CN102891695A - 非对称柔性通信收发机及通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种非对称柔性通信收发机及通信系统。根据本发明所述收发机，柔性通信控制单元按照非对称的通信要求，输出上行和下行独立变化的发射/接收控制信息给柔性频率合成单元生成发射/接收参考信号；发射时，柔性发射单元基于所述发射参考信号且按所述发射控制信息将基带发射信号处理成数字发射信号，经可调谐上变频、功率放大、由可变双工器发射射频信号；接收时，由可变双工器接收射频信号，经柔性接收单元基于所述接收参考信号将射频接收信号经可调谐下变频至基带，生成数字接收信号，并按所述接收控制信息从所述数字接收信号中提取相应的基带接收信号。所述通信系统包括：具有所述收发机的基站、及具有所述收发机的终端。

Description

非对称柔性通信收发机及通信系统
技术领域
本发明涉及无线通信领域，特别是涉及一种非对称柔性通信收发机及通信系统。
背景技术
目前常用的双工传输方式主要包括：频分双工（FDD）系统、时分双工（TDD）系统、以及混合双工（HFDD）系统。其中，所述频分双工系统的发射/接收业务数据采用信道带宽对称的固定传输信道，同时传输，其中，所谓信道带宽对称是指发射和接收信道的带宽相同；时分双工系统的发射/接收业务数据采用同一个传输频带，分时传输；混合双工（HFDD）系统采用FDD的频谱方式，但发射和接收分时传输，目前多应用于WiMAX系统中。
以上三种方式在频谱使用效率、覆盖质量、实现成本方面各有优势。对于新一代宽带无线移动网络，系统频谱资源的使用效率很大程度上决定了业务应用的发展。现有的通信技术为发射/接收设定带宽相同的信道，然而随着宽带多媒体业务的发展，频谱资源越来越紧张，传统固定且对称的发射/接收带宽分配方式限制了系统频谱使用效率的进一步提升。
在实际的应用场景中，话音业务所占用的带宽远小于图像、视频业务。此外，上/下行的业务量的差异对于发射/接收带宽的需求也不相同。由此可鉴，采用更为灵活的频谱分配以及动态可变的发射/接收带宽，才能更好地适应宽带多媒体业务的发展需求。
近年来，在非对称方面，ITU和3GPP研究提出了IMT-2000基本频谱与IMT-2000扩展频谱（2500～2690MHz）合并应用的方案，用于支持蜂窝系统演进发展。图1所示为扩展频谱典型的分配场景如图1（a）和图1（b）所示。其中，图1（a）为IMT-2000扩展频谱OnlyDL分配模式。图1（b）为IMT-2000扩展频谱UL/DL+Only DL分配模式。该两种方式通过选择不同频谱中的信道来传输不同业务。然而，随着多媒体业务和语音业务的发展，该种方式无法更好的适应带宽对多种多媒体业务并行传输的需求。因此，需要对现有的非对称通信进行改进。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种非对称柔性通信收发机及通信系统，用于解决非对称通信的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种非对称柔性通信收发机，其至少包括：柔性通信控制单元，用于基于预实现的非对称通信要求来生成上行/下行独立变化的的发射/接收控制信息，并将所述发射/接收控制信息予以输出；其中，所述发射/接收控制信息至少包括：多频带选择控制信息、多信道选择控制信息、多数据率的信道带宽选择控制信息；受所述柔性通信控制单元控制的可变双工器，用于在所述多频带选择控制信息的控制下分别选择进行非对称的发射/接收，并对所述发射/接收的射频传输进行隔离；与所述柔性通信控制单元连接的柔性频率合成单元，用于基于所述多频带选择控制信息及多信道选择控制信息，生成上行/下行频率独立变化的发射频率参考信号及接收频率参考信号；与所述柔性频率合成单元和所述可变双工器连接、且受所述柔性通信控制单元控制的柔性发射单元，用于将基带发射信号按所述多信道选择控制信息和信道带宽选择控制信息进行多速率信道化处理，再基于所述发射频率参考信号进行上变频至相应的发射频带，以生成射频发射信号；与所述柔性频率合成单元和所述可变双工器连接、且受所述柔性通信控制单元控制的柔性接收单元，用于将射频接收信号基于所述接收频率参考信号下变频至基带，再按所述多信道选择控制信息和信道带宽选择控制信息进行多速率信道化处理，以提取基带接收信号。
优选地，所述柔性频率合成单元包括：多信道数字直接频率合成模块，用于在所述多信道选择控制信息的控制下生成上行/下行独立变化的数字发射频率参考信号及数字接收频率参考信号；其中，所述数字发射/接收频率参考信号的频率是由所述多信道选择控制信息所选取的基带发射/接收信道频率分别与预设的中频频率之差；多频带射频频率合成模块，用于在所述多频带选择控制信息的控制下生成射频发射频率参考信号及射频接收频率参考信号；其中，所述射频发射/接收频率参考信号的频率是由所述多频带选择控制信息所选取的射频发射/接收频带分别与预设的中频频率之差。
