CN1332523A - 双向无线电通信系统以及双向无线电通信方法 - Google Patents

双向无线电通信系统以及双向无线电通信方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双向无线电通信系统和方法,该系统包括第一无线电台;一个调制传输信号发生器;一个发射机,其将本地振荡信号以及调制后的无线电传输信号,作为无线电信号发射出去;一个接收机,其接收来自第二无线电台的无线电信号,并且将接收信号下变频到调制后的频带;一个第二无线电台,提取和再生本地振荡分量;一个接收机,将调制无线电信号下变频到中频带;一个信号调制器;一个发射机,将调制后信号上变频到射频带。

Description

双向无线电通信系统以及双向无线电通信方法
本发明涉及一种双向无线电通信系统以及一种双向无线电通信方法。尤其是，在利用SHF和更高频带的无线电通信系统中，例如在无线电LAN，无线电原籍链路，无线电视频传输系统，无线电道路-车辆通信系统，车辆间通信系统以及其他利用毫米波信号的系统中，本发明涉及用于数字信号及模拟信号的高质量、高速传输的双向无线电通信系统以及双向无线电通信方法。
在JP-A 2001-53640中，发明人提出了一种利用自差监测方法的无线电通信系统。在该系统中，部分由发射机使用的本地振荡信号将调制后的中频带信号频率转换到射频带，这些本地振荡信号与传输射频同时被发射，接收机接着通过生成一个这两种分量的相乘成分，将接收到的无线电信号频率转换为调制后的中频带信号。然而，上述建议没有提供关于如何实现该系统的具体技术细节。
本发明的目的在于提供一种能够实现高质量、而无需使用高质量本地振荡信号的双向无线电通信系统以及双向无线电通信方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种在第一和第二无线电台之间双向通信的双向无线电通信系统，该双向无线电通信系统包括一个装有信号调制器的第一无线电台，该信号调制器用于在低于射频的中频带中生成一个调制后的信号；一个调制传输信号发生器，其通过利用本地振荡信号将调制后的信号上变频到射频带，来产生调制后的无线电传输信号；一个发射机，其将由调制传输信号发生器所使用的本地振荡信号以及调制后的无线电传输信号，作为无线电信号发射出去；一个接收机，其接收来自第二无线电台的无线电信号，并且通过利用由调制传输信号发生器进行上变频所使用的本地振荡信号，将接收信号下变频到调制后的频带；一个第二无线电台，其装有一个本地振荡信号再生器，用于从第一无线电台接收到的信号分量中，仅提取和再生本地振荡分量；一个接收机，其利用由本地振荡信号再生器所生成的本地振荡信号，将接收到的调制无线电信号下变频到中频带；一个信号调制器，用于在低于射频的中频带中产生调制后的信号；一个发射机，其利用由本地振荡信号再生器所再生的本地振荡信号，将由信号调制器所产生的调制后信号上变频到射频带。
本发明也包括一种在第一和第二无线电台之间双向通信的双向无线电通信系统，该双向无线电通信系统包括；第一和第二无线电台，每个无线电台装有一个在低于射频的中频带中生成一个调制信号的信号调制器；调制传输信号发生器，其通过利用本地振荡信号将调制后的信号上变频到射频，来产生一个调制后的无线电传输信号；一个发射机，其将由调制传输信号发生器所使用的本地振荡信号以及调制后的无线电传输信号，作为无线电信号发射出去；一个接收机，其接收来自其他无线电台的无线电信号，并且通过生成调制无线电信号分量与从其他无线电台接收到的本地振荡信号分量的相乘分量，将接收信号下变频到调制后的中频带。
