專利名稱：消除雜散而不影響輸入信號的網(wǎng)絡設備及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在諧波與輸入信號耦合在一起時消除數(shù)字系統(tǒng)時鐘頻率的諧波的系統(tǒng)和方法。
背景技術：
任何數(shù)字集成電路或系統(tǒng)中一般都裝有時刻運轉的數(shù)字時鐘。這些系統(tǒng)中的非線性效應經(jīng)常使基準數(shù)字時鐘頻率產(chǎn)生該時鐘頻率的諧波。例如，如果基準時鐘序列是100MHz，那么芯片上的一些處理可能產(chǎn)生不想要的10到20個諧波成分，其分別在100MHz時鐘的1MHz和2MHz出現(xiàn)，以及在1GHz和2GHz出現(xiàn)。這些不想要的諧波也稱為雜散信號(spur)。在特定系統(tǒng)中，根據(jù)已知的基準時鐘和諧波頻率，可以準確的預測雜散信號的精確頻率。
在快速頻帶系統(tǒng)中，即在高頻范圍內(nèi)工作并且在中心載波頻率周圍帶有快速頻帶信號的系統(tǒng)，快速頻帶信號被視頻芯片降頻轉換為基帶信號，然后由基帶處理器對該基帶信號進行處理。具體地，該基帶信號被數(shù)字化，并交由數(shù)字信號處理器進行處理。該數(shù)字信號處理器通常用于生成時刻運行的數(shù)字時鐘。因此，當射頻部分和數(shù)字部分處于同一芯片上時，輸入的數(shù)字信號和時鐘信號很容易耦合在一起。這樣一來，數(shù)字時鐘將在整個快速頻帶系統(tǒng)工作區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生雜散信號。因此，當輸入射頻信號時，期望信號或分組信號中將混有雜散頻率。該期望信號一般是擴展信號，例如，帶寬為20MHz的信號。另一方面，雜散頻率的帶寬非常窄，這是由時鐘頻率的諧波決定的。
一種抑制諧波或雜散的常用方法是在數(shù)字系統(tǒng)時鐘和射頻電路之間使用電絕緣。但是，絕緣的效果并不徹底，并且?guī)?nèi)雜散能產(chǎn)生多種問題，包括載波檢波問題，例如誤檢。此外，諧波產(chǎn)生的雜散還增大了信噪比。隨著信噪比的增大，丟失數(shù)據(jù)包的幾率也隨之增大。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出一種用于消除雜散而不影響輸入信號的網(wǎng)絡設備。所述網(wǎng)絡設備包括一個估算器，用于在預定的一段時間內(nèi)估算雜散信號的振幅和相位。所述網(wǎng)絡設備還包括有處理裝置，用于凍結對所述雜散的振幅和相位的進一步估算，消除估算的雜散以及允許輸入分組信號進入。所述網(wǎng)絡設備進一步包括有減去裝置，用于從輸入分組信號中減去估算的雜散，其中，所述估算的雜散被從輸入分組信號中減去而不影響不是該估算的雜散的一部分的輸入信號。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提出一種用于消除雜散而不影響輸入信號的方法。所述方法包括在預定的一段時間內(nèi)估算雜散的振幅和相位，并凍結對所述雜散的振幅和相位的進一步估算。所述方法還包括消除估算的雜散并允許輸入分組信號進入。本方法進一步包括從輸入分組信號中減去估算的雜散，其中所述估算的雜散被從輸入分組信號中減去而不影響不屬于估算的雜散信號的一部分的輸入信號。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提出一種消除雜散而不影響輸入信號的網(wǎng)絡設備，所述網(wǎng)絡設備包括一個估算器，在預定的一段時間內(nèi)估算雜散的振幅和相位；處理裝置，凍結對所述雜散的振幅和相位的進一步估算，消除估算的雜散并允許輸入分組信號進入；減去裝置，從輸入分組信號中減去估算的雜散，其中，所述估算的雜散被從輸入分組信號中減去而不影響不屬于所述估算的雜散信號的一部分的輸入信號。
優(yōu)選地，所述網(wǎng)絡設備進一步包括用于對所述雜散的振幅和相位的初始估計值乘以一個預定頻率上的雜散指數(shù)以確定所述估算的雜散的裝置。
優(yōu)選地，所述估算器是一個窄帶自適應濾波器，允許所述雜散頻率上的能量進入，而將所有其他信號的能量擋在外邊。
