CN1274486A - 多频无线电通信系统的发射机 - Google Patents

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Abstract

一种多频无线通讯系统的发射机,能使用一低通滤波器滤波多频系统的扩频信号,当将低通滤波信号转换成模拟信号时变化地控制采样速度。在实施例之一中的发射机包括:时钟产生部,用于接收预定带宽选择控制信号和产生与预定带宽成正比速度的时钟;一多路复用器部,用于在信号中插入零以产生过采样信号,该扩展在按照预定带宽选择控制信号选择的带宽内被扩频调制;一低通滤波器,用于接收时钟和低通滤波多路复用器部的输出信号;一数/模转换器,用于接收时钟和之后将低通滤波器的输出信号转换成时钟速度上的模拟信号;以及一开关用于接收带宽选择控制信号和之后将数/模转换器的输出按照选择的带宽切换到对应的多个中频电路之一。

Description

多频无线电通信系统的发射机
本发明领域
本发明涉及无线电通信系统，特别涉及提供多频带宽的无线通讯发射机。
现有技术说明
现有的数字无线通讯系统的主要设计目的是提供声音业务，该声音业务可以被分配给一频率带宽，因为声音业务用户信息是一体的以及其信息率是固定的。但是，在下一代数字无线通信系统中，用户信息可以变化，除声音业务外还包括数据，视频和多媒体业务。因此，为高效使用有限可用频带和扩大用户能力，需要能高效使用频率资源的新的多频带宽系统，该系统(例如一移动和固定无线部)提供多个频率带宽，以使较窄的带宽可被分配给使用低信息率的业务，以及较宽的带宽可被分配给使用较高信息率的业务。
通常，数字无线通信系统必须提供多频带宽特性以在声音业务的基础上还提供具有变化信息和变化信息率的数据业务。特别是，为在无线通讯系统中提供充分的能力和多种业务，如直接序列码分多址(DS-CDMA)，就必须提供多频带宽系统。
按照现有技术的基于单一基带数字无线通信系统的能提供多带宽的发射机的结构如图1所示。源编码部111压缩由用户业务输入的声音、数据或视频信息。信道编码部112和113编码源编码部111的输出以最小化无线通讯中的比特传输错误。信道编码部112和113各自使用不同的信道编码方式；其中信道编码部112是一个卷积编码器，以及另一信道编码器113是一涡轮(turbo)编码器，该涡轮编码器与立德所罗门(Read-Solomon)编码器和一卷积编码器连成一体。通过使用两个信道编码部112，113，可用基于用户业务和要求的业务质量水平选择信道编码方式。因此，可用按照用户业务和要求的业务质量水平使用信道编码部112和113的任意之一。例如，在声音业务的情况下，采用仅包括一个卷积编码器的信道编码部112，而在要求高质量数据业务的情况下，采用与立德所罗门编码器和一卷积编码器连成一体的信道编码部113。
多路复用器114通过使用控制器(图中未示出)的控制信号选择信道编码部112或113的输出。数字调制部115按照数字无线通信系统的特性数字调制多路复用器114的输出。例如，在DS-CDMA的情况下，数字调制部115执行频谱扩展和数据调制(如二进制或四象相移键控；BPSK/QPSK)。
在数字调制部115中，基于用户业务类型，多路复用器的输出在多带宽的任何具体带宽上被扩展，以及与扩频有关的信息通过开关部(图中未示出)被送到相应的低通滤波器116，117，118以改善带宽效率和减小符号间干扰。特别是，为了滤波不同的扩频信号，多带宽系统使用了若干个具有变化的频率带宽和工作速度的低通滤波器116，117，118。每一低通滤波器包括数字有限冲激响应滤波器以仅最大化频率带宽的效率，或包括一个脉冲整形数字有限冲激响应滤波器以最大化频率带宽的效率和减小符号间干扰。根上升余弦类型最常被用为脉冲整形数字有限冲激响应滤波器。
