一种数字集群手持机中的直接上变频系统及其实现方法与流程

本发明涉及移动通信技术领域，具体的说，是涉及一种数字集群手持机中的直接上变频系统及其实现方法。

背景技术：

传统的数字集群手持机多数采用的是二次变频体系结构，由于它存在两级混频器，不仅电路复杂，而且成本高、集成度不高，另一方面，这种结构需要较高的功率消耗。

随着软件无线电的发展，出现了零中频体系结构。这种体系的核心是基于正交调制的直接正交上变频技术(DQUC)，它是把基带信号直接调制到射频载波上的一种最直接和最简单的调制方式，能够直接将基带信号搬移到射频载波并消除无用的边带信号，以实现调制。它的优点在于不需要中频滤波、放大、变频等电路，极大程度上减少了发射机本身的体积、功耗、成本。在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题:零中频体系结构由于是基于正交调制的，因此，会产生严重的本振和边带泄露。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有技术所存在的问题，提供一种结构简单、实现方便，能够降低本振泄露并改善零中频体系边带抑制的效果的数字集群手持机中的直接上变频系统。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种数字集群手持机中的直接上变频系统，包括：

基带信号处理模块，输出I/Q两路正交数字基带信号；

双通道数摸转换器，将I/Q两路正交数字基带信号转换为模拟I/Q信号；

根升余弦低通滤波器，具有脉冲成形和抗码间干扰功能，对双通道数摸转换器输出的模拟I/Q信号进行处理；

直接正交上变频器，对根升余弦根低通滤波器输出的信号进行处理；直接上变频模块采用可实现差分信号处理的器件，就会抵消两路中存在的直流偏置，于是只需使到达变频模块的两路信号具有相同的直流偏置，即可抑制载波泄露；

射频功率放大器，对直接正交上变频器输出的信号放大。

在一种优选方案中，还包括单端转差分电路，所述根升余弦低通滤波器的输出接入至单端转差分电路转换为差分信号，再输入到可处理差分信号的直接上变频器件。

本发明还提供了数字集群手持机中的直接上变频系统的实现方法，包括以下步骤：

(1)基带处理模块输出I/Q两路正交数字基带信号；

(2)双通道数摸转换器将I/Q两路正交数字基带信号转换为模拟I/Q信号；

(3)模拟I/Q信号分别通过根升余弦低通滤波器后，送入直接正交上变频器，被调制到射频载波上；

(4)模拟I/Q信号送入射频功率放大器放大，最终通过天线辐射出去。

进一步的，在基带处理模块输出的I/Q两路正交数字基带信号中分别引入一个可调节的直流偏置参数，通过频谱仪观察载波泄露情况，不断地修改上述两个直流偏置参数，直至载波泄露降至最低，即-30dBc,同时误差矢量幅度的值降至3.16％；其中，两个直流偏置参数不相同。

进一步的，在通过双通道数摸转换器进行数模转换时，若模拟I/Q信号的幅度和/或相位不平衡，则通过对模拟I/Q信号进行微调，使得模拟I/Q信号的幅度和/或相位达到进行数模转换前的状态。

本发明的设计原理：对于本振泄露问题，主要是信号的正交与同相分量中存在直流偏移引起的；对于边带抑制能力，幅度和相位平衡度对其具有极为重要的影响：相位误差和幅度误差越大，边带抑制能力越差。因此，要减小或消除本振泄露，需要对I/Q信号的直流偏移进行控制；要提高边带抑制能力，需要提高I/Q信号的幅度和相位平衡度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过基带处理模块输出的I/Q两路正交数字基带信号，在基带输出的I/Q信号中分别引入一个可调节的直流偏置参数，不断地修改这两个参数，使得载波泄露降至最低，从而抑制载波泄露；另一方面，本发明使用了抗码间干扰的根升余弦低通滤波器以及单端转差分电路，同时，结合通过对数字调制后的数据进行微调的技术手段，以实现在进入变频模块时二者平衡度的改善，从而达到边带抑制的目的。

附图说明

图1为本发明的原理示意图。

图2为本发明的系统结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

实施例1

针对现有零中频体系结构所存在的问题:本振和边带泄露,本实施例提供了一种数字集群手持机中的直接上变频系统，该系统包括有:

基带信号处理模块，输出I/Q两路正交数字基带信号。

双通道数摸转换器，将I/Q两路正交数字基带信号转换为模拟I/Q信号。

根升余弦低通滤波器，具有脉冲成形和抗码间干扰功能，对双通道数摸转换器输出的模拟I/Q信号进行处理；根升余弦低通滤波器与单端转差分电路电路配合使用，可改善I/Q两路信号的幅度和相位的平衡度。具体的说，根升余弦低通滤波器的输出接入至单端转差分电路转换为差分信号，差分信号再输入到可处理差分信号的直接上变频器件。

直接正交上变频器，对根升余弦根低通滤波器输出的信号进行处理。

射频功率放大器，对直接正交上变频器输出的信号放大。

需要说明的是，上述部件均为现有成熟部件，故在此不作赘述。

通过上述系统，可以使泄露的载波和有用信号之间的区分度至-38dBc，边带信号和有用信号之间相差至-32dBc，误差矢量幅度(EVM)能够低于3.16％，满足射频集成电路芯片对误差矢量幅度指标的要求，使得接收端足以从接收到的信号中分离出有用信号。

实施例2

本实施例提供了一种数字集群手持机中的直接上变频方法，该方法包括以下步骤：

一、基带处理模块输出I/Q两路正交数字基带信号；本振泄露主要是信号的正交与同相分量中的直流偏移引起的，因此，本实施例在基带处理模块输出的I/Q两路正交数字基带信号中分别引入一个可调节的直流偏置参数，通过频谱仪观察载波泄露情况，不断地修改上述两个直流偏置参数，直至载波泄露降至最低。

二、双通道数摸转换器将I/Q两路正交数字基带信号转换为模拟I/Q信号。

三、模拟I/Q信号分别通过根升余弦低通滤波器后，送入直接正交上变频器，被调制到射频载波上；相位误差和幅度误差越大，边带抑制能力越差。为保证I/Q两路信号的幅度和相位平衡，本实施例采用对幅度和相位进行微调的技术手段，即在通过双通道数摸转换器进行数模转换时，若模拟I/Q信号的幅度和/或相位不平衡，则通过对模拟I/Q信号进行微调，使得模拟I/Q信号的幅度和/或相位达到进行数模转换前的状态。

四、模拟I/Q信号送入射频功率放大器放大，最终通过天线辐射出去。

通过上述方法，在基带输出的I/Q信号中分别引入一个可调节的直流偏置参数，不断地修改这两个参数，使得载波泄露降至最低，从而抑制载波泄露；另一方面，采用对数字调制后的数据进行微调的技术手段,以达到在进入变频模块前的状态，改善两路信号的平衡度。

实施例3

如图1所示，设I(t)和Q(t)是正交的模拟基带信号，fO(t)是射频本振信号，发射机工作时，fO(t)先经相移器相移产生正交的本振信号fOI(t)和fOQ(t)，然后分别与基带信号I(t)和Q(t)相乘后做减法运算，输出有用的边带信号。

如图2所示，I、Q两路信号都引入一个可调的直流偏置参数，在测试阶段通过使用连续的正弦波，观察频谱仪中载波泄露情况，不断修改这两个参数，直到将该泄露降至最低。具体方法如下：

(1)正交调制后，将I、Q两路数据分别存入I_buffer[N]和Q_buffer[N]数组；

(2)对I_buffer数组中的每个元素加M，人为引入直流偏置；

(3)对Q_buffer数组中的每个元素加N，人为引入与I路不同的直流偏置；

(4)将I_buffer数组中的每个元素或上0x1000；

(5)将Q_buffer数组中的每个元素或上0x8000；

(6)数模转换器对两路数据进行数模转换。

若，I/Q两路信号的相位不平衡，可以将一路基带信号相移一定角度，即将该路信号做一个单位的延时，然后与另一路数据一同进行数模转换。例如：要对Q路数据延迟，可以对Q_buffer数据进行如下操作：Q_buffer[i]＝Q_buffer[i+1]；若幅度不平衡，可以对两路基带信号做不同的幅度变换，例如：将某一路数据在比特级上全部右移或左移一位或乘以一个浮点数等方式。在测试阶段使用连续的正弦波，观察频谱仪中边带泄露情况，不断改变上述步骤中的值，通过反复微调，就可以将边带泄露降至最低。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述设计原理的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明所公开的结构或方法基础上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。