CN102484491A - 能够在动态扩展的通频带中发送并接收选择的信道信号的宽带发送接收设备 - Google Patents

能够在动态扩展的通频带中发送并接收选择的信道信号的宽带发送接收设备 Download PDF

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Abstract

提出的处理使得能够在不降低性能的情况下显著地并且动态地增加宽带发送/接收设备的可操作频带，这是由于对用户终端的模拟和数字子配件的技术约束实施了特定架构和合理分布。

Description

能够在动态扩展的通频带中发送并接收选择的信道信号的宽带发送接收设备
技术领域
本发明涉及能够在动态扩展通频带中发送和接收选择的信道的宽带发送/接收设备。
背景技术
在无线电信领域中，用户标准(GSM，UMTS，WiFi，GPS，DVBT/H，WIMAX等)以及提出的服务的数量的逐渐增长使得无线电频谱的管理逐渐变难。
对于世界上很多经济实体来说，解决方案之一在于加速软件定义无线电(software-difined radio)系统的出现。该技术在互操作性(interoperability)和灵活性方面的前景代表未来电信系统的主要进步。无线发送和接收系统应该由此能够实时适配并且重新配置其自身以使其自身适配于一个或多个给定应用。
当前技术资源不能够实现软件无线电(software radio)的理想设计，但是制造商开发了被称为限制的软件定义无线电的‘软件定义无线电’(SDR)的软件解决方案，其仍然使得能够使用基带处理是可编程的事实，并且由此使用专用于信号处理的处理器。因此，当目标是开发多功能、多标准以及因此的多服务终端时，SDR软件解决方案是令人感兴趣的。
本发明落入该范围并且特别是在多应用移动终端的情况下。为这些应用分配的频带将是从一洲到另一洲并且甚至从一国家到另一个国家非常易变的，由此在不需要改变用户终端或者‘硬件’的情况下，用以在宽频范围中选择频率的灵活性的兴趣也易变。
图1图示现有技术。这涉及寻址(address)对应于不同应用的若干频带A、B和C。发送/接收终端由此包括若干接收信道，信道1到信道3，其平行布置并且围绕与用于信道1到3的每一个的天线或者天线阵列的前端元件FE1到FE3(FE指前端)相关联的若干集成RF元件RFIC1到RFIC3而构建。BB基带处理电路处理发送/接收信号。配件(assembly)专用于给定应用并且覆盖有限频带A、B或者C。集成RF元件RFIC1到RFIC3集成每个覆盖基本频率子带的若干VCO振荡器。然后切换这些基本VCO振荡器以便覆盖要由使得RF部件以及其实施方式更加复杂的RFIC元件寻址的整个频带。必须注意，实施大量组件，由此限制振荡器的相位噪声性能，或者增加终端的尺寸和复杂性、其成本以及其消耗。
图2图示了通常使用的发送/接收终端的架构的示例，其属于与FE前端元件相关联的直接转换类型并且能够覆盖若干频带。单个本地振荡器OL被使用并且覆盖所有频带。将可调节低通滤波器F1、F2集成到RFIC元件，用于采样之前的信道滤波。基带处理电路包括与用于接收的模数ADC转换器、用于发送的数模转换器DAC相关联的基带BB处理器电路，并且必须还注意，实施了大量组件。
专利US7245882B1还涉及使得能够选择确定的频带的无线电频率发送接收设备。
该设备包括RF滤波电路，其配置为在若干频带中动态选取给定频带。该滤波电路包括带通滤波器并且定位在天线和接收器之间，以特别是最小化干扰问题。
发明内容
本发明目的在于补救上面描述的设备的缺点，并且在于使得能够加宽被称为标称频带的确定频带中操作的发送-接收设备的操作频带。
本发明在于一种包括前端模块、频率转换模块以及模数和数模转换和基带处理模块的发送接收设备，用于发送或者接收所选信道中的信号。
包括滤波元件和滤波器之间的切换部件的前端模块以及包括可调节的低通滤波器的RF频率转换模块使得能够根据所选择信道的频率确定对应于位于所述标称频带中的频率的第一操作模式或者对应于位于标称频带的任一侧的低频带或者高频带中的频率的第二操作模式，所述滤波元件至少包括第一低通滤波器、第二高通滤波器。
用户终端的发送和接收部分的新架构使得能够寻址围绕对应于RF频率转换模块的可操作的频带的一个标称频带的很宽的频带，而不降低性能。
根据第一实施例，滤波元件包括由基带处理模块发送的控制信号可切换的第一带通滤波器、第二低通滤波器以及第三高通滤波器，该控制信号选择用于在第一操作模式中操作的带通滤波器、以及用于在第二操作模式中操作的高通滤波器或者低通滤波器。
根据第二实施例，滤波元件包括由信号Sc1可切换的并且由基带处理模块发送的控制信号可调节的第一可变低通滤波器以及第二可变高通滤波器，并且选择用于在第二操作模式操作的滤波器。
优选地，RF频率转换模块的低通滤波器包括对应于有用信道的带宽的N倍的可变截止频率，N对应于扩展信道的数目。
根据本发明的变型，基带处理模块根据RF频率转换模块的可操作的频带和要处理的信道频率来确定对应于第一操作模式切换到第二操作模式的高停止频率和低停止频率。
附图说明
当阅读参考附图做出的以下描述时将更清楚地呈现前述发明的特点和优点，在附图中：
已经描述的图1表示根据现有技术的多频带终端。
已经描述的图2表示根据现有技术的带有直接转换的发送/接收设备的标准架构。
图3表示根据本发明的发送/接收设备的架构。
图4表示根据本发明的设备的不同操作模式。
图5是根据本发明的发送/接收设备的变型。
图6表示根据本发明的在接收模式中的设备的不同操作模式。
为了简化描述，在这些最后附图中将使用相同标号来指定满足相同功能的元件。