数/模转换器119将从低通滤波器116，117，118滤波出的每一数字信号转换成模拟信号。数/模转换器119必须具有一采样速度，该采样速度能够在系统的多带宽中以最大带宽将扩展的信号转换成模拟信号。无线电路部120在中频带宽和射频带宽之间滤波数/模转换器119的输出以及放大和通过天线发射输出结果。
现有技术，如上述系统，具有几个缺点。首先，由于几个数字低通滤波器(或脉冲整形滤波器)被用来提供多频带宽，系统(移动或固定无线系统)需要额外功率以及难以减小系统的大小；其次，当采样不是以最大带宽扩频的信号时需要不必要的额外功率以加速采样；第三，需要的数/模转换器的数目使减小系统的大小更困难。
本发明概述
因此，本发明通过达到下列两个目的克服现有技术的缺点。本发明的目的之一是提供一种能够减小功率损耗的发射机以及借此减小提供多频带宽的无线通讯系统的大小。
本发明的另一个目的是提供一种发射机，该发射机通过使用一个低通滤波器能够滤波多频系统扩频信号，以及当转换低通滤波数字信号成模拟信号时变化地控制采样速度。
为了达到上述目的，按照本发明，提供多频带宽的多频无线通讯系统的发射机包括：时钟产生部，用于接收预定带宽选择控制信号和产生与预定带宽成正比速度的时钟；一多路复用器部，用于在所述信号中插入零以产生过采样信号，该扩展在按照预定带宽选择控制信号选择的带宽内被扩频调制；一低通滤波器，用于接收时钟和低通滤波多路复用器部的输出信号；一数/模转换器，用于接收时钟和之后将低通滤波器的输出信号转换成时钟速度上的模拟信号；以及一开关用于接收带宽选择控制信号和之后将数/模转换器的输出按照选择的带宽切换到对应的多个中频电路之一。
附图说明
参照附图对优选实施例说明后，本发明的上述目的和优点将更加清楚。
图1是按照现有技术的多频带宽无线通讯系统的发射机的方框图；以及
图2是本发明的多频带宽无线通讯系统的发射机的方框图。
优选实施例说明
以下参照附图对本发明的实施例进行详细说明，附图中相同或相似的部用相同符号表示，公知功能和结构将不再细述以突出本发明的主题。
参照图2，源编码部211压缩由用户业务输入的声音，数据或视频信息。信道编码部212和213编码源编码部211的输出以在无线通讯期间最小化比特传输错误。信道编码部212和213各自使用不同的信道编码方式；信道编码部212是一卷积编码器，以及另一信道编码部213是一涡轮编码器，该涡轮编码器一立德所罗门编码器和卷积编码器连成一体。通过使用两个信道编码部212和213，可根据用户业务和需要的业务质量水平选择信道编码方式。例如，在声音业务的情况下，采用仅包括一个卷积编码器的信道编码部212，而在要求高质量数据业务的情况下，采用与立德所罗门编码器和一卷积编码器连成一体的信道编码部213。
多路复用器214通过控制器(未示出)的控制信号选择信道编码部212或213的输出。数字调制部215按照数字无线通讯系统的特性数字调制多路复用器214的输出。例如，在DS-CDMA通讯系统的情况下，数字调制部215执行扩频和数据调制(如QPSK，BPSK，或如此之类)。
带宽选择控制信号217是选择具体频率带宽的控制信号，在该频率带宽上，在提供多频带宽的控制器(未示出)中，用户信息被发射。零发生器216被加载了所需时钟以及产生用于在选择的频率带宽上低通滤波器过采样操作的零信号。
第二多路复用器218被施加以数字调制部215和零发生器216的输出，以及被施加以与输入至零发生器216的时钟相同的时钟，以此插入零信号至数字调制部215的输出中。与输入至零发生器216的时钟相同的时钟和第二多路复用器218被施加至低通滤波器219，以及低通滤波器219从第二多路复用器218的输出中滤波低带宽。
