一种无线通信系统的制作方法

本实用新型实施例涉及通信技术，尤其涉及一种无线通信系统。

背景技术：

为了满足日益增长的无线通信业务需求，通信物理层使用了大量先进复杂的编码调制技术，在无线通信系统中，发射端技术相对简单，即对待发送信号进行编码调制、模数转换和上变频得到射频信号即可完成发送。

在无线通信过程中，由于无线信道的多径效应以及收发端(接收端和发射端)的采样或频率的固有偏差，造成了接收端所接收到的射频信号出现偏差，加大了接收端对射频信号的接收复杂度，从而增加了接收端的功耗和成本。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供一种无线通信系统，降低了接收端的接收复杂度，以及接收端的功耗和成本。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种无线通信系统，包括：发射端和接收端，所述发射端与所述接收端之间无线通信，其中，所述发射端包括顺次通信连接的信号发生器、信道逆滤波器、补偿模块、da转换模块、上变频模块和发射天线模块；

所述信号发生器生成初始信号并将所述初始信号发送给所述信道逆滤波器；所述信道逆滤波器将所述初始信号和对接收数据进行信道估计得到的冲激响应卷积后得到预补偿信号，所述信道逆滤波器将所述初始信号和所述预补偿信号发送给所述补偿模块；所述补偿模块通过预先估计得到的偏差量对所述预补偿信号进行偏差补偿得到补偿数字信号；所述da转换模块将所述补偿数字信号转换为补偿模拟信号；所述上变频模块将所述补偿模拟信号转换为射频信号；所述发射天线模块将所述射频信号发射至所述接收端。

进一步的，所述补偿模块包括估计单元和补偿单元，所述估计单元包括：采样偏估计单元、频偏估计单元，所述补偿单元包括：采样偏补偿单元和频偏补偿单元，所述采样偏估计单元的输出端与所述采样偏补偿单元的输入端相连，所述频偏估计单元的输出端与所述频偏补偿单元的输入端相连；所述采样偏补偿单元的输入端与所述信道逆滤波器的输出端连接，所述采样偏补偿单元的输出端与所述频偏补偿单元的输入端相连，所述频偏补偿单元的输出端与所述da转换模块的输入端相连；

所述采样偏估计单元估计所述接收数据的采样偏差估计值；所述频偏估计单元估计所述接收数据的频偏估计值，所述采样偏补偿单元通过所述采样偏差估计值补偿所述预补偿信号，得到采样偏补偿信号；所述频偏补偿单元通过所述频偏估计值补偿所述采样偏补偿信号，得到补偿数字信号。

进一步的，所述信号发生器包括通信连接的编码模块和调制模块，所述调制模块与所述信道逆滤波器通信连接；所述编码模块将产生的基带信号发送至所述调制模块，并通过所述调制模块将所述基带信号调制成初始信号。

进一步的，所述无线通信系统为多载波系统时，所述信道逆滤波器为乘法器组，所述乘法器组对所述初始信号和冲激响应点乘得到预补偿信号。

进一步的，所述无线通信系统为单载波系统时，所述信道逆滤波器为有限长单位冲激响应fir滤波器，所述fir滤波器对所述初始信号和冲激响应卷积得到预补偿信号。

进一步的，所述频偏补偿单元为数字控制振荡器。

进一步的，所述无线通信系统中各模块之间采用时分多址tdma通信方式进行通信。

进一步的，所述接收端包括：接收天线模块、下变频模块、ad转换模块和译码模块；

所述下变频模块分别与所述接收天线模块以及所述ad转换模块通信连接；所述ad转换模块与所述译码模块通信连接；

所述下变频模块将所述接收天线模块所接收到的射频信号转换为模拟信号，并通过所述ad转换模块将所述模拟信号转换为数字信号，并通过译码模块对所述数字信号译码得到基带信号。

