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用于无线通讯系统的软件定义的收发信机.pdf

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  • 文档编号:1323072
  • 上传时间:2018-04-15
  • 格式:PDF
  • 页数:29
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  • 摘要
    申请专利号:

    CN99110460.9

    申请日:

    1999.07.14

    公开号:

    CN1244089A

    公开日:

    2000.02.09

    当前法律状态:

    撤回

    有效性:

    无权

    法律详情:

    发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效申请日:1999.7.14|||公开

    IPC分类号:

    H04Q7/20

    主分类号:

    H04Q7/20

    申请人:

    朗迅科技公司;

    发明人:

    阿伦·斯蒂芬·阿尔浦里斯; 思里德哈·阿鲁纳查拉姆; 里萨·马达尼; 卡敏·詹姆斯·帕格诺; 逖简·单; 约瑟福·安塞尼·塔拉罗

    地址:

    美国新泽西

    优先权:

    1998.07.15 US 09/115,933

    专利代理机构:

    中国国际贸易促进委员会专利商标事务所

    代理人:

    蒋世迅

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    内容摘要

    本发明的技术用于通过使用一种通用结构来接收和发射无线通讯。本发明通过允许在具有不同信道和不同通讯标准的各种环境中使用一种通用结构减少了不同收发信机操作的复杂性。本发明的一个说明实施例包括:在基站接收上行链路模拟RF信号;在模数转换器转换上行链路模拟宽带RF信号为IF上行链路数字信号;转换IF上行链路数字信号到若干上行链路信道;以及解调从窄带上行链路信道的总数量中选择的窄带上行链路信道。

