專利名稱：數(shù)字收發(fā)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種無線電收發(fā)器及天線系統(tǒng)。尤其是本發(fā)明關(guān)于用 于無線電通信系統(tǒng)的基站收發(fā)臺(tái)和數(shù)字收發(fā)器。
背景技術(shù)：
移動(dòng)通信技術(shù)在近年已經(jīng)大幅發(fā)展，目前可通用的高性能數(shù)字移 動(dòng)電話即是例證。根據(jù)用戶的需要，移動(dòng)通信已經(jīng)在世界許多區(qū)域具
有幾乎100%覆蓋面積。用戶希望從其所在的任何位置都能通過他們
的移動(dòng)電話(移動(dòng)臺(tái))進(jìn)行通信。
因此，移動(dòng)臺(tái)的數(shù)量和已建立的通信鏈路的數(shù)量正在增加。此外， 通過通信鏈路傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也正穩(wěn)定增加，因?yàn)槠洳粌H被期望傳輸高 質(zhì)量的語音消息或短消息，還要增加數(shù)據(jù)量，例如圖像，電影或音樂
為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，基站收發(fā)臺(tái)(BTS)需要在移動(dòng)臺(tái)的范圍內(nèi)。 然后在移動(dòng)臺(tái)和基站收發(fā)臺(tái)之間建立通信鏈路，其中通信數(shù)據(jù)通過射 頻信號(hào)在移動(dòng)臺(tái)和基站收發(fā)臺(tái)發(fā)送和接收。基站收發(fā)臺(tái)進(jìn)一步將通信 資料傳輸?shù)诫娫捇蚱渌ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)。
移動(dòng)運(yùn)營商必需保證他們的客戶可以在任何位置都與基站收發(fā) 臺(tái)建立連接。因此，基站收發(fā)臺(tái)不得不分散以便獲得更大的覆蓋面積。 此外，足夠數(shù)量的基站收發(fā)臺(tái)需要安裝在城鎮(zhèn)區(qū)域，那里要同時(shí)實(shí)現(xiàn) 大量的移動(dòng)通信。
現(xiàn)代化的基站收發(fā)臺(tái)需要覆蓋很寬的頻帶和高動(dòng)態(tài)范圍。
為了提供更好的接入，基站收發(fā)臺(tái)的天線通常在暴露位置，如屋 頂，塔頂或支架上，以便不被墻壁或景觀本身遮擋，并且覆蓋面積也
7可以最大化。 現(xiàn)有技術(shù)
本領(lǐng)域內(nèi)公知的基站收發(fā)臺(tái)(BTS)通常包含塔頂裝置和甚站 塔頂裝置主要包含形成天線的多個(gè)天線單元，天線安裝在暴露位 置如屋頂，支架等，這樣射頻信號(hào)可以在盡可能較少障礙下在移動(dòng)臺(tái) 和基站之間交互。當(dāng)暴露地安裝時(shí)，天線也廣泛可見。然而這并不總 是理想的，并且頻繁引起與居住在天線附近居民之間的問題。
現(xiàn)有技術(shù)中公知的塔頂裝置的天線通過天線的天線單元與用于 收發(fā)射頻信號(hào)的無線電單元連接。無線電單元用于作為射頻信號(hào)變?yōu)?數(shù)字基帶信號(hào)的變換器，并且通常與基站內(nèi)的基站收發(fā)臺(tái)所需的其它 電子設(shè)備位于一處。目前，基站需要理想的空間，通常是小房間大小。 這種房間或空間可以位于地下室內(nèi)或安裝有天線的建筑物屋頂上?；?站和無線電單元與天線相距相等距離，因此需要在它們之間建立連 接。
無線電單元和天線單元利用共軸電纜連接，以便盡可能遠(yuǎn)的防止 電噪聲。這些共軸電纜目前長度約為10-50m,這是由于天線和無線 電單元之間的距離。電路長度是能量和信號(hào)對(duì)噪聲損失的固有缺陷。
共軸電纜經(jīng)常沿著建筑物外部鋪設(shè)，因此不美觀。
第WO 2004/043030 Al號(hào)國際專利申請(qǐng)描述一種無線電收發(fā)器， 其具有用于收發(fā)器發(fā)送部分的數(shù)字上變頻器和用于收發(fā)器接收部分 的數(shù)字下變頻器。收發(fā)器進(jìn)一歩包含模數(shù)轉(zhuǎn)換器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及射 頻單元。射頻單元是模擬設(shè)計(jì)，并用于將信號(hào)上轉(zhuǎn)換為載頻范圍，或 從載頻范圍下轉(zhuǎn)換信號(hào)。數(shù)字信號(hào)的上轉(zhuǎn)換和下轉(zhuǎn)換在基帶頻率和中 頻之間進(jìn)行。
第EP 1 429 231 Al號(hào)歐洲專利申請(qǐng)顯示一種使用數(shù)字下變頻器 和數(shù)字上變頻器。數(shù)字下變頻器包含用于降低采樣頻率的抽取濾波 器。數(shù)字上變頻器包含用于將采樣頻率相乘的插補(bǔ)器。數(shù)控振蕩器提 供正弦信號(hào)或余弦信號(hào)的相對(duì)精確的數(shù)字表示,以便允許上/下變頻器模擬模擬混頻器的農(nóng)現(xiàn)。
第WO 2005/120001 A3號(hào)國際專利申請(qǐng)描述了 -種包含數(shù)字帶 通西格瑪?shù)聽査{(diào)制器的全數(shù)字發(fā)送器。發(fā)送器包含數(shù)字.l:變頻器功 能，其與數(shù)字帶通西格瑪?shù)聽査{(diào)制器組合操作以便在采樣頻率生成 調(diào)制數(shù)字信號(hào)，采樣頻率是發(fā)送頻率的倍數(shù)。這種設(shè)計(jì)需要西格瑪?shù)?爾塔調(diào)制器在發(fā)送頻率的倍數(shù)下工作，如西格瑪?shù)聽査{(diào)制器在相對(duì) 高頻下操作。
因此，需要一種可減小或避免射頻信號(hào)電損失的系統(tǒng)。 還需要一種需要較少空間并易于安裝和維護(hù)的基站收發(fā)臺(tái)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明目的在于提供一種不使用用于傳輸信號(hào)的共軸電纜 的基站收發(fā)臺(tái)。
本發(fā)明的目的是提供一種數(shù)字無線電單元中使用的上變頻器。 本發(fā)明另一目的是提供一種數(shù)字無線電單元中使用的下變頻器。 本發(fā)明又一目的是提供一種數(shù)字無線電單元中使用的收發(fā)器。 本發(fā)明再一目的是提供需要少量空間的快速收發(fā)器。 本發(fā)明再一 目的是提供一種可以安裝在靠近天線的基站收發(fā)臺(tái) 的塔頂裝置上的數(shù)字無線電單元。
本發(fā)明再一目的是提供用于全數(shù)字天線的數(shù)字無線電單元。 本發(fā)明的這些目的以及其它目的通過數(shù)字上轉(zhuǎn)換器(DUC)實(shí)現(xiàn)， 該數(shù)字上轉(zhuǎn)換器(DUC)適用于無線電通信系統(tǒng)中，用于發(fā)送數(shù)字基 帶信號(hào)，以將接收到的數(shù)字基帶信號(hào)上轉(zhuǎn)換為數(shù)字帶通信號(hào)(Im>該 數(shù)字帶通信號(hào)包括同相信號(hào)(I-信號(hào))和正交信號(hào)(Q-信號(hào))。該數(shù)字 基帶信號(hào)(Idl)可以在輸出端實(shí)現(xiàn)。該數(shù)字上轉(zhuǎn)換器包括-
至少兩個(gè)過采樣單元(314、 315),其每一個(gè)包括連接至采樣和 保持電路的多個(gè)FIR低通濾波器，以過采樣率!4NT過采樣接收的I-信 號(hào)和接收的Q-信號(hào)，其中yaNT為任意整數(shù)；
至少兩個(gè)時(shí)間離散西格瑪-德爾塔低通調(diào)制器(316、 317),其連接至過采樣單元(314、 315),以將過采樣的！-估號(hào)和過絮-樣的Q-信^ 轉(zhuǎn)換為單iV1.5比特格式；
至少一個(gè)正交調(diào)制模塊(340)，將接收的單個(gè)/1.5比特格式的I-信 號(hào)和接收的單個(gè)/1.5比特格式的Q-信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字帶通信號(hào)(IDIJ,其 適合于以單個(gè)/1.5比特格式在011€ (310)的輸出端。
該無線電通信系統(tǒng)也可以是無線電通信系統(tǒng)的子系統(tǒng)。在本發(fā)明 特別的應(yīng)用中，該無線電通信系統(tǒng)是移動(dòng)通信系統(tǒng)。
正交調(diào)制可以通過對(duì)接收的單個(gè)/1.5比特格式的I-信號(hào)和Q-信號(hào) 執(zhí)行2: l復(fù)用和循環(huán)否定來執(zhí)行。
在本發(fā)明的一方面，數(shù)字上轉(zhuǎn)換器(DUC)可以包括至少兩個(gè)串 行/解串解碼器和緩存段，其通過至少兩個(gè)串行鏈路接收分組數(shù)據(jù)幀格
式的I-信號(hào)和Q-信號(hào)，將所述I-信號(hào)和Q-信號(hào)轉(zhuǎn)換為至少兩個(gè)并行同 步數(shù)據(jù)流,且將所述的兩個(gè)并行同歩數(shù)據(jù)流提供給所述的兩個(gè)過采樣單 元,所述兩個(gè)并行同步數(shù)據(jù)流中每一個(gè)皆為相同的并行數(shù)據(jù)格式以用于 進(jìn)一步處理的。
在本發(fā)明的另一方面，數(shù)字上轉(zhuǎn)換器(DUC)可以包括串行/解串 解碼器和幀緩存加解復(fù)用模塊，其通過至少一串行鏈路接收分組數(shù)據(jù)幀 格式的已插值的I-信號(hào)和Q-信號(hào)，且進(jìn)一步將所述I-信號(hào)和Q-信號(hào)解 復(fù)用為至少兩個(gè)并行同歩數(shù)據(jù)流,且將所述的兩個(gè)并行同步數(shù)據(jù)流提供 給所述至少兩個(gè)過采樣單元,所述兩個(gè)并行同步數(shù)據(jù)流中每一個(gè)皆為相 同的并行數(shù)據(jù)格式以用于進(jìn)一步處理的。
