CN103580703B - 发射电路、收发机、通信系统和发射数据的方法 - Google Patents

发射电路、收发机、通信系统和发射数据的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种发射电路、收发机、通信系统和发射数据的方法。发射电路包括：数字接口电路，在预定带宽上获得待发送的数据，并且将数据分解为并行的N路子数字信号流；数字调制电路，接收N路子数字信号流，并且对N路子数字信号流进行调制，以获得N路调制信号；频率搬移电路，接收N路调制信号，并且对N路调制信号进行频率搬移；合成器，将经过频率搬移后的N路调制信号中的M路调制信号合并成带宽信号；数模转换器，接收带宽信号，并且对带宽信号进行数模转化获得模拟信号；上变频电路，接收模拟信号，并且将模拟信号转换为射频信号，以便在天线上发送射频信号。本发明能够降低发射电路处理信号的复杂度，从而提高了系统性能。

Description

发射电路、收发机、通信系统和发射数据的方法
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其是涉及一种发射电路、收发机、通信系统和发射数据的方法。
背景技术
无线通信系统对带宽的要求越来越大。E-Band微波技术因其具有10GHz（71-76GHz和81-86GHz）的带宽且处于大气衰落低谷，得到了中长距离高速无线点对点系统的青睐。随着技术和芯片处理能力的提升，高性能的信号处理技术、高频谱效率的调制和编码技术等都成为现实，这都要求系统有高效率的模数转换器件（ADC）和数模转换器件（DAC）。
通常可以采用时域交错采样的方法或者频域多通道采样的方法解决高带宽和高速度带来的ADC/DAC瓶颈。然而，这两种方法需要对ADC/DAC的输出信号进行复杂的后处理，从而降低了系统性能。
另外，DAC的速度和精度往往要高于ADC，因此，在通信系统中通常呈现DAC/ADC能力不对称的情况。例如，带宽为5GHz的E-band对ADC和DAC的最低需求高达10Gsps，而DAC的处理速度比ADC更容易达到如此高的要求。
发明内容
本发明的实施例提供了一种发射电路、收发机、通信系统和发射数据的方法，能够降低收发机处理的复杂度，从而提高系统性能。
一方面，提供了一种发射电路，包括：数字接口电路，用于在预定带宽上获得待发送的第一数据，并且将第一数据分解为并行的N路第一子数字信号流，上述N路第一子数字信号流中的每个第一子数字信号流占用的带宽小于该预定带宽，N为正整数；数字调制电路，用于接收上述N路第一子数字信号流，并且对上述N路第一子数字信号流进行调制，以获得N路第一调制信号；第一频率搬移电路，用于接收上述N路第一调制信号，并且对上述N路第一调制信号进行频率搬移，其中经过频率搬移后的上述N路第一调制信号中的相邻第一调制信号之间没有频带间隔；第一合成器，用于将经过频率搬移后的上述N路第一调制信号中的M路第一调制信号合并成第一带宽信号，M为正整数；第一数模转换器，用于接收第一带宽信号，并且对第一带宽信号进行数模转化获得第一模拟信号；上变频电路，用于接收第一模拟信号，并且将第一模拟信号转换为射频信号，以便在天线上发送该射频信号。
另一方面，提供了一种收发机，包括：接收电路和上述发射电路，其中该接收机电路，包括：下变频电路，用于将在接收天线上接收的射频信号转换为模拟信号；中频功率分配器，用于将该模拟信号分解为Q个并行的子模拟信号流；第二频率搬移电路，用于将上述Q个并行的子模拟信号流进行频率搬移；Q个模数转换器，用于对上述Q个并行的子模拟信号流分别进行模数转换获得Q个并行的数字信号流；数字解调电路，对上述Q个并行数字信号流进行解调处理，获得Q个并行的解调信号；数字接口电路，将上述Q个并行的解调信号合成第二数据。
另一方面，提供了一种通信系统，该通信系统包括发射机和接收机，其中该发射机包括上述发射电路；该接收机包括：下变频电路，用于将在接收天线上接收的该射频信号转换为模拟信号；中频功率分配器，用于将该模拟信号分解为N个并行的子模拟信号流；第二频率搬移电路，用于将上述N个并行的子模拟信号流进行频率搬移；N个模数转换器，用于对上述N个并行的子模拟信号流分别进行模数转换获得N个并行的数字信号流；数字解调电路，对上述N个并行数字信号流进行解调处理，获得N个并行的解调信号；数字接口电路，将上述N个并行的解调信号合成第一数据。
另一方面，提供了一种发射数据的方法，包括：在预定带宽上获得待发送的第一数据，并且将第一数据分解为并行的N路第一子数字信号流，上述N路第一子数字信号流中的每个第一子数字信号流占用的带宽小于该预定带宽，N为正整数；对上述N路第一子数字信号流进行调制，以获得N路第一调制信号；对上述N路第一调制信号进行频率搬移，其中经过频率搬移后的上述N路第一调制信号中的相邻第一调制信号之间没有频带间隔；将经过频率搬移后的上述N路第一调制信号中的M路第一调制信号合并成第一带宽信号，M为正整数；对第一带宽信号进行数模转化获得第一模拟信号；将第一模拟信号转换为射频信号，以便在天线上发送该射频信号。
另一方面，提供了一种传输数据的方法，，包括：接收数据的方法和上述发射数据的方法，其中该接收数据的方法，包括：将在接收天线上接收的射频信号转换为模拟信号；将该模拟信号分解为Q个并行的子模拟信号流；将上述Q个并行的子模拟信号流进行频率搬移；对上述Q个并行的子模拟信号流分别进行模数转换获得Q个并行的数字信号流；对上述Q个并行数字信号流进行解调处理，获得Q个并行的解调信号；将上述Q个并行的解调信号合成第二数据。
另一方面，提供了一种通信方法，包括：接收数据的方法和上述该的发射数据的方法；其中该接收数据的方法，包括：将在接收天线上接收的该射频信号转换为模拟信号；将该模拟信号分解为N个并行的子模拟信号流；将上述N个并行的子模拟信号流进行频率搬移；对上述N个并行的子模拟信号流分别进行模数转换获得N个并行的数字信号流；对上述N个并行数字信号流进行解调处理，获得N个并行的解调信号；将上述N个并行的解调信号合成第一数据。
本技术方案的发射电路可以将数据分解为并行的多路子数字信号流，分别对多路子数字信号流进行调制和频率搬移，然后合并成大带宽信号，再使用一个数模转换器将该大带宽信号转换成模拟信号，最后经过上变频转换成射频信号。由于本发明的实施例可以将大带宽划分成多个子带，并且能够在发送端和接收端独立对多路子数字信号流进行处理，因而在数模转换后无需对模拟信号进行复杂的后处理，能够降低处理的复杂度，从而提高了系统性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是根据本发明的第一实施例的一种发射电路的示意性电路框图。
图2是根据本发明的第二实施例的一种发射电路的示意性电路框图。
图3是根据本发明的第三实施例的一种发射电路的示意性电路框图。
图4是根据本发明的第四实施例的一种发射电路的示意性电路框图。
图5是根据本发明的第五实施例的一种收发机的示意性电路框图。
图6是根据本发明的第六实施例的一种通信系统的示意性电路框图。
图7A和图7B分别是根据本发明的第七实施例的一种发射电路和接收电路的电路图。
图8A和图8B分别是根据本发明的第八实施例的一种发射电路和接收电路的电路图。
图9A和图9B分别是根据本发明的第九实施例的一种发射电路和接收电路的电路图。
图10是根据本发明的第十实施例的一种收发机的电路图。
图11是根据本发明的第十一实施例的一种收发机的电路图。
图12是根据本发明的实施例的合成器的电路框图。
图13是根据本发明的第十二实施例的一种发射数据的方法的示意性流程图。
图14是根据本发明的第十三实施例的一种传输数据的方法的示意性流程图。
图15是根据本发明的第十四实施例的一种通信方法的示意性流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应理解，本发明的技术方案可以应用于各种通信系统，例如：GSM（Global Systemof Mobile communication，全球移动通讯）系统、CDMA（Code Division Multiple Access，码分多址）系统、WCDMA（，Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址）系统、GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线业务）、LTE（Long TermEvolution，长期演进）系统、LTE-A（Advanced long term evolution，先进的长期演进）系统、UMTS（Universal Mobile Telecommunication System，通用移动通信系统）等。