优选地，所述柔性频率合成单元，还用于在所述信道带宽选择控制信息的控制下，将所述发射/接收频率参考信号的频率分别随着发射/接收信道带宽的变化而变化。
优选地，所述多信道数字直接频率合成模块包括：信道控制子模块，用于按照所述多信道选择控制信息动态调整相应的频率信息；数字频率合成子模块，用于利用所述频率信息来合成数字发射/接收频率参考信号。
优选地，所述信道控制子模块，还用于按照所述信道带宽选择控制信息动态调整频率增量信息，并基于所述频率增量信息调整相应的频率信息。
优选地，所述多频带射频频率合成模块包括：频带选择控制子模块，用于按照所述多频带选择控制信息动态调整相应的分频比；多频带频率锁相环，用于基于所述分频比信息来合成射频发射/接收频率参考信号。
优选地，所述柔性发射单元包括：与所述多信道数字直接频率合成模块连接的数字多速率发射模块，用于在所述信道带宽选择控制信息的控制下，生成相应数据率的数字发射信号，并利用所述数字发射频率参考信号将所述数字发射信号进行上变频，以得到数字中频发射信号；数模转换模块，用于将所述数字中频发射信号进行数模转换，以输出模拟中频发射信号；与所述多频带射频频率合成模块连接的射频多频带发射模块，用于基于所述射频发射频率参考信号将所述模拟中频发射信号上变频至相应的发射频带，生成所述射频发射信号。
优选地，所述数字多速率发射模块包括：多速率发射信道化子模块，用于将所述基带发射信号通过多级多速率滤波处理，生成受所述信道带宽选择控制信息控制的数字发射信号；可调谐数字上变频子模块，用于通过将所述数字发射频率参考信号与所述数字发射信号进行混频，输出上变频后的所述数字中频发射信号。
优选地，所述射频多频带发射模块包括：可调谐射频上变频子模块，用于通过将所述射频发射频率参考信号与所述模拟中频发射信号进行混频，输出上变频后的所述射频发射信号；发射可调谐带通滤波器，用于基于所述射频发射信号的频率及带宽，调谐自身的带通频带，以对所述射频发射信号进行带通滤波。
优选地，所述射频多频带发射模块还包括：功率放大器，用于将带通滤波后的所述射频发射信号进行功率放大。
优选地，所述柔性接收单元包括：与所述多频带射频频率合成模块连接的射频多频带接收模块，用于基于所述射频接收频率参考信号将所述射频接收信号进行下变频，以输出模拟中频接收信号；模数转换模块，用于将所述模拟中频接收频带进行模数转换，以输出数字中频接收信号；与所述多信道数字直接频率合成模块连接的数字多速率接收模块，用于利用所述数字接收频率参考信号将所述数字中频接收信号进行下变频至基带，并在所述信道带宽选择控制信息的控制下，提取所述基带接收信号。
优选地，所述射频多频带接收模块包括：接收可调谐带通滤波器，用于基于所述接收频带的频率及带宽，调谐自身的带通频带，以对所述接收频带进行带通滤波；可调谐射频下变频子模块，用于通过将所述射频接收频率参考信号与所述射频接收信号进行混频，输出下变频的所述模拟中频接收信号。
优选地，所述数字多速率接收模块包括：可调谐数字下变频子模块，用于通过将所述数字接收频率参考信号与所述数字中频接收频带进行混频，输出下变频后的所述数字接收信号；多速率接收信道化子模块，用于将所述数字接收信号通过多级多速率滤波处理，生成受所述信道带宽选择控制信息控制的所述基带接收信号。
基于上述目的，本发明还提供一种非对称柔性通信系统，其至少包括：基站及与所述基站通信的终端，其中，所述基站和所述终端中均包含：如上任一所述的非对称柔性通信收发机；在下行通信过程中，依据预设的非对称通信要求中的下行控制指令，所述基站侧的收发机所生成的发射控制信息配对对应所述终端侧的收发机所生成的接收控制信息；在上行通信过程中，依据预设的非对称通信要求中的上行控制指令，所述基站侧的收发机所生成的接收控制信息配对对应所述终端侧的收发机所生成的发射控制信息；其中，所述基站侧的收发机所生成的发射控制信息与接收控制信息是独立变化；所述终端侧的收发机所生成的发射控制信息与接收控制信息是独立变化。
如上所述，本发明的非对称柔性通信收发机及通信系统，具有以下有益效果：能够基于预实现的非对称通信要求来生成上行/下行独立变化的发射/接收控制信息，来控制所述收发机的发射和接收，使所述述收发机能够基于所述通信要求动态灵活地改变发射/接收的频带、信道及带宽，打破了现有的所述收发机在传输发射/接收信息时其相对应的发射/接收信道的带宽必须相同的制约；所述可变双工器通过调谐处理，使得收发机工作于非对称的发射频带和接收频带，突破了现有的通信收发机仅工作于对称的发射频带和接收频带的模式，提供了按需使用频谱资源的新应用方式，能够大幅,提升系统频谱使用效率和网络部署灵活性，提升信道容量；所述柔性通信收发机基于所述多级多速率滤波处理单元，利用采样速率转换技术，不仅能适应不同数据率要求的宽带多媒体业务的发展需要，还大大降低了数字信号处理模块硬件成本和实现复杂度，对于多模通信、异构网络传输、网络融合等具有十分重要的应用前景。
