[發(fā)明專利]一種基于多功放聯(lián)合調(diào)制的無線通信發(fā)射機

有效

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• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN104506476B
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發(fā)明（設計）人: 王文杰;楊斌
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04B1/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 朱海臨

技術領域

本發(fā)明涉及一種無線通信設備。

背景技術

近年來，隨著無線通信技術的發(fā)展，無線通信設備已經(jīng)廣泛滲透到我們生活的方方面面。很多小型，微型的無線通信設備的出現(xiàn)，對于無線通信設備的節(jié)能要求越來越高。如在無線傳感器網(wǎng)絡中，設備依靠電池供電，而且由于網(wǎng)絡布局一般比較分散，電池很難更換，如果提高設備的能量使用效率就顯得十分重要了。另外，在可穿戴的無線通信設備中，電池的容量通常也非常有限，無線數(shù)據(jù)的發(fā)射效率尤為重要，而且，在這樣的應用場景中，發(fā)射機發(fā)熱也不能太強，以免影響到設備使用的人機友好性。而在這些無線通信設備中，功率主要是消耗在發(fā)射機上，如何提高發(fā)射機的工作效率是此類設備設計的核心技術之一。

通常的發(fā)射機設計，由于功放本身的非線性效應，在不同的工作點上的效率是不一致的。如果發(fā)射信號是恒模信號，通過調(diào)整功放的工作點，就可以使功放的工作在效率最優(yōu)的狀態(tài)下。但是，恒模信號只有QPSK(正交相移鍵控)一種，由于調(diào)制階數(shù)比較低，在高信噪比高速率傳輸?shù)臅r候，無法達到信道的有效容量，浪費了無線通信資源。如果使用16QAM(正交振幅調(diào)制)或者64QAM信號，可以滿足高速傳輸?shù)男枨螅钟捎诜呛隳５奶匦裕视兴档汀Ｔ谕ǔ５陌l(fā)射機設計中，就只能是考慮實際情況，在效率和高速直接尋找平衡點。

另外一方面，對于4G普遍采用的OFDM(正交頻分復用)信號來說，峰均比過大，對于功放以及數(shù)模轉(zhuǎn)換器的線性度要求太高，對于OFDM系統(tǒng)的實現(xiàn)提出了很大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)上來說，除了采用高性能的功放以及數(shù)模轉(zhuǎn)換器外，一般采用限幅的方式來控制信號中可能出現(xiàn)的峰值，這樣實際上造成了信號的畸變。通常，限幅門限越高，對于功放的性能要求越高。對于一定性能的數(shù)模轉(zhuǎn)換器來說，限幅門限和量化噪聲也是一對矛盾，門限越高，量化噪聲功率越大，而信號畸變越小；要降低量化噪聲，則會造成部分情況下的信號畸變。這樣，用通常的思路解決峰均比過大的問題是無法獲得比較平衡的效果的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種利用多功放聯(lián)合調(diào)制的方式，有效降低能耗，提升功放效率，降低信號畸變的無線通信發(fā)射機。該發(fā)射機也可適用于OFDM信號，通過雙功放的協(xié)同工作，有效降低單功放的峰均比。

為達到以上目的，本發(fā)明是采用如下技術方案予以實現(xiàn)的：

一種基于多功放聯(lián)合調(diào)制的無線通信發(fā)射機，其特征在于，包含一個數(shù)字信號串并轉(zhuǎn)換單元、一個基帶模擬信號合成單元、一個射頻調(diào)制單元和一個射頻信號合成與輸出單元；所述數(shù)字信號串并轉(zhuǎn)換單元由數(shù)字信號源和串并轉(zhuǎn)換模塊構成，數(shù)字信號源連接外部的待發(fā)送的串行數(shù)字信號，串并轉(zhuǎn)換模塊將串行數(shù)字信號分成至少兩路并行數(shù)字信號，輸出給基帶模擬信號合成單元；所述基帶模擬信號合成單元包括一個正交信號發(fā)生器、至少兩組模擬開關，來自數(shù)字信號串并轉(zhuǎn)換單元的每一路并行數(shù)字信號連接一組模擬開關的輸入，每組模擬開關的輸出均和一個模擬加法器相連，從模擬加法器輸出的基帶模擬信號，連接到射頻調(diào)制單元；射頻調(diào)制單元包括數(shù)量與模擬加法器相當?shù)纳漕l調(diào)制模塊及射頻濾波器，每個射頻調(diào)制模塊連接模擬加法器的輸出，通過混頻合成將中頻信號調(diào)制到射頻，該射頻信號通過射頻濾波器輸出到射頻信號合成與輸出單元中的一個射頻功放進行放大輸出；射頻信號合成與輸出單元中與射頻調(diào)制模塊數(shù)量相等的射頻功放的輸出通過一個合路器、一個濾波器和一個雙工器輸出到天線，實現(xiàn)無線發(fā)射。

上述方案中，所述串并轉(zhuǎn)換模塊將串行數(shù)字信號分成三路并行數(shù)字信號輸出給基帶模擬信號合成單元。

另一種基于多功放聯(lián)合調(diào)制的無線通信發(fā)射機，其特征在于，包含一個基帶限幅分路單元、一個射頻調(diào)制單元和一個射頻信號合成與輸出單元；所述基帶限幅分路單元由OFDM信號源、下限幅放大模塊和上限幅放大模塊構成，其中，OFDM信號源連接外部的OFDM調(diào)制信號，OFDM信號源分兩路分別連接上限幅放大模塊和下限幅放大模塊，上、下限幅放大模塊的輸出分別連接射頻調(diào)制單元中的一個射頻調(diào)制模塊，用以將基帶模擬信號調(diào)制到響應的射頻頻率上；兩個射頻調(diào)制模塊通過各自的射頻濾波器連接到射頻信號合成與輸出單元中的兩個射頻功放，經(jīng)放大后的兩路射頻信號最終通過合路器及濾波器，由天線發(fā)射。

與常規(guī)發(fā)射機相比，本發(fā)明的優(yōu)點是：

1、各個功放都處于恒模工作狀態(tài)，可以將功放效率調(diào)整到其最佳工作點附近，明顯提升功放的工作效率。

2、由于可以在更高效率的情況下采用高階調(diào)制，對于增大系統(tǒng)的吞吐量非常有好處。