进一步的，所述发射端中的da转换模块和所述上变频模块的晶振频率相同。

进一步的，所述接收端中的ad转换模块和所述下变频模块的晶振频率相同。

本实用新型通过在发射端的信号发生器和da转换模块之间增加信道逆滤波器和补偿模块，可直接对接收数据进行信道估计得到冲激响应，并通过信道逆滤波器对初始信号和冲激响应卷积后得到预补偿信号，然后补偿模块通过预先估计得到的偏差量对预补偿信号进行补偿，从而不需接收端对接收到的信号进行偏差补偿和信道均衡处理，降低了接收端的功耗和成本。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种无线通信系统的结构框图；

图2是本实用新型实施例提供的一种多载波系统中信道逆滤波器的显示示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种无线信道的显示示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种单载波系统中信道逆滤波器的显示示意图；

图5是本实用新型实施例提供的一种发射端的结构框图；

图6是本实用新型实施例提供的一种对预补偿信号进行采样偏补偿的显示示意图；

图7是本实用新型实施例提供的一种对采样偏补偿信号进行频偏补偿的显示示意图；

图8是本实用新型实施例提供的另一种发射端的结构框图；

图9是本实用新型实施例提供的另一种无线通信系统的构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1是本实用新型实施例提供的一种无线通信系统的结构框图，本实施例适用于对发射端的信号进行均衡处理的情况，该无线通信系统可以通过软件和/或硬件的方式实现，该无线通信系统可以是两个或多个物理实体构成，也可以是一个物理实体构成。参考图1，该无线通信系统具体包括：发射端10和接收端20，发射端10与接收端20之间无线通信，其中，发射端10包括顺次通信连接的信号发生器101、信道逆滤波器102、补偿模块103、da转换模块104、上变频模块105和发射天线模块106；

信号发生器101生成初始信号并将初始信号发送给信道逆滤波器102；信道逆滤波器102将初始信号和对接收数据进行信道估计得到的冲激响应卷积后得到预补偿信号，信道逆滤波器102将初始信号和预补偿信号发送给补偿模块103；补偿模块103通过预先估计得到的偏差量对预补偿信号进行偏差补偿得到补偿数字信号；da转换模块104将补偿数字信号转换为补偿模拟信号；上变频模块105将补偿模拟信号转换为射频信号；发射天线模块106将射频信号发射至接收端20。

其中，初始信号为已调制信号。在实施例中，在信号发生器101产生初始信号之后，可直接将初始信号发送给信道逆滤波器102，同时，信道逆滤波器102对从接收端接收到的数据进行信道估计得到冲激响应，信道逆滤波器102将初始信号和冲激响应卷积后得到预补偿信号，并将预补偿信号和初始信号发送给补偿模块103，以使补偿模块103通过预先估计得到的偏差量对预补偿信号进行偏差补偿得到补偿数字信号，然后，补偿模块103将补偿数字信号发送给da转换模块104，da转换模块104对补偿数字信号进行数模转换得到补偿模拟信号，并通过上变频模块105对补偿模拟信号进行频率转换，以得到射频信号，并通过发射天线模块106将射频信号发射至接收端20。其中，发射端10可为基站，接收端20可为智能手机、ipad等终端设备。其中，预先估计得到的偏差量为通过补偿模块103中的估计单元对接收数据进行估计得到的偏差估计值。其中，接收数据为接收端向发射端发送的数据。其中，接收端可以为智能手机、ipad等终端设备；发射端可以为基站等。

在此需要说明的是，该无线通信系统中各模块之间采用时分多址(timedivisionmultipleaccess，tdma)通信方式进行通信。具体来说，为了使得无线通信系统中的上下行信道在一段时间内满足无线信道的互易性，本实施例中的无线通信系统属于tdma系统，即无线通信系统中的发射端10和接收端20的频率相同，并且可认为接收端20和发射端10在同一个信道中进行无线通信。其中，本实施例中的无线通信系统可以应用在无线局域网(wirelessfidelity，wifi)、高速电力线载波通信(highpowerlinecommunication，hplc)以及蜂窝通信等场景。

