CN112332892B - 一种收发机、接收及发送方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种收发机、接收及发送方法，将多通道的信号合成一路宽带信号后，送入一个中频复用模块。这样使用一个中频复用模块完成对多通道的信号进行处理，相较于使用多个中频模块，减少了部件，不仅节约了成本，而且达到减小芯片总面积的目的；另外，使用中频复用模块考虑总带宽，可以在同一带宽下同时处理多通道的信号，实现多通道复用，提高了设备的高效性。

Description

一种收发机、接收及发送方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种收发机、接收及发送方法。
背景技术
多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，简称MIMO)技术是采用多根天线的收发(接收机或发射机)系统架构，每一根天线对应一个收发通道。这样多收发通道包括：多个单通道收发机。每个单通道收发机的硬件链路，均包含一条独立的接收链路和发射链路。
传统的MIMO系统中，每一根天线对应的一个收发通道，都需要一套独立且完整的硬件配置，来分别处理对应通道中的无线电信号。收发系统的每一个通道，信号所经过的硬件链路，所包含的电路结构相同。随着通道数量的增多，收发系统所需的元器件数量也迅速增加，相应地芯片面积也随之增大，造成了芯片成本大幅上涨。
因此，如何有效地减小芯片面积，使得收发机高效化和小型化成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种收发机、接收及发送方法，用以解决现有技术中如何有效地减小芯片面积，使收发机高效化和小型化成为亟待解决的技术问题。具体技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种收发机，包括：
第一中频复用前级模块，用于基于每个通道天线接收的一路射频信号进行变频，将每路射频信号的频谱分别搬移到不相互交叠的不同中频频段，得到多通道的模拟中频信号；对所述多通道的模拟中频信号进行合路，得到一路宽带模拟中频信号；
所述第一中频复用模块，用于将所述一路宽带模拟中频信号进行模数转换，得到一路宽带数字中频信号；所述第一中频复用模块包括：一个复用模数转换模块，所述复用模数转换模块，用于根据采样定理，将所述一路宽带模拟中频信号进行模数转换，得到一路宽带数字中频信号；
第一中频复用后级模块，用于对所述一路带宽数字中频信号进行不同频率的滤波，分离出各通道的信号；对每个通道的信号进行二次变频，将每路变频后信号搬移至基带，得到两路正交的基带信号，以使所述两路正交的基带信号送入数字基带模块。
进一步的，所述第一中频复用前级模块，包括：接收天线、多通道的射频前端模块及多通道的频谱搬移模块；其中，
所述接收天线，用于接收每个通道天线的一路射频信号；
所述多通道的射频前端模块，用于对每路射频信号滤波放大，并将滤波放大后的射频信号送入所述多通道的频谱搬移模块；
所述多通道的频谱搬移模块，用于使用不同的本振信号，将每个通道中滤波放大后的射频信号的频谱，搬移到不相互交叠的不同中频频段，得到多通道的模拟中频信号；对所述多通道的模拟中频信号进行合路，得到一路宽带模拟中频信号；
所述第一中频复用后级模块包括：多通道的数字下变频模块；
所述多通道的数字下变频模块，用于对所述一路带宽数字中频信号进行不同频率的滤波，分离出各通道的信号；对每个通道的信号进行二次变频，将每路变频后信号搬移至基带，得到两路正交的基带信号，以使所述两路正交的基带信号送入数字基带模块。
进一步的，所述多通道的射频前端模块中各通道的射频前端模块包括射频滤波器和低噪声放大器；其中，
多通道的射频滤波器，用于将每路射频信号进行滤波处理，输出滤波后射频信号；
多通道的低噪声放大器，用于对滤波后射频信号进行放大，得到放大后射频信号；
所述多通道的频谱搬移模块包括：一个多输出端的频率综合器、一个多输入端的合路器、多通道的频谱搬移子单元；其中，每个频谱搬移子单元包括混频器、中频滤波器和可调增益放大器；其中，
频率综合器，用于为每个混频器提供不同的本振信号；
多通道的混频器，用于将每个通道所述放大后射频信号，作为每个通道的混频器的输入信号；利用所述不同的本振信号，将所述输入信号分别搬移到不相互交叠的不同中频频段，得到多通道的模拟中频信号；
多通道的中频滤波器，用于对所述多通道的模拟中频信号进行滤波，得到多通道滤波后模拟中频信号；
多通道的可调增益放大器，用于对多通道滤波后模拟中频信号进行增益调整，输出多通道的增益调整后模拟中频信号；
所述合路器，用于将所述多通道的增益调整后模拟中频信号，合成一路宽带模拟中频信号；
所述多通道的数字下变频模块包括：多通道的数字滤波器及多通道的数字下变频器；其中，
