专利名称：用于宽带无线通信的信号发射机的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于宽带无线通信的信号发射机，并且更具体地但
非必然专门地，涉及一种用在工作于60GHz ISM频带内的无线局域网 (WLAN)中的信号发射机。
背景技术：
超宽带(UWB)是一种RF无线技术，并且提供了一种依赖于发 送包括占据了从零到一个或多个GHz频率的超短脉冲的信号来进行 无线电通信和无线电定位的技术。这些脉冲代表RF载波的一个到少 许几个周期。
国际专利申请W02004/001998介绍了一种UWB信号接收机，该 接收机包括用于将所接收到的RF信号分成多个频率子频带的滤波器 组。然后使用相对较低的取样率将这些子频带信号数字化，在此之后 将各个数字化的子频带信号转换到频域中并且重构接收信号的频谱。
在无线通信应用中，有日益提高数据速率的要求。不过，对于 极高数据速率点对点和点到多点的应用来说，UWB经常会由于信噪比 和带宽之间的折中而给出不令人满意的结果。60GHz频带(大约 59-63GHz)，是个未颁发执照的频带，经调査它是用于无线高数据速 率传输的潜在频带，因为它有可用的宽带(多达4GHz)。不过，所 需要产生的大带宽信号经常使经典发射机方案难于实现或者效率低 下。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种有效且经济地合成宽带信号的 信号发射机，尤其是但不必定专门地，合成60GHz频带内的宽带信号。 按照本发明，给出了一种用于由数字基带信号生成宽带射频信
号的信号发射机，该发射机包括用于将所述数字基带信号分成子信号 的装置、用于针对各个子信号进行数-模转换的装置、以及用于将所 述子信号的模拟表达组合起来生成代表所述数字基带信号的宽带射 频信号的装置。
本发明扩展到一种无线局域网，包括至少一个前面定义的信号 发射机和至少一个用于接收由此发射的宽带射频信号的信号接收机。
数字基带信号可以是借助频分复用或者借助时分复用来分割 的。在第一示范性实施方式中，可以将基带信号分成多个具有相同频 率偏移量的子信号。在一种可供选用的实施方式中，可以将基带信号 分成多个具有各自的频率偏移量的子频带，所述频率偏移量是所述多 个子频带相对于彼此的偏移。
在另一种示范性实施方式中，其中使用时分复用将基带信号分 成多个子信号，将基带信号施加到多个数-模转换器的输入端上，由 具有多个对应输入端子和一个输出端子的开关对所述多个数-模转换 器的输出有选择地加以采样。在一种可供选用的(时分复用)实施方 式中，可以将基带信号施加到多个数-模转换器的输入端上，这些数-模转换器由相互间有时移的时钟信号提供时钟脉冲。
从本文介绍的实施方式中，将会明显看出本发明的这些和其它 方面，并且将会参照本文介绍的实施方式阐述本发明的这些和其它方 面。
现在将仅仅作为实例并且参照附图介绍本发明的实施方式，其
中
图1是图解说明按照本发明的第一示范性实施方式的信号发射 机的主要组成部分的示意图2是图解说明按照本发明的第二示范性实施方式的信号发射 机的主要组成部分的示意图3是图解说明按照本发明的第三示范性实施方式的信号发射 机的主要组成部分的示意图；和
图4是图解说明按照本发明的第四示范性实施方式的信号发射 机的主要组成部分的示意图。
具体实施例方式
这样，本发明提供了一种通过将4GHz信号分成多个子信号并且 然后并行地合成这些子信号来生成例如60GHz频带内的大带宽信号 的信号发射机，从而相对于现有技术的方案而言，放宽了混频信号和 RF块的要求。将会意识到，4GHz信号的分割可以是从时间或者频率 的角度进行的，将在后面对此进行更加详细的解释说明。
参照附图中的图l，按照本发明第一示范性实施方式的信号发射 机包括用于将4GHz基带信号分成N个子频带的数字信号处理(DSP) 块10，并且配备了 N个复合数-模转换器(DAC) 12来将N个子频带 并行地转换到模拟域。在本实施方式中，由数-模转换器12输出的模 拟子频带信号14具有相同的载频偏移量。
