CN101159463A - 无线多载波通道及其信号处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线通信领域，公开了一种无线多载波通道及其信号处理方法。本发明中，在无线多载波通道中，对于带宽受限的部分部件，使用带宽小于多载波总带宽的窄带部件；对于带宽不受限的部分部件，则直接使用带宽大于或等于多载波总带宽的宽带部件，从而在现有实现能力受限的情况下，尽最大能力实现无线接收通道之间的共享，以达到降低通道设计成本、模块面积和功耗的目的。

Description

无线多载波通道及其信号处理方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及多载波接收和发送技术。

背景技术

在无线通信协议中，信息被调制在载波上，并在无线通道中进行传递。每个无线通道对应一个载波，每个载波对应一定的带宽，保证用户能够在无线通道中收发信息，实现通信功能。一般而言，无线设备运营商需购买多个无线通道的无线带宽资源，运行多个载波，以实现无线设备的组网，达到一定的覆盖要求。

对于一个普通的无线基站接收机，一般包含多个接收模块，每个接收模块对应一个接收通道，每个接收通道对应一个载波的带宽，即处理一个载波带宽上的信号，称之为单载波接收机。一个接收通道一般包含天线、双工器、放大器、滤波器、混频器、模数转换器(Analog Digital Converter，简称“ADC”)、数字处理等多个功能单元，如图1所示，这些接收功能单元均对应一个载波的带宽。

然而，出于成本、体积、功耗、集成度的考虑，需要将每个接收模块处理一个载波的信号的设计模式，转换为多个载波的信号的处理集中在一个接收模块中的设计模式，即将单载波接收机转变为多载波接收机。

目前，为了使一个接收模块能够处理多个载波总带宽上的信号，一种可实现的技术方案如下：将多个接收通道独立地集成在一个接收模块中，每个接收通道对应一个载波的带宽，各通道之间没有共享的电路设计。

然而，本发明的发明人发现，该方案存在以下问题：

1.由于多个接收通道相独立，没有实现设计共享，因而在成本上没有优势。

2.由于将多个通道独立地集成在一个一个接收模块上，接收模块的面积、功耗都会成倍增加，实用性较差。

发明内容

本发明实施方式要解决的主要技术问题是提供一种无线多载波通道及其信号处理方法，使得无线接收通道之间的共享程度提高。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种无线多载波通道，包括：串联的至少两个处理模块；其中，

至少一个处理模块由一个带宽大于或等于多载波总带宽的宽带部件组成；

至少一个处理模块由至少两个带宽小于多载波总带宽的窄带部件并联而成。

本发明的实施方式还提供了一种无线多载波通道的信号处理方法，包括以下步骤：

对多载波总带宽上的信号进行统一处理；

将处理后的信号分成至少两部分，并行处理各部分的信号。

本发明的实施方式还提供了一种无线多载波通道的信号处理方法，包括以下步骤：

将多载波总带宽上的信号分成至少两部分，并行处理各部分的信号；

合并并行处理后的信号，对合并后多载波总带宽上的信号进行统一处理。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

在无线多载波通道中，对于带宽受限的部分部件，使用带宽小于多载波总带宽的窄带部件；对于带宽不受限的部分部件，则直接使用带宽大于或等于多载波总带宽的宽带部件，从而在现有实现能力受限的情况下，尽最大能力实现无线接收通道之间的共享，以达到降低通道设计成本、模块面积和功耗的目的。

附图说明

图1是现有技术的接收通道示意图；

图2是根据本发明第一实施方式的无线多载波通道设计原理示意图；

图3是根据本发明第二实施方式的无线多载波接收通道受限部分示意图；

图4是根据本发明第二实施方式的无线多载波接收通道结构图；

图5是根据本发明第三实施方式的无线多载波接收通道受限部分示意图；

图6是根据本发明第三实施方式的无线多载波接收通道结构图；

图7是根据本发明第四实施方式的多载波无线通道的信号处理方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明的第一实施方式涉及一种无线多载波通道，包括串联的至少两个处理模块。其中，至少一个处理模块由一个带宽大于或等于多载波总带宽的宽带部件组成；至少一个处理模块由至少两个带宽小于多载波总带宽的窄带部件并联而成，其中每个窄带部件的带宽大于或等于单载波带宽。

