[发明专利]修正快速卷积算法的灵活性增强

说明书

发明背景

本发明一般涉及无线电通信系统，或者更特别地，涉及在无线电通信系统的信道化器和解信道化器中的修正快速卷积算法的使用。

在用于蜂窝无线电、陆地移动无线电(LMR)、卫星、无线本地网(WLAN)和其它通信系统的基站应用中，要同时处理多个接收和发送信道。将来，移动终端，即移动电话，也将具有这个能力。这种系统在它们的接收机和发射机中分别包括数字信道化和解信道化的结构。信道化和解信道化可被定义为滤波、抽取/内插及接收和发送信号的频率变换。

图1中说明传统的接收机结构。在图1中，射频(RF)信号被天线105接收并被RF前端110下变频到中频(IF)。RF前端110包括组件，如低噪声放大器(LNA)、滤波器和混频器。然后，由接收机信道化器120抽取所期望的信道。模拟信道化器120也包括LNA，混频器和滤波器。

所期望的信道随后在基带被RX基带处理单元130处理以产生收到的数字数据流。现在，基带处理通常包括模拟到数字的转换、数字滤波、抽取、均衡、解调、信道解码、去交织、数据解码、时钟抽取等等。

图1中传统的发射机结构是接收机结构的对偶。被发送的数据首先由TX基带处理单元140处理，该处理单元包括数据编码、交织、信道编码、调制、内插滤波、数字到模拟的转换等等。然后，基带信道经发送解信道化器150转换到IF频率。发送模拟解信道化器150包括滤波器、混频器和低功率放大器。IF信号随后被转换到RF并被RF前端160放大，该RF前端包括混频器、滤波器以及高功率放大器。最后，信号被天线165发射出去。

图1说明移动终端(即移动电话)的单信道接收机和发射机的传统结构。就基站而言，多信道被按照相似的方法处理。在接收机端，通路在某一点被分开以形成对每个被处理信道的多通路。在发射机端，信道将被单独处理，然后在某一点组合以形成多信道信号。分开和组合的点可变化，因而能够产生多种基站接收机和发射机结构。然而，更重要的是，传统的模拟和数字接口目前是在信道化器和基带处理功能块之间的某处。

模拟的信道化器/解信道化器设计的制造复杂，因而昂贵。为了提供更便宜和更容易生产的信道化器/解信道化器，将来的模拟和数字接口将改而位于RF前端和信道化器功能块之间的某处。将来此类无线电接收机和发射机将冠以多种名称，包括多标准无线电、宽带数字调谐器、宽带无线电或软件无线电，它们都需要数字信道化器/解信道化器。

执行滤波、抽取/内插及频率变换的高效的数字信道化器/解信道化器的结构，在以每信道为基础的功率消耗和死区方面是非常重要的。这些结构的一个主要目标是把尽可能多的信道集成到单个集成电路(IC)中。

有几个已知的获取数字信道化/解信道化的方法。下面的例子将假设一个宽带信号被ADC采样。该宽带信号集中于中频(IF)，典型地，包括多个频分复用(FDM)信道。图2中说明了最明显的方式。该接收机的结构模拟传统模拟信道化器的功能，带有采用例如SIN/COS发生器的同相和正交(IQ)频率变换，以每信道为基础进行抽取和滤波。大量的抽取滤波可用计算上廉价的CIC滤波器完成。包含这种结构的集成电路可容易地从几家制造商处获得。本领域技术人员将理解这种结构的对偶对于发射机也是可能的。

IQ信道化器可同时处理多个标准，并且信道可被随意安排，在这方面它是灵活的。它的主要缺点是，需要高输入采样频率的IQ频率变换以及随后的相对于每个信道的抽取滤波器。这意味着每信道的死区和功率消耗比较高。

另一种信道化器的可能性是在接收机中建立抽取滤波器组，如图3所示。该方法在多个或所有信道之间共享共同的多相位滤波器。因为它在多个信道之间被分开，所以这种结构的硬件成本小，而且能够获得好的滤波效果。滤波器组也适于在发射机解信道化器中使用，因为它们可以内插并且把信道加在一起。在W09528045“宽带FFT信道化器”中说明了一个这种例子。

尽管这些滤波器组能够被重新配置以适应不同的标准，它仍然难以同时适应间隔开的多个信道。抽取滤波器组每信道的成本非常低，但只是当所有或大多数信道被使用时才如此。这种结构也非常不灵活，因为信道不得不位于只可能用一个信道间隔开的固定频率栅格上。多标准使得滤波器组的概念需要多采样速率。这意味着为了同时存在的多个标准需要多种结构，包括模拟到数字的转换器(ADC)和信道化器。