多子带可变带宽直放站的制作方法

本发明涉及移动通信，特别涉及一种移动通信的多子带可变带宽直放站。

背景技术：

随着移动通信的飞速发展，目前移动通信设备中需要实现多频带多制式可变带宽的需要越来越多，如果仍然采用传统的模拟硬件来实现多制式可变带宽的通信，其难度会加大且对于硬件的要求较高，通用性也不强，例如频率的变换都需要去更改硬件电路。

因此，需要提供一种多子带可变带宽的用于通信中继的装置，其能够不更改硬件电路就可以实现多制式任意可变带宽的通信。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种多子带可变带宽的直放站，其能够在不更改硬件电路的情况下实现多制式任意可变带宽的通信。

本发明的多子带可变带宽直放站，包括基带信号处理单元，用于将从模数转换电路输出的数字信号进行处理并将处理后的信号输出到数模转换电路进行转换并最终发射，所述基带信号处理单元包括多个处理通道，每个所述处理通道用于处理具有设定的频率和设定的带宽的信号，每个所述处理通道均包括接收处理部分和发射处理部分，所述接收处理部分包括依次连接的接收混频模块、下采样模块和信号成形模块，所述接收混频模块将所述处理通道的接收本振信号与所述处理通道的输入信号进行混频以产生零中频信号，所述下采样模块包括一个下采样滤波器或者级联连接的多个下采样滤波器；所述发射处理部分包括依次连接的上采样模块和发射混频模块，所述上采样模块包括一个上采样滤波器或者级联连接的多个上采样滤波器，并且所述上采样滤波器的个数与所述下采样滤波器的个数相同、所述上采样滤波器的上采样因子与所述下采样滤波器的下采样因子相同，所述发射混频模块将所述处理通道的发射本振信号与其接收到的信号进行混频以产生所述处理通道的输出信号。

进一步地，为了节省空间逻辑资源，所述上采样因子与所述下采样因子均为2，当所述下采样模块包括级联连接的多个所述下采样滤波器时，至多2^(n-1)个采样速率相同的所述处理通道能够复用一个第n级的所述下采样滤波器，与所述接收处理部分对应的多个所述处理通道能够复用一个所述上采样滤波器，其中运算2^(n-1)表示2的n-1次方，n为所述下采样滤波器的级数。

优选地，所述上采样滤波器与所述下采样滤波器均为半带滤波器。所述基带信号处理单元在fpga中实现。

本发明的多子带可变带宽直放站，在同一fpga上实现多个处理通道可变带宽的数字滤波器，能够实现对多个频段的信号进行处理，结构灵活；并且多个数字滤波器能够采用复用的方式实现，使得通道滤波器的应用更加合理，整个数字滤波器的架构更加简单，有效地节省了空间逻辑资源，运行效率更高。

附图说明

图1为本发明的多子带可变带宽直放站的下行链路的结构示意图；

图2为本发明的多子带可变带宽直放站的上行链路的结构示意图；

图3为本发明的多子带可变带宽直放站的基带信号处理单元的处理通道的接收处理部分的结构示意图；

图4为本发明的多子带可变带宽直放站的基带信号处理单元的处理通道的发射处理部分的结构示意图；

图5为本发明的多子带可变带宽直放站的基带信号处理单元的处理通道的接收处理部分的一个示例的结构示意图；

图6为本发明的多子带可变带宽直放站的基带信号处理单元的处理通道的发射处理部分的一个示例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的多子带可变带宽直放站作进一步的详细描述，但不作为对本发明的限定。

如图1所示，为本发明的多子带可变带宽直放站的下行链路的结构示意图。在下行链路，bs端口耦合空间多制式无线信号进入介质多频合路器101进行信号分离(即将不同带宽、不同频率的信号进行分离)，然后进入射频模拟前端电路102进行信号放大滤波，接着进入模数转换电路103进行a/d信号转换，转换后的数字信号送入基带信号处理单元104进行信号处理，处理后的数字信号进入数模转换电路105进行d/a信号转换，最后经过射频模拟后端电路106和介质多频合路器107进行合路后，从ms端口发射输出。在上行链路，如图2所示，ms端口接收的信号依次经过介质多频合路器207、射频模拟前端电路206、模数转换电路205后进入基带信号处理单元204，处理后的数字信号依次进入数模转换电路203、射频模拟后端电路202和介质多频合路器201后，从bs端口发射输出。