本发明实施例可以用于不同的制式的无线网络。无线接入网络在不同的系统中可包括不同的网元。例如，LTE和LTE-A中无线接入网络的网元包括eNB（eNodeB，演进型基站），WCDMA中无线接入网络的网元包括RNC（Radio Network Controller，无线网络控制器）和NodeB，类似地，WiMax（Worldwide Interoperability for Microwave Access，全球微波互联接入）等其它无线网络也可以使用与本发明实施例类似的方案，只是基站系统中的相关模块可能有所不同，本发明实施例并不限定。
本发明的实施例提供了一种高速毫米波（特别是E-Band）系统的实施方案，可以应用于微波通信的回程（back haul）技术中，根据本发明的实施例并不限于此，也可用于其它微波或无线通信系统，例如，无线点对点系统等等。
采用时域交错采样的方法或者频域多通道采样的方法解决高带宽和高速度带来的ADC/DAC瓶颈时，除了需要对ADC/DAC的输出信号进行复杂的后处理之外，还容易造成传输的信号失真，使得系统性能难以保证。这两种方法对DAC/ADC的同步有很高的要求，导致对多个DAC/ADC的联合控制难度增大。
图1是根据本发明的第一实施例的一种发射电路100的示意性电路框图。数字接口电路110、数字调制电路120、第一频率搬移电路130、第一合成器140、第一数模转换器150和上变频电路160。
数字接口电路110在预定带宽上获得待发送的第一数据，并且将第一数据分解为并行的N路第一子数字信号流，上述N路第一子数字信号流中的每个第一子数字信号流占用的带宽小于该预定带宽，N为正整数。数字调制电路120接收上述N路第一子数字信号流，并且对上述N路第一子数字信号流进行调制，以获得N路第一调制信号。第一频率搬移电路130接收上述N路第一调制信号，并且对上述N路第一调制信号进行频率搬移，其中经过频率搬移后的上述N路第一调制信号中的相邻第一调制信号之间没有频带间隔。第一合成器140，用于将经过频率搬移后的上述N路第一调制信号中的M路第一调制信号合并成第一带宽信号，M为正整数。第一数模转换器150，用于接收第一带宽信号，并且对第一带宽信号进行数模转化获得第一模拟信号。上变频电路160接收第一模拟信号，并且将第一模拟信号转换为射频信号，以便在天线上发送该射频信号。
根据本发明的实施例可以将预定的带宽拆分成N个子带，并且对各个子带独立处理，即独立发送和接收。换句话说，可以在发射电路的发射通道中对N路子数字信号流进行独立处理，将频带连续的N路子数字信号流中的至少一部分子数字信号流合成一个数据流，并且通过一个DAC进行数模变换，转换得到的模拟信号通过模拟电路处理后由发送天线发送出去。
具体来说，在发送端，数字接口单元将单个数据流或多个数据流分解成多路并行的数据流（即多个子数字信号流），例如，可以将用户的一路4比特的数据分解成4路1比特的子数字信号流，或者将用户的两路2比特的数据分解成4路1比特的子数字信号流。然后，数字调制器对N路子数字信号流进行数字调制，得到具有相同的频点的N路第一调制信号，例如，数字调制电路可以分别使用N个FPGA对N个子数字信号流进行调制。第一频率搬移电路可以分别使用N个频率对N路第一调制信号进行频率搬移，得到N路频率连续的、没有频带间隔的调制信号，例如，第一频率搬移电路可以分别使用N个混频器以及对应的N个本地振荡器对N路第一调制信号进行频率搬移。第一合成器将N路调制信号中的至少一部分调制信号合成大带宽信号。一个高速DAC对该大带宽信号进行模拟转换，并且经过上变频电路发送出去。由于在发送端对每个子带进行了独立的处理，使得在接收端可以通过带通滤波器将每个子带拆分出来，并且通过低速ADC采样得到子数字信号流，最后独立地对每个子带的子数字信号进行数字解调。
应理解，每个第一子数字信号流占用的带宽可以相等也可以不相等，并且M可以小于N，也可以等于N。例如，当M小于N时，部分子数字信号流被合成为大带宽信号；当M等于N时，所有的子数字信号流被合成为大带宽信号。
根据本发明的实施例的发射电路可以将数据分解为并行的多路子数字信号流，分别对多路子数字信号流进行调制和频率搬移，然后合并成大带宽信号，再使用一个数模转换器将该大带宽信号转换成模拟信号，最后经过上变频转换成射频信号。由于本发明的实施例可以将大带宽划分成多个子带，并且能够在发送端和接收端独立对多路子数字信号流进行处理，因而在数模转换后无需对模拟信号进行复杂的后处理，能够降低收发机信号处理的复杂度，从而提高了系统性能。
由于经过频率搬移后多路调制信号之间没有频带间隔，因此，提高了频谱的利用率。
另外，由于在发射端多个子通道仅使用一个高速DAC和一套模拟中频电路，因此，并且节省了发射电路的器件和成本。
根据本发明的实施例，第一合成器480可以包括加法器，该加法器用于将经过频率搬移的上述N个第一调制信号相加，以合并成第一宽带信号。
根据本发明的实施例，N可以至少为4，根据本发明的实施例并不限于此，N也可以小于4。另外，第一数据可以为至少一个二进制数字信号流。
图2是根据本发明的第二实施例的一种发射电路200的示意性电路框图。图2的实施例的发射电路可以采用两个以上的合成器和数模转换器。
图2的发射电路包括：数字接口电路210、数字调制电路220、第一频率搬移电路230、第一合成器240、第一数模转换器250和上变频电路260，其与图1的数字接口电路110、数字调制电路120、第一频率搬移电路130、第一合成器140、第一数模转换器150和上变频电路160类似，在此不再赘述。
图2的发射电路200还包括：第二合成器270和第二数模转换器280。
第二合成器270将经过频率搬移后的上述N路第一调制信号中的L路第一调制信号合并成第二带宽信号，其中该L路第一调制信号与该M路第一调制信号不同，即L路第一调制信号为N路第一调制信号中除M路第一调制信息之外的信号，L为正整数。第二数模转换器280接收第二带宽信号，并且对第二带宽信号进行数模转化获得第二模拟信号，其中上变频电路260用于接收第一模拟信号和第二模拟信号，并且将第一模拟信号和第二模拟信号合并成该射频信号。
例如，第一频率搬移电路可以分别使用N个具有相同间隔的频率对N路第一调制信号进行频率搬移，以便经过频率搬移后的N路第一调制信号的带宽连续，即N路第一调制信号的带宽相邻接。第一频率搬移电路还可以分别使用L个具有相同间隔的频率对L路第一调制信号进行频率搬移，而分别使用M个具有相同间隔的频率对M路第一调制信号进行频率搬移，在这种情况下，第一模拟信号和第二模拟信号可能存在带宽重叠或频率间隔。
可选地，作为另一实施例，上变频电路160还在将第一模拟信号和第二模拟信号合并成该射频信号之前，分别对第一模拟信号和第二模拟信号进行频率搬移。
例如，在第一模拟信号和第二模拟信号存在带宽重叠或者存在频带间隔的情况下，可以进一步对第一模拟信号和第二模拟信号进行频率搬移，以便经过频率搬移后的第一模拟信号和第二模拟信号的带宽连续且没有频率间隔或重叠。
图3是根据本发明的第三实施例的一种发射电路300的示意性电路框图。图3的实施例的发射电路包括对应于多个天线（例如，第一天线和第二天线）中的每个天线的发射电路，从而能够支持多天线系统。第一天线对应的发射电路与第二天线对应的发射电路中的各个单元的功能相同。
对应于第一天线，图3的发射电路300包括：数字接口电路310、数字调制电路320、第一频率搬移电路330、第一合成器340、第一数模转换器350和第一上变频电路360，其与图1的数字接口电路110、数字调制电路120、第一频率搬移电路130、第一合成器140、第一数模转换器150和上变频电路160类似，在此不再赘述。
根据本发明的实施例，对应于第二天线，数字接口电路310还在该预定带宽上获得待发送的第二数据，并且将第二数据分解为并行的N路第二子数字信号流，其中上述N路第二子数字信号流中的每个第二子数字信号流占用的带宽小于该预定带宽，作为一种实施例可以使得M＝N；数字调制电路320还接收上述N路第二子数字信号流，并且对上述N路第二子数字信号流进行调制，以获得N路第二调制信号。