優(yōu)選地，所述估算器估算在沒有輸入信號的情況下所述雜散的振幅和相位。
優(yōu)選地，所述估算器估算一段時間內(nèi)相同自適應頻率下所述雜散的振幅和相位。
優(yōu)選地，所述估算器是一個陷波濾波器，將雜散頻率上的所有能量濾除。
優(yōu)選地，所述估算器在預定的一段時間內(nèi)反復對所述雜散的振幅和相位進行估算。
優(yōu)選地，所述網(wǎng)絡設備進一步包括有用于為來自分組信號前導碼的輸入分組信號確定一個合適的增益，自動將所述增益應用到所述分組信號上，以及從對所述雜散的振幅和相位進行估算開始到將分組信號增益應用到分組信號上時的這段期間內(nèi)通過增益增量對所述估算的雜散進行調(diào)整的裝置。
優(yōu)選地，所述網(wǎng)絡設備進一步包括有在分組信號接收期間使用用于追蹤輸入分組信號的慢變量執(zhí)行對振幅和相位的估算以解決相位的改變的裝置。
優(yōu)選地，所述估算器在用于追蹤輸入分組信號的變量的慢適應率下連續(xù)地估算所述雜散的振幅和相位，其中，所述估算器能夠追蹤并更新所述估算的雜散的增益和相位改變，而不影響輸入信號的能量。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提出一種消除雜散而不影響輸入信號的方法，所述方法包括如下步驟在預定的一段時間內(nèi)估算雜散的振幅和相位；凍結對所述雜散的振幅和相位的進一步估算；消除估算的雜散；允許輸入分組信號進入；從輸入分組信號中減去所述估算的雜散，其中，所述估算的雜散被從輸入分組信號中減去而不影響不屬于所述估算的雜散的一部分的輸入信號。
優(yōu)選地，所述估算步驟包括對所述雜散的振幅和相位的初始估計值乘以一個預定頻率上的雜散指數(shù)，以確定所述估算的雜散。
優(yōu)選地，所述估算步驟包括在沒有輸入信號的情況下對所述雜散的振幅和相位進行估算。
優(yōu)選地，所述估算步驟包括在一段時間內(nèi)以相同的自適應頻率對所述雜散的振幅和相位進行估算。
優(yōu)選地，所述估算步驟包括在預定的一段時間內(nèi)反復對所述雜散的振幅和相位進行估算。
優(yōu)選地，所述方法進一步包括以下步驟為來自分組信號前導碼的所述輸入分組信號確定一個合適的增益；自動將所述增益應用到所述分組信號上；從對所述雜散的振幅和相位進行估算開始到將分組信號增益應用到分組信號上時的這段期間內(nèi)通過增益增量對所述估算的雜散進行調(diào)整。
優(yōu)選地，所述方法進一步包括在分組信號接收期間使用用于追蹤輸入分組信號的慢變量執(zhí)行對振幅和相位的估算以解決相位的改變。
優(yōu)選地，所述估算步驟包括在用于追蹤輸入分組信號的變量的慢適應率下連續(xù)地估算所述雜散的振幅和相位，并更新所述估算的雜散的增益和相位改變而不影響輸入信號的能量。
優(yōu)選地，在所述估算步驟之前，所述方法還包括以下步驟確定一個操作信道；將射頻帶的濾波頻率改變?yōu)榇_定的信道；確定所述確定的信道內(nèi)信號帶寬中的雜散頻率；用所述確定的雜散頻率更新至少一個寄存器。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出一種消除雜散而不影響輸入信號的設備，所述設備包括估算裝置，在預定的一段時間內(nèi)估算雜散的振幅和相位；凍結裝置，凍結對所述雜散的振幅和相位的進一步估算；消除裝置，消除估算的雜散；允許裝置，允許輸入分組信號進入；減去裝置，從輸入分組信號中減去所述估算的雜散，其中，所述估算的雜散被從輸入分組信號中減去而不影響不屬于所述估算的雜散信號的一部分的輸入信號。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出一種消除雜散而不影響輸入信號的設備。所述設備包括用于在預定的一段時間內(nèi)估算雜散的振幅和相位的估算裝置，和用于凍結對所述雜散的振幅和相位的進一步估算的凍結裝置。所述設備還包括用于消除估算的雜散的消除裝置，和用于允許輸入分組信號進入的允許裝置。所述設備還包括用于從輸入分組信號中減去所述估算的雜散的減去裝置，其中，所述估算的雜散被從輸入分組信號中減去而不影響不屬于所述估算的雜散信號的一部分的輸入信號。