位于接收部分的模数转换电路103、205对中频信号进行采样，采样后的信号进入基带信号处理单元104、204进行数字下变频、i/q解调、抽取、滤波等处理；处理后的信号送入发送部分，基带信号经过内插、滤波、i/q调制之后，再经过数模转换电路105、203变换成中频模拟信号。

基带信号处理单元104、204实现半带滤波器(hbf)、有限长单位冲激响应滤波器(fir)、数字控制振荡器(nco)等功能。滤波器有效滤出带外信号，达到带外抑制的指标要求；数字控制振荡器可以通过改变振荡信号来达到变换带宽的目的。

参照图3至图6，为本发明的多子带可变带宽直放站的基带信号处理单元的结构示意图，其中图3、5示出的为接收处理部分，图4、6示出的为发射处理部分。优选地，基带信号处理单元在fpga中实现。如图所示，基带信号处理单元包括多个处理通道(例如图5、6中的ch1～ch14)，每个处理通道用于处理具有设定的频率、设定的带宽的信号。每个处理通道均包括接收处理部分(如图3、5所示)和发射处理部分(如图4、6所示)，接收处理部分用于将从模数转换电路(例如图5中的adc1～adc3)输出的数字信号进行处理，发射处理部分用于将接收处理部分处理后的信号输出到数模转换电路(例如图6中的dac1～dac3)。

图5和图6中示出的基带信号处理单元包括14个处理通道(ch1～ch14)，但本领域技术人员可以理解的是，基带信号处理单元还可以包括其他任意数目个处理通道。

如图3、5所示，接收处理部分包括依次连接的接收混频模块41、下采样模块42和信号成形模块43。以第一个处理通道ch1为例，接收混频模块41将处理通道ch1的接收本振信号rnco1与处理通道ch1的输入信号进行混频以产生零中频信号，接着由下采样模块42对信号进行下采样；信号成形模块43由信号成形滤波器rfir1构成以进行信号成形。

下采样模块42包括一个下采样滤波器或者级联连接的多个下采样滤波器，优选地，下采样滤波器为半带滤波器。例如，如图5所示，处理通道ch1～ch8中，每个处理通道chi均包括4个级联连接的下采样滤波器rhbfi_1、rhbfi_2、rhbfi_3和rhbfi_4；处理通道ch9～ch12中，每个处理通道chi均包括3个级联连接的下采样滤波器rhbfi_1、rhbfi_2和rhbfi_3；处理通道ch13和ch14中，每个处理通道chi均包括2个级联连接的下采样滤波器rhbfi_1和rhbfi_2，其中i为处理通道的序号。尽管图中未示出，但本领域技术人员可以理解的是，每个处理通道的下采样模块还可以只包括一个下采样滤波器，也可以包括与图中所示不同数目个下采样滤波器，只要输入信号成形模块的信号的采样率满足需要即可。

如图4、6所示，发射处理部分包括依次连接的上采样模块44和发射混频模块45。以第一个处理通道ch1为例，发射混频模块45将处理通道ch1的发射本振信号tnco1与其接收到的信号进行混频以产生处理通道ch1的输出信号。

上采样模块44包括一个上采样滤波器或者级联连接的多个上采样滤波器，并且一个处理通道中上采样滤波器的个数与该处理通道中的下采样滤波器的个数相同、上采样滤波器的上采样因子与该处理通道的下采样滤波器的下采样因子也相同，以保证每个处理通道中发射处理部分与接收处理部分的采样速率匹配。优选地，上采样滤波器为半带滤波器。

例如，如图6所示，处理通道ch1～ch8中，每个处理通道chi与其对应的接收处理部分相同，均包括4个级联连接的上采样滤波器thbfi_1、thbfi_2、thbfi_3和thbfi_4；处理通道ch9～ch12中，每个处理通道chi与其对应的接收处理部分相同，均包括3个级联连接的上采样滤波器thbfi_1、thbfi_2和thbfi_3；处理通道ch13和ch14中，每个处理通道chi与其对应的接收处理部分相同，均包括2个级联连接的上采样滤波器thbfi_1和thbfi_2，其中i为处理通道的序号。尽管图中未示出，但本领域技术人员可以理解的是，每个处理通道的上采样模块还可以只包括一个上采样滤波器，也可以包括与图中所示不同数目个上采样滤波器，只要输入发射混频模块的信号的采样率满足需要即可。