本发明也包括一种在第一和第二无线电台之间双向通信的双向无线电通信系统，该双向无线电通信系统包括：一个装有信号调制器的第一无线电台，该信号调制器用于在低于射频的中频带中生成一个调制后的信号；一个调制无线电信号发生器，其利用本地振荡信号将调制后的信号上变频到射频带；一个发射机，其从将调制后的中频带信号变频到无线电频带期间，由调制无线电信号发生器所生成的边带信号中选择上边带信号，作为无线电信号，并且发射所选择的无线电信号以及由调制无线电信号发生器所使用的本地振荡信号；一个接收机，其接收来自第二无线电台的无线电信号，并且通过生成调制无线电信号分量与从其他无线电台接收到的本地振荡信号分量的相乘分量，将接收信号下变频到调制后的中频带；一个第二无线电台，其装有一个信号调制器，用于在低于射频带的中频带中生成调制后的信号；一个调制无线电信号发生器，其利用本地振荡信号将调制后的信号上变频到射频带；一个发射机，其从将调制后的中频带信号变频到无线电频带期间，由调制无线电信号发生器所生成的边带信号中选择下边带信号，作为无线电信号，并且发射所选择的无线电信号以及由调制无线电信号发生器所使用的本地振荡信号；一个接收机，其接收来自第一无线电台的无线电信号，并且通过生成调制无线电信号分量与从第一无线电台接收到的本地振荡信号分量的相乘分量，将接收信号下变频到调制后的中频带。
本发明也包括一种用于在第一和第二无线电台之间进行双向通信的双向无线电通方法，该双向无线电通信方法包括：第一无线电台通过在低于射频的中频带中生成一个调制信号，利用本地振荡信号将调制后的信号上变频到射频，并且将由调制无线电传输信号所使用的本地振荡信号以及调制无线电传输信号，作为无线电信号传送出去，从而将无线电信号传送到第二无线电台；并且在接收到来自第二无线电台的无线电信号时，通过利用上变频所使用的本地振荡信号，将接收到的信号下变频到调制频带；以及第二无线电台从第一无线电台接收到的信号分量中提取和再生本地振荡分量，利用再生的本地振荡分量，将接收到的调制信号下变频到中频带，并且在向第一无线电台传送无线电信号时，在低于射频的中频带中产生调制后的信号，利用再生的本地振荡信号，将由信号调制器所产生的调制信号上变频到射频带。
本发明也包括一种用于在第一和第二无线电台之间进行双向通信的双向无线电通方法，该双向无线电通信方法包括：在第一和第二无线电台之间相互传送无线电信号的情况下，每个无线电台在第一射频的中频带中生成一个调制信号，产生调制后的无线电传输信号，利用本地振荡信号将调制信号上变频到射频带，并且将由调制无线电传输信号所使用的本地振荡信号以及调制无线电传输信号，作为无线电信号传送出去；并且在接收到来自其他无线电台的无线电信号时，通过利用接收到的调制无线电信号分量与本地振荡信号分量的相乘分量，将接收信号下变频到调制后的中频带。
上述目的也可通过一种用于在第一和第二无线电台之间进行双向通信的双向无线电通方法，该双向无线电通信方法包括：第一无线电台通过在低于射频的中频带中生成一个调制信号，利用本地振荡信号将调制后的信号上变频到射频带，并且将由调制无线电传输信号所使用的本地振荡信号以及调制无线电传输信号，作为无线电信号传送出去，从而将无线电信号传送到第二无线电台；并且在接收到来自第二无线电台的无线电信号时，通过利用上变频所使用的本地振荡信号，将接收到的信号下变频到调制频带；并且从将调制后的中频带信号变频到射频带期间生成的边带信号中选择上边带信号，作为无线电信号，并且发射所选择的无线电信号以及由调制无线电信号发生器所使用的本地振荡信号；在接收到来自其他无线电台的无线电信号时，通过生成接收到的调制无线电信号分量与本地振荡信号分量的相乘分量，将接收信号下变频到调制后的中频带；
第二无线电台通过在低于射频的中频带中生成一个调制信号，产生调制后的无线电传输信号，利用本地振荡信号将调制信号上变频到射频带，从而将无线电信号传送到第一无线电台；并且从将调制后的中频带信号变频到射频带期间生成的边带信号中选择上边带信号无线电信号，并且发射所选择的无线电信号以及本地振荡信号；在接收到来自第一无线电台的无线电信号时，通过生成接收到的调制无线电信号分量与本地振荡信号分量的相乘分量，将接收信号下变频到调制后的中频带。