附图说明
图1显示为现有的扩展频谱的典型分配场景的示意图。
图2显示为本发明的非对称柔性通信收发机的结构示意图。
图3显示为本发明的非对称柔性通信收发机的一种优选方式的结构示意图。
图4显示为本发明的非对称柔性通信系统中基站与终端之间传输的示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图2至图4。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
图2为本发明的一种非对称柔性通信收发机的结构示意图。所述非对称柔性通信收发机1位于通信设备中，用于发送信息及接收信息。其中，所述通信设备包括终端和基站。所述发送信息指由所述通信设备发出比特级的信息，所述接收信息指所述通信设备接收的经过所述收发机11处理后得到的比特级的信息。
所述非对称柔性通信收发机1包括：柔性通信控制单元14、可变双工器11、柔性频率合成单元15、柔性发射单元13及柔性接收单元12。
所述柔性通信控制单元14用于基于预实现的非对称通信要求，来生成上行/下行独立变化的发射/接收控制信息，并将所述发射/接收控制信息予以输出；其中，所述发射/接收控制信息至少包括：多频带选择控制信息、多信道选择控制信息、多数据率的信道带宽选择控制信息。其中，所述通信要求至少包括：发射/接收频带、发射/接收信道、发射/接收带宽等的上行/下行控制指令。所述多频带选择控制信息包括：当前上行/下行的射频发射/接收频带。所述多信道选择控制信息包括：当前上行/下行激活的发射/接收信道。所述多数据率的信道带宽选择控制信息包括：当前上行/下行的发射/接收信道带宽。
需要说明的是，本领域技术人员应该理解，终端与所通信的基站在进行信息传输之前，先进行上行/下行控制指令的传输，以便所述终端与基站能够发送和接收到彼此传输的信息。
本发明中，所述终端或基站经过对所述上行/下行控制指令的解析向所述柔性通信控制单元14发送所述通信要求，再由所述柔性通信控制单元14按预设的规则将所述通信要求转换成控制字形式的控制信息，并将所述控制信息予以输出。
例如，所述柔性通信控制单元14预设六个字节的控制信息，其中，第一个字节和第二个字节表示多频带选择控制信息，用于按所述非对称通信要求生成当前的射频发射频带和射频接收频带；第三字节和第四字节表示多信道选择控制信息，用于基于所述非对称通信要求生成当前激活的发射信道和接收信道；第五字节和第四字节表示多数据率的信道带宽选择控制信息，用于基于所述非对称通信要求生成当前的发射信道带宽和接收信道带宽。
需要说明的是，上述柔性通信控制单元14基于预实现的非对称通信要求来生成控制发射/接收传输的发射/接收控制信息的方式仅为举例，而非对本发明的限制。
所述可变双工器11受所述柔性通信控制单元14控制，用于在所述多频带选择控制信息的控制下选择进行非对称的发射/接收，并对所述发射/接收的射频传输进行隔离。
具体地，所述可变双工器11基于所述多频带选择控制信息并利用调谐电路将发射/接收的射频传输进行调谐处理，以得到彼此隔离的发射传输通道和接收传输通道。
例如，所述可变双工器11中包含可变电抗器件，所述可变双工器11基于所述多频带选择控制信息中的射频发射频带来改变所述可变电抗器件的电感或电容值，由此来实现自动调谐。
所述柔性频率合成单元15与所述柔性通信控制单元14连接，用于基于所述多频带选择控制信息及多信道选择控制信息，生成上行/下行频率独立变化的发射频率参考信号及接收频率参考信号。
具体地，所述柔性频率合成单元15基于所述多频带选择控制信息中的射频发射频带的中心频率与所述多信道选择控制信息中的发射信道频率之差来生成发射频率参考信号。
类似地，所述柔性频率合成单元15基于所述多频带选择控制信息的射频接收频带的中心频率与所述多信道选择控制信息中的接收信道频率之差来生成接收频率参考信号。
优选地，所述柔性频率合成单元15还用于在多数据率的信道带宽选择控制信息的控制下，将所述发射/接收频率参考信号的频率分别随着发射/接收信道带宽的变化而变化。
本实施例中，如图3所示，所述柔性频率合成单元15包括：多信道数字直接频率合成模块152和多频带射频频率合成模块151。
所述多信道数字直接频率合成模块152用于在所述多信道选择控制信息的控制下，生成数字发射频率参考信号及数字接收频率参考信号；其中，所述数字发射/接收频率参考信号的频率是由所述多信道选择控制信息所选取的基带发射/接收信道频率分别与预设的中频频率之差。
