專利名稱：可支持智能天線的數(shù)字上變頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字移動通信系統(tǒng)，更具體地是指一種可支持智能天線的數(shù)字上變頻器。
以全球移動通信系統(tǒng)(GSM，下同)為代表的第二代移動通信系統(tǒng)已經(jīng)非常成熟，主要以話音為主流業(yè)務(wù)。但隨著互聯(lián)網(wǎng)(Internet)的高速崛起，通過無線空中接口的數(shù)據(jù)通信的需求飛速發(fā)展，第二代移動通信系統(tǒng)正在向第三代移動通信系統(tǒng)演進(jìn)。
同時作為移動通訊系統(tǒng)中的一個重要部分，天線技術(shù)也正在進(jìn)行重大變革。智能天線系統(tǒng)作為一個新型的天線系統(tǒng)已越來越引起大家的關(guān)注。
智能天線技術(shù)能夠明顯提高無線(wireless)通訊系統(tǒng)的性能，它能夠使PCS、cellular(GSM、EDGE、CDMA)、WLL(wireless local loop)網(wǎng)絡(luò)在信號質(zhì)量、信號容量以及信號覆蓋率上有顯著提高。
智能天線技術(shù)應(yīng)用對于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)是透明的，它對于調(diào)制方式和空中接口協(xié)議沒有限制，可以適合于現(xiàn)在所有的移動通訊系統(tǒng)和移動通訊網(wǎng)絡(luò)。
支持智能天線發(fā)射的獨(dú)立裝置通常采用在RF(射頻)端加入部分模擬電路，使得輸出的射頻信號滿足智能天線應(yīng)用要求，但這種電路設(shè)計復(fù)雜、調(diào)整困難，成本較高，故應(yīng)用面不廣。
數(shù)字中頻技術(shù)已經(jīng)成為移動通訊系統(tǒng)中較為成熟的技術(shù)之一，數(shù)字上變頻器(DUC)已得到了推廣應(yīng)用。如何在數(shù)字上變頻器中實現(xiàn)支持智能天線技術(shù)？是應(yīng)用和推廣采用智能天線發(fā)射技術(shù)的關(guān)鍵之一，也就是說，設(shè)計一種集支持智能天線的裝置于數(shù)字上變頻器為一體的上變頻器具有廣泛的應(yīng)用前景和重要的意義。
為此，本發(fā)明的目的是提供一種可支持智能天線的數(shù)字上變頻器。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案該可支持智能天線的數(shù)字上變頻器包括調(diào)制模塊、功率控制模塊、乘法器模塊、數(shù)控振蕩器模塊、混頻器模塊以及多路求和模塊，其中，
調(diào)制模塊接收基帶數(shù)字信號并完成對該輸入信號的調(diào)制處理，輸出數(shù)字同相信號和正交信號；功率控制模塊根據(jù)不同的等級對調(diào)制模塊輸出的調(diào)制信號進(jìn)行功率控制處理；乘法器模塊對經(jīng)過功率控制模塊處理后的信號進(jìn)行復(fù)數(shù)或?qū)崝?shù)相乘，并輸入至混頻器模塊中；數(shù)控振蕩器模塊產(chǎn)生一單一數(shù)字中頻信號并輸入至混頻器模塊中；混頻器模塊將數(shù)控振蕩器模塊和乘法器模塊的輸出進(jìn)行混頻處理后得到單路調(diào)制中頻信號并輸出到多路求和模塊；多路求和模塊可對多路調(diào)制后的中頻信號進(jìn)行相加。
所述的乘法器模塊為復(fù)數(shù)乘法器模塊，該復(fù)數(shù)乘法器模塊由實部調(diào)整值和虛部調(diào)整值進(jìn)行調(diào)整，將經(jīng)過功率控制器模塊處理后的數(shù)字I、Q信號相乘得到實部信號和虛部信號，實部信號和虛部信號被送入下一級的混頻器模塊。