时钟还被施加至数/模转换器220，以及数/模转换器220将数字信号转换成模拟信号，该数字信号的低带宽被滤波。此时，数/模转换器220必须具有能将扩展至选择带宽的信号转换成模拟信号的采样速度。由开关222按照带宽选择控制信号217，将数/模转换器220的输出被传输至中频部225，226，227。中频部225，226，227在输入的信号中滤波中频低带宽。
线性功率放大器228线性放大中频低通滤波器的输出。无线电路部229混合线性功率放大器228的输出和分振荡频率以产生射频，滤波器通过天线230发射射频。时钟发生器223产生系统提供的多带宽的最大带宽扩频速度的时钟。时钟发生器223的输出信号被输入至时钟分频器224以产生一时钟以支持与整数倍相关的另一带宽。
第三多路复用器221按照带宽选择控制信号217选择从时钟发生器223以及时钟分频器224输出的任意一个时钟，以及将选择的时钟提供至零发生器216，第二多路复用器218，低通滤波器219，和数/模转换器220。
下面说明按照本发明的发射机的操作，然而，由于已在现有技术部分中说明，以下省略源编码部211，信道编码部212，信道编码部213，多路复用器214，数字调制部215，无线电路部229，天线230的说明。以下的说明适合于支持一个系统中的n频率带宽B1，B2，...BN的多带宽系统，本发明不限于此类系统。
在数字无线通讯系统中，带宽B1，B2，...，BN被分配为最窄带宽B1的整数倍。例如，当B1是5M时，B2对应于10M。频带扩展率RS1，RS2，...，RSn分别对应于上述带宽B1，B2，...，BN。频带扩展率也是最低扩展速率RS1的整数倍，例如RS2对应于2 RS1。在倍数带宽DS-CDMA的系统中，数字调制部215执行数据调制(如QPSK，BPSK或此类)和扩展调制。扩频调制是按照用户业务或信息率对多个扩频带宽中的指定带宽的扩频。第二多路复用器218和零发生器216对输入至脉冲整形低通滤波器或低通滤波器219的信号进行过采样。输入至低通滤波器的信号的过采样可增强由数/模转换器220转换的模拟信号的准确性。
数字低通滤波器219(或脉冲整形低通滤波器)设计有抽头系数和抽头阶数，其按照滤波器的要求的指标(通带带宽频率，基频，通带和基带功率衰减)在滤波器的时间范围内确定冲激响应，以实现数字有限滤波器。在系统提供多频率带宽B1，B2，...，BN的情况下，低通滤波器219的指标与每一上述多带宽相同。因此，考虑到取决于多带宽的滤波器的指标和复杂性，滤波器的抽头阶数和抽头系数应设计相同。虽然滤波器的抽头阶数和抽头系数因带宽而定，滤波器的操作速度应不同于带宽，因带宽根据低通滤波器219的操作速度确定，即，加载在低通滤波器219上的时钟的速度。
使用带宽B1，B2，...，BN的整数倍函数和带宽扩展率RS1，RS2，...，RSn设计的低通滤波器219的抽头系数和抽头阶数是固定的。与多带宽扩展速率相同的低通滤波器219的操作在下面描述。
零发生器216按照过采样率确定零插入数以执行输入到低通滤波器219中的信号的过采样操作。确定要插入的零的数目后，零发生器216连续地产生这些零，第二多路复用器218沿时钟接收带宽选择控制信号，以使其将零发生器216输出的零以连续方式插入到数字调制部215输出的信号中，并且输出结果信号。在通常情况下，过采样使用四倍带宽扩展速率RS1，RS2，...，RSn。例如，在四倍过采样的情况下，零发生器216顺序地将三个零(000)通过第二多路复用器218插入到数字调制部215的输出比特间以输出四倍过采样至低通滤波器219。零插入数，即，过采样率由系统控制器(未示出)提供的带宽选择控制信号控制，以及带宽选择控制信号也用作时钟分频器224和开关222的控制信号。