正交調(diào)制可以通過對(duì)單個(gè)/1.5比特格式的過采樣的I-信號(hào)和Q-信 號(hào)執(zhí)行2: l復(fù)用和循環(huán)否定來執(zhí)行。
在另一方面，時(shí)間離散西格瑪-德爾塔帶通調(diào)制器被實(shí)現(xiàn)為脈動(dòng)陣列。
在可替換的另一方面，該數(shù)字上轉(zhuǎn)換器(DUC)包括 至少兩個(gè)過采樣單元，其每一個(gè)利用連接至采樣和保持電路的多
個(gè)FIR低通濾波器的組合，以過采樣率!/aNT過采樣接收的I-信號(hào)和接
收的Q-信號(hào)，其中^2NT為任意整數(shù)；
10至少一個(gè)正交調(diào)制模塊，將所述過采樣的1-信兮和過采樣的Q-信
號(hào)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)格式的數(shù)字帶通信號(hào)；
至少一個(gè)時(shí)間離散西格瑪一德爾塔帶通調(diào)制器，連接至所述至少--
個(gè)正交調(diào)制模塊(340),將并行數(shù)據(jù)格式的數(shù)字帶通信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字帶 通信號(hào)(U,其適合于以單個(gè)/1.5比特格式在DUC的輸出端。
正交調(diào)制可以通過對(duì)過采樣的f-信號(hào)和Q-信號(hào)執(zhí)行2: 1復(fù)用和循 環(huán)否定來執(zhí)行。
該數(shù)字上轉(zhuǎn)換器可進(jìn)---步包括串行/解串解碼器和幀緩存加解復(fù)用 模塊，其通過至少一串行鏈路接收分組數(shù)據(jù)幀格式的已插值的I-信號(hào)和 Q-信號(hào)，且進(jìn)一步解復(fù)用并將所述信號(hào)轉(zhuǎn)換為至少兩個(gè)并行同步數(shù)據(jù) 流,所述兩個(gè)并行同步數(shù)據(jù)流中每--個(gè)皆為相同的并行數(shù)據(jù)格式以用于 進(jìn)一步處理的。
該數(shù)字上轉(zhuǎn)換器可進(jìn)一 步包括至少兩個(gè)串行/解串解碼器和緩存 段，其通過至少兩個(gè)串行鏈路接收分組數(shù)據(jù)幀格式的I-信號(hào)和Q-信號(hào)， 將所述I-信號(hào)和Q-信號(hào)轉(zhuǎn)換為至少兩個(gè)并行同步數(shù)據(jù)流，所述兩個(gè)并 行同步數(shù)據(jù)流中每一個(gè)皆為相同的并行數(shù)據(jù)格式以用于進(jìn)一步處理的。
所述至少一個(gè)時(shí)間離散西格瑪-德爾塔帶通調(diào)制器可以被實(shí)現(xiàn)為脈 動(dòng)陣列。
在另一方面，所述至少一個(gè)用于通過2: l復(fù)用和循環(huán)否定來執(zhí)行
正交調(diào)制的正交調(diào)制單元在流水線結(jié)構(gòu)中僅使用2: 1復(fù)用器、邏輯
AND和EXOR門和觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)。
所述DUC可以利用數(shù)字帶通信號(hào)(I饑)的多比特格式。所述DIJC 可以利用16比特格式作為并行數(shù)據(jù)格式。
所述DUC可以被整體地微電子集成或被集成為多芯片模組。 本發(fā)明的目的也可以通過數(shù)字下轉(zhuǎn)換器(DDC)實(shí)現(xiàn)，該數(shù)字下轉(zhuǎn) 換器(DDC)適用于無線電通信系統(tǒng)中，用于接收數(shù)字帶通信號(hào)，以 將接收到的數(shù)字帶通信號(hào)(Rs)下轉(zhuǎn)換為數(shù)字基帶信號(hào)，該數(shù)字基帶信 號(hào)包括同相信號(hào)(I-信號(hào))和正交信號(hào)(Q-信號(hào))。該數(shù)字下轉(zhuǎn)換器包 括至少一個(gè)正交解調(diào)模塊，將接收到的至少一單個(gè)比特/1.5比特格式
ii的數(shù)字帶通信號(hào)(Rs)轉(zhuǎn)換為被2: 1子采樣的單個(gè)/1.5比特格式的l-信號(hào)和Q-信號(hào)；至少兩個(gè)抽取單元，其連接至所述至少一個(gè)正交解調(diào) 模塊,每一個(gè)利用FIR抽取器通過為任意整數(shù)的'/4NK子采樣率將接收的 單個(gè)/1.5比特格式的I-信號(hào)和Q-信號(hào)轉(zhuǎn)換為子采樣的并行數(shù)據(jù)格式;至 少兩個(gè)子采樣單元，連接至所述抽取單元，其每一個(gè)利用F!R低通濾 波器以進(jìn)一歩通過子釆樣率2子采樣并行數(shù)據(jù)格式的I-信號(hào)和Q-信 號(hào)。
所述數(shù)字下轉(zhuǎn)換器可以進(jìn)一步包括至少兩個(gè)串行/解串編碼器和 緩沖段，其連接至子采樣單元，用于將每個(gè)以相同并行數(shù)據(jù)格式接收 的子采樣的I-信號(hào)和Q-信號(hào)轉(zhuǎn)換了串行分組數(shù)據(jù)幀格式，且通過至少
兩個(gè)連接至DDC的并行鏈路將所述信號(hào)在分組數(shù)據(jù)流中發(fā)送。
在本發(fā)明可替換的另一方面，DDC包括至少一個(gè)復(fù)用器和緩 沖器加串行/解串編碼器段，其連接至子采樣單元，用于插值以相同并 行數(shù)據(jù)格式接收的子采樣的I-信號(hào)和Q-信號(hào)的采樣以轉(zhuǎn)換為復(fù)用的 IZQ信號(hào)格式，且用于將復(fù)用的I/Q信號(hào)格式轉(zhuǎn)換為串行分組數(shù)據(jù)幀格 式，且通過至少一個(gè)連接至DDC輸出端的至少一并行鏈路將所述信號(hào) 在分組數(shù)據(jù)流中發(fā)送。
所述至少一個(gè)正交解調(diào)模塊可以通過h 2解復(fù)用和循環(huán)否定執(zhí)行 正交解調(diào)制。
在本發(fā)明的一方面，所述至少一個(gè)正交解調(diào)模塊在流水線結(jié)構(gòu)中 僅通過使用l: 2解復(fù)用器、邏輯AND和EXOR門和觸發(fā)器的實(shí)現(xiàn)。
在本發(fā)明的一方面，抽取單元的每一個(gè)實(shí)現(xiàn)為M個(gè)數(shù)字下轉(zhuǎn)換 (DDC).模塊的陣列，其跟隨有并行加法器段的流水線級(jí)聯(lián)，且同時(shí) 輸入的單個(gè)/1.5比特格式的數(shù)字帶通信號(hào)(Rs)通過雙列位移寄存器 被分配至DDC模塊的M個(gè)輸入端，其中M為任意整數(shù)。
數(shù)字下轉(zhuǎn)換(DDC)模塊中的每一個(gè)被實(shí)現(xiàn)為脈動(dòng)陣列，其被構(gòu) 建在連接至輸出存儲(chǔ)寄存器的并行位片中;從而所述位片的每一個(gè)包括 對(duì)每個(gè)比特的FIR系數(shù)反轉(zhuǎn)，其跟隨有進(jìn)一步連接至同步清除累加器和 連接至子采樣和保持段的1 x 1.5比特乘法器；從而，所述位片通過使用2: 1復(fù)用器，一比特全加法器，邏輯AND和EXOR門和觸發(fā)器的 實(shí)現(xiàn)。
在本發(fā)明的一方面，至少一個(gè)數(shù)字上轉(zhuǎn)換器(DUC)和至少--個(gè) 數(shù)字下轉(zhuǎn)換器(DDC)形成適用于無線電通信系統(tǒng)中的數(shù)字收發(fā)器 (DTRX),用于發(fā)送和接收數(shù)字基帶信兮。
在一方面，DDC, DUC或DTRX實(shí)現(xiàn)為脈動(dòng)陣列。
在另一方面，DDC， DUC或DTRX利用數(shù)字帶通信號(hào)(1 ^)的 多比特格式。該多比特格式是16比特格式。
在本發(fā)明的一方面，DDC, DUC或DTRX集成在數(shù)字無線電單 元的微無線電中。DDC, DUC或DTRX可以被整體地微電子集成或 被集成為多芯片模組。該竭誠可以通過微電子方式實(shí)現(xiàn)。
對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的依照本發(fā)明的DDC， DUC和DTRX在任何無線電通信系統(tǒng)中應(yīng)用是有利的，且本發(fā)明并 不僅限于移動(dòng)通信系統(tǒng)。本發(fā)明可以應(yīng)用于依照特定無線電通信系統(tǒng) 的要求收發(fā)器，發(fā)送器或接收單元。


圖1為移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。
圖2為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明的基站結(jié)構(gòu)。
圖3a至圖3c為根據(jù)本發(fā)明的所有數(shù)字天線系統(tǒng)的不同結(jié)構(gòu)。
圖4a為根據(jù)本發(fā)明的用于頻分雙工無線電鏈接的數(shù)字無線電單 元的元件的細(xì)節(jié)。
圖4b為圖4a中C-集線器和ji-無線電之間使用的數(shù)字幀格式的示例。
圖4c為根據(jù)本發(fā)明的用于時(shí)分雙工無線電鏈接的微型無線電元 件的細(xì)節(jié)。
圖5為根據(jù)本發(fā)明的在4:1模式下數(shù)字收發(fā)器(DTRX)的功能 模塊圖。
圖6a和圖6b為4:3模式下數(shù)字收發(fā)器的兩個(gè)實(shí)施例的功能模塊圖。
圖7a為具有l(wèi):2過釆樣前段的通用數(shù)字正交調(diào)制器的模塊圖，其 與圖5中的數(shù)字上轉(zhuǎn)換器的通過復(fù)用和循環(huán)否定進(jìn)行正交調(diào)制模塊具 有相同的功能。
圖7b為具有圖7a的l:2過采樣前段的通用數(shù)字正交調(diào)制器的信 號(hào)的示例。
圖8a至圖8i為圖7a所示的同相位內(nèi)數(shù)字正交調(diào)制器的不同線路
上的信號(hào)的示例。
圖9為圖5的數(shù)字上轉(zhuǎn)換器的通過2:1復(fù)用和循環(huán)否定進(jìn)行正交.
