CN102137516B - Gsm/edge/td-scdma多模式发射机 - Google Patents
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Abstract
一种GSM/EDGE/TD-SCDMA多模式发射机，包括：发射处理单元，在EDGE/TD-SCDMA模式下，对发射基带信号进行I/Q调制和数/模转换，产生I/Q调制信号；GSM调制器，在GSM模式下，对所述发射基带信号进行调制，产生GSM调制信号；时钟生成单元，产生时钟信号，在GSM模式下将所述GSM调制信号与所述时钟信号进行叠加，产生GSM上变频信号；可编程混频器，在EDGE/TD-SCDMA模式下输入对所述I/Q调制信号和时钟信号进行混频，产生发射射频信号，在GSM模式下对所述GSM上变频信号进行缓冲，产生发射射频信号。本发明提高了发射机的集成度，降低了硬件开销，减小了成本。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信领域，特别涉及一种GSM/EDGE/TD-SCDMA多模式发射机。
背景技术
随着半导体技术以及电子技术的发展，移动通信技术和设备也得到了广泛的应用。从二十世纪八十年代开始商用的第一代模拟移动通信技术，到今天开始大规模使用的第三代(3G)数字移动通信技术，作为移动通信终端设备中的核心，收发机结构和技术也得到了飞速发展。
全球移动通信系统(GSM，Global System for Mobile Communications，全球移动通信系统)是第二代移动通信技术中的主流标准，也是目前世界上使用最为广泛的移动通讯标准。增强型数据速率GSM演进技术(EDGE，EnhancedData Rate for GSM Evolution)是GSM标准的改进，主要是在GSM系统中采用了八相相移键控(8PSK)调制技术，与GSM原有的高斯最小频移键控(GMSK)，改善了信道编码效率，提高了数据传输速率。时分-同步码分多址存取(TD-SCDMA，Time Division Synchronous Code Division Multiple Access)是一种第三代(3G)移动通信标准，是由中国自主提出的移动通信标准，在频谱利用率和数据传输速率方面有着较大的改善。
由于三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)能够对三种标准都能够支持。收发机是终端设备中的核心部件，包括了信号的发射和接收链路，用于信号的调制、发射以及接收和解调，但是，由于上述三种标准在工作频段、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三种标准。
已经公开的申请号为200710119145.3的中国专利申请中公开了一种TD-SCDMA和GSM/GPRS/EDGE双模双待手机，包括TD-SCDMA模块和GSM/GPRS/EDGE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、GSM、EDGE标准的支持，且可以同时在TD-SCDMA和GSM/EDGE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，导致芯片面积较大，成本较高。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种GSM/EDGE/TD-SCDMA多模式发射机，以减小硬件开销，降低成本。
为解决上述问题，本发明提供了一种GSM/EDGE/TD-SCDMA多模式发射机，包括：
基带处理器，产生发射基带信号；
发射处理单元，在EDGE/TD-SCDMA模式下，对所述发射基带信号进行I/Q调制和数/模转换，产生I/Q调制信号；
GSM调制器，在GSM模式下，对所述发射基带信号进行调制，产生GSM调制信号；
时钟生成单元，产生时钟信号，在GSM模式下将所述GSM调制信号与所述时钟信号进行叠加，产生GSM上变频信号；
可编程混频器，在EDGE/TD-SCDMA模式下输入对所述I/Q调制信号和时钟信号进行混频，产生发射射频信号，在GSM模式下对所述GSM上变频信号进行缓冲，产生发射射频信号。
可选的，所述基带处理器还产生控制信号，所述控制信号输入所述可编程滤波器，用于区分EDGE/TD-SCDMA模式和GSM模式。