对应于第二天线，图3的发射电路300还包括：第二频率搬移电路370第二合成器380第二数模转换器390和第二上变频电路395。
第二频率搬移电路370接收上述N路第二调制信号，并且对上述N路第二调制信号进行频率搬移，其中经过频率搬移后的上述N路第二调制信号中的相邻第二调制信号之间没有频带间隔。第二合成器380将经过频率搬移后的上述N路第二调制信号合并成第二带宽信号。第二数模转换器390接收第二带宽信号，并且对第二带宽信号进行数模转化获得第二模拟信号。第一上变频电路360接收第一模拟信号，并且将第一模拟信号转换为第一射频信号，以便在第一天线上发送第一射频信号。第二上变频电路395接收第二模拟信号，并且将第二模拟信号转换为第二射频信号，以便在第二天线上发送第二射频信号。
根据本发明的实施例，数字调制电路320包括N个调制器，上述N个调制器分别对上述N个第一子数字信号流进行调制，并且上述N个调制器分别对上述N个第二子数字信号流进行调制。
例如，上述调制器可以由FPGA来实现，对应于第一天线的第一子数字信号流和对应于第二天线的第二子数字信号流使用相同的FPGA进行数字调制。换句话说，从相同的FPGA输出的第一调制信号和第二调制信号可以输出到使用相同的频率进行频率搬移的混频器。因为每个频域子通道的独立性，使得高复杂度的数字处理器件和FPGA可以分布于多个不同的DSP/FPGA片/板中，从而使得实现更加容易和灵活。
在M＝N的情况下，对应于第一天线的第一数据或对应于第二天线的第二数据对应的子数字信号流被合成一个大带宽信号，并且使用一个DAC进行数模转换，即在发射端，每个天线对应的所有子通道仅使用一个高速DAC和一套模拟中频电路，因此，并且节省了发射电路的器件和成本。
图4是根据本发明的第四实施例的一种发射电路400的示意性电路框图。图4的实施例的发射电路包括对应于多极化（例如，H极和V极化）的发射电路，从而能够支持多极化天线系统。
图4的发射电路400包括：数字接口电路410、数字调制电路420、第一频率搬移电路430、第一合成器440、第一数模转换器450和第一上变频电路460，其与图1的数字接口电路110、数字调制电路120、第一频率搬移电路130、第一合成器140、第一数模转换器150和上变频电路160类似，在此不再赘述。
发射电路400的发射天线为双极化天线，数字调制电路420在H极化上对上述N路第一子数字信号流进行调制，并且优选M＝N。
数字接口电路410还在该预定带宽上获得待发送的第二数据，并且将第二数据分解为并行的K路第二子数字信号流，上述K路第二子数字信号流中的每个第二子数字信号流占用的带宽小于该预定带宽，K为正整数。
数字调制电路420还接收上述K路第二子数字信号流，并且在V极化上对上述K路第二子数字信号流进行调制，以获得K路第二调制信号。
发射电路300还包括：第二数字调制电路425、第二频率搬移电路470、第二合成器480、第二数模转换器490、第二数模转换器490、第二上变频电路495和耦合器465。
第二数字调制电路425接收上述K路第二子数字信号流，并且在V极化上对上述K路第二子数字信号流进行调制，以获得K路第二调制信号；第二频率搬移电路470接收上述K路第二调制信号，并且对上述K路第二调制信号进行频率搬移，其中经过频率搬移后的该K路第二调制信号中的相邻第二调制信号之间没有频带间隔；第二合成器将经过频率搬移后的上述K路第二调制信号合并成第二带宽信号；第二数模转换器490接收第二带宽信号，并且对第二带宽信号进行数模转化获得第二模拟信号；其中第一上变频电路460，接收第一模拟信号，并且将第一模拟信号转换为第一射频信号。第二上变频电路495，接收第二模拟信号，并且将第二模拟信号转换为第二射频信号。耦合器465将第一射频信号和第二射频信号进行耦合，以便在该双极化天线上发送第一射频信号和第二射频信号。
根据本发明的实施例，数字调制电路420包括N+K个调制器，其中上述N个该调制器分别对上述N个第一子数字信号流进行调制，该K个调制器分别对该K个第二子数字信号流进行调制，其中N可以等于K。
图5是根据本发明的第五实施例的一种收发机500的示意性电路框图。收发机500包括：接收电路和发射电路。图5的发射电路可以包括：数字接口电路510、数字调制电路520、第一频率搬移电路530、第一合成器540、第一数模转换器550和上变频电路560，其与图1的数字接口电路110、数字调制电路120、第一频率搬移电路130、第一合成器140、第一数模转换器150和上变频电路160类似，在此不再赘述。
上述接收机电路可以包括：下变频电路595、中频功率分配器590、第二频率搬移电路580和N个模数转换器570。
下变频电路595将在接收天线上接收的射频信号转换为模拟信号。中频功率分配器590将该模拟信号分解为N个并行的子模拟信号流。第二频率搬移电路580将上述N个并行的子模拟信号流进行频率搬移。N个模数转换器570对上述N个并行的子模拟信号流分别进行模数转换获得N个并行的数字信号流。数字解调电路525对上述N个并行数字信号流进行解调处理，获得N个并行的解调信号。数字接口电路510将上述N个并行的解调信号合成第二数据。
根据本发明的实施例可以将数据分解为并行的多路子数字信号流，分别对多路子数字信号流进行调制和频率搬移，然后合并成大带宽信号，再使用一个数模转换器将该大带宽信号转换成模拟信号，最后经过上变频转换成射频信号。由于本发明的实施例可以将大带宽划分成多个子带，并且在发送端和接收端独立对多路子数字信号流进行处理，因而在数模转换后无需对模拟信号进行复杂的后处理，能够降低收发机信号处理的复杂度，从而提高了系统性能。
根据本发明的实施例，可以在接收端通过频域子通道采样的方式，降低了对ADC的要求，并且在发射端，通过数字域的子通道划分，使得接收端可以对每个独立的频域子通道进行处理。一方面，每个频域子通道可以独立传输数据，从而提高了系统的灵活性。另一方面，因为每个频域子通道的独立性，使得高复杂度的数字处理器件和FPGA可以分布于多个不同的DSP/FPGA片/板中，同时只使用一个高速DAC和一套模拟发射中频电路，节省了相关的器件和成本。
图6是根据本发明的第六实施例的一种通信系统600的示意性电路框图。通信系统600包括发射机和接收机。
图6的发射机包括图1、图2、图3或图4的发射电路。该发射电路包括：数字接口电路610、数字调制电路620、第一频率搬移电路630、第一合成器540、第一数模转换器650和上变频电路660，其与图1的数字接口电路110、数字调制电路120、第一频率搬移电路130、第一合成器140、第一数模转换器150和上变频电路160类似，在此不再赘述。
该接收机包括：下变频电路665、中频功率分配器655、第二频率搬移电路645、Q个模数转换器635、数字解调电路625和数字接口电路615。
下变频电路665将在接收天线上接收的该射频信号转换为模拟信号。中频功率分配器655将该模拟信号分解为Q个并行的子模拟信号流。第二频率搬移电路645将所述Q个并行的子模拟信号流进行频率搬移。Q个模数转换器635对上述Q个并行的子模拟信号流分别进行模数转换获得Q个并行的数字信号流。数字解调电路625对上述Q个并行数字信号流进行解调处理，获得Q个并行的解调信号。数字接口电路615将上述Q个并行的解调信号合成第一数据，其中在应用中，Q可以等于N。
根据本发明的实施例可以将数据分解为并行的多路子数字信号流，分别对多路子数字信号流进行调制和频率搬移，然后合并成大带宽信号，再使用一个数模转换器将该大带宽信号转换成模拟信号，最后经过上变频转换成射频信号。由于本发明的实施例可以将大带宽划分成多个子带，并且在发送端和接收端独立对多路子数字信号流进行处理，因而在数模转换后无需对模拟信号进行复杂的后处理，能够降低收发机信号处理的复杂度，从而提高了系统性能。
根据本发明的实施例，可以在接收端通过频域子通道采样的方式，降低了对ADC的要求，并且在发射端，通过数字域的子通道划分，使得接收端可以对每个独立的频域子通道进行处理。一方面，每个频域子通道可以独立传输数据，从而提高了系统的灵活性。另一方面，因为每个频域子通道的独立性，使得高复杂度的数字处理器件和FPGA可以分布于多个不同的DSP/FPGA片/板中，同时只使用一个高速DAC和一套模拟发射中频电路，节省了相关的器件和成本。
下面结合具体例子，更加详细地描述本发明的实施例。图10是根据本发明的第十实施例的一种收发机的电路图。图12是根据本发明的实施例的合成器的电路框图。图10的收发机是图5的收发机的例子。
