CN1751457B - 软件多发射结构 - Google Patents

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Abstract

一种包括多个可单独选择部件的软件发射结构，可以有选择性地激活所述部件，以发射遵循多种传输标准中任意之一的数据信号。该软件发射结构包括可被关联逻辑激活以发射例如遵循全球移动通信系统(GSM)、采用TDMA的增强数据速率GSM演进技术(EDGE)和宽带码分多址(WCDMA)传输标准的通信信号的部件。单发射结构可支持多种传输标准，从而降低多频段、多模式便携式收发机中的部件数量，同时降低激活部件的数量。

Description

软件多发射结构
发明领域
本发明一般涉及无线便携式通信设备中的发射电路结构，尤其涉及一种用于无线发射机的软件多发射结构(software defined multipletransmit architecture)，其能够使用多种发射方法进行通信。
技术背景
随着高效、低成本电子模块的增多，移动通信系统变得越来越普及。例如，通信方案有很多变型，其中使用各种频率、传输方案、调制技术和通信协议，在手持、电话式通信手机中提供双向语音和数据通信。不同的调制和传输方案各有优缺点。
随着这些通信系统的发展和应用，这些系统必须遵循的多种不同标准也在演进。例如，在美国，第三代便携式通信系统遵循IS-136标准，其需要使用特定的调制方案和接入模式。对于IS-136的情况，调制方案可能是8正交相移键控(8QPSK)、π/4偏移的差分正交相移键控(π/4-DQPSK)或其变型，并且，接入模式为TDMA。
在欧洲，全球移动通信系统(GSM)标准需要在窄带TDMA接入环境中使用高斯滤波最小频移键控(GMSK)调制方案，其使用恒定包络调制方法。
此外，在使用窄带TDMA技术的典型GSM移动通信系统中，GMSK调制方案将非常低噪音的调相(PM)传输信号从振荡器直接提供给非线性功率放大器。在这种配置中，可以使用非常高效率的非线性功率放大器，从而对调相信号实现高效的调制并且降低功耗。由于已调制信号是直接从振荡器提供的，所以，将功率放大器之前或之后对滤波的需求降低到了最小。此外，GSM收发机中的输出是恒定包络(即，只包含调相(PM)信号的非时变信号)调制信号。
很多非恒定包络发射结构使用其中既发射PM信号还发射调幅(AM)信号的调制方案。采用这些方案的标准提高了数据速率，而没有增加传输信号的带宽。尽管人们希望得到一种能够容纳上述所有传输方案的便携式收发机，但是，不容易改编现有的GSM调制方案以发射既包括PM分量还包括AM分量的信号。该困难的原因之一在于：为了发射包含PM分量和AM分量的无失真信号，需要一个高度线性的功率放大器。但是，高度线性的功率放大器效率很低，因此比非线性功率放大器消耗的能量明显要多，并且，会大大减少电池和其他电源的寿命。
在非恒定包络调制中，信号的调幅(AM)部分导致发射输出信号幅度变化。在恒定包络调制中，发射输出信号幅度总是恒定的。新出现的通信标准很可能使用非恒定包络调制方案，如作为全球移动通信系统(GSM)扩展的增强数据速率GSM演进技术(EDGE)和宽带码分多址(WCDMA)。随着这些新标准的发射结构的开发，人们通常希望得到一种支持尽可能多标准的单发射结构。
开发能够支持恒定包络和非恒定包括调制的单发射结构的一种可能方式是使用传统的上变频器，将滤波器插入发射链路中。这样的结构需要滤波器在功率放大器之前处于中频(IF)、处于射频(RF)以及在功率放大器之后处于RF。但是，多标准发射结构需要将多个滤波器切换进和切换出发射电路，或者需要独立的发射链路。
此外，当新的无线通信系统标准出现时，人们希望得到一种能够满足新标准并且还与现有标准保持“后向兼容”的发射结构。很多时候，设计新标准所使用的原理和技术相互之间经常不兼容。例如，现有的标准可能使用TDMA、窄信号带宽、恒定包络调制(即GSM)，而新标准可能使用码分多址(CDMA)、宽信号带宽、非恒定包络调制(即WCDMA)。此外，这两种系统可能工作于不同的频段。传输标准中的这种差别导致系统设计过程中的涟漪效应(ripple effect)，并且通常导致非常不同的发射结构(即不同的滤波、不同的功率放大等)。但是，人们希望得到一种能满足多种标准的单发射结构。
在不对发射硬件进行明显改动的情况下支持其他标准，无线数字标准的现有发射结构不够灵活。因此，现有的多标准(也称为“多频带”或“多模式”)发射结构需要大量的部件，包括有源和无源器件。这可能要求单个便携式通信设备包括两个独立的发射机，从而导致设备成本昂贵和体积庞大。此外，当在需要非恒定包络调制的通信标准(即包括AM分量的标准)中工作时，电源效率降低，从而导致电池寿命变短和增加来自有源部件的散热。这种情形的一个例子是通用移动电话服务(UMTS)标准，它需要便携式通信设备既工作于GSM模式下还工作于WCDMA模式下。