上述的双向无线电通信系统以及方法提供了高质量的双向无线电传输，因为可以去除本地振荡信号中的信号相位噪声以及频率偏移。而且，由于不需要使用高质量的本地振荡器，因而可以低成本地实现双向无线电通信。
本发明的上述和其他目的通过下文的描述并参照附图而变得清楚。
图1是本发明第一实施例的双向无线电通信系统的示意图；
图2是本发明第二实施例的双向无线电通信系统的示意图；
图3是本发明第三实施例的双向无线电通信系统的示意图。
图1示出了本发明第一实施例的用于双向无线电通信的双向无线电通信系统。在该实例中，双向通信发生在第一无线电台A1和第二无线电台A2之间。第一无线电台A1具有一个本地振荡信号源，该信号源用于将调制后的中频带信号频率转换到射频，用以传输，并且该无线电台将接收到的无线电信号转换到中频带。第二无线电台提取和再生由第一无线电台所传送的本地振荡信号分量，将再生的振荡信号分量频率转换为调制后的中频带信号，用以传输，并且还用于将接收到的无线电信号转换到中频带。这意味着向任何其中一个无线电台提供一个本地振荡器，则需要向另一个无线电台提供一个本地振荡器。
第一无线电台A1(母台)具有一个本地振荡器1。在该系统中，通过使用一个乘法器3，在低于射频的中频带上，将由中频带调制器2输出的中频带调制信号乘以由本地振荡器1所产生的本地振荡信号，从而调制信号被上变频到射频带。产生的调制传输信号通过带通滤信号器4，以去除不需要的分量，此后，一个本地振荡信号通过加法器5加入，并且生成的信号由放大器6放大，且从传送天线7a传送出去。
第一无线电台也经由接收天线7b接收来自第二无线电台A2的无线电信号。每个接收的无线电信号通过带通滤信号器8，以去除不需要的分量，并且接着通过乘法器10，将该信号与来自本地振荡器1的本地振荡信号相乘，从而被下转换到中频带。生成的中频带调制信号接着由中频带解调器11解调。
第二无线电台A2(子台)利用接收天线12a，接收来自第一无线电台A1的无线电信号(它包括调制后的无线电信号分量以及本地振荡信号分量)。本地振荡信号再生器13用于从部分的接收信号中提取本地振荡信号分量。本地振荡信号再生器13可以由窄带滤信号器、注频锁定振荡器或者RF放大器等来实现。
由本地振荡信号再生器13再生的本地振荡信号通过乘法器16，与通过带通滤信号器14和放大器15的接收信号相乘，从而接收信号的未被调制分量被下变频到中频带，并且通过中频带解调器17解调。
在第二无线电台A2中，调制信号通过利用乘法器19，在低于射频的中频带上，将由中频带调制器18所输出的中频带调制信号乘以由本地振荡信号再生器13所产生的本地振荡信号，而被上变频到射频带。在通过带通滤信号器20和放大器21之后，生成的信号从传送天线12b传送出去。
由于上述的双向无线电通信系统等效于具有一个这样本地振荡信号源的第一和第二无线电台A1和A2中的每一个，即该信号源被频率和相位锁定，本地振荡信号对由包含于本地振荡器中的相位噪声引起的降质，或者频率偏移的影响不敏感。这能够实现高质量的通信，并且由于不需要使用昂贵的高质量本地振荡器，从而可以实现低费用的双向无线电通信系统。
图2示出了本发明第二实施例的用于双向无线电通信的双向无线电通信系统。在该实例中，双向通信发生在第一无线电台B1和第二无线电台B2之间。每个无线电台具有一个本地振荡器。这使得每个无线电台能够利用本地振荡信号，将调制后的中频带信号上变频到传输无线电频带。而且，当所得到的调制信号与本地振荡信号正在被每个无线电台同时传送和接收时，无线电台可以通过从接收的无线电信号中产生相乘分量，而生成中频带调制信号，其中该相乘分量包括一个调制后的射频带分量以及一个本地振荡分量。
也就是说，参与双向通信的两个无线电台只有在发射时，而不是接收时，才使用它们自己的本地振荡信号，因此不需要给这两个无线电台都装备频率和相位锁定的本地振荡器。
