CN103326979B - 一种多载波接收装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多载波接收装置及方法，该多载波接收装置包括天线、分离器、多个模拟提取模块、合并器、模数转换器和多个数字提取模块，其中：多个模拟提取模块的输入端均与分离器的输出端相连接；合并器的输入端与多个模拟提取模块的输出端相连接，合并器的输出端与模数转换器的输入端相连接；模数转换器的输出端分别与多个数字提取模块相连接；多个数字提取模块从模数转换后的数字信号中提取得到单载波数字信号。与现有技术相比，由于在接收端只设置有一个模数转换器，减少了在接收机构中设置的模数转换器的个数，因此不仅可以减少接收端的硬件成本，而且还可以减少接收端在接收信号时消耗的功耗。

Description

一种多载波接收装置及方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种多载波接收装置及方法。

背景技术

在无线通信技术中，DC-HSDPA(Dual-CellHSDPA，双小区高速下行分组接入)是3GPP(The3rdGenerationPartnershipProject，第三代合作伙伴组织)在2008年推出的一种载波方法。如图1所示，为现有的一种单载波的接机装置，图中1为天线，2为下变频器，3为模拟域5M低通滤波器，4为5M数模转换器，这样在数据传输时就可以利用更多的载波资源来增加下行带宽，以获得更高的数据传送速率。

DC-HSDPA是指采用同一频段的两个相邻载波进行下行数据发送，由于DC-HSDPA在数据传输时，必须使用同一频段进行数据发送，此时如果有的闲置的频段，无法充分利用，降低了数据传输速率。为了进一步充分利用闲置的频段载波，3GPP在2009年推出了DB-DC-HSDPA(Dual-BandDual-CellHSDPA，双带双小区高速下行分组接入)，DB-DC-HSDPA是利用闲置的频段将DC-HSDPA从同一频段的两个连续载波扩展到两个不同频段的两个载波，如图2所示，图中5为分离器，天线接收信号后，经过同分离器分成两路，并且每个载波均分别具有一个独立的接收链，另外，虽然还可以将这种双载波的接收机机构直接拓展成更多载波，但同样每个载波具有独立的接收链。

在现有DB-DC-HSDPA中，由于每个频段的载波均具有独立的接收链，所以每个频段的载波信号的接收都需要一个独立的模数转换器，即在一个接收装置中需要设置多个模数转换器，多个模数转换器同时工作使得接收装置的功耗较高。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种多载波接收装置及方法，在进行多载波数据传输时只需要一个模数转换器，从而减小接收装置的功耗，以解决现有的多载波接收装置功耗较高的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种多载波接收装置，包括：天线、分离模块、合并器、模数转换器、M个模拟提取模块和N个数字提取模块，其中M为大于2的整数，N为大于或等于M的整数；

所述天线用于接收多载波信号，所述多载波信号包含有N个单载波信号；

所述分离模块用于将所述多载波信号按照不同的频段分离为多个频段信号，其中任一频段信号内包含有：一个单载波信号，或者多个相离散的单载波信号，或者多个连续的单载波信号，所述多个频段信号的数量小于或等于M；

所述M个模拟提取模块用于对所述多个频段信号进行变频及模拟滤波，以得到L个中间信号，其中一个频段信号对应至少一个模拟提取模块，所述L个中间信号的频段不同且相连续，其中，M≤L≤N；

