CN101924573B

CN101924573B - Td-scdma/wlan多标准无线电收发机

Info

Publication number: CN101924573B
Application number: CN2010102863356A
Authority: CN
Inventors: 栗强
Original assignee: LIWITEK TECHNOLOGY (TIANJIN) CO LTD
Current assignee: FENGJIE DONGYANG BUILDING MATERIALS CO., LTD.
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2030-09-17
Also published as: CN101924573A

Abstract

本发明涉及一种TD-SCDMA/WLAN多标准无线电收发机，其包括信号处理器、模数转换器ADC及数模转换器DAC相连；模数转换器ADC通过接收滤波器与接收混频器相连，本振混频器与第一本振除法器及第二本振除法器相连，第二本振除法器通过第一本振除法器与压控振荡器相连，压控振荡器通过频率合成器与信号处理器的输出端相连；数模转换器DAC通过发射滤波器与第一发射混频器及第二发射混频器相连，接收混频器、第一发射混频器及第二发射混频器均与本振混频器相连。本发明采用相同的接收混频器进行混频，通过共享接收混频器、接收滤波器、模数转换器ADC、数模转换器DAC与发射滤波器，节省了芯片空间，减小终端设备体积，降低了成本，提高了便携性。

Description

TD-SCDMA/WLAN多标准无线电收发机

技术领域

本发明涉及一种收发机，尤其是一种TD-SCDMA（时分同步的码分多址技术Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access）/WLAN（无线局域网Wireless Local Area Networks）多标准无线电收发机，具体地说是一种将TD-SCDMA与WLAN的收发链路相集成的收发机，属于移动通信的技术领域。

背景技术

TD-SCDMA具有如下特点：频谱利用率高，我国给TD-SCDMA预留的频段达155M ，TD-SCDMA频率资源丰富；穿透性不强，不做室内覆盖的在楼内TD-SCDMA信号十分微弱；移动性高。

WLAN具有如下特点：成本较低；高速率（如：IEEE802.11g 54Mbps，11b 11Mbps）；移动性不高。

所述TD-SCDMA与WLAN都是TDD（Time Division Duplexing），都具有宽带移动性并与互联网相通，IP数据业务在电信网中占有越来越重要的地位。

从上述TD-SCDMA与WLAN的特点可以得到，把TD-SCDMA的优势与高速低成本的WLAN相结合的组网相互融合结构将非常具有竞争，采用一些现有的切换技术来改进切换性能；由于两种不同的移动通信标准目前都有较为广泛的应用，因此，要求用户终端设备（即手机或上网数据卡）能够对两种标准都能够支持。收发机是终端设备中的核心部件，包括了信号的收发链路，用于信号的调制模块、发射模块以及接收模块和解调模块，但是，由于上述两种标准在工作频段、调制解调方法等方面有较大差异，终端设备中的收发机较难同时支持两种标准。

目前，已经公开申请号为200810071859的中国专利申请中，公开了一种TD-SCDMA和WLAN双标准模块，包括TD-SCDMA模块和WLAN模块，不同标准的模块中包含了相应的收发机，实现了对TD-SCDMA、WLAN标准的支持，且可以同时在TD-SCDMA和WLAN模式下待机。但是上述方案使用了两个独立的模块，一方面成本较高，另一方面由于是将两个独立的模块合并到同一终端中，相当于各个模式下的收发机的简单合并，造成终端设备体积较大，影响便携性。另外，为了缩小终端设备体积，现有技术往往将上述多个标准的收发机集成在同一半导体芯片中，但是各模式的收发机仍然是彼此独立的，是一个简单的合并，硬件开销较大，芯片面积较大，导致成本较高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种TD-SCDMA/WLAN多标准无线电收发机，其结构简单，成本低，芯片面积小，移动性好。