在该实施例中，第一和第二无线电台B1和B2中的每一个都装有它们自己的发射机30a和接收机30b。因而下文的描述仅参照第一无线电台B1的结构。
第一无线电台B1的发射机30a包括一个用于输出本地振荡信号的本地振荡器1，用于在低于射频的中频带中调制信号、且将信号以调制后的中频带信号形式输出的中频带调制器2，用于将调制后的中频带信号与本地振荡信号相乘、且将调制信号上变频为调制后的射频带信号的乘法器3。在带通滤信号器4已经去除包含于调制后的无线电信号中的不需要分量之后，加法器5将调制后的无线电信号与本地振荡信号相加。生成的信号接着被放大器6放大，并且从发射天线7a中发射出去。
第一无线电台B1的接收机30b包括一个用于接收来自第二无线电台B2的无线电信号。在带通滤信号器8已经去除包含于无线电信号中的不需要分量之后，信号被放大器9放大。接着，无线电信号通过利用平方器31(包括使用放大器或者其他具有非线性效应的设备)或者类似装置，被下变频到中频带，以得到来自无线电台B2的无线电信号和本地振荡信号分量的相乘分量。该调制后的中频带信号通过中频带解调器11解调。
根据利用第一和第二无线电台B1和B2的双向无线电通信系统，当一个无线电台接收到来自另一个无线电台的信号时，通过生成调制后的无线电信号分量和接收信号的本地振荡分量的相乘分量，该信号被下变频到中频带。由于不需要向每个无线电台所使用的本地振荡器提供频率和相位锁定，因此可以以低成本实现双向无线电通信系统。在第二实施例的结构中，第一和第二无线电台B1和B2被设置成使用不同的传输频带，以形成频分解调系统。
图3示出了本发明第三实施例的用于双向无线电通信的双向无线电通信系统。在该实例中，双向通信发生在第一无线电台C1和第二无线电台C2之间。在该实施例中，第一无线电台C1选择并传送通过频率变换所生成的上边带信号，第二无线电台C2利用这样一个本地振荡信号，即该信号具有不同于第一无线电台C1的本地振荡频率的频率(例如更高的频率)，以传送通过频率转换所生成的下边带无线电信号。这使得可以有效地利用由上行链路信号及下行链路信号所使用的频带。在第二实施例中，这种结构的优点在于，只有在发射时，而不是在接收时，参与双向通信的两个无线电台中的每一个都使用它们自己的本地振荡信号，因此不必给这两个无线电台都装备频率和相位锁定的本地振荡器。
第一无线电台C2的发射机40a包括一个用于输出本地振荡信号的本地振荡器1，用于在低于射频的中频带中调制信号、且将信号以调制后的中频带信号形式输出的中频带调制器2，用于将调制后的中频带信号与本地振荡信号相乘、且将调制信号上变频为调制后的射频带信号的乘法器3。
在通过中频带调制器2、本地振荡器1和乘法器3将调制后的中频带信号变频到射频带时生成的边带信号中，只有上边带信号通过带通滤信号器41，并且本地振荡信号接着通过加法器5加入到该上边带信号。生成的信号接着由放大器6放大，并且从发射天线7a中发射出去。
第二无线电台C2(子台)的发射机50a包括一个用于输出本地振荡信号的本地振荡器1，用于在低于射频的中频带中调制信号、且将信号以调制后的中频带信号形式输出的中频带调制器2，用于将调制后的中频带信号与本地振荡信号相乘、且将调制信号上变频为调制后的射频带信号的乘法器3。
在通过中频带调制器2、本地振荡器1和乘法器3将调制后的中频带信号变频到射频带时生成的边带信号中，只有下边带信号通过带通滤信号器51，并且本地振荡信号接着通过加法器5加入到该上边带信号。生成的信号接着由放大器6放大，并且从发射天线7a中发射出去。
如上所述，第一无线电台C1的接收机40b利用接收天线7b来接收来自第二无线电台C2的无线电信号。在带通滤信号器8已经去除包含于无线电信号中的不需要分量之后，信号被放大器9放大。接着，无线电信号通过利用平方器31(包括使用放大器或者其他具有非线性效应的设备)或者类似装置，被下变频到中频带，以得到来自第二无线电台C2的无线电信号和本地振荡信号分量的相乘分量。该调制后的中频带信号通过中频带解调器11解调。