    权利要求书

    1: 一种方法,包括: 接收上行链路模拟RF信号; 转换所述上行链路模拟RF信号为具有带宽W IF 的IF上行链路数 字信号; 转换所述IF上行链路数字信号为第一数量N个上行链路信道;以 及 解调第二数量M个上行链路信道,这里M≤N。
    2: 如权利要求1所述的方法,其中转换所述上行链路模拟RF信 号为所述IF上行链路数字信号的步骤,还包括: 转换所述上行链路模拟RF信号为IF上行链路模拟信号; 根据所述模数转换器的输出采样容量,以采样率i在模数转换器 转换所述IF上行链路模拟信号为所述IF上行链路数字信号。
    3: 如权利要求2所述的方法,还包括: 对于所述N个上行链路信道的每一个定义一个带宽W;以及 当W IF /W不是整数时,设置采样率j=(i * W IF /(W * N),用于所 述N个上行链路信道的每一个并且以比值W IF /(W * N)抽取所述IF上 行链路数字信号到所述N个上行链路信道,当W IF /W整数时,设置 采样率j=i。
    4: 如权利要求3所述的方法,其中控制器设置所述i采样率,使得 j≥N * W。
    5: 如权利要求4所述的方法,其中所述控制器选择所述M个上行 链路信道。
    6: 如权利要求1所述的方法,其中转换所述IF上行链路数字信号 到所述N个信道的步骤还包括对于所述变换使用快速傅里叶变换。
    7: 一种无线通讯系统,包括: 一个接收机,用于接收上行链路模拟RF信号并且用于转换所述 上行链路模拟RF信号为IF上行链路模拟信号。 一个模数转换器,用于以采样率i转换所述IF上行链路模拟信号 为具有带宽W IF 的IF上行链路数字信号。 一个控制器,用于转换所述IF上行链路数字信号到上行链路信 道的第一个数N;以及 一个解调器,用于解调上行链路信道的第二个数M,这里M≤N。
    8: 如权利要求7所述的无线通讯系统,其中所述控制器可操作地 用于根据所述模数转换器的输出采样容量控制所述i采样率。
    9: 如权利要求8所述的无线通讯系统,其中所述控制器还可操作 地定义一个带宽W,用于所述N个上行链路信道的每一个;以及 当W IF /W不是整数时,设置采样率j=(i * W IF )/(W * N),用于所 述N个上行链路信道的每一个并且以比值W IF /(W * N)抽取所述IF上 行链路数字信号到所述N个上行链路信道,当W IF /W是整数时,设置 采样率j=i。
    10: 如权利要求9所述的无线通讯系统,其中所述控制器设置所 述i采样率使得j≥N * W。
    11: 如权利要求7所述的无线通讯系统,其中由所述控制器控制 的快速傅里叶变换转换所述IF上行链路数字信号到所述N个上行链 路信道。
    12: 如权利要求7所述的无线通讯系统,其中所述控制器选择所 述M个上行链路信道。
    13: 一种方法,包括: 以采样率k调制第一数量M个下行链路信道; 转换所述M个下行链路信道到具有带宽W IF 的IF下行链路数字 信号,该带宽表示第二数量N个下行链路信道,这里M≤N,其中所 述N个下行链路信道包括所述M个下行链路信道; 转换所述IF下行链路数字信号为下行链路模拟RF信号;以及 发射所述下行链路模拟RF信号。
    14: 如权利要求13所述的方法,还包括: 定义一个带宽W,用于所述M个下行链路信道的每一个;以及 当W IF /W不是整数时,设置采样率j=(K * W IF /(W * M),用于 所述M个下行链路信道的每一个并且以比值W IF /(W * M)内插所述M 个下行链路信道到所述IF下行链路数字信号,当W IF /W是整数时, 设置采样率j=k。
    15: 如权利要求14所述的方法,还包括设置所述k采样率使得 j≥N * W。
    16: 如权利要求13所述的方法,其中转换所述IF下行链路数字信 号到所述M个下行链路信道的步骤还包括使用快速傅里叶变换用于 所述转换。
    17: 如权利要求13所述的方法,还包括选择所述N个下行链路信 道。
    18: 如权利要求13所述的方法,其中转换所述IF下行链路数字信 号为所述下行链路模拟RF信号的步骤还包括: 在数模转换器转换所述IF下行链路数字信号为所述IF下行链路 模拟信号;以及 在发射机转换所述IF下行链路模拟信号为所述下行链路模拟RF 信号。
    19: 如权利要求18所述的方法,其中转换所述IF下行链路数字信 号为所述IF下行链路模拟信号的步骤还包括根据所述数模转换器的 输入采样率,以采样率i内插所述IF下行链路数字信号。
    20: 一种无线通讯系统,包括: 一个调制器,用于以采样率k调制第一数量M个下行链路信道; 一个控制器,用于转换所述M个下行链路信道到具有带宽W IF 的 IF下行链路数字信号,该带宽表示第二数量N个下行链路信道,这里 M≤N,其中所述N个下行链路信道包括所述M个下行链路信道;所述 控制器还可操作地用于转换所述IF下行链路数字信号为下行链路模 拟RF信号;以及 一个发射机,用于发射所述下行链路模拟RF信号。
    21: 如权利要求20所述的无线通讯系统,其中所述控制器还可操 作地定义一个带宽W,用于所述M个信道的每一个;以及 当W IF /W不是整数时,设置采样率j=(k * W IF )/(W * M),用于 所述M个下行链路信道的每一个并且以比值W IF /(W * M)内插所述M 个下行链路到所述IF下行链路数字信号,当W IF /W是整数时,设置 采样率j=k。
    22: 如权利要求21所述的无线通讯系统,其中所述控制器还可操 作地用于设置所述k采样率使得j≥N * W。
    23: 如权利要求20所述的无线通讯系统,其中由所述控制器控制 的快速傅里叶变换转换所述M个下行链路信道到所述IF下行链路数 字信号。
    24: 如权利要求20所述的无线通讯系统,其中所述控制器选择所 述N个下行链路信道。
    25: 如权利要求20所述的无线通讯系统,还包括一个数模转换 器,用于转换所述IF下行链路数字信号为IF下行链路模拟信号。
    26: 如权利要求25所述的无线通讯系统,其中所述发射机还可操 作地用于转换所述IF下行链路模拟信号为所述下行链路模拟RF信 号。
    27: 如权利要求26所述的无线通讯系统,其中所述控制器还可操 作地用于根据所述数模转换器的输入采样率,以采样率i内插所述IF 下行链路数字信号。

    说明书


    用于无线通讯系统的软件定义的收发信机

        本发明一般涉及通讯,尤其涉及一种使用软件定义的收发信机以支持无线通讯的技术。

        图1描述了现有技术中一个典型的无线通讯系统中一部分的示意图,该系统为位于一个地理区域内的若干无线终端(例如无线终端101-1到101-3)提供无线通讯服务。一般无线通讯系统的心脏是无线交换中心(“WSC”)120,它也可以称为移动交换中心(“MSC”)或移动电话交换局(“MTSO”)。一般无线交换中心120连接到由该系统服务的、分散在整个地理区域的多个基站(例如基站103-1到103-5)和本地与长途电话以及数据网络(例如本地局130,本地局138和长途电话局140)。无线交换中心120还负责在无线终端之间以及无线终端和有线线路终端(例如有线线路终端150)之间建立和保持呼叫,该有线线路终端经过本地和/或长途网络连接到该系统。

