專利名稱：可支持智能天線的數字上變頻器的制作方法
技術領域：
本發明涉及數字移動通信系統，更具體地是指一種可支持智能天線的數字上變頻器。
以全球移動通信系統(GSM，下同)為代表的第二代移動通信系統已經非常成熟，主要以話音為主流業務。但隨著互聯網(Internet)的高速崛起，通過無線空中接口的數據通信的需求飛速發展，第二代移動通信系統正在向第三代移動通信系統演進。
同時作為移動通訊系統中的一個重要部分，天線技術也正在進行重大變革。智能天線系統作為一個新型的天線系統已越來越引起大家的關注。
智能天線技術能夠明顯提高無線(wireless)通訊系統的性能，它能夠使PCS、cellular(GSM、EDGE、CDMA)、WLL(wireless local loop)網絡在信號質量、信號容量以及信號覆蓋率上有顯著提高。
智能天線技術應用對于網絡應用技術是透明的，它對于調制方式和空中接口協議沒有限制，可以適合于現在所有的移動通訊系統和移動通訊網絡。
支持智能天線發射的獨立裝置通常采用在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用要求，但這種電路設計復雜、調整困難，成本較高，故應用面不廣。
數字中頻技術已經成為移動通訊系統中較為成熟的技術之一，數字上變頻器(DUC)已得到了推廣應用。如何在數字上變頻器中實現支持智能天線技術？是應用和推廣采用智能天線發射技術的關鍵之一，也就是說，設計一種集支持智能天線的裝置于數字上變頻器為一體的上變頻器具有廣泛的應用前景和重要的意義。
為此，本發明的目的是提供一種可支持智能天線的數字上變頻器。
為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案該可支持智能天線的數字上變頻器包括調制模塊、功率控制模塊、乘法器模塊、數控振蕩器模塊、混頻器模塊以及多路求和模塊，其中，
調制模塊接收基帶數字信號并完成對該輸入信號的調制處理，輸出數字同相信號和正交信號；功率控制模塊根據不同的等級對調制模塊輸出的調制信號進行功率控制處理；乘法器模塊對經過功率控制模塊處理后的信號進行復數或實數相乘，并輸入至混頻器模塊中；數控振蕩器模塊產生一單一數字中頻信號并輸入至混頻器模塊中；混頻器模塊將數控振蕩器模塊和乘法器模塊的輸出進行混頻處理后得到單路調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制后的中頻信號進行相加。
所述的乘法器模塊為復數乘法器模塊，該復數乘法器模塊由實部調整值和虛部調整值進行調整，將經過功率控制器模塊處理后的數字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乘法器模塊，該實數乘法器模塊由不同的幅度調整值調整，將經過功率控制器模塊處理后的數字I、Q信號相乘送至混頻器模塊；同時，數控振蕩器模塊由不同的相位調整值調整后，其輸出也送至混頻器模塊。
本發明采用了由調制模塊、功率控制模塊、乘法器模塊、數控振蕩器模塊、混頻器模塊以及多路求和模塊構成的數字上變頻器，特別是將乘法器模塊設計為復數乘法器和實數乘法器，它集支持智能天線的裝置于數字上變頻器為一體，采用本發明的數字上變頻器后，可以在數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中實現智能天線發射信號，使得原來需要在模擬發射部分處理的電路省掉，其設計簡單，調整方便，成本也隨之降低，具有廣闊的應用前景。
下面結合附圖和實施例，對本發明作一詳細地說明
圖1為智能天線發射通道原理結構框圖。
圖2為本發明的數字上變頻器原理結構框圖。
圖3為本發明的另一數字上變頻器原理結構框圖。
圖4為本發明的又一數字上變頻器原理結構框圖。
圖5為本發明的數字上變頻器的應用示例原理框圖。
請先參閱圖1所示，使用智能天線是在移動通訊系統領域提出的新概念。從圖1可以看出，基帶處理后的基帶信號依次經過數字上變頻器、射頻后由智能天線向外發射，圖1中示意了若干路發射天線。
智能天線的使用需要滿足下面關系 在數字上變頻器DUC中采用復數乘法器的實現裝置，復數乘法器實部、虛部的值{ }可按時隙進行變化。
采用復數乘法器的數字上變頻器DUC在具體專用集成電路(ASIC)實現中需要四個實數乘法器和兩個全加器來完成。
復數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)設計資源，我們又考慮用實數乘法器來代替復數乘法器。
對公式(一)進行推導，可以得到 其中Aj，θj是按時隙Slot變化的數復數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。
數控振蕩器相位θj和幅度調整Aj都可按時隙變化，進行幅度與相位調整都在功率控制的最低點；每個通道幅度與相位調整保持同步關系；相位調整值θj采用N bit控制，提高初始相位的調節精度。
