CN100531169C - 在移动通信系统中用于频率产生的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用来产生中频信号(IF)的方法和装置，该中频信号被传送到单边带(SSB)产生器，该单边带(SSB)产生器使用一个本地振荡器(LO)信号和至少两个IF信号来产生载波。产生一组信号，该组信号包括零相偏信号和包含关于每一IF的预定值的相位偏移的相偏信号。选择该组信号之一并把它传送到SSB产生器。相应地，SSB产生器仅对LO信号执行相位偏移。

Description

在移动通信系统中用于频率产生的装置和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求了在美国专利和商标局于2003年7月14日申请的美国临时申请60/486,416和在韩国知识产权局于2004年3月30日申请的韩国专利申请2004-21466的优先权，其公开内容全部结合在此以作参考。

技术领域

与本发明一致的系统，装置，和方法通常涉及使用宽带的通信系统，更具体的，涉及用于产生在宽带通信中使用的无线信号的装置和方法。

背景技术

通常，通信系统使用载频发送数据到接收端，这需要产生载频。利用一个本地振荡器(LO)产生用于数据传输的频率。使用通过LO产生的信号发送数据，或者，当LO产生的信号不是需要的信号时首先执行一个预定步骤。相对于由LO通过使用特定产生的信号，所需信号通过信号执行预定步骤产生。在下文中，一个LO信号表示由LO产生的信号。

在使用四相移键控(QPSK)的无线系统中，为了同时产生两个具有90°相位差的信号，一个混频器将LO信号和相对于LO信号具有90°相位差的中频(IF)信号混频。通常，单个混频器将LO信号和IF信号混频以同时输出两个信号。特别地，根据LO信号的频率，输出一个具有高于IF信号频率的信号和另外一个具有低于IF信号频率的信号。使用滤波器选择两个输出信号之一。不需要的频率通常使用带通滤波器消除以仅通过所需频率。

然而，当频率变的较高时，执行窄带滤波是困难的。由于窄带滤波的执行在集成电路上是困难的，优选地不使用窄带滤波。为了克服这些缺点，使用单边频带(SSB)系统选择性的仅产生一个所需信号。SSB系统在下面将详细描述。

通过傅立叶变化和频率分析一个振幅调制的信号，将该信号移动到高于和低于载频(IF)的频率上，因而产生了承载相同信息的上边带(USB)和下边带(LSB)。双边带传输发送USB和LSB，而通过消除不需要的边带，SSB传输仅发送一个边带。由于音频或者音乐在低频带不含有信号分量，仅SSB传输就足以通信。由于在USB和LSB之一中信号被发送到接收端，接收端的等级(the scale of the reception side)减少了并且功率消耗降低了。

图1图示了常规SSB产生器，这会在下面描述。SSB产生器包括两个混频器102和106和一个控制器108。

混频器102和106分别混频输入IF信号和LO信号。混频的信号提供给控制器108。控制器108对信号执行加法操作或减法操作。SSB产生器根据下面的等式仅输出一个信号。

让输入到混频器102的IF信号是cos(w_IFt)和让LO信号是cos(w_LOt)。混频器102根据等式1通过混频接收的信号输出cos(w_IFt)cos(w_LOt)。让输入到混频器106的IF信号是sin(w_IFt)和让LO信号是sin(w_LOt)。混频器106根据等式2通过混频接收的信号输出sin(w_IFt)sin(w_LOt)。

[等式1]

$\cos \left(w_{\mathrm{LO}}t\right)\cos \left(w_{\mathrm{IF}}t\right)=\frac{1}{2}[\cos \left((w_{\mathrm{LO}}+w_{\mathrm{IF}})t\right)+\cos \left((w_{\mathrm{LO}}-w_{\mathrm{IF}})t\right)]$

[等式2]

$\sin \left(w_{\mathrm{LO}}t\right)\sin \left(w_{\mathrm{IF}}t\right)=\frac{1}{2}[-\cos \left((w_{\mathrm{LO}}+w_{\mathrm{IF}})t\right)+\cos \left((w_{\mathrm{LO}}-w_{\mathrm{IF}})t\right)]$