具体实施方式
图3表示根据本发明的发送/接收设备的架构并且图示所提出的构思，该构思是基于当想要分别朝高频率和低频率扩展接收器的可操作频带或者标称频带(nominal frequency band)时切换的低通滤波器或者高通滤波器的RFIC50的附加的上游。
根据本发明的发送/接收设备的架构是基于诸如图2表示并且描述的带有直接转换的发送/接收设备的标准架构。将附加滤波元件集成到前端模块FE。该滤波元件包括由带通滤波器30、低通滤波器31以及高通滤波器32形成的配件(assembly)，该带通滤波器30、低通滤波器31以及高通滤波器32并行连接并且在若干位置连接到切换器33、34以便仅仅切换这些滤波器之一。该滤波元件通过RF频率转换模块50耦合到快速模数转换器ADC。可调节低通滤波40-43集成到RF频率转换模块50，用于采样之前的信道滤波，以处理基带BB处理器接收的信息。
这样，根据接收信道的频率，该处理器将通过控制信号Sc1向切换器33和34以及向低通滤波器40-43指示操作是否在标称频带中(带内)或者在该标称频带之外(带外)。此外，控制信号Sc1将使得能够区分带外的高通频带(这意味着通频带处于比标称频带的频率更高的频率)以及带外的低通频带(这意味着通频带处于比标称频带的频率更低的频率)。
因此，本原理是基于三个不同的操作模式，它们是：
·用于在标称频带操作的正常模式，即，“带内”操作；
·用于在比标称通频带的频率更高的频率操作的高频率扩展模式；
·用于在比标称通频带的频率更低的频率操作的低频率扩展模式。
基带BB处理模块根据处理器依赖用户终端的操作频率发送的指示来确定对应于将第一操作模式(即，正常模式或者‘带内’模式)切换到第二操作模式(即，扩展模式或者‘带外’模式)的高停止频率(stop frequency)和低停止频率。
图4a图示这些不同操作模式。对应于线A、B和C的图图示的正常模式或者‘带内’操作表示接收方在RF带内、然后在基带的操作以及然后的数字处理，将如图中实线箭头表示的基带BB中的RF选择信道进行直接转换。将接收信号从RF频带变换为要被滤波的基带然后以采样频率FECH采样。然后由数字处理单元处理这样被采样的信号。
在对应线A的情形中，本地振荡器OL的频率FOL在正常可操作频带的中间。
在对应线B的情形中，本地振荡器OL的频率FOL在其正常可操作频带的最小值FOLmin。
在对应线C的情形中，本地振荡器OL的频率在其正常可操作频带的最大值FOL max。
对于这3种情形，可调节的低通滤波器40和41滤波相邻信道，用于切换器33和34的切换的控制信号Sc1还使得能够选择低通滤波器40到41。
图4b由线D和E图示被称为“带外”的扩展模式或者操作。
在对应于线D的情形中，本地振荡器OL的频率在其正常可操作频带的最小值FOLmin。实施低通滤波以抑制不期望的图像频带。控制信号Sc1允许包含低通滤波器31的信道上的切换器33和34的切换并且还使得能够选择低通滤波器40和41。
然后去除禁止(de-inhibit)基带中的低通滤波。在高速的情形中做出采样，并且数字处理使其能够选择并且处理采样信道中的有用的信道。
在对应于线E的情形中，本地振荡器OL的频率是在其正常可操作频带的最大值FOLmax。实施高通滤波以抑制不期望的图像频带。控制信号Sc1允许包含高通滤波器32的信道上的切换器33和34的切换。基带中的高通滤波也被去除禁止，并且也以高速进行采样，数字处理允许选择并且处理采样信道中的有用的信道。
根据在FE前端模块级的高通和低通RF滤波和切换的相同的原理在发送时可以执行双重操作。在该情形中，实施具有过采样和用以分离图像频带的内插滤波器的高分辨率模数转换设备。
在例如蜂窝电话的情形下，如果接收频率与传送频率不同，所提出的构思也是适用的。
在图5提出并且图示的变型在于用另一滤波元件取代前端模块FE中的滤波元件，该另一滤波元件包括由BB处理器根据所需的信道中心频率单独可调节并且控制的低通滤波器36和高通滤波器35。来自基带处理器的两个控制信号Sc2和Sc3使得能够调节这些滤波器。控制信号Sc1允许切换器33和34的切换。
当使用本地振荡器OL的相同滤波和频率配置进行发送时也可以以双重方式实现本发明。信号由BB基带处理器生成，然后变换频率并且在RF滤波。如图6所表示的还存在三种操作模式。
在线F的情形中，本地振荡器OL的频率FOL在正常可操作频带中。
在线G的情形中，本地振荡器OL的频率FOL在其正常可操作频带或者标称频带的最小值。
在线H的情形中，本地振荡器OL的频率FOL在其正常可操作频带的最大值。
遵循根据本发明的滤波元件之一的介绍，可以将对应于2.3-2.7GHz的可能操作的‘正常’可操作频带的示例扩展到范围从2GHz到3GHz的频带。该扩展则是0.6Hz。信道的通频带是例如20MHz。
在该情形中，要实现的低通和高通RF滤波器的截止频率分别是2.3GHz和2.7GHz。在正常可操作频带(情形A)，实现带通滤波。低通滤波器40、41、42的可调节截止频率则是10MHz。
当接收时，在‘扩展’模式中的模数转换器(ADC)的采样频率必须大于600MHz(2*300MHz)并且然后使集成到RFIC的基带BB的滤波失效(deactivate)。
当发送时，在‘扩展’模式中，也使集成到RFIC的基带BB中的滤波失效并且DAC的采样频率必须至少在600MHz。除了2.3和2.7GHz之间的‘正常’可操作频带(其中，ADC转换器生成以0为中心的基带信号)之外，最先进的模式将使得能够寻址具有位于2和2.3GHz之间的以及在2.7和3GHz之间的频率的任何有用的信道。