所述多通道的数字滤波器，用于将所述一路宽带数字中频信号进行不同频率的滤波，分离出各通道的数字中频信号；
所述多通道的数字下变频器，用于将每个通道的数字中频信号进行正交数字下变频，得到两路正交的基带I信号和Q信号；将所述两路正交的基带I信号和Q信号送入所述数字基带模块。
第二方面，本发明实施例提供了一种收发机，包括：
第二中频复用前级模块，用于获取对每个通道的数字基带模块输出的数字基带信号，将每路数字基带信号的频谱分别搬移至不相互交叠的不同中频频段，得到多通道的数字中频信号；对所述多通道的数字中频信号进行合路，得到一路宽带数字中频信号；
所述第二中频复用模块，用于将所述一路宽带数字中频信号进行数模转换，得到一路宽带模拟中频信号，所述第二中频复用模块包括：一个复用数模转换模块，所述复用数模转换模块，用于将所述一路宽带数字中频信号进行数模转换，得到一路宽带模拟中频信号；
第二中频复用后级模块，用于对所述一路带宽模拟中频信号进行不同频率的滤波，分离出各通道的模拟中频信号；对每个通道的模拟中频信号进行二次变频，将每路变频后信号变成多路相同频段的射频信号，将每路射频信号经放大和滤波后从天线发射。
进一步的，所述第二中频复用前级模块，包括：多通道的数字上变频模块；
所述多通道的数字上变频模块，用于对每个通道的数字基带模块输出的两路正交数字基带信号进行滤波放大，得到滤波放大后的数字基带信号；并使用不同的本振信号进行数字上变频，将每个通道中经滤波放大后的数字基带信号的频谱，搬移到不相互交叠的不同中频频段，得到多通道的数字中频信号；对所述多通道的数字中频信号进行合路，得到一路宽带数字中频信号；
所述第二中频复用后级模块，包括：多通道的频谱搬移模块、多通道的射频前端模块及发射天线；其中，
所述多通道的频谱搬移模块，用于对所述一路带宽模拟中频信号进行不同频率的滤波，分离出各通道的模拟中频信号；对每个通道的模拟中频信号进行二次变频；并针对所有路变频后信号中的每路变频后信号，将每路变频后信号变成一路射频信号，得到多路相同频段的射频信号；
所述多通道的射频前端模块，用于对每路射频信号进行滤波和放大；
所述发射天线，用于将滤波和放大后的每路射频信号从所述发射天线发射。
进一步的，所述多通道的数字上变频模块中各通道的数字上变频模块包括：数字滤波器、增益放大单元、数字上变频器和合路器；其中，
多通道的数字滤波器，用于将每路数字基带信号进行滤波处理，输出滤波后数字基带信号；
多通道的增益放大单元，用于对滤波后数字基带信号进行放大，得到放大后数字基带信号；
多通道的数字上变频器，用于对每个通道中放大后数字基带信号，使用不同的本振信号进行数字上变频，将频谱搬移到不相互交叠的不同中频频段，得到每个通道的数字中频信号；
所述合路器，用于将每个通道的数字中频信号，合成一路宽带数字中频信号送入复用数模转换模块；
所述多通道的频谱搬移模块包括一个多输出端的频率综合器和多通道的频谱搬移子单元，每个频谱搬移子单元包括：中频滤波器和混频器；其中，
多通道的中频滤波器，用于对所述带宽模拟中频信号进行不同频率的滤波，分离出各通道的信号，得到多通道滤波后模拟中频信号；
所述频率综合器，用于为每个混频器提供不同的本振信号；
多通道的混频器，用于将每个通道所述滤波后模拟中频信号，作为每个通道的混频器的输入信号；利用所述不同的本振信号，对所述输入信号进行二次变频，将频谱搬移到相同的射频频段，得到多通道模拟射频信号；
所述多通道的射频前端模块中各通道的射频前端模块包括：功率放大器和射频滤波器；
多通道的功率放大器，用于对所述多通道模拟射频信号进行增益放大，输出多通道增益放大后模拟射频信号；
多通道的射频滤波器，用于将所述多通道增益放大后模拟射频信号进行滤波。
第三方面，本发明实施例提供了一种接收方法，应用于上述第一方面的收发机。
第四方面，本发明实施例提供了一种发射方法，应用于如上述第二方面的收发机。
第五方面，本发明实施例提供了收发系统，包括：如上述第一方面的收发机，和/或如上述第二方面的收发机。
本发明实施例有益效果：
本发明实施例提供的一种收发机、接收及发送方法，将多通道的信号合成一路宽带信号后，送入一个中频复用模块。这样使用一个中频复用模块完成对多通道的信号进行处理，相较于使用多个中频模块，减少了部件，不仅节约了成本，而且达到减小芯片总面积的目的；另外，使用中频复用模块考虑总带宽，可以在同一带宽下同时处理多通道的信号，实现多通道复用，提高了设备的高效性。
当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
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为本发明实施例接收机的基本框架图；
图2为本发明实施例接收机的框架图；
图3为本发明实施例接收机的详细框架图；
图4为本发明实施例发射机的基本框架图；
图5为本发明实施例发射机的框架图；
图6为本发明实施例发射机的详细框架图；
图7为本发明实施例接收机的具体应用框架图；
