CN1078777C - 发射接收装置 - Google Patents

Abstract

一种能通过简单的配置消除发射信号的失真的收发两用机。在发射定时和接收定时互不相同的通信系统的收发两用机中，比较电路(6I，6Q)发射定时周期中将仍未在发射系统电路中被放大的发射信号与接收系统电路中的接收信号比较将比较电路(6I，6Q)检测的差值反馈到插入在发射系统电路中信号补偿器(5I，5Q)，从而消除发射系统电路的发射信号中产生的失真。

Description

发射接收装置

本发明涉及一种用于TDMA(时分多址)系统的收发两用机的发射接收装置，其中发射定时和接收定时是互不相同的。

在无线发射接收机中，如便携式无线电话，经发射处理的发射信号由发射放大器放大，输入到发射天线通过无线电波发射出去。为了增强由无线电波发射的发射信号在接收侧的接收状态，最好应该通过发射放大器以尽可能高的发射功率来发射信号。

另外，为了准确地在接收一侧解调发射信号，当发射信号由发射放大器尽可能放大时，避免在发射信号中产生失真是重要的。特别是，当用调相信号来作为发射信号时，由于发射信号中产生的失真，在接收一侧很可能导致比特误差。因此，尽可能避免由发射信号产生的失真是相当重要的。

最好应该使用一种失真较小的被称为A类放大器的放大器。该放大器的晶体管始终工作在其传输特性的线性部分。

象便携式无线电话这类由电池供电的无线收发两用机是利用有限的电源来实现其传输功能的。因此，从电池持续时间的观点来看，应尽可能限制放大器使用的电能。

因此，从能耗角度来看，使用A类放大器并不是最好的选择。首先，虽然A类放大器失真较小，但在没有信号的情况下仍需对其不断供电。再者，A类放大器效率较低，如果传输的输出电平升高，则其能耗也显著增加。

为了限制能耗，应该使用一种高效率放大器，如C类放大器。C类放大器是一种功率放大器。它能调整放大元件的偏移失真以使驱动信号电压产生少于总循环一半的输出电流。这样，C类放大器能够以较小的电功率来放大输入信号，从而具有令人满意的放大效率。

然而，虽然C类放大器的放大效率较高，但放大信号存在失真现象。因此，当用C类放大器作为发射放大器时，需要提供附加电路来消除放大信号中产生的失真。已知的作为消除放大信号中产生的失真的电路如下，即由检测电路来检测放大器的输出。从检测信号中检测出一个失真信号(失真分量)，并将被检测的失真分量反馈给放大信号，从而消除失真。如果使用这种消除失真的电路，那么发射处理电路的配置将变复杂。

本发明的目的是提供一个收发两用机，其中，考虑到上述因素，即使在发射电路使用象C类放大器这类高效和高失真放大器时，也能通过简单的电路来消除发射信号中的失真。

根据本发明，提供一种发射接收装置，包括控制装置，由该控制装置控制的数据处理装置，用于处理发射和接收数据，以便在不同的定时进行通信，还包括具有一个编码器的发射系统电路，用于从数据处理装置向其提供的发射数据产生发射基带信号，调制装置，用于从发射基带信号产生发射信号，功率放大器，用于放大发射信号，一个具有解调装置的接收系统电路，用于从接收信号产生一个接收基带信号，解码器，用于从接收的基带信号产生接收数据，以及一个由控制装置控制的开关装置，用于有选择地将发射系统电路或接收系统电路连到天线。

发射接收装置还包括一个误差检测装置，用于检测发射基带信号和接收基带信号之间的差，从而提供一个误差信号，连接在编码器和调制装置之间的信号补偿装置，用于响应误差检测装置提供的误差信号调整发射基带信号，从而使接收系统电路一直保持在工作状态。

因此，即使在发射定时周期中，接收系统电路也可以接收包含在功率放大器中产生的失真的发射信号。包括该失真的接收基带信号与不含失真的发射基带信号的差反馈到信号补偿装置，从而从发射信号中消除失真分量。

在该发射接收装置中，调制装置有一个第一振荡器，用于提供发射信号频率，解调装置有一个第二振荡器，用于提供等于发射信号和接收信号频率之间的差值的频率，一个第一混频器，用于对第一振荡器提供的输出和第二振荡器提供的输出混频，一个连接在开关装置和解调装置之间的第二混频器，和一个第二开关装置，当该开关装置将发射系统电路连到天线时，第二开关装置用于切换以将第一振荡器的输出提供给第二混频器，而当开关装置将接收系统电路连到所述天线时，第二开关装置用于切换以将第一混频器的输出提供给第二混频器。