参见图10，收发机的发射电路包括一个DAC，而收发机的接收电路包括N个ADC，即ADC的数目为DAC的数目的N倍。收发机可分为三部分：数字调制解调部分、模拟中频部分和模拟射频部分，这里模拟中频部分和模拟射频部分，下面详细描述收发机的工作原理。
参见图10，在发射端，数字接口电路1001在预定带宽（例如5GHz）上获得数据并且将该数据分解为并行的N路子数字信号流，每个子数字信号流占用的带宽小于该预定带宽。例如，如果将总带宽为5GHz的数据分解为4路数字信号流（即4个子通道），则每路子数字信号流的带宽为1.25GHz。举例来说，一个4比特的数据可以被分成4个1比特，或者两个2bit的数据可以被分成4个1比特，分别在4个子通道中传输。
由N个（例如，4个）现场可编程门阵列（FPGA）1002~1005组成的数字调制电路接收上述N路子数字信号流，并且对上述N路子数字信号流进行调制，以获得N路调制信号，其中N个FPGA 1002~1005与N路子数字信号流一一对应。根据本发明的实施例也可以采用专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）等实现数字调制电路。
数据调制电路的工作原理如下：N个子数字信号流分别由N个FPGA1002~1005独自进行处理。每个FPGA的功能相同，各个子通道的FPGA处理主要（采用单载波或多载波调制方式）完成对数字信号的调制。其中，对子数字信号流的调制包括并不限于信道编码、符号映射调制、OFDM调制、脉冲成形、采样率转换、预加重、预均衡、峰均比抑制等。每个FPGA可以包括：编码模块，用于对输入子数字信号流进行编码，例如，低密度奇偶校验（Low-densityParity-check，LDPC）编码；星座点映射模块，用于将输入的子数字信号流映射到对应的星座点，例如，64相正交振幅调制（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）；快速傅立叶反变换（Inverse Fast Fourier Transform，IFFT）模块，用于对输入的子数字信号流进行傅里叶反变换，以将频域信号转换成时域信号；加窗模块，用于对输入的时域信号同时或者单独加时域窗和频域窗；成帧模块，用于在信号中插入前导序列等，以完成组帧功能；采样率变换模块，用于将采样率转变到DAC的采样率。通过FPGA数字调制后，每个FPGA输出的调制信号的中心频点在1.2GHz，有用信号占用的带宽为0.5750GHz-1.8250GHz。
由N个混频器1006~1009以及N个本地振荡器f1~fN组成的频率搬移电路接收上述N路调制信号，并且对上述N路调制信号进行混频和频率搬移。例如，假设N＝4，如果每个FPGA输出的调制信号的中心频点在1.2GHz，并且本地振荡器的频率选择f1=0GHz，f2=1.25GHz，f3=2.5GHz，f4=3.75GHz，则经过频率搬移后，混频器1006~1009输出的调制信号的中心频点分别变为1.2GHz、1.45GHz、3.6GHz和4.95GHz，总共占用的频带为0.5750GHz-5.5750GHz，并且相邻调制信号之间没有频带间隔。
合成器1010将经过频率搬移后的上述N路调制信号合并成大带宽信号。参见图12，合成器1010可以包括加法器1210和SINC函数1220。合成器1010将数据流1至数据流N（经过频率搬移后的N路调制信号）相加。例如，假设N＝4，选择f1=0GHz，f2=1.25GHz，f3=2.5GHz，f4=3.75GHz，将4个子带的拼接成5GHz的大带宽信号，也就是0.5750GHz-5.5750GHz。SINC函数1220用于对合成的大带宽信号进行补偿，并将补偿后的信号输出到DAC1011。
DAC1011从合成器1010接收大带宽信号，并且对该大带宽信号进行数模转化获得模拟信号，并且将输出的模拟信号输出到上变频电路。
上变频电路接收DAC1011输出的模拟信号，并且将该模拟信号转换为射频信号，以便在天线上发送该射频信号，上变频电路可以包括模拟中频部分的上变频和模拟射频部分的上变频。具体而言，在模拟中频部分中，DAC1011输出的模拟信号经过混频器1012和本地振荡器fIF进行模拟中频调制（即第一次上变频），然后经过带通滤波器（Band Pass Filter，BPF）1013进行滤波，再经过放大器1014进行放大，最后将放大后的模拟信号输出到模拟射频部分。在模拟射频部分中，从模拟中频部分输出的模拟信号经过混频器1015和本地振荡器fRF进行上变频（第二次上变频），经过放大器1016进行放大，然后经过BPF1017进行滤波，再经过放大器1018进行放大后，最后经过双工器1019送入到天线1020进行发射。
在接收端，天线1020接收来自对端收发机发射的射频信号，该射频信号经过双工器1019进入收发机的接收电路，然后经过BPF1049进行滤波，再经过放大器1048进行射频放大，最后经过混频器1047和本地振荡器fRF进行下变频，得到模拟中频信号。
模拟中频信号经过中频功率分配器1046，得到分别在N个子信道中传输的N个相同频点的并行子模拟信号流。每个子模拟信号流经过各自的放大器1042~1045进行放大，然后经过BPF1038~1041进行滤波，再经过混频器1034~1037和本地振荡器f1’~fN’进行频率搬移（中频下变频），将其搬移到期望的频率上，最后经过BPF1030~1033进行滤波。经过各个中频处理后的各个子模拟信号的频点相同，也就是与发送端FPGA输出信号的频点相同。
经过中频处理后的多个并行子数据流经过各自的ADC进行采样得到各个子通道的子数字信号流（即离散采样信号），并输出到由N个FPGA组成的数字解调电路进行解调处理。
数字解调电路的工作原理如下：各个子通道的子数字信号流经过各自的FPGA处理，得到各个子数字信号流对应的发送比特判决信号。各个子通道的FPGA处理主要完成对数字信号的解调，包括单载波或多载波调制方式。其中，对数字信号的解调包括并不局限于信道估计、编码解调、采样率转换，同步，均衡等。每个FPGA可以包括：采样率变换模块，用于将ADC采样率变换到符号率的采样率；自动增益控制模块，用于通过对输入的信号功率进行估计，并调整模拟器件的增益；帧同步模块，用于完成帧同步功能；频偏估计与补偿模块，用于对载波频偏和采样频率频偏进行估计和补偿；FFT模块，用于将时域信号转换成频域信号；信道估计模块，用于完成信道估计，从而对信号实现相干检测；残余频偏估计与补偿模块，用于对残留的载波频偏和采样频率频偏进行估计和补偿；相噪消除模块，用于对射频器件引入的相位噪声进行消除；解码模块，用于完成数据的解码。
经过FPGA处理的多个子通道的发送比特判决信号经过数字接口电路1001，合成得到一个高速的接收判决信号。
根据本发明的实施例，可以在接收端通过频域子通道采样的方式，降低了对ADC的要求，并且在发射端，通过数字域的子通道划分，使得接收端可以对每个独立的频域子通道进行处理。一方面，每个频域子通道可以独立传输数据，从而提高了系统的灵活性。另一方面，因为每个频域子通道的独立性，使得高复杂度的数字处理器件和FPGA可以分布于多个不同的DSP/FPGA片/板中，同时只使用一个高速DAC和一套模拟发射中频电路，节省了相关的器件和成本。
图11是根据本发明的第十一实施例的一种收发机的电路图。图11的收发机中的发射电路是图2的实施例的例子。
与图10的实施例不同的是，图11收发机的发射电路可以包括M个DAC，而接收电路的ADC的数目为N*M，即ADC的数目为DAC的数目的N倍。
参见图11，在发射端，数字接口电路1101在预定带宽（例如，5GHz）上获得数据并且将该数据分解为并行的M*N路子数字信号流，每个子数字信号流占用的带宽小于该预定带宽。例如，如果将总带宽为5GHz的数据分解为2*N路子数字信号流（即2*N个子通道），则每路子数字信号流的带宽为5/(2*N)GHz。
由2*N个FPGA1102~1105组成的数字调制电路接收2*N路子数字信号流，并且对上述2*N路子数字信号流进行调制，以获得2*N路调制信号，其中2*N个FPGA1102~1105与2*N路子数字信号流一一对应。每个FPGA输出的调制信号的中心频点在1.2GHz（假设N＝2），有用信号占用的带宽为0.5750GHz-1.8250GHz。