在此需要说明的是，在实际无线通信过程中，无线通信系统可为多载波系统，也可为单载波系统，相应的，在无线通信系统为不同的载波系统时，信道逆滤波器102所采用的实现方式也是不同的。其中，多载波指的是多个载波信号；单载波指的是一个载波信号。

一个实施例中，无线通信系统为多载波系统时，信道逆滤波器102为乘法器组，乘法器组对初始信号和冲激响应点乘得到预补偿信号。其中，多载波系统可以为正交频分复用(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，ofdm)。

在实施例中，当无线通信系统为多载波系统时，采用导频符号对接收数据进行信道估计。图2是本实用新型实施例提供的一种多载波系统中信道逆滤波器的显示示意图。如图2所示，在发射端10接收到接收端20发送的数据之后，发射端10利用本地的导频符号对接收数据进行信道估计，以得到冲激响应，并通过信道逆滤波器102对冲激响应和初始信号进行点乘，得到预补偿信号。在此需要说明的是，在无线通信系统为多载波系统时，对接收数据进行信道估计得到的冲激响应为信道逆滤波器抽头系数。其中，本实施例中的无线通信系统为多载波系统，即在多个频点上均有接收数据，因此采用向量元素点乘的方式对初始信号和冲激响应进行点乘，以将每个频点上的数据均和初始信号进行乘积，得到预补偿信号。在得到预补偿信号之后，可通过补偿模块对预补偿信号进行补偿。示例性地，以线条的平缓度对无线信道进行说明。图3是本实用新型实施例提供的一种无线信道的显示示意图。如图3所示，在利用本地的导频符号对接收数据进行信道估计，得到实际信道对应的衰落响应203，然后通过信道逆滤波器利用信道估计生成冲激响应201，在初始信号经过无线信道时，先通过冲激响应201和初始信号进行点乘，得到预补偿信号，再通过补偿模块103对预补偿信号进行补偿得到补偿数字信号，并将补偿数字信号输入至实际信道，以使接收端20接收到均衡信号202，从而不需接收端200对接收到的信号进行信道估计和均衡处理。

一个实施例中，无线通信系统为单载波系统时，信道逆滤波器102为有限长单位冲激响应(finiteimpulseresponse，fir)滤波器，fir滤波器对初始信号和冲激响应卷积得到预补偿信号。

在实施例中，当无线通信系统为单载波系统时，采用训练序列对接收数据进行信道估计，以得到时域抽头系数。图4是本实用新型实施例提供的一种单载波系统中信道逆滤波器的显示示意图。如图4所示，在发射端10接收到接收端20发送的数据之后，根据接收数据估计得到的对应权值w1、权值w2、权值w3、权值w4和权值w5，并对初始信号进行单位延时，然后通过fir滤波器对权值w1、权值w2……权值w5以及延时之后的初始信号进行卷积，并通过加法器对卷积之后的初始信号所对应的数据进行相加，以得到预补偿信号。其中，权值w1、权值w2……权值w5均为估计得到的时域抽头系数。

本实施例的技术方案，通过在发射端的信号发生器和da转换模块之间增加信道逆滤波器和补偿模块，可直接通过信道逆滤波器对接收数据进行信道估计得到冲激响应，并通过信道逆滤波器对初始信号和冲激响应卷积后得到预补偿信号，然后补偿模块通过预先估计得到的偏差量对预补偿信号进行补偿，从而不需接收端对接收到的信号进行偏差补偿和信道均衡处理，降低了接收端的功耗和成本。

在上述实施例的基础上，对发射端作进一步的具体化。图5是本实用新型实施例提供的一种发射端的结构框图。参考图5，发射端10的补偿模块103包括估计单元和补偿单元，估计单元包括：采样偏估计单元1031、频偏估计单元1032，补偿单元包括：采样偏补偿单元1033和频偏补偿单元1034，采样偏估计单元1031的输出端与采样偏补偿单元1033的输入端相连，频偏估计单元1032的输出端与频偏补偿单元1034的输入端相连；采样偏补偿单元1033的输入端与信道逆滤波器102的输出端连接，采样偏补偿单元1033的输出端与频偏补偿单元1034的输入端相连，频偏补偿单元1034的输出端与da转换模块104的输入端相连；

