專利名稱：用于寬帶無線通信的信號(hào)發(fā)射機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于寬帶無線通信的信號(hào)發(fā)射機(jī)，并且更具體地但
非必然專門地，涉及一種用在工作于60GHz ISM頻帶內(nèi)的無線局域網(wǎng) (WLAN)中的信號(hào)發(fā)射機(jī)。
背景技術(shù)：
超寬帶(UWB)是一種RF無線技術(shù)，并且提供了一種依賴于發(fā) 送包括占據(jù)了從零到一個(gè)或多個(gè)GHz頻率的超短脈沖的信號(hào)來進(jìn)行 無線電通信和無線電定位的技術(shù)。這些脈沖代表RF載波的一個(gè)到少 許幾個(gè)周期。
國際專利申請(qǐng)W02004/001998介紹了一種UWB信號(hào)接收機(jī)，該 接收機(jī)包括用于將所接收到的RF信號(hào)分成多個(gè)頻率子頻帶的濾波器 組。然后使用相對(duì)較低的取樣率將這些子頻帶信號(hào)數(shù)字化，在此之后 將各個(gè)數(shù)字化的子頻帶信號(hào)轉(zhuǎn)換到頻域中并且重構(gòu)接收信號(hào)的頻譜。
在無線通信應(yīng)用中，有日益提高數(shù)據(jù)速率的要求。不過，對(duì)于 極高數(shù)據(jù)速率點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)到多點(diǎn)的應(yīng)用來說，UWB經(jīng)常會(huì)由于信噪比 和帶寬之間的折中而給出不令人滿意的結(jié)果。60GHz頻帶(大約 59-63GHz)，是個(gè)未頒發(fā)執(zhí)照的頻帶，經(jīng)調(diào)査它是用于無線高數(shù)據(jù)速 率傳輸?shù)臐撛陬l帶，因?yàn)樗锌捎玫膶拵?多達(dá)4GHz)。不過，所 需要產(chǎn)生的大帶寬信號(hào)經(jīng)常使經(jīng)典發(fā)射機(jī)方案難于實(shí)現(xiàn)或者效率低 下。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種有效且經(jīng)濟(jì)地合成寬帶信號(hào)的 信號(hào)發(fā)射機(jī)，尤其是但不必定專門地，合成60GHz頻帶內(nèi)的寬帶信號(hào)。 按照本發(fā)明，給出了一種用于由數(shù)字基帶信號(hào)生成寬帶射頻信
號(hào)的信號(hào)發(fā)射機(jī)，該發(fā)射機(jī)包括用于將所述數(shù)字基帶信號(hào)分成子信號(hào) 的裝置、用于針對(duì)各個(gè)子信號(hào)進(jìn)行數(shù)-模轉(zhuǎn)換的裝置、以及用于將所 述子信號(hào)的模擬表達(dá)組合起來生成代表所述數(shù)字基帶信號(hào)的寬帶射 頻信號(hào)的裝置。
本發(fā)明擴(kuò)展到一種無線局域網(wǎng)，包括至少一個(gè)前面定義的信號(hào) 發(fā)射機(jī)和至少一個(gè)用于接收由此發(fā)射的寬帶射頻信號(hào)的信號(hào)接收機(jī)。
數(shù)字基帶信號(hào)可以是借助頻分復(fù)用或者借助時(shí)分復(fù)用來分割 的。在第一示范性實(shí)施方式中，可以將基帶信號(hào)分成多個(gè)具有相同頻 率偏移量的子信號(hào)。在一種可供選用的實(shí)施方式中，可以將基帶信號(hào) 分成多個(gè)具有各自的頻率偏移量的子頻帶，所述頻率偏移量是所述多 個(gè)子頻帶相對(duì)于彼此的偏移。
