一种基于软件无线电技术的多载波数字信号源的制作方法

本实用新型涉及移动通信领域，尤其涉及一种基于软件无线电技术的多载波数字信号源。

背景技术：

随着移动通信的发展，移动通信用户数也急剧增加，运营商不得不对移动通信系统进行扩容处理，移动通信系统逐步由单载波发展到多载波系统，系统从单模演变到多模，包括2G、3G、4G、WiFi，以及演进到5G，以满足用户的通信需求。

随着多载波系统的需求的增多，迫切需要开发出支持多载波功能的通信系统，这样，在通信系统开发中，需要多载波信号源进行相关的测试和验证。而现有的多载波信号源存在的一个重大缺陷就是当输出多载波信号的时候，出现很大的交调信号，导致无法在测试中应用信号源产生的多载波信号。因此，实际测试一般是需要将多个信号源进行合路处理，减少交调信号，输出满足实际要求的多载波信号，这样的处理方式，虽然可以满足实际测试，但比较浪费资源。

通信技术的不断进步，也使得当今越来越多的通信产品采用数字技术来实现，可以采用数字信号处理技术来产生多载波信号。如公开号为CN1972179A的中国发明专利申请“一种多载波信号的产生方法”，该专利申请的方法是基于数字处理技术，多载波信号是采用若干单载波合并而成，将各单载波数字中频信号进行合并以产生多载波合路输出信号。

这种简单将单载波信号并联起来合成多载波信号的处理方式，往往会使得系统体积急剧扩大，功耗也显著增加，随着客户追求产品的低功耗、小型化、微型化，因此，不能经过上述简单的合路处理以形成多载波信号。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提出了一种基于软件无线电技术的多载波数字信号源。基于软件无线电技术，能有效降低多载波信号输出所产生的交调，提高系统性能，易于实现系统的小型化、微型化。

本实用新型的一种基于软件无线电技术的多载波数字信号源，包括PC机及其分别连接的2G/3G/4G基带信号发生器与数字选择器、2G可变滤波器系数的数字上变频器、3G可变滤波器系数的数字上变频器、4G可变滤波器系数的数字上变频器、数字合路器、时钟电路模块、微芯片控制电路模块；所述2G/3G/4G基带信号发生器还与数字选择器、2G可变滤波器系数的数字上变频器、3G可变滤波器系数的数字上变频器、4G可变滤波器系数的数字上变频器、数字合路器、D/A转换器依次连接；所述时钟电路模块还与2G/3G/4G基带信号发生器及数字选择器、2G可变滤波器系数的数字上变频器、3G可变滤波器系数的数字上变频器、4G可变滤波器系数的数字上变频器、数字合路器、D/A转换器同时连接；所述微芯片控制电路模块还与2G/3G/4G基带信号发生器及数字选择器、2G可变滤波器系数的数字上变频器、3G可变滤波器系数的数字上变频器、4G可变滤波器系数的数字上变频器、数字合路器、D/A转换器同时连接；所述D/A转换器设有多载波数字信号源的输出端。

为更好地实现本实用新型，所述多载波数字信号源设置有数字选择器和数字合路器，通过数字选择器的选择开关，可以独立选择2G、3G、4G等制式，也可以同时选择多种制式；通过数字合路器，可以将选择的多种制式的信号合路输出以能同时输出多种制式的信号。因此，本实用新型的一种基于软件无线电技术的多载波数字信号源，可以输出单一通信体制，如2G，的多载波数字信号，也可以同时输出多种通信体制的多载波数字信号。所述多种通信体制包括但不限于2G和3G，以及2G、3G和4G。

