CN101790256A - 一种收信机、发信机及其信号处理方法 - Google Patents

Abstract

一种收信机、发信机及其信号处理方法，收信机包括多模前向处理单元、低速多模处理单元和多模上行中频处理单元，高速单模处理单元和单模上行中频处理单元；发信机在现有的技术方案的基础上，在多模下行中频处理单元吉，IQ采样和DUC处理采用两路，增加一个合路处理器。对接收信号分为低速信号和高速信号两路处理。发送信号时将基带多模信号分为两路峰均比不同的单模基带信号，分别对这两路信号进行处理后由天线发射出去。由于接收系统增加了高速单模处理单元和单模中频处理单元，通过合理的选择硬件电路的参数，使高速信号可以单独处理，有效减少了信号解调性能的损失。发射系统降低了系统对中频逻辑资源的开销以及降低对后续硬件电路的要求等。

Description

一种收信机、发信机及其信号处理方法

技术领域

本发明涉及通信领域相关的收发信机系统及信号处理方法。

背景技术

长期演进(LTE：long term evolution)的目标是为了在将来的更长时间，比如10年甚至更长的时间内，通过对无线接口和无线网络结构的演进，实现高速、低延迟、分组优化的目的。根据行业发展的实际情况来看针对LTE的专用芯片并没有上市，特别针对多模的基站芯片也没有实际的商用；对于LTE和UMTS而言因为这两个系统在某些方面很有相似性，因此大家现在在开发UMTS和LTE双模基站的时候直接采用原来UMTS的基站架构，但是根据分析来看这种架构在以后的实际商用中存在对LTE峰值速率的限制，因此给出一种新型的双模架构可以更好的支持后续UMTS和LTE的共模基站，以及后续到LTE的演进。

目前LTE、UMTS、CDMA和GSM所采用的接收系统如图1所示，如果对四种制式的信号同时分别来处理那就需要四路接收通道；如果用同一套硬件资源来接收多模信号，其解调性能必然会下降有可能不能满足第三代合作伙伴计划(3GPP)协议的要求；这种情况对LTE而言尤为严重，LTE的上行速率一般为50Mbps比其他三种制式都要高因此对硬件的要求也比较苛刻；在这种情况下如果还采用现有的接收通路处理多模信号的话必然不能满足高速率业务的需求；从另一个方面来说无线系统的演进是逐渐趋于小型化、智能化，要求集成度越来越高，功能越来越全，成本越来越低；因此图1现有的这套接收系统方案在目前的这个阶段是不适合高速率业务的需求。

LTE、UMTS、CDMA和GSM所采用的发射系统如图2所示，这样的处理流程在多模的情况下就会体现出其弱点：一、增加了系统对中频逻辑资源的开销；二、在多模的情况下其峰均比会随着信号的变化而变化，甚至可能随着基带输入信号大小的变化而变化(主要是针对LTE而言)，这样的话如果按照图2在做CFR处理的时候会造成一定的误差，对整个系统的性能造成影响，从而不能满足3GPP协议的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种多模多载波收发信机及其信号处理方法，克服了接收系统中不同速率的信号通过统一的硬件框架时，损失信号的解调性能的问题；降低了系统对中频逻辑资源的开销；解决了对不同峰均比的多模信号做削峰处理时造成的误差。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种收信机，包括多模前向处理单元、低速多模处理单元和多模上行中频处理单元，高速单模处理单元和单模上行中频处理单元；

所述高速单模处理单元包括：混频器、中频放大器、中频滤波器，分别用于对高速单模信号进行混频、中频放大和中频滤波；

所述单模上行中频处理单元包括：A/D采样器、数字下变频处理器、采样器、根升余弦滤波处理器、AGC处理器，分别用于对高速单模信号进行A/D采样、数字下变频处理、采样抽取、根升余弦滤波处理和AGC处理。

根据上述收信机，还提出了一种收信机信号处理方法，包括如下步骤：

多模高频小信号进入多模前向处理单元进行滤波、放大处理；

将低速信号送给低速多模处理单元进行混频、放大、滤波处理，然后送给多模上行中频处理单元进行A/D采样、数字下变频处理、采样处理、滤波处理和AGC处理，将高速信号送给高速单模处理单元进行混频、放大、滤波处理，然后送给单模上行中频处理单元进行A/D采样、数字下变频处理、采样处理、滤波处理和AGC处理；