在另一種示范性實(shí)施方式中，其中使用時(shí)分復(fù)用將基帶信號(hào)分 成多個(gè)子信號(hào)，將基帶信號(hào)施加到多個(gè)數(shù)-模轉(zhuǎn)換器的輸入端上，由 具有多個(gè)對(duì)應(yīng)輸入端子和一個(gè)輸出端子的開關(guān)對(duì)所述多個(gè)數(shù)-模轉(zhuǎn)換 器的輸出有選擇地加以采樣。在一種可供選用的(時(shí)分復(fù)用)實(shí)施方 式中，可以將基帶信號(hào)施加到多個(gè)數(shù)-模轉(zhuǎn)換器的輸入端上，這些數(shù)-模轉(zhuǎn)換器由相互間有時(shí)移的時(shí)鐘信號(hào)提供時(shí)鐘脈沖。


從本文介紹的實(shí)施方式中，將會(huì)明顯看出本發(fā)明的這些和其它 方面，并且將會(huì)參照本文介紹的實(shí)施方式闡述本發(fā)明的這些和其它方 面。
現(xiàn)在將僅僅作為實(shí)例并且參照附圖介紹本發(fā)明的實(shí)施方式，其
中
圖1是圖解說明按照本發(fā)明的第一示范性實(shí)施方式的信號(hào)發(fā)射 機(jī)的主要組成部分的示意圖2是圖解說明按照本發(fā)明的第二示范性實(shí)施方式的信號(hào)發(fā)射 機(jī)的主要組成部分的示意圖3是圖解說明按照本發(fā)明的第三示范性實(shí)施方式的信號(hào)發(fā)射 機(jī)的主要組成部分的示意圖；和
圖4是圖解說明按照本發(fā)明的第四示范性實(shí)施方式的信號(hào)發(fā)射 機(jī)的主要組成部分的示意圖。
具體實(shí)施例方式
這樣，本發(fā)明提供了一種通過將4GHz信號(hào)分成多個(gè)子信號(hào)并且 然后并行地合成這些子信號(hào)來生成例如60GHz頻帶內(nèi)的大帶寬信號(hào) 的信號(hào)發(fā)射機(jī)，從而相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的方案而言，放寬了混頻信號(hào)和 RF塊的要求。將會(huì)意識(shí)到，4GHz信號(hào)的分割可以是從時(shí)間或者頻率 的角度進(jìn)行的，將在后面對(duì)此進(jìn)行更加詳細(xì)的解釋說明。
參照附圖中的圖l，按照本發(fā)明第一示范性實(shí)施方式的信號(hào)發(fā)射 機(jī)包括用于將4GHz基帶信號(hào)分成N個(gè)子頻帶的數(shù)字信號(hào)處理(DSP) 塊10，并且配備了 N個(gè)復(fù)合數(shù)-模轉(zhuǎn)換器(DAC) 12來將N個(gè)子頻帶 并行地轉(zhuǎn)換到模擬域。在本實(shí)施方式中，由數(shù)-模轉(zhuǎn)換器12輸出的模 擬子頻帶信號(hào)14具有相同的載頻偏移量。
接下來，將各個(gè)模擬子頻帶信號(hào)14送到N個(gè)復(fù)合低通濾波器16 中相應(yīng)的一個(gè)低通濾波器，以消除由數(shù)-模轉(zhuǎn)換處理引生的高階分量。 配備了復(fù)合乘法器，包括多頻合成器18，用于將各個(gè)經(jīng)過濾波的子 頻帶信號(hào)與各自對(duì)應(yīng)的不同載波頻率的偏移形式相乘，其中多頻RF 合成器18安排成用來供應(yīng)各自需要的偏移頻率的本機(jī)振蕩器信號(hào) 20。
結(jié)果得到的調(diào)制信號(hào)隨后由N個(gè)對(duì)應(yīng)的可調(diào)增益級(jí)22獨(dú)立地加 以放大、將它們(在26處)相加并且然后由公共放大級(jí)28對(duì)相加結(jié) 果進(jìn)行放大。然后將結(jié)果得到的信號(hào)30饋送到天線32中來進(jìn)行無線 發(fā)射。
參照?qǐng)D1介紹的發(fā)射機(jī)體系結(jié)構(gòu)能夠使用具有相對(duì)較低采樣率 的DAC 12實(shí)現(xiàn)4GHz帶寬信號(hào)的生成，并且還使得不同頻帶內(nèi)發(fā)射的 功率能夠以模擬的方式加以控制。
參照附圖中的圖2，按照本發(fā)明的第二示范性實(shí)施方式的信號(hào)發(fā) 射機(jī)在很多方面類似于圖1的信號(hào)發(fā)射機(jī)，并且在這兩個(gè)附圖中，類 似的元件由相同的附圖標(biāo)記指代。這樣，同樣地，由數(shù)字信號(hào)處理塊