图8(a)为本发明实施例的复用模数转换器的四通道无线收发系统的接收机中第一通道天线接收信号的频谱图；
图8(b)为本发明实施例的复用模数转换器的四通道无线收发系统的接收机中第二通道天线接收信号的频谱图；
图8(c)为本发明实施例的复用模数转换器的四通道无线收发系统的接收机中第三通道天线接收信号的频谱图；
图8(d)为本发明实施例的复用模数转换器的四通道无线收发系统的接收机中第四通道天线接收信号的频谱图；
图9(a)为本发明实施例的复用模数转换器的四通道无线收发系统的接收机中第一通道频谱搬移后的信号频谱图；
图9(b)为本发明实施例的复用模数转换器的四通道无线收发系统的接收机中第二通道频谱搬移后的信号频谱图；
图9(c)为本发明实施例的复用模数转换器的四通道无线收发系统的接收机中第三通道频谱搬移后的信号频谱图；
图9(d)为本发明实施例的复用模数转换器的四通道无线收发系统的接收机中第四通道频谱搬移后的信号频谱图；
图10为本发明实施例的复用模数转换器的四通道无线收发系统的接收机中，四个频谱搬移模块的四个输出信号合路后的一路宽带中频信号的频谱图。
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，都属于本发明保护的范围。
首先，为了方便理解本发明实施例，在此先介绍一下本发明实施例中下文的使用术语。
复用模数转换模块是指多路复用合成的模拟信号转换为数字信号；复用数模转换模块是指多路复用的数字信号转换为模拟信号；上述复用模数转换模块和上述复用数模转换模块，可以统称为中频复用模块。
“第一中频复用前级模块”的“第一”、及“第二中频复用前级模块”的“第二”是用来区分此处的两个中频复用前级模块，在此并不做顺序上的限定。
“第一中频复用模块”的“第一”、及“第二中频复用模块”的“第二”是用来区分此处的两个中频复用模块，在此并不做顺序上的限定。
“第一中频复用后级模块”的“第一”、及“第二中频复用后级模块”的“第二”是用来区分此处的两个中频复用后级模块，在此并不做顺序上的限定。
基于上述使用术语的介绍，下面继续对本发明实施例提供的一种收发机、接收及发送方法进行介绍。
大规模多输入多输出(Massive MIMO)技术是第五代移动通信(Fifth GenerationMobile Communication Systems，简称5G)的一大关键技术。在3G、4G系统中，多天线技术就已经得到了应用，例如在LTE系统中最多有4根天线，在LTE-A中最多有8根天线。由于无线电收发系统的信息传输量大约与接收机和发射机的通道数量成正比，为了大幅提高信息量，通常希望通道数越多越好。所以，发明人考虑在5G及未来的无线通信中，天线规模越来越大，基站通常配置了几十根甚至几百根的天线阵列，以在同一个时频上同时服务多个用户。这样使得MIMO技术在带宽和输出功率不变的情况下，系统可提供对于复用增益和分集增益两者之间的折中，使其信道容量能够成倍增加，从而使频谱利用率和信号传输的可靠性也能得到大幅提高。
相关技术中单通道收发机包含一条独立的接收链路和发射链路。收发系统的每一个通道，信号所经过的硬件链路，都包含独立的滤波器、放大器、混频器、衰减器、转换器比如模数转换器或数模转换器等器件芯片单元，并且电路结构基本相同。发明人研究相关技术中的单通道收发机之后，考虑到各收发通道之间的部件重复性高。因此，本发明实施例提供了一种收发机、接收及发送方法，将多通道的信号合成一路宽带信号后，送入一个中频复用模块。这样使用一个中频复用模块完成对多通道的信号进行处理，相较于使用多个中频模块，减少了部件，不仅节约了成本，而且达到减小芯片总面积的目的；另外，使用中频复用模块考虑总带宽，可以在同一带宽下同时处理多通道的信号，实现多通道复用，提高了设备的高效性。
下面首先对本发明实施例提供的收发机进行介绍。
本发明实施例所提供的一种收发机，应用于基站。
第一方面，为了解决如何有效地减小芯片面积，使收发机高效化和小型化，从接收角度，说明本发明实施例提供的一种收发机。
如图1所示，本发明实施例所提供的一种收发机，可以包括如下模块：
第一中频复用前级模块12，用于基于每个通道天线接收的一路射频信号进行变频，将每路射频信号的频谱分别搬移到不相互交叠的不同中频频段，得到多通道的模拟中频信号；对所述多通道的模拟中频信号进行合路，得到一路宽带模拟中频信号。
所述第一中频复用模块13，用于将一路宽带模拟中频信号进行模数转换，得到一路宽带数字中频信号，所述第一中频复用模块包括：一个复用模数转换模块(Analog-to-Digital Converter，简称ADC)，所述复用ADC，用于根据采样定理，将一路宽带模拟中频信号进行模数转换，得到一路宽带数字中频信号。
另外，本发明实施例中利用收发链路中各器件的最大带宽不同，相对于每个通道的总带宽而言，部分器件存在宽带冗余的特点，考虑到在中频频段的情况，占用带宽较宽并且可能存在冗余模块，因此，将中频频段的模块作为复用模块，即本发明实施例中使用中频复用模块，即，数模转换模块或模数转换模块。