时钟发生器223以多带宽DS-CDMA系统提供的多带宽的最宽带宽扩展速率RS1，RS2，...，RSn的过采样速度产生一时钟。时钟分频器224是支持另一为时钟发生器223的输出信号的整数倍的带宽的另一时钟信号。时钟分频器224的被分配的时钟速度和要求的分频器数等于多带宽DS-CDMA系统提供的多带宽数。例如，在DS-CDMA系统提供三种频率带宽B1，B2，B3的情况下(最大带宽是B3)，需要的时钟分频器224的数目是2，以及输出时钟的速度按照带宽B1，B2，B3之间的整数关系确定(例如，B3是B1的8倍，B2是B1的4倍)。相应地，用作最宽带宽B3的时钟发生器223的输出时钟按照1/8为B1分配，或1/4为带宽B2分配。第三多路复用器221接收带宽选择控制信号217，以及借此选择时钟发生器223和时钟分频器224的输出时钟中的一个时钟信号，以及输出其至第二多路复用器218，低通滤波器219，数/模转换器220和零发生器216。
多带宽的带宽选择控制信号选择的带宽中的用户信息被过采样和通过低通滤波器219输入到数/模转换器220。为了使用数/模转换器220，当带宽为最宽时时钟发生器223接收的，或当带宽不是最宽时时钟分频器224接收的时钟被输入至数/模转换器220。因此，数/模转换器220的操作速度不固定在最大时钟速度，但是，响应于选择的带宽移动。换言之，如果相关于选择带宽的时钟速度低，则用于数/模转换器220的时钟速度低。因此，与在独立于带宽的最大带宽相对应的时钟速度上的数/模转换相比，数/模转换器220可以减小消耗功率。从数/模转换器220输出的信号被输入到开关222以响应于选择的带宽切换到中频和射频电路，因为中频和射频带宽的滤波器和电路可以根据选择的带宽构造不同。开关222与带宽选择控制信号一道接收，以及切换数/模转换器220的输出至带宽中频部225，226，227的带宽中频电路。通过中频滤波器滤波的信号被通过线性功率放大器228放大，通过无线电路部229在射频上被滤波，以及通过天线230发射。
因此，本发明可以减小基带低通滤波器和数/模转换器的消耗功率。而且，本发明可以通过低通滤波器和数/模转换器提供多带宽。结果使系统的大小减小。
以上以实施例的形式描述了本发明，但应当理解本发明不限于上述描述，本领域技术人员可在不脱离后附权利要求书所定义的本发明实质和范围的前提下对本发明作各种替换和修改。

Claims (7)

1.一种提供多频带宽的多频无线通讯系统的发射机，包括：
时钟产生部，用于接收预定带宽选择控制信号和产生与预定带宽成正比速度的时钟；
一多路复用器部，用于在所述信号中插入零以产生过采样信号，该扩展在按照预定带宽选择控制信号选择的带宽内被扩频调制；
一低通滤波器，用于接收时钟和低通滤波多路复用器部的输出信号；
一数/模转换器，用于接收时钟和之后将低通滤波器的输出信号转换成时钟速度上的模拟信号；以及
一开关，用于接收带宽选择控制信号和之后将数/模转换器的输出按照选择的带宽切换到对应的多个中频电路之一。
2.如权利要求1所述的发射机，其中时钟发生部包括：
时钟发生器，用于为多个频率带宽中的最宽频率带宽产生一快时钟；
时钟分频器，用于分频快时钟以产生对应于每一多频带宽的时钟；以及
第二多路复用器，用于接收带宽选择控制信号，借此从时钟发生器输出的时钟和时钟分频器输出的时钟中选择一需要的时钟。
3.如权利要求1所述的发射机，其中所述多路复用器部包括：
零发生器，用于按照带宽选择控制信号产生需要数目的零；以及
第一多路复用器，用于接收从第二多路复用器输出的与带宽选择控制信号一道的时钟以及之后插入产生的零至扩频调制信号。
4.如权利要求3所述的发射机，其中零发生器为较宽带宽产生增加数目的零。
5.如权利要求4所述的发射机，其中第一多路复用器连续插入产生的零至扩频调制信号的1比特数据部分。
6.如权利要求1所述的发射机，其中低通滤波器是一脉冲整形滤波器。
7.如权利要求1所述的发射机，其中低通滤波器是数字无限冲激响应滤波器。
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