由于人们越来越希望开发出一种全球便携式通信标准，所以，他们希望有一种能够工作于多种数字标准同时降低发射结构中部件数量的便携式收发机。
发明内容
本发明的实施例包括一种能够使用多种发射标准工作的软件多发射结构。一个软件发射结构包括多个单独可选择的部件，可以有选择性地激活这些部件，以发射遵循多种传输标准中任意之一的数据信号。该软件发射结构包括可被关联逻辑激活以发射例如遵循全球移动通信系统(GSM)、采用TDMA的增强数据速率GSM演进技术(EDGE)和宽带码分多址(WCDMA)传输标准的通信信号的部件。单个发射结构支持多种发射标准，从而降低多频段、多模式便携式收发机中的部件数量，同时降低激活部件的数量。
还提供了相关的操作方法和计算机可读介质。对于本领域技术人员而言，通过阅读下面的附图和详细描述，本发明的其他系统、方法、特征和优点将是或变得显而易见。这意味着，所有这些附加系统、方法、特征和优点都包含在该说明书之内、处于本发明的保护范围之中并且受到所附权利要求的保护。
附图简述
通过参考下面的附图，可以更好地理解本发明。附图中的部件进行了缩放，但重点放在清楚地解释本发明的原理。此外，在这些附图中，相同的标记用于表示不同附图中相应的部件。
图1是包括软件发射结构的简化便携式收发机的框图；
图2是图1的软件发射结构的框图；
图3是当该软件发射结构使用GSM标准工作时所使用的部件的框图；
图4是当该软件发射结构使用EDGE/TDMA标准工作时所使用的部件的框图；
图5是当该软件发射结构使用WCDMA标准工作时所使用的部件的框图；
图6是描述图1的发射定义软件的操作的流程图。
具体实施方式
尽管这里的描述具体结合便携式收发机，但是，该软件多发射结构也可实现为期望多标准操作的任何通信设备。此外，该软件多发射结构适用于任何使用恒定包络和非恒定包络调制的发射机。
该软件多发射结构可以用软硬件结合的方式实现。本发明的硬件部分可以用专用硬件单元和逻辑来实现，软件部分可以存储在存储器中，并由合适的指令执行系统(微处理器)来执行。该软件多发射结构的硬件实现可能包括本领域公知的以下技术中的任意之一或组合：离散逻辑电路，其具有对数据信号执行逻辑函数的逻辑门；专用集成电路，其具有合适的逻辑门；可编程门阵列(PGA)；现场可编程门阵列(FPGA)等。
该软件多发射结构的软件包括用于执行逻辑函数的可执行指令的有序列表，并且可以包含在任何计算机可读介质中，由指令执行系统、装置或设备使用或与之结合使用，例如基于计算机的系统、包含处理器的系统，或能够从指令执行系统、装置或设备中取指令并执行指令的其他系统。
在本文档中，“计算机可读介质”可以是能够包含、存储、传送、传播或传输程序的任何装置，由指令执行系统、装置或设备使用或与之结合使用。计算机可读介质可以是例如、但不限于：电的、磁的、光的、电磁的、红外的或半导体系统、装置、设备或传输介质。该计算机可读介质的更多具体示例(非穷举列表)包括以下：具有一条或多条线的电连接(电子的)；便携式计算机盘(磁的)；随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)(磁的)；光纤(光学的)；以及便携式只读光盘(CDROM)(光学的)。应当注意的是，该计算机可读介质甚至可以是上面印刷了程序的纸张或其他合适的介质，因为经由例如对纸张或其他介质进行光学扫描，程序可以被电子地捕获时，然后被编译、解释，或者，如果需要的话，以其他合适方式进行处理，然后存储在计算机存储器中。
图1是包括软件发射结构的简化便携式收发机100的框图。便携式收发机100包括扬声器102、显示器104、键盘106、麦克风108，它们全部连接到基带子系统110。在一个具体实施例中，便携式收发机100可以是例如、但不限于便携式通信手机，如移动蜂窝式电话。扬声器102和显示器104分别经由连接112和114，从基带子系统110接收信号，这对于本领域技术人员是公知的。同样，键盘106和麦克风108分别经由连接116和118，向基带子系统110提供信号。基带子系统110包括微处理器(μP)120、存储器122、模拟电路124、数字信号处理器(DSP)126，它们经由总线128通信。尽管这里将总线128显示为单条总线，它也可用多条总线实现，必要时，在基带子系统110内的子系统之间连接。
根据下面描述的软件多发射结构的实现方式，基带子系统110也可以包括专用集成电路(ASIC)135和现场可编程门阵列(FPGA)133。
微处理器120和存储器122为便携式收发机100提供信号定时、处理和存储功能。模拟电路124为基带子系统110内的信号提供模拟处理功能。基带子系统110经由连接132，向射频(RF)子系统提供控制信号。尽管这里显示为单连接132，但控制信号也可以来自DSP126、ASIC 135、FPGA 133或微处理器120，并提供给RF子系统130内的多点。应当注意的是，为简单起见，这里只给出了便携式收发机100的基本部件。基带子系统110提供的控制信号控制RF子系统130内的各部件，后面还将对此进行详细描述。
