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CN108028694B - 灵活的多通道无线音频接收器系统 - Google Patents

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CN108028694B CN201680055966.2A CN201680055966A CN108028694B CN 108028694 B CN108028694 B CN 108028694B CN 201680055966 A CN201680055966 A CN 201680055966A CN 108028694 B CN108028694 B CN 108028694B
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Abstract

本发明提供一种用于路由、处理且组合在相应天线上接收的含有音频信号的多个射频RF信号的灵活的多通道分集无线音频接收器系统。所述无线音频接收器系统提供在不同可选择模式中对多个RF信号的灵活路由，及在恶劣RF环境中通过组合多个RF信号以最大化信噪比而对信号的低延时不间断接收。音频输出可以不间断方式产生且缓解多路径衰落、干扰及不对称噪声问题。接收到的RF信号也可由所述无线音频接收器系统级联以允许菊链。

Description

灵活的多通道无线音频接收器系统
相关申请案的交叉参考
本申请案主张2015年9月4日申请的第14/846,373号美国专利申请案的权益，所述美国专利申请案的内容以全文并入本文中。
技术领域
本申请案大体上涉及一种灵活的多通道无线音频接收器系统。特定来说，本申请案涉及一种用于路由、滤波、处理且组合在相应天线上接收的含有音频信号的多个射频(RF)信号的多通道分集无线音频接收器系统。
背景技术
音频制作可涉及使用许多组件(包含麦克风、无线音频发射器、无线音频接收器、记录器及/或混合器)来捕获、记录且呈现产品(例如电视节目、新闻广播、电影、实况事件及其它类型的产品)的声音。麦克风通常捕获产品的声音，所述声音从麦克风及/或无线音频发射器无线发射到无线音频接收器。无线音频接收器可连接到记录器及/或混合器以由组员成员(例如产品声音混合器)记录及/或混合声音。电子装置(例如计算机及智能电话)可连接到记录器及/或混合器以允许组员成员监测音频电平及时间码。
无线音频发射器、无线音频接收器、无线麦克风及其它便携式无线通信装置包含用于发射及接收含有数字或模拟信号(例如调制音频信号、数据信号及/或控制信号)的射频(RF)信号的天线。便携式无线通信装置的用户包含舞台表演者、歌手、演员、新闻播报员及类似者。
无线音频发射器可将包含音频信号的RF信号发射到无线音频接收器。无线音频发射器可包含于例如由用户固持且包含集成发射器及天线的无线手持式麦克风中。当在无线音频接收器处接收RF信号时，RF信号可归因于由建设性干扰及/或其它类型的干扰引起的多路径衰落而降级。此降级可引起RF信号具有不良信噪比(SNR)，这可导致位错误而可引起音频假象及所得输出音频的静音。然而，在许多情境及环境中(例如在专业级制作及音乐会期间)，将输出音频静音是非所要的。此多路径衰落及干扰的影响在其中物理及电气因素(例如，麦克风在环境内的移动、其它RF信号、大型场所中的操作等)影响RF信号的发射及接收的恶劣RF环境中最普遍。
为减轻RF信号的多路径衰落的问题，无线音频组件可利用频率分集及/或天线分集技术。特定来说，无线音频发射器可利用频率分集以在一个天线上以组合RF信号同时发射两个单独频率的两个RF信号，其中所述两个RF信号都包含相同音频信号。接着，无线音频接收器可使用所述基础RF信号中的一者或两者。另外，无线音频接收器可利用天线分集以同时在多个天线上从无线音频发射器接收RF信号。可组合接收到的RF信号以产生单个音频输出。
在一些情况中，双天线系统可能不足以提供适当性能。可期望两个以上天线以受益于具有不同指向性增益的天线的用户使得无线系统的涵盖范围扩展。举例来说，特定场所可具有需要由单个无线接收器涵盖的多个“区”及/或场所可为非常大的。在这些情境中，具有两个以上天线位置可导致改进的涵盖范围及减小的发射器到天线距离。因而，传统双天线分集可能无法提供适当性能。
当利用频率分集及/或天线分集技术时，现存无线音频接收器通常通过在每一RF信号中存在相等噪声功率的假定下使用最大比率组合(MRC)按比例调整每一RF信号而组合在多个天线上接收到的多个RF信号。然而，如果天线经受不对称噪声(例如，当一个天线较接近干扰源时)，那么MRC并未最大化组合信号的信噪比。此可引起接收器产生非最优音频输出，例如降级的声音或静音。另外，在某些情境及环境中，现存无线音频接收器可需要额外组件及复杂布置。举例来说，如果利用两个以上天线，那么可需要外部天线组合器及外部开关。