第一中频复用后级模块14，用于对所述一路带宽数字中频信号进行不同频率的滤波，分离出各通道的信号；对每个通道的信号进行二次变频，将每路变频后信号搬移至基带，得到两路正交的基带信号，以使所述两路正交的基带信号送入数字基带模块15。
其中，上述数字基带模块15用于信号处理，得到所需的信号。
在本发明实施例中，使用一个中频复用模块的复用模数转换模块完成对多通道的信号进行处理，相较于使用多个中频模块，减少了部件，不仅节约了成本，而且达到减小芯片总面积的目的；另外，考虑到总带宽，复用模数转换模块可以在同一总带宽下同时处理多通道的信号，实现多通道复用，提高了设备的高效性。
需要说明的是：如图2所示，所述第一中频复用前级模块，包括：接收天线121、多通道的射频前端模块122及多通道的频谱搬移模块123；其中，
所述接收天线，用于接收每个通道天线的一路射频信号。其中，每个通道天线接收的射频信号为相同频段、相同带宽的射频信号。
所述多通道的射频前端模块，用于对每路射频信号滤波放大，并将滤波放大后的射频信号送入所述多通道的频谱搬移模块。
所述多通道的频谱搬移模块，用于使用不同的本振信号，将每个通道中滤波放大后的射频信号的频谱，搬移到不相互交叠的不同中频频段，得到多通道的模拟中频信号；对所述多通道的模拟中频信号进行合路，得到一路宽带模拟中频信号；
所述复用ADC131，用于根据采样定理，将一路宽带模拟中频信号进行模数转换，得到一路宽带数字中频信号。
所述第一中频复用后级模块包括：多通道的数字下变频模块141；
所述多通道的数字下变频模块，用于对所述一路带宽数字中频信号进行不同频率的滤波，分离出各通道的信号；对每个通道的信号进行二次变频，将每路变频后信号搬移至基带，得到两路正交的基带信号，以使所述两路正交的基带信号送入数字基带模块15。
如图3所示，上述射频前端模块122、频谱搬移模块123、一个复用ADC131、数字下变频模块141的连接关系如下：
射频前端模块有多个输入端和多个输出端，所述频谱搬移模块有多个输入端和一个输出端，所述复用模数转换模块有一个输入端和一个输出端，所述数字下变频模块有一个输入端和多个输出端，所述数字基带模块有多个输入端。其中，射频前端模块的每个输入端对应连接一根接收天线，射频前端模块的输出端与频谱搬移模块的输入端一一对应连接，频谱搬移模块的输出端与复用模数转换模块的输入端连接，复用模数转换模块的输出端与数字下变频模块的输入端连接，数字下变频模块与数字基带模块的输入端一一对应连接。
其中，所述多通道的射频前端模块中各通道的射频前端模块包括射频滤波器和低噪声放大器；其中，
多通道的射频滤波器，用于将每路射频信号进行滤波处理，输出滤波后射频信号；
多通道的低噪声放大器，用于对滤波后射频信号进行放大，得到放大后射频信号；
所述多通道的频谱搬移模块包括：一个多输出端的频率综合器、一个多输入端的合路器、多通道的频谱搬移子单元；其中，每个频谱搬移子单元包括混频器、中频滤波器和可调增益放大器；其中，
频率综合器，用于为每个混频器提供不同的本振信号；
多通道的混频器，用于将每个通道所述放大后射频信号，作为每个通道的混频器的输入信号；利用所述不同的本振信号，将所述输入信号分别搬移到不相互交叠的不同中频频段，得到多通道的模拟中频信号；
多通道的中频滤波器，用于对所述多通道的模拟中频信号进行滤波，得到多通道滤波后模拟中频信号；
多通道的可调增益放大器，用于对多通道滤波后模拟中频信号进行增益调整，输出多通道的增益调整后模拟中频信号。这样每个通道内接收到的信号，功率都有所差异，在进入第一中频复用模块前，每个通道内的信号通过可调增益放大器分别对各自增益进行调节，达到后续器件工作的功率要求。
所述合路器，用于将所述多通道的增益调整后模拟中频信号，合成一路宽带模拟中频信号；多通道的数字下变频模块，其中，所述多通道的数字下变频模块包括：多通道的数字滤波器及多通道的数字下变频器；其中，
所述多通道的数字滤波器，用于将所述一路宽带数字中频信号进行不同频率的滤波，分离出各通道的数字中频信号；
所述多通道的数字下变频器，用于将每个通道的数字中频信号进行正交数字下变频，得到两路正交的基带I信号和Q信号；将所述两路正交的基带I信号和Q信号送入所述数字基带模块。其中，所述数字下变频模块和数字基带模块，可在同一个数字信号处理器件上实现。
第二方面，为了解决如何有效地减小芯片面积，使收发机高效化和小型化，从发射角度，也可以称为发射机，说明本发明实施例提供的一种收发机。
如图4所示，本发明实施例所提供的一种收发机，该收发机可以用于发射，其包括如下模块：
第二中频复用前级模块22，用于获取对每个通道的数字基带模块15输出的数字基带信号，将每路数字基带信号的频谱分别搬移至不相互交叠的不同中频频段，得到多通道的数字中频信号；对所述多通道的数字中频信号进行合路，得到一路宽带数字中频信号；