如果该软件多发射机结构实现为由微处理器120执行的软件，那么，存储器122还将包括发射定义软件300，后面将对此进行详细描述。该发射定义软件包括一个或多个可以存储在存储器中并在微处理器120中执行的可执行代码段。或者，可以将发射定义软件300的功能编码到ASIC中，或者可以由FPGA执行。因为存储器122是可重写的并且由于FPGA是可重新编程的，所以，当用这些方法实现时，可以将对发射定义软件300的更新远程地发送到并存储在便携式收发机100中。
基带子系统110还包括模拟—数字转换器(ADC)134和数字—模拟转换器(DAC)136和138。尽管这里将DAC 136和138显示为两个独立设备，但应当理解的是，也可以使用单个数字—模拟转换器来执行DAC 136和138的功能。ADC 134、DAC 136和DAC 138也经由总线128，与微处理器120、存储器122、模拟电路124和DSP 126进行通信。DAC 136将基带子系统110内的数字通信信息转换成模拟信号，然后经由连接140传输到RF子系统130。DAC 138经由连接144，向功率控制单元161提供参考电压功率电平信号。尽管这里将连接140显示为两个有向箭头，但它也包括在从数字域转换到模拟域之后由RF子系统130发射的信息。
RF子系统130包括调制器146，调制器146经由连接150从合成器148收到频率参考信号(也称为“本振”信号或“LO”)之后，将收到的模拟信息进行调制，然后将已调制信号经由连接152提供给上变频器154。在恒定包络调制方法中，已调制发射信号通常只包括相位信息。上变频器154也经由连接156从合成器148接收频率参考信号。合成器148确定上变频器154将连接152上的已调制信号转换到的合适频率。
合成器148、调制器146、上变频器154和功率放大器160以及下面描述的其他部件形成能够发射遵循多个通信标准之一的信息的该软件发射结构，下面还将对此进行详细描述。该软件发射结构200通常包括多个可选择部件。这些可选择部件合起来包括多个不同的发射结构，其中，在不同的发射结构之间共享多个部件。发射定义软件300根据所使用的通信标准，确定应该激活多个可能发射结构中的哪一个。然后，发射定义软件300激活软件发射结构200中的合适部件，以执行期望标准中的通信。
发射定义软件300还确定待发射数据的正确格式。数据通常被基带子系统110格式化成同相(I)和正交(Q)分量，后面还将对此做详细描述。根据采用的通信标准，I和Q信号可以采取不同的形式，并且被不同地格式化。因为软件发射结构200能够实现多种发射方法，所以发射定义软件300能够将数据进行格式化，以各个适应可用的发射方法。
上变频器154经由连接158，将已调制信号提供给功率放大器160。功率放大器160将连接158上的已调制信号放大到合适的功率电平，以经由连接162传输给天线164。示例性地，开关166控制将连接162上的放大信号传输到天线164或将从天线164接收的信号提供给滤波器168。经由连接132来自基带子系统110的控制信号控制开关166的操作。或者，可将开关166替换为允许发射信号和接收信号的同时经过的滤波器对(如转换开关)，这对于本领域技术人员是公知的。
连接162上的放大发射信号能量的一部分经由连接170提供给功率控制单元161。功率控制单元161可以形成一个闭路功率控制反馈环路，以控制功率放大器160的输出功率，并且也可以经由连接172提供功率控制反馈信号。
天线164接收的信号将指向接收滤波器168。接收滤波器168过滤收到的信号，并在连接174上将过滤信号提供给低噪声放大器(LNA)176。接收滤波器168是低通滤波器，它使特定蜂窝系统的其中便携式收发机100工作的所有信道通过。例如，对于900MHzGSM系统，接收滤波器168将使从935.1MHz到959.9MHz的所有频率通过，这覆盖了200kHz的124个相邻信道。该滤波器用于拒绝期望范围之外的所有频率。LNA 176将连接174上非常弱的信号放大到下变频器178可以将该信号从发射频率转换回基带频率的电平。或者，LNA 176和下变频器178的功能可以用其他元件来实现，例如、但不限于低噪声下变频器(LNB)。
下变频器178经由连接180收到来自合成器148的频率参考信号，频率参考信号也被称为“本地振荡器”信号或“LO”，指示下变频器178将经由连接182从LNA 176接收的信号下变频到的合适频率。下变频后的频率被称为中频或IF。下变频器178将下变频后的信号经由连接184发送到信道滤波器186，信道滤波器186也被称为“IF滤波器”。信道滤波器186过滤下变频后的信号，然后经由连接188将其提供给放大器190。信道滤波器186选择一个期望信道，并拒绝其他信道。以GSM系统为例，实际上只收到124个相邻信道中的一个。在接收滤波器168使所有信道通过并由下变频器178下变频之后，只有一个期望信道正好出现在信道滤波器186的中心频率。