所述的乘法器模塊為實數(shù)乘法器模塊，該實數(shù)乘法器模塊由不同的幅度調(diào)整值調(diào)整，將經(jīng)過功率控制器模塊處理后的數(shù)字I、Q信號相乘送至混頻器模塊；同時，數(shù)控振蕩器模塊由不同的相位調(diào)整值調(diào)整后，其輸出也送至混頻器模塊。
本發(fā)明采用了由調(diào)制模塊、功率控制模塊、乘法器模塊、數(shù)控振蕩器模塊、混頻器模塊以及多路求和模塊構(gòu)成的數(shù)字上變頻器，特別是將乘法器模塊設(shè)計為復(fù)數(shù)乘法器和實數(shù)乘法器，它集支持智能天線的裝置于數(shù)字上變頻器為一體，采用本發(fā)明的數(shù)字上變頻器后，可以在數(shù)字部分處理完成支持智能天線的需求，能夠在移動通訊系統(tǒng)中實現(xiàn)智能天線發(fā)射信號，使得原來需要在模擬發(fā)射部分處理的電路省掉，其設(shè)計簡單，調(diào)整方便，成本也隨之降低，具有廣闊的應(yīng)用前景。
下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明作一詳細(xì)地說明

圖1為智能天線發(fā)射通道原理結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為本發(fā)明的數(shù)字上變頻器原理結(jié)構(gòu)框圖。
圖3為本發(fā)明的另一數(shù)字上變頻器原理結(jié)構(gòu)框圖。
圖4為本發(fā)明的又一數(shù)字上變頻器原理結(jié)構(gòu)框圖。
圖5為本發(fā)明的數(shù)字上變頻器的應(yīng)用示例原理框圖。
請先參閱圖1所示，使用智能天線是在移動通訊系統(tǒng)領(lǐng)域提出的新概念。從圖1可以看出，基帶處理后的基帶信號依次經(jīng)過數(shù)字上變頻器、射頻后由智能天線向外發(fā)射，圖1中示意了若干路發(fā)射天線。
智能天線的使用需要滿足下面關(guān)系 在數(shù)字上變頻器DUC中采用復(fù)數(shù)乘法器的實現(xiàn)裝置，復(fù)數(shù)乘法器實部、虛部的值{ }可按時隙進(jìn)行變化。
采用復(fù)數(shù)乘法器的數(shù)字上變頻器DUC在具體專用集成電路(ASIC)實現(xiàn)中需要四個實數(shù)乘法器和兩個全加器來完成。
復(fù)數(shù)乘法器具體完成操作為Ii*Real(Ajejθj)-Qj*Imag(Ajejθj);Ij*Imag(Ajejθj)+Qj*Real(Ajejθj)]]>實部 虛部； 為了減少專用集成電路(ASIC)設(shè)計資源，我們又考慮用實數(shù)乘法器來代替復(fù)數(shù)乘法器。
對公式(一)進(jìn)行推導(dǎo)，可以得到 其中Aj，θj是按時隙Slot變化的數(shù)復(fù)數(shù)乘法器的作用被分解成兩部分一部分是振幅Aj的作用；另一部分是中頻混頻器相位的θj作用。
數(shù)控振蕩器相位θj和幅度調(diào)整Aj都可按時隙變化，進(jìn)行幅度與相位調(diào)整都在功率控制的最低點(diǎn)；每個通道幅度與相位調(diào)整保持同步關(guān)系；相位調(diào)整值θj采用N bit控制，提高初始相位的調(diào)節(jié)精度。