按照本发明提供的技术方案，所述TD-SCDMA/WLAN多标准无线电收发机，包括信号处理器，所述信号处理器的输入端与模数转换器ADC相连，信号处理器的输出端与数模转换器DAC相连；所述模数转换器ADC通过接收滤波器与接收混频器相连，所述接收混频器分别与低噪声放大器A1、低噪声放大器A2、低噪声放大器A5及本振混频器的输出端相连；所述本振混频器分别与第一本振除法器及第二本振除法器相连，所述第二本振除法器通过第一本振除法器与压控振荡器相连，所述压控振荡器通过频率合成器与信号处理器的输出端相连；所述数模转换器DAC通过发射滤波器分别与第一发射混频器及第二发射混频器相连，所述第一发射混频器与第二发射混频器分别与本振混频器的输出端相连；第一发射混频器、第二发射混频器分别与功率放大器A3、功率放大器A6相应的输入端相连；

信号处理器接收并检测相应的射频信号，当所述射频信号为TD-SCDMA信号时，信号处理器关闭第二本振除法器，并使本振混频器为缓冲器，设置接收滤波器及发射滤波器的截止频率，信号处理器调整压控振荡器的输出频率，使本振混频器输出的混频信号与射频信号经接收混频器混频后，得到相应的接收中频信号，并使所述接收中频信号依次通过接收机滤波器与模数转换器ADC后，向信号处理器输入相应的基带信号；信号处理器接收并调制所述基带信号，所述调制信号经数模转换器与发射滤波器后得到发射中频信号；本振混频器输出的混频信号与发射中频信号经第一发射混频器混频后，得到相应的射频信号；所述射频信号经功率放大器A3放大后输出；

当所述射频信号为WLAN信号时，信号处理器设置接收滤波器及发射滤波器的截止频率，打开第二本振除法器；调整压控振荡器的输出频率，使本振混频器输出的混频信号与WLAN射频信号经接收混频器混频后得到相应的接收中频信号，并使所述接收中频信号经接收机滤波器与模数转换器ADC后向信号处理器输入相应的基带信号；信号处理器接收并调制所述基带信号，所述调制信号经数模转换器与发射滤波器后得到发射中频信号；本振混频器输出的混频信号与发射中频信号经第二发射混频器混频后，得到相应的射频信号；所述射频信号经功率放大器A6放大后输出。

所述信号处理器包括DSP。所述接收滤波器与发射滤波器均为低通滤波器。频率合成器为小数分频频率合成器。当信号处理器接收的射频信号为TD-SCDMA信号时，压控振荡器的输出频率范围为3400~4400MHz；当信号处理器接收到射频信号为WLAN信号时，压控振荡器的输出频率为3000~3700MHz。

当所述信号处理器接收的射频信号为TD-SCDMA信号时，本振混频器输出的频率为1700MHz~2200MHz；当所述信号处理器接收的射频信号为WLAN信号时，本振混频器输出的频率为2250~2755MHz。所述功率放大器A3的输出端通过功率放大器A4与天线开关相连。

所述功率放大器A6的输出端与天线开关相连。当信号处理器接收的射频信号为TD-SCDMA信号时，信号处理器调整接收滤波器与发射滤波器的截止频率，接收滤波器与发射滤波器的截止频率均为310kHz。当信号处理器接收的射频信号为WLAN信号时，信号处理器调整接收滤波器与发射滤波器的截止频率，使接收滤波器与发射滤波器的截止频率为5MHz、10MHz或20MHz。

本发明的优点：TD-SCDMA与WLAN射频信号分别采用相应的低噪声放大器放大，能够确保TD-SCDMA与WLAN射频信号相应的标准及频段的噪声系数；TD-SCDMA与WLAN射频信号采用相同的接收混频器进行混频，并通过接收滤波器与模数转换器ADC后得到相应的基带信号，所述基带信号由处理器调制后经数模转换器DAC与发射滤波器与本振混频器进行混频，得到相应的射频信号，通过共享接收混频器、接收滤波器、模数转换器ADC、数模转换器DAC与发射滤波器，节省了芯片空间，减小终端设备体积，降低了成本，提高了便携性；信号处理器根据接收射频信号的频率，能够相应调整接收滤波器与发射滤波器的截止频率，适用性好；WLAN射频信号通过单独的功率放大器A6输出，保证了发射机的线性与噪声性能。