处理完毕后将高低速信号送给基带单元处理。

所述将高低速信号送给基带单元处理是，将高低速信号一起送给同一个基带单元处理，或者将高速信号送给高速单模基带处理单元处理，将低速信号送给多模基带处理单元处理。

另，本发明还提出了一种发信机，包括多模下行中频处理单元和IQ调制器、第一级放大器、滤波器、第二级放大器、功放，其中，多模下行中频处理单元包括IQ采样处理器、上变频处理器、削峰处理器、数字预失真处理器和D/A转换器，

IQ采样处理器包括第一IQ采样处理器和第二IQ采样处理器；上变频处理器包括第一上变频处理器和第二上变频处理器；

还包括合路处理器，一种峰均比大的信号经过第一IQ采样处理器和第一上变频处理器处理，一种峰均比小的信号经过第二IQ采样处理器和第二上变频处理器处理，一起送入合路处理器处理，然后进行削峰处理、数字预失真处理和D/A转换。

根据上述发信机，还提出了一种发信机信号处理方法，将基带多模信号分为两路峰均比不同的单模基带信号，分别对这两路信号进行IQ采样和上变频处理，然后进行合路处理、削峰处理、预失真处理和D/A转换，经过调制、放大后由天线发射出去。

本发明还提出了另一种发信机，包括多模下行中频处理单元和IQ调制器、第一级放大器、滤波器、第二级放大器、功放，其中，多模下行中频处理单元包括IQ采样处理器、上变频处理器、削峰处理器、数字预失真处理器和D/A转换器，

IQ采样处理器包括第一IQ采样处理器和第二IQ采样处理器；上变频处理器包括第一上变频处理器和第二上变频处理器；削峰处理器包括第一削峰处理器和第二削峰处理器；

还包括合理处理器，一种峰均比大的信号经过第一IQ采样处理器、第一上变频处理器和第一削峰处理器处理，一种峰均比小的信号经过第二IQ采样处理器、第二上变频处理器和第二削峰处理器处理，一起送入合路处理器处理，然后进行削峰处理、数字预失真处理和D/A转换。

根据上述发信机，本发明提出了一种发信机信号处理方法，将基带多模信号分为两路峰均比不同的单模基带信号，分别对这两路信号进行IQ采样、上变频处理和削峰处理，然后进行合路处理、预失真处理和D/A转换，经过调制、放大后由天线发射出去。

与现有技术相比，接收系统增加了高速单模处理单元和单模中频处理单元，通过合理的选择硬件电路的参数，使高速信号可以单独处理，有效减少了信号解调性能的损失。

发射系统将上变频后的信号进行合路处理后再进行削峰处理和数字预失真处理，好处之一是降低了系统对中频逻辑资源的开销；二是可以根据后续信号的特性来确定整体的CFR门限和DPD处理机制降低对后续硬件电路的要求。

发射系统的另一种处理方式：将CFR处理单元放到了合路单元的前面，这样处理的好处在于：根据不同的调制方式来确定不同的CFR处理机制，可以将不同峰均比的信号按照其最佳的门限来处理从而保证信号的质量。

附图说明

图1为现有技术多模接收机共用一套硬件资源来处理中频信号的框图。

图2为现有技术多模发射机共用一套硬件资源来处理中频信号的框图。

图3为本发明多模接收机处理中频信号的框图。

图4为本发明多模接收机中基带资源可以复用的信号处理流程图。

图5为本发明多模接收机中基带资源不可复用的信号处理流程图。

图6为本发明多模发射机处理中频信号的框图。

图7为本发明多模发射机中共用削峰中频处理模块的处理流程图。

图8为本发明多模发射机另一种处理中频信号的框图。

图9为本发明多模发射机中不共用削峰中频处理模块的处理流程图。

具体实施方式

为使本发明的优点、目的、技术方案、信号处理实施过程、系统架构等更加清楚的让读者了解，下面将结合附图对本发明做进一步的详细描述和阐述分析。

图1为现有技术多模接收机共用一套硬件资源来处理中频信号的框图。从图中可以看出从天线101接收到的多模小信号经过双工器102滤波后通过RF_AMP103放大并送给混频器104和中频放大器105，再经过中频滤波器106后送给多模上行中频处理单元107解调。多模上行中频处理单元107包括：A/D采样器、DDC处理器(数字下变频处理器)、采样器、根升余弦滤波处理器、AGC处理器等。在现有的这套接收系统中不同速率的信号通过统一的硬件框架系统，这样在一定程度上会损失信号的解调性能。