根據(jù)上述的設(shè)計思想，本發(fā)明的核心思想是對上變頻器進(jìn)行了重新設(shè)計，對此，請參閱圖2所示，該數(shù)字上變頻器包括調(diào)制模塊、功率控制模塊、乘法器模塊、數(shù)控振蕩器模塊、混頻器模塊以及多路求和模塊，其中，調(diào)制模塊接收基帶數(shù)字信號并完成對該輸入信號的調(diào)制處理，輸出數(shù)字同相信號(I)和正交信號(Q)；功率控制模塊根據(jù)不同的等級對調(diào)制模塊輸出的調(diào)制信號進(jìn)行功率控制處理；乘法器模塊對經(jīng)過功率控制模塊處理后的信號進(jìn)行復(fù)數(shù)或?qū)崝?shù)相乘，并輸入至混頻器模塊中，以保證可支持智能天線；數(shù)控振蕩器模塊產(chǎn)生一單一數(shù)字中頻信號并輸入至混頻器模塊中；混頻器模塊將數(shù)控振蕩器模塊和乘法器模塊的輸出進(jìn)行混頻處理后得到單路調(diào)制中頻信號并輸出到多路求和模塊；多路求和模塊可對多路調(diào)制后的中頻信號進(jìn)行相加，F(xiàn)j表示其它調(diào)制中頻信號，即，求和模塊就是將混頻器模塊輸出的中頻信號與其它調(diào)制中頻信號進(jìn)行求和相加。
請再參閱圖3所示，所述的乘法器模塊為復(fù)數(shù)乘法器模塊，該復(fù)數(shù)乘法器模塊由實部調(diào)整值Bj和虛部調(diào)整值Cj進(jìn)行調(diào)整，將經(jīng)過功率控制器模塊處理后的數(shù)字同相信號(I)、正交信號(Q)相乘得到實部信號和虛部信號，實部信號和虛部信號被送入下一級的混頻器模塊。工作原理是，調(diào)制模塊完成調(diào)制功能后產(chǎn)生基帶調(diào)制信號，功率控制模塊根據(jù)不同的等級對基帶調(diào)制信號進(jìn)行有關(guān)的功率控制處理，復(fù)數(shù)乘法器通過設(shè)置不同的實部調(diào)整值和虛部調(diào)整值，從而保證數(shù)字上變頻器能配合智能天線的使用要求，數(shù)控振蕩器產(chǎn)生單一數(shù)字中頻信號，混頻器將數(shù)控振蕩器輸出和乘法器輸出經(jīng)過處理后得到單路調(diào)制中頻，多路求和模塊完成幾個單路調(diào)制中頻信號的求和相加，以滿足與其它調(diào)制中頻信號求和的需要。
請繼續(xù)參閱圖4所示，所述的乘法器模塊為實數(shù)乘法器模塊，該實數(shù)乘法器模塊由不同的幅度調(diào)整值調(diào)整，將經(jīng)過功率控制器模塊處理后的數(shù)字I、Q信號相乘送至混頻器模塊；同時，數(shù)控振蕩器模塊由不同的相位調(diào)整值調(diào)整后，其輸出也送至混頻器模塊。
工作原理如下調(diào)制模塊完成調(diào)制功能后產(chǎn)生基帶調(diào)制信號，功率控制模塊根據(jù)不同的等級對基帶調(diào)制信號進(jìn)行有關(guān)的功率控制處理，實數(shù)乘法器是為了適合智能天線的使用而增加的專用模塊，通過設(shè)置不同的幅度調(diào)整值，以保證數(shù)字上變頻器能配合智能天線的使用要求，數(shù)控振蕩器產(chǎn)生單一數(shù)字中頻信號，并通過相位調(diào)整值來調(diào)整中頻信號的初始相位，相位調(diào)整值是為適合智能天線使用而新增的，并同幅度調(diào)整值共同作用，混頻器將數(shù)控振蕩器輸出和乘法器輸出經(jīng)過處理后得到單路調(diào)制中頻，多路求和模塊完成幾個單路調(diào)制中頻信號的求和相加，以滿足與其它調(diào)制中頻信號求和的需要。
通過系統(tǒng)仿真和電路FPGA驗證，本發(fā)明的數(shù)字上變頻器完全滿足智能天線的要求。