由于一个无线多载波通道是由多个部件(即功能单元)所组成的，通常其中的某些部件能够对应的带宽较大，即能够处理多载波总带宽上的信号，某些部件能够对应的带宽较小，即没有能力处理多载波总带宽上的信号，其中，可以称前一类部件为带宽不受限部件，后一类为带宽受限部件。因此，要实现在一个通道中进行多载波总带宽上信号的处理，对带宽不受限部件，可以直接将其设计为带宽大于或等于多载波总带宽的宽带部件，通过一个宽带部件对多载波总带宽上的信号进行统一处理；对带宽受限部件，可以将其设计为带宽小于多载波总带宽的窄带部件，并把多载波的总带宽分成多个小的带宽，每个小的带宽对应一个窄带部件。通过并联多个窄带部件分别对这些小的带宽上的信号进行处理。其中，所划分的小的带宽大于或者等于单载波带宽。另外，窄带部件和宽带部件之间通过分路或合路实现信号接口。

比如说，一个无线多载波通道由n个子单元构成，其中，第3子单元为带宽受限部件，其余为带宽不受限部件。为了实现多载波通道，如图2所示，需要将除第3子单元外的其它子单元设计为宽带部件，相互串联，将第3子单元设计为窄带部件，并将多载波总带宽分解成多个小的带宽(假设为4个)，每个小的带宽对应一个窄带的第3子单元，并联这4个窄带的第3子单元，并联后的第3子单元与其它子单元串联。由于窄带的第3子单元有能力对分解后每个小的带宽上的信号进行处理，通过并联这4个窄带的第3子单元，使得能够完成多载波总带宽上的信号的处理，这样就解决了第3子单元的带宽受限的问题。

由此可见，在无线多载波通道中，对于带宽受限的部件，使用带宽小于多载波总带宽且大于或等于单载波带宽的窄带部件；对于带宽不受限的部件，则直接使用带宽大于或等于多载波总带宽的宽带部件，从而在现有实现能力受限的情况下，尽最大能力实现无线多载波通道之间的共享，以达到降低通道设计成本、模块面积和功耗的目的。

本发明第二实施方式以无线多载波接收通道为例，进行说明。

本实施方式中，假设无线多载波接收通道中受限部件为ADC，如图3中阴影部分所示。为了实现多载波通道，如图4所示，可以将除ADC外的双工器、放大器、混频器、滤波器和数字处理单元设计为宽带部件，相互串联，将ADC部件设计为窄带部件，并将多载波总带宽分解成多个小的带宽(假设为4个)，每个小的带宽对应一个窄带的ADC部件，并联这4个窄带的ADC部件，并联后的ADC部件与其它部件相串联。由于这4个ADC部件有能力对分解后每个小的带宽上的信号进行处理，通过并联这4个窄带的ADC部件，完成多载波总带宽上的信号的处理，这样就解决了ADC的带宽受限的问题。另外，还需要将滤波器与混频器设计为窄带部件，目的是为了配合窄带的ADC来使用，混频器用于把多载波总带宽上的信号分为多个部分，即对应多个小的带宽，滤波器用于滤除ADC带宽外面的干扰，使ADC正常工作。从而实现了一个无线多载波接收通道。

本发明第三实施方式同样以无线多载波接收通道为例，进行说明。

本实施方式中，假设无线多载波接收通道中受限部件为前端的混频器，如图5中阴影部分所示。为了实现多载波通道，如图6所示，可以将混频器及混频器前的滤波器设计为窄带部件，每个混频器与一个滤波器串联；将除该混频器及混频器前的滤波器外的双工器、放大器、ADC、ADC前的滤波器和数字处理单元设计为宽带部件；将多载波总带宽分解成多个小的带宽(假设为4个)，每个小的带宽对应一个窄带的混频器和滤波器，并联这4个窄带的混频器和滤波器，并联后的窄带混频器和滤波器与其它宽带部件相串联。由于这4个窄带的混频器和滤波器部件有能力对分解后每个小的带宽上的信号进行处理，通过并联这4个窄带的混频器和滤波器，完成多载波总带宽上的信号的处理，这样就解决了混频器的带宽受限的问题，实现了一个无线多载波接收通道。