下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中圖1是依據(jù)本發(fā)明一個實施例的雜散消除器100的示意圖；圖2是依據(jù)本發(fā)明一個實施例的消除雜散的方法的流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明尋求一種通過使用估算電路來消除諧波的方法，使用該估算電路來消除雜散而不影響所期望的信號。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，由于時鐘頻率是已知的，所以可以相對很容易的確定對應于信道載波頻率的雜散的精確頻率。例如，如果時鐘頻率是80MHz，射頻頻率是2.412GHz，則可以確定帶內(nèi)諧波將在2.416GHz處出現(xiàn)。在無線通信系統(tǒng)方案，例如802.11中，具有14個不同的2.4GHz頻帶的信道或“片段(slice)”。以80MHz的數(shù)字時鐘頻率為例，可以很容易的確定14個信號中每個信道上的諧波，而適當?shù)墓烙嬛岛蜑V波操作可以消除這些雜散。
圖1所示為實現(xiàn)本發(fā)明一個實施例的雜散消除器100。雜散消除器100用于估算雜散頻率的幅度和相位，然后消除這些雜散頻率而不影響輸入分組信號。雜散消除器包括ADC 102、估算器104和處理器106。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，輸入發(fā)送給雜散消除器100的數(shù)字部分時，經(jīng)過ADC 102處理后，基帶信號被數(shù)字化，雜散信號將被消除。盡管數(shù)字時鐘的頻率和諧波是已知的，但要想消除雜散又不影響所期望的信號，還必須確定信號的振幅和相位。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在沒有輸入信號/分組信號的情況下，估算器104在預定的一段很短的時間內(nèi)對雜散的振幅和相位進行估算。這一估算操作可在一段時間內(nèi)重復進行。對于每一次估算，估計值Ak可根據(jù)下面的方程獲得Ak+1＝Ak-μ·[ekH·ek]/AkAk+1＝(1-μ·Ak+μ·ei2π.k.f0/fs·Xk其中Ak是所述雜散的振幅和相位的估計值；Xk是輸入信號；ei.2.π.k.f0/fs是在頻率f0處的諧波指數(shù)；μ是用于追蹤信號的變量。
在獲得初始估計值之后，處理器106用ei.2.π.k.f0/fs乘以該初始估計值，其中ei.2.π.k.f0/fs是在頻率f0處的諧波指數(shù)。在這之后，處理器106從輸入信號Xk中減去該乘積。
具體地，估算器104追蹤窄帶能量f0內(nèi)的信號。因而估算器104是一個窄帶自適應濾波器，只允許雜散諧波f0的能量進入，而將所有其他能量擋在外邊。因此，當進行估算操作時，除了雜散能量以外，所有其他信號的能量都不允許進入估算器104。這樣一來，即使其中混入了噪音(因為只有在該雜散頻率的噪音可以進入濾波器)，也同樣可以提供良好的雜散估計值，。
如上所述，對雜散的估算可在，例如沒有進行信號發(fā)射和接收的時間進行，也就是，在沒有信號的時候進行。本領域的普通技術人員知道，因為數(shù)字時鐘工作在底層，所以在沒有信號的情況下也存在雜散。本領域的普通技術人員還應該知道，在接收完每個分組信號之后，都會出現(xiàn)一段時間的靜止，估算器104可以利用這段沒有信號的時間估算雜散的振幅和相位。在估算雜散的振幅和相位之后，雜散消除器100會凍結該估算操作。在這之后，雜散消除器100開始消除雜散。一旦接收到一個分組信號，雜散消除器100就會從該分組信號中減去雜散。由于已經(jīng)估計到在進入ADC 102時分組信號會包含雜散，所以正確的估算和減去操作可以消除雜散，卻不影響與雜散具有相同頻率的輸入分組信號信息。
雖然可以在沒有輸入信號的情況下對雜散的振幅和相位進行估算，但卻很難保證在估算過程中沒有分組信號出現(xiàn)。本領域的普通技術人員知道，可以依靠更高的網(wǎng)絡指示，例如分組信號之間的間隔，來確定有無信號。但是這種方法有錯誤傾向。因此，在沒有用于在無信號情況下估算雜散的振幅和相位的方法的情況下，估算器104會一直以同一自適應率估算雜散的振幅和相位。這樣的話，將不存在雜散的振幅和相位的初始估計值。因此，在消除過程中，雜散消除器100將總是消除具有雜散頻率的能量。即使在該實施例中，部分具有與雜散相同頻率的信號也被消除掉，但應該注意到，信號損失是很小的。