由N个混频器1106~1107以及频率为f1~fN的N个本地振荡器f1~fN组成的频率搬移电路接收N个FPGA1102~1103输出的N路调制信号，并且对上述N路调制信号进行混频和频率搬移。由另外N个混频器1108~1109以及频率为f1~fN的N个本地振荡器组成的频率搬移电路接收N个FPGA1104~1105输出的N路调制信号，并且对上述N路调制信号进行混频和频率搬移。例如，假设N＝2，如果每个FPGA输出的调制信号的中心频点在1.2GHz，并且本地振荡器的频率选择f1=0GHz，f2=1.25GHz，则经过频率搬移后，混频器1106~1109输出的调制信号的中心频点分别变为1.2GHz、2.45GHz、1.2GHz和2.45GHz。
合成器1110将经过N个混频器1006~1007进行频率搬移后的N路调制信号合并成大带宽信号。合成器1111将经过N个混频器1008~1009进行频率搬移后的N路调制信号合并成大带宽信号。例如，假设N＝2，选择f1=0GHz，f2=1.25GHz，合成器1110和合成器1111各自将2个子带拼接成2.5GHz的大带宽信号，也就是0.5750GHz-3.0750GHz，并且相邻调制信号之间没有频带间隔。
DAC1111和DAC1112分别从合成器1110和合成器1111接收两个大带宽信号，对这两个大带宽信号进行数模转化获得模拟信号，并且将输出的模拟信号输出到上变频电路。
上变频电路接收DAC1111和DAC1112输出的模拟信号，并且将模拟信号转换为射频信号，以便在天线上发送该射频信号。具体而言，在模拟中频部分中，DAC1111和DAC1112输出的模拟信号分别经过BPF1113和BPF1114进行滤波，经过混频器1115和本地振荡器gl以及混频器1116和本地振荡器gm进行中频上变频和频率搬移，然后经过BPF1117和BPF1118进行滤波，再经过放大器1119和放大器1120进行放大，最后利用中频功率合成器1116将放大器1119和放大器1120输出的和放大的两个模拟信号进行合成处理后输出到模拟射频部分，其中gl和gm之间的差为2.5GHz，以便中频功率合成器1116将两个模拟信号的拼接成5GHz的大带宽信号，即0.5750GHz-5.5750GHz。图11的模拟射频部分包括混频器1121、本地振荡器fc、放大器1122、BPF1123和放大器1124，与图10的模拟射频部分的各个单元类似，在此不再赘述。最后，模拟射频部分的输出经过双工器1125送入到天线1126进行发射。
图11的收发机中的接收电路的放大器1127、混频器1128和本地振荡器fc、中频功率分配器1129、放大器1130~1133、BPF1134~1137、BPF1142~1145、ADC1146~1149和FPGA1150~1153的功能与图10的接收电路的各个单元类似，在此不再赘述。图11的接收电路与图10的接收电路不同的是，混频器1138~1139和频率为fl+gl的本地振荡器对BPF1134~1135的输出进行频率搬移，而混频器1140~1141和频率为fm+gm的本地振荡器对BPF1136~1137的输出进行频率搬移。
图7A和图7B分别是根据本发明的第七实施例的一种发射电路和接收电路的电路图。图7A和图7B的发射电路和接收电路是图4的实施例的例子。
图7A的实施例的发射电路在H极化和V极化分别对大带宽信号进行调制得到H极化信号和V极化信号，然后通过双极化天线分别将H和V极化信号发送出去，图7B的接收电路从双极化天线接收并解调出H极化信号和V极化信号。
发射电路的天线720和接收电路的天线770为双极化天线，数字调制电路分别在H极化和V极化上对N路子数字信号流进行调制。图7A的实施例包括两个DAC711和DAC731，分别对应于H极化和V极化。
参见图7A，在发射端，对应于H极化，数字接口电路701分别在预定带宽（例如，5GHz）上获得数据并且将该数据分解为并行的N路子数字信号流。同样，对应于DAC731，数字接口电路701可以得到N路子数字信号流。
与H极化对应的发射电路包括：N个FPGA702~705、N个混频器706~709和频率为f1~fN的本地振荡器、合成器710、DAC711、BPF713、放大器714、混频器715和频率为fRF的本地振荡器、放大器716、BPF717以及放大器718，这些单元的功能与图10的发射电路对应单元类似，在此不再赘述。与V极化对应的发射电路包括：N个FPGA722~725、N个混频器726~729和频率为f1~fN的本地振荡器、合成器730、DAC731、BPF733、放大器734、混频器735和频率为fRF的本地振荡器、放大器736、BPF737以及放大器738，同样，这些单元与图10的发射电路的对应单元类似，在此不再赘述。与图10的发射电路不同的是，放大器718和放大器738分别将H极化信号和V极化信号发送给耦合器（OMT）719，耦合器719将H极化信号和V极化信号转换为双极化信号输出给双极化720天线。
参见图7B，在接收端，耦合器769将从双极化天线770接收到的双极化信号转换成H极化信号和V极化信号。
与H极化对应的接收电路包括：BPF768、放大器767、混频器766和本地振荡器fRF、中频功率分配器765、放大器761~764、BPF757~760、混频器753~756和频率为f1’~fN’的本地振荡器BPF749~752、ADC745~748和FPGA741~744，这些单元与图10的接收电路的各个单元类似，在此不再赘述。与V极化对应的接收电路包括：BPF798、放大器797、混频器796和本地振荡器fRF、中频功率分配器785、放大器791~794、BPF787~790、混频器783~786和频率为f1’~fN’的本地振荡器、BPF779~782、ADC775~778和FPGA771~774，这些单元与图10的接收电路的各个单元类似，在此不再赘述。与图10的接收电路不同的是，耦合器769接收双极化天线770接收的双极化信号，将双极化信号转换成H极化信号和V极化信号，并且分别输出给放大器768和放大器798。
图8A和图8B分别是根据本发明的第八实施例的一种发射电路和接收电路的电路图。图8A和图8B的发射电路和接收电路是图3的实施例的例子。
图8A实施例的发射电路对应于多个天线1~天线M，图8B的接收电路对应于多个天线1~天线N。
在发射端，对应于每根天线，分别对大带宽信号进行调制，然后通过每根天线发送出去。在接收端，对应于每根天线，对多路信号进行相应的接收和解调。
参见图8A，在发射端，对应于每根天线，数字接口电路701分别在预定带宽（例如，5GHz）上获得数据并且将该数据分解为并行的N路子数字信号流。
对应于天线1，发射电路包括：N个FPGA802~805、N个混频器806~809和频率为f1~fN的本地振荡器、合成器810、DAC811、混频器812和频率为fIF的本地振荡器、BPF813、放大器814、混频器815和频率为fRF的本地振荡器、放大器816、BPF817以及放大器818，这些单元的功能与图10的发射电路对应单元类似，在此不再赘述。对应于天线M，发射电路包括：N个FPGA802~805、N个混频器826~829和频率为f1~fN的本地振荡器、合成器830、DAC831、混频器832和频率为fIF的本地振荡器、BPF833、放大器834、混频器835和频率为fRF的本地振荡器、放大器836、BPF837以及放大器838，这些单元的功能与图10的发射电路对应单元类似，在此不再赘述。与图10的发射电路不同的是，放大器818和放大器838分别输出射频信号给天线1和天线M。
由上可见，对应于天线1的发射电路的子数字信号流与对应于天线M的发射电路的子数字信号流采用相同的FPGA进行数字调制。例如，FPGA802输出的两路调制信号分别输出到混频器806和混频器826，混频器FPGA803输出的两路调制信号分别输出到混频器807和混频器827，等等。
参见图8B，在接收端，对应于天线1的接收电路包括：BPF868、放大器867、混频器866和本地振荡器fRF、中频功率分配器865、放大器861~764、BPF857~760、混频器853~856和频率为f1’~fN’的本地振荡器BPF849~752、ADC845~848和FPGA841~844，这些单元与图10的接收电路的各个单元类似，在此不再赘述。对应于天线N的接收电路包括：BPF898、放大器897、混频器896和本地振荡器fRF、中频功率分配器895、放大器891~894、BPF897~890、混频器883~886和频率为f1’~fN’的本地振荡器BPF879~882、ADC875~878和FPGA841~844，这些单元与图10的接收电路的各个单元类似，在此不再赘述。与图10的接收电路不同的是，放大器868和放大器898分别从天线1和天线N接收射频信号。