本发明的第四实施方式涉及一种无线多载波通道的信号处理方法。在本实施方式中，对多载波总带宽上的信号进行统一处理；将处理后的信号分成至少两部分，并行处理各部分的信号，每部分信号对应的带宽大于或等于单载波带宽。

下面以无线多载波接收通道的信号处理方法为例，进行具体说明。假设在无线多载波接收通道中，ADC为带宽受限部件，其它为带宽不受限部件，因此可以通过带宽不受限部件中对信号进行统一处理，然后，将处理后的信号分成多个部分，由带宽受限部件进行并行处理。具体流程如图7所示。

在步骤710中，对多载波总带宽上的信号进行放大。

接着，进入步骤720，对放大后的多载波总带宽上的信号进行滤波。

接着，进入步骤730，对滤波后的多载波总带宽上的信号进行混频处理。

在步骤740中，对混频处理之后的多载波总带宽上的信号再次放大。

接着，进入步骤750，用混频器将多载波总带宽上的信号搬移到不同的中心频率上，从而把多载波总带宽上的信号分成多个部分。

进入步骤760，分别对不同带宽部分的信号进行滤波。

之后，进入步骤770，由多个ADC并行对不同带宽部分的信号进行模数转换。

最后，进入步骤780，对输出的数字信号合并后进行统一的数字处理。

由于在无线多载波通道中，对于带宽受限的部分，把多载波总带宽上的信号分解为多个部分，进行并行处理；对于带宽不受限的部分，直接对多载波总带宽上的信号进行统一处理，从而解决了多载波通道设计的瓶颈问题。在现有实现能力受限的情况下，尽最大能力实现无线多载波通道之间的共享，达到降低通道设计成本、模块面积和功耗的目的。

本发明的第五实施方式涉及一种无线多载波通道的信号处理方法，将多载波总带宽上的信号分成至少两部分，并行处理各部分的信号，每部分信号对应的带宽大于或等于单载波带宽；合并并行处理后的信号，对合并后多载波总带宽上的信号进行统一处理。

举例而言，可以如图7中的步骤770和580所示。在步骤770中，由多个并行的ADC分别对不同带宽部分的信号进行模数转换，在步骤780中，对ADC处理后的信号进行合并，并对合并后的数字信号进行统一的数字处理。

本发明第六实施方式同样涉及一种无线多载波通道的信号处理方法，本实施方式中，将第四和第五实施方式相结合。在本实施方式中，对多载波总带宽上的信号进行统一处理；将处理后的信号分成至少两部分，并行处理各部分的信号，每部分信号对应的带宽大于或等于单载波带宽；合并并行处理后的信号，对合并后多载波总带宽上的信号进行统一处理。

下面以无线多载波接收通道的信号处理方法为例，进行具体说明。假设在无线多载波接收通道中，混频器为带宽受限部件，其它为带宽不受限部件。

在进行信号处理时，可以通过带宽不受限部件对信号进行统一处理，由带宽受限部件进行并行处理。

具体地说，可以通过带宽不受限的部件双工器和放大器对多载波上的信号进行统一的处理和放大。对放大后的信号，采用多个混频器并联处理的形式，由多个的混频器并行将多载波信号中的不同载波信号进行混频，搬移到不同的频点上，然后再将不同支路的输出信号进行合并，使得系统对整个多载波宽带信号进行了频谱搬移，由带宽部件放大器对频谱搬移后的整个多载波宽带信号进行放大，宽带部件滤波器和ADC对放大后的信号进行滤波和模数转换。