所述合并器用于将所述L个中间信号按照带宽相加的方式合并为一个模拟信号；

所述模数转换器用于对合并后得到的所述模拟信号进行模数转换，以得到一个数字信号；

所述N个数字提取模块用于分别从所述数字信号中提取与所述多载波信号中包含的N个单载波信号一一对应的N个单载波数字信号。

一种多载波接收方法，包括：

接收多载波信号，所述多载波信号包含有N个单载波信号；

将接收到的所述多载波信号按照频段不同分离成多个频段信号，其中任一频段信号内包含：一个单载波信号，或者多个相离散的单载波信号，或者多个连续的单载波信号；

对多个所述频段信号进行变频及模拟滤波，得到L个中间信号，L个所述中间信号的频段不同且相连续，并且L大于等于N；

将L个所述中间信号按照带宽相加的方式进行合并，得到一个频段连续的模拟信号；

对合并得到的所述模拟信号进行模数转换，得到一个数字信号；

对所述数字信号进行变频和数字滤波，得到与所述多载波信号中包含的N个单载波信号一一对应的N个单载波数字信号。

由以上技术方案可见，本发明实施例提供的多载波接收装置，在接收多载波信号时，只需要设置一个模数转换器，相比现有技术，减少了在接收装置中设置的模数转换器的个数，因此减少了接收装置的功耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的一种单载波的接收机装置；

图2为现有的一种双载波的接收机装置；

图3为本发明实施例提供的多载波接收装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的双载波接收装置的一个具体实施方式的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的双载波接收装置的另一个具体实施方式的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的四载波接收装置的一个具体实施方式的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的四载波接收结构的另一具体实施方式的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种多载波接收方法的流程示意图；

图9为本发明实施例提供的模拟提取步骤的流程示意图；

图10为本发明实施例提供的数字提取步骤的一种流程示意图；

图11为本发明实施例提供的数字提取步骤的另一种流程示意图。

具体实施方式

由于在现有多载波的接收装置中，例如：DB-DC-HSDPA接收装置、MB-MC-HSDPA(Multi-BandMulti-CellHSDPA，多带多小区)接收装置每个载波均具有独立的接收链，这样对于每个载波的接收都需要一个独立的模数转换器来完成，即在一个接收装置中需要设置多个模数转换器。这样接收装置在接收多载波数据时，多个模数转换器需要同时工作，导致接收机功耗增加，因此亟需对多载波接收装置进行改进。

为此，本发明实施例提供了一种多载波接收装置，该多载波接收装置包括：天线、分离模块、M个模拟提取模块、合并器、模数转换器和N个数字提取模块，在接收到包含有N个单载波的多载波信号后，分离模块将多载波分离成多个中间信号，M个模拟提取模块从多个中间信号中提取一个单载波信号或多个连续单载波信号，然后将M个模拟提取模块提取的L个中间信号进行合并，采用一个模数转换器对合并后的信号进行模数转换，然后利用L个数字提取模块从模数转换后得到的数字信号分别提取得到L个单载波数字信号。因此本发明实施例提供的该多载波接收装置采用一个模数转换器即可完成对多载波信号的接收，不仅降低了硬件成本，而且降低了接收端的功耗。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

一个实施例：

图3为本发明实施例提供的多载波接收装置的结构示意图。

如图3所示，该多载波接收装置包括：天线1、分离模块10、M个模拟提取模块6、合并器7、模数转换器8和L个数字提取模块9；

天线1用于接收多载波信号，在接收到的多载波信号中有多个频段信号，每个频段信号上均包含有至少一个单载波信号，在本发明实施例中，以接收到的多载波信号中有N个单载波信号为例，对本发明的方案进行说明。

分离模块10用于将接收到的多载波信号按照不同的频段分离成多个中心频点位于零频的频段信号。分离后得到的频段信号可以为包含有：一个频段内的单载波信号、多个相互间隔的单载波信号或者多个连续的单载波信号中的至少一个。在本发明实施例中，经过分离模块10分离后得到的频段信号的数量小于等于M，这里N和M均为正整数。

M个模拟提取模块6用于对多个频段信号进行变频及滤波，以得到L个中间信号。其中：其中一个频段信号可以对应至少一个模拟提取模块6，并且得到的L个中间信号的频段不同且相连续。由于每个中间信号内可以包含一个单载波信号，也可以包括多个连续的单载波信号，所以L大于等于M，且小于等于N，并且L也为正整数。