        由无线通讯系统服务的地理区域被划分为一些称为“小区”的空间不同的区域。如图1所示,每个小区由一个六边形图形表示,然而,实际上每个小区具有一个不规则的形状,它取决于该系统服务的小区的地形地貌。一般每个小区包含一个基站,该基站包括基站用于与该小区的无线终端通讯的无线电台和天线,也包括基站用于与无线交换中心120通讯的传输设备。

        例如,当无线终端101-1希望与无线终端101-2通讯时,无线终端101-1发射所需的信息到基站103-1,基站103-1经过有线线路102-1转发该信息到无线交换中心120。一旦接收到信息,并且知道该信息打算用于无线终端101-2时,无线交换中心120经过有线线路102-1返回该信息到基站103-1,它经过无线电台转发该信息到无线终端101-2。

        然而,无线终端101-1和101-2可以在不同的无线通讯标准下工作(例如,FDMA、TDMA、CDMA,等等)。这些不同的标准在许多方面有改变,包括载频、带宽、调制方案,这只提到少量的一部分。为了使无线终端101-1和101-2之间地通讯能够工作在这些不同的标准下,基站103-1必须能够提供支持这些通讯标准所需的处理。

        用于支持多种通讯标准的一种现有技术方法涉及到使用双重硬件。特别的,对于这样一种方法,基站103-1使用第一对接收机/发射机用于与无线终端101-1通讯以及第二对接收机/发射机用于与无线终端101-2通讯。这样的双重硬件增加了基站成本。

        相对于使用双重硬件的另一种方法,使用软件定义的无线电台作为接收机和发射机。借助于软件定义的无线电台,无线通讯系统的操作员可以编程包含软件的处理器并且执行这样的软件以接收和发射无线电信号。为了支持不同的通讯标准,无线通讯系统的操作员一般编程具有不同程序的软件处理器以接收和发射在通讯系统内使用的不同系统的信号。虽然比使用双重硬件有更好的成本效率,但不利的是每当更新通讯标准时,要求对使用的多种软件程序以支持不同通讯进行软件修改。许多软件程序的更新本身可能是一种操作无线通讯系统的昂贵的维护成本。

        虽然在现有技术中试图通过软件定义的装置简化收发信机操作,但这样的装置一般是“特定标准的”。换句话说,这种装置包括唯一的编程用于支持一种特定通讯标准的通讯。一种能够控制由各种通讯标准支持的通讯的软件控制逻辑包将简化收发信机操作并且将有益于本领域。尽管现有技术的努力,直到现在这种所需的简化仍然难于理解。

        在本发明的一些实施例中提供了一种无线通讯系统,该系统使用具有通用结构的收发信机。因为收发信机操作是“通用的”,它必须能够控制与各种通讯系统中每一个有关的多个信道。能够不加修改地安装在不同的位置工作在不同标准下的这样一种通用的软件包,减少了与双重硬件有关的硬件成本和现有技术的双重软件包的维护要求。

        这样一种收发信机经过各种通讯系统和标准可操作地接收和发射带信息信号而没有另外的硬件或软件修改。

        本发明有益地避免了基于硬件或软件的现有技术方法的复杂性。例如,在本发明的一个实施例中,基站的一个通用接收部分将抑制不是特别分配给基站的信道。不像一般的现有技术接收机,不需要设计或调谐接收机来控制分配的信道。换句话说,相同的通用接收部分能够位于另一个基站并且用于控制分配到其他基站的其他信道,而没有另外的修改。

        一种根据本发明技术说明的方法包括下列操作:在基站接收上行链路模拟RF信号;在模数转换器转换上行链路模拟RF信号为IF上行链路数字信号;转换IF上行链路数字信号到多个窄带上行链路信道;以及解调从整个数量的窄带上行链路信道中选择的窄带上行链路信道。

        图1描述现有技术的无线通讯系统的示意图。

        图2描述本发明说明实施例的无线通讯系统的一部分示意图。

        图3描述本发明说明实施例的基站的一部分示意图。

        图4描述本发明说明实施例的基站接收部分的一部分示意图。

        图5描述用于处理上行链路RF信号的控制器操作和接收机操作的流程图。

        图6描述用于处理上行链路RF信道的本发明的操作流程图。

        图6A描述数字信号到上行链路信道的示意图。

        图7描述本发明说明实施例的基站发射部分的一部分示意图。

        图8描述用于处理下行链路RF信号的控制器和发射机操作的示意图。

        图9描述用于处理下行链路RF信道的本发明的操作流程图。

        图9A描述用于转换下行链路信道到数字信号的示意图。

        这里描述的软件定义的收发信机的说明实施例在无线通讯系统内的话音、数据和图像的通讯中是有用的。对于这样的通讯,基站广播信息到多个用户(例如,一个无线终端,一个计算机可操作地接收发射的信息,等等)并且接收来自这样用户的信息。