附图说明

图1为现有TD-SCDMA无线收发机使用状态的结构原理图。

图2为现有WLAN无线收发机使用状态的结构原理图。

图3为本发明使用状态的结构原理图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图3所示：本发明包括接收混频器1、第一发射混频器2、压控振荡器3、第一本振除法器4、本振混频器5、第二本振除法器6、接收滤波器7、第二发射混频器8、发射滤波器9、模数转换器ADC10、频率合成器11、信号处理器12及数模转换器DAC13。

图1和图2分别为现有TD-SCDMA无线收发机与WLAN无线收发机的使用状态原理图；其中虚线框分别表示TD-SCDMA无线收发机与WLAN无线收发机的结构原理图。如图1所示：TD-SCDMA信号分别经过片外滤波后，分别经低噪声放大器A1与低噪声放大器A2进行放大后，输入到接收混频器1，信号处理器12通过小数频率合成器、压控振荡器3与第一本振除法器4输出相应的混频信号；所示接收混频器1将接收的TD-SCDMA射频信号与第一本振除法器4输出的信号进行混频，并将所述混频后的信号依次通过接收滤波器7与模数转换器ADC10，从而能够得到相应的基带信号，并将所述基带信号输入到信号处理器12中；信号处理器12将所述基带信号进行相应的调制，并通过数模转换器DAC13、发射滤波器9及第一发射混频器2后输出相应的射频信号，所述射频信号经过功率放大器A3与功率放大器A4后输出到天线开关，经由天线向外发射。

如图2所示：WLAN信号经过天线开关接收后，通过低噪声放大器A5进行放大后，输入到接收混频器1；信号处理器12根据WLAN信号的频率，经整数分频频率合成器、压控振荡器3、第一本振除法器4及本振混频器5后向接收混频器1输出混频信号，接收混频器1将WLAN的射频信号与本振混频器5输出的混频信号进行混频，并将所示混频后的信号经过接收滤波器7与模数转换器ADC10后，得到相应的基带信号，并将所示基带信号输入到信号处理器12内；信号处理器12将所述基带信号进行相应的调制，并通过数模转换器DAC13与发射滤波器9后与本振混频器5输出的混频信号进行混频，所述第二发射混频器8输出相应的射频信号，所述射频信号经功率放大器A6输出到天线开关，经由天线向外发射。

目前，一些收发机仅仅是将图1和图2所示的TD-SCDMA无线收发机与WLAN无线收发机进行简单的组合；组合后的收发机成本高，终端设备体积较大，影响终端的便携性，影响了终端设备的进一步设计发展。在数据业务应用中，并不需要对各个模式同时待机，用户在使用过程中往往是以某一模式为主，只要较少的时间会涉及使用其他模式，因此为了能够降低设备的成本，提高便携性，降低设备的体积，可以采用本发明的技术方案，如图3所示。

如图3所示：为将TD-SCDMA无线收发机与WLAN无线收发机相集成使用状态原理图，其中，图中虚线框表示集成后收发机的结构原理图。天线开关能够接收TD-SCDMA射频信号与WLAN射频信号，所述TD-SCDMA射频信号与WLAN射频信号都是TDD信号，因此信号处理器12能够相对单独处理相应的射频信号。天线开关接收频带为1880~1920MHz的TD-SCDMA信号经片外滤波后，由低噪声放大器A2输入接收混频器1内；频带为2010~2025MHz的TD-SCDMA信号经片外滤波后，由低噪声放大器A1输入接收混频器1内；WLAN射频信号不需要片外滤波，直接由低噪声放大器A5输入接收混频器1内。所述接收混频器1与本振混频器5的输出端相连，接收混频器1通过接收滤波器7与模数转换器10与信号处理器12的输入端相连；接收滤波器7为低通滤波器，信号处理器12可以采用DSP（数字信号处理器）。信号处理器12的输出端上还分别与频率合成器11及数模转换器13相连，所述频率合成器11与压控振荡器3相连，所述压控振荡器3与第一本振除法器4相连，所述第一本振除法器4与本振混频器5相连，且第一本振除法器4与本振混频器5间还设置第二本振除法器6。数模转换器DAC13与发射滤波器9相连，所述发射滤波器9为低通滤波器；发射滤波器9与接收滤波器7的截止频率均由信号处理器12根据接收射频信号的频带进行设置；频率合成器11为小数分频频率合成器。发射滤波器9分别与第一发射混频器2与第二发射混频器8相连，第一发射混频器2与第二发射混频器8还与本振混频器5的输出端相连。第一发射混频器2将混频得到的TD-SCDMA射频信号经功率放大器A3输出，并由片外的功率放大器A4输出到天线开关，由天线开关向外发射。第一发射混频器8将混频得到的WLAN射频信号经功率放大器A6直接输出到天线开关，由天线开关向外发射。