根據上述的設計思想，本發明的核心思想是對上變頻器進行了重新設計，對此，請參閱圖2所示，該數字上變頻器包括調制模塊、功率控制模塊、乘法器模塊、數控振蕩器模塊、混頻器模塊以及多路求和模塊，其中，調制模塊接收基帶數字信號并完成對該輸入信號的調制處理，輸出數字同相信號(I)和正交信號(Q)；功率控制模塊根據不同的等級對調制模塊輸出的調制信號進行功率控制處理；乘法器模塊對經過功率控制模塊處理后的信號進行復數或實數相乘，并輸入至混頻器模塊中，以保證可支持智能天線；數控振蕩器模塊產生一單一數字中頻信號并輸入至混頻器模塊中；混頻器模塊將數控振蕩器模塊和乘法器模塊的輸出進行混頻處理后得到單路調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制后的中頻信號進行相加，Fj表示其它調制中頻信號，即，求和模塊就是將混頻器模塊輸出的中頻信號與其它調制中頻信號進行求和相加。
請再參閱圖3所示，所述的乘法器模塊為復數乘法器模塊，該復數乘法器模塊由實部調整值Bj和虛部調整值Cj進行調整，將經過功率控制器模塊處理后的數字同相信號(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，調制模塊完成調制功能后產生基帶調制信號，功率控制模塊根據不同的等級對基帶調制信號進行有關的功率控制處理，復數乘法器通過設置不同的實部調整值和虛部調整值，從而保證數字上變頻器能配合智能天線的使用要求，數控振蕩器產生單一數字中頻信號，混頻器將數控振蕩器輸出和乘法器輸出經過處理后得到單路調制中頻，多路求和模塊完成幾個單路調制中頻信號的求和相加，以滿足與其它調制中頻信號求和的需要。
請繼續參閱圖4所示，所述的乘法器模塊為實數乘法器模塊，該實數乘法器模塊由不同的幅度調整值調整，將經過功率控制器模塊處理后的數字I、Q信號相乘送至混頻器模塊；同時，數控振蕩器模塊由不同的相位調整值調整后，其輸出也送至混頻器模塊。
工作原理如下調制模塊完成調制功能后產生基帶調制信號，功率控制模塊根據不同的等級對基帶調制信號進行有關的功率控制處理，實數乘法器是為了適合智能天線的使用而增加的專用模塊，通過設置不同的幅度調整值，以保證數字上變頻器能配合智能天線的使用要求，數控振蕩器產生單一數字中頻信號，并通過相位調整值來調整中頻信號的初始相位，相位調整值是為適合智能天線使用而新增的，并同幅度調整值共同作用，混頻器將數控振蕩器輸出和乘法器輸出經過處理后得到單路調制中頻，多路求和模塊完成幾個單路調制中頻信號的求和相加，以滿足與其它調制中頻信號求和的需要。
通過系統仿真和電路FPGA驗證，本發明的數字上變頻器完全滿足智能天線的要求。
圖5示意了本發明的一個應用示例，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是本發明所關注的具有支持智能天線功能的數字上變頻器(DUC)，為了支持智能天線多天線發射的功能，一般會選用多個數字上變頻器。為了控制數字上變頻器的工作模式和幅度調整值、相位調整值等，引入了數字信號處理單元42，進行相關控制。單元44是高速、高精度DAC，將數字上變頻器輸出的數字中頻調制信號轉化為模擬中頻調制信號。單元45是射頻處理單元，將模擬中頻信號進行線性放大、帶通濾波和頻譜搬移后，轉變成模擬射頻信號送入單元46，即智能天線單元，最后發射到空間。
本實例在具體實施中，應考慮如何對每個通道數字上變頻器施加相應的幅度調整值與相位調整值；系統應保證每個通道調整同步進行。
權利要求
1.一種可支持智能天線的數字上變頻器，其特征在于該數字上變頻器包括調制模塊、功率控制模塊、乘法器模塊、數控振蕩器模塊、混頻器模塊以及多路求和模塊，其中，調制模塊接收基帶數字信號并完成對該輸入信號的調制處理，輸出數字同相信號和正交信號；功率控制模塊根據不同的等級對調制模塊輸出的調制信號進行功率控制處理；乘法器模塊對經過功率控制模塊處理后的信號進行復數或實數相乘，并輸入至混頻器模塊中；數控振蕩器模塊產生一單一數字中頻信號并輸入至混頻器模塊中；混頻器模塊將數控振蕩器模塊和乘法器模塊的輸出進行混頻處理后得到單路調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制后的中頻信號進行相加。
2.如權利要求1所述的可支持智能天線的數字上變頻器，其特征在于所述的乘法器模塊為復數乘法器模塊，該復數乘法器模塊由實部調整值和虛部調整值進行調整，將經過功率控制器模塊處理后的數字同相、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.如權利要求1所述的可支持智能天線的數字上變頻器，其特征在于所述的乘法器模塊為實數乘法器模塊，該實數乘法器模塊由不同的幅度調整值調整，將經過功率控制器模塊處理后的數字同相、正交信號相乘送至混頻器模塊；同時，數控振蕩器模塊由不同的相位調整值調整后，其輸出也送至混頻器模塊。
全文摘要
本發明公開了一種可支持智能天線的數字上變頻器,它由調制模塊、功率控制模塊、乘法器模塊、數控振蕩器模塊、混頻器模塊以及多路求和模塊構成的數字上變頻器,采用本發明的上變頻器可以在數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中實現智能天線發射信號,使得原來需要在模擬發射部分處理的電路省掉,其設計簡單,調整方便,成本也隨之降低,具有廣闊的應用前景。
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 優先權日2000年8月29日
發明者俞林, 朱靜寧, 蔣化冰, 丁齊, 陳震, 成廣文 申請人:華為技術有限公司