同样，由第一无线电台C1传送的无线电信号经由接收天线7b，由C2的接收机50b8接收。在带通滤信号器8已经去除包含于无线电信号中的不需要分量之后，信号被放大器9放大。接着，无线电信号通过利用平方器31(包括使用放大器或者其他这种具有非线性效应的设备)或者类似装置，被下变频到中频带，以得到来自无线电台C2的无线电信号和本地振荡信号分量的相乘分量。该调制后的中频带信号通过中频带解调器11解调。
根据上述的利用第一和第二无线电台C1和C2的双向无线电通信系统，当一个无线电台接收到来自另一个无线电台的信号时，通过生成上边带或者下边带分量和接收信号的本地振荡分量的相乘分量，该信号被下变频到中频带。由于不需要向每个无线电台所使用的本地振荡器提供频率和相位锁定，因此可以以低成本实现双向无线电通信系统。在第三实施例的结构中，第二无线电台C2利用不同于第一无线电台C1的本地振荡频率。而且，紧随频率变换形成的下边带信号被选择作为传送的无线电信号，使在本地振荡频率和无线电信号之间未使用的频带能够被用作上行链路信号的频带，从而使得可以有效地利用频率。
上述的双向无线电通信系统和方法提供了非常高质量的无线电传输，因为可以去除信号相位噪声及频率偏移。而且，由于不需要使用高质量的本地振荡器，可以以低成本实现双向无线电通信。此外，根据上述系统和方法，可以使用在传送的调制中频带信号与本地振荡频率之间未使用的频带，使得可以有效地使用频带，从而实现高质量的双向通信。

Claims (6)

1.一种在第一和第二无线电台之间双向通信的双向无线电通信系统，该双向无线电通信系统包括：
一个装有信号调制器的第一无线电台，该信号调制器用于在低于射频的中频带中生成调制后的信号；
一个调制传输信号发生器，其通过利用本地振荡信号将调制后的信号上变频到射频带，来产生调制后的无线电传输信号；
一个发射机，其将由调制传输信号发生器所使用的本地振荡信号以及调制后的无线电传输信号，作为无线电信号发射出去；
一个接收机，其接收来自第二无线电台的无线电信号，并且通过利用由调制传输信号发生器进行上变频所使用的本地振荡信号，将接收信号下变频到调制后的频带；
一个第二无线电台，其装有一个本地振荡信号再生器，用于从第一无线电台接收到的信号分量中，仅提取和再生本地振荡分量；
一个接收机，其利用由本地振荡信号再生器所生成的本地振荡信号，将接收到的调制无线电信号下变频到中频带；
一个信号调制器，用于在低于射频的中频带中产生调制后的信号；
一个发射机，其利用由本地振荡信号再生器所再生的本地振荡信号，将由信号调制器所产生的调制后信号上变频到射频带。
2.一种在第一和第二无线电台之间双向通信的双向无线电通信系统，该双向无线电通信系统包括：第一和第二无线电台，每个无线电台装有一个在低于射频的中频带中生成调制信号的信号调制器；
一个调制传输信号发生器，其通过利用本地振荡信号将调制后的信号上变频到射频，来产生调制后的无线电传输信号；
一个发射机，其将由调制传输信号发生器所使用的本地振荡信号以及调制后的无线电传输信号，作为无线电信号发射出去；
一个接收机，其接收来自另一个无线电台的无线电信号，并且通过生成调制无线电信号分量与从另一个无线电台接收到的本地振荡信号分量的相乘分量，将接收信号下变频到调制后的中频带。
3.一种在第一和第二无线电台之间双向通信的双向无线电通信系统，该双向无线电通信系统包括：
一个装有信号调制器的第一无线电台，该信号调制器用于在低于射频的中频带中生成一个调制后的信号；
一个调制无线电信号发生器，其利用本地振荡信号将调制后的信号上变频到射频带；
一个发射机，其从在调制后的中频带信号变频到无线电频带期间，由调制无线电信号发生器所生成的边带信号中选择上边带信号，作为无线电信号，并且发射所选择的无线电信号以及由调制无线电信号发生器所使用的本地振荡信号；