可选的，所述时钟生成单元包括锁相环和分频单元，所述锁相环产生频率范围为3.8GHz至4.2GHz的内部时钟信号；所述分频单元对所述内部时钟信号进行2分频或4分频，产生所述时钟信号。
可选的，在GSM/EDGE模式下，所述时钟生成单元产生的时钟信号的频率为800MHz至900MHz或1800MHz或1900MHz，在TD-SCDMA模式下，所述生成单元产生的时钟信号的频率为1800MHz至2000MHz。
可选的，所述可编程混频器为开关混频器，包括输入端、开关信号端和输出端，在GSM模式下，所述输入端输入所述GSM上变频信号，所述开关信号端输入固定电平，所述输出端输出所述发射射频信号；在EDGE/TD-SCDMA模式下，所述输入端输入所述I/Q调制信号，所述开关信号端输入所述时钟信号，所述输出端输出所述发射射频信号。
可选的，还包括发射驱动器，输入所述发射射频信号，进行放大后产生发射驱动信号。
可选的，所述GSM/EDGE/TD-SCDMA多模式发射机集成于单个半导体芯片上。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
上述技术方案中的GSM/EDGE/TD-SCDMA多模式发射机，通过可编程混频器，将GSM、EDGE和TD-SCDMA三种模式的发射链路集成在同一发射机中，降低了硬件开销，减小了成本。
另外，上述技术方案中的GSM/EDGE/TD-SCDMA多模式发射机可以集成在单个半导体芯片上，由于可编程混频器，发射驱动器，时钟生成单元是多种模式下共用的，提高了系统的集成度，降低了硬件开销，减小了芯片面积，缩减了成本。
附图说明
图1是本发明实施例的GSM/EDGE/TD-SCDMA多模式发射机的结构示意图；
图2是本发明实施例的GSM/EDGE/TD-SCDMA多模式发射机中的可编程混频器的工作原理示意图；
图3是本发明实施例的GSM/EDGE/TD-SCDMA多模式发射机在EDGE/TD-SCDMA模式下的结构示意图；
图4是本发明实施例的GSM/EDGE/TD-SCDMA多模式发射机在GSM模式下的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
现有技术中兼容GSM、EDGE和TD-SCDMA多种模式的发射机，往往将各个模式的发射机进行简单的整合，以此来实现对多种模式的兼容，并实现了各模式的同时待机。但是，发明人研究统计发现，在绝大多数用途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，可以通过收发链路中某些功能单元的复用将GSM、EDGE和TD-SCDMA模式下的发射机集成在一起，兼容上述几种模式，并可以在各模式间切换。通过功能单元的复用，可以降低硬件开销，减小芯片面积，缩减成本。
实际上，EDGE和TD-SCDMA发射链路的调制方式分别为8PSK和QPSK，同属于相移键控调制，其主要区别仅在于工作频段及带宽不同，EDGE的工作频段约为800MHz至900MHz以及1.8GHz和1.9GHz，而TD-SCDMA的工作频段约为1800MHz至2000MHz，因此，EDGE和TD-SCDMA的发射链路可以通过调整混频器的本振(local oscillator)频率来实现复用。另外，通过将EDGE和TD-SCDMA发射链路中的混频器配置为缓冲器，可以进一步实现与GSM发射链路的整合，使得GSM、EDGE和TD-SCDMA三种模式的发射链路可以共用同一发射驱动器以及功率放大器。
图1给出了本发明的实施例的GSM/EDGE/TD-SCDMA多模式发射机的功能模块示意图。如图1所示，所述发射机包括：基带处理器100，用于产生发射基带信号；发射处理单元101，在EDGE/TD-SCDMA模式下，对所述发射基带信号进行I/Q调制和数模转换，产生I/Q调制信号；GSM调制器104，在GSM模式下，对所述发射基带信号进行高斯最小频移键控(GMSK)调制，产生GSM调制信号；时钟生成单元103，产生时钟信号，在GSM模式下输入所述GSM调制信号并与所述时钟信号叠加，产生GSM上变频信号；可编程混频器102，在EDGE/TD-SCDMA模式下对所述I/Q调制信号和时钟信号进行混频，产生发射射频信号；在GSM模式下对所述GSM调制信号进行缓冲后直接输出，产生发射射频信号；发射驱动器105，对所述发射射频信号进行放大产生发射驱动信号。