        为了清楚地解释,一种根据本发明说明实施例的方法表示为各个功能块的集合。这些块表示的功能可以在基站或在一个不是基站的位置,如服务多个基站的远程控制中心提供。通过使用共享或专用硬件完成这些功能,包括(并不限制于):(1)用于接收和发射通讯的天线,(2)转换器用于(a)在模拟和数字模式之间变换信号,(b)组合包含在不同载波信号上的信号,(c)分离包含在公共载波信号上的信号,(3)用于调制信号的调制器,(4)用于解调信号的解调器,(5)用于改变信号数据率的重新采样器,以及(6)能够执行软件的控制器。这样的软件执行控制器的说明实施例包括一个适当编程的通用处理器或硬件实现的专用处理器,用于存储实现这里描述操作的软件的只读存储器(ROM)和用于存储处理器结果的随机存取存储器(RAM)。在这个说明书中,“软件定义的装置”是由驻留在控制器存储器的软件实现的功能块。

        图2描述本发明说明实施例的一部分示意图,它包括无线交换中心201、基站202、无线终端203、接收天线208和发射天线209,它们的相互关系如图所示。在接收天线208接收的来自无线终端203的通讯经过反向或上行链路信道传送。从发射天线209发射到无线终端203的通讯经过正向或下行链路信道传送。基站202通过利用能够支持各种格式(例如话音、数据等等)和各种通讯标准(GSM、IS-95、W-CDMA、IS-136、HSD,等等)的软件结构避免了在处理通讯中一些与现有技术有关的缺点。

        在接收天线208接收以及从发射天线209发射的通讯是模拟宽带射频(RF)信号。如这里使用的,术语“宽带”表示包含多个窄带的频带或频谱范围。如这里使用的,术语“窄带”表示一个载波频带,它具有一个用于调制和解调的特定的带宽。这样的载波频带或特定的带宽专用于不同的通讯标准。例如,对于TDMA(IS-136),窄带定义为30kHz,而15MHz的信号是宽带信号,因为对于TDMA系统,它具有500个窄带(500=15MHz/30kHz)。

        图3描述本发明说明实施例的基站202的一部分示意图,它包括接收机301、控制器303-R、发射机302和控制器303-T,它们的相互关系如图所示。控制器303-R控制接收机301,控制器303-T控制发射机302。接收机301以公知的方式在接收天线208接收上行链路模拟宽带RF信号204,并且经过有线线路206转送基带输出到无线交换中心201。发射机302以公知的方式经过有线线路207接收来自无线交换中心201的基带输出并且经过发射天线209发射下行链路模拟宽带RF信号205。下面更详细地描述接收机301和发射机302。

        图4描述本发明说明实施例的接收机301的一部分示意图,它包括射频/中频转换器401、模数转换器402、第一个接收重新采样器403、宽带下变频器404、窄带选择器405、第二个接收重新采样器406、解调器407和控制器303-R,它们的相互关系如图所示。第一个接收重新采样器403、宽带下变频器404、窄带选择器405以及第二个接收重新采样器406是软件定义的装置;下面描述它们的功能。

        图5描述用于处理上行链路RF信号的控制器操作和接收机操作的流程图。

        在步骤510,接收天线208接收上行链路模拟宽带RF信号并且转送它到射频/中频转换器401。射频/中频转换器401包括滤波器、混频器和放大器用于转换模拟宽带RF信号为中频(IF)上行链路模拟宽带信号,这里中频(IF)一般比射频(RF)低。上述的接收和转换操作在本领域中是公知的。

        在步骤501,控制器303-R设置采样率i,以后在模数转换器402为i采样率。在一些实施例中,控制器303-R根据模数转换器402额定容量设置i采样率。在其他实施例中,可以适当地使用其他的采样率。