調(diào)制的模塊的流水線實(shí)現(xiàn)。
圖10為其后連接有低通抽取器的通用數(shù)字正交解調(diào)器結(jié)構(gòu)，其
與圖5的數(shù)字下轉(zhuǎn)換器的通過解復(fù)用和循環(huán)否定進(jìn)行正交解調(diào)的模塊
以及低通抽取器具有相同功能。
圖11為圖10的不同線路的信號(hào)的示例。
圖12為用于數(shù)字下轉(zhuǎn)換的脈動(dòng)N:1抽取器的模塊圖。
圖13為實(shí)現(xiàn)1.5比特信號(hào)的N:l抽取的脈動(dòng)數(shù)字下轉(zhuǎn)換器模塊。
圖14為用于N:l抽取的脈動(dòng)數(shù)字下轉(zhuǎn)換器模塊內(nèi)的巻積單元的位片。
具體實(shí)施例方式
圖1所示為移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的總示意圖。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)2處于基站收發(fā) 臺(tái)(BTS) 100的范圍4內(nèi)時(shí)，移動(dòng)臺(tái)2通過無線電鏈接與基站收發(fā) 臺(tái)100通信。移動(dòng)臺(tái)2可以是任何移動(dòng)或非移動(dòng)通信裝置，其通常在 800 MHz至幾GHz的射頻(RF)內(nèi)允許通過無線電鏈接通信。移動(dòng) 臺(tái)的一個(gè)普通示例是移動(dòng)電話，掌上電腦和數(shù)據(jù)卡等，但不限于此。
如果移動(dòng)臺(tái)2處于基站收發(fā)臺(tái)100的范圍內(nèi)，那么可以在移動(dòng)臺(tái)2 和基站收發(fā)臺(tái)100之間建立通信。數(shù)據(jù)通信可以用于傳輸語音和/或數(shù) 據(jù)。在通信過程中，基站收發(fā)臺(tái)100發(fā)送移動(dòng)臺(tái)2通過無線電下行鏈路 接收的射頻信號(hào)，并接收移動(dòng)臺(tái)2通過無線電上行鏈路發(fā)送的射頻信
14號(hào)。在頻分雙工(FDD)模式下，使用兩個(gè)不同的頻帶區(qū)分無線電上行 鏈路和無線電下行鏈路。然而，在時(shí)分雙工(TOD)模式下，上行鏈 路和下行鏈路方向上僅使用--個(gè)頻帶。通過在上行鏈路和下行鏈路交替 使用相同的頻帶在時(shí)域上實(shí)現(xiàn)分隔。因此，在時(shí)分雙工模式下，天線加 上帶通濾波器周期性地切換到發(fā)送路徑或接收路徑。這兩種模式在不阿
的移動(dòng)無線電標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)使用，盡管頻分雙工比時(shí)分雙工更普遍。
數(shù)據(jù)(包括數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)和語音數(shù)據(jù))從基站收發(fā)臺(tái)IOO發(fā)送到基 站控制器12?；究刂破?BSC) 12區(qū)分語音數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)， 并將語音數(shù)據(jù)和SMS發(fā)送到移動(dòng)交換中心(MSC) 16,語音數(shù)據(jù)和 SMS從移動(dòng)交換中心16被進(jìn)一歩發(fā)送到與之連接的電話網(wǎng)絡(luò)30。其它 數(shù)據(jù)被基站控制器12發(fā)送到服務(wù)和網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(GSN) 18, 并被進(jìn)一步傳輸?shù)綌?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)鄰如因特網(wǎng)?？梢岳斫獾氖撬械耐ㄐ帕?可都以在兩個(gè)方向上。反方向地，數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)40和減電話網(wǎng)絡(luò)30 發(fā)送到基站收發(fā)臺(tái)100，其中數(shù)據(jù)從基站收發(fā)臺(tái)IOO通過無線電波作為 射頻信號(hào)發(fā)送到移動(dòng)臺(tái)2。若干個(gè)移動(dòng)臺(tái)2可以同時(shí)與一個(gè)基站控制器 12通信。
圖2所示為基站收發(fā)臺(tái)100的三個(gè)不同結(jié)構(gòu)。所有的基站收發(fā)臺(tái) IOO都包含通常安裝在高處如屋頂或塔頂上的塔頂裝置102以便將基站 收發(fā)臺(tái)100的覆蓋面積最大化，塔頂裝置102在介紹中描述。塔頂裝置 102連接到基站104,基站104可以位于距離塔頂裝置一定距離或旁邊 的特定建筑內(nèi)。
在本領(lǐng)域內(nèi)公知的第一結(jié)構(gòu)(A)中，用于從移動(dòng)臺(tái)2接收或發(fā)送 無線電信號(hào)的一組天線或天線單元120通過同軸電纜122連接到轉(zhuǎn)交 (collocated)無線電單元124。模擬射頻由這組天線或天線單元120接 收，并被傳輸?shù)睫D(zhuǎn)交無線電單元124。在轉(zhuǎn)交無線電單元124內(nèi)，模擬 無線電射頻信號(hào)被放大，與載頻分離并變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。然后數(shù)字信號(hào)被 進(jìn)一歩傳輸?shù)綌?shù)字無線電服務(wù)器128,數(shù)字信號(hào)從數(shù)字無線電服務(wù)器 128通過并傳輸?shù)交究刂破?2,如圖l所示，或反之。同軸電纜的長 度影響信噪比以及基站收發(fā)臺(tái)100的效率，以及所需電子元件的耗電和
15結(jié)構(gòu)。
如上所述，在多數(shù)情況下塔頂裝置位于暴露的位置，如塔頂，屋頂
或支架上，以將天線覆蓋的區(qū)域最大化。因此同軸電纜122的長度毫無 效率地變長。
在第二結(jié)構(gòu)(B)中，遠(yuǎn)程無線電單元134安裝在塔頂裝置102上。 通過這樣的方式，可以使用更短的同軸電纜132以便連接天線或天線單 元130與遠(yuǎn)程無線電單元134。遠(yuǎn)程無線電單元134根據(jù)逝用射頻接口 或開放式基站結(jié)構(gòu)接口標(biāo)準(zhǔn)將調(diào)制后的射頻信號(hào)變?yōu)閿?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)格式的 通信信號(hào)。然后通信信號(hào)通過光纖136傳輸?shù)綌?shù)字無線電服務(wù)器138, 其基本與數(shù)字無線電服務(wù)器128相同或相似。
在結(jié)構(gòu)(A)和結(jié)構(gòu)(B)內(nèi)，多個(gè)天線單元形成天線120和130, 其分別通過同軸電纜122和132連接到一個(gè)無線電單元124和134。無 線電單元124和134必需將從多個(gè)天線單元接收到的信號(hào)分離，以便分 離并行處理的不同的通信鏈接。
在本發(fā)明的第三結(jié)構(gòu)(C)中，數(shù)字無線電單元200直接連接到形 成天線的多個(gè)天線單元220。每個(gè)天線單元220因此直接連接到數(shù)字無 線電單元或其元件。在本實(shí)施例中，無需同軸電纜連接數(shù)字無線電單元
200與天線單元220。數(shù)字無線電單元200將通過天線單元220從移動(dòng) 臺(tái)2接收/發(fā)送至移動(dòng)臺(tái)2的射頻信號(hào)變?yōu)橐勒胀ㄓ蒙漕l接口或開放式 基站結(jié)構(gòu)接口標(biāo)衝接口的信號(hào)。然后這些信號(hào)通過光纖傳輸?shù)交?04 內(nèi)的數(shù)字無線電服務(wù)器208。光纖因此可以長達(dá)40 km，允許基站104 相對(duì)于塔頂裝置位于遠(yuǎn)程位置。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是僅需要安裝天線元件220和數(shù)字無線電單元200 在天線的位置?；?04可以位于稍遠(yuǎn)距離?？梢栽诔擎?zhèn)區(qū)域內(nèi)允許天 線的高密度，以便連接若干塔頂裝置到其中的單個(gè)基站104。
因此在所有結(jié)構(gòu)(A) ， (B)和(C)中，數(shù)字無線電服務(wù)器128， 138和208可以是相同類型。
圖3a至圖3c所示為本發(fā)明不同實(shí)施例的數(shù)字無線電單元2冊(cè)。數(shù) 字無線電單元200包含至少一個(gè)天線單元220,至少一個(gè)微型無線電230和至少--個(gè)C-集線器240。
在團(tuán)3a所示的實(shí)施例中，數(shù)字無線電單元200包含—個(gè)直接連接 到一個(gè)微型無線電230和一個(gè)C-集線器240的天線單元220。微型無線 電230在接收和發(fā)送方向與C-集線器240通信。微型無線電與C-集線 器之間的雙向串行接口是基于廣泛公知的'SerDes'標(biāo)準(zhǔn)。C-集線器230 通過例如圖2所示的光纖迸一步連接到數(shù)字無線電服務(wù)器208。 圖3a的多個(gè)實(shí)施例可以以矩陣形式分布或連接。 在圖3b所示的實(shí)施例中，C-集線器240連接到兩個(gè)微型無線電 230。每個(gè)微型無線電230在發(fā)送和接收方向與C-集線器240通信。并 且，每個(gè)微型無線電230都通過本領(lǐng)域公知的被稱為威爾金森 (Wilkinson)分配器225連接兩個(gè)天線單元220。
圖3c所示為本發(fā)明另一實(shí)施例。在本實(shí)施例中，多個(gè)微型無線電 230連接到一個(gè)C-集線器240,因此每個(gè)微型無線電230在發(fā)送和接收 方向都和這個(gè)C-集線器240通信。圖3c所示為16個(gè)微型無線電230, 但本發(fā)明不僅限于此。在本實(shí)施例中，每個(gè)微型無線電230都連接到天 線單元220。若* C-集線器240中的每個(gè)都與8個(gè)微型無線電230 和8個(gè)天線單元240連接到一起,形成16或更多天線單元220的矩陣。 本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是實(shí)施例僅為示例，任何數(shù)量的微型無 線電230都可以連接到C-集線器240。本領(lǐng)域技術(shù)人員還顯而易見的是 每個(gè)微型無線電230的天線單元220的數(shù)量可以根據(jù)特定應(yīng)用的需要變 化，盡管每個(gè)微型無線電230優(yōu)選為具有一個(gè)或兩個(gè)天線單元220。此 外，多個(gè)O集線器240可以連接到一起(如圖3c所示，其中包含2個(gè) C-集線器2鄰)。
此外，被稱為"微型嗅探器(sniffer) " (fiS) 250可以連接到一個(gè) C-集線器240,用于監(jiān)聽和校準(zhǔn)目的。微型嗅探器250是一種具有反向 接收和發(fā)送頻帶的特殊微型無線電。微型嗅探器250可以通過相同或相 似的接口連接到C-集線器240。微型嗅探器250還可以附加的具有天線 255,.天線255可由天線單元或其它形式組成。微型嗅探器250向天線 單元220發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)，并偵測(cè)天線單元220發(fā)出的輻射，因此向C-集線器240提供微型無線電230為校準(zhǔn)目的所需的反饋控制信息。