合并器7用于将L个中间信号按照带宽相加的方式合并为一个频段连续的模拟信号。由于L个两个中间信号的频段不同且相连续，所以合并得到的模拟信号包括了N个单载波信号中的所有单载波信号。

模数转换器8用于对合并后得到的频段连续的模拟信号进行模数转换，得到一个数字信号。

N个数字提取模块9用于分别从数字信号中提取N个单载波数字信号。这里N个单载波数字信号与天线接收到的多载波信号中包含的N个单载波信号一一对应。

与现有技术相比，由于在本发明实施例提供的该多载波接收装置内只设置有一个模数转换器，减少了在多载波接收装置中设置的模数转换器的个数，这样在接收多载波波信号时，可以减少多载波接收装置消耗的功耗。

实施例二：

下面以双载波为例对本发明作进一步的详细说明。在本发明实施例中，天线1接收的双载波信号中有两个5M的单载波信号。

图4为本发明实施例提供的双载波接收装置的一个具体实施方式的结构示意图。

如图4所示，在本发明实施例中，分离模块10包括：分离器11和两个第一变频器12，其中：

分离器11用于将天线1接收的双载波信号按照不同的频段分离成多个分离信号，分离信号的个数小于等于模拟提取模块6的M；第一变频器12用于分别对多个分离信号进行变频，将多个分离信号的中心频点移动到零频，得到多个中心频点位于零频的频段信号。

在本发明实施例中，分离信号为两个，并且分离模块10分离后得到的频段信号的个数为两个，每个频段信号内有一个单载波信号。

并且，如图4所示，在本发明实施例中，模拟提取模块6的个数为两个，并且每个模拟提取模块6均分别包括：第二变频器61、5M模拟滤波器62和第三变频器63，其中：

第二变频器61与一个第一变频器12相连接，用于将频段信号中的一个单载波信号的中心频点移动到零频，以便将该单载波信号滤出；

5M模拟滤波器62用于对单载波信号的中心频点移动到零频的频段信号进行模拟滤波，将频段信号中的一个单载波信号滤出；

第三变频器63用于将滤出的一个单载波信号的中心频点移动，得到一个中间信号。第三变频器63对单载波信号进行移频，其目的是使得两个模拟提取模块6得到的两个中间信号的频段不同且相连续，方便后续的合并过程。

由于，合并得到的模拟信号包括了两个单载波信号，所以模数转换器8的带宽要求大于或等于两个模拟提取模块6中的5M模拟滤波器62的带宽的总和。

另外，如图4所示，在本发明实施例中，数字提取模块9为两个，其数量与天线1接收的双载波中的单载波的个数相同，并且数字提取模块9包括：第四变频器91和5M数字滤波器92，其中：

第四变频器91用于对模数转换后的数字信号进行变频，将数字信号中的一个单载波信号的中心频点移动到零频；

5M数字滤波器92用于将变频后的数字信号中的单载波信号滤出，得到一个与天线1接收的多载波信号中一个单载波信号相对应的单载波数字信号。

又一个实施例：

在上一个以双载波为例的实施例中，在数字提取模块9中，对模数转换后的数字信号先进行移频，然后进行数字滤波，在本发明实施例中，如图5所示，还可以对模数转换后的数字信号先进行数字滤波，然后进行移频。

如图5所示，数字滤波器92用于对将模数换号后的数字信号中的一个单载波信号滤出；

第四变频器91用于将滤出的单载波信号的中心频点移动到零频，得到一个与天线1接收的多载波信号中一个单载波信号对应的单载波数字信号。

由于在对模数转换后的数字信号进行处理时，首先进行滤波，然后在对滤波后的单载波信号进行变频，所以在本发明实施例中，数字滤波器92的中心频点与上一实施例中的数字滤波器92的中心频点将不同。