Claims (5)

1.一种发送/接收设备，包括前端模块(FE)、RF频率转换模块(RFIC)以及基带处理模块(BB)，用于发送或者接收所选信道中的信号，其特征在于，前端模块(FE)包括滤波元件(30-36)以及滤波元件之间的切换部件(33，34)，该滤波元件(30-36)包括至少第一低通滤波器(31，36)、第二高通滤波器(32，35)，
以及包括可调节的低通滤波器(40-43)的RF频率转换模块(RFIC)使得能够根据所选信道的频率确定第一操作模式或者标称频带之外的第二操作模式，所述第一操作模式对应于位于所述标称频带内的频率，所述第二操作模式对应于位于标称频带的任一侧的低频带或者高频带内的频率。
2.根据权利要求1所述的发送/接收设备，其特征在于，滤波元件(30-32，35，36)(30，36)包括通过基带处理模块发送的控制信号Sc1可切换的第一带通滤波器(30)、第二低通滤波器(31)以及第三高通滤波器(32)，控制信号选择带通滤波器操作在第一操作模式中，以及选择高通滤波器或者低通滤波器操作在第二操作模式中。
3.根据权利要求1所述的发送/接收设备，其特征在于，滤波元件(30-36)包括第一可变低通滤波器(36)以及第二可变高通滤波器(35)，其通过信号Sc1可切换并且通过基带处理模块发送的控制信号(Sc2和Sc3)可调节，并且选择滤波器操作在第二操作模式中。
4.根据权利要求1所述的发送/接收设备，其特征在于，低通滤波器(40，41，42，43)包括对应于使用信道的带宽的N倍的可变截止频率，N对应于扩展信道的数目。
5.根据权利要求2或3所述的发送/接收设备，其特征在于，基带处理模块根据RFIC电路的可操作频带以及要处理的信道的频率来确定对应于第一操作模式切换到第二操作模式的高停止频率和低停止频率。
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