        模数转换器的容量一般根据在转换器中被处理的所需带宽选择。例如,一般的TDMA系统常常包括500个信道,包含这500个信道的带宽一般设置为模数转换器的容量。

        然而,这500个信道一般分配在一些相邻小区之中以避免通过称为频率再用的技术在这样的小区中使用公共信道。频率再用将取决于许多变量(例如通讯业务负荷曲线;地形地貌;基站天线的高度、方向和功率;等等)。通讯系统的操作员通过频率再用在大容量通讯区域寻找最多可得到的信道。作为一个例子,具有四的频率再用模型,这里可得到的信道分配为四个相邻小区的群,每个小区可以被分配125个信道(500/4=125)。如果小区被分为三个扇区,则专用于服务这些扇区中一个的基站接收机被期望服务大约42个载波(125/3≈42)。与这样的接收机有关的模数转换器将具有处理500个载波的容量,因为频率再用是一种动态的和灵活的方案设计。

        假设这样的模数转换器具有处理500个载波的容量,它并不总是以这样的容量操作。例如,当分配一个扇区内的通讯业务量使得42个载波不是广泛地散布在整个500个载波上时,就可能减少在这样扇区内在接收机被处理的信道数。例如,42个载波可以包括在来自整个500个载波中一个100个载波的子集内。与这样一个扇区有关的转换器可以以基于500个信道的额定容量处理100个载波,或者转换器可以以另一种速率处理100个载波,如相应于100个载波的速率。由通讯系统的操作员做出这个判决,并且控制器303-R基于这样的判决设置采样率。

        在步骤511,模数转换器402以公知的方式转换IF上行链路模拟宽带信号为IF上行链路数字信号。

        在步骤502,控制器303-R确定包含在上行链路模拟宽带RF信号中的窄带上行链路信道的数量N。信道数一般以公知的方式由无线通讯系统的系统要求确定。例如,在一个典型TDMA系统中,当处理15MHz模拟宽带信号时,它将包含500个窄带信道,因为这样的TDMA系统定义窄带信道为30kHz信道。

        在步骤512,宽带下变频器404有益地转换IF上行链路数字信号到N个窄带上行链路信道。下面描述图6中这种操作的细节。

        图6描述本发明说明实施例中将IF上行链路数字信号变换到N个窄带上行链路信道的操作的流程图。

        在步骤601,控制器303-R根据通讯标准和通讯系统的系统要求,对于N个窄带上行链路信道的每一个确定所需的信道带宽W。例如,对于一个典型的TDMA系统,所需的带宽设置为30kHz。为了描述本发明的说明实施例,N个窄带上行链路信道的每一个具有带宽W。然而,本发明不限制为一个均匀带宽的窄带上行链路信道的处理。

        在步骤602,控制器303-R通过计算Nr,来确定来自模数转换器402i的采样率是否是可接受的,Nr是IF上行链路模拟宽带信号的总带宽WIF与N个窄带上行链路信道中每一个所需带宽W的比值。由窄带信道的奈奎斯特速率、所需的带宽和数量N确定WIF,这里WIF≥N*W。奈奎斯特速率说明模拟信号必须至少以它带宽的两倍被采样以数字地表示在这样的模拟信号中包含的信息。一般地,控制器303-R通过以最小奈奎斯特速率采样而设置WIF最小。

        在步骤603,控制器303-R以公知的方式确定Nr是否是一个整数。

        如果Nr不是一个整数,则在步骤605控制器303-R定义采样率j,以后称为j采样率,这里j=(Nr*i)/N。

        在步骤606,当Nr不是一个整数时,第一个接收机采样器403以Nr/N的比值(或以j采样率)抽取IF上行链路数字信号。抽取一个数字信号减少了经过滤波和下降采样处理的这样信号的采样率。如果数字信号具有一个R采样率,抽取器将减少采样率一个因子D,以通过系统地删除数据产生一个新的采样率R/D。例如,当一个信号具有9的采样率并且由一个3的因子抽取时,在下降采样处理中抽取器将删除数据点以形成具有3的采样率的一个新的信号。在这个例子中,一个抽取器实现整数抽取,因为D因子是一个整数。分数抽取也是可能的并且一般经过抽取和内插的组合获得。

        内插器通过在数据单元之间内插,增加采样率一个因子L,以产生一个新的采样率L*R。重新采样器一般将包括抽取器和内插器以改变信号的采样率从R到R*L/D。如果L>D,则重新采样器实现分数内插。如果L<D,则重新采样器实现分数的抽取。如果L=D,则速率不变。例如,如果采样率减少3/5(分数抽取),这可以由一个内插器(L=3)再加上一个抽取器(D=5)的级联获得。