通过控制连接180上提供给下变频器178的本振频率，合成器148可以确定所选择的信道。放大器190将收到的信号进行放大，然后经由连接192将放大信号提供给解调器194。解调器194恢复发射的模拟信息，然后经由连接196将代表该信息的信号提供给ADC134。ADC 134将这些模拟信号转换为基带频率的数字信号，并经由总线128将该信号传输到DSP 126，以做进一步的处理。
或者，在连接184的下变频后的载波频率(IF频率)是0Hz，在这种情况下，接收机被称为“直接转换接收机”。在这种情况下，信道滤波器186被实现为低通滤波器，并且可以省略解调器194。
图2是图1的软件发射结构200的框图。软件发射结构200包括多个部件，它们的各种组合可用于以多个不同的传输标准传输数据。例如，该软件发射结构200包括的部件可被发射定义软件300(图1)有选择性地激活，以用GSM、EDGE/TDMA和WCDMA标准发射信号。
软件发射结构200包括合成器148(图1)，其经由连接201提供“本振”(LO)信号。连接201与图1中的连接150和156相似。LO信号被提供给分频器202以及射频(RF)混频器216和251。分频器202用因数4分割合成器148的输入频率，然后在连接203、205和271上提供分割后的频率输出。在连接203上提供一个0°的LO信号，在连接205上提供一个90°的LO信号，而在连接271上提供的LO信号的相位是任意的。在一个简化实施例中，可以用连接203或连接205来取代连接271。软件发射结构200可用于以多个不同传输标准中任意之一来传输数据信号，后面还将结合图3、4和5对此进行详细描述。相应地，将在图3、4和5中提供对图2中的各部件的具体传输标准的解释，而对于图2，只提供了对部件的简单描述。
尽管为简单起见而做了省略，软件发射结构200中的各部件包括一条到图1的控制信号线132的连接。控制信号线132提供通常由发射定义软件300产生的信号，其根据期望的传输标准，激活软件发射结构200中的特定部件。
该示例性的软件发射结构200包括允许便携式收发机100使用GSM、EDGE/TDMA和WCDMA标准中任意之一进行通信的部件。相应地，软件发射结构200可以提供恒定包络(即只包括PM信号)或非恒定包络输出(即，包括PM信号和AM信号)。GSM标准需要恒定包络功率输出。因此，如同结合图2所描述的那样，只有单个发射链路(即I/Q调制器206、低通滤波器212、RF混频器216、同步振荡器218、功率放大器226形成GSM的发射链路)可用于GSM。
但是，如同下面描述的那样，通过合并上述发射链路的输出和I/Q调制器241、低通滤波器247、RF混频器251、同步振荡器254和功率放大器261形成的发射链路的输出，可以形成EDGE/TDMA发射信号。可以使用名为“移相(out-phasing)”的技术，合并这两个链路的输出。该技术使用两个只包含PM分量的信号的相位差，来得到既包括PM分量还包括AM分量的信号。2002年7月29日提交的、共同转让的、待审的、题目为“Mirror Translation Loop TransmitterArchitecture”的美国专利申请(案号No.OOCXT0522W)对该技术做了详细描述，其全文并入此处，作为参考。
或者，上述两个发射链路也可用于GSM。在这样的配置中，两条发射链路应该总是同相。两条发射链路的输出相加起来，得到更高幅度输出。例如，与单独一条链路相比，信号高出6dB，而噪音仅多出3dB。因此，在这种情况下，不使用“移相”，因为这两个矢量相加总是指向相同的方向。
软件发射结构200包括移相器245。移相器245可以包括任何移相器，但在该实施例中，包括一对同相(I)/正交(Q)(I/Q)调制器206和241。将分频器202在连接205上的输出提供给I/Q调制器206和I/Q调制器241。根据发射定义软件300激活哪个部件，将经由软件发射结构200发射的数据信号提供给I/Q调制器206和241中之一。以同相(I)分量和正交(Q)分量的形式提供数据。例如，当用GSM通信标准发射时，经由连接207将I分量提供给I/Q调制器206，而经由连接208将Q分量提供给I/Q调制器206。对于EDGE/TDMA(或GSM，如果GSM合并上述两条发射链路的输出)通信的情况，也分别经由连接242和244将I和Q分量提供给I/Q调制器241。
经由连接209，将I/Q调制器206的输出提供给低通滤波器212。低通滤波器212拒绝连接209上的信号中的任何三阶和更高阶的谐波。低通滤波器212的输出经由连接214被提供给RF混频器216。RF混频器216经由连接201从合成器148接收本振(LO)信号，并将这两个信号进行混频，从而将连接214上的信号上变频为连接217上的射频(RF)信号。但是，RF混频器216具有高本底噪声(noisefloor)，因此，可能会从RF混频器216产生不希望的乱真发射(例如，频谱上接近期望频率的上变频副作用)。为了降低乱真发射，将RF混频器216的输出提供给同步振荡器218。
