CN1142293A - 多信道数字收发信机及其方法 - Google Patents

Abstract

一种多信道数字收发信机(400)，用以接收上行射频信号并将它们转换成为数字中频信号。应用了内含数字变换模块(426)的数字信号处理选择多个天线(412)接收到的数字中频信号，并将它们变为基带信号。处理基带信号以恢复出通信信道。下行基带信号也被处理，在数字变换模块(426)内对它们进行上变换和调制等数字信号处理，使之成为数字中频信号。将数字中频信号转换成为模拟射频信号，经放大后从发送天线(420)辐射出去。

Description

多信道数字收发信机及其方法

本发明涉及通信系统，具体涉及用于通信系统中的多信道数字发射机、数字接收机和数字收发信机。

通信系统中所使用的发射机和接收机通常被设计得可使它们都调谐，以发射和接收具有宽变化带宽的多个信号中落在一个特定频率范围内的一个信号。本领域的技术人员理解，这些发射机和接收机在所需的频带内分别发射或截获电磁辐射。这种电磁辐射利用几种类型的装置(包括天线、波导、同轴电缆和光纤光缆)分别地从发射机输出或是到接收机输入。

这些通信系统发射机和接收机能够发射和接收多种信号；然而，这些发射机和接收机通常利用双套电路，每套电路用于各自待发射信号或待接收信号，信号具有不同的频率或带宽。这种成双的电路结构不是最佳化的多信道通信单元的设计结构，因为这对于每个通信信道来说增加了制造完整的独立的发射机和/或接收机有关的成本和复杂性。

另一种发射机和接收机的结构也是可能的，它们能够发射和接收具有所需的多信道宽带宽的信号。这另一种发射机和接收机可应用一个数字化器(例如模/数转换器)以足够高的取样速率工作以保证所需带宽的信号按照奈奎斯特准则来数字化(例如以等于至少被数字化的信号带宽的两倍取样速率数字化)。接着，数字化的信号最好应用数字信号处理技术前置或后置处理，以便在数字化的带宽内在多个信道之间进行区分。

参考图1，图中示出一种先有技术的宽带收发信机100。射频(RF)信号由天线102接收，经射频变频器104处理，再由模/数(A/D)转换器106进行数字化。已数字化的信号经过离散傅里叶变换(DFT)108和信道处理器110后，从信道处理器110，经过蜂窝网到PSTN(公共电话交换网)。在发射方式时，从蜂窝网接收的信号通过信道处理器110处理后，经受反离散傅里叶变换(IDFT)114和数/模(D/A)转换器116，然后，从数/模转换器116输出的模拟信号在射频上变频器118中进行上变频，从天线120发射出去。

这另一种型式的通信单元的缺点是，通信单元中的数字处理部分必须有足够高的取样速率，以保证对于接收的电磁辐射信号的最高频率来说，能满足奈奎斯特准则，而这最高频率的带宽等于个别通信信道(它们形成综合的接收电磁辐射带宽)之和。如果综合带宽的信号其带宽足够宽，则该通信单元的数字处理部分非常昂贵，并会消耗可观数量的功率。另外，由DFT或IDFT滤波技术产生的诸多信道通常必须相互毗邻的。

对于发射机和接收机存在一种要求，如上所述，要求能够用相同的发射机或接收机电路来发射和接收相应信道内的多个信号。然而，这种发射机和接收机电路最好应减少与上述的收发信机结构有关的对通信单元设计的限制。如果可以开发出这样一种发射机和接收机结构，则它应该理想地适合于蜂窝无线电电话通信系统。蜂窝基站通常须在一个宽频带宽内(例如824MHz-894MHz)发射和接收多个信道。此外，对蜂窝基础设施和用户设备制造厂家的商业压力促使这类制造厂家去探求降低通信单元成本的途径。类似地，一种这样的多信道发射机和接收机结构应能很好地适合于个人通信系统(PCS)；对每个基站来说PCS具有较小的业务区域(与它们相对应的蜂窝业务区域相比)，以致于要求相应的较大数目基站来覆盖一个给定的地理区域。购置基站的营运者理想地希望在他们被许可的整个业务区域内安装复杂性较小和价格降低的单元。

设计共享同一模拟信号处理部分的多信道通信单元导致蜂窝和PCS制造厂家可得到一个附加的好处。传统的通信单元都设计成为按照在单一的信息信号编码和信道化标准来操作。与之不同，多信道通信单元含有数字信号处理部分，希望在制造工序期间或者在安装后在现场通过软件对这个数字信号处理部分编程，以使这些多信道通信单元能按照几个信息信号编码和信道化标准中的任一个进行操作。