综上所述，在本发明的实施方式中，在无线多载波通道中，对于带宽受限的部分部件，使用带宽小于多载波总带宽的窄带部件；对于带宽不受限的部分部件，则直接使用带宽大于或等于多载波总带宽的宽带部件，从而在现有实现能力受限的情况下，尽最大能力实现无线多载波通道之间的共享，以达到降低通道设计成本、模块面积和功耗的目的。

可以通过分路或合路实现各窄带部件和宽带部件之间的信号接口，实现起来较为方便，可实现性好。

可以将模数转换器和模数转换器之前的滤波器设置为窄带部件，将天线、双工器、放大器、滤波器、混频器等部件设置为宽带部件，或者，将混频器和混频器前的滤波器设置为窄带部件，其余设置为宽带部件；在解决模数转换器带宽受限的问题的同时，降低了其它部件的成本。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (13)

1.一种无线多载波通道，其特征在于，包括：串联的至少两个处理模块；其中，

至少一个所述处理模块由一个带宽大于或等于多载波总带宽的宽带部件组成；

至少一个所述处理模块由至少两个带宽小于多载波总带宽的窄带部件并联而成。

2.根据权利要求1所述的无线多载波通道，其特征在于，其中每个窄带部件的带宽大于或等于单载波带宽。

3.根据权利要求1所述的无线多载波通道，其特征在于，所述各窄带部件和宽带部件之间通过分路或合路实现信号接口。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的无线多载波通道，其特征在于，所述无线多载波通道是无线多载波接收通道，所述窄带部件包括模数转换器和模数转换器之前的滤波器，或混频器和混频器之前的滤波器。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的无线多载波通道，其特征在于，所述无线多载波通道是无线多载波接收通道，所述宽带部件至少包括以下之

天线、双工器、放大器、混频器、混频器之前的滤波器、模数转换器、模数转换器之前的滤波器。

6.一种无线多载波通道的信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

对所述多载波总带宽上的信号进行统一处理；

将处理后的信号分成至少两部分，并行处理所述各部分的信号。

7.根据权利要求6所述的无线多载波通道的信号处理方法，其特征在于，所述并行处理各部分的信号的步骤中，每部分信号对应的带宽大于或等于单载波带宽。

8.根据权利要求6所述的无线多载波通道的信号处理方法，其特征在于，所述对多载波总带宽上的信号进行统一处理的步骤中，包括以下子步骤：

对所述多载波总带宽上的信号进行放大；

所述并行处理各部分的信号的步骤中，包括以下子步骤：

并行对所述各部分放大后的信号进行滤波和模数转换处理。

9.根据权利要求6所述的无线多载波通道的信号处理方法，其特征在于，所述对多载波总带宽上的信号进行统一处理的步骤中，包括以下子步骤：

对所述多载波总带宽上的信号进行放大；

所述并行处理各部分的信号的步骤中，包括以下子步骤：

并行对所述各部分放大后的信号进行混频处理，将所述信号搬移到至少两个不同的中心频率上。

10.一种无线多载波通道的信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

将多载波总带宽上的信号分成至少两部分，并行处理所述各部分的信号；

合并所述并行处理后的信号，对合并后所述多载波总带宽上的信号进行统一处理。

11.根据权利要求10所述的无线多载波通道的信号处理方法，其特征在于，所述并行处理各部分的信号的步骤中，每部分信号对应的带宽大于或等于单载波带宽。

12.根据权利要求10所述的无线多载波通道的信号处理方法，其特征在于，所述并行处理各部分的信号的步骤中，包括以下子步骤：

并行对所述各部分信号进行滤波和模数转换处理，得到各部分数字信号；

所述对合并后多载波总带宽上的信号进行统一处理的步骤中，包括以下子步骤：

对合并后的所述数字信号进行统一的数字处理。

13.根据权利要求10所述的无线多载波通道的信号处理方法，其特征在于，所述并行处理各部分的信号的步骤中，包括以下子步骤：

并行对所述各部分信号进行混频处理，将所述信号搬移到至少两个不同的中心频率上；

所述对合并后多载波总带宽上的信号进行统一处理的步骤中，包括以下子步骤：

对合并后的所述信号进行统一的放大处理。

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