一种用于高速通信的混合基带系统的制作方法_2

文档序号:9767782阅读:来源:国知局
说明书中阐述。并且,本发明的部分特征或 优点将通过说明书而变得显而易见,或者通过实施本发明而被了解。本发明的目的和部分 优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的步骤来实现或获得。
【附图说明】
[0047] 附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实 施例共同用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0048] 图1是根据本发明一实施例系统结构简图。
【具体实施方式】
[0049] 以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式,借此本发明的实施人员 可以充分理解本发明如何应用技术手段来解决技术问题,并达成技术效果的实现过程并依 据上述实现过程具体实施本发明。需要说明的是,只要不构成冲突,本发明中的各个实施例 以及各实施例中的各个特征可以相互结合,所形成的技术方案均在本发明的保护范围之 内。
[0050] 目前60GHz毫米波通信系统正处于火热的研究当中,已有的标准也不统一,多种不 统一的制式标准导致了不同系统架构的间难以实现兼容匹配。另外,目前较多60GHz毫米波 通信系统设计采用的架构仍然是传统的收发机模式,这种模式通常将射频前端、模拟基带 和数字基带分开设计,因此造成模拟基带电路和数字基带电路之间需要一个模数转换器 ADC。由于60GHz毫米波通信的通信数据率非常高,相对应要求的ADC性能很高,从而造成ADC 设计难度和功耗往往很大。除此以外,由于高达Gbps数据率的通信,数字基带电路的翻转速 度将很快,造成数字基带电路的功耗也很大。
[0051] 针对现有技术中60GHz毫米波通信系统存在的问题,本发明提出了一种用于高速 通信的混合基带系统。如图1所示,在本发明一实施例中,系统包含模数载波恢复模块110、 数据反馈均衡模块120以及时钟和数据恢复模块150。
[0052] 模数载波恢复模块110包含相位旋转器111。模数载波恢复模块110连接到高速通 信系统的输出,相位旋转器111用于旋转输入信号的相位。模数载波恢复模块110用于接收 高速通信系统解调下来的信号并通过恢复发射机的相位来消除载波偏差对信号的影响。
[0053] 数据反馈均衡模块120连接到模数载波恢复模块110,用于均衡模数载波恢复模块 输出的信号从而减小码间干扰的影响,进而增加信噪比。
[0054] 时钟和数据恢复模块150连接到数据反馈均衡模块120,用于恢复时钟并解调数据 反馈均衡模块120输出的信号以获取并输出最终解调信号。
[0055] 进一步的,在本实施例中,数据反馈均衡模块120、模数载波恢复模块110和时钟和 数据恢复模块150均为可配置的自适应模块。射频信号经过高速通信系统的正交相移键控 (Quadrature Phase Shift Keyin,QPSK)解调器后输入到可配置模数载波恢复模块110中 的相位旋转器111,相位旋转器111旋转输入进来的信号,使得其输出信号不再因为载波相 位和频率不一致而带来的恶化。相位旋转器111输出信号送给数据反馈均衡模块120,该部 分减小因为信道或编码等原因引起的码间干扰而造成的信噪比的恶化。数据反馈均衡模块 120输出信号给时钟和数据恢复模块150的采样输出部分。
[0056] 在本实施例中,数据反馈均衡模块120的采用是因为信道的时变性和不可预知性。 数据反馈均衡模块120的自适应均衡过程就是调整环路滤波器系数,使得均衡输出信号同 理想输出之间的误差的均方误差达到最小,而调整滤波器系数的方式是朝着均方误差球面 的最陡下降方向进行逐步迭代,最后达到最小均方误差。而调整的步长也即环路滤波器的 增益同收敛速度、系统稳定性、输入信噪比、最终的收敛误差都有很大关系,所以本述发明 可以通过配置的方式灵活选择收敛步长,从而在上述折中中选择最优结果。
[0057] 为了减小输出误差,在本实施例中,模数载波恢复模块110还包含第一误差检测器 112以及第一环路滤波器113,其中:第一误差检测器112连接到时钟和数据恢复模块150的 输出(系统最后的输出)上,用于检测最终解调信号从而获取第一误差信号;第一环路滤波 器113与第一误差检测器112相连,第一环路滤波器113基于第一误差检测器112输出的误差 信号输出用于控制相位旋转器111的第一控制字;相位旋转器111与第一环路滤波器113相 连,相位旋转器111在第一控制字的控制下将输入信号旋转相应的相位后输出。