本发明的许多优点和特性可从下文的详细说明的本发明的几个优选实施例并参照附图可以更好地理解。

图1示出先有技术多信道收发信机的方框图；

图2示出按照本发明优选实施例代表多信道接收机的方框图；

图3示出按照本发明优选实施例代表多信道发射机的方框图；

图4示出按照本发明优选实施例代表多信道收发信机的方框图；

图5示出按照本发明的另一个优选实施例代表图2所示的多信道接收机的方框图及其修改以提供逐信道扫描；

图6示出按照本发明再一个优选实施例代表多信道收发信机的方框图；

图7示出按照本发明又一个优选实施例代表多信道收发信机的方框图；

图8示出按照本发明优选实施例代表在多信道收发信机中数据路由选择的方框图；

图9示出按照本发明另一个优选实施例代表在多信道收发信机中数据路由选择方框图；

图10示出按照本发明再一个优选实施例代表在多信道收发信机中数据路由选择的方框图；

图11示出按照本发明优选实施例代表图5的多信道发射机的数字变换器模块的方框图；

图12示出按照本发明的代表数字下变换器的优选实施例的方框图；

图13示出按照本发明的代表数字上变换器的优选实施例的方框图；

图14示出代表自适应于本发明的数字上变换器的一个上变换器的方框图；

图15示出代表自适应于本发明的数字上变换器的一个调制器的方框图；

图16示出代表本发明数字上变换器的一个上变频器/调制器优选实施例的方框图；

图17示出按照本发明代表信道处理器卡的一个优选实施例的方框图；

图18示出按照本发明代表信道处理器卡的另一个优选实施例的方框图；

图19示出按照本发明优选实施例的一个扫描程序流程图。

本发明意旨一种宽带的多信道发射机和接收机(收发信机)，它具有高度灵活性和冗余性，特别自适应于蜂窝或PCS通信系统。该收发信机提供对多个天线的支持，以便用于区域化蜂窝操作、分集接收、冗余性，或优选地用于在降低成本的情况下将所有这些特性与增强用户能力相结合。本发明的收发信机利用一种可行的结构引入实质性的数字处理和动态设备共享(DES)增强了性能来实现这些特性和许多其它的特性。

参看图4，图中示出按照本发明优选实施例的收发信机400。为便于理解，现在分别描述优选实施例收发信机400的宽带多信道数字接收机部分200和发射机部分300。另外，为了说明本发明的优选实施，现在说明一种在蜂窝射频频段工作的收发信机。然而，可以理解，本发明可以容易自适应服务于任何射频通信频段，其中包括例如PCS等频段。

参看图2，图中示出按照本发明优选实施例的宽带多信道数字接收机部分(接收机)200。接收机200包括多个天线202(个别编号为天线1、3、……、n-1)，它们分别耦合到多个射频变频器204上，用以将天线202上接收到的射频(RF)信号变换成中频(IF)信号。可以理解，变频器204含有合适的信号处理单元，至少包括滤波器、放大器和振荡器，用以预调整接收的射频信号，隔离特定的所关心的射频频段，以及将射频信号变频成所需的中频信号。

然后，中频信号传送到多个模/数转换器(ADC)210，在那里使所关心的整个频段数字化。先有技术的宽带接收机的一个缺点是，要求ADC以很高的取样速率工作，完全和精确地使整个频带数字化。例如，蜂窝A和B频带占用25MHz的射频频谱。按照众所周知的奈奎斯特准则，要用单个ADC使整个蜂窝频带数字化需要有一个能够以50MHz以上的取样速率工作(或每秒50×10⁶个样值即50Ms/s上)的装置。这个装置越来越普通，这考虑在本发明的范畴内，以利用最新的ADC技术。ADC210将中频信号数字化，以产生数字信号。然后，将这些数字信号馈送到数字下变换器(DDC)214。

DDC214的优选实施例可在图12中更清楚地看到，它包括开关1216，用以允许DDC214从多个天线202的任一个选择中频信号。根据开关1216的状态，DDC214从与所选定天线相关联的ADC210接受高速数字码流(例如，大约60MHz)，在优选实施例中通过图11的底板互联线1108来接受的。DDC214工作时选择一个特定的频率(在数字域内)，以提供抽取(降低速率)和将信号滤波到与通信系统的信道有关的带宽。参看图12，每个DDC214含有一个数控振荡器(NCO)1218和一个复数(complex)乘法器1220，以实现对数字码流的降频变换。请注意，这是第二次降频变换，因为第一次降频变换是由变频器204对接收的模拟信号进行的。降频变换和复数乘法的结果是得到正交的数据流，亦即它具有同相的I分量和正交的Q分量，在频谱上转移到0Hz的中心频率(基带或零中频)上。数据流I、Q分量分别馈送到一对抽取滤波器1222以降低带宽和数据速率，变成为对于正在处理的特定的通信系统空气接口(公共空气接口或CAI)来说是适合的数据速率。在优选实施例中，抽取滤波器的数据速率输出大约为所需CAI带宽的2.5倍。可以理解，所需带宽可改变优选的抽取滤波器1222输出速率。然后，已抽取的数据流经低通滤波，以除掉任何不需要的混叠分量通过数字滤波器1224。抽取滤波器1222和数字滤波器1224提供粗略的选择性，最后的选择性在信道处理器228内以公知的方式来实现。

从图2可以看出，在优选实施例中设有多个DDC214，每个都互连到ADC210上。每个DDC214可选择多个ADC210/天线202之一，从那里通过底板1106接收高速的数字字流。DDC214输出的低速率数据流(例如约10MHz，基带信号)耦合到时间域复用(TDM)总线226以便经过输出格式器1232传送给多个信道处理器228。将DDC的输出送到TDM总线226上能够使任一个信道处理器228选择任一个DDC214来接收基带信号。在一个信道处理器228或一个DDC215故障的情况下，信道处理器228能通过控制总线224和控制总线接口1234进行工作，将可应用的信道处理器互联到可应用的DDC借助适当的争用/仲裁处理，以防止两个信道处理器不致试图访问同一DDC。然而，在优选实施例中，将DDC214分配给TDM总线226上专用的时隙，以便互连到一个特定的信道处理器228上。