圖4a所示為本發(fā)明通過數(shù)宇雙向串行鏈路(260)連接的微型無線 電230和C-集線器240共同組成的數(shù)字無線電單元200的細(xì)節(jié)。天線 單元220直接連接到微型無線電230。天線單元220可以例如安裝在分 布或連接有微型無線電230的天線板或其它電路板上。在另 一個(gè)實(shí)施例 中，微型無線電230可以直接實(shí)現(xiàn)于印刷板上。
圖4a所示的微型無線電230在頻分雙工模式下操作，因此在其天 線單元入口處包含頻分雙工濾波單元232,其通過使用嵌入濾波單元 232中的兩個(gè)帶通濾波器的組合分離上行鏈路和下行鏈路中的射頻信 號(hào)。
在上行鏈路方向，通過天線單元220接收并由頻分雙工濾波單元 232濾波的RF (射頻)信號(hào)被低噪聲模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 235變?yōu)閿?shù) 字帶通信號(hào)Rs。模-數(shù)轉(zhuǎn)換器235和數(shù)字下轉(zhuǎn)換器DDC 350通過接收時(shí) 鐘振蕩器(RCLK) 237計(jì)時(shí)。數(shù)字帶通信號(hào)Rs被集成在數(shù)字收發(fā)器 (DTRX) 300內(nèi)的下轉(zhuǎn)換器(DDC) 350下轉(zhuǎn)換為數(shù)字基帶信號(hào)。數(shù) 字收發(fā)器數(shù)字300位于微型無線電230的數(shù)字端口 ，數(shù)字基帶信號(hào)通過 其傳輸?shù)紺-集線器240。
模-數(shù)轉(zhuǎn)換器235包含低噪聲放大器，其后連接有時(shí)間連續(xù)西格瑪 德爾塔(Sigma-Delta)帶通調(diào)制器，二者都是本領(lǐng)域公知的。時(shí)間連續(xù) 西格瑪?shù)聽査ㄕ{(diào)制器通過使用2或3電平量化器在采樣率為4或 4/3倍射頻載頻將輸入的射頻信號(hào)變?yōu)閿?shù)字帶通信號(hào)Rs。因此，數(shù)字帶 通信號(hào)Rs包含分別由1或2比特編碼的+1， -1或+1,0， -1代表性電平。 與包含3個(gè)以上代表性電平的"多比特"格式相比，這種數(shù)字信號(hào)格式進(jìn) —步稱為"單個(gè)/1.5比特"或"雙列(W-serial)，，。
在下行鏈路方向，從C-集線器240接收到的數(shù)字基帶信號(hào)被輸入 微型無線電230的數(shù)字收發(fā)器300,其在數(shù)字收發(fā)器300內(nèi)被數(shù)字上轉(zhuǎn) 換器(DUC) 310上轉(zhuǎn)換為數(shù)字帶通信號(hào)I饑。然后數(shù)字帶通信號(hào)I饑被 傳輸?shù)焦β蕯?shù)-模轉(zhuǎn)換器(PDAC) 234,并在功率數(shù)-模轉(zhuǎn)換器234內(nèi) 變?yōu)樯漕l信號(hào)。功率數(shù)-模轉(zhuǎn)換器234和數(shù)字上轉(zhuǎn)換器310被發(fā)射時(shí)鐘
18振蕩器(TCLK) 236在采樣率為4或4/3倍射頻載頻下計(jì)時(shí)。然后射 頻信號(hào)通過頻分雙工濾波單元232并藉由天線單元220發(fā)射。射頻發(fā)射 器中通常使用的單獨(dú)的功率放大器不是必需的，這是因?yàn)楣β蕯?shù)-模轉(zhuǎn) 換器(PDAC) 234提供足夠功率的射頻信號(hào)以便通過天線單元220發(fā) 射。
圖4c中所示的微型無線電230在時(shí)分雙丄模式下操作，因此在其 天線單元入口處包含時(shí)分雙工濾波單元233,其后連接有時(shí)分雙工開關(guān) 239,時(shí)分雙工開關(guān)239在時(shí)域內(nèi)分離上行鏈路和下行鏈路中的射頻信 號(hào)。時(shí)分雙工開關(guān)239由周期信號(hào)238控制，周期信號(hào)238在收發(fā)時(shí)鐘 振蕩器(TRCLK)單元2367內(nèi)使用同歩計(jì)數(shù)器生成，同步計(jì)數(shù)器從發(fā) 送時(shí)鐘信號(hào)導(dǎo)出周期信號(hào)238,這是本領(lǐng)域公知的方法。收發(fā)時(shí)鐘振蕩 器單元2367進(jìn)一步為微型無線電230的發(fā)送路徑和接收路徑提供公共 采樣時(shí)鐘，并使用另一同步計(jì)數(shù)器為數(shù)字下轉(zhuǎn)換器(350)提供子采樣 脈沖(3781)。公共采樣時(shí)鐘是足夠的，這是因?yàn)樵跁r(shí)分雙工模式下， 上行鏈路和下行鏈路使用相同的載頻，因此4或4/3倍載頻的采樣時(shí)鐘 頻率(如上所述)也同樣用于上行鏈路和下行鏈路。在時(shí)分雙工模式下 操作的微型無線電230的所有其它元件和功能與圖4a所示的在頻分雙 工模式下操作的微型無線電230相同。
數(shù)字上轉(zhuǎn)換器(DUC) 310包含一個(gè)時(shí)間離散西格瑪?shù)聽査?調(diào)制器或可替換的兩個(gè)時(shí)間離散西格瑪?shù)聽査屯ㄕ{(diào)制器。在這兩種情 況下，調(diào)制器使用僅在輸出端提供單個(gè)/1.5比特信號(hào)的2或3電平進(jìn)行 粗量化。因此，數(shù)字上轉(zhuǎn)換器(DUC) 310生成的數(shù)字帶通信號(hào)1^僅 包含分別由1或2比特編碼的+1， -1或+1， 0， -1代表性電平。因此，功 率數(shù)-模轉(zhuǎn)換器(PDAC) 234僅分別使用2或3個(gè)電壓電平，以便在 模擬域中表示數(shù)字帶通信號(hào)Im。
發(fā)射時(shí)鐘振蕩器(TCLIO 236和接收時(shí)鐘振蕩器(RCLK) 237 每個(gè)都主要包含嵌入用于同步目的的鎖相環(huán)(PLL)內(nèi)的電壓控制振蕩 器(VCO)。使用電壓控制振蕩器加鎖相環(huán)的時(shí)鐘振蕩器在本領(lǐng)域內(nèi)是 公知的，并且可以采用標(biāo)準(zhǔn)元件和架構(gòu)。需要指出的是,信號(hào)Ii和&的采樣在2電平格式中表示的本發(fā)明 的那些實(shí)施例可以理解為本發(fā)明中使用3電平格式表示信號(hào)f和Rs 的采樣的實(shí)施例的特例。在這兩種情況下，采用2的補(bǔ)碼運(yùn)算。在主要 實(shí)施例中，代表性電平+l,0，-l被2比特編碼，其中翁位比特代表符號(hào) 位，同時(shí)低位比特代表出現(xiàn)零采樣時(shí)被淸空的零位(低位)。因此，本 發(fā)明的主要實(shí)施例也可以通過將零位總保持在高位(非零)而在使用2 電平格式的特殊模式下操作。
微型無線電230連接到C-集線器240。微型無線電230與C-集線 器240之間的雙向串行鏈路(260)是基于公知的"SerDes(串聯(lián)/解串器)" 標(biāo)準(zhǔn)。
在本領(lǐng)域內(nèi)公知的是，串聯(lián)/解串器使用自計(jì)時(shí)(self-docking)和 叫做"8B/10B"的無直流信道編碼，"8B/10B，，通過包含10個(gè)比特的碼字 表示每個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，同時(shí)提供10個(gè)比特的專用序列用于同歩。串敏 解串器的功能基本包含并串以及串并轉(zhuǎn)換，信道編碼和解碼加計(jì)時(shí)恢 復(fù)，以及同歩。
在低成本互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)技術(shù)中，由于8B/10B 信道編碼的OJ編碼率，串聯(lián)/解串器支持高達(dá)2.5千兆波特的符號(hào)率， 其代表每秒2.0千兆比特的總數(shù)據(jù)率，等于每秒250兆字節(jié)。
微型無線電230與C-集線器240之間的雙向串行鏈路(260)使用 的數(shù)據(jù)格式的示例如圖4b中所示，下文將詳細(xì)描述。
C-集線器240包含振幅相位校準(zhǔn)器(APA) 241,其包含幀緩存和 串行器/解串器。振幅相位校準(zhǔn)器241具有用于連接N個(gè)微型無線電的 N個(gè)端口。多個(gè)微型無線電230和231連接到結(jié)合圖3c描述的其中一 個(gè)C-集線器240。在總數(shù)為N的微型無線電230和231中，每個(gè)均連 接到N端口的相位校準(zhǔn)器241的端口 ，并且從每個(gè)微型無線電230和 231發(fā)送和接收的信號(hào)都被C-集線器240的后續(xù)元件并行和/或串行的 處理。附加的第一和后續(xù)的微型無線電231可以和圖4a所示更詳細(xì)的 微型無線電230相似。
C-集線器240包含用于將復(fù)雜基帶信號(hào)的采樣頻率調(diào)整為射頻載頻的采樣率轉(zhuǎn)換器(SRC) 242，頻率復(fù)用器/解復(fù)用器(FMDX) 243， 包含圍繞集線器的時(shí)分復(fù)用器/解復(fù)用器(TMDX)的單元244,以及主 串行器/解串行器(Seri)es) 249加一個(gè)或多個(gè)串行器/解串行器(SerDes) 248,以作為難一歩的元件。
時(shí)分復(fù)用器/解復(fù)用器和集線器單元244在相鄰信令信息控制的公 共無線電接口和/或開放式基站架構(gòu)接口格式的數(shù)據(jù)流的分組數(shù)據(jù)處理 和分配。因此，只有這些專門由連接的微型無線電230和23！接收和發(fā) 送的數(shù)據(jù)分組才被交給或從頻率復(fù)用器/解復(fù)用器(FMDX) 243交出 以便進(jìn)一步處理。其它數(shù)據(jù)分組藉由支持被稱為級(jí)聯(lián)的公共無線電接口 和/或開放式基站架構(gòu)接口鏈接通過。數(shù)據(jù)分組包含給定分組格式的基 帶信號(hào)的I和Q采樣，其被相鄰信令信息識(shí)別。分組格式定義采樣的數(shù) 量和字符長度，由所述采樣表示的基帶信號(hào)的帶寬以及子載波的頻率。 頻率復(fù)用器/解復(fù)用器(FMDX)單元243包含幾個(gè)數(shù)字調(diào)制器和 解調(diào)器，用于同時(shí)將各種基帶信號(hào)上和下變換為各個(gè)子載波頻率，或從 其變得。通過使用簡單的加法器段，調(diào)制后的信號(hào)易于在頻域被組合， 以允許多載波操作。
C-集線器240的所有元件被微型控制器(!iCTRL) 245控制，其 通過控制總線247連接徼型控制器(fiCTRL) 245,并由包含嵌入鎖 相環(huán)(PIX)內(nèi)的電壓控制振蕩器(VCO)的主時(shí)鐘振蕩器(MCOO 單元246計(jì)時(shí)，其中鎖相環(huán)用于同步目的。主時(shí)鐘振蕩器246必需與公 共無線電接口和/或開放式基站架構(gòu)接口傳輸信號(hào)(其格式均使用自同 步串行/解串器協(xié)議)的時(shí)鐘頻率同步，其中傳輸信號(hào)從主串行器/解串
器(SerDes) 249內(nèi)的時(shí)鐘恢復(fù)單元獲得。主時(shí)鐘振蕩器(MCLK) 246 也和微型無線電230/231的發(fā)送時(shí)鐘振蕩器236和接收時(shí)鐘振蕩器237 同步。
C-集線器240的所有元件可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的商品元件。 包含一個(gè)或多個(gè)電光轉(zhuǎn)換器(E/0) 2S8和259的小尺寸架構(gòu)模塊 (SFF) 250分別連接到串行器/解串行器248和249。電光轉(zhuǎn)換器是本 領(lǐng)域內(nèi)公知的，并用于將數(shù)字電信號(hào)變?yōu)楣鈱W(xué)信號(hào)，其可以利用公知的標(biāo)準(zhǔn)例如公共無線電接口或開放式基站架構(gòu)接口通過例如光纖傳輸給
圖2所示的數(shù)字無線電服務(wù)器。