由上可见，对应于天线1的接收电路的子数字信号流与对应于天线N的接收电路的子数字信号流采用相同的FPGA进行数字解调。例如，ADC845和ADC875均输出数字信号给FPGA841进行数字解调，ADC846和ADC876均输出数字信号给FPGA842进行数字解调，等等。
图9A和图9B分别是根据本发明的第九实施例的一种发射电路和接收电路的电路图。图9A的发射电路和接收电路是图3和图4结合的例子。
图9A的实施例包括分别对应于多根双极化天线1~双极化天线M的发射电路，图9B的实施例包括分别对应于多根双极化天线1~双极化天线N的接收电路，并且每根双极化天线对应的发射电路在H极化和V极化分别对大带宽信号进行调制得到H极化信号和V极化信号，然后通过双极化天线分别将H和V极化信号发送出去，每根双极化天线对应的接收电路从双极化天线接收并解调出H极化信号和V极化信号。
在发射端，双极化天线1对应的发射电路包括：与H极化对应的发射电路和与V极化对应的发射电路。与H极化对应的发射电路包括：N个FPGA902~905、N个混频器906~909和频率为f1~fN的本地振荡器、合成器910、DAC911、混频器912和本地振荡器fIF、BPF913、放大器914、混频器915和频率为fRF的本地振荡器、放大器916、BPF917和放大器918，放大器918连接到耦合器919，耦合器919连接到天线920，这些单元的功能与图7A的发射电路对应单元类似，在此不再赘述。与V极化对应的发射电路包括：N个FPGA902’~905’、N个混频器926~929和频率为f1~fN的本地振荡器、合成器930、DAC931、混频器932和本地振荡器f1F、BPF933、放大器934、混频器935和频率为fRF的本地振荡器、放大器936、BPF937和放大器938，放大器938连接到耦合器919，耦合器919连接到天线920，这些单元与图7B的发射电路的对应单元类似，在此不再赘述。
在发射端，双极化天线M对应的发射电路包括：与H极化对应的发射电路和与V极化对应的发射电路。与H极化对应的发射电路包括：N个FPGA902~905、N个混频器906’~909’和频率为f1~fN的本地振荡器、合成器910’、DAC911’、混频器912’和本地振荡器fIF、BPF913’、放大器914’、混频器915’和频率为fRF的本地振荡器、放大器916’、BPF917’以及放大器918’，放大器918’连接到耦合器919’，耦合器919’连接到天线920’，这些单元的功能与图7A的发射电路对应单元类似，在此不再赘述。与V极化对应的发射电路包括：N个FPGA902’~905’、N个混频器926’~929’和频率为f1~fN的本地振荡器、合成器930、DAC931、混频器932’和本地振荡器fIF、BPF933’、放大器934’、混频器935’和频率为fRF的本地振荡器、放大器936’、BPF937’以及放大器938’，放大器938’连接到耦合器919’，耦合器919’连接到天线920’，这些单元与图7B的发射电路的对应单元类似，在此不再赘述。
在接收端，双极化天线1对应的接收电路包括：与H极化对应的接收电路和与V极化对应的接收电路。与H极化对应的接收电路包括：BPF968、放大器967、混频器966和本地振荡器fRF、中频功率分配器965、放大器961~964、BPF957~960、混频器953~956和频率为f1’~fN’的本地振荡器BPF949~952、ADC945~948和FPGA941~944，这些单元与图7A的接收电路的各个单元类似，在此不再赘述。与V极化对应的接收电路包括：BPF998、放大器997、混频器996和本地振荡器fRF、中频功率分配器995、放大器991~994、BPF987~990、混频器983~986和频率为f1’~fN’的本地振荡器、BPF979~982、ADC975~978和FPGA941’~944’，这些单元与图7B的接收电路的各个单元类似，在此不再赘述。
在接收端，双极化天线N对应的接收电路包括：与H极化对应的接收电路和与V极化对应的接收电路。与H极化对应的接收电路包括：BPF968’、放大器967’、混频器966’和本地振荡器fRF、中频功率分配器965’、放大器961~964’、BPF957’~960’、混频器953’~956’和频率为f1’~fN’的本地振荡器BPF949’~952’、ADC945’~948’和FPGA941’~944’，这些单元与图7B的接收电路的各个单元类似，在此不再赘述。与V极化对应的接收电路包括：BPF998’、放大器997’、混频器996’和本地振荡器fRF、中频功率分配器995’、放大器991’~994’、BPF987’~990’、混频器983’~986’和频率为f1’~fN’的本地振荡器、BPF979’~982’、ADC975’~978’和FPGA941~944，这些单元与图7B的接收电路的各个单元类似，在此不再赘述。
上面描述了根据本发明实施例的发射电路、收发机和通信系统，下面分别结合图13至图15描述根据本发明实施例的发射数据的方法和传输数据的方法。
图13是根据本发明的第十二实施例的一种发射数据的方法的示意性流程图。该发射数据的方法包括如下内容。
1310，在预定带宽上获得待发送的第一数据，并且将第一数据分解为并行的N路第一子数字信号流，上述N路第一子数字信号流中的每个第一子数字信号流占用的带宽小于该预定带宽，N为正整数。
1320，对上述N路第一子数字信号流进行调制，以获得N路第一调制信号。
1330，对上述N路第一调制信号进行频率搬移，其中经过频率搬移后的上述N路第一调制信号中的相邻第一调制信号之间没有频带间隔。
1340，将经过频率搬移后的上述N路第一调制信号中的M路第一调制信号合并成第一带宽信号，M为正整数。
1350，对第一带宽信号进行数模转化获得第一模拟信号。
1360，将第一模拟信号转换为射频信号，以便在天线上发送该射频信号。
根据本发明的实施例可以将数据分解为并行的多路子数字信号流，分别对多路子数字信号流进行调制和频率搬移，然后合并成大带宽信号，再使用一个数模转换器将该大带宽信号转换成模拟信号，最后经过上变频转换成射频信号。由于本发明的实施例可以将大带宽划分成多个子带，并且在发送端和接收端独立对多路子数字信号流进行处理，因而在数模转换后无需对模拟信号进行复杂的后处理，能够降低收发机信号处理的复杂度，从而提高了系统性能。
可选地，作为另一实施例，图13的方法还包括：将经过频率搬移后的上述N路第一调制信号中的L路第一调制信号合并成第二带宽信号，其中该L路第一调制信号与该M路第一调制信号不同；对第二带宽信号进行数模转化获得第二模拟信号，其中在1360中，可以将第一模拟信号和第二模拟信号合并成该射频信号。
可选地，作为另一实施例，图13的方法还包括：在将第一模拟信号和第二模拟信号合并成该射频信号之前，分别对第一模拟信号和第二模拟信号进行频率搬移。
可选地，作为另一实施例，图13的方法还包括：在该预定带宽上获得待发送的第二数据，并且将第二数据分解为并行的N路第二子数字信号流，其中上述N路第二子数字信号流中的每个第二子数字信号流占用的带宽小于该预定带宽，其中M＝N；对上述N路第二子数字信号流进行调制，以获得N路第二调制信号，对上述N路第二调制信号进行频率搬移，其中经过频率搬移后的上述N路第二调制信号中的相邻第二调制信号之间没有频带间隔；将经过频率搬移后的上述N路第二调制信号合并成第二带宽信号；对第二带宽信号进行数模转化获得第二模拟信号；其中在1360中，将第一模拟信号转换为第一射频信号，以便在第一天线上发送第一射频信号，并且将第二模拟信号转换为第二射频信号，以便在第二天线上发送第二射频信号。
在1320中，可以采用N个调制器分别对上述N个第一子数字信号流进行调制，并且采用上述N个调制器分别对上述N个第二子数字信号流进行调制。