又一个实施例：

下面以四载波为例对本发明作进一步的详细说明。在本发明实施例中，天线1接收的四载波信号中有四个5M的单载波信号，并且四个5M的单载波信号中，有两个5M的单载波信号是连续的。

图6为本发明实施例提供的四载波接收装置的一个具体实施方式的结构示意图。

在本发明实施例中，分离模块10中第一变频器12的个数为两个，分离器11将四载波信号分离成两个分离信号，其中：一个分离信号中的两个单载波信号是连续的，并且连续单载波信号的分类信号由图6中上方的第一变频器12进行变频。

如图6所示，在本发明实施例中，模拟提取模块6的个数为三个，分别为：第一模拟提取模块600、第二模拟提取模块610和第三模拟提取模块620，其中：第一模拟提取模块6包括：第二变频器61、10M模拟滤波器62和两个第三变频器63，其中：

第二变频器61用于将频段信号中的两个连续单载波信号的中心频点移动到零频，以便将该两个连续单载波信号滤出；

10M模拟滤波器62用于对第二变频器61移频后的频段信号进行模拟滤波，将频段信号中的两个连续单载波信号滤出；

两个第三变频器63分别用于对滤波后的两个连续单载波信号的中心频点移动，得到两个中间信号。第三变频器63对单载波信号进行移频，其目的是使得两个模拟提取模块6得到的两个中间信号的频段不同且相连续，方便后续的合并过程。

第二模拟提取模块610和第三模拟提取模块620的结构与上述实施例中模拟提取模块6的结构相同，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例中，数字提取模块9的个数四个，四个数字提取模块9分别从模数转换后的数字信号提取得到一个单载波数字信号，并且所提取得到的四个单载波数字信号与天线1接收的四载波信号中的四个单载波信号一一对应。

在本发明实施例中，以四载波为例对本发明提供的多载波接收装置进行了详细阐述，在本发明其它实施例中，还可以根据需要，在四载波的基础上进行扩展后可以接收八载波以及更多的载波信号，并且这些扩展均属于本发明的保护范围。

又一个实施例：

本发明还提供了一种多载波接收方法，如图7所示，为本发明实施例提供的一种多载波接收方法的流程示意图。

该多载波接收方法包括以下步骤：

S100：接收多载波信号。

利用天线接收多多载波信号，并且在多载波信号内包含有N个单载波信号。

S200：将接收到的多载波信号按照频段不同分离成多个频段信号。

按照频段不同的方式，将接收到的多载波信号分离成多个中心频点位于零频的频段信号。

在本申请实施例中，如图8所示，该步骤可以包括：

S201：将多载波信号按照不同的频段分离为多个分离信号。

这里分离信号的数量小于等于N，并且分离信号可以包括：一个单载波信号、多个连续单载波信号、或者多个离散单载波信号。

S202：分别对多个分离信号进行变频，将多个分离信号的中心频点移动到零频，得到多个中心频点位于零频频段信号。

由于分离后不同的分离信号的中心频点通常不是位于零频，为了方便后续寻找分离信号中的单载波信号，在这里可以将分离信号的中心频点移动到零频。

S300：对多个频段信号进行变频及模拟滤波，得到L个中间信号。

在本发明实施例中，如图9所示，该步骤可以包括：

S301：对频段信号进行变频，将频段信号中的一个单载波信号或多个连续单载波信号的中心频点移动到零频。

该步骤中，将需要滤出的一个单载波信号或多个连续单载波信号的中心频点移动到零频，这是为了方便在后续对单载波信号的滤波。

S302：对单载波信号的中心频点移动零频的频段信号进行模拟滤波，将频段信号中的一个单载波信号或多个连续单载波信号滤出。

S303：将滤出的单载波信号或多个连续单载波信号的中心频点移动，得到一个中间信号。

步骤S300中得到的L个中间信号的频段不同且相连续，并且由于每个中间信号内可以包含一个单载波信号，也可以包括多个连续的单载波信号，所以L大于等于M，且小于等于N，并且L也为正整数。