圖4b所示為微型無線電230和C-集線器240之間的雙向串行接口 的數(shù)據(jù)格式。包含F(xiàn)L字節(jié)的數(shù)據(jù)幀格式用于每個(gè)方向。如圖4b中所 示，報(bào)頭包含幀同歩字節(jié)和控制字節(jié)，接下來是K數(shù)據(jù)字節(jié)和—些自 由用于任意用途的非專用剩余字節(jié)。因此，幀僅被部分有效負(fù)載。與幀 .數(shù)據(jù)緩沖組合的這部分有效負(fù)載幀格式允許微型無線電230的收發(fā)路 徑中使用的載頻的調(diào)諧,而數(shù)字收發(fā)器300內(nèi)的過采樣率Nt和Nr保持 恒定，雙向串行接口的時(shí)鐘頻率也總是2.5 0他。
如果復(fù)雜基帶信號(hào)的每個(gè)同相位和正交分量具有每個(gè)采樣16比特 或2字節(jié)的優(yōu)選格式，在每個(gè)串行2.5 GHz鏈接上傳輸?shù)牟蓸勇?SR) 通過SR-125，K/FL獲得，單位是MHz。
實(shí)際上，F(xiàn)L包含幾百字節(jié)，而SR在120MHz的范圍內(nèi)。 因此，在4:1模式下，微型無維電230中使用的載頻在傳輸路徑中 通過步長Afo = '/4NT，SIMFLT被調(diào)諧，在接收路徑中通過步長= ^N^SRR/FLK被調(diào)諧。
當(dāng)微型無線電230用于使用結(jié)合圖5詳細(xì)描述的數(shù)字收發(fā)器300 的4:1模式中時(shí),微型無線電230在2 GHz左右載頻支持帶寬為60 MHz 的復(fù)雜基帶信號(hào)。根據(jù)香農(nóng)采樣定理(Shannon's sampling theorem),這 種復(fù)雜基帶信號(hào)的每個(gè)分量都需要采樣率至少60 MHz。
因此，約為2的細(xì)微可調(diào)過采樣率通過C-集線器240內(nèi)的采樣率 轉(zhuǎn)換器(SRC) 242被加載到雙向串行接口上使用的那些采樣率SRT 和SRr,其中C-集線器240適應(yīng)基帶采樣率。
圖5所示為4:1操作模式下數(shù)字收發(fā)器300的功能模塊圖。數(shù)字收 發(fā)器300可以在約2 GHz載頻和60 MHz帶寬上工作。數(shù)字收發(fā)器3卯 被分為兩部分，數(shù)字上轉(zhuǎn)換器310和數(shù)字下轉(zhuǎn)換器350,其分別提供基 帶至載頻的上轉(zhuǎn)換和提供載頻至基帶的下轉(zhuǎn)換。
在4:1模式下和傳輸方向上，根據(jù)圖4b所示的數(shù)據(jù)格式依照串行/ 解串器標(biāo)準(zhǔn)的從C-集線器240發(fā)出的數(shù)據(jù)信號(hào)被應(yīng)用到數(shù)字上轉(zhuǎn)換器310作為1-信號(hào)(同相信號(hào))和Q-信號(hào)(正交信號(hào))。數(shù)據(jù)信號(hào)可以在 2.5 Gbps的速率下被輸入。這兩個(gè)信號(hào)在串行/解串解碼器和緩存312 和313處首先被解碼，并被緩存，緩存312和313分別用于I-信號(hào)！c 和Q-信號(hào)Qc。然后數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)一歩以16比特字節(jié)長度信號(hào)分別傳輸給 單元314和315,其包含1-信號(hào)和Q-信號(hào)被1:&NT過采樣的采樣保持 級(jí)加FIR低通濾波器。串行/解串解碼器和緩存312和313以及通過采 樣保持加FIR低通濾波器進(jìn)行過采樣的單元314和315是本領(lǐng)域內(nèi)公知 的，并可以應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)元件和架構(gòu)。
然后I-信號(hào)和Q-信號(hào)都被進(jìn)一步分別傳輸給脈動(dòng)(systolic)西格 瑪-德爾塔低通調(diào)制器316和317,其在我們的未授權(quán)美國分案(代理人 案號(hào)為卯561US)以及第GB 0611096.9號(hào)英國專利申請(qǐng)中被描述，申 請(qǐng)日均為2006年6月2日。本專利申請(qǐng)的教授內(nèi)容此處通過引用被列 入。
西格瑪-德爾塔低通調(diào)制器316輸出3電平信號(hào)ISD，并且西格瑪-德爾塔低通調(diào)制器317輸出3電平信號(hào)Qso。包含+1， 0, -1值的兩個(gè)3 電平信號(hào)都由2比特表示，因此被進(jìn)一歩稱為"2比特信號(hào)"。
2比特信號(hào)I幼和QsD都用于通過復(fù)用和循環(huán)否定進(jìn)行正交調(diào)制的
模塊3鄰，信號(hào)IsD和QsD在其中被l:2過采樣，循環(huán)否定，并且被2:1 復(fù)用操作為用于圖4a所示的功率數(shù)-模轉(zhuǎn)換器234的單個(gè)2-比特輸出信 號(hào)I饑。通過復(fù)用和循環(huán)否定進(jìn)行正交調(diào)制的模塊340的功能將結(jié)合圖 7a和圖7b以及圖8a至圖8i詳細(xì)描述。
在接收方向，也代表3電平(+1,0，-1)的2-比特信號(hào)Rs在數(shù)字收 發(fā)器300從圖4a所示的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器235接收,并施加至數(shù)字收發(fā)器300 內(nèi)的數(shù)字下轉(zhuǎn)換器350的通過解復(fù)用和循環(huán)否定進(jìn)行正交解調(diào)的模塊 360。 2-比特信號(hào)Rs被1:2解復(fù)用，循環(huán)否定和2:1子采樣為2-比特I-信號(hào)Idm和2-比特Q-信號(hào)QDM。通過解復(fù)用和循環(huán)否定進(jìn)行正交解調(diào) 的模塊360的功能將結(jié)合圖10和圖11詳細(xì)描述。
信號(hào)Idm和Qdm分剎逮一步通過脈動(dòng)FIR抽取器模塊356和357, 在那里信號(hào)通過FIR濾波和H，]^:1子釆樣被抽取，并作為16-比特I-信號(hào)和16-比特Q-信號(hào)輸出。脈動(dòng)FIR抽取器模塊356和357將結(jié)合圖 12,圖13和圖！4詳細(xì)描述。
I-信號(hào)和Q-信號(hào)分別從脈動(dòng)F限抽取器模塊356和357作為16比 特信號(hào)進(jìn)--步傳輸?shù)紽限低通和子采樣模塊354和355,在F限低通和 子采樣模塊354和355中I-信號(hào)和Q-信號(hào)被2:1子采樣。然后-信號(hào)和 Q-信號(hào)都分別進(jìn)入串行/解串編碼器和緩存352和353,在那里I-信號(hào)和 Q-信號(hào)從數(shù)字下轉(zhuǎn)換器350輸出，并發(fā)送給圖4a中的C-集線器240。 FIR低通和子采樣模塊354和355以及串行/解串編碼器和緩存352和 353是本領(lǐng)域內(nèi)公知的，并且可以應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)元件和架構(gòu)。
圖6a和圖6b所示為4:3操作模式下(4:3模式)數(shù)字收發(fā)器300 的兩個(gè)不同可選實(shí)施例的功能模塊圖。在4:3模式下，數(shù)字收發(fā)器300 可以在20 MHz帶寬和約2 GHz載頻下工作。
在4:3模式下，數(shù)字收發(fā)器300及其元件可以與結(jié)合圖5描述的用 于4:1模式下的數(shù)字收發(fā)器相同或相似。因此，4:3模式下的數(shù)字收發(fā) 器被分為兩部分，數(shù)字上轉(zhuǎn)換器310和數(shù)字下轉(zhuǎn)換器350，其分別提供 基帶至載頻的上轉(zhuǎn)換和載頻至基帶的下轉(zhuǎn)換。
與4:1模式相比，在4:3模式下從O集線器240發(fā)出的數(shù)據(jù)信號(hào)僅 作為單個(gè)比特流被用于數(shù)字上轉(zhuǎn)換器310。數(shù)據(jù)信號(hào)可以在2.5 Gbps速
率下輸入。輸入的信號(hào)被串行/解串解碼器和幀緩存加解復(fù)用模塊311 首先解碼，緩存，并被解復(fù)用變?yōu)镮-信號(hào)和Q-信號(hào)。被解復(fù)用和分離 的I-信號(hào)和Q-信號(hào)分別被進(jìn)一歩作為16-比特字節(jié)長度信號(hào)單獨(dú)傳輸給 通過采樣保持加FIR低通濾波器進(jìn)行過采樣的單元314和315,如上文 結(jié)合圖5的描述。本實(shí)施例的所有進(jìn)一步的信號(hào)處理與上文所述的4:1 相似。I-信號(hào)和Q-信號(hào)分別進(jìn)一歩經(jīng)過通過采樣保持加FIR低通濾波器 進(jìn)行過采樣的單元314和315以進(jìn)入脈動(dòng)西格瑪-德爾塔低通調(diào)制器316 和317。
每個(gè)西格瑪-德爾塔低通調(diào)制器316和317都輸出由2比特表示的3 電平信號(hào)(+l，0,-l)，因此被稱為"2-比特信號(hào)"。西格瑪-德爾塔低通調(diào) 制器316和317的2-比特輸出信號(hào)都連接到通過復(fù)用和循環(huán)否定進(jìn)行正交調(diào)制的模塊340,在其中l(wèi)-信號(hào)和Q-信號(hào)被h2過采樣，循環(huán)否定初 被2:1復(fù)用變?yōu)榧虞d到圖4a所示的功率數(shù)-模轉(zhuǎn)換器234的2-比特輸出 信號(hào)。然而在4:3模式下，采樣率為fs，,tag-4/3，fc^er。
在圖6a所示的實(shí)施例和類似圖5所示的實(shí)施例的接收方向中，2-比特信號(hào)從圖4a所示的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器235被接收，并用于在4:3模式下 工作的數(shù)字收發(fā)器300內(nèi)的數(shù)字下轉(zhuǎn)換器350的通過解復(fù)用和循環(huán)否定 進(jìn)行正交解調(diào)的模塊360。信號(hào)被1:2解復(fù)用，循環(huán)否定和通過fSampHng= 4/3，^^被2:1子采樣變?yōu)镮-信號(hào)(同相信號(hào))和Q-信號(hào)(正交信號(hào))。 2-比特I-信號(hào)和2-比特Q-信號(hào)分別進(jìn)一步到達(dá)脈動(dòng)FIR抽取器356和 357,然后分別作為16-比特信號(hào)轉(zhuǎn)移到FIR低通和子釆樣模塊354和
與圖5所示的4d模式實(shí)施例相反，在4:3模式下，兩個(gè)16-比特 信號(hào)接著被加載到一個(gè)復(fù)用器加幀緩存加串行/解串編碼器351,被復(fù)用 的信號(hào)從其中由數(shù)字下轉(zhuǎn)換器350輸出，并發(fā)送到圖4a所示的C-集線 器240。
圖6b所示為4:3模式下數(shù)字收發(fā)器300的另一實(shí)施例。在本實(shí)施 例中和數(shù)字上轉(zhuǎn)換器310的發(fā)送方向上，可與圖5和圖6a的通過復(fù)用 和循環(huán)否定進(jìn)行正交調(diào)制的模塊340相比的通過復(fù)用和循環(huán)否定進(jìn)行 正交調(diào)制的模塊340直接連接到兩個(gè)通過采樣保持加FIR低通濾波器進(jìn) 行過采樣的單元314和315。單元314和315的輸出端的I-信號(hào)和Q-信號(hào)被1:2過采樣，循環(huán)否定和被2:1復(fù)用變?yōu)榧虞d到一個(gè)脈動(dòng)西格瑪 德爾塔帶通調(diào)制器318的一個(gè)16-比特輸出信號(hào)，其在我們的未授權(quán)的 美國分案(代理人案號(hào)為卯561US)以及第GB 0611096.9號(hào)英國專利 申請(qǐng)中被描述，申請(qǐng)日均為2006年6月2日。然后脈動(dòng)西格瑪?shù)聽査?帶通調(diào)制器318的2-比特輸出信號(hào)提供給功率數(shù)-模轉(zhuǎn)換器234。