因此，解决这些问题的多通道无线音频接收器系统存在机会。更特定来说，多通道分集无线音频接收器系统存在机会，所述系统提供在不同可选择模式中对多个RF信号的灵活路由，以及在恶劣RF环境中通过组合多个RF信号以最大化信噪比而对信号的低延时不间断接收。此外，多通道分集无线音频接收器系统存在机会，所述系统提供在利用具有较高RF信噪比要求的高阶调制方案(例如16-QAM及64-QAM)时的性能益处。
发明内容
本发明希望通过提供多通道无线音频接收器系统及方法而解决上文提及的问题，所述系统及方法经设计以尤其：(1)在不同可选择模式中将多个RF信号灵活地路由到不同RF模拟处理模块；(2)通过与多个RF信号的相应SNR成比例地调整所述RF信号来组合所述RF信号而最大化组合信号的SNR；(3)级联接收到的RF信号以允许接收器的菊链；(4)实现将RF处理的额外冗余通道分配给用于关键任务音频源的额外天线输入；及(5)实现将较少个RF处理通道分配给给定音频通道以最大化可解码的音频通道的数目。
在实施例中，一种无线音频接收器包含：模式选择接口，其用于使用户能够选择所述无线音频接收器的多个模式中的一者；多个射频(RF)端口，其各自经配置以从相应天线接收多个RF信号，其中所述多个RF信号中的每一者包括一或多个音频信号；及天线分配模块，其与所述多个RF端口通信。所述天线分配模块可经配置以：当在第一模式中时，将所述多个RF信号路由到多个下游处理组件中的一或多者；且当在第二模式中时，路由所述多个RF信号的第一子组以在所述多个RF端口的第一子组上输出，且将所述多个RF信号的第二子组路由到所述多个下游处理组件中的一或多者。
在另一实施例中，一种无线音频接收器包含：第一多个射频(RF)端口，其各自经配置以从相应天线接收第一多个RF信号；第二多个RF端口，其各自经配置以从相应天线接收第二多个RF信号，且进一步经配置以基于所述无线音频接收器的模式输出所述第一多个RF信号中的一者，其中所述第一多个RF信号及所述第二多个RF信号中的每一者包括一或多个音频信号；第一多个天线分配模块，其各自与所述第一多个RF端口中的每一者相关联；及第二多个天线分配模块，其各自与所述第二多个RF端口中的每一者相关联。所述第一多个天线分配模块可各自包含：第一分离器，其与所述第一多个RF端口中的一者通信，所述第一分离器用于将所述第一多个RF信号中的一者分离成第一多个分离RF信号，其中所述第一多个分离RF信号经路由到多个下游处理组件中的一或多者、第一开关及第二开关；及所述第一开关，其与所述第一分离器及所述多个下游处理组件中的一或多者通信，所述第一开关用于在所述第一多个分离RF信号中的一者与第二多个分离RF信号中的一者之间切换。所述第二多个天线分配模块可各自包含：所述第二开关，其与所述第二多个RF端口中的一者及所述第一分离器通信，所述第二开关用于在所述第一多个分离RF信号中的一者与所述第二多个RF信号中的一者之间切换；及第二分离器，其与所述第一开关及所述第二开关通信，所述第二分离器用于将所述第二多个RF信号中的一者分离成第二多个分离RF信号，其中所述第二多个分离RF信号经路由到所述第一开关。
在另一实施例中，描述一种基于多个数字调制信号(y)中的每一者的信噪比(SNR)组合所述多个数字调制信号的方法。可分别从多个接收到的射频(RF)信号导出所述多个数字调制信号，各自包括表示音频信号的数字音频位流。所述方法可包含：导出所述多个数字调制信号中的每一者的通道估计(h)；测量所述多个数字调制信号中的每一者的正规化噪声功率(σ2)；基于所述通道估计导出正规化接收到的信号；及基于所述正规化噪声功率及所述正规化接收到的信号组合所述多个数字调制信号以产生组合调制信号。
从陈述指示可采用本发明的原理的各种方式的说明性实施例的以下详细描述及附图将明白且更完全理解这些及其它实施例以及各种排列及方面。
附图说明
图1是根据一些实施例的无线音频接收器系统的示意图。
图2是根据一些实施例的在图1的无线音频接收器系统中使用的天线分配模块的示意图。
图3是根据一些实施例的在图1的无线音频接收器系统中使用的RF模拟处理模块的示意图。
图4是根据一些实施例的图3的RF模拟处理模块的RF模拟处理路径中的每一者的组件的示意图。
图5是根据一些实施例的在图1的无线音频接收器系统中使用的数字信号处理模块的示意图。
图6是说明根据一些实施例的使用图1的无线音频接收器系统来将多个数字调制信号组合成单个组合信号的操作的流程图。
图7是根据一些实施例的在图1的无线音频接收器系统中使用的数字信号处理模块的示意图。
具体实施方式
以下描述内容描述、说明且示范根据本发明的原理的本发明的一或多个特定实施例。提供此描述并非为了将本发明限制于本文中描述的实施例，而是用来说明且教示本发明的原理，使得所属领域的一般技术人员能够理解这些原理且运用所述理解而能够应用所述原理来实践不仅本文中描述的实施例而且根据这些原理可想到的其它实施例。本发明的范围希望涵盖字面上或以等同原则可归属于所附权利要求书的范围内的全部此类实施例。