根据本发明的实施例，该天线为双极化天线，在1320中，可以在H极化上对上述N路第一子数字信号流进行调制，其中M＝N，其中图13的方法还包括：在该预定带宽上获得待发送的第二数据，并且将第二数据分解为并行的K路第二子数字信号流，该K路第二子数字信号流中的每个第二子数字信号流占用的带宽小于该预定带宽，其中K为正整数；在V极化上对该K路第二子数字信号流进行调制，以获得K路第二调制信号；对该K路第二调制信号进行频率搬移，其中经过频率搬移后的该K路第二调制信号中的相邻第二调制信号之间没有频带间隔；将经过频率搬移后的该K路第二调制信号合并成第二带宽信号；对第二带宽信号进行数模转化获得第二模拟信号；其中在1360中，可以将第一模拟信号转换为第一射频信号，接收第二模拟信号，并且将第二模拟信号转换为第二射频信号，并且将第一射频信号和第二射频信号进行耦合，以便在该双极化天线上发送第一射频信号和第二射频信号。
在1320中，可以采用N个调制器分别对上述N个第一子数字信号流进行调制，并且采用K个调制器分别对该K个第二子数字信号流进行调制。
在1340中，可以采用加法器将经过频率搬移的上述N个第一调制信号相加，以合并成第一宽带信号。
根据本发明的实施例，N至少为4，第一数据为至少一个二进制数字信号流。
图14是根据本发明的第十三实施例的一种传输数据的方法的示意性流程图。
图14的传输数据的方法包括接收数据的方法和图13该的发射数据的方法，其中接收数据的方法包括如下内容。
1410，将在接收天线上接收的射频信号转换为模拟信号。
1420，将该模拟信号分解为Q个并行的子模拟信号流。
1430，将上述Q个并行的子模拟信号流进行频率搬移。
1440，对上述Q个并行的子模拟信号流分别进行模数转换获得Q个并行的数字信号流。
1450，对上述Q个并行数字信号流进行解调处理，获得Q个并行的解调信号。
1460，将上述Q个并行的解调信号合成第二数据，其中在应用中Q可以等于N。
根据本发明的实施例可以将数据分解为并行的多路子数字信号流，分别对多路子数字信号流进行调制和频率搬移，然后合并成大带宽信号，再使用一个数模转换器将该大带宽信号转换成模拟信号，最后经过上变频转换成射频信号。由于本发明的实施例可以将大带宽划分成多个子带，并且在发送端和接收端独立对多路子数字信号流进行处理，因而在数模转换后无需对模拟信号进行复杂的后处理，能够降低收发机信号处理的复杂度，从而提高了系统性能。
图15是根据本发明的第十四实施例的一种通信方法的示意性流程图。
图15的通信方法包括接收数据的方法和如图13该的发射数据的方法，其中上述接收数据的方法包括如下内容。
1510，将在接收天线上接收的该射频信号转换为模拟信号。
1520，将该模拟信号分解为N个并行的子模拟信号流。
1530，将上述N个并行的子模拟信号流进行频率搬移。
1540，对上述N个并行的子模拟信号流分别进行模数转换获得N个并行的数字信号流。
1550，对上述N个并行数字信号流进行解调处理，获得N个并行的解调信号。
1560，将上述N个并行的解调信号合成第一数据。
根据本发明的实施例可以将数据分解为并行的多路子数字信号流，分别对多路子数字信号流进行调制和频率搬移，然后合并成大带宽信号，再使用一个数模转换器将该大带宽信号转换成模拟信号，最后经过上变频转换成射频信号。由于本发明的实施例可以将大带宽划分成多个子带，并且在发送端和接收端独立对多路子数字信号流进行处理，因而在数模转换后无需对模拟信号进行复杂的后处理，能够降低收发机信号处理的复杂度，从而提高了系统性能。
与现有的通过频域方法或时域方法来提高DAC/ADC处理速度的技术方案相比，本发明的实施例在对信号处理时复杂度小，信号不容易失真，不存在对多个DAC/ADC的联合控制。与现有降低信号带宽的技术方案相比，本发明降低了DAC数目，以及对发送端的模拟中射频处理器件需求。与现有的频域多通道技术相比，不需要在每个通道之间保留保护带。另一方面，可以对频带自由的划分，不受限制、系统各扩展性强。另外，本发明的实施例提供了完整的一一对应的发送和接收方案，并且支持具备多极化和/或多天线的系统。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (22)

1.一种发射电路，其特征在于，包括；
数字接口电路，用于在预定带宽上获得待发送的第一数据，并且将所述第一数据分解为并行的N路第一子数字信号流，所述N路第一子数字信号流中的每个第一子数字信号流占用的带宽小于所述预定带宽，N为大于1的正整数；
第一数字调制电路，用于接收所述N路第一子数字信号流，并且对所述N路第一子数字信号流进行调制，以获得N路第一调制信号；
第一频率搬移电路，用于接收所述N路第一调制信号，并且对所述N路第一调制信号进行频率搬移使得经过频率搬移后的所述N路第一调制信号中的相邻第一调制信号之间没有频带间隔；
第一合成器，用于将经过频率搬移后的所述N路第一调制信号中的M路第一调制信号合并成第一带宽信号，所述M为小于或等于N的正整数；
第一数模转换器，用于接收所述第一带宽信号，并且对所述第一带宽信号进行数模转化获得第一模拟信号；
第一上变频电路，用于接收所述第一模拟信号，并且将所述第一模拟信号转换为第一射频信号，以便在天线上发送所述第一射频信号，其中所述第一数模转换器被设计成与接收端的Q个模数转换器相对应，使得在所述接收端通过所述Q个模数转换器对根据接收到的第一射频信号得到的Q个子模拟信号流分别进行模数转换获得Q个并行的数字信号流，Q为大于1的整数。
2.根据权利要求1所述的发射电路，其特征在于，还包括：
第二合成器，用于将经过频率搬移后的所述N路第一调制信号中的L路第一调制信号合并成第二带宽信号，其中所述L路第一调制信号与所述M路第一调制信号不同，所述L为正整数，L与M之和小于或等于N；
第二数模转换器，用于接收所述第二带宽信号，并且对所述第二带宽信号进行数模转化获得第二模拟信号，
其中所述上变频电路用于接收所述第一模拟信号和所述第二模拟信号，并且将所述第一模拟信号和所述第二模拟信号合并成所述第一射频信号。
3.根据权利要求2所述的发射电路，其特征在于，所述上变频电路还用于在将所述第一模拟信号和所述第二模拟信号合并成所述第一射频信号之前，分别对所述第一模拟信号和所述第二模拟信号进行频率搬移。
4.根据权利要求1所述的发射电路，其特征在于，
所述数字接口电路还用于在所述预定带宽上获得待发送的第二数据，并且将所述第二数据分解为并行的N路第二子数字信号流，其中所述N路第二子数字信号流中的每个第二子数字信号流占用的带宽小于所述预定带宽；
所述第一数字调制电路还用于接收所述N路第二子数字信号流，并且对所述N路第二子数字信号流进行调制，以获得N路第二调制信号，
其中所述发射电路还包括：
第二频率搬移电路，用于接收所述N路第二调制信号，并且对所述N路第二调制信号进行频率搬移，其中经过频率搬移后的所述N路第二调制信号中的相邻第二调制信号之间没有频带间隔；
第二合成器，将经过频率搬移后的所述N路第二调制信号中的P路信号合并成第二带宽信号,所述P为小于或等于N的正整数；
第二数模转换器，用于接收所述第二带宽信号，并且对所述第二带宽信号进行数模转化获得第二模拟信号；
所述发射电路还包括第二上变频电路，所述第二上变频电路具体用于接收所述第二模拟信号，并且将所述第二模拟信号转换为第二射频信号，以便在第二天线上发送第二射频信号。
5.根据权利要求4的发射电路，其特征在于，所述第一数字调制电路包括N个调制器，所述N个调制器分别对所述N个第一子数字信号流进行调制，并且所述N个调制器还用于分别对所述N个第二子数字信号流进行调制。
6.根据权利要求1的发射电路，其特征在于，所述天线为双极化天线，所述双极化天线包括H极化与V极化天线；
所述数字接口电路还用于在所述预定带宽上获得待发送的第二数据，并且将所述第二数据分解为并行的K路第二子数字信号流，所述K路第二子数字信号流中的每个第二子数字信号流占用的带宽小于所述预定带宽，K为正整数；
其中所述发射电路还包括：
第二数字调制电路，用于接收所述K路第二子数字信号流，并且在V极化上对所述K路第二子数字信号流进行调制，以获得K路第二调制信号,K为大于1的正整数；
第二频率搬移电路，用于接收所述K路第二调制信号，并且对所述K路第二调制信号进行频率搬移，其中经过频率搬移后的所述K路第二调制信号中的相邻第二调制信号之间没有频带间隔；
第二合成器，将经过频率搬移后的所述K路第二调制信号中的至少两路信号合并成第二带宽信号；
第二数模转换器，用于接收所述第二带宽信号，并且对所述第二带宽信号进行数模转化获得第二模拟信号；
其中所述发射电路还包括：