等式1代表了混频器102的操作，和等式2代表了混频器106的操作。

控制器108对从混频器102和106接收的信号执行加法操作。下面的等式3代表了控制器108的操作。

[等式3]

$\frac{1}{2}[\cos \left((w_{\mathrm{LO}}+w_{\mathrm{IF}})t\right)+\cos \left((w_{\mathrm{LO}}-w_{\mathrm{IF}})t\right)]+\frac{1}{2}[-\cos ((w_{\mathrm{LO}}+$

$w_{\mathrm{IF}})t)+\cos \left((w_{\mathrm{LO}}-w_{\mathrm{IF}})t\right)]=\cos \left((w_{\mathrm{LO}}-w_{\mathrm{IF}})t\right)$

在等式3中，控制器108产生LSB信号。

让输入到混频器102的IF信号是sin(w_IFt)并且让LO信号是cos(w_LOt)。混频器102根据等式4通过混频接收的信号输出sin(w_IFt)cos(w_LOt)。让输入到混频器106的IF信号是cos(w_IFt)并且让LO信号是sin(w_LOt)。混频器106根据等式5通过混频接收的信号输出cos(w_IFt)sin(w_LOt)。

[等式4]

$\cos \left(w_{\mathrm{LO}}t\right)\sin \left(w_{\mathrm{IF}}t\right)=\frac{1}{2}[\sin \left((w_{\mathrm{LO}}+w_{\mathrm{IF}})t\right)-\sin \left((w_{\mathrm{LO}}-w_{\mathrm{IF}})t\right)]$

[等式5]

$\sin \left(w_{\mathrm{LO}}t\right)\cos \left(w_{\mathrm{IF}}t\right)=\frac{1}{2}[\sin \left((w_{\mathrm{LO}}+w_{\mathrm{IF}})t\right)+\sin \left((w_{\mathrm{LO}}-w_{\mathrm{IF}})t\right)]$

等式4代表了混频器102的操作，等式5代表了混频器106的操作。

控制器108对从混频器102和106接收的信号执行加法操作。下面的等式6代表了控制器108的操作。

[等式6]

$\frac{1}{2}[\sin \left((w_{\mathrm{LO}}+w_{\mathrm{IF}})t\right)-\sin \left((w_{\mathrm{LO}}-w_{\mathrm{IF}})t\right)]+\frac{1}{2}[\sin \left((w_{\mathrm{LO}}+w_{\mathrm{IF}})t\right)+$

$\sin \left((w_{\mathrm{LO}}-w_{\mathrm{IF}})t\right)]=\sin \left((w_{\mathrm{LO}}+w_{\mathrm{IF}})t\right)$

在等式6中，控制器108产生USB信号。

宽带通信系统使用多个载波以提高数据传输数量。图2图示了在使用多个载波发送数据的通信系统中的频率产生器。

参考图2，一个LO信号和多个IF信号组合产生所需的载波数。IF信号的数量是n元的。

LO产生的LO信号提供给SSB产生器202。转换器200接收该n元IF信号，选择该n元IF信号之一，并且把选择的信号提供给SSB产生器202。SSB产生器202执行和图1中相同的操作，从而输出一个单个信号。

如图2所示，提供给SSB产生器202的信号不是预置的，而是从该n元信号中选择的。SSB产生器202通过某个单元对接收的信号执行相位偏移。回过来参考图1，SSB产生器202把接收的信号的相位偏移到90°。如果接收的信号的数量是多于一个的，对每一个信号执行相位偏移是困难的。

通常，SSB产生器对一个信号准确执行相位偏移。因此，当接收到其它信号时，SSB产生器不能准确的执行相位偏移。如果单独为偏移f₁的相位来构造SSB产生器，那对输入的f_n准确地进行相位偏移变得不可行。不准确的相位偏移导致了从SSB产生器输出的信号中的误差分量。