信道处理器228工作时可通过控制总线224向DDC214传送控制信号，用以设定数字字流处理参数。也就是说，信道处理器228可以指令DDC214选择一个降频变换频率、抽取速率和滤波器特性(例如带宽响应形状等)，以便处理该数字数据流。可以理解，NC01218、复数乘法器1220、抽取器1222和数字滤波器1224都响应数字控制，来修改信号处理参数。这允许接收机200依据许多不同的空气接口标准来接收通信信号。

继续参看图2，本发明的接收机还设有多个接收机组(图中示例出两个，230和230’)。接收机组230和230’的每个含有上文说明的、在TDM总线226之前的单元，用以接收和处理射频信号。为本发明提供分集接收，与接收机组230和230’分别相关的一对相邻天线(一个来自天线202；另一个来自天线202’，其天线各自标记为2，4……，n)之中与接收机组230和230’分别有关的每个天线被指定服务于通信系统中的一个区域。每个天线202和202’接收的信号各自独立地通过接收机组230和230’进行处理。接收机组230和230’的输出分别传送到TDM总线226和226’上(不过，可以理解，也可以采用单条总线)，再到信道处理器228，在那里实现分集接收。

信道处理器228接收基带信号，执行所需的基带信号处理，进行选择，以恢复通信信道。这种处理至少包括在模拟CAI通信系统中的音频滤波、在数字CAI通信系统中的前向差错校正(FEC)。和在所有通信系统中的接收信号强度指示(RSSI)。每个信道处理器228独立地恢复业务信道。此外，为了提供分集性，每个信道处理器228工作时可监听指配给一个区域的该对天线的每一个，借此接收和处理两个基带信号(每个天线一个信号)。信道处理器228还设有一个接口436(图4)连接到通信网上，例如，在蜂窝通信系统中通过适当的互联来连接到基站控制器或移动交换中心上。

参看图17，图中示出信道处理器228的一个优选实施例。如下文将说明的，每个信道处理器在工作时兼做发射和接收操作。在优选实施例中，每个信道处理器228能够服务于通信系统中最多8个通信信道提供发射和接收(在分集接收方式中为4个信道)。从TDM总线226或226’来的低速基带信号分别在输入/输出(I/O)端口1740和1740’接收，并传送到一对处理器1742和1742’。与每个处理器相关联的是数字信号处理器(DSP)1744和1744’及存储器1746和1746’。每个处理器1742和1742’工作时服务于4个通信信道。从图17中可以看出，在优选实施例中，配置处理器1742和1742’来监听接收机组230和230’两组中的任一组，或者在优选的分集接收布置中根据需要监听这两组。这种构造在做到分集性的同时，还提供了冗余性。在接收方式时，如果处理器1742或1742’之一故障，则只是失去了分集性，另一个处理器1742或1742’仍可供应用，以对另一个接收机组来的上行链路基带信号进行处理。可以理解，处理器1742和1742’可以用合适的分集性选择或分集性组合处理能力来实现。处理器1742和1742’还分别与控制单元1748和1748’相连接，以便通过I/O端口1742和1742’以及控制总线224，如上所述地对DDC214处理和传送控制信息。

继续参看图17并参看图4，图中示出收发信机400的发射机部分300(发射机)。在发射方式时，信道处理器228从通信系统网络(通过接口436，在图17中未示出)接收下行链路通信信号，用以在通信信道上进行通信。这些下行链路通信信号可以是例如控制或信令信息(它预定用于整个网孔(例如寻呼消息)或网孔中的一个特定区域(例如越区切换命令))或下行链路话音和/或数据(例如业务信道)。在信道处理器228内，处理器1742和1742’独立地工作于下行链路通信信号上，以产生低速基带信号。在发射方式时，信道处理器228能够服务于8个通信信道(业务信道、信令信道，或是它们的组合)。如果处理器1742或1742’之一故障，则对系统的影响是失去分集接收能力，但并不失去对整个区域或网孔的服务。尚且，在从通信系统中除掉多个信道处理器228之一时，只导致损失8个信道。

通过发射机300进行的基带信号处理是与接收机200中完成的处理互补的。低速基带信号从信道处理器228经I/O端口1740或1740’传送到TDM下行链路总线300和300’上；不过，也可以应用单条总线，从那里传送到多个数字上变换器(DUC)302。DUC302对基带信号进行内插，以形成合适的数据速率。内插是需要的，以使从信道处理器228来的所有基带信号以相同的数据率可以在一个中心位置上将各个基带信号相加。然后，使已内插的基带信号上变频到一个适当的中频信号，诸如利用正交相移键控(QPSK)、差分正交相移键控(DQPSK)、调频(FM)或调幅(AM)信号(对于I、Q输入、在信道处理器228内完成调制)。于是，基带信号通过对载波的调制而成为偏移开0Hz的高速基带数据信号。偏移量受DUC302编程的控制。已调制的基带信号在高速底板互连装置304上传送到信号选择器306。信号选择器工作时可选择已调制基带信号的子群。选定的子群是在特定的通信系统区域内要进行发送的通信信道。然后，选定的已调制基带信号子群传送到数字加法器308相加。接着，相加信号仍然以高速通过底板互连接线1130传送到数/模转换器(DAC)310，被转换成为中频模拟信号。这些中频模拟信号再由上变频器314上变频成为射频信号，由放大器418(图4)放大，从天线420(图4)发射出去。