应注意，在描述及图式中，可用相同元件符号标记相似或基本上类似元件。然而，有时可用不同数字标记这些元件，例如(举例来说)在其中此标记有利于更清楚描述的情况中。另外，本文中陈述的图式不一定按比例绘制，且在一些例子中，比例可已放大以更清楚描绘某些特征。此标记及绘制实践不一定暗指潜在实质性目的。如上文陈述，本说明书希望视为整体且根据如本文中教示及所属领域的一般技术人员理解的本发明的原理解释。
本文中描述的灵活的多通道无线音频接收器系统可在各种可选择模式中将多个接收到的RF信号灵活地路由到不同RF模拟处理模块，且将多个接收到的RF信号组合成具有最大化SNR的组合信号，同时以低延时处理信号以用不间断方式产生输出音频信号。当容置于单个接收器外观尺寸中时，接收器可进一步消除对外部天线组合器及在多个天线之间手动切换的需要。特定来说，接收器可具有多种不同模式，所述模式允许取决于使用接收器的所要应用及环境而使用不同数目个天线。
举例来说，在一个情形中，针对改进的涵盖范围，接收器可连接到涵盖相同空间(例如，大舞台或场所)的四个天线。在另一情形中，接收器可连接到两对天线，其中每一对天线涵盖不同空间(例如，可划分的场所的两个部分)，使得还涵盖如同后台或更衣室的外围空间。在另一情形中，接收器可连接到额外天线以允许涵盖其中用单个天线对无法最优涵盖的不规则形状的表演区域(例如，突出式/伸出式舞台或具有辅助舞台的场所)。在另一情形中，接收器可连接到多对天线以部署为“冷备份”以在识别出性能问题时使用。通常，在此情况中，熟练操作者必须手动检测问题且介入以参与“冷备份”。然而，本文中描述的接收器可以动态及自动化方式使用“冷备份”天线。
图1是用于接收含有表示音频信号的数字音频位流的一或多个射频(RF)信号的无线音频接收器100的示意图。接收器100可包含可连接到相应天线以接收RF信号的多个RF端口102a到d。RF端口102a到d可包含可经配置以用于级联目的以将接收器100菊链到其它无线接收器的端口的子组。特定来说，如图1中所见，RF端口102a、102b(分别标记为Ant A及Ant B)经配置以连接到各自接收RF信号的单独天线(未展示)。RF端口102c、102d(分别标记为Ant C/级联A及Ant D/级联B)可经配置以连接到也各自接收RF信号的单独天线(未展示)，或RF端口102c、102d可经配置以输出分别在RF端口102a、102b上接收的RF信号。因而，接收器100的RF端口102a到d可取决于用户的需要而连接到两个、三个或四个天线。应注意，尽管图1展示连接到多达四个天线的四个端口102a到d，但接收器100可扩展为四个以上端口及天线。无线音频接收器100中包含的各种组件可使用可由一或多个服务器或计算机(例如具有处理器及存储器的计算装置)执行的软件及/或通过硬件(例如，离散逻辑电路、专用集成电路(ASIC)、可编程门阵列(PGA)、现场可编程门阵列(FPGA)等)实施。
可在接收器100处从例如已捕获产品或其它音频源的声音的无线音频发射器及/或麦克风接收RF信号。用户可取决于连接到端口102a到d的天线数目而选择接收器100的各种模式，且可表示所接收的RF信号的数目。接收器100的所选择的模式可确定接收到的RF信号可如何由天线分配模块104切换，如下文描述。接收器100的模式可包含：能够选择所利用的端口102a到d的数目；及能够选择接收到的RF信号是否已利用频率分集或天线分集。
接收器100的一个模式包含：能够选择是否使用数个RF端口(例如，RF端口102c、102d)来将传入RF信号输出到其它接收器，也称为级联模式。在此模式中，已发射的多个RF信号(包含音频信号)可由接收器100接收并处理，且也为菊链目的而输出到其它接收器。举例来说，两个端口(例如，RF端口102a、102b)可分别连接到两个天线以接收各自包含来自单个音频源的音频信号的四个经发射RF信号。所述四个RF信号可已使用频率分集而在四个不同频率上发射。在此情况中，可通过组合四个接收到的RF信号而产生一个音频输出信号。举另一实例，两个端口(例如，RF端口102a、102b)可分别连接到两个天线以接收包含来自单个音频源的音频信号的单个经发射RF信号。所述单个经发射RF信号可由接收器100的两个天线接收以利用天线分集。在此情况中，可通过组合在两个天线上接收的RF信号而产生一个音频输出信号。
