信號以及GLONASS信號被視為想要的信號。然后,第一多相濾波器410A用來作為陷波濾波器(notch filter)來排除GLONASS信號頻帶,并且第二多相濾波器410B用來作為陷波濾波器來排除GPS信號頻帶。處理單元415的加法器4151A和4151B用來對第一組相移后的信號進行相加來強化所輸出的GPS信號,舉例來說,加法器4151A對具有振幅A以及45度相位差的GPS信號與具有振幅A以及135度相位差的GPS信號進行相加,來產生具有振幅以及90度相位差的GPS信號;加法器4151B對具有振幅A以及225度相位差的GPS信號與具有振幅A以及315度相位差的GPS信號進行相加來,產生具有振幅以及270度相位差的GPS信號。處理單元415的加法器4152A和4152B用來對第二組相移后的信號進行相加來強化所輸出的GLONASS信號,相似地,加法器4152A對具有振幅A以及45度相位差的GLONASS信號與具有振幅A以及135度相位差的GLONASS信號進行相加,來產生具有振幅以及90度相位差的GLONASS信號;加法器4152B對具有振幅A以及225度相位差的GLONASS信號與具有振幅A以及315度相位差的GLONASS信號進行相加,來產生具有振幅以及270度相位差的GLONASS信號。請注意,圖4中的度數代表相對度數,并非絕對度數,舉例來說,繪于加法器4151A和4151B的輸出端的0°GPS信號與180°GPS信號,代表這兩個GPS輸出信號具有180度的相位差。在本實施例中,為了增加GLONASS信號的信號排除,第一多相濾波器410A使用如圖6A所示的三階多相濾波器來實施,其可以有效地濾除GLONASS信號以成功地接收GPS信號。第二多相濾波器410B使用如圖6B所示的二階多相濾波器來實施。二階多相濾波器可有效地濾除GPS信號以成功地接收GLONASS信號。上述多相濾波器的實施僅作為范例說明用,并非作為本發明的限制條件。
要注意的是,通過適當的相位偏移與信號的運算(例如,相加或扣除),上述實施例中的接收器可以在不涉及模式切換的情況下各自(individually)收集位于不同頻率范圍或由不同頻率范圍所區分的不同通信信號。舉例來說,對于接收GPS信號而言,接收器100與接收器400可以直接收集GPS信號,而不用從一種接收模式(即GLONASS的接收模式或其他接收模式)切換至GPS接收模式;相似地,對于接收GLONASS信號而言,接收器100與接收器400可以直接收集GLONASS信號,而不用從一種接收模式切換至GLONASS接收模式。此外,接收器100與接收器400中的每一個都包括一組信號接收電路元件,而不是采用兩組信號接收電路元件來分別收集GPS的信號與GLONASS的信號。此外,由接收器100與接收器400所接收/收集的信號并非局限于GPS的信號與GLONASS的信號。接收器100與接收器400可以應用來收集其他種類的信號,例如伽利略信號或另一種衛星信號,或者是GSM信號或另一種通信信號。這些都符合本發明的精神。
如圖7所示,圖7為本發明接收器的第三實施例的示意圖。接收器700包括混波器105A和105B、頻率合成器110、混波器705A和705B、頻率合成器710以及處理電路715。處理電路715包括移相器720、第一處理單元725A以及第二處理單元725B。混波器105A和105B以及頻率合成器110的操作和功能與圖1中所示具有相同的名稱和標號的電路元件相似,為求簡潔起見,在此便不加贅述。特別來說,混波器705A和705B用來分別根據第三振蕩信號(本地振蕩信號)LO3與第四振蕩信號(本地振蕩信號)LO4對第一低頻信號S_1與第二低頻信號S_2進行降頻,以產生第一轉換后的低頻信號S_A1與第二轉換后的低頻信號S_B1。第三振蕩信號LO3與第四振蕩信號LO4由頻率合成器710所提供。頻率合成器110的振蕩頻率ω1與頻率合成器710的振蕩頻率ω2不同,舉例來說,第三振蕩信號LO3與第四振蕩信號LO4可以分別是正弦波sinω2t與余弦波cosω2t。第三振蕩信號LO3大致上與第四振蕩信號LO4正交。請注意,第一低頻信號S_1與第二低頻信號S_2為具有低于輸入射頻信號S_RF的頻率的信號,也就是說,第一低頻信號S_1與第二低頻信號S_2可以是中頻信號或極低頻信號,而“低頻”一詞僅用來說明信號S_1與S_2為從具有較高頻率的信號S_RF經過頻率轉換而得的信號,并非本發明的限制條件。
此外,移相器720用來對從第一轉換后的低頻信號S_A1與第二轉換后的低頻信號S_B1中所選取的一個信號進行相位偏移的操作(例如,180度的相位偏移,即信號反相),然后根據選取結果來執行相對應的信號運算以排除鏡像信號,來成功地提取出想要的信號。在本實施例中,移相器720用來對第一轉換后的低頻信號S_A1進行相位偏移的操作,以產生相移后的低頻信號S_C1。所要的輸出信號S_OUT3(例如,GLONASS信號)與S_OUT4(例如,GPS信號)可以基于低頻信號S_A1、S_B1以及S_C1的信號運算(例如,信號相加)結果來產生。
