CN1132447C - 一种集成多种调制功能的数字上变频器 - Google Patents
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Abstract
本发明给出了一种集成多种调制功能的数字上变频器，由时钟产生模块、数据RAM模块、数字调制模块、调制方式选择模块和数字上变频模块构成，该数字上变频器中集成了GSMK和8PSK以及其他调制方式功能，选择其中的调制方式输出，本发明可使多种调制与上变频集于一个器件中，在设计和使用方面更为灵活，提高了器件的集成度，降低了器件的成本和减小了体积，适用于窄带和宽带多载波的GSM和EDGE系统。
Description
本发明涉及涉及数字移动通信，更具体地指一种集成多种调制功能的数字上变频器。
以全球移动通信系统(缩写为GSM)为代表的第二代移动通信系统已经非常成熟，主要以话音为主流业务。但随着互联网(Internet)的高速崛起，通过无线空中接口的数据通信的需求飞速发展，第二代移动通信系统正在向第三代移动通信系统演进。
增强数据速率GSM(EDGE：Enhanced Datarate for GSM Evolution)是基于GSM发展起来的无线接入体制，是向第三代演进的过渡阶段。它仍然采用与GSM完全相同的频谱和200KHz的频率划分，能够非常容易地与GSM体制共存于同一个网内，并实现兼容。EDGE主要是通过改变调制方式，在200KHz的频谱内实现高达384Kbps的数据业务。EDGE采用两种调制模式：八相移相键控(8PSK)和高斯最小移频键控(GSMK)调制，规定了两类移动终端：A类，上行链路采用高斯最小移频键控调制，下行链路采用八相移相键控调制；B类，上、下行链路都用八相移相键控调制。高斯最小移频键控调制和八相移相键控调制的实现和灵活应用成为EDGE系统实现的关键技术之一。
随着大规模集成电路(VLSI)的飞速发展，数字化是当今愈演愈烈的信息技术的一个主要特征，它反映在无线电通信设备上是数字器件越来越接近天线，这种趋势所带来的好处是生产容易、成本低廉、功能更多、性能更好。数字中频就是这一发展带来的一项重要技术，已经在移动通信领域得到广泛应用。
在无线电数字发射机中，数字上变频器是一种必要和关键的器件，它的功能是以数字信号处理的方式将经调制的基带数字信号转换为数字中频信号。数字中频芯片不仅具有信号质量高、性能好、控制灵活的优点，更具有前面所说的数字芯片的生产容易、成本低廉等优点，为降低无线基站的成本和体积作出重要贡献。
提高设备的集成度一直是通信产业追求的目标之一。目前尚没有集成多种调制方式和专门提供对EDGE的支持功能的上变频器，如果要实现多种调制，是在上变频器外部实现，再将调制信号输入上变频器，需要额外的器件来完成，集成度不高，成本高且体积大。
为此，本发明的目的是提供一种集成多种调制功能的数字上变频器。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：该数字上变频器包括时钟产生模块、数据RAM模块、数字调制模块、调制方式选择模块和数字上变频模块，其中，
所述的时钟产生模块产生时钟信号并提供给数据RAM模块和数字调制模块以及数字上变频模块；
所述的数据RAM模块读取输入数据并存储；
所述的数字调制模块从数据RAM模块中至少读取数据并进行两种以及两种以上方式的调制；
所述的调制方式选择模块在数字调制模块的输出数据中选择一种数字调制信号输出并进行切换；
所述的数字上变频器模块将调制方式选择模块输出变为数字中频调制信号并输出到下一级。
所述的数字调制模块进一步包括高斯最小移频键控调制子模块和八相移相键控调制子模块，高斯最小移频键控调制子模块和八相移相键控调制子模块的调制信号均可输出到调制方式选择模块；
所述的调制方式选择模块进一步包括一个多路选择开关和调制方式选择控制器，多路选择开关在调制方式选择控制器的控制下分别对高斯最小移频键控调制子模块和八相移相键控调制子模块的二个输出调制信号进行选择输出并进行无缝切换。
所述的数字调制模块还包括其他调制数据信号的输入模块，以提供对其他调制方式的兼容；
所述的多路选择开关在调制方式选择控制器的控制下对其他调制数据输入模块的输出调制信号进行选择输出。
由于采用了由时钟产生模块、数据RAM模块、数字调制模块、调制方式选择模块和数字上变频模块构成了本发明的数字上变频器，在该数字上变频器中集成了高斯最小移频键控调制和八相移相键控调制功能，选择其中的调制方式输出，因此，本发明可使多种调制与上变频集于一个器件中，在设计和使用方面更为灵活，提高了器件的集成度，降低了器件的成本和减小了体积；此外，本发明的上变频器还提供了其它调制方式信号的输入模块，增加了通信系统的兼容性和升级能力；该上变频器可编程控制，信号质量高，适用于窄带和宽带多载波的GSM和EDGE系统。
下面结合附图和实施例，对本发明作一详细地说明：
图1为本发明具有多种调制功能的数字上变频器结构示意图。
图2为图1中数字调制模块和调制方式选择模块内部结构示意图。
图3为图1中数字上变频器结构示意图。
图4为本发明的上变频器应用于基站发射机的数字中频部分的原理框图。
本发明的基本思想是令二进制待调制码元同时经过高斯最小移频键控调制和八相移相键控调制，由系统控制选择其中一种调制方式输出，实现无缝切换，然后对其进行数字上变频处理，使所有调制功能通过一个专门的数字上变频器内实现。