接收器100的另一模式包含：能够选择是否将数个RF端口(例如，RF端口102c、102d)连接到更多个天线(例如，天线Ant C/级联A及Ant D/级联B)而非如在上文描述的级联模式中那样输出。在此模式中，已发射的较少个音频通道可由接收器100接收，但这些音频通道可由冗余RF模拟处理模块106a到d处理。举例来说，四个端口(例如，RF端口102a到d)可分别连接到四个天线以接收包含来自单个音频源的音频信号的单个经发射RF信号。所述单个经发射RF信号可由接收器100的四个天线接收以利用天线分集。在此情况中，可通过组合在四个天线上接收的RF信号而产生一个音频输出信号。举另一实例，四个端口(例如，RF端口102a到d)可分别连接到四个天线以接收两个经发射RF信号，其中每一经发射RF信号已以不同频率发射且包含来自独有音频源的独有音频信号。在此实例中，可通过分别组合在四个天线上接收的RF信号而产生两个音频输出信号。可利用且组合四个RF信号处理路径(下文进一步描述)以产生音频输出信号中的一者，而可利用且组合另外四个RF信号处理路径以产生另一音频输出信号。举另一实例，四个端口(例如，RF端口102a到d)可分别连接到四个天线以接收各自包含来自单个音频源的音频信号的两个经发射RF信号。所述两个RF信号可已使用频率分集而在两个不同频率上发射。在此情况中，可通过组合两个接收到的RF信号而产生一个音频输出信号。可利用且组合全部RF信号处理路径302a、302b、304a、304b、306a、306b、308a、308b(下文进一步描述)以产生一个音频输出信号。
在某些模式中，接收器100包含可将在RF端口102a到d上接收的RF信号灵活地路由到RF模拟处理模块106a到d(在图1中表示为RF通道1到4)的天线分配模块104。另外，如果在级联模式中使用接收器100以菊链到另一接收器，那么天线分配模块104可取得在RF端口102a、102b(Ant A及Ant B)上接收的RF信号，将RF信号路由到RF模拟处理模块106a到d(RF通道1到4)且还路由RF信号以在RF端口102c、102d(Ant C/级联A及Ant D/级联B)上输出。天线分配模块104也可在将RF信号路由到RF模拟处理模块106a到d及/或RF端口102c、102d之前处理接收到的RF信号。下文关于图2描述天线分配模块104的另外细节。
RF模拟处理模块106a到d可从天线分配模块104接收经路由RF信号且产生已偏移到中间频率(IF)的模拟调制信号。每一RF模拟处理模块106a到d可包含用于处理经路由RF信号的两个平行RF信号处理路径，如关于图3更详细描述。
模拟调制信号可由模/数转换器(ADC)108a到d转换成数字调制信号。数字调制信号可由数字信号处理(DSP)模块110接收且解调以产生可从接收器100输出的多达四个数字音频信号。数/模转换器(DAC)112a到d也可将数字音频信号转换成相应模拟音频信号以从接收器100输出。在实施例中，DSP模块110可基于来自ADC 108a到d的数字调制信号的信噪比(SNR)将所述数字调制信号组合成组合调制信号。特定来说，可与数字调制信号的相应SNR成比例地调整所述数字调制信号使得最大化组合调制信号的SNR。DSP模块110进一步可将组合调制信号解调成单个组合数字音频信号。组合数字音频信号可在数字音频输出端的任一者上输出。下文关于图5及6描述DSP模块110可如何组合数字调制信号的另外细节。DSP模块110可进一步包含音频信号处理模块以在从接收器100输出数字音频信号之前进一步处理所述数字音频信号。
由接收器100输出的数字音频信号(包含组合数字音频信号)可符合音频工程协会AES3标准、但丁标准(Dante standard)及/或AVB/AVNU标准以例如经由以太网络发射音频。此外，接收器100可在XLR连接器输出端上、在以太网络端口或在其它适合类型的输出端上输出数字音频信号。模拟音频信号可由接收器100在XLR连接器输出端、1/4"音频输出端及/或其它适合类型的输出端上输出。
接收器100可为机架式的且可包含用于显示各种信息的显示器、全音频仪表及RF信号强度指示器，且可进一步包含用于用户控制及配置选项的设置的控制开关、按钮及类似者。RF端口102a到d可为用于连接到外部天线及/或电缆的BNC、SMA(SubMiniatureversion A)同轴连接器、N型连接器或其它适合连接器。
图2是图1的无线音频接收器100的天线分配模块104的示意图。天线分配模块104可从连接到RF端口102a到d的天线接收RF信号且选择性地将接收到的RF信号路由到RF模拟处理模块106a到d及特定来说到RF模拟处理模块106a到d内的RF信号处理路径302a、302b、304a、304b、306a、306b、308a、308b。RF信号处理路径302a、302b、304a、304b、306a、306b、308a、308b在图2到3中分别表示为RF通道1a、1b、2a、2b、3a、3b、4a、4b且在图2中用虚线展示，这是因为它们并非天线分配模块104的组件。代替地，在图2中展示RF信号处理路径以表示取决于接收器100的模式，天线分配模块104可将接收到的RF信号路由到何处。在接收器100的级联模式中，天线分配模块可从连接到RF端口102a、102b的天线接收RF信号，将接收到的RF信号路由到RF模拟处理路径302a、302b、304a、304b、306a、306b、308a、308b(RF通道1a、1b、2a、2b、3a、3b、4a、4b)，且还路由接收到的RF信号以分别在RF端口102c、102d(Ant C/级联A及Ant D/级联B)上输出。