所述2G/3G/4G基带信号发生器包括依次连接的多制式协议解析器、信号发生器和脉冲成型滤波器；所述脉冲成型滤波器设有2G/3G/4G基带信号发生器输出端。

所述2G可变滤波器系数的数字上变频器包括数据并串转换处理模块、第一级可变系数内插滤波器组、多通道数字振荡器、第一级复数调制和信号累加处理器、第二级可变系数内插滤波器组、第二级复数调制处理器和单通道数字振荡器；所述数据并串转换处理模块输入端与所述数字选择器的输出端连接；所述数据并串转换处理模块的输出端依次通过第一级可变系数内插滤波器组、第一级复数调制和信号累加处理器、第二级可变系数内插滤波器组、第二级复数调制处理器输入端连接；所述多通道数字振荡器的输出端与第一级复数调制和信号累加处理器的输入端连接；所述单通道数字振荡器的输出端与第二级复数调制处理器的输入端连接。

其中，所述3G可变滤波器系数的数字上变频器、4G可变滤波器系数的数字上变频器的原理和2G可变滤波器系数的数字上变频器一样，仅仅是滤波器系数不一样。

本实用新型披露的多载波数字信号源可以扩展到5G的应用场景，只需将2G/3G/4G基带信号发生器升级到2G/3G/4G/5G基带信号发生器，并新增一个5G可变滤波器系数的数字上变频器，同时，D/A转换器支持5G信号的数模转换即可实现。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点和有益效果：

1、本实用新型的多载波数字信号源，可以适用于所有的移动通信体制，可以产生任意载波数的数字信号，具有很好的适用性和兼容性；

2、本实用新型结合目前器件的限制性，提出了相应的改进方法，使得系统具有很好的可行性，易于实现小型化、低功耗的多载波数字信号源。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的多载波数字信号源的结构示意图；

图2是本实用新型一个实施例的基带I、Q信号发生器的结构示意图；

图3为本实用新型一个实施例的一种可变滤波器系数的数字上变频器的结构示意图；

图4是本实用新型一个实施例的多载波数字信号源扩展到5G的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示的本实用新型的一种基于软件无线电技术的多载波数字信号源，包括PC机101及其分别连接的2G/3G/4G基带信号发生器107与数字选择器106、2G可变滤波器系数的数字上变频器111、3G可变滤波器系数的数字上变频器112、4G可变滤波器系数的数字上变频器113、数字合路器104、时钟电路模块102、微芯片控制电路模块103，且所述2G/3G/4G基带信号发生器107还与数字选择器106、2G可变滤波器系数的数字上变频器111、3G可变滤波器系数的数字上变频器112、4G可变滤波器系数的数字上变频器113、数字合路器104、D/A转换器105依次连接；所述时钟电路模块102还与2G/3G/4G基带信号发生器107及数字选择器106、2G可变滤波器系数的数字上变频器111、3G可变滤波器系数的数字上变频器112、4G可变滤波器系数的数字上变频器113、数字合路器104、D/A转换器105同时连接；所述微芯片控制电路模块103还与2G/3G/4G基带信号发生器107及数字选择器106、2G可变滤波器系数的数字上变频器111、3G可变滤波器系数的数字上变频器112、4G可变滤波器系数的数字上变频器113、数字合路器104、D/A转换器105同时连接；所述D/A转换器105设有多载波数字信号输出端。

其中D/A转换器是多载波数字信号源中关键模块之一，实现对数字中频信号的数模转换处理，输出模拟中频信号。D/A转换器转换精度以及交调指标，对多制式全频段射频信号发生器的性能有很大的影响。所以，需要根据发生器的应用需求，合理的选择相应的D/A转换器。

时钟电路模块为整个多载波数字信号源中的各个子系统和模块提供参考时钟信号，并负责信号发生器的时钟管理和分发，实现时钟的分频、倍频等处理。

微芯片控制(MCU)子系统负责整个信号发生器工作模式的控制和工作状态监测。可以通过系统总线同接收机系统的各个子模块进行监控和告警处理。若某一子系统或是子模块出现工作异常，进行系统复位处理，和进行告警上报处理。MCU子系统还整个系统的程序下载和更新，如FPGA、DSP程序的下载。