在优选实施例中，为了再次提供增强的系统可靠性，将多个DAC310配备成布置在射频机架上的由三个DAC组成的组311、一个DAC与一个机架相联。DAC311组将底板互连线1130的分立的信号总线313上接收到的3个相加的信号转换成模拟信号。这提供了用单个DAC能达到的增大的动态范围。这种布置还提供冗余度，如果任一个DAC故障，还有其它的DAC可供应用。其结果仅是减少了系统容量，并不失去整个区域或网孔。然后，将通信系统一个区域内接收信号的DAC311组的输出在加法器312中模拟相加，相加得到的模拟信号传送到上变频器314。

与接收机200类似，发射机300也布置成多个发射机组(图中示出330和330’两组)。发射机组330和330’含有在信道处理器228与放大器418之间用于发射机300的全部设备。然后，对每个发射机组330和330’来说，使通信系统中一个区域内相加得到的模拟信号上变频，上变频器314的输出在射频加法器316中相加。然后，将已相加的射频信号传送到放大器418，在天线420上辐射出去。如果整个发射机组330或330’之一故障，则其影响仍然只是损失系统容量，并不损失通信系统的整个一部分。

参看图13，图中示出按照本发明优选实施例的DUC302。在优选实施例中，提供多个DUC302，其中每个包括一个上变频器/调制器1340，它从总线300和300’接收下行链路基带信号，并通过格式器电路1341从控制总线224接收控制信号。然后，上变频器/调制器1340的输出传送至选择器306。在优选实施例中，选择器306可采用双输入与门组形式，其一个输入端连接到数据字(也即已调制基带信号)的一个比特上。当控制线保持高电平(逻辑1)时，输出将随输入的跳变而变化。然后，选择器306的输出传送到数字加法器组1308，它将从其它DUC有关联的先前的数字加法器来的数据加到多个信号通路313之一上。如图中表明的，每个信号通路与通信系统的一个区域相关联，将相加得到的信号传送到DAC组311。如果选择器306打开，则选择器306的输出为0，并作为加法器1308的一个输入而使进来的信号不变化。还可理解，在加法器1308的输入端、输出端或这两者上可能需要定标，用以在加法器1308的动态范围内标度出已相加得到的数字信号。按照这种方式，DUC的输出(它们代表预定供通信系统中特定区域用的信号)可以相加成为单一的信号，以便转换成模拟信号。或者，如优选实施例中所做的那样，可以进一步集合成组，并由多个DAC转换成为模拟信号，以便增强动态范围并提供冗余度。

参看图14，图中示出按照本发明用于I、Q调制的上变频器1400。上变频器1400包括第一和第二内插滤波器1402和1404(例如有限冲激响应(FIR)滤波器)，分别对基带信号的I、Q部分进行内插。已内插的基带信号的I、Q部分通过从数控振荡器1410接收振荡输入而在变频器1406和1408内实现上变频。数控振荡器(NCO)1410接收上变频频率W。与逆取样速率τ之积作为输入，这是一个固定相位增量，与上变频频率有关。该乘积提供给NCO1410内的相位累加器1412。相位累加器1412的输出是样值相位p，它分别地传送给正弦和余弦发生器1416和1414，用以产生上变频信号。然后，已上变频的基带信号的I、Q部分在加法器1418中相加，以提供上变频器1400的已调制中频信号输出。

图15示出调制器1500，用以进行R、θ调制和相位直接调制。调制器1500提供比之上变频器1400简化的一种产生调频的方式。基带信号传送到内插滤波器1502(例如FIR)滤波器，再由定标器1504中的kτ定标。然后，这已内插和定标的基带信号在加法器1506中与数控振荡器/调制器(NCOM)1508内的固定相位增量ω₀τ相加。接着，将该和值传送到相位累加器1510，它输出一个样值相位φ，然后传送到正弦发生器1512，以产生调制器1500的已调制中频信号输出。

图14和图15所示的装置适合应用于本发明中的上变频器/调制器1340。然而，上变频器1400对于产生调频信号来说效率不高，同时调制器1500并不提供出I、Q信号上变频。图16示出一种优选的上变频器/调制器1340，它兼提供I、Q上变频和调频调制。内插器/调制器1340对单个基带信号提供I、Q上变频，或者对两个基带信号提供R、θ调制。

基带信号的I、Q部分或R、θ两信号分别输入到上变频器/调制器1340的端口1602和1604上。信号选择器1606和1608根据上变频器/调制器1340的工作方式在I、Q信号或、θ信号之间作出选择。

就处理I、Q信号而言，I信号部分从选择器1606传送到内插滤波器(例如FIR滤波器)1610。然后，已内插的I信号传送到变频器1612，在那里由余弦发生器1614来的正弦信号进行上变频。余弦发生器1614从相位累加器1616接收输入样值相位φ。由选择器1618选择一个零输入，用于I、Q上变频。选择器1618的输出由产生零输出的定标器1620中的kτ定标，它在加法器1622中与ω₀τ相加。在I、Q上变频情况下，该和值是ω₀τ，输入给相位累加器1616，以产生样值相位输出φ。