10將4GHz基帶信號(hào)分成N個(gè)子頻帶。不過，在這種情況下并且與圖 l的方案不同，這些子頻帶是相對(duì)于彼此發(fā)生頻移的。這樣，在由對(duì) 應(yīng)的復(fù)合DAC 12將N個(gè)子頻帶轉(zhuǎn)換到模擬域的時(shí)候，結(jié)果得到的模 擬子頻帶信號(hào)14是在功率譜密度以0 Hz為中心的4GHz帶寬內(nèi)相對(duì) 于彼此發(fā)生了頻移的。
接下來，使用N個(gè)各自具有相同通帶特性但是分別具有不同中 心頻率的復(fù)合帶通濾波器16來消除由數(shù)-模轉(zhuǎn)換過程引生的高階和 低階分量。這樣，DSP塊IO、 DAC 12和濾波器16的組合動(dòng)作產(chǎn)生一 組N個(gè)不重疊的子頻帶。使用N個(gè)可調(diào)增益級(jí)22并行地對(duì)這些子頻 帶信號(hào)獨(dú)立地進(jìn)行放大并且(在24處)對(duì)放大結(jié)果進(jìn)行相加。最后 使用復(fù)合乘法器34將該合成信號(hào)與單獨(dú)一個(gè)載波頻率(在此情況下 是61GHz)相乘，為該復(fù)合乘法器34饋送了頻率等于前述載波頻率 的本機(jī)振蕩器信號(hào)36，這個(gè)本機(jī)振蕩器信號(hào)36是由頻率合成器38 生成的。將乘法器34的輸出饋送給公共放大級(jí)28并且將結(jié)果得到的 信號(hào)30饋送給天線32。
參照?qǐng)D2介紹的體系結(jié)構(gòu)不需要圖1的方案的多頻率合成器， 但是它需要對(duì)于N個(gè)子頻帶中的各個(gè)頻帶都有專用的濾波器塊16和 和根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式的專用的DAC 12。
參照附圖中的圖3，與前面參照?qǐng)D1和2介紹的方案中采用的頻 分復(fù)用(FDM)技術(shù)不同，按照本發(fā)明的第三示范性實(shí)施方式的信號(hào)發(fā) 射機(jī)利用了時(shí)分復(fù)用(TDM)的概念。
在圖3的方案中，數(shù)字信號(hào)處理塊IO將完整的基帶信號(hào)饋送到 N個(gè)DAC 12中的各個(gè)DAC的輸入端。通過利用具有N個(gè)輸入端子42 的開關(guān)40對(duì)這些DAC 12的輸出進(jìn)行采樣來相繼地使用這些DAC 12 的輸出。按照這種方式，各個(gè)DAC 12的時(shí)鐘頻率可以是低于所需的 總采樣頻率(與帶寬成比例)的N的因數(shù)，從而明顯放寬了這些N 個(gè)DAC 12的速度要求。
將開關(guān)40的輸出饋送到低通濾波器44，以消除由數(shù)-模轉(zhuǎn)換處 理和開關(guān)40的采樣動(dòng)作引生的高階分量。最后使用復(fù)合乘法器34 將該信號(hào)與單獨(dú)一個(gè)載波頻率(在此情況下是61GHz)相乘，為該復(fù)
合乘法器34饋送了頻率等于前述載波頻率的本機(jī)振蕩器信號(hào)36，這 個(gè)本機(jī)振蕩器信號(hào)36是由頻率合成器38生成的。將乘法器34的輸 出饋送給公共放大級(jí)28并且將結(jié)果得到的信號(hào)饋送給天線32。
參照附圖中的圖4，按照本發(fā)明的第四示范性實(shí)施方式的信號(hào)發(fā) 射機(jī)還采用了時(shí)分復(fù)用的概念來將信號(hào)分成子信號(hào)，但是在這種情況 下，N個(gè)DAC 12是由相互之間有時(shí)移的時(shí)鐘信號(hào)46提供時(shí)鐘脈沖的， 以致兩個(gè)連續(xù)采樣的DAC信號(hào)之間的時(shí)間間隔等于Tw/N，其中Tclk 代表各個(gè)對(duì)應(yīng)DAC 12的時(shí)鐘周期。