图2为现有技术多模发射机共用一套硬件资源来处理中频信号的框图。从图中可以看出不同制式的基带信号通过统一的多模下行中频处理单元系统201后送给IQ调制器202，并经过一系列的放大器203、205、206和滤波器204后传送给天线207并辐射到空中进行传播。从图中可以知道，多模中频处理单元201包括：IQ采样处理器、DUC处理器(上变频处理器)、CFR处理器(削峰处理器)、DPD处理器(数字预失真处理器)、D/A转换器。这样的处理系统在实现性能上是有缺陷的：主要是不同制式的峰均比不一样，如果采用同样的CFR来处理的话，必定对后续的电路产生影响进而影响到无线空口的性能。

图3为本发明多模接收机处理中频信号的框图。从图中可以看出从天线接收到的多模小信号通过多模前向处理单元3000(包括双工器302和放大器303)，此处信号被分开为两路：一路经过低速多模处理单元3002后送给多模上行中频处理单元307处理，低速多模处理单元3002包括：混频器304、中频放大器305、中频滤波器306；另外一路信号经过高速单模处理单元3001后送给单模上行中频处理单元317处理，高速单模处理单元3001包括：混频器314、中频放大器315、中频滤波器316。其中，多模中频处理单元307和单模中频处理单元317各包括一套处理器：A/D采样器、DDC处理器、采样器、根升余弦滤波处理器、AGC处理器，这两套处理器根据需要在硬件电路的选取和参数配置上不同，同样，混频器304和314、中频放大器305和315、中频滤波器306和316也根据应用情况来选择不同的器件。其中单模上行中频处理单元主要是应对上行高速率业务的需求，当上行数据速率要求不是很高时可以直接使用多模上行中频处理单元307。

图4为本发明多模接收机中基带资源可以复用的信号处理流程图，为基于图3的多模接收系统框架上的一种信号处理办法。天线从空中接收到多模高频小信号后通过多模前向处理单元，并初步判断数据速率的高低：如果数据速率比较低，将信号送给低速多模处理单元和多模中频处理单元；如果数据速率比较高，将信号送给高速单模处理单元和单模中频处理单元；在两者处理完毕后将数据一起送给基带单元来处理。比如：针对UMTS和LTE而言，系统会根据检测到的数据速率来区分是使用低速或高速处理单元，这样可以大大增加此系统对高速数据业务的适用性，可以更好的支持LTE的演进。

图5为本发明多模接收机中基带资源不可复用的信号处理流程图，为在图3的多模接收系统框架上的另一种信号处理办法，和图4有所区别的是基带单元是区分开的；这种方式可以更加灵活的支持基带信号的处理，同时可以支持系统的容量扩展，在LTE后续演进到更高数据速率的时候，可以不用更改硬件架构来支持。

图6为本发明多模发射机处理中频信号的框图。本系统的中频处理部分和现有技术中的中频处理部分在信号流程和实现架构上都有很大的区别：在算法、软件配置、硬件电路选取、控制方式上都会有相应的调整。图6发信机包括IQ采样器1、DUC处理器1、IQ采样器2、DUC处理器2，分别对基带送过来的不同峰均比模式的信号进行处理，并将处理后的数据送给合路处理器401，再经过CFR处理器402、DPD处理器403和D/A转换器404处理后，将数据送给IQ调制器405直接调制到RF频段，同时再经过放大器406，滤波器407，二级放大器408和409后直接送给天线辐射到空中。

图7为本发明多模发射机中共用削峰中频处理模块的处理流程图，为基于图6的多模发射信号处理流程(为了叙述方便，同样也以UMTS和LTE为例来说明)。首先将基带送过来的信号分为两路：UMTS下行基带信号和LTE下行基带信号，然后分别对这两路信号进行IQ采样和DUC处理，然后将两路处理过的信号进行合路后送到CFR、DPD处理器进行削峰和预失真处理。本系统将DUC变频后的信号进行合路处理后再进行CFR和DPD处理，这样的好处一是降低系统对中频逻辑资源的开销；二是可以根据后续信号的特性来确定整体的CFR门限和DPD处理机制降低对后续硬件电路的要求。