处理Q信号部分的情况是类似的。Q信号由选择器1608选出并传送到内插滤波器(例如FIR滤波器)1626。然后，已内插的Q信号传送到变频器1628，在那里由正弦发生器1630的正弦信号进行上变频。正弦发生器1630从选择器1632接收一个输入，在I、Q的情况下，由相位累加器1616产生的样值相位φ由选择器1632选出。然后，已上变频的I、Q信号在加法器1634中相加，这象I、Q方式时上变频器/调制器1340中的上变频/调制输出一样。

在R、θ处理中，选择器1606和1608选出分离和R、θ两信号。对于R、θ处理而言，上变频器/调制器1340在工作时同时处理R、θ这两信号。第一信号R、θ-1在内插滤波器1610中被内插和滤波。在R、θ场合下，选择器1618选择已内插的R、θ-1信号，再由定标器1620中的kτ定标，又在加法器1622中加上ω₀τ。然后将加法器1622的输出传送到相位累加器1616，以产生择值相位φ并输入给余弦发生器1614。余弦发生器1614的输出是R、θ处理方式时上变频器/调制器1340内两个已调制中频信号输出之一。

第二R、θ信号R、θ-2由选择器1608选出，并传送到内插滤波器1626。然后，将已内插的R、θ-2信号传送到定标器1636，用其内的Kτ定标。接着，已定标的信号在加法器1638中与ω₀τ相加。相位累加器1640把加法器1638的输出作为输入，产生输出样值相位φ，它由选择器1632选择并传送到正弦发生器1630。正弦发生器1630的输出是R、θ处理方式时上变频器/调制器1340内两个已调制中频信号输出的另一个。

现已分别说明了收发信机400中的接收机部分200和发射机部分300，参看图4再更详细地说明。收发信机400以一对收发信机组402和404的形式构成。这两组是相同的，各包括多个射频处理机架406。每个射频处理机架406内放置射频下变频器408和ADC410，它们被耦合来接收从天线412来的信号并将其数字化。射频处理机架406还含有三个DAC414，它们的输出由加法器416相加，并传送到射频上变频器417，射频上变频器417的输出进而传送到射频加法器419，与收发信机组402来的相应输出相加。然后，将已相加的射频信号传送到放大器418放大，然后由天线420辐射出去。

由ADC410接收的信号通过接收总线428耦合到多个数字变换器模块(DCM)426上。类似地，发射信号通过发送总线430从DCM426传送到DAC414。可以理解，接收总线428和发送总线430都是高速数据总线，在射频框架432内的底板结构上实施。在优选实施例中，底板上的通信速率约为60MHz，然而，单元间紧密的物理关系允许这样地高速通信，而且在该高速率数据信号中无明显的差错。

参看图11，图中示出DCM426的优选实施例。DCM426含有多个DDC专用集成电路(ASIC)1102和多个DUC ASIC 1104，用以处理接收和发送信号。从天线412来的接收信号经接收底板互连线1108、底板接收机1106和缓存器/驱动器组1107后到达通信链路1110上的DDCASIC 1102。在优选实施例中，DCM426含有10个DDC ASIC 1102，每个DDC ASIC 1102具有已实施在其内的三个个别的DDC，如上所述。在该优选实施例中，DDC ASIC 1102中的8个提供通信信道功能，而DDC ASIC 1102中的2个提供扫描功能。DDC ASIC 1102的输出通过链路1112、底板格式器1114和底板驱动器1116传送到底板互连线1118上。从底板互连线1118来的接收信号再传送到接口媒体450(图4)，用以传送到与处理器机架446上布置成组的多个信道处理器448。

在发送方式时，发送信号经接口媒体450和底板互连线1118从信道处理器448传送到发送底板接收机1120，并通过选择器/格式器1124到达多个DUC ASIC 1104。每个DUC ASIC 1104包含个别的4个DUC，如上面所述，在R、θ方式时每个DUC处理4个通信信道，在I、Q方式时处理2个通信信道。DUC ASIC 1104的输出通过链路1126传送到发送底板驱动器1128和底板连接1130上，用以传送到DAC 414。

可以理解，如提供标号460概略地指明的，作出了适合的配置用以向DCM 426的单元提供时钟信号。

关于DCM 426与信道处理器448之间的接口媒体450，它可以是任意合适的通信媒体。例如，接口媒体可以是微波链路、TDM间隔(Span)或光纤链路。这种布置允许信道处理器448相对于DCM426和射频处理机架406来说就位得十分远。为此，信道处理功能可以在中心处完成，而收发信机功能则在通信网孔现场完成。这种布置简化通信网孔现场的结构，使通信设备的重要部分的位置远离实际的通信网孔现场。

如图4所示，收发信机400含有3个DCM 426，每个DCM 426能容纳12个通信信道。这种布置提供系统可靠性。如果一个DCM426故障，则系统仅损失可供应用的通信信道的一部分。尚且，可以变更DCM来提供多个空气接口容量。这就是说，DCM上的DDC和DUC可以个别地编程，以便用于特定的空气接口。为此，收发信机400可提供多个空气接口容量。