所述第二中频复用模块23，用于将一路宽带数字中频信号进行数模转换，得到一路宽带模拟中频信号，所述第二中频复用模块包括：一个复用数模转换模块(Digital toAnalog Converter，简称DAC)，所述复用DAC，用于将一路宽带数字中频信号进行数模转换，得到一路宽带模拟中频信号；
第二中频复用后级模块24，用于对所述一路带宽模拟中频信号进行不同频率的滤波，分离出各通道的模拟中频信号；对每个通道的模拟中频信号进行二次变频，将每路变频后信号变成多路相同频段的射频信号，将每路射频信号经放大和滤波后从天线发射。
本发明实施例中的天线用于发射的时候，可以称为发射天线；在所述天线用于接收的时候，可以称为接收天线。
其中，如图5所示，所述第二中频复用前级模块，包括：多通道的数字上变频模块222；
所述多通道的数字上变频模块，用于对每个通道的数字基带模块输出的两路正交数字基带信号进行滤波放大，得到滤波放大后的数字基带信号；并使用不同的本振信号进行数字上变频，将每个通道中经滤波放大后的数字基带信号的频谱，搬移到不相互交叠的不同中频频段，得到多通道的数字中频信号；对所述多通道的数字中频信号进行合路，得到一路宽带数字中频信号；
所述第二中频复用后级模块，包括：多通道的频谱搬移模块241、多通道的射频前端模块242及发射天线243；其中，
所述多通道的频谱搬移模块，用于对所述一路带宽模拟中频信号进行不同频率的滤波，分离出各通道的模拟中频信号；对每个通道的模拟中频信号进行二次变频；并针对所有路变频后信号中的每路变频后信号，将每路变频后信号变成一路射频信号，得到多路相同频段的射频信号；
所述多通道的射频前端模块，用于对每路射频信号进行滤波和放大；
所述发射天线，用于将滤波和放大后的每路射频信号从所述发射天线发射。
参见图6所示，用于信号处理的上述数字基带模块15，数字上变频模块222、一个复用DAC231、频谱搬移模块241及射频前端模块242的连接关系如下：
所述数字基带模块有多个输出端，所述数字上变频模块有多个输入端和一个输出端，所述复用模数转换模块有一个输入端和一个输出端，所述频谱搬移模块有一个输入端和多个输出端，所述射频前端模块有多个输入端和多个输出端。其中，数字基带模块的输出端与数字上变频模块的输入端一一对应连接，数字上变频模块的输出端与复用模数转换模块的输入端连接，复用模数转换模块的输出端与频谱搬移模块的输入端连接，频谱搬移模块的输出端与射频前端模块的输入端一一对应连接，射频前端模块的每个输出端对应连接一根发射天线。
其中，所述多通道的数字上变频模块中各通道的数字上变频模块包括：数字滤波器、增益放大单元、数字上变频器和合路器；其中，
多通道的数字滤波器，用于将每路数字基带信号进行滤波处理，输出滤波后数字基带信号；
多通道的增益放大单元，用于对滤波后数字基带信号进行放大，得到放大后数字基带信号；
多通道的数字上变频器，用于对每个通道中放大后数字基带信号，使用不同的本振信号进行数字上变频，将频谱搬移到不相互交叠的不同中频频段，得到每个通道的数字中频信号；
所述合路器，用于将每个通道的数字中频信号，合成一路宽带数字中频信号送入复用数模转换模块；
所述多通道的频谱搬移模块包括一个多输出端的频率综合器和多通道的频谱搬移子单元，每个频谱搬移子单元包括：中频滤波器和混频器；其中，
多通道的中频滤波器，用于对所述带宽模拟中频信号进行不同频率的滤波，分离出各通道的信号，得到多通道滤波后模拟中频信号；
所述频率综合器，用于为每个混频器提供不同的本振信号；
多通道的混频器，用于将每个通道所述滤波后模拟中频信号，作为每个通道的混频器的输入信号；利用所述不同的本振信号，对所述输入信号进行二次变频，将频谱搬移到相同的射频频段，得到多通道模拟射频信号；
所述多通道的射频前端模块中各通道的射频前端模块包括：功率放大器和射频滤波器；
多通道的功率放大器，用于对所述多通道模拟射频信号进行增益放大，输出多通道增益放大后模拟射频信号；
多通道的射频滤波器，用于将所述多通道增益放大后模拟射频信号进行滤波。
本发明实施例中的，收发机可以实现如下接收方法，也可以实现如下发送方法。
如图7所示，本发明实施例以四通道的收发机进行说明。
每个通道的天线接收的相同频段、相同带宽的射频信号的频谱图如图8(a)、图8(b)、图8(c)及图8(d)所示，频段均在3.4GHz至3.5GHz，带宽为100MHz。
四条射频信号经过四路天线进入射频前端链路，然后经由射频前端模块的滤波、放大后，进入模拟频谱搬移模块中对应的四个独立的混频器。
频率综合器为所述四个混频器提供不同的本振信号，其一个输出端与且只与所述一个混频器的本振输入端相连。频率综合器为四路混频器提供的四路本振信号对应的频率依次是3.8GHz、4.0GHz、4.2GHz、4.4GHz。