然后對(duì)DAC 12的輸出信號(hào)(在 48處)進(jìn)行相加并且將結(jié)果得到的輸出饋送到低通濾波器44，以消 除由所有數(shù)-模轉(zhuǎn)換處理的組合效果引生的高階分量。最后使用復(fù)合 乘法器34將該信號(hào)與單獨(dú)一個(gè)載波頻率(在此情況下是61GHz)相 乘，為該復(fù)合乘法器34饋送了頻率等于前述載波頻率的本機(jī)振蕩器 信號(hào)36，這個(gè)本機(jī)振蕩器信號(hào)36是由頻率合成器38生成的。將乘 法器34的輸出饋送給公共放大級(jí)28并且將結(jié)果得到的信號(hào)饋送給天 線32。由于對(duì)DAC輸出信號(hào)進(jìn)行了相加，因此這些輸出信號(hào)是這樣 的它們的總和等于要加以合成的總信號(hào)。這樣，將會(huì)意識(shí)到，這些 DAC輸出信號(hào)不同于圖3的方案的輸出信號(hào)。
圖4的方案相對(duì)于圖3的方案的優(yōu)點(diǎn)在于，消除了采用圖3的 方案中的快速采樣開關(guān)40的必要。
這樣，本發(fā)明基于將寬帶(例如，4GHz)基帶信號(hào)分成多個(gè)可 以并行合成的子信號(hào)，從而相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，放寬了混頻信號(hào)和RF 塊的要求。這種分割可以是從時(shí)間的角度(例如，圖3和4的方案) 或者頻率的角度(例如，圖1和2的方案)來進(jìn)行的。
如果采用傳統(tǒng)的發(fā)射機(jī)體系結(jié)構(gòu)，則產(chǎn)生4GHz信號(hào)可能會(huì)給單 獨(dú)一個(gè)DAC (其它塊當(dāng)中的一個(gè))造成問題，所以本文提出了將該信 號(hào)的生成分為數(shù)個(gè)子頻帶或者數(shù)個(gè)采樣時(shí)間階段，并且隨后對(duì)它們中 的每一個(gè)使用一個(gè)DAC。此外還認(rèn)為并行生成發(fā)射信號(hào)對(duì)隨后的RF 塊也有好處，這些RF塊于是僅僅需要應(yīng)對(duì)動(dòng)態(tài)范圍相對(duì)較低、帶寬 相對(duì)較低的信號(hào)。此外還將意識(shí)到，在使用頻分復(fù)用來將基帶信號(hào)分 成子頻帶的情況下，給出了額外的優(yōu)點(diǎn)，由此各個(gè)子頻帶中增益的模
擬調(diào)節(jié)成為了可能，從而補(bǔ)償了信道內(nèi)的寬帶頻率選擇性衰落。
應(yīng)當(dāng)注意，前面提到的實(shí)施方式是圖解說明而不是對(duì)本發(fā)明加 以限制，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該是能夠設(shè)計(jì)出很多可供選用的實(shí)施 方式，而不會(huì)超出由所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的范圍。在權(quán)利要求 里，置于括號(hào)中的任何附圖標(biāo)記都不應(yīng)看作是對(duì)權(quán)利要求的限定。單 詞"包括"和"包括有"之類并不排除除了任何權(quán)利要求中或說明書 中從整體上看列出的那些元件或步驟之外還存在其它的元件或步驟 的可能。采用單個(gè)方式提及元件并不排斥這種元件的數(shù)個(gè)方式引用并 且反之亦然。本發(fā)明可以借助包括數(shù)個(gè)截然不同的元件的硬件來實(shí) 現(xiàn)，并且可以借助適當(dāng)程控的計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。在列舉出數(shù)個(gè)裝置的裝 置權(quán)利要求中，這些裝置中的若干個(gè)可以由一個(gè)且同一個(gè)硬件產(chǎn)品來 具體實(shí)現(xiàn)。在相互不同的從屬權(quán)利要求中敘述特定手段這一表面現(xiàn)象 并不表明使用這些手段的組合沒有有益效果。
權(quán)利要求