如从上文可以理解的，收发信机400的结构具有很多优点。参看图5，图4示出收发信机400的接收机500，与图2所示的接收机200很相似。为清楚起见，图中去掉了多个DDC 214和互联的TDM总线226，可以理解，接收机500实际含有这些单元。接收机500包括一个如前互连的一个附加的DDC 502，它通过选择器504连接到ADC 506，用以接收从天线508/变频器509来的上行链路数字信号，并通过数据总线514把该数据信号传送给信道处理器510。在工作期间，可能需要一个信道处理器510来检测其它天线；目前对通信信道进行处理的不是一个天线而是多个天线来判定通信网孔中是否在最佳天线上通信。也就是说，如果服务于通信网孔中另一个区域的天线提供较好的通信质量，则通信链路应重新建立在那个天线上。为了确定提供出较好通信质量的这种天线的可用性，该信道处理器扫描通信网孔中的每一个区域。在本发明中，这是由信道处理器510占用DDC 502和通过控制总线512对它进行编程以接收通信网孔中每一个天线来的通信信号来实现的。接收的信息(例如接收的信号强度指示(RSSI))由信道处理器510估值，以确定有否较好的天线存在。在DDC 502中的处理是与DDC214中完成的处理一样的，不同之处在于，DDC 502在信道处理器510的指令下，从通信网孔中的多个天线上接收信号，而不是从服务于有效通信信道上的单个天线中接收信号。

图19示出一种用以实现按信道扫描过程的方法的流程图1900-1926。该方法在步骤1900开始，前进到步骤1902，在那里设定一个定时器。然后在步骤1904，信道处理器检查DDC302是否空闲，也即目前未对另一个信道处理器实施扫描。如果是空闲的，则在步骤1906检查控制总线312是否也空闲。如果控制总线312空闲，则在步骤1908停止定时器，并在步骤1909由信道处理器310占有控制总线312。如果信道处理器310在步骤1912不能够占有控制总线312，则方法流程便环回步骤1902。如果或是DDC302或是控制总线312不空闲，则在步骤1910检查时间到否。如果定时时间未到，则方法流程环回步骤1904，检查DDC302是否已变为供应用。定时时间到后，在步骤1920报告有一个差错，也即，信道处理器310不能够完成所需的扫描。

如果在步骤1912控制总线312被成功地占有，则在步骤1914信道处理器310对DDC302编程为扫描功能。然而，当DDC 302在步骤1916变为不起作用时，则编程被舍弃，在步骤1920报告有差错。否则，DDC302接受此编程，并在步骤1918采集自各个天线来的样值。在步骤1922上采集到全部样值后，在步骤1924将DDC302编程为空闲状态，该方法流程于步骤1926结束。

收发信机400的另一个特性是能够对通信网孔的特定区域或全部区域提供信令。再参看图3和图13，上变频器/调制器1340的输出传送到选择器306，它们在工作时从多个上变频器/调制器1340选择输出，这些输出直接传到通信网孔中的一个特定区域。如图3所示，对于3个区域的通信网孔提供对应于通信网孔中这3个区域的3个数据通路313，选择器306的作用是使在这3个数据通路之一上的上变频器/调制器1340的输出相加。在这种情况下，从上变频器/调制器1340来的下行链路信号传送到通信网孔中一个合适的区域。

然而，选择器306在工作时还将上变频器/调制器1340的输出施加到全部信号通路313上。在这种情况下，从上变频器/调制器1340来的下行链路信号同时传送到通信网孔的全部区域上。为此，将一个上变频器/调制器指定作为信令信道并将选择器306编程以使来自此上变频器/调制器的下行链路信号传送到通信网孔的全部区域，通过同时于插而产生一个全相同(omni like)信令信道。还可以理解，对特定区域的信令可以通过对选择器306再编程来实现，亦即将信令的上变频器/调制器1340来的下行链路信号传送到通信网孔的一个或多个区域上。

参看图6，图中示出收发信机600，它一方面含有关于收发信机400所叙述的功能单元，另一方面提供了一种不同的结构配置。收发信机600有利于提供在信道处理器内上行链路数字下变换和相应的下行链路数字上变换。然后，信道处理器通过高速链路互连到射频硬件。

在接收方式时，射频信号在天线602(各自相应标号为1、2、……n)上接收到，传送到有关的射频处理机架604。每个接收射频机架604含有一个射频下变频器606和一个模/数转换器608。接收射频机架604的输出是高速数字数据流，它们通过上行链路总线610传送到多个信道处理器612。上行链路总线610是一个适合的高速总线，例如是光纤总线等。信道处理器612含有：一个选择器，选取诸多天线之一以便从那里接收数据流；一个DDC；以及其它基带处理部件613，用于选择和处理从诸多天线之一来的数据流，以恢复一个通信信道。然后，该通信信道通过一个合适的互连连通到蜂窝网和PSTN。

在发送方式时，下行链路信号由信道处理器从蜂窝网和PSTN接收到。信道处理器会有上变频器/调制器615，用以在将下行链路数据流通过发送总线616传送到发送射频处理机架614之前，对下行链路信号上变频和调制。可以理解，发送总线616也是一种合适的高速总线。发射射频处理机架614含有：数字加法器618；DAC 620；以及射频上变频622，和以将下行链路数据流处理成为射频模拟信号。然后，该射频模拟信号通过模拟发送总线624传送到功率放大器626和天线628，经天线628把射频模拟信号辐射出去。

参看图7，图中示出收发信机700，它一方面含有关于收发信机400所叙述的功能单元，另一方面还提供另一种结构配置。针对区域化通信系统中单一区域进行说明收发信机700。可以理解，收发信机700能容易被修改，以服务多个区域。