2002年8月30日提交的、共同转让的、待审的、题目为“WirelessTransmitter Incorporating a Synchronous Oscillator in a TranslaionLoop”(案号No.01CXT0288W)的美国专利申请公开同步振荡器218的细节，后者全文并入此处，作为参考。同步振荡器218作为一个再生接收机，从而在连接217上的信号频率处振荡并拒绝来自混频器216的所有乱真发射，从而在期望RF频率处提供干净的已调制输出信号。
同步振荡器218的输出被提供给开关221。开关221的位置确定同步振荡器的输出施加到混频器(在WCDMA操作中是这种情况)上，还是经由另一开关281直接施加在相应的功率放大器上(在GSM或EDGE/TDMA操作中是这种情况)。在发射定义软件3009(图1)的指示下，经由连接132的控制信号控制开关221和281的操作。开关221和281将同步振荡器218的输出经由连接222和224，直接引导到功率放大器226的输出端。功率放大器226执行图1的功率放大器160的功能。功率放大器226放大连接224上的信号，然后经由连接228将其作为输出提供。
I/Q调制器241的输出经由连接246被提供给低通滤波器247。低通滤波器247拒绝连接246上的信号中的任何三阶和更高阶的谐波，这与低通滤波器212相似。低通滤波器247的输出经由连接248被提供给RF混频器251。RF混频器251经由连接201从合成器148接收本振(LO)信号，并将这两个信号进行混频，从而将连接248上的信号上变频为连接252上的射频(RF)信号，这与RF混频器216的方式相似。同样，为了降低连接252上的乱真发射，RF混频器251的输出被提供给同步振荡器254，同步振荡器254与同步振荡器218的操作相似。
同步振荡器254的输出被提供给开关256。开关256的位置确定将同步振荡器的输出施加到混频器上(对于WCDMA操作是这种情况)还是经由开关278将其直接施加到相应的功率放大器上(对于GSM(如果使用两条发射链路)或EDGE/TDMA操作是这种情况)。在发射定义软件300(图1)的指示下，连接132的控制信号控制开关256和279的操作。开关256和279经由连接257和258，将同步振荡器254的输出引导到功率放大器261的输入端。功率放大器261执行图1中的功率放大器160的功能。功率放大器261放大连接258上的信号，并经由连接262将其作为输出提供。
如果使用两条链路，用来自I/Q调制器206和241的相位改变的调相信号，可以形成调幅(AM)信号，题目为“Mirror Translation LoopTransmitter Architecture”的上述美国专利申请对此做了描述。如上所述，将这些信号提供给RF混频器216和251，然后提供给同步振荡器218和254。但是，对于EDGE/TDMA，提供给上述两条发射链路的信号幅度恒定，具有相反相位增量(Δ)；对于GSM，如果GSM操作使用这两条发射链路，则幅度恒定，但同相。功率放大器226和261放大这两个信号，它们的输出在求和单元268中相加。求和单元268在连接269上的输出是这两条发射链路的合并输出。如果这两条发射链路接收到具有相反相位增量(Δ)的信号，那么，在连接269上的输出可能包括PM分量和AM分量。如上所述，这样的发射方法被称为“移相”。但是，如果这两条发射链路接收到同相信号，则这两条发射链路都处理具有相同相位的信号，当合并的时候，提供具有增强信噪比的信号。
对于WCDMA传输标准中的操作，分频器202的输出还经由连接271提供给中频(IF)可变增益放大器(VGA)272。连接271也可以是连接203或205。IF VGA 272提供中频未调制信号。为了满足WCDMA传输标准的幅度变化的宽范围，IF VGA 272提供很大的幅度范围量。该IF VGA定义施加在连接276上的信号上的增益。IF VGA272的输出经由连接276被提供给带通滤波器277。带通滤波器277定义一个其中驻留了期望IF信号的通频带。带通滤波器277的输出经由连接278被提供给混频器284和288。混频器284的输出经由连接224和开关281被提供给放大器226，而混频器288的输出经由连接258和开关279被提供给放大器261。在发射定义软件300的指示下，控制信号132控制开关279和281，从而，当期望在WCDMA模式下工作时，这些开关将混频器288和284的输出分别引导到功率放大器261和226。上面已经描述了功率放大器226和261的操作。
图3是当软件发射结构200使用GSM标准工作时所使用的部件的框图。GSM使用的部件用黑体显示，而软件发射结构200中的其他部件用虚线显示，表示没有使用它们。但是，图4中所示的结构描述了本发明用于EDGE/TDMA传输的一个实施例，它也可以用于GSM。但是，在GSM中，两条不同传输链路中的信号的相位是相同的。