具体地，所述多信道数字直接频率合成模块152包括：信道控制子模块、及数字频率合成子模块（未予图示）。
所述信道控制子模块用于按照所述多信道选择控制信息动态调整相应的频率信息。
具体地，所述信道控制子模块从所述多信道选择控制信息中提取发射信道和接收信道，并将所述发射信道和接收信道分别动态转化为各自所对应的频率信息。
优选地，所述信道控制子模块还用于按照所述信道带宽选择控制信息动态调整频率增量信息，并基于所述频率增量信息调整相应的频率信息。
例如，所述信道带宽选择控制信息中的发射信道带宽为1MHz，发射信道为第3信道，预设第1信道的频率为0Hz，则所述信道控制子模块基于所述发射信道带宽确定从预设的频率至第3信道的频率差为（3-1）*1MHz=2MHz，则所对应的频率增量信息为2MHz。
需要说明的是，本领域技术人员应该理解，所述信道控制子模块将所述多信道选择控制信息中的接收信道动态调整为所述接收信道所对应的频率信息的方式与上述将所述多信道选择控制信息中的发射信道动态调整为所述发射信道所对应的频率信息的方式相同或相似，在此不再详述。
所述数字频率合成子模块用于利用所述频率信息来合成数字发射/接收频率参考信号。
具体地，所述数字频率合成子模块利用所述频率信息来改变预存储的离散的采样点中相邻采样点的相位差，以生成所述频率信息对应的数字发射/接收频率参考信号。例如，采用基于CORDIC算法的直接数字合成(DDS)频率源方法。
所述多频带射频频率合成模块151用于在所述多频带选择控制信息的控制下生成射频发射频率参考信号及射频接收频率参考信号；其中，所述射频发射/接收频率参考信号的频率是由所述多频带选择控制信息所选取的射频发射/接收频带分别与预设的中频频率之差。
具体地，所述多频带射频频率合成模块151包括：频带选择控制子模块、及多频带频率锁相环。
所述频带选择控制子模块用于按照所述多频带选择控制信息动态调整相应的分频比。例如，所述频带选择控制子模块按照所述多频带选择控制信息，并采用Delta-Sigma调制的多模小数分频频率合成器将原有的分频比进行动态调整。
需要说明的是，本领域技术人员应该理解，所述频带选择控制子模块将所述多频带选择控制信息中的射频接收频带动态调整为所述射频接收频带所对应的分频比的方式与上述将所述多频带选择控制信息中的射频发射频带动态调整为所述射频发射频带所对应的分频比的方式相同或相似，在此不再详述。
所述多频带频率锁相环用于基于所述分频比信息来合成射频发射/接收频率参考信号。
例如，所述多频带频率锁相环分别按照所述射频发射频带及射频接收频带的分频比来改变各自输出信号的频率，并在输出信号的频率满足所述分频比时锁定所述输出信号的频率，由此来合成射频发射/接收频率参考信号。
所述柔性发射单元13与所述柔性频率合成单元15和所述可变双工器11连接、且受所述柔性通信控制单元14控制，用于将基带发射信号按所述多信道选择控制信息和信道带宽选择控制信息进行动态的多速率信道化处理，再基于所述发射频率参考信号进行上变频至相应的射频发射频带，以生成射频发射信号。
具体地，所述柔性发射单元13将所述基带发射信号按所述多信道选择控制信息中的发射控制信息进行数字信号处理，实现可调谐的多速率发射信道化，再经宽带数/模转换，并利用所述发射频率参考信号进行上变频，经功率放大后生成对应于所述发射控制信息所选择的工作频带、工作信道及带宽的所述射频发射信号。
优选地，所述柔性发射单元13包括：数字多速率发射模块133、数模转换模块132、射频多频带发射模块131。
所述数字多速率发射模块133与所述多信道数字直接频率合成模块152连接，用于在所述信道带宽选择控制信息的控制下生成相应数据率的数字发射信号，并利用所述数字发射频率参考信号将所述数字发射信号进行上变频，以得到数字中频发射信号。
具体地，所述数字多速率发射模块133包括：多速率发射信道化子模块、可调谐数字上变频子模块。
所述多速率发射信道化子模块用于将所述基带发射信号通过多级多速率滤波处理，生成受所述信道带宽选择控制信息控制的数字发射信号。
具体地，所述多速率发射信道化子模块中包括多级多速率发射滤波器（组）和内插器，其中，所述内插器对所述基带发射信号进行升采样处理，逐级地提高采样速率，所述多级多速率发射滤波器采用不同过采样率的FIR滤波器实现，以支持不同基带数据率的发射要求；最后一级所述发射滤波器输出满足所述信道带宽选择控制的所述数字发射信号，抑制信道外的干扰。
此外，在多个发射信道并发系统中，所述发射滤波器组基于多相原型滤波器同时实现多个发射信道化处理。例如：多子载波（OFDM）系统采用基于N点快速傅里叶变换的滤波器组实现N个子载波的发射信道化处理。
所述可调谐数字上变频子模块用于通过将所述数字发射频率参考信号与所述数字发射信号进行混频，输出上变频后的所述数字中频发射信号。