每个通道的信号的频谱经过每个通道中独立的混频器实现频谱搬移，被搬移到相互之间不交叠的不同频段。进入第一通道混频器的信号被搬移到300MHz至400MHz，进入第二通道混频器的信号被搬移到500MHz至600MHz，进入第三通道混频器的信号被搬移到700MHz至800MHz，进入第四通道混频器的信号被搬移到900MHz至1000MHz。所述四个混频器的输出端分别经可调增益放大模块调节，使达到后续处理器件的功率要求。然后经过合路器合为一路输出后，与复用模数转换器模块的输入端相连，从而使四个混频器的输出的中频信号合成一路宽带中频信号，并送入复用的模数转换模块。每个通道频谱搬移后的信号以及合路后的宽带信号的频谱图分别如图9(a)、图9(b)、图9(c)及图9(d)、图10所示。
合成的一路宽带模拟中频信号送入带宽较宽的复用模数转换模块，根据采样定理，经过模数转换模块处理后的输出一路宽带数字中频信号。所述复用模数转换模块有一个输入端和一个输出端，所述模数转换模块的输出端与数字频谱搬移模块的输入端相连。利用数字滤波器，将每个通道的数字信号从一路宽带数字信号中分离出来，进行进一步处理，最后送入数字基带模块，完成整个接收机的工作。
在本发明实施例中，收发机通过复用收发链路中的部分元器件，减小芯片的总面积，从而降低成本，使收发系统高效化和小型化。相比在模拟域进行多次变频的超外差结构，本发明实施例直接对中频信号采样，简化了射频前端，减少了收发机的模拟器件，有利于硬件设计过程中的印制电路板(Printed Circuit Board，简称PCB)板布线，可以一定程度上减小芯片总面积。
下面继续对本发明实施例提供的一种接收方法及一种发射方法进行介绍。
本发明实施例所提供的一种接收方法，应用如上述第一方面所述的收发机，包括：
第一中频复用前级模块基于每个通道天线接收的一路射频信号进行变频，将每路射频信号的频谱分别搬移到不相互交叠的不同中频频段，得到多通道的模拟中频信号；对所述多通道的模拟中频信号进行合路，得到一路宽带模拟中频信号；
所述第一中频复用模块将所述一路宽带模拟中频信号进行模数转换，得到一路宽带数字中频信号；所述第一中频复用模块包括：一个复用模数转换模块，所述复用模数转换模块根据采样定理，将所述一路宽带模拟中频信号进行模数转换，得到一路宽带数字中频信号；
第一中频复用后级模块对所述一路带宽数字中频信号进行不同频率的滤波，分离出各通道的信号；对每个通道的信号进行二次变频，将每路变频后信号搬移至基带，得到两路正交的基带信号，以使所述两路正交的基带信号送入数字基带模块。
进一步的，所述第一中频复用后级模块包括：多通道的数字下变频模块；
所述多通道的数字下变频模块，用于对所述一路带宽数字中频信号进行不同频率的滤波，分离出各通道的信号；对每个通道的信号进行二次变频，将每路变频后信号搬移至基带，得到两路正交的基带信号，以使所述两路正交的基带信号送入数字基带模块。
在一种可能的实现方式中，所述多通道的射频前端模块中各通道的射频前端模块包括射频滤波器和低噪声放大器；其中，
多通道的射频滤波器，用于将每路射频信号进行滤波处理，输出滤波后射频信号；
多通道的低噪声放大器，用于对滤波后射频信号进行放大，得到放大后射频信号；
所述多通道的频谱搬移模块包括：一个多输出端的频率综合器、一个多输入端的合路器、多通道的频谱搬移子单元；其中，每个频谱搬移子单元包括混频器、中频滤波器和可调增益放大器；其中，
频率综合器，用于为每个混频器提供不同的本振信号；
多通道的混频器，用于将每个通道所述放大后射频信号，作为每个通道的混频器的输入信号；利用所述不同的本振信号，将所述输入信号分别搬移到不相互交叠的不同中频频段，得到多通道的模拟中频信号；
多通道的中频滤波器，用于对所述多通道的模拟中频信号进行滤波，得到多通道滤波后模拟中频信号；
多通道的可调增益放大器，用于对多通道滤波后模拟中频信号进行增益调整，输出多通道的增益调整后模拟中频信号；
所述合路器，用于将所述多通道的增益调整后模拟中频信号，合成一路宽带模拟中频信号；
所述多通道的数字下变频模块包括：多通道的数字滤波器及多通道的数字下变频器；其中，
所述多通道的数字滤波器，用于将所述一路宽带数字中频信号进行不同频率的滤波，分离出各通道的数字中频信号；
所述多通道的数字下变频器，用于将每个通道的数字中频信号进行正交数字下变频，得到两路正交的基带I信号和Q信号；将所述两路正交的基带I信号和Q信号送入所述数字基带模块。
本发明实施例所提供的一种发射方法，应用如上述第二方面所述的收发机，包括：
第二中频复用前级模块获取对每个通道的数字基带模块输出的数字基带信号，将每路数字基带信号的频谱分别搬移至不相互交叠的不同中频频段，得到多通道的数字中频信号；对所述多通道的数字中频信号进行合路，得到一路宽带数字中频信号；
所述第二中频复用模块将所述一路宽带数字中频信号进行数模转换，得到一路宽带模拟中频信号，所述第二中频复用模块包括：一个复用数模转换模块，所述复用数模转换模块将所述一路宽带数字中频信号进行数模转换，得到一路宽带模拟中频信号；