当信号处理器12经天线开关接收的信号为TD-SCDMA信号时，所述TD-SCDMA射频信号经过相应的片外滤波后，再经过低噪声放大器A1或低噪声放大器A2输入到接收混频器1内；信号处理器12接收TD-SCDMA射频信号及相应时钟信号时，同时设置接收滤波器7与发射滤波器9的截止频率，使接收滤波器7与发射滤波器9的截止频率为310KHz；信号处理器12还调整频率合成器11与压控振荡器3输出的频率，关闭第二本振除法器6，使本振混频器5为缓冲器；并由本振混频器5输出相应的混频信号，从而使接收混频器1能够将TD-SCDMA射频信号与本振混频器5输出的混频信号进行混频后，能够得到相应的接收中频信号，并将所述接收中频信号经过接收滤波器7与模数转换器ADC10后，得到相应的基带信号；这里采用零中频信号，即混频后的信号，经过接收滤波器7与模数转换器ADC10后，得到相应的基带信号。压控振荡器3的输出频率为3400MHz~4400MHz；第二本振除法器6关闭，本振混频器5为缓冲器后，第一本振除法器4与压控振荡器3、频率合成器11相配合，本振混频器5输出的频率为1700MHz~2200MHz。信号处理器12对所述基带信号进行相应的调制并产生相应的基带信号，通过数模转换器DAC13与发射滤波器9输出相应的发射中频信号及相应的时钟信号，并输入到第一发射混频器2内；所述第一发射混频器2将所述发射中频信号与本振混频器5产生的本振信号相混频，从而能够得到相应的调制射频信号；所述射频信号经过功率放大器A3输出到片外的功率放大器A4，由功率放大器A4输出到天线开关，经由天线向外发射，从而完成TD-SCDMA射频信号的接收与发射。

当信号处理器12经天线开关接收的信号为WLAN信号时，所述WLAN信号不需要经过片外滤波，直接由低噪声放大器A5输入到接收混频器1内。信号处理器12接收WLAN信号及相应时钟信号时，设置接收滤波器7与发射滤波器9的截止频率，WLAN信号的调制方式不同时，接收滤波器7与发射滤波器9的截止频率分别为5MHz、10MHz或20MHz；信号处理器12还调整频率合成器11与压控振荡器3输出的相应频率，打开第二本振除法器6，并使本振混频器5工作在混频器状态。压控振荡器3的输出频率为3000MHz~3700MHz，所述压控振荡器3的输出经第一本振除法器4与第二本振除法器6的相互配合，使本振混频器5输出的频率为2250MHz~2775MHz；本振混频器5同时向接收混频器1与第二发射混频器8输出相应频率的混频信号。接收混频器1将WLAN射频信号与本振混频器5输出的混频信号进行混频后得到接收中频信号，所述接收中频信号经过接收滤波器7与数模转换器ADC10后，得到相应的基带信号；这里采用零中频的混频方式，接收滤波器7为低通滤波器。信号处理器12对所述基带信号进行相应的调制，并通过数模转换器DAC13与发射滤波器9后输出相应的发射中频信号，所述发射中频信号经第二发射混频器8与本振混频器5输出的混频信号进行混频，输出相应调制方式的WLAN射频信号；所述WLAN射频信号经功率放大器A6输出到天线开关，由天线向外发射。