在图5所示的示例中，模数转换电路包括adc1、adc2和adc3，在图6所示的示例中，数模转换电路包括dac1、dac2和dac3。本领域技术人员可以理解的是，模数转换电路还可以包括其他任意个数的adc，数模转换电路也还可以包括其他任意个数的dac。

尽管图5示出的示例中adc1输出的信号进入处理通道ch1～ch5、adc2输出的信号进入处理通道ch6～ch9、adc3输出的信号进入处理通道ch10～ch14，但本领域技术人员可以理解的是，adc1、adc2或adc3中的任何一个输出的信号可以任意选择处理通道(即可以选择进入ch1～ch14中的任何一个)进行处理，不同的处理通道可以用于处理不同带宽、不同频率的信号，不同的处理通道也可以用于处理相同带宽、相同频率的信号。每个处理通道适用的频率和带宽可以根据需要通过设置本振信号(接收本振信号和发射本振信号)的频率和带宽来设置。同理，尽管图6中示出的处理通道ch1～ch5的输出信号进入adc1、处理通道ch6～ch9的输出信号进入adc2、处理通道ch10～ch14的输出信号进入adc3，但本领域技术人员可以理解的是，处理通道ch1～ch14中任何一个输出的信号均可以选择进入adc1～adc3中的任何一个。

下面结合图5和图6，以第一个处理通道ch1为例来说明基带信号处理模块的每个处理通道的工作过程。在图5和图6所示的示例中，上采样滤波器的上采样因子与下采样滤波器的下采样因子均为2。

进入处理通道ch1的接收处理部分的信号，与接收本振信号rnco1混频产生零中频信号，此时采样速率为107.52mhz；信号送入第1级下采样滤波器rhbf1_1进行下采样，此时下采样后的采样速率降至53.76mhz；接着进入第2级下采样滤波器rhbf1_2进行下采样，下采样后的采样速率降至26.88mhz；然后信号送入第3级下采样滤波器rhbf1_3进行下采样，下采样后的采样速率降至13.44mhz；之后信号送入第4级下采样滤波器rhbf1_4进行下采样，此时下采样后的采样速率降至6.72mhz；最后信号送入信号成形滤波器rfir1进行信号成形。从信号成形滤波器输出的信号进入处理通道ch1的发射处理部分进行上采样，分别通过第1级上采样滤波器thf1_1、第2级上采样滤波器thf1_2、第3级上采样滤波器thf1_3与第4级上采样滤波器thf1_4，信号的采样速率从6.72mhz分别上升至13.44mhz、26.88mhz、53.72mhz与107.52mhz，最后信号与发射本振信号tnco1进行混频以得到输出信号，输出信号送达至dac1、dac2与dac3中的一个进行数模转换。如此，完成了单个处理通道的基带信号处理过程。

基于上述基带信号处理单元中的数字滤波器的架构，可以实现对多个频段的信号进行处理，即能够实现多子带可变带宽数字滤波器。

为了使各个处理通道的滤波器应用更加趋于合理，节省空间逻辑资源，可以在上述基带信号处理的滤波器架构中采用滤波器复用。

为使个通道滤波器应用更加趋于合理，节省空间逻辑资源，在滤波器架构设计中采用了滤波器的复用。当下采样模块包括级联连接的多个下采样滤波器时，至多2^(n-1)个采样速率相同的处理通道能够复用一个第n级的下采样滤波器，与接收处理部分对应的多个处理通道能够复用一个上采样滤波器，其中运算2^(n-1)表示2的n-1次方，n为下采样滤波器的级数。

例如在图5和图6所示的示例中(其中虚线框表示之间存在复用关系的滤波器)，在各个处理通道的接收处理部分，处理通道ch1～ch14分别各自使用各自的第1级下采样滤波器rhbf1_1～rhbf14_1进行第1级的下采样。