如图2中所展示，天线分配模块104包含处理且路由接收到的RF信号中的每一者的组件。天线分配模块104的处理路径对于接收到的RF信号中的每一者是类似的，除RF端口102c、102d(Ant C/级联A及Ant D/级联B)连接到开关221、231以在接收器100的级联模式中支持RF信号从RF端口102a、102b的输出之外。在接收器100的非级联模式中，多达四个天线可连接到RF端口102a到d以接收四个RF信号。
当在非级联模式中时，在RF端口102a到d(Ant A到D)上接收的RF信号可分别由带通滤波器202、212、222、232带通滤波以产生经滤波RF信号使得选择接收到的RF信号的适当频带。举例来说，带通滤波器202、212、222、232可使从470到636MHz、606到801MHz、750到952MHz及/或其它信号频带范围的信号频带通过。在于RF端口102c、102d(Ant C及Ant D)上接收的RF信号的情况中，开关221、231可经配置使得当接收器100在非级联模式中时，接收到的RF信号分别通过而到带通滤波器222、232。经滤波RF信号可由衰减器204、214、224、234接收，所述衰减器调整经滤波RF信号的增益以产生衰减的经滤波RF信号。衰减器204、214、224、234可分别基于从RF功率检测器203、213、223、233接收的功率信号而变化且受控制。RF功率检测器203、213、223、233可检测接收到的RF信号中的每一者的功率。放大器206、216、226、236可接收衰减的经滤波RF信号且提供低噪声增益以产生经放大RF信号。
经放大RF信号中的每一者可由2路分离器208、218、228、238分离，如图2中所展示。对于Ant A及Ant B处理路径，2路分离器208、218分别将相应经放大RF信号分离到4路分离器210、220且分别到衰减器209、219。当接收器100在级联模式中时，发送到衰减器209、219的信号可通过适当地切换开关221、231而在端口102c、102d上输出。
针对Ant A及Ant B处理路径发送到4路分离器210、220的经放大信号经进一步分离以取决于接收器100的模式而可能路由到RF信号处理路径302a、302b、304a、304b、306a、306b、308a、308b。对于Ant C及Ant D处理路径(在非级联模式中)，2路分离器228、238将相应经放大RF信号分离到开关250、251、252、253以也取决于接收器100的模式而可能路由到RF信号处理路径306a、306b、308a、308b。
特定来说，对于Ant A，来自放大器206的经放大RF信号始终被路由到RF信号处理路径302a、304a(分别为RF通道1a、2a)且路由到开关250、252以可能路由到RF信号处理路径306a、308a(分别为RF通道3a、4a)。类似地，对于Ant B，来自放大器216的经放大RF信号始终被路由到RF信号处理路径302b、304b(分别为RF通道1b、2b)且路由到开关251、253以可能路由到RF信号处理路径306b、308b(分别为RF通道3b、4b)。
对于Ant C，来自放大器226的经放大RF信号被路由到开关250、252以可能路由到RF信号处理路径306a、308a(分别为RF通道3a、4a)，且对于Ant D，来自放大器236的经放大RF信号被路由到开关251、253以可能路由到RF信号处理路径306b、308b(分别为RF通道3b、4b)。开关250、251、252、253取决于接收器的模式而适当切换。特定来说，当接收器在级联模式中时，开关250、251、252、253可分别连接到4路分离器210、220。在级联模式中，Ant C/级联A或Ant D/级联B端口上未接收到RF信号。因而，RF信号处理路径306a、308a(分别为RF通道3a、4a)将接收在Ant A端口上接收的RF信号。RF信号处理路径306b、308b(分别为RF通道3b、4b)将接收在Ant B端口上接收的RF信号。
图3是图1的无线接收器100的RF模拟处理模块106a到d的示意图。每一RF模拟处理模块106a到d可包含两个平行RF信号处理路径302a、302b、304a、304b、306a、306b、308a、308b以处理来自天线分配模块104的经路由RF信号而产生已偏移到中间频率(IF)的模拟调制信号。特定来说，RF模拟处理模块106a(RF通道1)可包含始终接收从RF端口102a(Ant A，如由来自4路分离器210的“1A”表示)及RF端口102b(Ant B，如由来自4路分离器220的“1B”表示)路由的RF信号的RF信号处理路径302a、302b(RF通道1a、1b)。类似地，RF模拟处理模块106b(RF通道2)可包含始终接收从RF端口102a(Ant A，如由来自4路分离器210的“2A”表示)及RF端口102b(Ant B，如由来自4路分离器220的“2B”表示)路由的RF信号的RF信号处理路径304a、304b(RF通道2a、2b)。