以上的討論假設射頻前端內(nèi)的增益沒有發(fā)生變化，在該射頻前端內(nèi)，信號從快速頻帶降頻轉換為基帶，并增加了適當?shù)脑鲆妗，F(xiàn)在，如果存在一個很小的輸入信號，射頻前端對其進行增益后，ADC 102能看見該信號的整個范圍；如果該信號太大，則需要對該信號進行適當?shù)南鳒p，使得其可以適合在ADC的范圍內(nèi)。在射頻前端接收到分組信號時增益發(fā)生變化的情況下，必須對估算值進行更新以反映增益的變化。根據(jù)上述的實施例，在分組信號進入雜散消除器100以及增益被確定之前，估算器104已經(jīng)對雜散的振幅和相位進行了估算，消除器100已經(jīng)開始了對雜散的消除。當分組信號從該分組信號的前導碼進入雜散消除器100時，雜散消除器可以為該分組信號確定適當?shù)脑鲆妫⒆詣訉⒃撛鲆鎽玫皆摲纸M信號上。增益的變化由分組信號接收的強度來確定。應當注意到，如果期望的信號強度發(fā)生改變，雜散的增益同樣也會發(fā)生變化。這樣一來，估算器104需要解決分組信號接收過程中的增益改變。所以如果估計是基于例如70dB的能級進行的，但輸入分組信號的強度只有30dB，那么雜散值將會較低，并且需要對估算值進行更新以反映信號強度的這一改變。因此在本發(fā)明的這個實施例中，從產(chǎn)生初始估計值時起，一直到將分組信號增益應用到分組信號上的這段時間內(nèi)，雜散消除器100使用增益增量來調(diào)整估算的成分。
在增益變化過程中，相位響應同樣發(fā)生變化。因此，為了確定相位的變化，雜散清除器100在分組信號接收過程中，使用用于追蹤信號的慢變量μ來執(zhí)行振幅和相位估算。在本發(fā)明的一個實施例中，雜散清除器100慢慢的開始追蹤該分組信號。從分組信號的前導碼到分組信號的負載部分，雜散清除器100可以追蹤出分組信號的相位是什么，并確定相位的變化。
可以想象，在得出雜散的振幅和相位的初始估計值之后，在前端中可能發(fā)生增益變化。為解決這個問題，雜散清除器100可以繼續(xù)以較慢的自適應率μ運行估算器104。這樣一來，在增益和相位發(fā)生變化時，估算器104將更新并希望只追蹤雜散的增益和振幅，而不影響信號的能量。
上述本發(fā)明的實施例可以在射頻-基帶集成芯片上實現(xiàn)。圖2所示是實現(xiàn)本發(fā)明的各步驟的流程圖。如上所述，例如，在802.11g中，有14個不同的信道或“片段”，其各自具有2.4GHz頻帶范圍內(nèi)的不同中心頻率，例如從2.412MHz到2.480MHz。為了實現(xiàn)本發(fā)明的實施例，在步驟2010，應確定即將運行相關操作的信道，并將射頻帶濾波器的頻率改為所確定的信道。在這之后，無論在基于數(shù)字系統(tǒng)時鐘的信號帶寬中是否存在雜散，還應該確定諧波，而且如果存在雜散，則還應該確定雜散的頻率。在步驟2020，確定了雜散的頻率后，應使用該確定的雜散頻率來更新相應的寄存器和數(shù)據(jù)表。
在步驟2030，在沒有信號的情況下，估算器104在預定的一段很短的時間內(nèi)執(zhí)行對雜散的振幅和相位的估算。在步驟2040，雜散清除器100隨后凍結該估算操作，并且在允許分組信號進入之前對雜散進行消除。在步驟2050，一旦接收到一個分組信號，估算器104就會從該分組信號中消除雜散。在步驟2060，在沒有用于在無信號情況下估算雜散的振幅和相位的方法的情況下，估算器104會一直以同一自適應頻率估算雜散的振幅和相位。在步驟2070，從發(fā)生估算開始一直到將分組信號增益應用到分組信號上的這段時間內(nèi)，雜散消除器100使用增益增量來調(diào)整估算的成分。在步驟2080，為了確定相位的變化，雜散消除器100在分組信號接收過程中以追蹤信號的慢變量執(zhí)行振幅和相位的估算。上述步驟可在每個分組信號或預定的一段時間之后重復的進行。由于雜散強度是基板溫度的函數(shù)，所以當溫度變化時，該雜散的振幅和相位的估計值將失效。因此，可以設置預定的時間段來消除可能影響雜散的振幅和相位估計值的相應活動。