假设在图3中使用单发射链路，合成器148经由连接201，将本振信号提供给分频器202和RF混频器216。分频器202的输出经由连接203和205被提供给I/Q调制器206。发射定义软件300将经由连接207和208提供的I和Q分量进行格式化，从而使它们遵循GSM调制格式。
I/Q调制器的输出经由连接209被提供给低通滤波器212。低通滤波器212拒绝连接209上的三阶和高阶谐波，并将连接214上的发射信号提供给RF混频器216。RF混频器216将连接214上的信号上变频成连接217上的RF信号。连接217上的RF信号被提供给同步振荡器218，同步振荡器218拒绝连接217上的任何乱真信号和噪声，然后经由开关221、连接222和开关281，将干净的已调制信号提供给功率放大器226。在该实施例中，发射定义软件300控制开关221和281，以将输出信号从同步振荡器218直接引导到功率放大器226。功率放大器226将连接228上的输出信号提供给便携式收发机100的天线(未显示)。功率放大器226的输出的一部分经由连接231和264被引导到功率放大器控制“PAC”单元232。功率放大器控制单元232是一个闭环功率控制系统，其将连接234上的功率放大控制信号提供给功率放大器226的控制输入229。功率放大器226在连接228上的输出是输出信号，其指向便携式收发机100的天线(未显示)。
图4是当软件发射结构200使用EDGE/TDMA标准工作时所使用的部件的框图。分频器202的输出经由连接203和205被提供给I/Q调制器206和I/Q调制器241。各调制器接收分频器202的输出的0°和90°分量。由于EDGE/TDMA调制既包括PM还包括AM分量，所以，采用上述“移相”技术，从而提供以非恒定包络传输格式的调相分量和调幅分量。上述共同转让的、待审的、题目为“MirrorTranslation Loop Transmitter Architecture”的美国专利申请对“移相”技术进行了描述。
在连接209上从I/Q调制器206输出的信号与在连接246上从I/Q调制器241输出的信号相位不同，这由施加在各调制器上的相反相位增量(Δ)分量确定，上述共同转让的、待审的、题目为“MirrorTranslation Loop Transmitter Architecture”的美国专利申请对此做了描述。这些信号被提供给相应的低通滤波器212和247。低通滤波器212和247的输出被提供给相应的RF混频器216和251。RF混频器216的输出经由连接217被提供给同步振荡器218，RF混频器251的输出经由连接252被提供给同步振荡器254。同步振荡器218和254分别拒绝连接217和252上的任何乱真信号和噪声，然后将它们相应的输出提供给相应的开关221和256。
发射定义软件300控制开关221和256，从而使同步振荡器218的输出经由连接222和开关281指向功率放大器226，并且使同步振荡器254的输出经由连接257和开关279指向功率放大器261。在该实施例中，两个功率放大器226和261的组合共同包括图1的功率放大器160。功率放大器226的输出经由连接228指向求和单元268，而功率放大器261的输出经由连接262指向求和单元268。各功率放大器226和261的输出的一部分也经由连接231和连接264，作为输入，指向功率放大器控制单元232。功率放大器控制单元232在连接234和267上将功率放大器控制信号提供给功率放大器226和261的相应控制输入229和266。
求和单元268合并各功率放大器的输出，并在连接269上提供合并信号。连接269上的合并信号包括PM分量和AM分量，指向便携式收发机100的天线(未显示)。
图5是当软件发射结构200使用WCDMA标准工作时所使用的部件的框图。当在WCDMA模式下被使用时，软件发射结构200的所有部件都被激活。除连接203和205之外，分频器202的输出还经由连接271指向IF VGA 272。如上所述，连接271上的信号可以被替换成连接203或205上的信号。如上所述，IF VGA 272在连接276上将具有大幅度范围量的中频未调制信号提供给带通滤波器277。带通滤波器277将期望频带中的信号传递到连接278。连接278将带通滤波器277的输出分别经由连接282和286上指向混频器284和288。发射定义软件300重新配置开关221和256，从而使同步振荡器218的输出指向连接223，并使同步振荡器254的输出指向连接259。连接223将同步振荡器218的输出指向混频器284，连接259将同步振荡器254的输出指向混频器288。