然而，路由到RF模拟处理模块106c、106d(RF通道3及4)的RF信号可取决于接收器100的模式而变化。RF模拟处理模块106c(RF通道3)可包含接收分别路由通过开关250、251的RF信号的RF信号处理路径306a、306b(RF通道3a、3b)。开关250可将来自RF端口102a(AntA，如由来自4路分离器210的“3A”表示)的RF信号或来自RF端口102c(Ant C，如由来自2路分离器228的“1C”表示)的RF信号路由到RF信号处理路径306a(RF通道3a)。开关251可将来自RF端口102b(Ant B，如由来自4路分离器220的“3B”表示)的RF信号或来自RF端口102d(AntD，如由来自2路分离器238的“1D”表示)的RF信号路由到RF信号处理路径306b(RF通道3b)。以类似方式，开关252可将来自RF端口102a(Ant A，如由来自4路分离器210的“4A”表示)的RF信号或来自RF端口102c(Ant C，如由来自2路分离器228的“2C”表示)的RF信号路由到RF信号处理路径308a(RF通道4a)。开关253可将来自RF端口102b(Ant B，如由来自4路分离器220的“4B”表示)的RF信号或来自RF端口102d(Ant D，如由来自2路分离器238的“2D”表示)的RF信号路由到RF信号处理路径308b(RF通道4b)。
RF模拟处理模块106a到d中的每一者可包含产生待施加到混合器以使经路由RF信号的频率偏移到所要IF的适当频率的本地振荡器(或合成器)350a到d。由本地振荡器350a到d产生的信号可分别由驱动器352a到d放大及驱动，接着分别由2路分离器354a到d分离以施加到个别RF信号处理路径302a、302b、304a、304b、306a、306b、308a、308b中的混合器。由RF信号处理路径302a、302b、304a、304b、306a、306b、308a、308b中的每一者产生的在IF处的模拟调制信号可由模/数转换器(ADC)108a到d转换成数字调制信号。将模/数转换器108a到d描绘为输出平行数字调制信号的双重ADC，但也可利用例如单独、四重及/或八重ADC。关于图4更详细描述RF信号处理路径302a、302b、304a、304b、306a、306b、308a、308b的组件。应注意，虽然图3描绘RF信号处理路径302a、302b、304a、304b、306a、306b、308a、308b共享相应本地振荡器350a到d，但在一些实施例中，RF信号处理路径可为独立可预期的且可行的。
图4是RF模拟处理路径400中的每一者的组件的示意图，RF模拟处理路径400包含RF模拟处理模块106a到d的RF模拟处理路径302a、302b、304a、304b、306a、306b、308a、308b。由天线分配模块104路由的RF信号由RF模拟处理路径400接收且处理以产生待发射到模/数转换器108a到d的IF信号。特定来说，轨道调谐滤波器402接收经路由RF信号使得仅特定频率通过而到混合器404。混合器404可使由轨道调谐滤波器402产生的经滤波信号外差且基于本地振荡器信号产生IF信号。混合器404可通过将来自本地振荡器350a到d中的一者的信号施加到经滤波信号而使经滤波信号的频率偏移到所要IF。接着，IF信号可由低噪声放大器406、IF滤波器408、衰减器410、放大器412、414、IF滤波器416及低通滤波器418处理以最终产生在IF处的模拟调制信号。在一些实施例中，IF滤波器408、416可为表面声波(SAW)滤波器。
图5是在图1的无线音频接收器100中使用的数字信号处理(DSP)模块500的示意图。DSP模块500可基于来自ADC 108a到d的数字调制信号的信噪比(SNR)将所述数字调制信号组合成组合调制信号。特定来说，可与数字调制信号的相应SNR成比例地调整所述数字调制信号使得最大化组合调制信号的SNR。DSP模块500进一步可将组合调制信号解调成单个组合数字音频信号。
图7是在图1的无线音频接收器100中使用的数字信号处理(DSP)模块700的示意图。DSP模块700可基于来自ADC 108a到d的数字调制信号的信噪比(SNR)将所述数字调制信号对组合成四个组合调制信号。特定来说，可与数字调制信号的相应SNR成比例地调整所述数字调制信号使得最大化四个组合调制信号的SNR。DSP模块700进一步可将四个组合调制信号中的每一者解调成四个数字音频信号。
在图6中展示可使用DSP模块500及700来执行数字调制信号的组合的过程600。来自ADC 108a到d的数字调制信号可分别由检测器502a到d或702a到d接收。在一些实施例中，检测器502a到d及702a到d可通过检测嵌入于数字调制信号中的导频符号从其已知位置扰动的程度而测量每一数字调制信号的正规化噪声功率(即，相对于单位RMS信号功率的噪声功率)。因而，例如在图6中所展示的过程600的步骤602，检测器502a到d及702a到d可检测接收到的数字调制信号(y)中的导频符号。导频符号可已由无线发射器嵌入于数字调制信号中。在一些实施例中，导频符号可为布置于三个符号块中的大约每隔125微秒出现的QPSK符号。导频符号的群组及速率可取决于各种信号传播特性。举例来说，非常缓慢的衰落可允许导频符号的速率较小。