在接收方式时，射频信号由天线702接收，传送到接收射频处理机架704。每个接收射频处理机架704含有一个射频下变频器703和ADC705。接收射频处理机架704的输出是高速数据流，它通过高速底板706传送到多个DDC708。如前所述，DDC708在工作时选择高速数据流并将其下变频。DDC708的输出是低速数据流，它通过总线710和712传送到信道处理器714。信道处理器714的工作如前所述，用以处理通信信道，并通过信道总线716和网络接口718使该通信信道连通到蜂窝网和PSTN。收发信机700中的DDC708也有利于设在信道处理器机架上，与一个合适的高速底板互联。

在发送方式时，下行链路信号经过接口718和信道总线716从蜂窝网和PSTN传送到信道处理器714。信道处理器714含有DUC和DAC，用以将下行链路信号上变频和数字化成为模拟中频信号。该模拟中频信号通过同轴电缆连接线722或者其它合适的连接媒体传送到发送矩阵724，在那里该下行链路信号与其它的下行链路模拟中频信号相组合。然后，该已组合的模拟中步信号通过同轴电缆连接线726传送到射频上变频器728。射频上变频器728将中频信号变频成为射频信号。从上变频器728来的射频信号在加法器730中射频相加，然后传送到功率放大器和发射天线(未示出)。

从收发信机700可以看到，高速数据处理也即对下行链路信号数字上变换，有利于在信道处理器714内实现。图18示出信道处理器714的一个优选实施例。信道处理器714在许多方面类似于图17所示的信道处理器228，图中相同的单元使用相同的标号。信道处理器714中除了包括图中这些单元之外，还包括DUC1802，它们被耦合用于接收处理器1742、1742，来的下行链路信号。DUC1802将传送到DAC1806的下行链路信号上变换，DAC1806使下行链路信号变换成模拟中频信号。通过端口1740和1740’将模拟中频信号传送到发送矩阵724。

参看图8、图9和图10，它们示出将收发信机400诸单元互联起来的进一步配置。为了避免由于单个部件的故障而使整个网孔失效，免除了诸多部件的菊花链方式连接。从图8可以看出，选择器800例如下行链路配置中设置在DCM802中，在DUC804和DAC806之前。直接数据链路808配置为从DUC804到选择器800，从DCM802到DCM802，并最后到DAC806。旁通数据链路810又配置成为直接数据链路808中抽头。在工作中，如果一个或多个DCM802出故障，则选择器800在工作时激活合适的旁通数据链路810，以旁路掉故障的DCM802，并允许连续的信号通信到达放大器812和发射天线814。可以理解，上行链路单元可以类似地连接，以对收发信机提供出故障容忍的接收部分。

图9示出另一种配置。在图9中，信道处理器920通过TDM总线922互连到DCM902。DCM902互连如图8所示，与每个DCM902关联的选择器900在图中未出出，可以理解，可以容易地选择器很容易直接在DCM902中实施，利用旁通链路924把信道处理器920直接互连到有关的DCM902，进入DCM902内的一个附加选择器上(未示出)。当引下到TDM总线922的一个信道处理器920故障或者TDM总线922本身故障时，DCM902内的选择器可激活合适的旁通链路924，以许许连续的信号通信传送到DAC906、放大器912和发射天线914。

图10示出又一种配置。DCM1002仍如图8所示地互连。在图10中，直接链路1030以菊花链方式互连信道处理器820，每个信道处理器1020的输出在加法器1032中相加，然后通过TDM总线1034传送到DCM1002。形成第二总线的旁通链路1036对于选择器1038而言，其配置在形式上类似于图8中对于DCM802所示的配置。当信道处理器1020的任一个故障时，可使从其余信道处理器1020来的信号定路由旁绕过故障的信道处理器，按照与上文对DCM802所叙述的情况相同的方式，到达选择器1000、DAC1006、放大器1012和天线1014。

从上文对几个优选实施例的说明中可以明显地看出本发明的许多优点和特性。但可以理解，许多其它实施例、优点和特性都落在所附的权利要求书中的公正的范畴内。

Claims (10)