一个接收机，其接收来自第二无线电台的无线电信号，并且通过生成调制无线电信号分量与从另一个无线电台接收到的本地振荡信号分量的相乘分量，将接收信号下变频到调制后的中频带；
一个第二无线电台，其装有一个信号调制器，用于在低于射频带的中频带中生成调制后的信号；
一个调制无线电信号发生器，其利用本地振荡信号将调制后的信号上变频到射频带；
一个发射机，其从在调制后的中频带信号变频到无线电频带期间，由调制无线电信号发生器所生成的边带信号中选择下边带信号，作为无线电信号，并且发射所选择的无线电信号以及由调制无线电信号发生器所使用的本地振荡信号；
一个接收机，其接收来自第一无线电台的无线电信号，并且通过生成调制无线电信号分量与从第一无线电台接收到的本地振荡信号分量的相乘分量，将接收信号下变频到调制后的中频带。
4.一种用于在第一和第二无线电台之间进行双向通信的双向无线电通方法，该双向无线电通信方法包括：
第一无线电台通过在低于射频的中频带中生成调制信号，利用本地振荡信号将调制后的信号上变频到射频，并且将由调制无线电传输信号所使用的本地振荡信号与调制无线电传输信号一起，作为无线电信号传送出去，从而将无线电信号传送到第二无线电台；并且在接收到来自第二无线电台的无线电信号时，通过利用上变频所使用的本地振荡信号，将接收到的信号下变频到调制频带；以及
第二无线电台从第一无线电台接收到的信号分量中提取和再生本地振荡分量，利用再生的本地振荡分量，将接收到的调制信号下变频到中频带，并且在向第一无线电台传送无线电信号时，在低于射频的中频带中产生调制后的信号，利用再生的本地振荡信号，将由信号调制器所产生的调制信号上变频到射频带。
5.一种用于在第一和第二无线电台之间进行双向通信的双向无线电通方法，该双向无线电通信方法包括：
在第一和第二无线电台之间相互传送无线电信号的情况下，每个无线电台在低于射频的中频带中生成一个调制信号，产生调制后的无线电传输信号，利用本地振荡信号将调制信号上变频到射频带，并且将由调制无线电传输信号所使用的本地振荡信号与调制无线电传输信号一起，作为无线电信号传送出去；
并且在接收到来自其他无线电台的无线电信号时，通过利用接收到的调制无线电信号分量与本地振荡信号分量的相乘分量，将接收信号下变频到调制后的中频带。
6.一种用于在第一和第二无线电台之间进行双向通信的双向无线电通方法，该双向无线电通信方法包括：第一无线电台通过在低于射频的中频带中生成调制信号，利用本地振荡信号将调制后的信号上变频到射频带，并且将由调制无线电传输信号所使用的本地振荡信号与调制无线电传输信号一起，作为无线电信号传送出去，从而将无线电信号传送到第二无线电台；
在接收到来自第二无线电台的无线电信号时，通过利用上变频所使用的本地振荡信号，将接收到的信号下变频到调制频带；
从将调制后的中频带信号变频到射频带期间生成的边带信号中选择上边带信号，作为无线电信号，并且发射所选择的无线电信号以及由调制无线电信号发生器所使用的本地振荡信号；
在接收到来自另一个无线电台的无线电信号时，通过生成接收到的调制无线电信号分量与本地振荡信号分量的相乘分量，将接收信号下变频到调制后的中频带；
第二无线电台通过在低于射频的中频带中生成调制信号，产生调制后的无线电传输信号，利用本地振荡信号将调制信号上变频到射频带，从而将无线电信号传送到第一无线电台；
从将调制后的中频带信号变频到射频带期间生成的边带信号中选择上边带无线电信号，并且发射所选择的无线电信号以及本地振荡信号；
在接收到来自第一无线电台的无线电信号时，通过生成接收到的调制无线电信号分量与本地振荡信号分量的相乘分量，将接收信号下变频到调制后的中频带。
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