        然而,应该设置j采样率为能够重构信号而没有信号信息的丢失。以公知的方式,按照奈奎斯特定理通过对于一个信道以至少两倍的信道带宽的速率设置采样率,避免了信号信息的丢失。j采样率设置为信道带宽的整数倍。j采样率也是在多相滤波器组的输出端的采样率,它将在下面结合图6A进行描述。

        如果Nr是一个整数,则在步骤604,控制器303-R通过设置j采样率等于i采样率而接受i采样率。

        在步骤607,宽带下变频器404以公知的方式在每个信道上通过一个多速率滤波器组,如快速傅里叶变换滤波器(FFT)以j采样率转换IF上行链路数字信号到N个窄带上行链路信道。如图6A所描述的,通过一个时间常数φ在时间轴上分离数字信号,数字信号被分为N个分支。每个分支包括一个有限脉冲滤波器(FIR),在其中存储分离的数字信号。分离的数字信号存储在FIR滤波器内的存储单元或抽头上。从FIR滤波器输出的数字信号进入离散傅里叶变换(DFT),如快速傅里叶变换(FFT),这里分离的数字信号被组织到N个信道,每个具有带宽W(或采样率)。这样一种FIR滤波器后跟随着FFT变换的安排被称为多相滤波器。多相滤波器可以以公知的方式被级联为若干级以转换宽带模拟RF信号到大量的窄带信道。大量的窄带信道一般不在单级的多相滤波器内形成,因为这个多相滤波器的尺寸会变得大到无法有效地处理所有的信道。

        返回到图5的步骤503,控制器303-R选择所需的窄带上行链路信道的数量M,这里M≤N。本领域的技术人员很清楚如何确定M个所需信道的数量。例如,无线通讯公司可以从总的20个窄带信道分配12个信道用于它在一个特定基站的通讯服务。然后控制器303-R将从20个窄带信道选择这12个所需的信道。

        在步骤513,窄带选择器405抑制N-M个窄带上行链路信道。通过避免进一步处理N-M个窄带上行链路信道完成抑制。N-M个窄带上行链路信道的存储器中的存储单元对于控制器303-R是已知的,并且与N-M个窄带上行链路信道有关的数字信号被系统地从控制器303-R的存储器删除以节省它的存储器。M个窄带上行链路信道被转送用于调制。

        在步骤504,控制器303-R设置采样率k用于M个窄带上行链路信道的解调。以公知的方式由解调要求确定k采样率并且通过无线通讯系统的操作员输入到控制器303-R。例如,在一个TDMA系统中,设置24.3kHz的最小数据率用于解调。解调的实际速率一般根据解调器的接收灵敏度设置为最小速率的倍数(例如24.3,48.6,97.2等等)。

        因为用于解调的k采样率取决于解调器的设备限制,所以k采样率可以与j采样率的速率不同。在步骤514,如果需要,第二个接收重新采样器406转换j采样率为k采样率。当k小于j时,第二个接收重新采样器406将抽取M个窄带上行链路信道。当k大于j时,第二个接收重新采样器406将在M个窄带上行链路信道中内插数字数据。一个级联的积分器梳状(CIC)滤波器组或跟随着一个阵列变换滤波器的Farrow滤波器,它使用最近相邻规则和线性内插,将以公知的方式在第二个接收重新采样器406获得内插或抽取。CIC滤波器是用于抽取和内插的线性相位FIR滤波器类型,并且CIC结构包括工作在高采样率的积分器部分,跟随的是工作在低采样率的梳状部分,它导致减少的存储要求。参见Hogenauer的“一种用于抽取和内插的经济类型的数字滤波器”,1981年Assp-29卷第2号,IEEE学报的声学、话音和信号处理,第155-66页。Farrow滤波器是一种多速率滤波器结构,它提供连续可调节的重新采样率的选择。通过下列步骤完成这样的可调节重新采样率(1)将附加采样多相滤波器的划分描述为低阶多项式,(2)使用低阶多项式来逼近滤波器系数,以及(3)通过低阶多项式的内插改变滤波器级的数量。

        如果k位速率等于j位速率,则对于调制不要求任何的抽取和内插。本领域的技术人员很清楚通过将进入第二个接收重新采样器406的j采样率与通讯系统的k调制速率比较,何时和如何选择内插、抽取或者对这两者不进行操作用于准备M个窄带上行链路信道来解调。

        在步骤515,解调器407解调M个窄带上行链路信道并且传送它们到无线交换中心201。本发明不限制于任何特定类型的解调(例如幅度解调、频率解调或相位解调)。本发明设置k采样率用于在第二个接收重新采样器406解调,解调器407根据由通讯系统使用的解调方案处理k采样率。