在第2级的下采样过程中，由于信号的采样速率已经是第1级下采样之前的1/2，因此，可以2个处理通道复用同一个下采样滤波器，例如，处理通道ch1和ch2的第2级下采样滤波器rhbf1_2和rhbf2_2可以用同一个实体滤波器来实现，例如可以通过时分复用的方式复用同一个实体滤波器。同样地，处理通道ch3和ch4的第2级下采样滤波器rhbf3_2和rhbf4_2可以复用一个滤波器，处理通道ch5和ch6的第2级下采样滤波器rhbf5_2和rhbf6_2可以复用一个滤波器，处理通道ch7和ch8的第2级下采样滤波器rhbf7_2和rhbf8_2可以复用一个滤波器，处理通道ch9和ch10的第2级下采样滤波器rhbf9_2和rhbf10_2可以复用一个滤波器，处理通道ch11和ch12的第2级下采样滤波器rhbf11_2和rhbf12_2可以复用一个滤波器，处理通道ch13和ch14的第2级下采样滤波器rhbf13_2和rhbf14_2可以复用一个滤波器。

在第3级的下采样过程中，由于信号的采样速率已经是第2级下采样之前的1/2，即是第1级下采样之前的1/4，因此，可以4个处理通道复用同一个下采样滤波器，例如，处理通道ch1～ch4的第3级下采样滤波器rhbf1_3～rhbf4_3可以用同一个实体滤波器来实现，例如可以通过时分复用的方式复用同一个实体滤波器。同样地，处理通道ch5～ch8的第3级下采样滤波器rhbf5_3～rhbf8_3可以复用一个滤波器，处理通道ch9～ch12的第3级下采样滤波器rhbf9_3～rhbf12_3可以复用一个滤波器。

特别地，处理通道ch13和ch14只包含两级下采样滤波器，在第2级下采样滤波器之后分别连接的是信号成形滤波器rfir13和rfir14。由于进入信号成形滤波器rfir13和rfir14的信号的采样速率为进入第1级下采样滤波器之前的采样速率的1/4，因此最多可以有4个只包含两级下采样滤波器的处理通道能够复用一个信号成形滤波器。因此在图5的示例中，处理通道ch13和ch14的信号成形滤波器rfir13和rfir14复用同一个成形滤波器，例如可以通过时分复用的方式用同一个实体滤波器来实现rfir13和rfir14。

同理，在第4级的下采样过程中，由于信号的采样速率已经是第1级下采样之前的1/8，因此，可以8个处理通道复用同一个下采样滤波器。例如，处理通道ch1～ch8的第4级下采样滤波器rhbf1_4～rhbf8_4可以用同一个实体滤波器来实现，例如可以通过时分复用的方式复用同一个实体滤波器。

特别地，处理通道ch9～ch12只包含三级下采样滤波器，在第3级下采样滤波器之后分别连接的是信号成形滤波器rfir9～rfir12。由于进入信号成形滤波器rfir9～rfir12的信号的采样速率为进入第1级下采样滤波器之前的采样速率的1/8，因此最多可以有8个采样速率相同的(即只包含三级下采样滤波器的)处理通道能够复用一个信号成形滤波器。因此在图5的示例中，处理通道ch9～ch12的信号成形滤波器rfir9～rfir12复用同一个成形滤波器，例如可以通过时分复用的方式用同一个实体滤波器来实现rfir9～rfir12。

在第4级下采样滤波器之后，信号的采样速率已经降至本处理通道输入信号的采样速率的1/16，因此，最多可以有16个采样速率相同的(即包含四级下采样滤波器的)处理通道能够复用一个信号成形滤波器。因此在图5的示例中，处理通道ch1～ch8的信号成形滤波器rfir1～rfir8复用同一个成形滤波器，例如可以通过时分复用的方式用同一个实体滤波器来实现rfir1～rfir8。

在图6所示的发射处理部分，各个处理通道的上采样滤波器的个数均与该处理通道的接收处理部分的下采样滤波器的个数相同。同样地，第1级上采样滤波器thbf1_1～thbf8_1复用同一个滤波器；第2级上采样滤波器thbf1_2～thbf4_2、thbf5_2～thbf8_2、thbf9_2～thbf12_2分别复用同一个滤波器；第3级上采样滤波器thbf1_3～thbf2_3、thbf3_3～thbf4_3、thbf5_3～thbf6_3、thbf7_3～thbf8_3、thbf9_3～thbf10_3、thbf11_3～thbf12_3、thbf13_3～thbf14_3分别复用同一个滤波器；在第4级的上采样过程中各处理通道使用各自的滤波器。

如此，实现了多个处理通道对滤波器的多路复用，从而节省了逻辑资源，使得基带处理单元的整个数字滤波器的架构更加简单，运行效率更高。

以上具体实施方式仅为本发明的示例性实施方式，不能用于限定本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这些修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。