[发明专利]基于数字信号直接放大与传输的宽带无线通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种宽带无线通信系统结构，特别是在不需要借助于无线电载波以及不需要对载波进行信号调制的情况下，而是通过高速基带数字信号的直接放大、发射以及接收来实现宽带无线通信的方法。

背景技术

传统的无线通信系统其射频前端收发模块子系统主要包括两种实现模式，一种是采用将频率进行变换的调制载波模式，一种是脉冲无线电(impulse radio)模式。

其中，调制载波模式是发展了很多年的成熟系统，其特点是需要无线电载波来实现信号的无线传输。其收发系统的发射端是利用数字基带信号(包含了需要传输的信息)去调制载波无线电信号，通过混频器将低频基带信号和载波信号进行混频，从而将需要传送的信息加载到射频信号，然后通过天线发射出去。这种模式的几种典型结构比如直接上变频发射机结构，超外差式发射机结构等，都需要无线电载波以及对载波的变频调制。

调制载波模式的接收端则将接收到的射频信号和载波信号进行混频，将射频信号变为低频基带信号，再传送给后续模块进行处理。典型的实现方法包括如零中频接收机，双中频外差接收机，等。请参考“射频微电子”，Behzad Razavi著，余志平，周润德 译，06年4月第一版(参考文献1)。

传统的无线广播通信系统，以及移动通信的第二代(second generation-2G)，第三代(3G)，以及目前正在开发的第四代(4G)移动通信系统等都是基于以上的调制载波模式。作为调制载波模式的一种被广泛应用的技术是码分多址(CDMA)，这种技术可以提高频谱的有效利用率，提高信息传输的效率，降低干扰。相关的专利如：朱应剑，“数字调制方式的CDMA一次变频发射系统”，东方通信科技发展有限公司，授权号：CN1440149，2003年(参考专利1)；三浦彻也，“CDMA接收机及其接收方法”，日本电气株式会社，授权号CN1402911，2003年(参考专利2)。

在超宽带(Ultra Wide Band-UWB)通信中，目前比较成熟的技术比如“多带-正交频分互用”(Multi Band-OFDM)系统，也采用了调制/解调的模式。如：Behzad Razavi，Han-Chang Kang，Turgut Aytur，Ran Yan，“Ultrawideband CMOS transceiver”，US Patent，Pub.No.2006/0103473 A1，May 16，2006(参考专利3)；Ismail，A.Abidi，“A 3.1 to 8.2GHz DirectConversion Receiver for MB-OFDM UWB Communications”，2005 IEEE InternationalSolid-State Circuits Conference，pp.208-210(参考文献2)；Hui Zheng，et al.，“A 3.1-8.0GHz MB-OFDM UWB Transceiver in 0.18μm CMOS，”IEEE 2007 Custom Integrated CircuitsConference(CICC)，pp.651-654(参考文献3)。

以上模式都涉及到把数字基带信号加载到载波无线电信号，并通过变频，实现信息的传输。其代表性特征是都需要无线电载波信号，并需要进行频率转化。从电路实现的角度分析，以上系统均需要混频器。

过去近20年间，在无线通信领域有两个被广泛研究的技术是软件无线电(software radio)和数字无线电(digital radio)技术。

软件无线电是一种用软件实现物理层连接的无线通信设计。软件无线电通常被认为是一个可以进行重新配置的系统，它只需要开发一套通用的硬件系统，系统通过不同的软件来适应不同的环境：包括多种业务、标准、和频带等。应用软件无线电技术，一个移动终端可以在不同系统和平台间畅通无阻地使用。

全波段理想软件无线电目前还只是设想，目前所能实现的是尽量采用软件无线电的设计思想，在中频以下达到全数字化，所以也可以称为数字无线电，随着器件和技术水平的发展，逐步向真正的软件无线电逼近。

“数字无线电”技术通常被用来描述那些将数字信号处理技术应用于基带信号处理、调制和解调、中频甚至射频信号处理的无线通信系统。

从以上分析可以看出，软件无线电和数字无线电也都是建立在调制载波以及变频的基础上。