需要说明的是，本领域技术人员应该理解，将所述数字发射频率参考信号与所述数字发射信号进行混频的方式，在此不再详述。
具体地，所述可调谐数字上变频子模块基于所述信道带宽选择控制信息中的发射信道带宽、和所述多信道选择控制信息中的发射信道来调谐内部的可调谐器件，以便接收所述数字发射信号，再将所述数字发射频率参考信号与所述数字发射信号进行混频，以输出上变频后的所述数字中频发射信号。
所述数模转换模块132用于将所述数字中频发射信号进行数模转换，以输出模拟中频发射信号。
所述射频多频带发射模块131与所述多频带射频频率合成模块151连接，用于基于所述射频发射频率参考信号将所述模拟中频发射信号上变频至相应的射频发射频带，生成所述射频发射信号。
具体地，所述射频多频带发射模块131包括：可调谐射频上变频子模块、发射可调谐带通滤波器。
所述可调谐射频上变频子模块用于通过将所述射频发射频率参考信号与所述模拟中频发射信号进行混频，输出上变频后的所述射频发射信号。
需要说明的是，本领域技术人员应该理解，上述可调谐射频上变频子模块将所述射频发射频率参考信号与所述模拟中频发射信号进行混频，输出上变频的所述射频发射信号的方式与前述可调谐数字上变频子模块通过将所述数字发射频率参考信号与所述数字发射信号进行混频，输出数字中频发射信号的方式相似，其不同之处在于，所述可调谐射频上变频子模块用于处理所述模拟中频发射信号，而所述可调谐数字上变频子模块用于处理数字发射信号。
所述发射可调谐带通滤波器用于基于所述射频发射信号的频率及带宽，调谐自身的带通频带，以对所述射频发射信号进行带通滤波。
具体地，所述发射可调谐带通滤波器具有可调谐电路，基于所述射频发射信号的频率及带宽来取得带通频带，再通过调整所述可调谐电路来实现所述发射信号的带通滤波，以滤除噪声。
优选地，所述射频多频带发射模块131还包括：功率放大器。
所述功率放大器用于将带通滤波后的所述射频发射信号进行功率放大。其中，所述功率变换器优选为线性功率放大器。
所述柔性接收单元12与所述柔性频率合成单元15和所述可变双工器11连接、且受所述柔性通信控制单元14控制，用于将射频接收信号基于所述接收频率参考信号下变频至基带，再按所述多信道选择控制信息和信道带宽选择控制信息进行动态的多速率信道化处理，以提取基带接收信号。
具体地，所述柔性接收单元12将所述射频接收信号经过低噪声放大后，利用所述接收频率参考信号进行下变频，再经宽带模/数转换、并按所述接收控制信息进行数字信号处理，实现可调谐的多速率接收信道化，以提取所选择的工作频带、工作信道及带宽的所述基带接收信号。
优选地，所述柔性接收单元12包括：射频多频带接收模块121、模数转换模块122、数字多速率接收模块123。
所述射频多频带接收模块121与所述多频带射频频率合成模块151连接，用于基于所述射频接收频率参考信号将所述射频接收信号进行下变频，以输出模拟中频接收信号。
具体地，所述射频多频带接收模块121包括：接收可调谐带通滤波器、可调谐射频下变频子模块。
所述接收可调谐带通滤波器用于基于所述射频接收频带的频率及带宽，调谐自身的带通频带，以对所述射频接收频带进行带通滤波。
需要说明的是，本领域技术人员应该理解，所述接收可调谐带通滤波器基于所述射频接收频带的频率及带宽，调谐自身的带通频带，以对所述射频接收频带进行带通滤波的方式，与前述发射可调谐带通滤波器基于所述射频发射信号的频率及带宽，调谐自身的带通频带，以对所述射频发射信号进行带通滤波的方式相同或相似，在此不再详述。
所述可调谐射频下变频子模块用于通过将所述射频接收频率参考信号与所述射频接收信号进行混频，输出下变频的所述模拟中频接收信号。
需要说明的是，本领域技术人员应该理解，将所述射频接收频率参考信号与所述射频接收信号进行混频，输出所述模拟中频接收信号的方式与前述可调谐射频上变频子模块将所述射频发射频率参考信号与所述模拟中频发射信号进行混频，输出所述射频发射信号的方式相同或相似，在此不再详述。
所述数模转换模块132用于将所述模拟中频接收频带进行模数转换，以输出数字中频接收信号。
所述数字多速率接收模块123与所述多信道数字直接频率合成模块152连接，用于利用所述数字接收频率参考信号将所述数字中频接收信号进行下变频至基带，并在所述信道带宽选择控制下，提取所述基带接收信号。
具体地，所述数字多速率接收模块123包括：可调谐数字下变频子模块、多速率接收信道化子模块。
所述可调谐数字下变频子模块用于通过将所述数字接收频率参考信号与所述数字中频接收频带进行混频，输出下变频后的所述数字接收信号。
需要说明的是，本领域技术人员应该理解，将所述数字接收频率参考信号与所述数字中频接收频带进行混频，输出所述数字接收信号的方式，与前述可调谐数字上变频子模块通过将所述射频发射频率参考信号与所述模拟中频发射信号进行混频，输出所述射频发射信号的方式相同或相似，在此不再详述。