接下来，将各个模拟子频带信号14送到N个复合低通滤波器16 中相应的一个低通滤波器，以消除由数-模转换处理引生的高阶分量。 配备了复合乘法器，包括多频合成器18，用于将各个经过滤波的子 频带信号与各自对应的不同载波频率的偏移形式相乘，其中多频RF 合成器18安排成用来供应各自需要的偏移频率的本机振荡器信号 20。
结果得到的调制信号随后由N个对应的可调增益级22独立地加 以放大、将它们(在26处)相加并且然后由公共放大级28对相加结 果进行放大。然后将结果得到的信号30馈送到天线32中来进行无线 发射。
参照图1介绍的发射机体系结构能够使用具有相对较低采样率 的DAC 12实现4GHz带宽信号的生成，并且还使得不同频带内发射的 功率能够以模拟的方式加以控制。
参照附图中的图2，按照本发明的第二示范性实施方式的信号发 射机在很多方面类似于图1的信号发射机，并且在这两个附图中，类 似的元件由相同的附图标记指代。这样，同样地，由数字信号处理块
10将4GHz基带信号分成N个子频带。不过，在这种情况下并且与图 l的方案不同，这些子频带是相对于彼此发生频移的。这样，在由对 应的复合DAC 12将N个子频带转换到模拟域的时候，结果得到的模 拟子频带信号14是在功率谱密度以0 Hz为中心的4GHz带宽内相对 于彼此发生了频移的。
接下来，使用N个各自具有相同通带特性但是分别具有不同中 心频率的复合带通滤波器16来消除由数-模转换过程引生的高阶和 低阶分量。这样，DSP块IO、 DAC 12和滤波器16的组合动作产生一 组N个不重叠的子频带。使用N个可调增益级22并行地对这些子频 带信号独立地进行放大并且(在24处)对放大结果进行相加。最后 使用复合乘法器34将该合成信号与单独一个载波频率(在此情况下 是61GHz)相乘，为该复合乘法器34馈送了频率等于前述载波频率 的本机振荡器信号36，这个本机振荡器信号36是由频率合成器38 生成的。将乘法器34的输出馈送给公共放大级28并且将结果得到的 信号30馈送给天线32。
参照图2介绍的体系结构不需要图1的方案的多频率合成器， 但是它需要对于N个子频带中的各个频带都有专用的滤波器块16和 和根据实现方式的专用的DAC 12。
参照附图中的图3，与前面参照图1和2介绍的方案中采用的频 分复用(FDM)技术不同，按照本发明的第三示范性实施方式的信号发 射机利用了时分复用(TDM)的概念。
在图3的方案中，数字信号处理块IO将完整的基带信号馈送到 N个DAC 12中的各个DAC的输入端。通过利用具有N个输入端子42 的开关40对这些DAC 12的输出进行采样来相继地使用这些DAC 12 的输出。按照这种方式，各个DAC 12的时钟频率可以是低于所需的 总采样频率(与带宽成比例)的N的因数，从而明显放宽了这些N 个DAC 12的速度要求。
将开关40的输出馈送到低通滤波器44，以消除由数-模转换处 理和开关40的采样动作引生的高阶分量。最后使用复合乘法器34 将该信号与单独一个载波频率(在此情况下是61GHz)相乘，为该复
合乘法器34馈送了频率等于前述载波频率的本机振荡器信号36，这 个本机振荡器信号36是由频率合成器38生成的。将乘法器34的输 出馈送给公共放大级28并且将结果得到的信号馈送给天线32。
参照附图中的图4，按照本发明的第四示范性实施方式的信号发 射机还采用了时分复用的概念来将信号分成子信号，但是在这种情况 下，N个DAC 12是由相互之间有时移的时钟信号46提供时钟脉冲的， 以致两个连续采样的DAC信号之间的时间间隔等于Tw/N，其中Tclk 代表各个对应DAC 12的时钟周期。然后对DAC 12的输出信号(在 48处)进行相加并且将结果得到的输出馈送到低通滤波器44，以消 除由所有数-模转换处理的组合效果引生的高阶分量。最后使用复合 乘法器34将该信号与单独一个载波频率(在此情况下是61GHz)相 乘，为该复合乘法器34馈送了频率等于前述载波频率的本机振荡器 信号36，这个本机振荡器信号36是由频率合成器38生成的。将乘 法器34的输出馈送给公共放大级28并且将结果得到的信号馈送给天 线32。由于对DAC输出信号进行了相加，因此这些输出信号是这样 的它们的总和等于要加以合成的总信号。这样，将会意识到，这些 DAC输出信号不同于图3的方案的输出信号。
图4的方案相对于图3的方案的优点在于，消除了采用图3的 方案中的快速采样开关40的必要。