請連同圖7一并參考圖8。圖8為圖7所示的信號S_A1、S_B1、S_C1、S_OUT3以及S_OUT4的傅立葉頻譜分布的示意圖。如圖8所示,在經過混波器705A處理后,會產生包括GPS信號與GLONASS信號的低頻信號(例如信號S_A1)。要注意的是,為了說明的目的,信號S_A1由兩部分的信號來表達,然而,此非作為本發明的限制條件。相似地,在經過混波器705B處理后,會產生包括GPS信號與GLONASS信號的低頻信號(例如信號S_B1)。為了將GPS信號從GLONASS信號中分開,第一步驟為使用移相器720來對信號S_A1與信號S_B1中的一個信號進行一個180度的相位偏移操作。如上所述,移相器720用來對信號S_A1進行180度的相位偏移操作來產生信號S_C1。相移后的信號S_C1也包括GPS信號以及GLONASS信號。信號S_A1與信號S_C1的傅立葉頻譜之間不同的地方在于:包括于信號S_A1中的GLONASS信號與GPS信號的傅立葉頻譜成分分布與信號S_C1不同。
用以產生GLONASS信號的第二步驟是將信號S_B1與信號S_C1進行相加。如圖8所示,相移后的信號S_C1包括GLONASS信號中具有正值的傅立葉頻譜成分以及GPS信號中具有負值的傅立葉頻譜成分。信號S_B1包括GLONASS信號中具有正值的傅立葉頻譜成分以及GPS信號中具有正值的傅立葉頻譜成分。第一處理單元725A(其作為加法器來使用)會將相移后的信號S_C1的信號成分加入至信號S_B1的信號成分來產生輸出信號S_OUT3,因此,通過信號的相加,在傅立葉頻譜上,包括于信號S_B1中的GPS信號的頻譜的成分便中和了包括于信號S_C1中的GPS信號的頻譜的成分。在信號相加的結果(即輸出信號S_OUT3)中剩余的成分全部都屬于GLONASS信號,因此,輸出信號S_OUT3可以用來取得GLONASS的數據,也就是說,接收器700從所接收的射頻信號中通過排除GPS信號成功地收集GLONASS信號。對產生GPS信號來說,第二處理單元725B(其也是作為加法器來使用)會將信號S_A1的信號成分加入至信號S_B1的信號成分以產生輸出信號S_OUT4。通過信號的相加,包括于信號S_A1中的GLONASS信號的傅立葉頻譜成分便中和了包括于信號S_B1中的GLONASS信號的傅立葉頻譜成分。在信號相加的結果(即輸出信號S_OUT4)中剩余的成分全部都屬于GPS信號,因此,輸出信號S_OUT4可以用來取得GPS的數據,也就是說,接收器700從所接收的射頻信號中通過排除GLONASS信號而成功地收集GPS信號。
對于GPS信號接收而言,GLONASS信號被視為GPS信號的鏡像信號,而對于GLONASS信號接收而言,GPS信號則被視為GLONASS信號的鏡像信號。因此,通過180度相位偏移以及信號的運算(例如,相加)來排除鏡像信號,本實施例中的接收器700便可從所接收的射頻信號中收集GPS信號時排除GLONASS信號,并且于收集GLONASS信號時排除GPS信號。相似地,接收器700可以通過將900MHz的GSM信號視為1800MHz的GSM信號的鏡像信號,以及將1800MHz的GSM信號視為900MHz的GSM信號的鏡像信號,以在輸出信號S_OUT3與輸出信號S_OUT4處分別收集900MHz的GSM信號與1800MHz的GSM信號。此外,通過將1800MHz的GSM信號視為1900MHz的CDMA IS?95信號的鏡像信號,以及將1900MHz的CDMA IS?95信號視為1800MHz的GSM信號的鏡像信號,也可以同時在輸出信號S_OUT3與輸出信號S_OUT4處分別收集1800MHz的GSM信號與1900MHz的CDMA IS?95信號。
此外,在另一實施例中,圖7所示的移相器720可耦接于混波器705B,而不是混波器705A。也就是說,在另一實施例中,移相器720可以用來對信號S_B1進行180度的相位偏移操作。因為這樣的修改,第一處理單元725A與第二處理單元725B的操作也需要作相對應的修改來進行相對應的信號運算(例如,扣除或相加)以排除無用的信號并且成功的收集想要的信號。為求簡潔起見,于此不加以贅述。
簡短總結一下,接收器100/400/700可以在不為每一通信系統設置各自的接收器前端電路以及接收模式的情況下,收集多種不同通信系統的信號,因此電路成本可大幅降低。
需注意的是,以上所述僅為本發明的較佳實施方式,凡依本發明權利要求所做的均等變化和修飾,均應屬本發明的涵蓋范圍。例如,在一變化實施例中,信號S_A與信號S_C之間的相位差可以是接近90度。在又一變化實施例中,低頻信號S_A1與低頻信號S_C1之間的相位差可以是接近180度。上述變化實施例中的接收器也能達到本發明的目的,獲得有益的效果。

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