所述多速率接收信道化子模块用于将所述数字接收信号通过多级多速率滤波处理，生成受所述信道带宽选择控制的所述基带接收信号。
需要说明的是，本领域技术人员应该理解，所述可多速率接收信道化子模块将所述数字接收信号通过多级多速率滤波处理，生成受所述信道带宽选择控制信息控制的所述基带接收信号的方式，与前述多速率发射信道化子模块将所述基带发射信号通过多级多速率滤波处理，生成受所述信道带宽选择控制信息控制的数字发射信号的方式相同或相似，在此不再详述
例如，所述可多速率接收信道化子模块中包括多级多速率接收滤波器（组）和降采样器。其中，所述降采样器对所述数字接收信号进行降采样处理，逐级地降低采样速率，所述多级多速率接收滤波器采用不同过采样率的FIR滤波器实现，以支持不同基带数据率的接收要求；最后一级所述接收滤波器输出满足所述信道带宽选择控制信息的所述数字接收信号，抑制信道外的干扰。
此外，在多个接收信道并发系统中，所述接收滤波器组基于多相原型滤波器同时实现多个接收信道化处理。例如：多子载波（OFDM）系统采用基于N点快速傅里叶变换的滤波器组实现N个子载波的接收信道化处理。
本发明所述的非对称柔性通信收发机1的工作过程如下：
所述收发机1中的柔性通信控制单元14基于预实现的非对称通信要求生成发射/接收控制信息，所述控制信息用于控制所述收发机1的其他单元。
在发射过程中，所述柔性频率合成单元15通过利用所述多信道选择控制信息中的发射信道信息生成所述数字发射频率参考信号，以及利用所述多频带选择控制信息中的射频发射频带生成模拟发射频率参考信号。与此同时，所述柔性发射单元13中的数字多速率发射模块133通过对基带发射信号进行多级多速率滤波处理，生成受所述信道带宽选择控制信息控制的数字发射信号，并通过将所述数字发射频率参考信号与数字发射信号进行混频，以输出数字中频信号；接着，通过数/模转换模块将所述数字中频信号转换为模拟中频信号，再由射频多频带发射模块131通过将所述射频发射频率参考信号与所述模拟中频发射信号进行混频、滤波，输出所述射频发射信号，并对所述射频发射信号进行功率放大和带通滤波后，由所述可变双工器11所提供的发射通道通过天线2予以发射。
在接收过程中，所述柔性频率合成单元15通过利用多信道选择控制信息中的接收信道信息生成数字接收频率参考信号，以及利用所述多频带选择控制中的射频接收频带生成模拟接收频率参考信号。与此同时，由所述可变双工器11提供的接收通道将天线2接收的所有信号进行过滤，以得到所述射频接收信号，将经过滤波和低噪放后的所述射频接收信号输至所述柔性接收单元12中的射频多频带接收模块121，所述射频多频带接收模块121通过将所述射频接收频率参考信号与所述射频接收信号进行混频、滤波，输出下变频的模拟中频接收信号；再由模/数转换模块将所述模拟中频接收信号转换成数字中频接收信号；接着，由所述数字多速率接收模块123利用所述数字接收频率参考信号将所述数字中频接收信号进行下变频至基带，以得到数字接收信号，再将所述数字接收信号通过多级多速率滤波处理，生成受所述信道带宽选择控制信息控制的所述基带接收信号。
如图4所示，本发明还提供一种非对称柔性通信系统，其包括：基站3及与所述基站3通信的终端4，其中，所述基站3和所述终端4中均包含：如上所述的非对称柔性通信收发机1。所述终端4包括但不限于手机等。
在下行通信过程中，依据预实现的通信要求中的下行控制指令，所述基站侧的收发机所生成的发射控制信息配对对应所述终端侧的收发机所生成的接收控制信息；在上行通信过程中，依据预实现的通信要求中的上行控制指令，所述基站侧的收发机所生成的接收控制信息配对对应所述终端侧的收发机所生成的发射控制信息；其中，所述基站侧的收发机所生成的发射控制信息与接收控制信息是独立变化；所述终端侧的收发机所生成的发射控制信息与接收控制信息是独立变化。
具体地，所述基站3与所述终端4预实现的通信指令中包括独立变化的上行控制指令和下行控制指令，其中，所述上行控制指令至少包括：上行频带选择控制FUL、上行信道选择控制CUL、及上行带宽选择控制BUL。所述下行控制指令包括：下行频带选择控制FDL、下行信道选择控制CDL、及下行带宽选择控制BDL。
在下行通信时，所述基站3侧的收发机1基于所述通信指令中的下行控制指令生成所述发射控制信息，并基于所生成的发射控制指令将基带发射信号经由如上所述的柔性发射单元13、柔性频率合成单元15、可变双工器11等进行多速率信道化、上变频、滤波、功率放大等处理成发射射频信号，并予以发射。
与此同时，所述终端4侧的收发机1基于所述通信指令中的下行控制指令生成接收控制信息，并基于所生成的接收控制信息将接收射频信号经由如上所述的可变双工器11、柔性接收单元12、柔性频率合成单元15等进行滤波、低噪放、下变频、多速率信道化等处理成基带接收信号，完成对所述基站3发射的射频信号的接收。