采样偏估计单元1031估计接收数据的采样偏差估计值；频偏估计单元1032估计接收数据的频偏估计值，采样偏补偿单元1031通过采样偏差估计值补偿预补偿信号，得到采样偏补偿信号；频偏补偿单元1032通过频偏估计值补偿采样偏补偿信号，得到补偿数字信号。

其中，频偏补偿单元1032为数字控制振荡器。在实施例中，在信道逆滤波器102对初始信号和冲激响应进行卷积得到预补偿信号之后，为了使得发射端10发送至接收端20的射频信号为均衡信号，需对预补偿信号进行补偿处理。在此需要说明的是，可先通过采样偏补偿单元1033对预补偿信号进行采样偏补偿，以得到采样偏补偿信号，再通过频偏补偿单元1034对采样偏补偿信号进行频偏补偿，以得到补偿数字信号。当然，也可先通过频偏补偿单元1034对预补偿信号进行频偏补偿，以得到频偏补偿信号，再通过采样偏补偿单元1033对频偏补偿信号进行采样偏补偿，以得到补偿数字信号。

在实施例中，以先对预补偿信号进行采样偏补偿，再对采样偏补偿之后得到的采样偏补偿信号进行频偏补偿为例，对预补偿信号的补偿处理进行说明。图6是本实用新型实施例提供的一种对预补偿信号进行采样偏补偿的显示示意图。如图6所示，通过采样偏估计单元1031估计接收数据的采样偏差估计值，并对预补偿信号中的系数1、系数2、系数3和系数4，与采样偏差估计值进行乘法和加法计算，以完成对预补偿信号的采样偏补偿，得到采样偏补偿信号。当然，图6中只是示例性地以预补偿信号中的系数1、系数2、系数3和系数4和采样偏差估计值进行乘法和加法运算，但在采样偏补偿的实际操作过程中，可根据预补偿信号的实际情况对系数的个数，以及系数的大小值进行限定。其中，采样偏估计单元1031可根据不同的估计算法对预补偿信号进行采样偏估计，得到采样偏差估计值。

在完成对预补偿信号的采样偏补偿得到采样偏补偿信号之后，通过频偏补偿单元1034对采样偏补偿信号进行频偏补偿，以得到补偿数字信号。图7是本实用新型实施例提供的一种对采样偏补偿信号进行频偏补偿的显示示意图。如图7所示，通过频偏估计单元1032估计接收数据的频偏估计值，然后频偏补偿单元1034通过频偏估计值对采样偏补偿信号进行频偏补偿，以得到补偿数字信号。其中，本实施例中通过数字控制振荡器来实现对采样偏补偿信号的频偏补偿。

在上述实施例的基础上，对发射端作进一步的具体化。图8是本实用新型实施例提供的另一种发射端的结构框图。参考图8，在上述实施例的基础上，发射端中的信号发生器101包括通信连接的编码模块1011和调制模块1012，调制模块1012与信道逆滤波器102通信连接；编码模块1011将产生的基带信号发送至调制模块1012，并通过调制模块1012将基带信号调制成初始信号。

在此需要说明的是，编码模块1011对发射端所要传输的数据进行编码处理，以生成基带信号，并将基带信号发送至调制模块1012，以使调制模块1012对基带信号进行调制，生成已调制信号，即初始信号；调制模块1012将已调制信号发送至信道逆滤波器102，以使信道逆滤波器102对初始信号进行处理。其中，信道逆滤波器102对初始信号的具体过程见上述实施例的描述，在此不再赘述。

在上述实施例的基础上，对无线通信系统作进一步的具体化。图9是本实用新型实施例提供的另一种无线通信系统的构框图。参考图9，本实施例中的无线通信系统中的接收端20包括：接收天线模块201、下变频模块202、ad转换模块203和译码模块204；