[0058] 模数载波恢复模块110主要解决由于发射机和接收机本振因为频率漂移和相位不 一致引起的信号畸变。在本实施例中,针对的是60GHz上的正交相移键控(Quadrature Phase Shift Keyin,QPSK)调制方式。可配置模数载波恢复模块110接收到的信号可以用下 式表示:
[0059]
(Π 〇
[0060] 式1 中:
[0061 ] t为时间变量;
[0062] X为受到干扰后输入到相位旋转器111的信号瞬时相位;
[0063] △ f和Δρ分别表示接收机和发射机之间存在的频差和初始相位差;
[0064] I和Q为受到干扰前的输入正交信号;
[0065] I(in)和Q(in)为受到干扰后输入到相位旋转器111的信号;
[0066] amp表示受到干扰后输入到相位旋转器111的信号瞬时幅度。
[0067] 由式1可以看到,当输入I/Q受到Af和Δρ干扰后,进入到相位旋转器111的输入信 号I(in)和Q(in)在幅度上就会出现畸变。信号经过相位旋转器111旋转之后可以用下式表 示:
[0068] (2)
[0069]式2 中:
[0070] I(〇ut)和Q(out)为相位旋转器111输出的信号;
[0071 ] y为相位旋转器的旋转角度。
[0072]从式2可以看到,旋转之后正交信号的相位相比于在原信号有所补偿,当补偿量同 输入相差不一致时输出信号同样在幅度上有所畸变,这个畸变的信号会使得第一误差检测 器112检测出误差供给第一环路滤波器113使用,当补偿的量同本振造成的偏差相同时环路 就会进入锁定状态。由于相位旋转器111改变的是相位量,而本振的偏差量中含有频率偏 差,要跟踪频差引起的相差,第一环路滤波器113至少设计为二阶。当环路进入跟踪锁定状 态后,初始的相位差被纠正,存在的频差也在二阶数字第一环路滤波器113中被跟踪,每时 钟周期输出控制字使相位旋转器111旋转的相位同由频率引起的相位一致,从而恢复出载 波。
[0073] 另外,由于环路的锁定速度和稳定性同频率积分路径的增益有很大的关系,而频 率积分路径同能够纠正的频率偏差也有直接关系,所以本发明的系统可以通过实际中的频 率偏差范围配置频率路径的增益,从而在锁定速度和稳定性已经功能上做最优的选择。
[0074] 数据反馈均衡模块120解决因为信道引起的码间干扰,可以由下式简单表示带限 信道的冲击响应的采样。
[0075] h(t) = Hi(t)+H(t-nT) (n = 1,2......) (3)
[0076] 在式3中:h(t)表示在时刻t时带限信道的总冲击响应。其中,m(t)表示对当前时 刻t的信号的响应;H(t-nT)表示对η个采样时钟后的信号产生的响应(干扰),其中η为整数, Τ为采样时钟的周期。
[0077]从式3中可以看到,时刻t的信号会对下一个时钟Τ采样的信号产生干扰。本实施例 的数据反馈均衡模块120就是减小甚至消除这个干扰。
[0078]在本实施例中,数据反馈均衡模块120包括用于放大信号的第一放大器121以及用 于传输信号的第一信号通路,其中:第一放大器121的输入与模数载波恢复模块110的输出 (相位旋转器111的输出)相连;第一信号通路的输入与第一放大器121的输出相连,第一信 号通路的输出为数据反馈均衡模块的输出。
[0079]进一步的,在本实施例中,数据反馈均衡模块120还包含数据反馈均衡器122,数据 反馈均衡器122是对当前数据引入的损耗进行补偿,其包括:
[0080] 第二误差检测器125,其与时钟和数据恢复模块150的输出相连,用于检测最终解 调信号从而获取第二误差信号;
[0081] 数据采样器126,其连接到第一信号通路,用于采集第一信号通路上传输的模拟信 号并将采集到的模拟信号转换为数字采样信号;
[0082] 第二环路滤波器124,其与第二误差检测器125以及数据采样器126相连,用于基于 第二误差信号以及数字采样信号输出第二控制字;
[0083]第一均衡电流源支路123,其与第二环路滤波器124相连并连接到第一信号通路用 于基于第二控制字向第一信号通路输出特定大小和方向的第一支路电流以均衡第一信号 通路上传输的信号数据。第一均衡电流源支路123在第一信号通路的接入位置为数据采样 器126接入点与第一放大器121输出之间的位置,这样数据采样器126采样的就为第一均衡 电流源支路123均衡后的结果信号。
[0084]进一步的,在本实施例中,数据反馈均衡模块120还包含尾巴均衡器130。;尾巴均 衡器是对前面已经接收到的数据引入的串扰进行补偿和消除,其包括:
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