在上行通信时，所述基站3侧的收发机1基于所述通信指令中的上行控制指令生成所述接收控制信息；所述终端4侧的收发机1基于所述通信指令中的上行控制指令生成所述发射控制信息。
需要说明的是，本领域技术人员应该理解，在上行通信过程中，所述终端4侧的收发机1基于所生成的发射控制信息将基带发射信号转换成发射射频信号的方式，与所述下行通信过程中，所述基站3侧的收发机1基于所生成的发射控制信息将基带发射信号转换成发射射频信号的方式相同或相似，在此不再详述。
还需要说明的是，本领域技术人员应该理解，在上行通信过程中，所述基站3侧的收发机1基于所生成的接收控制信息来接收来自所述终端4侧的发射射频信号的方式，与前述下行通信过程中，所述终端4侧的收发机1基于所生成的接收控制信息来接收来自所述基站3侧的发射射频信号的方式相同或相似，在此不再详述。
另外，由于预实现的所述通信要求中的上行通信控制指令与下行通信控制指令是独立变化的，故所述基站侧的收发机基于所述上行通信控制指令所产生的接收控制信息与基于所述下行通信控制指令所产生的发射控制信息独立变化。
类似的，所述终端侧的收发机基于所述上行通信控制指令所产生的发射控制信息与基于所述下行通信控制指令所产生的接收控制信息独立变化。
综上所述，本发明的非对称柔性通信收发机，能够基于预实现的通信要求来生成上行和下行独立变化的发射/接收控制信息，来控制所述收发机的发射和接收，使所述述收发机能够基于所述通信要求动态灵活地改变发射/接收的频带、信道及带宽，突破了现有的通信收发机在传输发射/接收信息时其相对应的发射/接收信道的带宽必须相同的制约，提供了按需使用频谱资源的新应用方式，提升了实际系统的容量。
同时，所述可变双工器通过调谐处理，可使收发机工作于非对称的发射频带和接收频带，突破了现有的通信收发机仅工作于对称的发射频带和接收频带的模式，能够大幅,提升系统频谱使用效率和网络部署灵活性，特别适应非对称数据业务的传输要求。
另外，为适应不同数据率业务传输的要求，所述柔性通信收发机基于所述多级多速率滤波处理单元充分利用采样速率转换技术，在灵活提供可调谐信道和可变信道带宽的同时，大大降低了数字信号处理模块硬件成本和实现难度，满足了宽带多媒体通信的发展需要。
还有，本发明的非对称柔性通信收发机支持多模通信、异构网络传输，网络融合，具有十分重要的应用前景。
此外，由包含所述收发机的基站和终端构成的非对称柔性通信系统，利用所述收发机来生成非对称频谱、信道可调、可变带宽的发射/接收信号，实现了非对称的上行/下行信号的传输。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (14)

1.一种非对称柔性通信收发机，其特征在于，所述收发机至少包括：
柔性通信控制单元，用于基于预实现的非对称通信要求来生成上行/下行独立变化的发射/接收控制信息，并将所述发射/接收控制信息予以输出；其中，所述发射/接收控制信息至少包括：多频带选择控制信息、多信道选择控制信息、多数据率的信道带宽选择控制信息；
受所述柔性通信控制单元控制的可变双工器，用于基于所述多频带选择控制信息，分别选择进行非对称的发射/接收，并对所述发射/接收的射频传输进行隔离；
与所述柔性通信控制单元连接的柔性频率合成单元，用于基于所述多频带选择控制信息及多信道选择控制信息，生成上行/下行频率独立变化的发射/接收频率参考信号；
与所述柔性频率合成单元和所述可变双工器连接、且受所述柔性通信控制单元控制的柔性发射单元，用于将基带发射信号按所述多信道选择控制信息和信道带宽选择控制信息进行动态的多速率信道化处理，再基于所述发射频率参考信号进行上变频至相应的发射频带，以生成射频发射信号；
与所述柔性频率合成单元和所述可变双工器连接、且受所述柔性通信控制单元控制的柔性接收单元，用于将射频接收信号基于所述接收频率参考信号下变频至基带，再按所述多信道选择控制信息和信道带宽选择控制信息进行动态的多速率信道化处理，以提取基带接收信号。
2.根据权利要求1所述的非对称柔性通信收发机，其特征在于，所述柔性频率合成单元包括：
多信道数字直接频率合成模块，用于基于所述多信道选择控制信息，生成上行/下行独立变化的数字发射频率参考信号及数字接收频率参考信号；其中，所述数字发射/接收频率参考信号的频率是由所述多信道选择控制信息所选取的基带发射/接收信道频率分别与预设的中频频率之差；
多频带射频频率合成模块，用于基于所述多频带选择控制，生成上行和下行独立变化的射频发射频率参考信号及射频接收频率参考信号；其中，所述射频发射/接收频率参考信号的频率是由所述多频带选择控制信息所选取的射频发射/接收频带分别与预设的中频频率之差。