信号处理器12根据接收TD-SCDMA射频信号或WLAN射频信号的频带，设置接收滤波器7的截止频率，能够在较大临近频道干扰的状态下，确保接收系统正常运行，抑制干扰信号，减轻数模转换器ADC10的动态范围要求。发射滤波器9可以用于抑制因数模转换器DAC13产生的镜像干扰，降低发射器的频带外噪声，以满足3GPP（The 3rd Generation Partnership Project）标准要求。数模转换器DAC13输出信号的频带与信号处理器12进行调制的方式相关，信号处理器12接收WLAN射频信号时，信号处理器12可以对基带信号进行BPSK（Binary Phase Shift Keying）、QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）、CCK（补码键控）或OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）调制，产生WLAN调制信号；信号处理器12接收TD-SCDMA信号时，信号处理器12可以对基带信号进行8PSK（8 Phase Shift Keying）、QPSK或16-QAM（16-Quadrature Amplitude Modulation）调制，产生TD-SCDMA调制信号；WLAN信号频带在20MHz以内，TD-SCDMA信号频带为310KHz以内；所述信号经过发射滤波器9、第一发射混频器2或第二发射混频器8后得到相应的射频信号，经过天线开关向外发射。

如图3所示：使用时，将虚线框内的TD-SCDMA与WLAN无线电收发机与片外滤波器、片外功率放大器A4及天线开关相连，构成完整的接收与发射链路。工作时，信号处理器12会分时接收TD-SCDMA射频信号或WLAN射频信号；信号处理器12接收TD-SCDMA射频信号或WLAN射频信号后，会相应设置接收滤波器7与发射滤波器9的截止频率，第二本振除法器6与本振混频器5的工作状态，使本振混频器5输出信号的频带与接收混频器1混频后，能够得到相应的接收中频信号；且与第一发射混频器2或第二发射混频器8混频后，能够得到TD-SCDMA射频信号或WLAN射频信号。

本发明TD-SCDMA与WLAN射频信号分别采用相应的低噪声放大器放大，能够确保TD-SCDMA与WLAN射频信号相应的标准及频段的噪声系数；TD-SCDMA与WLAN射频信号采用相同的接收混频器1进行混频，并通过接收滤波器1与模数转换器ADC10后得到相应的基带信号，所述基带信号由信号处理器12调制后经数模转换器DAC13与发射滤波器9与本振混频器进行混频，得到相应的射频信号，通过共享接收混频器1、接收滤波器7、模数转换器ADC10、数模转换器DAC13与发射滤波器9，节省了芯片空间，减小终端设备体积，降低了成本，提高了便携性；信号处理器12根据接收射频信号的频率，能够相应调整接收滤波器7与发射滤波9器的截止频率，适用性好；WLAN射频信号通过单独的功率放大器A6输出，保证了发射机的线性与噪声性能。

Claims

1.一种TD-SCDMA/WLAN多标准无线电收发机，包括信号处理器（12），所述信号处理器（12）的输入端与模数转换器ADC（10）相连，信号处理器（12）的输出端与数模转换器DAC（13）相连；其特征是：所述模数转换器ADC（10）通过接收滤波器（7）与接收混频器（1）相连，所述接收混频器（1）分别与低噪声放大器A1、低噪声放大器A2、低噪声放大器A5及本振混频器（5）的输出端相连；所述本振混频器（5）分别与第一本振除法器（4）及第二本振除法器（6）相连，所述第二本振除法器（6）通过第一本振除法器（4）与压控振荡器（3）相连，所述压控振荡器（3）通过频率合成器（11）与信号处理器（12）的输出端相连；所述数模转换器DAC（13）通过发射滤波器（9）分别与第一发射混频器（2）及第二发射混频器（8）相连，所述第一发射混频器（2）与第二发射混频器（8）分别与本振混频器（5）的输出端相连；第一发射混频器（2）、第二发射混频器（8）分别与功率放大器A3、功率放大器A6相应的输入端相连；