圖5示意了本發(fā)明的一個應(yīng)用示例，圖中，單元41是基帶功能處理模塊，完成信源編碼、信道編碼等基帶處理，并送出基帶信號到單元43。單元43是本發(fā)明所關(guān)注的具有支持智能天線功能的數(shù)字上變頻器(DUC)，為了支持智能天線多天線發(fā)射的功能，一般會選用多個數(shù)字上變頻器。為了控制數(shù)字上變頻器的工作模式和幅度調(diào)整值、相位調(diào)整值等，引入了數(shù)字信號處理單元42，進(jìn)行相關(guān)控制。單元44是高速、高精度DAC，將數(shù)字上變頻器輸出的數(shù)字中頻調(diào)制信號轉(zhuǎn)化為模擬中頻調(diào)制信號。單元45是射頻處理單元，將模擬中頻信號進(jìn)行線性放大、帶通濾波和頻譜搬移后，轉(zhuǎn)變成模擬射頻信號送入單元46，即智能天線單元，最后發(fā)射到空間。
本實例在具體實施中，應(yīng)考慮如何對每個通道數(shù)字上變頻器施加相應(yīng)的幅度調(diào)整值與相位調(diào)整值；系統(tǒng)應(yīng)保證每個通道調(diào)整同步進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種可支持智能天線的數(shù)字上變頻器，其特征在于該數(shù)字上變頻器包括調(diào)制模塊、功率控制模塊、乘法器模塊、數(shù)控振蕩器模塊、混頻器模塊以及多路求和模塊，其中，調(diào)制模塊接收基帶數(shù)字信號并完成對該輸入信號的調(diào)制處理，輸出數(shù)字同相信號和正交信號；功率控制模塊根據(jù)不同的等級對調(diào)制模塊輸出的調(diào)制信號進(jìn)行功率控制處理；乘法器模塊對經(jīng)過功率控制模塊處理后的信號進(jìn)行復(fù)數(shù)或?qū)崝?shù)相乘，并輸入至混頻器模塊中；數(shù)控振蕩器模塊產(chǎn)生一單一數(shù)字中頻信號并輸入至混頻器模塊中；混頻器模塊將數(shù)控振蕩器模塊和乘法器模塊的輸出進(jìn)行混頻處理后得到單路調(diào)制中頻信號并輸出到多路求和模塊；多路求和模塊可對多路調(diào)制后的中頻信號進(jìn)行相加。
2.如權(quán)利要求1所述的可支持智能天線的數(shù)字上變頻器，其特征在于所述的乘法器模塊為復(fù)數(shù)乘法器模塊，該復(fù)數(shù)乘法器模塊由實部調(diào)整值和虛部調(diào)整值進(jìn)行調(diào)整，將經(jīng)過功率控制器模塊處理后的數(shù)字同相、正交信號相乘得到實部信號和虛部信號，實部信號和虛部信號被送入下一級的混頻器模塊。
3.如權(quán)利要求1所述的可支持智能天線的數(shù)字上變頻器，其特征在于所述的乘法器模塊為實數(shù)乘法器模塊，該實數(shù)乘法器模塊由不同的幅度調(diào)整值調(diào)整，將經(jīng)過功率控制器模塊處理后的數(shù)字同相、正交信號相乘送至混頻器模塊；同時，數(shù)控振蕩器模塊由不同的相位調(diào)整值調(diào)整后，其輸出也送至混頻器模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可支持智能天線的數(shù)字上變頻器,它由調(diào)制模塊、功率控制模塊、乘法器模塊、數(shù)控振蕩器模塊、混頻器模塊以及多路求和模塊構(gòu)成的數(shù)字上變頻器,采用本發(fā)明的上變頻器可以在數(shù)字部分處理完成滿足智能天線的需求,能夠在移動通訊系統(tǒng)中實現(xiàn)智能天線發(fā)射信號,使得原來需要在模擬發(fā)射部分處理的電路省掉,其設(shè)計簡單,調(diào)整方便,成本也隨之降低,具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號H04L25/03GK1340974SQ00119790
公開日2002年3月20日 申請日期2000年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月29日
發(fā)明者俞林, 朱靜寧, 蔣化冰, 丁齊, 陳震, 成廣文 申請人:華為技術(shù)有限公司