对于GSM和EDGE/TDMA，同步振荡器254和218的输出处于发射频率。但是，对于WCDMA，输出需要再一次混频，以将频率增加FUHF/4，从而得到发射频率。应当注意的是，WCDMA发射频率稍高于DCS 1800/PCS 1900。图3、4、5中的频率规划显示了这一点。但应当注意的是，该WCDMA频率差别不是包括混频器288和284的唯一原因。通过用由IF VGA 272提供的可变幅度信号与连接259和223上的固定幅度信号进行混频，混频器288和284提供大范围的幅度控制。“可变幅度”表示待发射的平均功率电平。当在WCDMA模式下工作时，根据在输出269所期望的输出功率，设置IF VGA 272的增益。
示例性地，功率放大器的增益可以变化约50dB，这对于GSM和EDGE/TDMA系统是足够的，但是WCDMA系统通常使用90dB的范围。因此，IF VGA 272使IF信号的幅度变化约40dB。然后，在将信号提供给功率放大器226和261之前，在混频器284和288中将中频信号分别与同步振荡器218和254的输出进行混频。
混频器284将同步振荡器218的低噪声RF输出和带通滤波器277在连接282上的输出进行组合，混频器288将同步振荡器254的低噪声RF输出和带通滤波器277在连接286上的输出进行组合。
发射定义软件300还重新配置开关281和279，从而将混频器284的输出经由连接224提供给功率放大器226，并将混频器288的输出经由连接258提供给功率放大器261。功率放大器226和261的操作如上所述。应当注意的是，为了使混频器284和288正确地工作和提供低噪声输出，应当正确地选择混频器端口。每个混频器都具有“LO”输入端口和“小信号”输入端口。混频器288的LO端口是输入259，混频器284的LO端口是输入223。混频器288的“小信号”端口是输入286，混频器284的“小信号”端口是输入282。这是因为，同步振荡器提供较大的恒定幅度信号，适合用作到混频器的LO，而IFVGA 272提供可变幅度信号，其可用于以成比例的方式影响混频器输出幅度。
发射定义软件300根据所选择的传输标准，将I和Q信号分量进行格式化。相应地，根据所选择的传输标准，I和Q分量采用不同的格式。例如，对于GSM、EDGE/TDMA和WCDMA，I和Q信号分量将具有不同的格式，并且，据提供恒定包络功率输出还是非恒定包络功率输出，也会具有不同的格式。
如同这里所描述的那样，软件发射结构200大大重用了现有的硬件，以支持各种数字蜂窝格式。软件发射结构200可以在单一模块上实现便携式收发机的发射部分，从而以低成本实现高性能，使用了最少数量的部件以及使用了最少数量的板空间。使用图2至图5所描述的通常非线性的部件，形成近乎线性的输出信号，这样，当在WCDMA模式下工作时，软件发射结构200的功率效率比现有发射结构有明显提高。很重要的是，软件发射结构200不需要外部的表面声波(SAW)或其他滤波器来支持多标准、多频带操作。对于使用WCDMA标准的操作，可以实现很宽的动态范围，而没有对IF VGA 272施加太严厉的线性要求，因为IF VGA 272只放大未调制的载波信号。
图6是描述图1的发射定义软件300的操作的流程图600。在模块602中，初始化便携式收发机100。在模块604中，发射定义软件300确定执行通信的通信标准。例如，通过从与便携式收发机100进行通信的基站接收信号和对信号进行解码，可以完成这一点。在初始化顺序中，便携式收发机100可以激活和收听来自附近基站的信号。从附近基站接收的信号所包括的信息可以确定基站希望与便携式收发机100进行通信所使用的传输标准。
或者，通过使用便携式收发机100关联的控制输入(例如，图1的键盘106)的交互，便携式收发机100的用户可以确定通信标准。
在模块606中，发射定义软件300判断通信标准使用恒定的还是非恒定的包络调制格式。如果判定使用恒定包络调制格式，则在模块612中，为恒定包络调制格式，将I和Q信号进行格式化。如果判定使用非恒定包络调制格式，则在模块614中，为非恒定包络调制格式，将I和Q信号进行格式化。
在模块616中，在已经确定传输标准并且已经将I和Q信号正确格式化之后，发射定义软件300根据所确定的通信标准，激活软件发射结构200中的合适部件。例如，如果便携式收发机100欲使用GSM标准进行通信，那么，发射定义软件300将使用从基带子系统110经由连接132到RF子系统130的控制信号，激活图3所示的部件。根据系统的实现方式，控制信号132可以来自DSP 126、来自ASIC 135或者来自FPGA 133。
在模块618中，发射定义软件300使用合适的所选择部件，开始发射。
上面描述了本发明的各实施例，但是，对于本领域普通技术人员显而易见的是，在本发明的保护范围内，还可以有更多实施例和实现方式。因此，本发明不受限于此，而是由所附的权利要求及其等价物进行限定。

Claims (18)

1.一种用于操作多标准发射机的方法，包括：