1.一种多信道数字接收机，其特征在于，包括：

多个天线，用以接收射频信号；

多个射频变频器，分别耦合到多个天线的每个上，在工作时将射频信号变频为中频信号。

多个模/数转换器，分别耦合到射频变频器的每个上，用以将中频信号转换成数字信号；

一个可切换的数字下变换器，耦合到诸模/数转换器，在工作时用以选择诸多数字信号之一，并将该数字信号之一变换成基带中频信号；

一个信道处理器，耦合到可切换的数字下变换器上，用以恢复出基带中频信号内包含的多个通信信道之一。

2.一种接收射频通信的方法，其特征在于，包括以下步骤：

接收多个天线上的射频信号；

将射频信号变频成中频信号；

将中频信号转换成数字信号；

选择诸数字信号之一；

将该数字信号之一数字下变换到基带中频信号上；

对基带中频信号进行处理，以恢复出其中包含的多个通信信道之

3.权利要求2的方法，其特征在于，还包括通过时间域复用通信媒介来传送基带中频信号的步骤。

4.一种多信道数字接收机，其特征在于，包括：

一个第一接收机组，该第一接收机组含有：

多个第一射频变频器，其中每个都耦合到多个第一天线上，在工作时将多个第一天线上接收的射频信号变换成第一组中频信号；

多个第一模/数据转换器，分别耦合到多个射频变频器之每个上，用以将第一组中频信号转换成第一组数字信号；

第一已切换的数字下变换器，耦合到多个第一模/数转换器上，在工作时用以选择诸多第一组数字信号之一，并将该数字信号之一变换成为第一基带中频信号；

一个第二接收机组，该第二接收机组含有：

多个第二射频变频器，其中每个都耦合到多个第二天线上，在工作时将多个第二天线上接收到的射频信号变频成第二组中频信号；

多个第二模/数转换器，分别耦合到多个射频变频器之每一个上，用以将第二组中频信号转换成第二组数字信号；

第二可切换的数字下变换器，耦合到多个第二模/数转换器上，在工作时用以选择诸第二组数字信号之一，并将该数字信号之一变换成为第二基带中频信号；

一个信道处理器，耦合到第一和第二可切换的数字下变换器，用以恢复出第一和第二基带中频信号内包含的多个通信信道之一。

5.一种多信道数字接收机，其特征在于包括：

多个天线，用以接收射频信号；

多个射频变频器，分别耦合到多个天线的每个上，在工作时将射频信号变频成为中频信号；

多个模/数转换器，分别耦合到每个射频变频器上，用以将中频信号变换成数字信号；

一个高速通信链路，通过一个可切换的数字下变换器耦合到多个模/数转换器的每个，该可切换的数字下变换器在工作时用以选择诸多数字信号之一，并将该数字信号之一变换成基带中频信号；

一个信道处理器，耦合到可切换的数字下变换器，用以恢复出基带中频信号中包含的多个通信信道之一。

6.一种多信道数字发射机，其特征在于，包括：

多个信道处理器，耦合到通信系统，用以接收下行线链通信信号，并处理该下行链路通信信号用于在多个通信信道之一个上传输；

多个上变频器/调制器，分别与多个通信信道之每一个相关联，并耦合到信道处理器上用以将数字下行线路通信信号之一个转换和调制成数字中频信号；

多个数字加法器，耦合到上变频器/调制器上，用以将诸数字中频信号相加成数字中频信号子组；

多个数/模转换器，用以将数字中频信号子组转换成多个模拟信号；

多个射频上变频器，分别耦合到各数/模转换器，用以将模拟信号变频成射频信号；

多个功率放大器，分别耦合到上变频器，用以放大射频信号并将这些射频信号传送给多个天线。

7.一种收发信机，含有权利要求1所述的多信道数字接收机和权利要求6所述的多信道数字发射机的组合，其特征在于，还含有与至少一个信道处理器相连接的一条高速数据总线。

8.一种多信道数字发射机，其特征在于，包括：

多个信道处理器，耦合到通信系统，用以接收下行链路通信信号，并处理该下行链路通信信号用于在多个通信信道之一个上传输；

多个上变频器/调制器，分别与多个通信信道之每一个相关联，并耦合到信道处理器上，用以将数字下行链路通信信号之一个转换和调制成数字中频信号；

多个数字加法器，耦合到上变频器/调制器，用以将诸数字中频信号相加成数字中频信号子组；

多个数/模转换器，用以将数字中频信号子组转换成多个模拟信号；

一个模拟加法器，选择性地耦合到诸数/模转换器，用以将模拟信号子集相加成一个模拟中频信号；

一个射频上变频器，耦合到模拟加法器上，用以将模拟中频信号变频成射频信号；

一个功率放大器，耦合到上变频器，用以放大射频信号并将该射频信号传送给一个天线。

9.一种多信道数字发射机，其特征在于，包括：

多个信道处理器，耦合到通信系统，用以接收下行链路通信信号，并处理该下行链路通信信号，以在多个通信信道之一个上传输；

多个发射机组，每个发射机组包括：

(a)多个射频处理机架，每个射频处理机架含有：与多个通信信道之每一个分别关联的多个上变频器/调制器，耦合到信道处理器上，用以将数字下行链路通信信号转换和调制成数字中频信号；多个数字加法器，耦合到上变频器/调制器，用以将诸多数字中频信号相加成数字中频信号子组；

(b)多个数/模转换器，用以将数字中频信号子组转换成模拟信号；

(c)多个模拟加法器，选择性地耦合到诸多数/模转换器上，用以将模拟信号子集相加成模拟中频信号；

(d)多个射频上变频器，耦合到多个模拟加法器，用以将模拟中频信号变频成射频信号；

多个射频加法器，用以将诸多射频信号子集相加成为一个合成的射频信号；

多个功率放大器，分别耦合到各射频加法器，用以放大射频信号并将这些射频信号传送给天线。

10.一种数字传输多信道宽频带信号的方法，其特征在于，包括以下步骤：

从通信系统内的一个通信网连接中接收数字下行链路通信信号；

处理数字下行链路通信信号，用以在多个通信信道这一上传输；

将每个数字下行链路通信信号上变换和调制成为数字中频信号；

将诸数字中频信号相加成子组；

将数字中频信号的诸多子组分别传送到通信系统中各区域；

将数字中频信号转换成模拟中频信号；

将模拟中频信号的每个变频成为射频信号；

放大射频信号；

该射频信号从一个天线辐射出去。

Images