S400：将L个中间信号按照带宽相加的方式进行合并，得到一个频段连续的模拟信号。

S500：对合并得到的模拟信号进行模数转换，得到一个数字信号。

S600：对数字信号进行变频和数字滤波，得到与多载波信号中包含的N个单载波信号一一对应的N个单载波数字信号。

在本发明实施例中，如图10所示，该步骤可以包括：

S601A：分别对所述数字信号进行变频，将所述数字信号内的N个单载波的中心频点均移动到零频，得到N个数字信号。

变频后得到N个数字信号中，单载波的中心频点均位于零频。

S602A：分别对得到的N个数字信号进行数字滤波，得到N个单载波数字信号。

数字滤波后得到的N个单载波数字信号与所述多载波信号中多个单载波信号一一对应。

在S600中可以对数字信号先进行变频，然后进行数字滤波，也可以先进行数字滤波，然后在进行变频，如图11所示，该步骤还可以包括：

S601B：分别对所述数字信号进行数字滤波，将所述数字信号内的N个单载波信号滤出。

S602B：分别对滤出的N个单载波信号进行变频，得到N个单载波数字信号。

变频是指将N个单载波信号中每一个单载波信号的中心频点移动到零频，变频后得到的N个单载波数字信号与所述多载波信号中多个单载波信号一一对应。

图10中的步骤为先变频，再数字滤波，而图11中的步骤是先数字滤波，再进行变频，由于在对模数转换后的数字信号进行处理时，图11中的步骤是首先进行数字滤波，然后在对滤波后的单载波信号进行变频，所以图10与图11中的步骤相比，在进行变频时，需要分别将中心频点移动到不同的位置。

以上仅是本发明的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种多载波接收装置，其特征在于，包括：天线、分离模块、合并器、模数转换器、M个模拟提取模块和N个数字提取模块，其中M为大于2的整数，N为大于或等于M的整数；

所述天线用于接收多载波信号，所述多载波信号包含有N个单载波信号；

所述分离模块用于将所述多载波信号按照不同的频段分离为多个频段信号，其中任一频段信号内包含有：一个单载波信号，或者多个相离散的单载波信号，或者多个连续的单载波信号，所述多个频段信号的数量小于或等于M；

所述M个模拟提取模块用于对所述多个频段信号进行变频及模拟滤波，以得到L个中间信号，其中一个频段信号对应至少一个模拟提取模块，所述L个中间信号的频段不同且相连续，其中，M≤L≤N；

所述合并器用于将所述L个中间信号按照带宽相加的方式合并为一个频段连续的模拟信号；

所述模数转换器用于对合并后得到的所述模拟信号进行模数转换，以得到一个数字信号；

所述N个数字提取模块用于分别从所述数字信号中提取与所述多载波信号中包含的N个单载波信号一一对应的N个单载波数字信号。

2.根据权利要求1所述的多载波接收装置，其特征在于，所述分离模块包括：分离器和多个第一变频器，其中：

所述分离器用于将所述多载波信号按照不同的频段分离为多个分离信号；

所述第一变频器的数量等于所述分离信号的数量，其中任一所述第一变频器用于对一个所述分离信号进行变频，将所述分离信号的中心频点移动到零频，以得到中心频点位于零频的频段信号。