本實(shí)施例中的接收數(shù)字下轉(zhuǎn)換器350可以與結(jié)合圖6a描述的接收 數(shù)字下轉(zhuǎn)換器相似。
圖7a圖示了包含與1:2過采樣前段3200組合的通用數(shù)字正交調(diào)制 器3410的單元3400。過采樣前段3200包含兩個(gè)等抽頭FIR低通濾波
25器3360和3370以及輸入信號(hào)l奶和Q即流入的兩個(gè)插值模塊3260和 3270。需要在正交調(diào)制之前進(jìn)行1:2過采樣，這是因?yàn)樾盘?hào)I犯和QSD 由產(chǎn)生很大帶外量化噪聲的西格瑪?shù)聽査屯ㄕ{(diào)制器輸出。沒有過采樣 前段3200,帶外量化噪聲將被正交調(diào)制過程在調(diào)制器輸出端變?yōu)閹?信號(hào)的帶通。閣7b圖示了對(duì)應(yīng)信號(hào)的示例。
在下面的第--歩中，單元3400的功能將結(jié)合圖7a和圖7b詳細(xì)描 述。在第二步中，將圖示用于與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的特殊情況下，單元 3400的功能等于圖5的數(shù)字收發(fā)器300的數(shù)字上轉(zhuǎn)換器310的通過復(fù) 用和循環(huán)否定進(jìn)行正交調(diào)制的模塊340的功能。然而，通過復(fù)用和循環(huán) 否定進(jìn)行正交調(diào)制的模塊340的實(shí)現(xiàn)與單元3鄰0的實(shí)現(xiàn)相比更加簡單。 從圖5所示的脈動(dòng)西格瑪-德爾塔低通調(diào)制器316發(fā)出的2-比特I-信號(hào)IsD被假定用于過采樣前段3200的插值模塊3260。并行地，從脈 動(dòng)西格瑪-德爾塔低通調(diào)制器317發(fā)出的2-比特Q-信號(hào)Qsd被假定用于 過采樣前段3200的插值模塊3270。輸入信號(hào)Ids和Qds序列的示例分 別如圖8a和圖8b所示。
在插值模塊3260和3270，信號(hào)fos和Qds被分別1:2過采樣。首先， 時(shí)鐘頻率被加倍，并在信號(hào)IDS和QDS內(nèi)插入零采樣獲得信號(hào)ISDt2z and Qsd像。信號(hào)Qsd肌d QSDt2z的示例如圖7b所示。然后信號(hào)IsDt2z and Q奶^ 分別加載到低通濾波器3360和3370,信號(hào)ISDt2z and QsDt&在其中被分 為兩條線路。 一條線路是直接分別用于加法器3340和3350,而另一條 線路是分別通過寄存器3320和3330。在寄存器3320和3330內(nèi)，信號(hào) 被延遲一個(gè)時(shí)鐘周期，然后分別提供給加法器3340和3350,產(chǎn)生表示 復(fù)制相鄰采樣的信號(hào)IDST2 and QDSt2,其示例如圖7b,圖8d和圖8e所 示。
需要措出的是,作為等抽頭FIR低通濾波的插值結(jié)果的相鄰采樣的 復(fù)制可以使用采樣保持段實(shí)現(xiàn)。在更高過采樣率的情況下，使用采樣保 持段比使用等抽頭FIR低通濾波器更經(jīng)濟(jì)。因此，在圖5,圖6a和圖 6b所示的過采樣模塊314和315內(nèi)使用采樣保持段。
信號(hào)IDSt2和QDSt2被進(jìn)一步用于正交調(diào)制器3410。在通用數(shù)字正交
26調(diào)制器3410內(nèi)，過釆樣輸入信號(hào)Isd"和Q幼p在乘法器3460和3470 內(nèi)分別被復(fù)合載體信號(hào)的兩個(gè)分量Ic和QQ (I表示各個(gè)同相分量，Q 表示各個(gè)正交分量)兩兩相乘。信號(hào)k祠Qo的示例分別如圖8c和8f 所示。將圖8g中所示的信號(hào)乘積結(jié)果c 1ost2和圖8i中被否定的Q0 Qosf2提供給比較器段3480以便在正交調(diào)制器3410的輸出端獲得復(fù)合 數(shù)字帶通信號(hào)的同相分量1^用于下行鏈路通道。最終示例信號(hào)101/如 圖8h所示。
四倍于載頻的采樣頻率的優(yōu)選選擇被圖8中的信號(hào),論證。在特定 情況下，正交調(diào)制器3410和過采樣前段3200 —起對(duì)輸入信號(hào)Isd和 進(jìn)行插值，而輸入信號(hào)ISD和QSD被循環(huán)否定以便生成圖8h所示的輸 出信號(hào)IDL。
因此，圖7a的通用數(shù)字正交調(diào)制器3410與過采樣前段3200的可 以共同被更簡單的電路340取代，如圖9所示，其只包含對(duì)輸入信號(hào)ISD 和Q幼進(jìn)行插值的復(fù)用器348和循環(huán)控制反轉(zhuǎn)器，只要2-比特輸入信 號(hào)IsD和QsD在2的互補(bǔ)計(jì)數(shù)法中產(chǎn)生。因此，循環(huán)否定可以通過將代 表3電平信號(hào)(+1， 0， -1)標(biāo)記的高位比特進(jìn)行逆變實(shí)現(xiàn)，這是僅在非 零情況下，同時(shí)代表0的低位比特在任何情況下都保持不變。
圖9所示為通過2:1復(fù)用和循環(huán)反轉(zhuǎn)在4:3模式下進(jìn)行正交調(diào)制的 單元3鄰。2-比特輸入信號(hào)Isd和QSD首先被讀入寄存器341,并被傳輸 到由時(shí)鐘除法器342計(jì)時(shí)的循環(huán)否定模塊343。在循環(huán)否定模塊343內(nèi)， 僅在非零情況下I-信號(hào)和Q-信號(hào)通過反轉(zhuǎn)高位比特被循環(huán)否定。接著，
被循環(huán)否定的I-信號(hào)和Q-信號(hào)在被2:1復(fù)用器348插值操作之前傳輸?shù)?寄存器344。被2:1復(fù)用器348插值的I-信號(hào)和Q-信號(hào)被第二時(shí)鐘除法 器347觸發(fā)。因此，在重復(fù)時(shí)鐘循環(huán)中，I-信號(hào)和Q-信號(hào)在通過復(fù)用被 插值的過程中都被1:2過采樣，變?yōu)橐粋€(gè)傳輸?shù)郊拇嫫?49的2-比特信 號(hào)，其從寄存器349作為lDL信號(hào)輸出到功率數(shù)-模轉(zhuǎn)換器234。
根據(jù)圖9的2:1復(fù)用和循環(huán)否定實(shí)現(xiàn)的正交調(diào)制可以作為僅僅使用 低成本CMOS技術(shù)的流水線邏輯實(shí)現(xiàn)，即使在被以幾GHz計(jì)時(shí)的高速 應(yīng)用中。圖10中所示為其后連接有兩個(gè)低通抽取器356和357的通用數(shù)字 正交解調(diào)器3600。輸入的接收器信號(hào)Rs通過乘法器3660和3670分別 與共軛復(fù)合載波信號(hào)的兩個(gè)分量k和Qc相乘，其中Io代表同相分量， Qo代表正交分量。正交解調(diào)器3600的每個(gè)輸出信號(hào)Idm和Q畫都通過 包含其后連接有子釆樣器的低通濾波器的低通抽取器356和357,以便 在低通抽取器356和357的輸出端獲得復(fù)雜基帶信號(hào)的兩個(gè)分量Ibb和 Qbb°
四倍于載頻的采樣頻率的最好選擇是由圖11所示的信號(hào)圖論證。 在這種特定情況下，作為圖Ub中示例的信號(hào)Rs的采樣分別交替通過 圖lid和圖lie所示的解調(diào)器輸出端1dm和Qdm,同時(shí)被解調(diào)器過程循 環(huán)否定。因此，兩個(gè)乘法器3660和3670可以經(jīng)濟(jì)地被簡單的解復(fù)用器 和循環(huán)控制反轉(zhuǎn)器替換，只要2-比特輸入信號(hào)Rs在2的互補(bǔ)計(jì)數(shù)法內(nèi) 給定。因此，循環(huán)否定可以通過將代表3電平信號(hào)(+1，0,-1)標(biāo)記的 高位比特反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)，這是僅在非零情況下，同時(shí)代表O的低位比特在任 何情況下都保持不變。
作為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，根據(jù)圖10的通用數(shù)字正交解調(diào)器3600 的功能是作為圖5的數(shù)字收發(fā)器300的數(shù)字下轉(zhuǎn)換器350的低通抽取器 模塊356和357連接的通過解復(fù)用和循環(huán)否定進(jìn)行正交解調(diào)的模塊360 實(shí)現(xiàn)。模塊360可以作為僅使用低成本CMOS技術(shù)的簡單的流水線邏 輯實(shí)現(xiàn)，即使在被以幾GHz計(jì)時(shí)的高速應(yīng)用中
并且，低通抽取器356和357可以在采樣接收器信號(hào)Rs的一半采 樣頻率下操作，這是因?yàn)閮蓚€(gè)抽取器輸入信號(hào)Idm和Qdm的毎個(gè)第二采 祥交替為0值。
圖12所示為用于數(shù)字下轉(zhuǎn)換的脈動(dòng)FIR抽取器的模塊圖。圖示的 示例用于1.5比特信號(hào)的數(shù)字抽取。脈動(dòng)FIR抽取器包含具有與N:1子 采樣組合的N x M系數(shù)的FIR濾波器，并可以被用于分別作為圖5的 數(shù)字下轉(zhuǎn)換器350內(nèi)的子采樣單元356和357。
進(jìn)行FIR濾波加子采樣的抽取過程是使用M個(gè)脈動(dòng)數(shù)字下轉(zhuǎn)換器 模塊370K 3702至3706實(shí)現(xiàn)。M個(gè)數(shù)字下轉(zhuǎn)換器模塊3701、 3702至3706可以平行排列和工作。每一個(gè)數(shù)字下轉(zhuǎn)換器模塊3701 、3702至3706 都通過N濾波系數(shù)加子采樣的子集進(jìn)行雙列輸入信號(hào)的巻積。因此， 所有M數(shù)字下轉(zhuǎn)換器模塊3701 、 3702至3706可以同時(shí)在長度N的連 續(xù)窗口內(nèi)工作以便同時(shí)迸行巻積。
1.5比特信號(hào)，即表示3電平(+1,0,-1)的雙列輸入信號(hào)，在輸入 端3721、 3722至3726加載到數(shù)字下轉(zhuǎn)換器模塊3701、 3702至3706 作為一組并行的零位信號(hào)和符號(hào)位信號(hào)。
每個(gè)連續(xù)窗口都包含字節(jié)長度為L的N濾波系數(shù)和輸入信號(hào)的N 個(gè)采樣，輸入信號(hào)由位于每個(gè)數(shù)字下轉(zhuǎn)換器模塊3701、 3702至3706 的信號(hào)輸入端3721 、 3722至3726之間的位移寄存器3712至3716按時(shí) 間對(duì)齊。
巻積加采樣是通過將每個(gè)N濾波系數(shù)與輸入信號(hào)的N個(gè)采樣的相 關(guān)一個(gè)相乘，并在長度N的窗口內(nèi)累積乘積結(jié)果而實(shí)現(xiàn)。
最后，所有M數(shù)字下轉(zhuǎn)換器模塊3701、 3702至3706的并行輸出 信號(hào)由并行加法器段的流水線級(jí)聯(lián)3卯相加。然而，M和N的值是任 意整數(shù)，數(shù)字下轉(zhuǎn)換器模塊的輸出字節(jié)長度應(yīng)該不超過N。