        下面将描述本发明说明实施例的发射部分。

        如图7所述,发射机302包括中频/射频转换器701、数模转换器702、第二个发射重新采样器703、宽带上变频器704、窄带选择器705、第一个发射重新采样器706、调制器707和控制器303-T,它们的相互关系如图所示。为了说明起见,控制发射机302的控制器303-T和控制接收机301的控制器303-R作为分开的装置描述。但是,应该理解单个控制器可以用于控制接收和发射部分。

        第二个发射重新采样器703、宽带上变频器704、窄带选择器705和第一个发射重新采样器706是软件定义的装置,下面描述它们的功能。

        图8是描述本发明技术用于发射下行链路模拟宽带RF信号的说明方法的流程图。

        在步骤810,调制器707以公知的方式经过有线线路207接收来自无线交换中心201的M个基带信号。每个基带信号表示一个窄带信道。本发明不限制于任何特定类型的调制(例如幅度调制、频率调制或相位调制)。本发明根据通讯系统使用的解调方案处理信号。

        在步骤801,控制器303-T设置一个所需的采样率k,用于调制来自无线交换中心201的基带信号。k采样率一般根据调制器707的发射灵敏度和通讯系统的调制要求由通讯系统的操作员设置。例如,在一个TDMA系统中,对于调制设置24.3kHz的最小数据率。实际的调制速率一般设置在最小速率的倍数(例如24.3,48.6,97.2,等等)并且基于调制器的发射灵敏度。通讯系统的操作员输入对于解调的这样适当的采样率到控制器303-T。

        在步骤811,调制器707以公知的方式以k采样率调制M个基带信号到M个窄带下行链路信道。本发明不限制于任何特定类型的调制(例如幅度调制、频率调制或相位调制)。本发明对于调制设置k采样率,调制器707根据通讯系统使用的解调方案处理k采样率。

        在步骤802,控制器303-T确定窄带下行链路信道的数量N,包括作为下行链路模拟宽带RF信号被发射的M个窄带下行链路信道。例如,M可以表示包括M个窄带信道的总共20个(N=20)窄带信道(例如信道1到20)中的10个窄带信道(例如信道1到5和16到20)。

        在步骤812,M个窄带下行链路信道被有益地转换到N个窄带下行链路信道。下面描述图9中步骤812的细节。

        在步骤901,控制器303-T对于M个窄带下行链路信道的每一个确定所需的信道带宽W。为了说明的目的,M个窄带下行链路信道的每一个具有带宽W。然而,本发明不限制于处理一个均匀带宽的窄带下行链路信道。由通讯标准和系统要求设置所需的带宽,并且本领域的技术人员很清楚对于一个给定窄带下行链路信道如何确定所需的带宽。例如,对于一个典型的TDMA系统,所需的带宽规定在30kHz,通讯系统的操作员输入所需的带宽到控制器303-T的存储器。

        在步骤902,控制器303-T通过计算Mr,确定是否k采样率可接受用于转换M个窄带下行链路信道到一个IF下行链路数字信号,Mr是表示N个窄带下行链路信道的IF下行链路数字信号的总带宽WIF与窄带信道带宽的比值。这里Mr=WIF/W。WIF由窄带信道的奈奎斯特速率、所需的带宽和数量N确定,这里WIF≥N*M。奈奎斯特速率说明模拟信号必须至少以它两倍的带宽被采样以数字地表示包含在这样的模拟信号中的信息。一般地,控制器303-T通过设置WIF=2*N*M将WIF设置到最小。

        在步骤903,控制器303-T以公知的方式确定Mr是否是一个整数。

        当控制器303-T确定Mr不是一个整数时,则在步骤905控制器303-T设置j采样率用于转换N个窄带下行链路信道到IF下行链路数字信号,这里j=(Mr*k)/M。通过满足奈奎斯特定理对于一个给定信道带宽的至少两倍的最小采样率来设置j采样率以重构该信号而没有信号信息的丢失。

        在步骤906,当Mr不是一个整数时,第一个发射重新采样器706以Mr/M的比值(或以j采样率)内插M个窄带下行链路信道。内插一个数字信号增加了经过上升采样和滤波的处理的这样信号的采样率。如果数字信号具有一个采样率R,内插器将增加采样率一个因子L,以通过在上升采样处理的样本之间系统的内插数据产生一个新的采样率R*L。例如,当一个信号具有采样率9并且被一个因子3内插时,内插器将内插数据点以形成具有采样率27的一个新的信号。在这个例子中,内插器实现整数内插,因为L因子是一个整数。分数内插也是可能的并且一般经过抽取和内插的组合获得。