需要说明的是，本实施例中，所述基带处理器100还可以产生控制信号，所述控制信号输入所述可编程混频器102，用于区分EDGE/TD-SCDMA模式和GSM模式，所述控制信号在EDGE/TD-SCDMA模式下的状态不同于在GSM模式下的状态。在具体实施例中，在EDGE/TD-SCDMA模式下，所述控制信号为高电平(表示为数字信号“1”)，相应的，在GSM模式下，所述控制信号为低电平(表示为数字信号“0”)；或者，在EDGE/TD-SCDMA模式下，所述控制信号为低电平(表示为数字信号“0”)，相应的，在GSM模式下，所述控制信号为高电平(表示为数字信号“1”)。
另外，本实施例中所述基带处理器100还用于产生对于所述发射处理单元101、GSM调制器104、时钟生成单元103的配置信号，用于对上述模块在不同模式下进行相应的配置，所述配置信号的配置过程为本领域技术人员公知的，这里就不再赘述。
本实施例中图1所示的发射机可以集成于单个半导体芯片上的，提高系统的集成度，减小终端产品的体积。
所述基带处理器100选自数字信号处理器(DSP，digital signal processor)或微处理器(MPU，micro processor unit)或是两者的组合，本实施例中优选为数字信号处理器。
所述时钟生成单元103在本实施例中优选为频率综合器(frequencysynthesizer)，具体可以包括锁相环和分频单元。所述锁相环可生成频率范围为3.8GHz至4.2GHz的内部时钟信号。所述分频单元对所述内部时钟信号进行2分频或4分频，2分频后生成的时钟信号的频率为2GHz左右，可以支持TD-SCDMA模式的两个工作频段：1880～1920MHz和2010～2025MHz，另外也可以支持GSM和EDGE模式下的1.8GHz和1.9GHz两个频段。4分频后生成的时钟信号的频率为1GHz左右，可以支持GSM和EDGE模式中的另外两个频段：850MHz和900MHz。所述时钟生成单元在GSM模式下还可输入所述GSM调制信号，通过GSM调制信号与时钟信号的叠加，产生GSM上变频信号。
所述可编程混频器102在本实施例中优选为开关混频器，图2给出了本实施例的开关混频器的原理示意图。如图2所示，所述开关混频器包括：输入端1021、输出端1022、开关信号端1023以及开关1024，所述开关信号端1023的输入受所述基带处理器100产生的控制信号控制：在EDGE/TD-SCDMA模式下，根据所述控制信号的状态，所述开关信号端1023输入所述时钟生成单元103产生的时钟信号，在所述时钟信号的控制下，所述开关1024的通断状态反复切换，完成对输入端1021的输入信号与所述时钟信号的混频，使得输入信号上变频为发射射频信号；在GSM模式下，根据所述控制信号的状态，开关信号端1023输入固定电平信号，所述开关1024保持常通状态，相当于旁路(bypass)电路，对输入信号进行缓冲后直接输出作为发射射频信号。
所述发射驱动器105用于对所述可编程混频器102输出的发射射频信号进行放大，使得产生的发射驱动信号具有足够的能量和线性度，以驱动后续的功率放大器(power amplifier)。
本实施例的发射机可以支持GSM、EDGE和TD-SCDMA三种模式，模式切换过程可以通过终端的案件切换或者通过软件配置来切换。下面对本实施例的发射机在各个模式下的工作原理进行详细说明。
图3示出了本实施例的发射机在EDGE/TD-SCDMA模式下的发射链路201，主要包括：基带处理器100，发射处理单元101、可编程混频器102、发射驱动器105和时钟生成单元103。在EDGE/TD-SCDMA模式下，所述基带处理器100产生的发射基带信号输入所述发射处理单元101，发射处理单元101对发射基带信号进行滤波、I/Q调制(EDGE模式下为8PSK，TD-SCDMA模式下为QPSK)和数/模转换后，产生I/Q调制信号；所述I/Q调制信号输入至可编程混频器102。在EDGE/TD-SCDMA模式下，所述可编程混频器102在基带处理器100产生的控制信号控制下，配置为混频器，将I/Q调制信号与所述时钟信号混频上变频至相应的射频频段。结合图2，所述混频器的输入端1021输入所述I/Q调制信号，所述混频器的开关信号端1023输入所述时钟生成单元103产生的时钟信号，所述混频器的输出端1022的输出信号即为发射射频信号。所述发射射频信号输入至发射驱动器105，放大后产生发射驱动信号，所述发射驱动信号之后经过天线发射出去。需要说明的是，在EDGE模式下，所述时钟生成单元103中的分频单元在基带处理器100输出的配置信号控制下采用4分频，产生的时钟信号的频率为850MHz或900MHz；另外，在EDGE模式下也可采用2分频，产生2GHz左右的时钟信号，用以支持EDGE模式下1.8GHz和1.9GHz两个频段。在TD-SCDMA下，所述时钟生成单元103中的分频单元采用2分频，产生的时钟信号的频率约为2GHz。