发明内容

为了克服常规设备中的上述缺点，本发明的一个示例性方面是提供能够对从SSB产生器接收的全部信号执行准确相位偏移的装置和方法。

本发明另一个示例性方面是提供能够通过对从SSB产生器接收的全部信号执行准确相位偏移来提高数据传输的装置和方法。

为了获得本发明的上述方面和特征，提供一种用来产生中频信号(IF)的方法，该中频信号被传送到单边带(SSB)产生器，该单边带(SSB)产生器使用一个本地振荡器(LO)信号和至少两个IF信号来产生载波，其中一个LO信号和至少两个IF信号被接收，该方法包括：产生一组信号，该组信号包括零相偏信号和包含关于每一IF的预定值的相位偏移的相偏信号；和选择至少两组信号之一作为所选的一组信号并把该所选的一组信号传送给SSB产生器。

一种用来产生中频(IF)的装置，该中频信号被传送到单边带(SSB)产生器，该单边带(SSB)产生器使用一个本地振荡器(LO)信号和至少两个IF信号来产生载波，其中一个LO信号和至少两个IF信号被接收，该装置包括：至少两个相位偏移器，用于产生一组信号，该组信号包括零相偏信号和包含关于每一IF的预定值的相位偏移的相偏信号；和多路复用器，用于选择至少两组信号之一作为选择的一组信号并把选择的该一组信号传送到SSB产生器。

附图说明

结合附图从下面的对实施例的描述中本发明的这些和/或其它方面和优点将变的明显和易于意识到：

图1是常规SSB调制的示意图；

图2是在使用多个载波的移动通信系统中SSB产生的示意图；

图3是根据本发明的实施例使用多个载波的移动通信系统的示意图；

图4是根据本发明的另一个实施例使用多个载波的移动通信系统的示意图；

图5是根据本发明的一个实施例的多路复用器和反相器的示意图；以及

图6是根据本发明的一个实施例的多路复用器和倒相器的示范性操作的流程图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的实施例，其实例在附图中已经图示了，其中相同的标号始终指的是相同的元件。为了解释本发明下面参考附图描述实施例。

根据本发明的一个实施例的一种方法，该方法把一个相位偏移了的中频(IF)信号传送到单边带(SSB)产生器，会在下面详细描述该产生器。图3图示了根据本发明的一个实施例的产生多个载波的频率产生器。

参考图3，频率产生器包括多个相位偏移器300到304，一个多路复用器310，和一个SSB产生器312。相位偏移器300，302和304同时输出一个相位偏移信号和一个零相偏信号。在下文中，从相位偏移器300到304的每一个传送的多个信号称为组信号。将在相位偏移器300，302和304中产生的组信号传送到多路复用器310。多路复用器310把接收的信号中的所需信号传送到SSB产生器312。从多路复用器310传送的信号是关于一个信号的相偏信号和零相偏信号。作为多路复用器310的转换器，可用来选择传送到SSB产生器312的信号。SSB产生器312使用从多路复用器310接收的信号和本地振荡器(LO)信号来产生单一信号，并输出产生的信号。SSB产生器312仅仅对LO信号执行相位偏移，而不对从多路复用器310传送的信号执行相位偏移，因而提高了SSB产生器312的效率。

作为例子，假定在SSB产生器312中产生的信号(载波)大约在3432MHz，3960MHz，4488MHz，6336MHz，6864MHz，7392MHz和7920MHz。为了产生这些信号，会产生一个LO信号和多个IF信号。根据本发明的一个实施例，LO信号在大约5676MHz的频率上，并且IF信号是大约528MHz和660MHz频率的组合。SSB产生器312使用表1所示的LO信号和IF信号产生信号。

[表1]

图4图示了根据本发明的另一个实施例的使用多个载波的频率产生器。参考图4，传送到相位偏移器400，402，404和406的信号分别是大约660MHz，1188MHz，1716MHz和2244MHz。通过组合表1中的大约660MHz和528MHz的频率信号产生这些信号。也就是说，通过组合大约660MHz和528MHz的频率信号产生大约1188MHz的频率信号，并且通过组合大约660MHz和3×528MHz的频率信号产生大约2244MHz的频率信号。