这样，本发明基于将宽带(例如，4GHz)基带信号分成多个可 以并行合成的子信号，从而相对于现有技术，放宽了混频信号和RF 块的要求。这种分割可以是从时间的角度(例如，图3和4的方案) 或者频率的角度(例如，图1和2的方案)来进行的。
如果采用传统的发射机体系结构，则产生4GHz信号可能会给单 独一个DAC (其它块当中的一个)造成问题，所以本文提出了将该信 号的生成分为数个子频带或者数个采样时间阶段，并且随后对它们中 的每一个使用一个DAC。此外还认为并行生成发射信号对随后的RF 块也有好处，这些RF块于是仅仅需要应对动态范围相对较低、带宽 相对较低的信号。此外还将意识到，在使用频分复用来将基带信号分 成子频带的情况下，给出了额外的优点，由此各个子频带中增益的模
拟调节成为了可能，从而补偿了信道内的宽带频率选择性衰落。
应当注意，前面提到的实施方式是图解说明而不是对本发明加 以限制，并且本领域技术人员应该是能够设计出很多可供选用的实施 方式，而不会超出由所附权利要求定义的本发明的范围。在权利要求 里，置于括号中的任何附图标记都不应看作是对权利要求的限定。单 词"包括"和"包括有"之类并不排除除了任何权利要求中或说明书 中从整体上看列出的那些元件或步骤之外还存在其它的元件或步骤 的可能。采用单个方式提及元件并不排斥这种元件的数个方式引用并 且反之亦然。本发明可以借助包括数个截然不同的元件的硬件来实 现，并且可以借助适当程控的计算机来实现。在列举出数个装置的装 置权利要求中，这些装置中的若干个可以由一个且同一个硬件产品来 具体实现。在相互不同的从属权利要求中叙述特定手段这一表面现象 并不表明使用这些手段的组合没有有益效果。
权利要求
1.一种信号发射机，用于由数字基带信号生成宽带射频信号(30)，该发射机包括用于将所述数字基带信号分成子信号(14)的装置(10)、用于针对各个子信号(14)进行数-模转换的装置(12)、和用于将所述子信号(14)的模拟表达组合起来生成代表所述数字基带信号的宽带射频信号(30)的装置(24，26，40，48)。
2. 按照权利要求l所述的信号发射机，其中所述数字基带信号 是借助频分复用或借助时分复用来分割的。
3. 按照权利要求l所述的信号发射机，其中将基带信号分成了 多个具有相同载频偏移量的子频带信号(14)。
4. 按照权利要求1所述的信号发射机，其中将基带信号分成了 多个具有各自的频率偏移量的子频带信号(14)，所述频率偏移量是所述多个子频带相对于彼此的偏移。
5. 按照权利要求l所述的信号发射机，其中将基带信号分成了 施加到多个数-模转换器(12)的输入端上的多个子信号，该数-模转 换器(12)的输出由具有多个对应输入端子(42)和一个输出端子的开 关(40)有选择地加以采样。
6. 按照权利要求1所述的信号发射机，其中基带信号是以时分 复用的方式施加到多个数-模转换器(12)的输入端上的，这些数-模转换器(12)由相互间有时移的时钟信号(46)提供时钟脉冲。
7. 按照权利要求3到6中任何一项所述的信号发射机，其中将 所述基带信号分成子信号(14)是由数字信号处理装置(10)执行的， 并且所述子信号(14)随后要经历数-模转换(12)。
8. —种无线局域网，包括至少一个按照权利要求1的信号发射 机，以及至少一个用于接收由所述至少一个信号发射机发射的宽带射 频信号的信号接收机。
全文摘要
一种用在例如60GHz无线局域网中的用于生成宽带RF信号的信号发射机，其中将宽带(例如4GHz)基带信号分成多个可以并行合成的子信号(14)，从而放宽了混频信号和RF块的要求。这一分割可以是从时间或者频率的角度进行的，并且为各个子频带使用一个DAC(12)。在使用频分复用将基带信号分成子频带信号(14)的情况下，提供了额外的优点，由此各个子频带信号(14)中增益的模拟调节成为了可能，从而补偿了信道中的宽带频率选择性衰落。
文档编号H04B1/69GK101176323SQ200680011087
公开日2008年5月7日 申请日期2006年3月16日 优先权日2005年3月30日
发明者赫尔本·W·德容, 马内尔·科拉多斯·阿森里奥 申请人:Nxp股份有限公司