图4示出了本实施例的发射机在GSM模式下的发射链路202，主要包括：基带处理器100、GSM调制器104、时钟生成单元103、可编程混频器102和发射驱动器105。在GSM模式下，所述基带处理器100产生的发射基带信号输入所述GSM调制器104，所述GSM调制器104对所述发射基带信号进行GMSK调制，产生GSM调制信号。由于GMSK调制属于包络调制方式，其包含的有用信息都是携带在相位域中，因此，将所述GSM调制信号输入至所述时钟生成单元103，将调制信息直接叠加至时钟信号上，使得时钟生成单元103产生的时钟信号就是已经经过上变频的信号，即为GSM上变频信号。之后，所述GSM上变频信号输入至所述可编程混频器102。在GSM模式下，所述可编程混频器102在基带处理器100产生的控制信号控制下，配置为缓冲器。结合图2，所述缓冲器的输入端1021输入所述时钟生成器103产生的GSM上变频信号，所述开关信号端1023连接固定电平信号，使得开关1024为常开状态，将含有调制信息的时钟信号(即GSM上变频信号)直接传输至输出端1022，作为发射射频信号。所述发射射频信号经过发射驱动器105放大后产生发射驱动信号，经过天线输出。
需要说明的是，在GSM模式下，所述时钟生成单元103中的分频单元采用4分频，产生的时钟信号的频率为850MHz或900MHz，另外，也可采用2分频，产生2GHz左右的时钟信号，用以支持GSM模式下的1.8GHz和1.9GHz两个频段。
上述EDGE和TD-SCDMA模式下的发射链路201和GSM模式下的发射链路202共用了可编程混频器102和发射驱动器105，因此，在之后的发射过程中，三种模式下的发射驱动信号可以共享同一个功率放大器，经过功率放大器放大后通过天线进行发射。本实施例中所述功率放大器和天线并没有集成在芯片内，为片外的功率放大器和天线。而现有技术中TD-SCDMA模式的发射链路和GSM/EDGE模式的发射链路是彼此独立的，每个发射链路都需要单独的发射驱动器和功率放大器，因此，本实施例的发射机可以节省一半的发射驱动器和功率放大器。
综上所述，本发明提供了一种GSM/EDGE/TD-SCDMA多模式发射机，共享了EDGE和TD-SCDMA模式下的发射链路；降低了硬件开销，减小了成本。
进一步的，本发明的发射机是集成在同一半导体芯片上的，由于将多个模式的发射链路集成在同一发射机中，使得总的硬件开销较小，芯片的面积较小，降低了成本。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (7)
1.一种GSM/EDGE/TD-SCDMA多模式发射机，其特征在于，包括：
基带处理器，产生发射基带信号；
发射处理单元，在EDGE/TD-SCDMA模式下，对所述发射基带信号进行I/Q调制和数/模转换，产生I/Q调制信号；
GSM调制器，在GSM模式下，对所述发射基带信号进行调制，产生GSM调制信号；
时钟生成单元，产生时钟信号，在GSM模式下将所述GSM调制信号与所述时钟信号进行叠加，产生GSM上变频信号；
可编程混频器，在EDGE/TD-SCDMA模式下对所述I/Q调制信号和时钟信号进行混频，产生发射射频信号，在GSM模式下对所述GSM上变频信号进行缓冲，产生发射射频信号。
2.根据权利要求1所述的GSM/EDGE/TD-SCDMA多模式发射机，其特征在于，所述基带处理器还产生控制信号，所述控制信号输入所述可编程混频器，用于区分EDGE/TD-SCDMA模式和GSM模式。
3.根据权利要求1所述的GSM/EDGE/TD-SCDMA多模式发射机，其特征在于，所述时钟生成单元包括锁相环和分频单元，所述锁相环产生频率范围为3.8GHz至4.2GHz的内部时钟信号；所述分频单元对所述内部时钟信号进行2分频或4分频，产生所述时钟信号。
4.根据权利要求3所述的GSM/EDGE/TD-SCDMA多模式发射机，其特征在于，在GSM/EDGE模式下，所述时钟生成单元产生的时钟信号支持850MHz、900MHz、1.8GHz、1.9GHz四个工作频段，在TD-SCDMA模式下，所述时钟生成单元产生的时钟信号支持1880~1920GHz、2010~2025GHz两个工作频段。