其中，下变频模块202分别与接收天线模块201以及ad转换模块203通信连接；ad转换模块203与译码模块204通信连接；下变频模块202将接收天线模块201所接收到的射频信号转换为模拟信号，并通过ad转换模块203将模拟信号转换为数字信号，并通过译码模块204对数字信号译码得到基带信号。

在实施例中，在上变频模块105将补偿模拟信号转换为射频信号后，发射天线模块106通过无线信道将射频信号发送至接收端20中的接收天线模块201，并通过接收天线模块201将接收到的射频信号发送至下变频模块202，以使下变频模块202对射频信号进行下变频操作，即将射频信号转换为模拟信号，然后通过ad转换模块203将模拟信号转换为数字信号，并通过译码模块204对数字信号进行译码处理，以得到对应的数据信息。其中，数字信号为数字基带信号，在通过译码模块204对数字信号进行处理时，也可理解为先通过基带处理模块对数字基带信号进行基带处理，然后再通过译码模块对基带处理后的数字基带信号进行译码处理，以得到对应的数据信息。

在此需要说明的是，在补偿模块103输出补偿数字信号之后，可对补偿数字信号进行上变频操作，以得到中频的补偿数字信号，并通过da转换模块104将中频的补偿数字信号转换为中频的补偿模拟信号，然后通过上变频模块105将中频的补偿模拟信号转换为射频信号，并通过发射天线模块106发送至接收端20；通过接收端20中的接收天线模块201接收到射频信号之后，通过下变频模块202将射频信号转换为中频的模拟信号，并通过ad转换模块203将中频的模拟信号转换为中频的数字信号，然后对中频的数字信号进行下变频操作，得到数字基带信号，并通过基带处理模块对数字基带信号进行基带处理，然后通过译码模块204对基带处理后的数字基带信号进行译码处理，以得到对应的数据信息。

在上述实施例的基础上，当发射端10的部分模块和接收端20的部分模块采用同源晶振时，采样偏差估计值和频偏估计值之间可以相互转换。在实施例中，发射端10中的da转换模块104和上变频模块105的晶振基准频率相同；接收端中的ad转换模块203和下变频模块202的晶振基准频率相同。其中，同源晶振可以理解为各个模块的原始振荡频率来源于同一个晶振，即晶振基准频率相同。

当然，在实际无线通信的过程中，发射端10的da转换模块104和上变频模块105需对晶振基准频率进行不同倍数的增加，即为自身的振荡频率；同样地，接收端20中的ad转换模块203和下变频模块202需对晶振基准频率进行不同倍数的增加，即为自身的振荡频率。当然，发射端10中的da转换模块104和上变频模块105的晶振基准频率，与接收端20中的ad转换模块203和下变频模块202的晶振基准频率可以是不同的，也可以是相同的。

在此需要说明的是，需同时满足发射端10中的da转换模块104和上变频模块105的晶振基准频率相同，以及接收端20中的ad转换模块203和下变频模块202的晶振基准频率相同这两个条件，才能对采样偏差估计值和频偏估计值之间进行相互转换的操作。示例性地，当发射端10的部分模块和接收端20的部分模块采用同源晶振时，采样偏差估计值和频偏估计值的关系式可以为：采样偏差估计值＝频偏估计值/载波中心频点*1e6。其中，1e6指的是1*10^6。

在此需要说明的是，本实施例中采用的是tdma系统，即接收端20接收数据的频率和发射端10发射数据的频率是相同的，但时间点是不同的。因此，通过采样偏估计单元1031所估计得到的采样偏差估计值相对于通过频偏估计单元1032所估计得到的频偏估计值的准确度要差一些。为了保证进行采样偏补偿和频偏补偿之后得到的补偿数字信号更均衡一些，可直接通过频偏估计单元1032所估计得到的频偏估计值和两者之间的关系式，计算得到对应的采样偏差估计值。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。