在本發(fā)明的一個實施例中，本發(fā)明包括一個雜散消除器，具有一個用于估算雜散的幅度和相位的估算器和一個用于在適當?shù)臅r間從輸入分組信號中減去估算的雜散值的減去器。本發(fā)明還包括一個更新器，用于基于輸入分組信號的信號電平更新估計值，以動態(tài)地調(diào)整變化的雜散幅度。本發(fā)明可應用到固定時鐘信號會在相鄰電路上產(chǎn)生諧波或雜散的任何配置中，更具體地，本發(fā)明還可應用到數(shù)字時鐘脈沖與射頻指示頻率一起運作的無線射頻通信中。
以上描述介紹了本發(fā)明的具體實施例。但很明顯，可以對所描述的實施例進行各種變化和修改來實現(xiàn)其一些或全部技術效果。因此，權利要求書覆蓋了體現(xiàn)本發(fā)明真正精神和范圍的所有變化和實施例。
權利要求
1.一種消除雜散而不影響輸入信號的網(wǎng)絡設備，所述網(wǎng)絡設備包括一個估算器，在預定的一段時間內(nèi)估算雜散的振幅和相位；處理裝置，凍結對所述雜散的振幅和相位的進一步估算，消除估算的雜散并允許輸入分組信號進入；減去裝置，從輸入分組信號中減去估算的雜散，其中，所述估算的雜散被從輸入分組信號中減去而不影響不屬于所述估算的雜散信號的一部分的輸入信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的網(wǎng)絡設備，其特征在于，所述網(wǎng)絡設備進一步包括用于對所述雜散的振幅和相位的初始估計值乘以一個預定頻率上的雜散指數(shù)以確定所述估算的雜散的裝置。
3.根據(jù)權利要求1所述的網(wǎng)絡設備，其特征在于，所述估算器是一個窄帶自適應濾波器，允許所述雜散頻率上的能量進入，而將所有其他信號的能量擋在外邊。
4.根據(jù)權利要求1所述的網(wǎng)絡設備，其特征在于，所述估算器估算在沒有輸入信號的情況下所述雜散的振幅和相位。
5.根據(jù)權利要求1所述的網(wǎng)絡設備，其特征在于，所述估算器估算一段時間內(nèi)相同自適應頻率下所述雜散的振幅和相位。
6.根據(jù)權利要求5所述的網(wǎng)絡設備，其特征在于，所述估算器是一個陷波濾波器，將雜散頻率上的所有能量濾除。
7.根據(jù)權利要求1所述的網(wǎng)絡設備，其特征在于，所述估算器在預定的一段時間內(nèi)反復對所述雜散的振幅和相位進行估算。
8.根據(jù)權利要求1所述的網(wǎng)絡設備，其特征在于，所述網(wǎng)絡設備進一步包括有用于為來自分組信號前導碼的輸入分組信號確定一個合適的增益，自動將所述增益應用到所述分組信號上，以及從對所述雜散的振幅和相位進行估算開始到將分組信號增益應用到分組信號上時的這段期間內(nèi)通過增益增量對所述估算的雜散進行調(diào)整的裝置。
9.一種消除雜散而不影響輸入信號的方法，所述方法包括如下步驟在預定的一段時間內(nèi)估算雜散的振幅和相位；凍結對所述雜散的振幅和相位的進一步估算；消除估算的雜散；允許輸入分組信號進入；從輸入分組信號中減去所述估算的雜散，其中，所述估算的雜散被從輸入分組信號中減去而不影響不屬于所述估算的雜散的一部分的輸入信號。
10.一種消除雜散而不影響輸入信號的設備，所述設備包括估算裝置，在預定的一段時間內(nèi)估算雜散的振幅和相位；凍結裝置，凍結對所述雜散的振幅和相位的進一步估算；消除裝置，消除估算的雜散；允許裝置，允許輸入分組信號進入；減去裝置，從輸入分組信號中減去所述估算的雜散，其中，所述估算的雜散被從輸入分組信號中減去而不影響不屬于所述估算的雜散信號的一部分的輸入信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種消除雜散而不影響輸入信號的網(wǎng)絡設備。所述網(wǎng)絡設備包括一個估算器，用于在預定的一段時間內(nèi)估算雜散信號的振幅和相位。所述網(wǎng)絡設備還包括有處理裝置，用于凍結對所述雜散的振幅和相位的進一步估算，消除估算的雜散以及允許輸入分組信號進入。所述網(wǎng)絡設備進一步包括有減去裝置，用于從輸入分組信號中減去估算的雜散，所述估算的雜散被從輸入分組信號中減去而不影響不是該估算的雜散的一部分的輸入信號。
文檔編號H04L25/03GK1773971SQ200510113100
公開日2006年5月17日 申請日期2005年10月13日 優(yōu)先權日2004年10月15日
發(fā)明者羅伊特·V·蓋克瓦德, 賈森·A·切思戈 申請人:美國博通公司