5.根据权利要求1所述的GSM/EDGE/TD-SCDMA多模式发射机，其特征在于，所述可编程混频器为开关混频器，包括输入端、开关信号端和输出端，在GSM模式下，所述输入端输入所述GSM上变频信号，所述开关信号端输入固定电平，所述输出端输出所述发射射频信号；在EDGE/TD-SCDMA模式下，所述输入端输入所述I/Q调制信号，所述开关信号端输入所述时钟信号，所述输出端输出所述发射射频信号。
6.根据权利要求1所述的GSM/EDGE/TD-SCDMA多模式发射机，其特征在于，还包括发射驱动器，输入所述发射射频信号，进行放大后产生发射驱动信号。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的GSM/EDGE/TD-SCDMA多模式发射机，其特征在于，所述GSM/EDGE/TD-SCDMA多模式发射机集成于单个半导体芯片上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: TIANJIN LIWITEK TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: WUXI LIWITEK SEMICONDUCTOR CO.,LTD. Effective date: 20121008 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Li Qiang Inventor before: Li Xingxing |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 214000 WUXI, JIANGSU PROVINCE TO: 300457 HANGU, TIANJIN Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: LI XINGXING TO: LI QIANG |
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20121008 Address after: 300457, Tianjin economic and Technological Development Zone Dongting Road, 131, Telford new world science and technology building, third floor, A District, room 312 Applicant after: LIWITEK TECHNOLOGY (TIANJIN) Co.,Ltd. Address before: 214000 national integrated circuit design garden, No. 21-1, Changjiang Road, Wuxi national hi tech Industrial Development Zone, Jiangsu, Wuxi, 108 Applicant before: LiwiTek Semiconductor (Wuxi) Co.,Ltd. |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhang Fusheng Inventor before: Li Qiang |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20171222 Address after: The 404600 Chongqing city Fengjie County Zhenping on Village 7 Patentee after: FENGJIE DONGYANG BUILDING MATERIALS Co.,Ltd. Address before: 300457, Tianjin economic and Technological Development Zone Dongting Road, 131, Telford new world science and technology building, third floor, A District, room 312 Patentee before: LiwiTek Technology (Tianjin) Co.,Ltd. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130508 |