对于接收的信号，每一个相位偏移器400，402，404和406产生一个相偏信号和一个零相偏信号，并且把产生的信号传送到多路复用器410。多路复用器410在接收的信号中选择所需的信号并把选择的信号传送到反相器412。由多路复用器410选择的信号是关于一个信号的相偏信号和零相偏信号。

反相器412决定是否把接收的信号倒相。如果是，反相器412把接收的信号倒相并把倒相的信号传送到SSB产生器414。如果不是，反相器412把接收的信号传送到SSB产生器414。由于信号通过多路复用器410和倒相器412，输入到SSB产生器414信号的数量是8个。一个信号包括相偏信号和零相偏信号。

输入到SSB产生器414的信号大约在-660MHz，-1188MHz，-1716MHz，-2244MHz，660MHz，1188MHz，1716MHz，和2244MHz的频率上。使用大约5676MHz的频率和从反相器412接收的信号，SSB产生器414产生并输出单个信号。如上面提到的，SSB产生器414仅仅对在5676MHz频率上的信号执行相位偏移而不对从反相器412接收的信号执行相位偏移。

图5图示了多路复用器410和反相器412的结构，它们会在下面详细描述。

让相偏信号为I信号并让零相偏信号为Q信号。将从相位偏移器400输出的大约660MHz的I信号传送到转换器500，并且将大约660MHz的Q信号传送到转换器502。将从相位偏移器402输出的大约1188MHz的I信号传送到转换器500，并且将大约1188MHz的Q信号传送到转换器502。将从相位偏移器404输出的大约1716MHz的I信号传送到转换器504，并且将大约1716MHz的Q信号传送到转换器506。将从相位偏移器406输出的大约2244MHz的I信号传送到转换器504，并且将大约2244MHz的Q信号传送到转换器506。

转换器500到506选择要传送到SSB产生器414的信号并把选择的信号传送到转换器510和512。特别地，从输入到转换器500的两个信号中选择一个信号，从输入到转换器504的两个信号中选择另一个信号，并且该两个被选择的信号被传送到转换器510。从输入到转换器502的两个信号中选择一个信号，从输入到转换器506的两个信号中选择另一个信号，并且该两个被选择的信号被传送到转换器512。通常，在一确定时间转换器510仅接收一个要传送到SSB产生器414的信号，但可以接收包括要被传送的信号的两个信号。转换器512接收具有与传送到转换器510的信号相同频率的信号。

转换器510在接收的信号中输出一个要传送到SSB产生器414的信号。转换器512也在接收的信号中输出一个要传送到SSB产生器414的信号。转换器510的输出信号被传送到转换器520或转换器522，转换器512的输出信号被传送到转换器520或转换器522。

转换器520或转换器522决定是否把接收的信号倒相。如果不是，转换器520在接收的信号中输出I信号，并且转换器522在接收的信号之中输出Q信号。如果接收的信号倒相，转换器520在接收的信号中输出Q信号，并且转换器522在接收的信号之输出I信号。

转换器520和522的输出信号传送到SSB产生器414。转换器520的输出信号与在SSB产生器414中的大约5676MHz的I信号混频，并且转换器522的输出信号与在SSB产生器414中的大约5676MHz的Q信号混频。

图6图示了根据本发明的一个实施例的多路复用器和反相器的示例操作，在下面详细描述。

在步骤S600多路复用器决定是否接收信号。如果不是，多路复用器执行步骤S600。如果是，在步骤S602多路复用器决定接收信号的数量是否等于或大于2。如果多于两个信号被接收，在步骤S604多路复用器选择接收的信号之一。如果不是，也就是说，如果一个信号被接收，在步骤S606反相器决定是否把接收的信号倒相。