3.根据权利要求2所述的多载波接收装置，其特征在于，所述模拟提取模块包括：

第二变频器、模拟滤波器和至少一个第三变频器，其中：

所述第二变频器与所述第一变频器一一对应，所述第二变频器用于将所述频段信号中的一个或多个连续的单载波信号的中心频点移动到零频；

所述模拟滤波器用于对单载波信号的中心频点移动到零频的所述频段信号进行模拟滤波，将所述频段信号中的一个或多个连续的单载波信号滤出；

至少一个所述第三变频器用于将滤出的一个或多个连续的单载波信号的中心频点移动，得到一个中间信号。

4.根据权利要求1所述的多载波接收装置，其特征在于，所述模数转换器的带宽大于或等于所述M个模拟提取模块中的所有模拟滤波器的带宽的总和。

5.根据权利要求1至4任一项所述的多载波接收装置，其特征在于，所述数字提取模块包括：第四变频器和数字滤波器，其中：

所述第四变频器用于对模数转换后的所述数字信号进行变频，将所述数字信号中的一个单载波信号的中心频点移动到零频；

所述数字滤波器用于将单载波信号的中心频点移动零频的数字信号中中心频点位于零频的单载波信号滤出，得到一个与所述多载波信号中一个单载波信号相对应的单载波数字信号。

6.根据权利要求1至4任一项所述的多载波接收装置，其特征在于，所述数字提取模块包括：数字滤波器和第四变频器，其中：

所述数字滤波器用于将模数转换后的数字信号中的一个单载波信号滤出；

所述第四变频器用于将滤出的单载波信号的中心频点移动到零频，得到一个与所述多载波信号中一个单载波信号对应的单载波数字信号。

7.一种多载波接收方法，其特征在于，包括：

接收多载波信号，所述多载波信号包含有N个单载波信号；

将接收到的所述多载波信号按照频段不同分离成多个频段信号，其中任一频段信号内包含：一个单载波信号，或者多个相离散的单载波信号，或者多个连续的单载波信号；

对多个所述频段信号进行变频及模拟滤波，得到L个中间信号，L个所述中间信号的频段不同且相连续，并且L小于等于N且大于等于M；

将L个所述中间信号按照带宽相加的方式进行合并，得到一个频段连续的模拟信号；

对合并得到的所述模拟信号进行模数转换，得到一个数字信号；

对所述数字信号进行变频和数字滤波，得到与所述多载波信号中包含的N个单载波信号一一对应的N个单载波数字信号。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将接收到的所述多载波信号按照频段不同分离成多个频段信号，具体包括：

将所述多载波信号按照不同的频段分离为多个分离信号，所述分离信号的数量小于等于M，M为大于2的整数，并且M为小于或等于N的整数；

分别对多个所述分离信号进行变频，将多个所述分离信号的中心频点移动到零频，得到多个中心频点位于零频频段信号。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当所述频段信号内包含有一个单载波信号或者多个相离散的单载波信号时，所述对多个所述频段信号进行变频及模拟滤波，得到L个中间信号，具体包括：

对所述频段信号进行变频，将所述频段信号中的一个单载波信号或多个连续单载波信号的中心频点移动到零频；

对单载波信号的中心频点移动零频的所述频段信号进行模拟滤波，将所述频段信号中的一个单载波信号或多个连续单载波信号滤出；

将滤出的单载波信号或多个连续单载波信号的中心频点移动，得到一个中间信号，且L个所述中间信号的频段不同且相连续，其中，M≤L≤N。

10.根据权利要求7至9任一项所述的方法，其特征在于，对所述数字信号进行变频和数字滤波，具体包括：

分别对所述数字信号进行变频，将所述数字信号内的N个单载波的中心频点均移动到零频，得到N个，单载波的中心频点位于零频的，数字信号；

分别对得到的N个，单载波的中心频点位于零频的，数字信号进行数字滤波，得到与所述多载波信号中多个单载波信号一一对应的N个单载波数字信号。

11.根据权利要求7至9任一项所述的方法，其特征在于，对所述数字信号进行变频和数字滤波，具体包括：

分别对所述数字信号进行数字滤波，将所述数字信号内的N个单载波信号滤出；

分别对滤出的N个单载波信号进行变频，将N个单载波信号中每一个单载波信号的中心频点移动到零频，得到与所述多载波信号中多个单载波信号一一对应的N个单载波数字信号。