[發明專利]用于軟件無線電系統的前端收發機

有效

• 申請號: 200780052701.8
• 申請日: 2007-04-25
• 公開（公告）號: CN101657974A
• 公開（公告）日: 2010-02-24
• 發明（設計）人: M·亞海亞
• 申請（專利權）人: 馬來西亞電信公司
• 主分類號: H04B1/00
• 分類號: H04B1/00;H04B1/40
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 宋獻濤;王 英

技術領域

本發明的領域是無線電收發機，尤其是在軟件無線電系統的收發機中使用的前端系統。本發明的一個應用示例是無線通信系統收發機的前端。?

背景技術

移動無線通信的普及已經引起許多新的且不同的無線通信規范、技術和標準的開發和使用。一些當前標準的示例為：時分多址(TDMA)、碼分多址(CDMA)、正交頻分復用(OFDM)和正交頻分多址(OFDMA)。各種無線通信標準能夠使包括語音通信、數據通信或任何類型的數字凈荷在內的多種無線通信會話同時工作。?

以不同的射頻和帶寬運作的諸多不同通信標準通常需要專門針對不同通信標準而開發的收發機體系結構。因此，各個系統將使用不同的硬件體系結構。?

通過使用軟件無線電來嘗試克服當前和未來無線系統的專用硬件體系結構的問題得到了發展，其中，能夠在相同硬件上通過軟件變化來修改射頻和帶寬。軟件無線電系統目標在于盡可能地使用軟件將波形處理成經過采樣的數字信號，而不是針對每個處理功能需要專用模擬硬件。隨著處理器容量的提高，傳統上由硬件執行的功能可以用軟件執行。?

當前的軟件無線電實施方案利用參數化的數字功能體(例如數字信號混頻器、濾波器、插值器和抽取器(decimator))，從而對于各種無線通信技術(例如，TDMA、CDMA、OFDM或OFDMA)，將空中傳輸的具有高載波頻率的信號轉換成基帶信號以用于數字信號處理。?

所有以上的無線通信技術通過正交調制使空中傳輸最佳化，其中，提供了隔開90°相移的兩種傳輸信道，即，同相信道和正交信道(IQ信道)。通過兩個IQ信道傳輸的信號或數據在以較高頻率進一步傳輸之前被組合。IQ信道的優點在于，通過利用經過余弦振蕩的振蕩信號的周期性，能夠順?序地且幾乎同時傳輸兩個經過采樣的信號或數據，即，經過如圖1所示的正弦振蕩能夠使其在相位上最佳地且自然地相隔90°。?

在寬帶數字通信系統中，最普遍的方法是將信道中的射頻(RF)信號或中頻(IF)信號直接轉換成基帶信號或將基帶信號直接轉換成射頻信號或中頻信號，如圖1所示，其中，信號的中心頻率是在0Hz，從而在進行至更高層的通信水平之前使高效的數字信號處理算法應用于信號校正和恢復。圖1中的模擬發射機電路將信號從基帶逐步轉換到更高頻率，直到該信號達到發射天線9處的期望發射頻率為止。模擬接收機電路10執行反操作，將頻率從在天線19處接收到的頻率開始的RF信號和IF信號逐步進行轉換，直到其達到基帶為止。?

特定于正交混頻器的模擬電路實施方案的缺陷是在混頻器2和11以及振蕩器3和12中產生偏移和誤差。例如，這些分量通常受到較高的電路溫度、熱噪聲以及所用的材料和設計方案的實現缺陷的影響。由混頻器和振蕩器產生的偏移和誤差影響來自同相(I)信號路徑和正交(Q)信號路徑的經過組合的調制信號的質量，如在針對發射混頻器輸出8的公式1、針對接收混頻器輸出13的公式2和針對接收機混頻器輸出14的公式3中所示。其中，X_T是I路徑的信號，X_Q是Q路徑的信號，ε_T是由非理想的發射混頻器產生的發射增益誤差，ε_R是由非理想的接收混頻器產生的接收增益誤差，?是由非理想的發射振蕩器產生的發射振蕩相位偏移，?是由非理想的接收振蕩器產生的接收振蕩相位偏移。?

模擬電路的缺點產生正交調制的缺點，繼而導致射頻信號劣化，例如信號的幅值偏移、相位偏移和頻率偏移。?

對這一問題的現有技術對策是：通過數字混頻器、數字余弦和正弦振蕩、理想的衰減數字濾波器、插值器和抽取器來執行數字化的正交調制，從而在從高頻到基帶的信號頻率的不同階段正確地對數字信號進行采樣，反之亦然，如圖2所示，圖2示出了當前在商業通信應用中使用的典型數字前端無線電實施方案。?

使用IF采樣方法，通過圖2所示的數字實施方案，能夠消除模擬正交混頻器的誤差和偏移。該方法的實施方案提供了術語數字前端無線電實施方案。數字發射正交混頻器20實現數字乘法21，其中，混頻器、數字振蕩器22或數控振蕩器(NCO)數字化地生成余弦和正弦波形以及數字加法器23。該體系結構利用單個數模轉換器(DAC)28，這是該體系機構的主要優點之一。數字接收機正交混頻器29執行數字乘法30，如混頻器和數字振蕩器31。同樣，接收機體系結構利用單個模數轉換器(ADC)38。?