例如在步骤604，可导出数字调制信号的通道估计(h)。在一些实施例中，可基于经检测导频符号导出通道估计。接着，例如在过程600的步骤606，可测量数字调制信号中的每一者的正规化噪声功率(σ2)。在一些实施例中，可基于经检测导频符号测量正规化噪声功率。例如在步骤608，可基于经检测通道估计导出正规化接收到的信号。在图5中所展示的实施例的情况中，例如在步骤610，可通过SNR最大化组合器模块504基于正规化噪声功率及正规化接收到的信号而产生组合调制信号。对于图7中所展示的实施例，例如在步骤610，可通过相应SNR最大化组合器模块704a到d基于正规化噪声功率及正规化接收到的信号而产生四个组合调制信号。在一些实施例中，可基于方程式
Figure GDA0001607864140000121
产生组合调制信号
Figure GDA0001607864140000123
其中L是数字调制信号的数目，
Figure GDA0001607864140000122
是针对输入i的正规化噪声方差/功率，hi是针对输入i的通道估计，且yi是针对输入i的接收到的信号。
在图5中所展示的实施例的情况中，可由解码器模块506解调组合调制信号以产生组合解调信号。组合解调信号可由音频信号处理模块508进一步处理以产生组合数字音频信号。在图7中所展示的实施例的情况中，四个组合调制信号可分别由单独解码器模块706a到d解调以产生四个解调信号。四个解调信号可各自由音频信号处理模块708a到d进一步处理以产生四个数字音频信号。音频信号处理模块508、708a到d可执行例如对组合解调信号的滤波、增益、计量及/或信号限制。组合数字音频信号(或单独数字音频信号)可由接收器100输出，及/或DAC 112a到d可将组合数字音频信号(或单独数字音频信号)转换成组合模拟音频信号(或单独模拟音频信号)。
应注意，图3到7示范用于处理接收到的RF信号的可能下游处理模块及方法，且处理接收到的RF信号的其它方案及方法是可能的。举例来说，RF信号可含有模拟调制音频信号使得下游处理模块可包含模拟解调模块及类似者。作为另一实例，RF信号可由下游处理模块直接取样。
如所属领域的一般技术人员应理解，图中的任何过程描述或块应理解为表示包含用于实施过程中的特定逻辑功能或步骤的一或多个可执行指令的代码的模块、片段或部分，且替代实施方案包含于本发明的实施例的范围内，其中取决于所涉及的功能性，可不按所展示或论述的顺序(包含基本上同时或以相反顺序)执行功能。
本发明希望解释如何设计出且使用根据此项技术的各项实施例而非限制本发明的真实、期望及合理范围及精神。前述描述并不希望为详尽的或限于所揭示的精确形式。根据上文教示的修改或变化是可能的。选取且描述实施例以提供对所描述技术的原理及其实际应用的最优说明，且使所属领域的一般技术人员能够在各项实施例中且以如适用于所预期的特定使用的多种修改利用此项技术。全部此类修改及变化在如由在本专利申请案的待决期间可修正的所附权利要求书及其全部等效物(当根据其被合理地、合法地且公正地授权的广度解释时)确定的实施例的范围内。

Claims (14)

1.一种无线音频接收器，其包括：
模式选择接口，其用于使用户能够选择所述无线音频接收器的多个模式中的一者；
多个射频RF端口，其各自经配置以从相应天线接收多个RF信号，其中所述多个RF信号中的每一者包括一或多个音频信号；及
天线分配模块，其与所述多个RF端口通信，其中所述天线分配模块经配置以：
当在第一模式中时，将所述多个RF信号路由到多个下游处理组件中的一或多者；及
当在第二模式中时，路由所述多个RF信号的第一子组以在所述多个RF端口的第一子组上输出，且将所述多个RF信号的第二子组路由到所述多个下游处理组件中的一或多者。
2.根据权利要求1所述的无线音频接收器：
其中所述多个下游处理组件包括各自与所述天线分配模块通信的多个RF模拟处理模块，其中所述多个RF模拟处理模块中的每一者经配置以以特定频率处理所述经路由RF信号中的一者以产生在中间频率处的多个模拟调制信号中的一者；
其中所述无线音频接收器进一步包括：
多个模/数转换器ADC，其各自与所述多个RF模拟处理模块通信，其中所述多个ADC中的每一者经配置以将所述多个模拟调制信号中的一者转换成多个数字调制信号中的一者；及
数字信号处理DSP模块，其与所述多个ADC通信，所述DSP模块经配置以将所述多个数字调制信号中的每一者解调成多个数字音频信号中的一者。
3.根据权利要求2所述的无线音频接收器，其中所述DSP模块进一步经配置以将所述多个数字调制信号中的每一者解调且组合成组合数字解调信号。