1.一種信號(hào)發(fā)射機(jī)，用于由數(shù)字基帶信號(hào)生成寬帶射頻信號(hào)(30)，該發(fā)射機(jī)包括用于將所述數(shù)字基帶信號(hào)分成子信號(hào)(14)的裝置(10)、用于針對(duì)各個(gè)子信號(hào)(14)進(jìn)行數(shù)-模轉(zhuǎn)換的裝置(12)、和用于將所述子信號(hào)(14)的模擬表達(dá)組合起來生成代表所述數(shù)字基帶信號(hào)的寬帶射頻信號(hào)(30)的裝置(24，26，40，48)。
2. 按照權(quán)利要求l所述的信號(hào)發(fā)射機(jī)，其中所述數(shù)字基帶信號(hào) 是借助頻分復(fù)用或借助時(shí)分復(fù)用來分割的。
3. 按照權(quán)利要求l所述的信號(hào)發(fā)射機(jī)，其中將基帶信號(hào)分成了 多個(gè)具有相同載頻偏移量的子頻帶信號(hào)(14)。
4. 按照權(quán)利要求1所述的信號(hào)發(fā)射機(jī)，其中將基帶信號(hào)分成了 多個(gè)具有各自的頻率偏移量的子頻帶信號(hào)(14)，所述頻率偏移量是所述多個(gè)子頻帶相對(duì)于彼此的偏移。
5. 按照權(quán)利要求l所述的信號(hào)發(fā)射機(jī)，其中將基帶信號(hào)分成了 施加到多個(gè)數(shù)-模轉(zhuǎn)換器(12)的輸入端上的多個(gè)子信號(hào)，該數(shù)-模轉(zhuǎn) 換器(12)的輸出由具有多個(gè)對(duì)應(yīng)輸入端子(42)和一個(gè)輸出端子的開 關(guān)(40)有選擇地加以采樣。
6. 按照權(quán)利要求1所述的信號(hào)發(fā)射機(jī)，其中基帶信號(hào)是以時(shí)分 復(fù)用的方式施加到多個(gè)數(shù)-模轉(zhuǎn)換器(12)的輸入端上的，這些數(shù)-模轉(zhuǎn)換器(12)由相互間有時(shí)移的時(shí)鐘信號(hào)(46)提供時(shí)鐘脈沖。
7. 按照權(quán)利要求3到6中任何一項(xiàng)所述的信號(hào)發(fā)射機(jī)，其中將 所述基帶信號(hào)分成子信號(hào)(14)是由數(shù)字信號(hào)處理裝置(10)執(zhí)行的， 并且所述子信號(hào)(14)隨后要經(jīng)歷數(shù)-模轉(zhuǎn)換(12)。
8. —種無線局域網(wǎng)，包括至少一個(gè)按照權(quán)利要求1的信號(hào)發(fā)射 機(jī)，以及至少一個(gè)用于接收由所述至少一個(gè)信號(hào)發(fā)射機(jī)發(fā)射的寬帶射 頻信號(hào)的信號(hào)接收機(jī)。
全文摘要
一種用在例如60GHz無線局域網(wǎng)中的用于生成寬帶RF信號(hào)的信號(hào)發(fā)射機(jī)，其中將寬帶(例如4GHz)基帶信號(hào)分成多個(gè)可以并行合成的子信號(hào)(14)，從而放寬了混頻信號(hào)和RF塊的要求。這一分割可以是從時(shí)間或者頻率的角度進(jìn)行的，并且為各個(gè)子頻帶使用一個(gè)DAC(12)。在使用頻分復(fù)用將基帶信號(hào)分成子頻帶信號(hào)(14)的情況下，提供了額外的優(yōu)點(diǎn)，由此各個(gè)子頻帶信號(hào)(14)中增益的模擬調(diào)節(jié)成為了可能，從而補(bǔ)償了信道中的寬帶頻率選擇性衰落。
文檔編號(hào)H04B1/69GK101176323SQ200680011087
公開日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2006年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月30日
發(fā)明者赫爾本·W·德容, 馬內(nèi)爾·科拉多斯·阿森里奧 申請(qǐng)人:Nxp股份有限公司