第二上变频电路，用于接收所述第二模拟信号，并且将所述第二模拟信号转换为第二射频信号；
耦合器，用于将所述第一射频信号和所述第二射频信号进行耦合，以便在所述双极化天线上分别发送所述第一射频信号和所述第二射频信号,其中在H极化上发送所述第一射频信号,V极化上发送所述第二射频信号。
7.根据权利要求6的发射电路，其特征在于，所述第一数字调制电路包括N个调制器，所述第二数字调制电路包括K个调制器，其中N个所述调制器分别对所述N个第一子数字信号流进行调制，所述K个调制器分别对所述K个第二子数字信号流进行调制。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的发射电路，其特征在于，所述第一合成器包括加法器，所述加法器用于将经过频率搬移的所述N个第一调制信号相加，以合并成第一带宽信号。
9.根据权利要求1至7中的任一项所述的发射电路，其特征在于，N至少为4，所述第一数据为至少一个二进制数字信号流。
10.一种收发机，其特征在于，包括：接收电路和如权利要求1至9中的任一项所述的发射电路，
其中所述接收电路，包括：下变频电路，用于将在接收天线上接收的第一射频信号转换为模拟信号；
中频功率分配器，用于将所述模拟信号分解为Q个并行的子模拟信号流；
第三频率搬移电路，用于将所述Q个并行的子模拟信号流进行频率搬移；
与所述第一数模转换器对应的Q个模数转换器，用于对所述Q个并行的子模拟信号流分别进行模数转换获得Q个并行的数字信号流；
数字解调电路，对所述Q个并行数字信号流进行解调处理，获得Q个并行的解调信号；
数字接口电路，将所述Q个并行的解调信号合成如权利要求1所述的第一数据。
11.一种通信系统，其特征在于，所述通信系统包括发射机和接收机，
所述发射机包括如权利要求1至9中的任一项所述的发射电路；
所述接收机，包括：下变频电路，用于将在接收天线上接收的所述第一射频信号转换为模拟信号；
中频功率分配器，用于将所述模拟信号分解为Q个并行的子模拟信号流；
第三频率搬移电路，用于将所述Q个并行的子模拟信号流进行频率搬移；
与所述第一数模转换器对应的Q个模数转换器，用于对所述Q个并行的子模拟信号流分别进行模数转换获得Q个并行的数字信号流；
数字解调电路，对所述Q个并行数字信号流进行解调处理，获得Q个并行的解调信号；
数字接口电路，将所述Q个并行的解调信号合成如权利要求1所述的第一数据。
12.一种发射数据的方法，其特征在于，包括：
在预定带宽上获得待发送的第一数据，并且将所述第一数据分解为并行的N路第一子数字信号流，所述N路第一子数字信号流中的每个第一子数字信号流占用的带宽小于所述预定带宽，N为大于1的正整数；
对所述N路第一子数字信号流进行调制，以获得N路第一调制信号；
对所述N路第一调制信号进行频率搬移，使得经过频率搬移后的所述N路第一调制信号中的相邻第一调制信号之间没有频带间隔；
将经过频率搬移后的所述N路第一调制信号中的M路第一调制信号合并成第一带宽信号，M为小于或等于N的正整数；
通过第一数模转换器对所述第一带宽信号进行数模转化获得第一模拟信号；
将所述第一模拟信号转换为第一射频信号，以便在天线上发送所述第一射频信号，其中所述第一数模转换器被设计成与接收端的Q个模数转换器相对应，使得在所述接收端通过所述Q个模数转换器对根据接收到的第一射频信号得到的Q个子模拟信号流分别进行模数转换获得Q个并行的数字信号流，Q为大于1的整数。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括：
将经过频率搬移后的所述N路第一调制信号中的L路第一调制信号合并成第二带宽信号，其中所述L路第一调制信号与所述M路第一调制信号不同，所述L为正整数，L与M之和小于或等于N；
对所述第二带宽信号进行数模转化获得第二模拟信号，
所述方法还包括：
将所述第一模拟信号和所述第二模拟信号合并成所述第一射频信号。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括：
在将所述第一模拟信号和所述第二模拟信号合并成所述第一射频信号之前，分别对所述第一模拟信号和所述第二模拟信号进行频率搬移。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述预定带宽上获得待发送的第二数据，并且将所述第二数据分解为并行的N路第二子数字信号流，其中所述N路第二子数字信号流中的每个第二子数字信号流占用的带宽小于所述预定带宽；
对所述N路第二子数字信号流进行调制，以获得N路第二调制信号，
对所述N路第二调制信号进行频率搬移，使得经过频率搬移后的所述N路第二调制信号中的相邻第二调制信号之间没有频带间隔；
将经过频率搬移后的所述N路第二调制信号中的P路信号合并成第二带宽信号，所述P为小于或等于N的正整数；
对所述第二带宽信号进行数模转化获得第二模拟信号；
所述方法还包括：
将所述第二模拟信号转换为第二射频信号，以便在第二天线上发送第二射频信号。
16.根据权利要求15的方法，其特征在于，所述对所述N路第一子数字信号流进行调制，包括：
采用N个调制器分别对所述N个第一子数字信号流进行调制，
其中所述对所述N路第二子数字信号流进行调制，包括：
采用所述N个调制器分别对所述N个第二子数字信号流进行调制。
17.根据权利要求12的方法，其特征在于，所述天线为双极化天线，所述双极化天线包括H极化与V极化天线，该方法还包括：
在所述预定带宽上获得待发送的第二数据，并且将所述第二数据分解为并行的K路第二子数字信号流，所述K路第二子数字信号流中的每个第二子数字信号流占用的带宽小于所述预定带宽，其中K为大于1的正整数；
在V极化上对所述K路第二子数字信号流进行调制，以获得K路第二调制信号；
对所述K路第二调制信号进行频率搬移，其中经过频率搬移后的所述K路第二调制信号中的相邻第二调制信号之间没有频带间隔；
将经过频率搬移后的所述K路第二调制信号中的至少两路信号合并成第二带宽信号；
对所述第二带宽信号进行数模转化获得第二模拟信号；
则所述方法还包括：
接收所述第二模拟信号，并且将所述第二模拟信号转换为第二射频信号；
将所述第一射频信号和所述第二射频信号进行耦合，以便在所述双极化天线上分别发送所述第一射频信号和所述第二射频信号，其中在H极化上发送所述第一射频信号,V极化上发送所述第二射频信号。
18.根据权利要求17的方法，其特征在于，
所述对所述N路第一子数字信号流进行调制，包括：
采用N个调制器分别对所述N个第一子数字信号流进行调制，
其中所述对所述K路第二子数字信号流进行调制，包括：
采用K个调制器分别对所述K个第二子数字信号流进行调制。
19.根据权利要求12至18中的任一项所述的方法，其特征在于，所述将经过频率搬移后的所述N路第一调制信号中的M路第一调制信号合并成第一带宽信号，包括：
采用加法器将经过频率搬移的所述N个第一调制信号相加，以合并成第一带宽信号。
20.根据权利要求12至18中的任一项所述的方法，其特征在于，N至少为4，所述第一数据为至少一个二进制数字信号流。
21.一种传输数据的方法，其特征在于，包括：接收数据的方法和如权利要求12至20中的任一项所述的发射数据的方法，
其中所述接收数据的方法，包括：
将在接收天线上接收的第一射频信号转换为模拟信号；
将所述模拟信号分解为Q个并行的子模拟信号流；
将所述Q个并行的子模拟信号流进行频率搬移；
通过与所述第一数模转换器对应的Q个模数转换器对所述Q个并行的子模拟信号流分别进行模数转换获得Q个并行的数字信号流；
对所述Q个并行数字信号流进行解调处理，获得Q个并行的解调信号；
将所述Q个并行的解调信号合成如权利要求12所述的第一数据。
22.一种通信方法，其特征在于，包括：接收数据的方法和如权利要求12至20中的任一项所述的发射数据的方法；
其中所述接收数据的方法，包括：
将在接收天线上接收的所述第一射频信号转换为模拟信号；
将所述模拟信号分解为Q个并行的子模拟信号流；
将所述Q个并行的子模拟信号流进行频率搬移；
通过与所述第一数模转换器对应的Q个模数转换器对所述Q个并行的子模拟信号流分别进行模数转换获得Q个并行的数字信号流；
对所述Q个并行数字信号流进行解调处理，获得Q个并行的解调信号；
将所述Q个并行的解调信号合成如权利要求12所述的第一数据。
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