        抽取器减少采样率一个因子D,通过删除选择的数据以产生一个新的采样率R/D。重新采样器一般包括内插器和抽取器以改变信号的采样率从R到R*L/D。如果L>D,则重新采样器实现分数内插。如果L<D,则重新采样器实现分数抽取。如果L=D,则速率不变。例如,如果采样率被减少5/3(分数内插),这可以由一个内插器(L=5)再加上一个抽取器(D=3)的级联获得。

        然而,应该设置j采样率使得能够重构信号而没有信号信息的丢失。以公知的方式,通过对于一个信道以至少信道带宽的两倍速率设置采样率,由奈奎斯特定理避免了信号信息的丢失。

        当控制器303-T确定Mr是一个整数时,则在步骤904,控制器303-T通过设置j采样率等于k采样率而接受k采样率。

        在步骤907,窄带选择器705选择N-M个窄带下行链路信道。

        在步骤908,宽带转换器704以公知的方式,在每个信道上通过一个反向快速傅里叶变换滤波器(IFFT)转换(1)以j采样率的M个窄带下行链路信道,以及(2)不包含到IF下行链路数字信号的信息的N-M个窄带下行链路信道。如图9A所描述的,M个窄带信道进入反向离散傅里叶变换(IDFT),如反向快速傅里叶变换(IFFT)的指定的分支,这里M个信道被组织到数字信号。IFFT总共具有N个分支,并且N-M个信道实际上是无效的数字信号。来自IFFT的M个输出数字信号和N-M个信号每个进入一个存储数字信号的有限脉冲滤波器(FIR)。通过在一个时间常数φ的时间轴上组合来自FIR滤波器的输出信号形成组合的数字信号。这样一种IFFT变换跟随着FIR滤波器的安排称为多相滤波器。多相滤波器可以以公知的方式被级联为若干级以变换宽带模拟RF信号到大量的窄带信道。大量的窄带信道一般不在单个多相滤波器内处理,因为这个多相滤波器的尺寸会大到无法有效地处理大量的通讯。

        返回到图8的步骤803,控制器303-T在数模转换器702设置采样率i。在一些实施例中,控制器303-T根据数模转换器702的额定容量设置i采样率。在其他实施例中,可以适当地使用其他的采样率。通讯系统的操作员选择i采样率用于数模转换器702。如同上述的模数转换器402,在低通讯业务量期间通讯系统的操作员可以选择比额定容量低的速率操作数模转换器702。

        在步骤813,第二个发射重新采样器703以公知的方式改变IF下行链路数字信号的采样率从j到i。i采样率取决于许多变量,包括通讯的类型(例如话音、数据、图像等等)和所需的通讯质量。例如,与模拟语音相比,具有在讲话者识别中没有显著降低的高度易懂信号的话音通讯将比在讲话者识别中显著降低的话音通讯要求较高的数据传输率。

        因为i采样率常常不同于j采样率,第二个发射重新采样器703实现在数据采样率中的变换。当i于j时,第二个发射重新采样器703将以公知的方式抽取N个窄带下行链路信道。当i大于j时,第二个发射重新采样器703将以公知的方式在N个窄带下行链路信道上内插数字数据。如果i采样率等于j采样率,则不要求抽取和内插。本领域的技术人员很清楚为了准备用于传输的N个窄带下行链路信道何时和如何选择内插、抽取或对于两者不进行操作。如前所述,通过使用整数内插器和整数抽取器的级联可以获得分数内插或分数抽取。

        在步骤814,数模转换器702以公知的方式以i采样率转换IF下行链路数字信号为IF下行链路模拟宽带信号。

        在步骤815,中频/射频转换器701接收IF下行链路模拟宽带信号,转换它为下行链路模拟宽带RF信号。中频/射频转换器701包含用于转换IF下行链路模拟宽带信号为下行链路模拟宽带RF信号的滤波器、混频器和放大器。中频/射频转换器701传送下行链路模拟宽带RF信号到发射天线209,该天线发射下行链路模拟宽带RF信号。上述的变换和传输操作在本领域是公知的。

        应该理解上述实施例只是本发明的说明,本领域的技术人员可以设计出许多变化而不背离本发明的范围。因此,这样的变化包括在下面权利要求书和它们等效物的范围内。

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