PC机可以控制整个信号发生器的任一子系统，实现对系统中一些参数的配置和修改，如可以配置整个系统的参考时钟、修改2G可变滤波器系数的数字上变频器的滤波器系数、输出频点、输出功率等、3G可变滤波器系数的数字上变频器的滤波器系数、输出频点、输出功率等、4G可变滤波器系数的数字上变频器的滤波器系数、输出频点、输出功率等。

如图2可见，2G/3G/4G基带信号发生器207功能是产生符合标准通信协议要求的2G、3G、4G的零中频I、Q信号。如2G中的GSM体制的基带I、Q信号发生器需要产生符合GSM协议的TDMA帧信号，并对数据进行编码和GMSK调制处理，形成数字基带I、Q信号。本实用新型一个实施例中的2G/3G/4G基带信号发生器207包括三个子系统：多制式协议解析器217、信号发生器227和脉冲成型滤波器237。多制式协议解析器217的输出端与信号发生器227、脉冲成型滤波器237依次连接。多制式协议解析器217主要根据不同通信体制的所公布的标准协议规范，生成符合协议要求的控制信号，包括2G、3G和4G。由于多制式全频段射频信号发生器需要兼容多种通信制式，因此，协议解析器217能够解析不同制式的信号。信号发生器227接收来自多制式协议解析器217的控制信号，形成符合标准协议规范的基带I、Q信号。脉冲成型滤波器237根据发射机要求，对基带I、Q信号进行脉冲成型和滤波处理，输出脉冲成型滤波后的基带I、Q信号。由于脉冲成型滤波器也可以在数字上变频系统中进行处理，所以，根据系统要求和设计的实际情况，基带I、Q信号发生器中可以不包含脉冲成型滤波器237，而将脉冲成型滤波器237嵌入到数字上变频器中。

如图3可见，本实用新型提出的一种可变滤波器系数的数字上变频器311，包括数据并串转换处理模块3111、第一级可变系数内插滤波器组3112、多通道数字振荡器3113、第一级复数调制和信号累加处理器3114、第二级可变系数内插滤波器组3115、第二级复数调制处理器3116和单通道数字振荡器3117；

所述数据并串转换处理模块3111输入端与数字选择器的输出端连接；所述数据并串转换处理模块3111的输出端依次通过第一级可变系数内插滤波器组3112、第一级复数调制和信号累加处理器3114、第二级可变系数内插滤波器组3115、第二级复数调制处理器输入端连接3116；所述多通道数字振荡器3113的输出端与第一级复数调制和信号累加处理器3114的输入端连接；所述单通道数字振荡器3117的输出端与第二级复数调制处理器3116的输入端连接。

在图3提出的数字上变频器中对多通道数据输出信号，即数据通道1、数据通道2、…数据通道N并行输出的I、Q数据进行了数据并串转换处理，将输出的并行数据，转换为串行的I、Q数据流，这样，就可以使用同一个内插滤波器组完成对N通道I、Q数据的内插和滤波处理。因此，这样的处理方式，提高了第一级可变系数内插滤波器组的使用率，从而节约了资源利用。

如图4所示，本实用新型的多载波数字信号源可以扩展到5G的应用场景。

该多载波数字信号源包括PC机401及其分别连接的2G/3G/4G基带信号发生器407与数字选择器406、2G可变滤波器系数的数字上变频器411、3G可变滤波器系数的数字上变频器412、4G可变滤波器系数的数字上变频器413、数字合路器404、时钟电路模块402、微芯片控制电路模块403；

从结构上来说，本实施例只需将实施例1的2G/3G/4G基带信号发生器107升级到2G/3G/4G/5G基带信号发生器407，并新增一个5G可变滤波器系数的数字上变频器114，同时，D/A转换器405支持5G信号的数模转换即可实现。

本实施例还包括全频段射频电路模块408。

如上所述，便可较好地实现本实用新型，上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。