第二中频复用后级模块第二中频复用后级模块对所述一路带宽模拟中频信号进行不同频率的滤波，分离出各通道的模拟中频信号；对每个通道的模拟中频信号进行二次变频，将每路变频后信号变成多路相同频段的射频信号，将每路射频信号经放大和滤波后从天线发射。
进一步的，所述第二中频复用前级模块，包括：多通道的数字上变频模块；
所述多通道的数字上变频模块，用于对每个通道的数字基带模块输出的两路正交数字基带信号进行滤波放大，得到滤波放大后的数字基带信号；并使用不同的本振信号进行数字上变频，将每个通道中经滤波放大后的数字基带信号的频谱，搬移到不相互交叠的不同中频频段，得到多通道的数字中频信号；对所述多通道的数字中频信号进行合路，得到一路宽带数字中频信号；
所述第二中频复用后级模块，包括：多通道的频谱搬移模块、多通道的射频前端模块及发射天线；其中，
所述多通道的频谱搬移模块对所述一路带宽模拟中频信号进行不同频率的滤波，分离出各通道的模拟中频信号；对每个通道的模拟中频信号进行二次变频，针对所有路变频后信号中的每路变频后信号，将每路变频后信号变成一路射频信号，得到多路相同频段的射频信号；
所述多通道的射频前端模块对每路射频信号进行滤波和放大；
所述发射天线将滤波和放大后的每路射频信号从所述发射天线发射。
进一步的，所述多通道的数字上变频模块中各通道的数字上变频模块包括：数字滤波器、增益放大单元、数字上变频器和合路器；其中，
多通道的数字滤波器将每路数字基带信号进行滤波处理，输出滤波后数字基带信号；
多通道的增益放大单元对滤波后数字基带信号进行放大，得到放大后数字基带信号；
多通道的数字上变频器对每个通道中放大后数字基带信号，使用不同的本振信号进行数字上变频，将频谱搬移到不相互交叠的不同中频频段，得到每个通道的数字中频信号；
所述合路器将每个通道的数字中频信号，合成一路宽带数字中频信号送入复用数模转换模块；
所述多通道的频谱搬移模块包括一个多输出端的频率综合器和多通道的频谱搬移子单元，每个频谱搬移子单元包括：中频滤波器和混频器；其中，
多通道的中频滤波器对所述带宽模拟中频信号进行不同频率的滤波，分离出各通道的信号，得到多通道滤波后模拟中频信号；
所述频率综合器为每个混频器提供不同的本振信号；
多通道的混频器将每个通道所述滤波后模拟中频信号，作为每个通道的混频器的输入信号；利用所述不同的本振信号，对所述输入信号进行二次变频，将频谱搬移到相同的射频频段，得到多通道模拟射频信号；
所述多通道的射频前端模块中各通道的射频前端模块包括：功率放大器和射频滤波器；
多通道的功率放大器对所述多通道模拟射频信号进行增益放大，输出多通道增益放大后模拟射频信号；
多通道的射频滤波器将所述多通道增益放大后模拟射频信号进行滤波。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法、系统实施例而言，由于其基本相似于收发机实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种收发机，其特征在于，包括：
第一中频复用前级模块，用于基于每个通道天线接收的一路射频信号进行变频，将每路射频信号的频谱分别搬移到不相互交叠的不同中频频段，得到多通道的模拟中频信号；对所述多通道的模拟中频信号进行合路，得到一路宽带模拟中频信号；
第一中频复用模块，用于将所述一路宽带模拟中频信号进行模数转换，得到一路宽带数字中频信号；所述第一中频复用模块包括：一个复用模数转换模块，所述复用模数转换模块，用于根据采样定理，将所述一路宽带模拟中频信号进行模数转换，得到一路宽带数字中频信号；
第一中频复用后级模块，包括多通道的数字下变频模块，所述多通道的数字下变频模块用于对所述一路宽带数字中频信号进行不同频率的滤波，分离出各通道的信号；对每个通道的信号进行二次变频，将每路变频后信号搬移至基带，得到两路正交的基带信号，以使所述两路正交的基带信号送入数字基带模块，其中，所述变频后信号及所述基带信号为数字信号，所述数字下变频模块与所述数字基带模块在同一个数字信号处理器件上实现。
2.如权利要求1所述的收发机，其特征在于，所述第一中频复用前级模块，包括：接收天线、多通道的射频前端模块及多通道的频谱搬移模块；其中，
所述接收天线，用于接收每个通道天线的一路射频信号；
所述多通道的射频前端模块，用于对每路射频信号滤波放大，并将滤波放大后的射频信号送入所述多通道的频谱搬移模块；
所述多通道的频谱搬移模块，用于使用不同的本振信号，将每个通道中滤波放大后的射频信号的频谱，搬移到不相互交叠的不同中频频段，得到多通道的模拟中频信号；对所述多通道的模拟中频信号进行合路，得到一路宽带模拟中频信号。
3.如权利要求2所述的收发机，其特征在于，所述多通道的射频前端模块中各通道的射频前端模块包括射频滤波器和低噪声放大器；其中，
多通道的射频滤波器，用于将每路射频信号进行滤波处理，输出滤波后射频信号；
多通道的低噪声放大器，用于对滤波后射频信号进行放大，得到放大后射频信号；