请参阅图1所示，本发明的数字上变频器包括时钟产生模块201、数据RAM模块202、数字调制模块203、调制方式选择模块204和数字上变频模块205，其中，
所述的时钟产生模块201产生时钟信号并提供给数据RAM模块202和数字调制模块203以及数字上变频模块205；
所述的数据RAM模块202读取输入数据并存储；
所述的数字调制模块203从数据RAM模块202中读取数据并进行两种以及两种以上方式的调制；
所述的调制方式选择模块204在数字调制模块203的输出数据中选择一种数字调制信号输出并进行无缝切换；
所述的数字上变频器模块205将调制方式选择模块204输出变为数字中频调制信号并输出到下一级。
请继续参阅图2所示，所述的数字调制模块203进一步包括高斯最小移频键控调制(GMSK)子模块301和八相移相键控调制(8PSK)子模块302、其他调制数据信号的输入模块303，高斯最小移频键控调制子模块301和八相移相键控调制子模块302的调制信号均可输出到调制方式选择模块；
所述的调制方式选择模块204进一步包括一个多路选择开关304和调制方式选择控制器305，多路选择开关304在调制方式选择控制器305的控制下分别对高斯最小移频键控调制子模块301和八相移相键控调制子模块302、其他调制数据输入模块303的三个输出调制信号进行选择输出并进行无缝切换。
图3示意了本发明采用的数字上变频模块205的结构。该数字上变频模块205所采用的结构同现有的上变频器相同的结构，它包括具有内插和低通滤波功能的级联积分梳状滤波器(CIC滤波器)401和402、数控振荡器(NCO)403以及由高速乘法器404、405和高速加法器606共同组成的混频器。
本发明的数字上变频器的工作原理是：待调制二进制数据存贮在数据RAM模块202中。时钟产生模块201产生其他各模块所需的时钟信号。由于GSM协议中规定，高斯最小移频键控调制的二进制码元速率是270.833kHz，八相移相键控调制的二进制码元速率是812.5kHz，是高斯最小移频键控调制的码元速率3倍，所以八相移相键控调制子模块302从数据RAM模块202读取数据的时钟速率也是高斯最小移频键控调制子模块301读取时钟的3倍。待调制数据不断写入数据RAM模块202。数字调制模块203从数据RAM模块202中读取数据进行数字调制。其中信号21是GSMK待调制信号，信号22是8PSK待调制信号，数字调制模块203的输出信号有三路，即，GSMK调制信号23、8PSK调制信号24、其他调制信号25(如：四相移相键控和时间量化频率等调制信号)，这三路调制信号都输入到调制方式选择模块204中，模块204选择一种调制方式的信号输出，在数字调制模块203中，两个子模块301和302同时工作，在调制方式选择模块204中，通过调制方式选择控制器305选择一种数字调制信号从多路选择开关304输出，实现不同调制方式的无缝切换，这里得到的基带调制信号是复信号，包括同相和正交I、Q两路信号。基带数字调制I、Q信号进入数字上变频器模块205，分别进行内插、低通滤波、并与数控振荡器403输出的中频载波信号混频，输出数字中频调制信号。在本明的的数字上变频器中，各子模块301、302、303和CIC滤波器401、402的插值率以及数控振荡器403的中频频率参数可根据不同调制方式和整个系统需要而灵活设置。
图4是将本发明的数字上变频器应用于支持EDGE的基站发射机的中频部分一个实例，包括基带处理器501、数字上变频器502和DAC转换器503。基带处理器501完成信源编码、信道编码等基带处理，输出的二进制数字信号随即进入502。发射系统根据信道情况决定各时隙采用何种调制方式，高斯最小移频键控调制和八相移相键控调制输出根据系统需要由控制寄存器控制，可以按时隙切换，输出数字中频调制信号。高速、高精度的DAC转换器503将数字中频调制信号转化为模拟中频调制信号。调制方式的无缝切换通常需要与系统时钟控制、功率控制配合进行。
Claims (3)
1、一种集成多种调制功能的数字上变频器，其特征在于：该数字上变频器包括时钟产生模块、数据RAM模块、数字调制模块、调制方式选择模块和数字上变频模块，其中，
所述的时钟产生模块产生时钟信号并提供给数据RAM模块和数字调制模块以及数字上变频模块；
所述的数据RAM模块读取输入数据并存储；
所述的数字调制模块从数据RAM模块中读取数据并进行两种以及两种以上方式的调制；
所述的调制方式选择模块在数字调制模块的输出数据中选择一种数字调制信号输出并进行切换；
所述的数字上变频器模块将调制方式选择模块输出变为数字中频调制信号并输出到下一级。
2、如权利要求1所述的集成多种调制功能的数字上变频器，其特征在于：
所述的数字调制模块进一步包括高斯最小移频键控调制子模块和八相移相键控调制子模块，高斯最小移频键控调制子模块和八相移相键控调制子模块的调制信号均可输出到调制方式选择模块；
所述的调制方式选择模块进一步包括一个多路选择开关和调制方式选择控制器，多路选择开关在调制方式选择控制器的控制下分别对高斯最小移频键控调制子模块和八相移相键控调制子模块的二个输出调制信号中进行选择输出并进行无缝切换。
3、如权利要求2所述的集成多种调制功能的数字上变频器，其特征在于：
所述的数字调制模块还包括其他调制数据信号的输入模块，以提供对其他调制方式的兼容；
所述的多路选择开关在调制方式选择控制器的控制下对其他调制数据输入模块的输出调制信号进行选择输出。
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