4.根据权利要求3所述的无线音频接收器，其中所述DSP模块经配置以基于所述多个数字调制信号中的每一者的信噪比SNR而将所述多个数字调制信号中的每一者解调且组合成所述组合数字解调信号。
5.根据权利要求4所述的无线音频接收器，其中所述DSP模块包括：
多个检测器，其各自经配置以接收所述多个数字调制信号中的一者，其中所述多个检测器中的每一者经配置以：
导出所述数字调制信号的通道估计；
测量所述数字调制信号的正规化噪声功率；及
基于所述通道估计导出正规化接收到的信号；及
SNR最大化组合器模块，其经配置以基于所述正规化噪声功率及所述正规化接收到的信号组合所述多个数字调制信号以产生组合调制信号。
6.根据权利要求5所述的无线音频接收器，其中所述多个检测器中的每一者进一步经配置以：
检测所述数字调制信号中的一或多个导频符号；
通过基于所述检测到的导频符号导出所述数字调制信号的所述通道估计而导出所述通道估计；及
通过基于所述检测到的导频符号测量所述数字调制信号的所述正规化噪声功率而测量所述正规化噪声功率。
7.根据权利要求5所述的无线音频接收器，其中所述DSP模块进一步包括：
解码器，其将所述组合调制信号解调成组合解调信号；及
音频处理模块，其将所述组合解调信号处理成组合数字音频信号。
8.根据权利要求2所述的无线音频接收器，其中所述DSP模块进一步包括：
多个解码器，其各自经配置以将所述多个数字调制信号中的一者解调成多个解调信号中的一者；及
多个音频处理模块，其各自经配置以将所述多个解调信号中的一者处理成所述多个数字音频信号中的一者。
9.一种无线音频接收器，其包括：
(A)第一多个射频RF端口，其各自经配置以从相应天线接收第一多个RF信号；
(B)第二多个RF端口，其各自经配置以从相应天线接收第二多个RF信号，且进一步经配置以基于所述无线音频接收器的模式输出所述第一多个RF信号中的一者，其中所述第一多个RF信号及所述第二多个RF信号中的每一者包括一或多个音频信号；
(C)第一多个天线分配模块，其各自与所述第一多个RF端口中的每一者相关联，所述第一多个天线分配模块各自包括：
第一分离器，其与所述第一多个RF端口中的一者通信，所述第一分离器用于将所述第一多个RF信号中的一者分离成第一多个分离RF信号，其中所述第一多个分离RF信号经路由到多个下游处理组件中的一或多者、第一开关及第二开关；及
所述第一开关，其与所述第一分离器及所述多个下游处理组件中的一或多者通信，所述第一开关用于在所述第一多个分离RF信号中的一者与第二多个分离RF信号中的一者之间切换；及
(D)第二多个天线分配模块，其各自与所述第二多个RF端口中的每一者相关联，所述第二多个天线分配模块各自包括：
所述第二开关，其与所述第二多个RF端口中的一者及所述第一分离器通信，所述第二开关用于在所述第一多个分离RF信号中的一者与所述第二多个RF信号中的一者之间切换；及
第二分离器，其与所述第一开关及所述第二开关通信，所述第二分离器用于将所述第二多个RF信号中的一者分离成第二多个分离RF信号，其中所述第二多个分离RF信号经路由到所述第一开关。
10.根据权利要求9所述的无线音频接收器，其中所述多个下游处理组件包括经配置以以特定频率处理所述RF信号中的一者以产生在中间频率处的多个模拟调制信号中的一者的多个RF模拟处理模块。
11.根据权利要求10所述的无线音频接收器，其进一步包括：
多个模/数转换器ADC，其各自与所述多个RF模拟处理模块通信，其中所述多个ADC中的每一者经配置以将所述多个模拟调制信号中的一者转换成多个数字调制信号中的一者；及
数字信号处理DSP模块，其与所述多个ADC通信，所述DSP模块经配置以将所述多个数字调制信号中的每一者解调成多个数字音频信号中的一者。
12.根据权利要求11所述的无线音频接收器，其中所述DSP模块包括：
多个检测器，其各自经配置以接收所述多个数字调制信号中的一者，其中所述多个检测器中的每一者经配置以：
导出所述数字调制信号的通道估计；
测量所述数字调制信号的正规化噪声功率；及
基于所述通道估计导出正规化接收到的信号；及
SNR最大化组合器模块，其经配置以基于所述正规化噪声功率及所述正规化接收到的信号组合所述多个数字调制信号中的两者或两者以上以产生组合调制信号。
13.根据权利要求12所述的无线音频接收器，其中所述多个检测器中的每一者进一步经配置以：
检测所述数字调制信号中的一或多个导频符号；
通过基于所述检测到的导频符号导出所述数字调制信号的所述通道估计而导出所述通道估计；及
通过基于所述检测到的导频符号测量所述数字调制信号的所述正规化噪声功率而测量所述正规化噪声功率。
14.根据权利要求12所述的无线音频接收器，其中所述DSP模块进一步包括：
解码器，其将所述组合调制信号解调成组合解调信号；及
音频处理模块，其将所述组合解调信号处理成组合数字音频信号。
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