所述多通道的频谱搬移模块包括：一个多输出端的频率综合器、一个多输入端的合路器、多通道的频谱搬移子单元；其中，每个频谱搬移子单元包括混频器、中频滤波器和可调增益放大器；其中，
频率综合器，用于为每个混频器提供不同的本振信号；
多通道的混频器，用于将每个通道所述放大后射频信号，作为每个通道的混频器的输入信号；利用所述不同的本振信号，将所述输入信号分别搬移到不相互交叠的不同中频频段，得到多通道的模拟中频信号；
多通道的中频滤波器，用于对所述多通道的模拟中频信号进行滤波，得到多通道滤波后模拟中频信号；
多通道的可调增益放大器，用于对多通道滤波后模拟中频信号进行增益调整，输出多通道的增益调整后模拟中频信号；
所述合路器，用于将所述多通道的增益调整后模拟中频信号，合成一路宽带模拟中频信号；
所述多通道的数字下变频模块包括：多通道的数字滤波器及多通道的数字下变频器；其中，
所述多通道的数字滤波器，用于将所述一路宽带数字中频信号进行不同频率的滤波，分离出各通道的数字中频信号；
所述多通道的数字下变频器，用于将每个通道的数字中频信号进行正交数字下变频，得到两路正交的基带I信号和Q信号；将所述两路正交的基带I信号和Q信号送入所述数字基带模块。
4.一种收发机，其特征在于，所述收发机用于发射，包括：
第二中频复用前级模块，包括：多通道的数字上变频模块；所述多通道的数字上变频模块，用于对每个通道的数字基带模块输出的两路正交数字基带信号进行滤波放大，得到滤波放大后的数字基带信号；并使用不同的本振信号进行数字上变频，将每个通道中经滤波放大后的数字基带信号的频谱，搬移到不相互交叠的不同中频频段，得到多通道的数字中频信号；对所述多通道的数字中频信号进行合路，得到一路宽带数字中频信号，其中，所述数字上变频模块与所述数字基带模块在同一个数字信号处理器件上实现；
第二中频复用模块，用于将所述一路宽带数字中频信号进行数模转换，得到一路宽带模拟中频信号，所述第二中频复用模块包括：一个复用数模转换模块，所述复用数模转换模块，用于将所述一路宽带数字中频信号进行数模转换，得到一路宽带模拟中频信号；
第二中频复用后级模块，用于对所述一路宽带模拟中频信号进行不同频率的滤波，分离出各通道的模拟中频信号；对每个通道的模拟中频信号进行二次变频，将每路变频后信号变成多路相同频段的射频信号，将每路射频信号经放大和滤波后从天线发射。
5.如权利要求4所述的收发机，其特征在于，所述第二中频复用后级模块，包括：多通道的频谱搬移模块、多通道的射频前端模块及发射天线；其中，
所述多通道的频谱搬移模块，用于对所述一路宽带模拟中频信号进行不同频率的滤波，分离出各通道的模拟中频信号；对每个通道的模拟中频信号进行二次变频；并针对所有路变频后信号中的每路变频后信号，将每路变频后信号变成一路射频信号，得到多路相同频段的射频信号；
所述多通道的射频前端模块，用于对每路射频信号进行滤波和放大；
所述发射天线，用于将滤波和放大后的每路射频信号从所述发射天线发射。
6.如权利要求5所述的收发机，其特征在于，所述多通道的数字上变频模块中各通道的数字上变频模块包括：数字滤波器、增益放大单元、数字上变频器和合路器；其中，
多通道的数字滤波器，用于将每路数字基带信号进行滤波处理，输出滤波后数字基带信号；
多通道的增益放大单元，用于对滤波后数字基带信号进行放大，得到放大后数字基带信号；
多通道的数字上变频器，用于对每个通道中放大后数字基带信号，使用不同的本振信号进行数字上变频，将频谱搬移到不相互交叠的不同中频频段，得到每个通道的数字中频信号；
所述合路器，用于将每个通道的数字中频信号，合成一路宽带数字中频信号送入复用数模转换模块；
所述多通道的频谱搬移模块包括一个多输出端的频率综合器和多通道的频谱搬移子单元，每个频谱搬移子单元包括：中频滤波器和混频器；其中，
多通道的中频滤波器，用于对所述宽带 模拟中频信号进行不同频率的滤波，分离出各通道的信号，得到多通道滤波后模拟中频信号；
所述频率综合器，用于为每个混频器提供不同的本振信号；
多通道的混频器，用于将每个通道所述滤波后模拟中频信号，作为每个通道的混频器的输入信号；利用所述不同的本振信号，对所述输入信号进行二次变频，将频谱搬移到相同的射频频段，得到多通道模拟射频信号；
所述多通道的射频前端模块中各通道的射频前端模块包括：功率放大器和射频滤波器；
多通道的功率放大器，用于对所述多通道模拟射频信号进行增益放大，输出多通道增益放大后模拟射频信号；
多通道的射频滤波器，用于将所述多通道增益放大后模拟射频信号进行滤波。
7.一种接收方法，其特征在于，应用于如权利要求1至3任一项所述的收发机。
8.一种发射方法，其特征在于，应用于如权利要求4至6任一项所述的收发机。
9.一种收发系统，包括：如权利要求1至3任一所述的收发机，和/或如权利要求4至6任一项所述的收发机。
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