如果是，在步骤S608反相器把选择的信号倒相并在步骤S610把倒相的信号传送到SSB产生器。如果不是，反相器把非倒相信号传送到SSB产生器。相应地，从该单个信号中产生相偏信号和零相偏信号。

如上所述，根据本发明的一个实施例，相偏信号被传送到SSB产生器。因而，实现SSB产生器是可行的，它通过组合窄带装置可用在宽带中。此外，在不必使用用于宽带信号的相位偏移器的条件下，相位偏移可有效执行。

虽然本发明的实施例已经描述了，一旦本领域的技术人员了解到基本发明概念，他们可以想到实施例的其它变化和修改。因此，期望将附加的权利要求解释为包括上述实施例和所有落入本发明精神和范围的变化和修改。

Claims (14)

1.一种用来处理中频信号IF的方法，该中频信号被传送到单边带SSB产生器，该单边带SSB产生器使用一个本地振荡器LO信号和至少两个IF信号来产生载波，其中一个LO信号和至少两个IF信号被接收，该方法包括：

产生一组信号，该组信号包括关于一特定IF信号的零相偏信号和包含关于该特定IF信号的预定值的相位偏移的相偏信号，所述特定IF信号是所述至少两个IF信号中的一个；和

选择关于所述至少两个IF信号产生的至少两组信号之一作为所选的一组信号并把该所选的一组信号传送给SSB产生器。

2.根据权利要求1的方法，其中一个所接收的LO信号包括5676MHz的频率。

3.根据权利要求1的方法，其中至少两个IF信号的每一个都在660MHz，1188MHz，1716MHz，或2244MHz的频率上。

4.根据权利要求3的方法，其中通过组合660MHz和528MHz或多个528MHz的频率产生1188MHz，1716MHz，和2244MHz的频率。

5.根据权利要求1的方法，其中在SSB产生器中产生的每一个载波都在3432MHz，3960MHz，4488MHz，6336MHz，6864MHz，7392MHz或7920MHz的频率上。

6.根据权利要求5的方法，其中把相应于1188MHz，1716MHz，和2244MHz频率的一组信号倒相以产生倒相的一组信号，并且把倒相的这一组信号传送到SSB产生器，以产生3432MHz，3960MHz，4488MHz的载波。

7.根据权利要求1的方法，其中相位偏移的预定值是90°。

8.一种用来处理中频IF的装置，该中频信号被传送到单边带SSB产生器，该单边带SSB产生器使用一个本地振荡器LO信号和至少两个IF信号来产生载波，其中一个LO信号和至少两个IF信号被接收，该装置包括：

至少两个相位偏移器，用于产生一组信号，该组信号包括关于一特定IF信号的零相偏信号和包含关于该特定IF信号的预定值的相位偏移的相偏信号，所述特定IF信号是所述至少两个IF信号中的一个；和

多路复用器，用于选择关于所述至少两个IF信号产生的至少两组信号之一作为选择的一组信号并把选择的该一组信号传送到SSB产生器。

9.根据权利要求8的装置，其中所述SSB产生器接收包括5676MHz频率的一个LO信号。

10.根据权利要求9的装置，其中所述SSB产生器产生该LO信号的零相偏信号和包括一个预定角度相位偏移的该LO信号的相偏信号。

11.根据权利要求9的装置，其中所述至少两个相位偏移器接收至少两个具有660MHz，1188MHz，1716MHz，或2244MHz频率的IF信号之一。

12.根据权利要求11的装置，其中通过组合660MHz和528MHz或多个528MHz的频率产生1188MHz，1716MHz，和2244MHz的频率。

13.根据权利要求8的装置，其中所述SSB产生器产生具有3432MHz，3960MHz，4488MHz，6336MHz，6864MHz，7392MHz或7920MH频率的载波。

14.根据权利要求13的装置，还包括反相器，用于把相应于1188MHz，1716MHz，和2244MHz频率的一组信号倒相以产生倒相的一组信号，和把该倒相的一组信号传送给SSB产生器，以产生包括3432MHz，3960MHz，或4488MHz频率的载波。

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