3.根据权利要求1或2所述的非对称柔性通信收发机，其特征在于，所述柔性频率合成单元，还用于基于所述信道带宽选择控制信息，将所述发射/接收频率参考信号的频率分别随着发射/接收信道带宽的变化而变化。
4.根据权利要求2所述的非对称柔性通信收发机，其特征在于，所述多信道数字直接频率合成模块包括：
信道控制子模块，用于按照所述多信道选择控制信息动态调整相应的频率信息；数字频率合成子模块，用于利用所述频率信息来合成数字发射/接收频率参考信号。
5.根据权利要求4所述的非对称柔性通信收发机，其特征在于，所述信道控制子模块，还用于按照所述信道带宽选择控制信息动态调整频率增量信息，并基于所述频率增量信息调整相应的频率信息。
6.根据权利要求2所述的非对称柔性通信收发机，其特征在于，所述多频带射频频率合成模块包括：
频带选择控制子模块，用于按照所述多频带选择控制信息动态调整相应的分频比；
多频带频率锁相环，用于基于所述分频比信息来合成射频发射/接收频率参考信号。
7.根据权利要求2所述的非对称柔性通信收发机，其特征在于，所述柔性发射单元包括：
与所述多信道数字直接频率合成模块连接的数字多速率发射模块，用于在所述信道带宽选择控制信息的控制下，生成相应数据率的数字发射信号，并利用所述数字发射频率参考信号将所述数字发射信号进行上变频，以得到数字中频发射信号；
数模转换模块，用于将所述数字中频发射信号进行数模转换，以输出模拟中频发射信号；
与所述多频带射频频率合成模块连接的射频多频带发射模块，用于基于所述射频发射频率参考信号将所述模拟中频发射信号上变频至相应的发射频带，生成所述射频发射信号。
8.根据权利要求7所述的非对称柔性通信收发机，其特征在于，所述数字多速率发射模块包括：
多速率发射信道化子模块，用于将所述基带发射信号通过多级多速率滤波处理，生成受所述信道带宽选择控制信息控制的数字发射信号；
可调谐数字上变频子模块，用于通过将所述数字发射频率参考信号与所述数字发射信号进行混频，输出上变频后的所述数字中频发射信号。
9.根据权利要求7所述的非对称柔性通信收发机，其特征在于，所述射频多频带发射模块包括：
可调谐射频上变频子模块，用于通过将所述射频发射频率参考信号与所述模拟中频发射信号进行混频，输出上变频后的所述射频发射信号；
发射可调谐带通滤波器，用于基于所述射频发射信号的频率及带宽，调谐自身的带通频带，以对所述射频发射信号进行带通滤波。
10.根据权利要求9所述的非对称柔性通信收发机，其特征在于，所述射频多频带发射模块还包括：功率放大器，用于将带通滤波后的所述射频发射信号进行功率放大。
11.根据权利要求2所述的非对称柔性通信收发机，其特征在于，所述柔性接收单元包括：
与所述多频带射频频率合成模块连接的射频多频带接收模块，用于基于所述射频接收频率参考信号将所述射频接收信号进行下变频，以输出模拟中频接收信号；
模数转换模块，用于将所述模拟中频接收频带进行模数转换，以输出数字中频接收信号；
与所述多信道数字直接频率合成模块连接的数字多速率接收模块，用于利用所述数字接收频率参考信号将所述数字中频接收信号进行下变频至基带，并在所述信道带宽选择控制信息的控制下，提取所述基带接收信号。
12.根据权利要求11所述的非对称柔性通信收发机，其特征在于，所述射频多频带接收模块包括：
接收可调谐带通滤波器，用于基于所述接收频带的频率及带宽，调谐自身的带通频带，以对所述接收频带进行带通滤波；
可调谐射频下变频子模块，用于通过将所述射频接收频率参考信号与所述射频接收信号进行混频，输出所述模拟中频接收信号。
13.根据权利要求11所述的非对称柔性通信收发机，其特征在于，所述数字多速率接收模块包括：
可调谐数字下变频子模块，用于通过将所述数字接收频率参考信号与所述数字中频接收频带进行混频，输出下变频后的所述数字接收信号；
多速率接收信道化子模块，用于将所述数字接收信号通过多级多速率滤波处理，生成受所述信道带宽选择控制信息控制的所述基带接收信号。
14.一种非对称柔性通信系统，其特征在于，至少包括：基站及与所述基站通信的终端，其中，所述基站和所述终端中均包含：如权利要求1至13中任一所述的非对称柔性通信收发机；
在下行通信过程中，依据预实现的非对称通信要求中的下行控制指令，所述基站侧的收发机所生成的发射控制信息配对对应所述终端侧的收发机所生成的接收控制信息；
在上行通信过程中，依据预实现的非对称通信要求中的上行控制指令，所述基站侧的收发机所生成的接收控制信息配对对应所述终端侧的收发机所生成的发射控制信息；
其中，所述基站收发机所生成的发射控制信息与接收控制信息是独立变化；所述终端收发机所生成的发射控制信息与接收控制信息是独立变化。
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