提供发射机，所述发射机包括可选择部件、恒定包络输出和非恒定包络输出，所述可选择部件包括多个发射结构，所述多个发射结构允许多个标准的发射机使用GSM、EDGE/TDMA和WCDMA传输标准进行通信，所述恒定包络输出包括由用于GSM的发射链路形成的调相信号，所述非恒定包络输出包括调相信号和调幅信号以形成EDGE/TDMA信号，所述调相信号和调幅信号由用于GSM的发射链路和由I/Q调制器、低通滤波器、无线混频器、同步振荡器和功率放大器形成的发射链路的输出合并形成，所述两个发射链路的输出在移相处理中被合并从而使得仅包括调相分量的两个信号的相位差产生包括调相分量和调幅分量的信号；以及
激活所述多个发射结构之一，以发射通信信号。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述多个发射结构之一是GSM发射结构。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述多个发射结构之一是WCDMA发射结构。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述多个发射结构之一是EDGE/TDMA发射结构。
5.如权利要求1所述的方法，其中，根据输入信号，激活所述多个发射结构之一。
6.如权利要求5所述的方法，还包括：将所述输入信号从与所述多标准发射机关联的输入设备提供给所述多标准发射机。
7.如权利要求5所述的方法，还包括：将所述输入信号从所述多标准发射机外部的信源提供给所述多标准发射机。
8.一种多标准发射机，包括：
发射机，其包括可选择部件、恒定包络输出和非恒定包络输出，所述可选择部件包括多个发射结构，所述多个发射结构允许多个标准的发射机使用GSM、EDGE/TDMA和WCDMA传输标准进行通信，所述恒定包络输出包括由用于GSM的发射链路形成的调相信号，所述非恒定包络输出包括调相信号和调幅信号以形成EDGE/TDMA信号，所述调相信号和调幅信号由用于GSM的发射链路和由I/Q调制器、低通滤波器、无线混频器、同步振荡器和功率放大器形成的发射链路的输出合并形成，所述两个发射链路的输出在移相处理中被合并从而使得仅包括调相分量的两个信号的相位差产生包括调相分量和调幅分量的信号；以及
软件代码段，被配置为激活所述多个发射结构之一，以发射通信信号。
9.如权利要求8所述的多标准发射机，其中，所述多个发射结构之一是GSM发射结构。
10.如权利要求8所述的多标准发射机，其中，所述多个发射结构之一是WCDMA发射结构。
11.如权利要求8所述的多标准发射机，其中，所述多个发射结构之一是EDGE/TDMA发射结构。
12.如权利要求8所述的多标准发射机，其中，所述软件代码段根据输入信号，激活所述多个发射结构之一。
13.如权利要求12所述的多标准发射机，其中，所述多标准发射机的用户提供所述输入信号。
14.如权利要求12所述的多标准发射机，其中，从所述多标准发射机外部的信源，接收所述输入信号。
15.一种能够发射遵循多种通信标准的数据的便携式收发机，包括：
调制器，被配置为接收和调制数据信号；
上变频器，被配置为接收已调制数据信号和提供射频(RF)信号；
发射机，其包括可选择部件、恒定包络输出和非恒定包络输出，所述可选择部件包括多个发射结构，所述多个发射结构允许多个标准的发射机使用GSM、EDGE/TDMA和WCDMA传输标准进行通信，所述恒定包络输出包括由用于GSM的发射链路形成的调相信号，所述非恒定包络输出包括调相信号和调幅信号以形成EDGE/TDMA信号，所述调相信号和调幅信号由用于GSM的发射链路和由I/Q调制器、低通滤波器、无线混频器、同步振荡器和功率放大器形成的发射链路的输出合并形成，所述两个发射链路的输出在移相处理中被合并从而使得仅包括调相分量的两个信号的相位差产生包括调相分量和调幅分量的信号；以及
被配置为激活所述多个发射结构之一以发射所述RF信号的逻辑。
16.如权利要求15所述的便携式收发机，还包括被配置为将提供给所述调制器的数据信号格式化成与所激活的发射结构相对应的同相(I)和正交(Q)分量的逻辑。
17.一种多标准发射机，包括：
发射机装置，其包括可选择部件、恒定包络输出和非恒定包络输出，所述可选择部件包括多个发射结构，所述多个发射结构允许多个标准的发射机使用GSM、EDGE/TDMA和WCDMA传输标准进行通信，所述恒定包络输出包括由用于GSM的发射链路形成的调相信号，所述非恒定包络输出包括调相信号和调幅信号以形成EDGE/TDMA信号，所述调相信号和调幅信号由用于GSM的发射链路和由I/Q调制器、低通滤波器、无线混频器、同步振荡器和功率放大器形成的发射链路的输出合并形成，所述两个发射链路的输出在移相处理中被合并从而使得仅包括调相分量的两个信号的相位差产生包括调相分量和调幅分量的信号；以及
激活装置，用于激活所述多个发射结构之一，以发射通信信号。
18.如权利要求17所述的多标准发射机，还包括格式化装置，用于将数据信号格式化成同相(I)和正交(Q)分量。
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