图8为本发明多模发射机另一种处理中频信号的框图，与图6的区别是有两种CFR处理器。图8的发信机包括IQ采样器1、DUC处理器1、CFR处理器1、IQ采样器2、DUC处理器2、CFR处理器2，分别对基带送过来的不同峰均比模式的信号进行处理，并将处理后的数据送给合路处理器402，再经过DPD处理器403和D/A转换器404处理后，将数据送给IQ调制器405直接调制到RF频段，同时再经过放大器406，滤波器407，二级放大器408和409后直接送给天线辐射到空中。

图9为本发明多模发射机中不共用削峰中频处理模块的处理流程图，为基于图6的多模发射信号另一种处理流程，和图7的区别是将CFR处理过程放到了合路处理之前，这样处理的好处在于可以根据不同的调制方式(一般而言不同的调制方式所造成的峰均比也是不一样的)来确定不同的CFR处理机制，这样可以将不同峰均比的信号按照其最佳的门限来处理从而保证信号的质量；但是这样做会增加中频逻辑资源的开销。对于LTE这种可变峰均比(信号的峰均比随着资源块个数的变化而变化)的调制信号来说这样的处理机制是非常合适的。

Claims (7)

1.一种收信机，包括多模前向处理单元、低速多模处理单元和多模上行中频处理单元，其特征在于：还包括高速单模处理单元和单模上行中频处理单元；

所述高速单模处理单元包括：混频器、中频放大器、中频滤波器，分别用于对高速单模信号进行混频、中频放大和中频滤波；

所述单模上行中频处理单元包括：A/D采样器、数字下变频处理器、采样器、根升余弦滤波处理器、AGC处理器，分别用于对高速单模信号进行A/D采样、数字下变频处理、采样抽取、根升余弦滤波处理和AGC处理。

2.一种收信机信号处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

多模高频小信号进入多模前向处理单元进行滤波、放大处理；

将低速信号送给低速多模处理单元进行混频、放大、滤波处理，然后送给多模上行中频处理单元进行A/D采样、数字下变频处理、采样处理、滤波处理和AGC处理，将高速信号送给高速单模处理单元进行混频、放大、滤波处理，然后送给单模上行中频处理单元进行A/D采样、数字下变频处理、采样处理、滤波处理和AGC处理；

处理完毕后将高低速信号送给基带单元处理。

3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于：所述将高低速信号送给基带单元处理是，将高低速信号一起送给同一个基带单元处理，或者将高速信号送给高速单模基带处理单元处理，将低速信号送给多模基带处理单元处理。

4.一种发信机，包括多模下行中频处理单元和IQ调制器、第一级放大器、滤波器、第二级放大器、功放，其中，多模下行中频处理单元包括IQ采样处理器、上变频处理器、削峰处理器、数字预失真处理器和D/A转换器，其特征在于，

IQ采样处理器包括第一IQ采样处理器和第二IQ采样处理器；上变频处理器包括第一上变频处理器和第二上变频处理器；

还包括合路处理器，一种峰均比大的信号经过第一IQ采样处理器和第一上变频处理器处理，一种峰均比小的信号经过第二IQ采样处理器和第二上变频处理器处理，一起送入合路处理器处理，然后进行削峰处理、数字预失真处理和D/A转换。

5.一种发信机信号处理方法，其特征在于，将基带多模信号分为两路峰均比不同的单模基带信号，分别对这两路信号进行IQ采样和上变频处理，然后进行合路处理、削峰处理、预失真处理和D/A转换，经过调制、放大后由天线发射出去。

6.一种发信机，包括多模下行中频处理单元和IQ调制器、第一级放大器、滤波器、第二级放大器、功放，其中，多模下行中频处理单元包括IQ采样处理器、上变频处理器、削峰处理器、数字预失真处理器和D/A转换器，其特征在于，

IQ采样处理器包括第一IQ采样处理器和第二IQ采样处理器；上变频处理器包括第一上变频处理器和第二上变频处理器；削峰处理器包括第一削峰处理器和第二削峰处理器；

还包括合理处理器，一种峰均比大的信号经过第一IQ采样处理器、第一上变频处理器和第一削峰处理器处理，一种峰均比小的信号经过第二IQ采样处理器、第二上变频处理器和第二削峰处理器处理，一起送入合路处理器处理，然后进行削峰处理、数字预失真处理和D/A转换。

7.一种发信机信号处理方法，其特征在于，将基带多模信号分为两路峰均比不同的单模基带信号，分别对这两路信号进行IQ采样、上变频处理和削峰处理，然后进行合路处理、预失真处理和D/A转换，经过调制、放大后由天线发射出去。

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