圖13所示為數(shù)字下轉(zhuǎn)換器模塊370的脈動(dòng)實(shí)現(xiàn)，數(shù)字下轉(zhuǎn)換器模 塊370可以是圖12的N - 6的數(shù)字下轉(zhuǎn)換器模塊3701、 3702至3706 的實(shí)施例。脈動(dòng)數(shù)字下轉(zhuǎn)換器模塊370實(shí)現(xiàn)1.5比特信號(hào)的6:1抽取， 該信號(hào)代表使用2的補(bǔ)碼運(yùn)算通過每個(gè)采樣2比特編碼的3電平(+1,0， -1)。在這種情況下，脈動(dòng)實(shí)現(xiàn)表示在系數(shù)位的流動(dòng)方向上的2維流水 線(即"水平流水線")，以及在載波位的流動(dòng)方向上的2維流水線(即 "垂直流水線")。通過定義,"脈動(dòng)矩陣"僅包含2進(jìn)制邏輯單元，如AND 門，EXOR門和復(fù)用器加一比特全加器，觸發(fā)器和線路，如圖13和圖 14所示。
在本發(fā)明的每個(gè)實(shí)施例中經(jīng)常使用的2的補(bǔ)碼運(yùn)算中，MSB表示 代表A值符號(hào)的最高有效位。當(dāng)最高有效位被設(shè)定(高位)時(shí)A是負(fù) 的，當(dāng)最高有效位清空(低位)時(shí)，A是正的。當(dāng)LSB被設(shè)定(高位) 時(shí)，最低有效位表示n比特碼字內(nèi)的2'n的值。并且，包含有跟隨最低有效位的代表性符號(hào)位(Representative Notation Bit, RNB)。代表性符號(hào)位總是被設(shè)定(高位)，表示2—(n+l> 的常數(shù)值。通過引入代表性符號(hào)位獲得的代表性電平符號(hào)用于允許數(shù)字 下轉(zhuǎn)換器模塊370的脈動(dòng)實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)槠湟种扑^的"載波波紋效應(yīng) (cany ripple through effect)"。如本領(lǐng)域中所公知的，這種效應(yīng)通常發(fā) 生在2的補(bǔ)碼運(yùn)算中碼字被否定時(shí)。當(dāng)通過引入代表性符號(hào)位獲得的代 表性電平符號(hào)被提供時(shí),A的給定碼字可以通過所有位從最高有效位變 為最低有效位，同時(shí)代表性符號(hào)位保持不變而否定。
如圖13中所示，脈動(dòng)數(shù)字下轉(zhuǎn)換器模塊370包含巻積加子采樣單 元，其包含多個(gè)L位片381、 382、 383至386且連接具有并行輸出的輸 出存儲(chǔ)寄存器380。通常L<N位片被并行設(shè)置，但本發(fā)明并不限于L < N位片數(shù)量。所有圖13內(nèi)所示的觸發(fā)器FF和輸出存儲(chǔ)寄存器380都在 表示3電平(+1，0，-1)的雙列輸入信號(hào)3720的采樣率下被計(jì)時(shí)。
位片381,382， 383至386共同執(zhí)行巻積加子采樣處理，這是通過將 雙列輸入信號(hào)3720采樣與字節(jié)長度L (包含代表性符號(hào)位)的FIR濾 波系數(shù)相乘，并在N采樣時(shí)鐘脈沖上累積乘積結(jié)果。每個(gè)位片381,382， 383至386的FIR濾波系數(shù)利用反饋"FIR系數(shù)旋轉(zhuǎn)器"被按位加載到位 移寄存器，其中系數(shù)位被旋轉(zhuǎn)。然而，在代表性符號(hào)位片381內(nèi)，F(xiàn)IR 系數(shù)旋轉(zhuǎn)器和跟隨的EXOR門被靜態(tài)高位信號(hào)3812取代，這是因?yàn)槿?上所述代表性符號(hào)位總是被設(shè)定。
巻積加子采樣過程在所有位片381， 382,383至386內(nèi)同時(shí)進(jìn)行,但 是由于觸發(fā)器FF產(chǎn)生的垂直流水線導(dǎo)致在從RNB經(jīng)由LSB到MSB 的方向上相互延遲。因此，每個(gè)子采樣循環(huán)的巻積結(jié)果的第一部分在代 表性符號(hào)位片381內(nèi)獲得，同時(shí)每個(gè)子采樣循環(huán)的巻積結(jié)果的最后部分 在L-l時(shí)鐘脈沖之后在MSB片386內(nèi)獲得。因此，每個(gè)位片的巻積加 子采樣循環(huán)的結(jié)果通過復(fù)用器被立即存儲(chǔ)在具有反饋的采樣和保持觸 發(fā)器內(nèi)。這允許在任何一個(gè)位片381， 382,383至386內(nèi)永久運(yùn)行巻積加 子采樣過程，而無需等待到下一個(gè)位片結(jié)束。
如N=6的圖13內(nèi)所示，當(dāng)子來樣脈沖3871降低時(shí)，在N個(gè)時(shí)鐘脈沖之后每個(gè)位片執(zhí)行巻積加子釆樣循環(huán)。最后，在最高有效位片386 完成巻積加子釆樣過程的循環(huán)之后，所有位片38!, 382， 383至386利用 延遲計(jì)算的全部巻積加子采樣循環(huán)的所有中間的每個(gè)位片的存儲(chǔ)結(jié)果 被輸出存儲(chǔ)寄存器380并行接收。
所有的位片381 ， 382,383至386具有相同的元件以便進(jìn)行巻積加子 采樣處理的各個(gè)部分。然而在代表性符號(hào)位381內(nèi)，F(xiàn)限系數(shù)旋轉(zhuǎn)器和 跟隨的EXOR門被靜態(tài)高信號(hào)3812替代，這是因?yàn)槿缟纤龃硇苑?號(hào)位總是被設(shè)定。
圖14所示為更詳細(xì)的脈動(dòng)數(shù)字下轉(zhuǎn)換器模塊370內(nèi)的巻積加子采 樣單元的一個(gè)位片382,383至386的示例。作為用于一個(gè)位電平和N=6 的描述，巻積加子采樣單元的位片包含4個(gè)連續(xù)功能性子單元。配置有 稱為"FIR系數(shù)旋轉(zhuǎn)器"的反饋的位移寄存器3730載入有在FIR旋轉(zhuǎn)器 3730內(nèi)旋轉(zhuǎn)的N系數(shù)比特。
N系數(shù)比特在1 x 1.5比特乘法器單元3740中通過代表3電平(+l， 0， -1)的雙列輸入信號(hào)3720的采樣連續(xù)相乘，其中"符號(hào)位"在負(fù)輸入 采樣的情況下被設(shè)置為(高位狀態(tài))，且同時(shí)"零位"相對(duì)于非零輸入采 樣設(shè)置。該乘法通過使用EXOR門3742和AND門374對(duì)系數(shù)比特 的通過、擬制或反轉(zhuǎn)而簡單執(zhí)行。FIR濾波器系數(shù)通常在包括RNB (如 上所述的)的2的補(bǔ)碼代表電平符號(hào)中給出。從而將給定FIR濾波器系 數(shù)的所有比特從LSB到MSB反轉(zhuǎn)執(zhí)行各個(gè)系數(shù)的否定。
.這些連續(xù)1 x 1.5復(fù)用的結(jié)果在同步清除累加器3760中積累直到下 采樣脈沖3781變?yōu)榈汀Ｈ鐖D4a所述，下采樣脈沖3781在接收時(shí)鐘振 蕩器單元237中利用從接收時(shí)鐘信號(hào)中導(dǎo)出脈沖3781的同步計(jì)數(shù)器生 成，該方法在本領(lǐng)域所習(xí)知。
該下采樣脈沖3781是僅1進(jìn)N出(在該例子中N=6)的在下一時(shí) 鐘脈沖的上升沿為低狀態(tài)的連續(xù)采樣間隔，加上通過接著的子采樣和保 持段3780接收累加器3760的內(nèi)容，同時(shí)累加器3760被同步清除且?guī)?積加子采樣處理的下一個(gè)循環(huán)馬上開始。在該配置中，不需要額外的清 除和讀出循環(huán)，從而保持巻積加子采樣和讀出處理直接前進(jìn)且嚴(yán)格同
31步。
應(yīng)當(dāng)注明的是總是被設(shè)置的系數(shù)的RNB同樣包括在巻積加子采 樣處理中。這是通過特別的RNB片381而完成的，其中系數(shù)反轉(zhuǎn)器和 接著的EXOR門被靜態(tài)高位信號(hào)3812所取代。
權(quán)利要求
1. 一種適用于無線電通信系統(tǒng)中的數(shù)字上轉(zhuǎn)換器(DUC)(310)，用于發(fā)送數(shù)字基帶信號(hào)，以將接收到的數(shù)字基帶信號(hào)上轉(zhuǎn)換為數(shù)字帶通信號(hào)(IDL)，該數(shù)字基帶信號(hào)包括同相信號(hào)(1 -信號(hào))和正交信號(hào)(Q-信號(hào))，該數(shù)字上轉(zhuǎn)換器包括至少兩個(gè)過采樣單元(314、315)，其每一個(gè)包括連接至采樣和保持電路的多個(gè)FIR低通濾波器，以過采樣率1/2NT過采樣接收的I-信號(hào)和接收的Q-信號(hào)，其中1/2NT為任意整數(shù)；至少兩個(gè)時(shí)間離散西格瑪-德爾塔低通調(diào)制器(316、317)，其連接至過采樣單元(314、315)，以將過采樣的I-信號(hào)和過采樣的Q-信號(hào)轉(zhuǎn)換為單個(gè)/1.5比特格式；至少一個(gè)正交調(diào)制模塊(340)，將接收的單個(gè)/1.5比特格式的I-信號(hào)和接收的單個(gè)/1.5比特格式的Q-信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字帶通信號(hào)(IDL)，其適合于以單個(gè)/1.5比特格式在DUC(310)的輸出端。
2. 如權(quán)利要求1所述的數(shù)字上轉(zhuǎn)換器(DUC) (310),其中，通 過對(duì)單個(gè)/L5比特格式的I-信號(hào)和Q-信號(hào)執(zhí)行2: 1復(fù)用和循環(huán)否定來 執(zhí)行正交調(diào)制。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的數(shù)字上轉(zhuǎn)換器(DUC) (310),其進(jìn) —步包括至少兩個(gè)串行/解串解碼器和緩存段(312、 313),其通過至少 兩個(gè)串行鏈路(260)接收分組數(shù)據(jù)幀格式的I-信號(hào)和Q-信號(hào)，將所述 I-信號(hào)和Q-信號(hào)轉(zhuǎn)換為至少兩個(gè)并行同歩數(shù)據(jù)流,且將所述的兩個(gè)并行 同步數(shù)據(jù)流提供給所述的兩個(gè)過采樣單元(314、 315)，所述兩個(gè)并行 同步數(shù)據(jù)流中每一個(gè)皆為相同的并行數(shù)據(jù)格式以用于進(jìn)一步處理的。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的數(shù)字上轉(zhuǎn)換器(DUC) (310),其進(jìn) —步包括串行/解串解碼器和幀緩存加解復(fù)用模塊(311),其通過至少 一串行鏈路(260)接收分組數(shù)據(jù)幀格式的已插值的I-信號(hào)和Q-信號(hào)， 且進(jìn)一步將所述I-信號(hào)和Q-信號(hào)解復(fù)用為至少兩個(gè)并行同步數(shù)據(jù)流， 且將所述的兩個(gè)并行同步數(shù)據(jù)流提供給所述至少兩個(gè)過采樣單元(314、315)，所述兩個(gè)并行同歩數(shù)據(jù)流中每一個(gè)皆為相同的并行數(shù)據(jù)格式以用 于進(jìn)一步處理的。
5. 如權(quán)利要求3或4所述的數(shù)字上轉(zhuǎn)換器(DUC)(310),其中， 所述至少兩個(gè)時(shí)間離散西格瑪-德爾塔低通調(diào)制器(316、 317)被實(shí)現(xiàn) 為脈動(dòng)陣列。