信号处理器（12）接收并检测相应的射频信号，当所述射频信号为TD-SCDMA信号时，信号处理器（12）关闭第二本振除法器（6），并使本振混频器（5）为缓冲器，设置接收滤波器（7）及发射滤波器（9）的截止频率，信号处理器（12）调整压控振荡器（3）的输出频率，使本振混频器（5）输出的本振信号与射频信号经接收混频器（1）混频后，得到相应的接收中频信号，并使所述接收中频信号依次通过接收机滤波器（7）与模数转换器ADC（10）后，向信号处理器（12）输入相应的基带信号；信号处理器（12）接收并调制所述基带信号，所述调制信号经数模转换器（13）与发射滤波器（9）后得到发射中频信号；本振混频器（5）输出的本振信号与发射中频信号经第一发射混频器（2）混频后，得到相应的射频信号；所述射频信号经功率放大器A3放大后输出；

当所述射频信号为WLAN信号时，信号处理器（12）设置接收滤波器（7）及发射滤波器（9）的截止频率，打开第二本振除法器（6）；调整压控振荡器（3）的输出频率，使本振混频器（5）输出的本振信号与WLAN射频信号经接收混频器（1）混频后得到相应的接收中频信号，并使所述接收中频信号经接收机滤波器（7）与模数转换器ADC（10）后向信号处理器（12）输入相应的基带信号；信号处理器（12）接收并调制所述基带信号，所述调制信号经数模转换器（13）与发射滤波器（9）后得到发射中频信号；本振混频器（5）输出的本振信号与发射中频信号经第二发射混频器（8）混频后，得到相应的射频信号；所述射频信号经功率放大器A6放大后输出。

2.根据权利要求1所述的TD-SCDMA/WLAN多标准无线电收发机，其特征是：所述信号处理器（12）包括DSP。

3.根据权利要求1所述的TD-SCDMA/WLAN多标准无线电收发机，其特征是：所述接收滤波器（7）与发射滤波器（9）均为低通滤波器。

4.根据权利要求1所述的TD-SCDMA/WLAN多标准无线电收发机，其特征是：频率合成器（11）为小数分频频率合成器。

5.根据权利要求1所述的TD-SCDMA/WLAN多标准无线电收发机，其特征是：当信号处理器（12）接收的射频信号为TD-SCDMA信号时，压控振荡器（3）的输出频率范围为3400~4400MHz；当信号处理器（12）接收到射频信号为WLAN信号时，压控振荡器（3）的输出频率为3000~3700MHz。

6.根据权利要求1所述的TD-SCDMA/WLAN多标准无线电收发机，其特征是：当所述信号处理器（12）接收的射频信号为TD-SCDMA信号时，本振混频器（5）输出的频率为1700MHz~2200MHz；当所述信号处理器（12）接收的射频信号为WLAN信号时，本振混频器（5）输出的频率为2250~2755MHz。

7.根据权利要求1所述的TD-SCDMA/WLAN多标准无线电收发机，其特征是：所述功率放大器A3的输出端通过功率放大器A4与天线开关相连。

8.根据权利要求1所述的TD-SCDMA/WLAN多标准无线电收发机，其特征是：所述功率放大器A6的输出端与天线开关相连。

9.根据权利要求1所述的TD-SCDMA/WLAN多标准无线电收发机，其特征是：当信号处理器（12）接收的射频信号为TD-SCDMA信号时，信号处理器（12）调整接收滤波器（7）与发射滤波器（9）的截止频率，接收滤波器（7）与发射滤波器（9）的截止频率均为310kHz。

10.根据权利要求1所述的TD-SCDMA/WLAN多标准无线电收发机，其特征是：当信号处理器（12）接收的射频信号为WLAN信号时，信号处理器（12）调整接收滤波器（7）与发射滤波器（9）的截止频率，使接收滤波器（7）与发射滤波器（9）的截止频率为5MHz、10MHz或20MHz。