6. —種適用于無線電通信系統(tǒng)中的數(shù)字上轉(zhuǎn)換器(DUC) (310), 用于發(fā)送數(shù)字基帶信號(hào)，以將接收到的數(shù)字基帶信號(hào)上轉(zhuǎn)換為數(shù)字帶通 信號(hào)(IDL),該數(shù)字基帶信號(hào)包括同相信號(hào)(l-信號(hào))和正交信號(hào)(Q-信號(hào))，該數(shù)字上轉(zhuǎn)換器包括-至少兩個(gè)過采樣單元(314、 315),其每一個(gè)利用連接至采樣和 保持電路的多個(gè)FIR低通濾波器的組合，以過采樣率K2Nr過采樣接收 的I-信號(hào)和接收的Q-信號(hào)，其中i^NT為任意整數(shù)；至少一個(gè)正交調(diào)制模塊(340),將所述過采樣的I-信號(hào)和過采樣的 Q-信號(hào)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)格式的數(shù)字帶通信號(hào)；至少一個(gè)時(shí)間離散西格瑪-德爾塔帶通調(diào)制器(318),連接至所述 至少一個(gè)正交調(diào)制模塊(340),將并行數(shù)據(jù)格式的數(shù)字帶通信號(hào)轉(zhuǎn)換為 數(shù)字帶通信號(hào)(Im),其適合于以單個(gè)/1.5比特格式在DUC (310)的 輸出端。
7. 如權(quán)利要求6所述的數(shù)字上轉(zhuǎn)換器(DUC) (310),其中，通 過對(duì)過采樣的I-信號(hào)和Q-信號(hào)執(zhí)行2: 1復(fù)用和循環(huán)否定來執(zhí)行正交調(diào) 制。
8.如權(quán)利要求6或7所述的數(shù)字上轉(zhuǎn)換器(DUC) (310),其進(jìn) 一步包括串行/解串解碼器和幀緩存加解復(fù)用模塊(31D,其通過至少 —串行鏈路(260)接收分組數(shù)據(jù)幀格式的已插值的I-信號(hào)和Q-信號(hào)， 且進(jìn)一步解復(fù)用并將所述信號(hào)轉(zhuǎn)換為至少兩個(gè)并行同步數(shù)據(jù)流，所述兩 個(gè)并行同步數(shù)據(jù)流中每一個(gè)皆為相同的并行數(shù)據(jù)格式以用于進(jìn)一步處 理的。
9.如權(quán)利要求6-8中任一項(xiàng)所述的數(shù)字上轉(zhuǎn)換器(DUC) (310)， 其進(jìn)一步包括至少兩個(gè)串行/解串解碼器和緩存段(312、 313),其通過至少兩個(gè)串行鏈路(260)接收分組數(shù)據(jù)幀格式的1-信號(hào)和Q-信號(hào)，將 所述I-信號(hào)和Q-信號(hào)轉(zhuǎn)換為至少兩個(gè)并行同步數(shù)據(jù)流，所述兩個(gè)并行 同步數(shù)據(jù)流中每一個(gè)皆為相同的并行數(shù)據(jù)格式以用于進(jìn)一步處理的。
10. 如權(quán)利要求6-9中任一項(xiàng)所述的數(shù)字上轉(zhuǎn)換器(DUC)(310)， 其中，所述至少兩個(gè)時(shí)間離散西格瑪-德爾塔低通調(diào)制器(316、 317) 被實(shí)現(xiàn)為脈動(dòng)陣列。
11. 如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的數(shù)字上轉(zhuǎn)換器(DUC)GIO)， 其中，所述至少一個(gè)用于通過2: 1復(fù)用和循環(huán)否定來執(zhí)行正交調(diào)制的 正交調(diào)制單元(340)在流水線結(jié)構(gòu)中僅使用2: i復(fù)用器、邏輯AND 和EXOR門和觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)。
12. 如權(quán)利要求1-U中任一項(xiàng)所述的數(shù)字上轉(zhuǎn)換器(DUCX310)， 其中，所述DUC (310)利用數(shù)字帶通信號(hào)(I饑)的多比特格式。
13. 如權(quán)利要求3-12中任一項(xiàng)所述的數(shù)字上轉(zhuǎn)換器(DUC)(310), 其中，所述DUC (310)利用16比特格式作為并行數(shù)據(jù)格式。
14. 如權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的數(shù)字上轉(zhuǎn)換器(DUC)(310)， 其中，所述DUC (310)被整體地微電子集成或被集成為多芯片模組。
15. —種適用于無線電通信系統(tǒng)中的數(shù)字下轉(zhuǎn)換器(DDC)(350), 用于接收數(shù)字帶通信號(hào)，以將接收到的數(shù)字帶通信號(hào)(Rs)下轉(zhuǎn)換為數(shù) 字基帶信號(hào)，該數(shù)字基帶信號(hào)包括同相信號(hào)(I-信號(hào))和正交信號(hào)(Q-信號(hào))，該數(shù)字下轉(zhuǎn)換器包括至少一個(gè)正交解調(diào)模塊(360),將接收到的至少一單個(gè)/1.5比特格 式的數(shù)字帶通信號(hào)(Rs)轉(zhuǎn)換為被2: 1子采樣的單個(gè)/1.5比特格式的 I-信號(hào)和Q-信號(hào)；至少兩個(gè)抽取單元(356、 357)，其連接至所述至少一個(gè)正交 解調(diào)模塊(360),每一個(gè)利用FIR抽取器通過為任意整數(shù)的HNR子采 樣率將接收的單個(gè)/1.5比特格式的I-信號(hào)和Q-信號(hào)轉(zhuǎn)換為子采樣的并 行數(shù)據(jù)格式；.至少兩個(gè)子采樣單元(354、 355),連接至所述抽取單元(356、 357),其每一個(gè)利用FIR低通濾波器以進(jìn)一步通過子采樣率2子釆樣并行數(shù)據(jù)格式的I-信號(hào)和Q-信號(hào)。
16. 如權(quán)利要求15所述的數(shù)字下轉(zhuǎn)換器(DDC) (350),其進(jìn)一 歩包括至少兩個(gè)串行/解串編碼器和緩沖段(352,353),其連接至子采樣 單元(354、 355)，用于將每個(gè)以相同并行數(shù)據(jù)格式接收的子采樣的 I-信號(hào)和Q-信號(hào)轉(zhuǎn)換了串行分組數(shù)據(jù)幀格式，且通過至少兩個(gè)連接至 DDC (350)的并行鏈路(260)將所述信號(hào)在分組數(shù)據(jù)流中發(fā)送。
17. 如權(quán)利要求15所述的數(shù)字下轉(zhuǎn)換器(DDC) (350),其進(jìn) —步包括 至少一個(gè)復(fù)用器和緩沖器加串行/解串編碼器段 (351),其連接至子采樣單元(354、 355),用于插值以相同并行數(shù)據(jù)格式接收的子采 樣的I-信號(hào)和Q-信號(hào)的采樣以轉(zhuǎn)換為復(fù)用的I/Q信號(hào)格式,且用于將復(fù) 用的I/Q信號(hào)格式轉(zhuǎn)換為串行分組數(shù)據(jù)幀格式，且通過至少一個(gè)連接至 DDC (350)輸出端的至少一并行鏈路(2柳)將所述信號(hào)在分組數(shù)據(jù)流 中發(fā)送。
18. 如權(quán)利要求15-16任一項(xiàng)所述的數(shù)字下轉(zhuǎn)換器(DDC)(350), 其中，所述至少一個(gè)正交解調(diào)模塊(360)通過1: 2解復(fù)用和循環(huán)否 定執(zhí)行正交解調(diào)制。
19. 如權(quán)利要求18所述的數(shù)字下轉(zhuǎn)換器(DDC) (350),其中， 所述至少一個(gè)正交解調(diào)模塊(360)在流水線結(jié)構(gòu)中僅通過使用1: 2 解復(fù)用器、邏輯AND和EXOR門和觸發(fā)器的實(shí)現(xiàn)。
20. 如權(quán)利要求15-19中任一項(xiàng)所述的數(shù)字下轉(zhuǎn)換器(DDC) (350),其中，兩個(gè)抽取單元(356、 357)的每一個(gè)實(shí)現(xiàn)為M個(gè)數(shù)字下轉(zhuǎn)換(DDC)模塊(3701至3706)的陣列，其跟隨有并行加法 器段的流水線級(jí)聯(lián)，且同時(shí)輸入的單個(gè)/1.5比特格式的數(shù)字帶通信號(hào) (Rs)通過雙列位移寄存器(3712至3716)被分配至DDC模塊的M 個(gè)輸入端(3721至3726),其中M為任意整數(shù)。
21. 如權(quán)利要求20所述的數(shù)字下轉(zhuǎn)換器(DDC) (350)，其中， 數(shù)字下轉(zhuǎn)換(DDC)模塊(3701至3706)中的每一個(gè)被實(shí)現(xiàn)為脈動(dòng)陣列，其被構(gòu)建在連接至輸出存儲(chǔ)寄存器(380)的并行位片(381至 386)中；從而所述位片的每一個(gè)包括對(duì)每個(gè)比特(3730)的F限系數(shù)反轉(zhuǎn)， 其跟隨有進(jìn)一步連接至同歩清除累加器(3760)和連接至子采樣和保持 段(3780)的1 x 1.5比特乘法器(3740);從而，所述位片通過使用2: 1復(fù)用器，一比特全加法器，邏輯AND 和EXOR門和觸發(fā)器的實(shí)現(xiàn)。
22. 如權(quán)利要求！5-21任一項(xiàng)所述的數(shù)字下轉(zhuǎn)換器(DDC)(350), 其中，DDC (350)利用數(shù)字帶通信號(hào)(Rs)的多比特格式。
23. 如權(quán)利要求15-22任一項(xiàng)所述的數(shù)字下轉(zhuǎn)換器(DDC)(3幼)， 其中，DDC (350)利用16比特格式作為并行數(shù)據(jù)格式。
24. 如權(quán)利要求15-23任一項(xiàng)所述的數(shù)字下轉(zhuǎn)換器(DDC)(350), 其中，DDC (350)被整體地微電子集成或被集成為多芯片模組。
25. —種適用于無線電通信系統(tǒng)中的數(shù)字收發(fā)器(DTRX) (330), 用于發(fā)送和接收數(shù)字基帶信號(hào)，其中DTRX (330)包括至少一個(gè)如權(quán)利要求1-14任一項(xiàng)所述的數(shù)字上轉(zhuǎn)換器(DUC) (310);至少一個(gè)如權(quán)利要求15-24任一項(xiàng)所述的數(shù)字下轉(zhuǎn)換器(DDC) (350)。
26. 如權(quán)利要求25所述的數(shù)字收發(fā)器(DTRX). (330),其中， (DTRX) (330)被整體地微電子集成或被集成為多芯片模組。
全文摘要
一種適用于無線電通信系統(tǒng)中的數(shù)字收發(fā)器(DTRX)，用于發(fā)送和接收數(shù)字基帶信號(hào)，其中DTRX(330)包括至少一個(gè)數(shù)字上轉(zhuǎn)換器(DUC)(310)，用于發(fā)送數(shù)字基帶信號(hào)；和至少一個(gè)數(shù)字下轉(zhuǎn)換器(DDC)，用于接收數(shù)字基帶信號(hào)。在本發(fā)明的一方面，所述DUC(310)包括至少兩個(gè)過采樣單元(314、315)，至少一個(gè)正交調(diào)制模塊(340)，和至少一個(gè)時(shí)間離散西格瑪-德爾塔帶通調(diào)制器(318)。所述數(shù)字下轉(zhuǎn)換器包括至少一個(gè)正交解調(diào)模塊(360)，至少兩個(gè)抽取單元(356、357)，至少兩個(gè)子采樣單元(354、355)。該數(shù)字基帶信號(hào)包括同相信號(hào)(I-信號(hào))和正交信號(hào)(Q-信號(hào))。
文檔編號(hào)H03D7/16GK101490948SQ200780027180
公開日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2007年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月17日
發(fā)明者克萊門斯·萊茵費(fèi)爾德, 維爾納·克特 申請(qǐng)人:尤比戴尼有限公司