因此，在发射定时周期和接收定时周期中，由于第二混频器的输出频率变为相同，第二混频器后面的电路始终能够正常工作。

图1A和图1B是使用本发明的通信系统的说明示意图；

图2是根据本发明实施例的收发两用机的方框图；

图3是根据本发明另一实施例的收发两用机的方框图；

下面参考图1A，1B和图2来说明根据本发明实施例的发射接收装置。

根据本发明的发射接收装置可应用在无线电话系统的便携式无线电话装置(终端设备)中，以通过无线电波在基站和远端站之间发射和接收数字信号。参考图1A和1B描述根据本发明的无线电话系统的通信系统。

应用本发明的通信系统中，发射信号是一个时隙单元的数据并在每个时隙被发射。发射和接收在每个时隙交替进行。如图1A所示，发射时隙周期T内一个时隙的数据从基站发射到远端站，并由远端站接收该时隙数据。在接收时隙R的周期中，一个时隙的数据从远站发射到基站，由基站接收该时隙数据。根据发射定时和接收定时是交替形成的时分传输系统，可以使发射频率和接收频率一致，从而能够高效地使用一个信道。

被称为TDMA系统(时分多址)的通信系统是已知的时分传输系统中的先进通信系统。如图1B所示，根据该通信系统，三个时隙T1、T2、T3作为发射时隙，三个时隙R1、R2、R3作为接收时隙。这样的六个时隙组合重复进行。利用这种方式，在一个信道中使用六个时隙能够使基站和三个远端站同时与另一个基站和三个远端站通信。

通过使用发射时隙T1和接收时隙R1可以在基站和一个确定的远端站(第一远端站)之间传输信号。利用发射时隙T1从基站发射信号，并利用接收时隙R1在基站接收信号。然后，使用发射时隙T2和接收时隙R2，在基站和另一个远端站(第二远端站)之间传输信号。利用发射时隙T2从基站发射信号，并利用接收时隙R2在基站接收信号。另外，使用发射时隙T3和接收时隙R3，在基站和另一个远端站(第三远端站)之间传输信号。利用发射时隙T3从基站发射信号，并利用接收时隙R3在基站接收信号。

根据本发明的收发两用机被作为便携式无线电话设备时，该便携式无线电话设备作为远端站，根据时分传输系统、或TDMA系统的发射时隙和接收时隙以互不相同定时在其本身和基站之间进行通信。图2以方框图形式示出根据本发明的收发两用机。

如图2所示，麦克风1(MIC)拾取的声音作为话音信号输入到TDM(时分多路复用)/话音处理器2，将其转换成数字话音数据。同时，将被转换的话音数据压缩成发射数据以提供按时隙排列的数据。在控制器3的控制下在TDM/话音处理器2中进行处理。操作键3a向控制器3提供命令信号。

来自TDM/话音处理器2的按时隙排列的数据输入到基带编码器4。基带编码器4对向其提供的时隙单元的比特数据进行编码，提供I信道和Q信道的2信道发射数据。被转换的I信道发射数据输入到I信道信号补偿器5I，在这里，根据从误差检测器6I向其输出的误差信号对该数据进行幅度调整，误差检测器6I将在下文描述。由基带编码器4转换的Q信道数据输入到Q信道信号补偿器5Q，在这里，根据从误差检测器6Q向其输出的误差信号对该数据进行幅度调整，误差检测器6Q将在下文描述。

I信道信号补偿器5I的输出提供给误差检测器6I和混频器7I，混频器7I由一个乘法器构成，其它混频器由同样的乘法器构成。来自Q信道信号补偿器5Q的经调制的输出提供给误差检测器6Q和混频器7Q。

来自π/2移相器8的输出被送到混频器7I和7Q，其中它与被幅度调整的I信道和Q信道的传输数据相乘。π/2移相器8对振荡器9的振荡输出移相π/2。混频器7I将I信道信号与被移相π/2的信号相乘。同样，混频器7Q将Q信道信号与被移相π/2的信号相乘。振荡器9的振荡输出为具有发射频率(如940MHz)的振荡信号。将分别与被移相π/2的信号相乘的I信道信号和Q信道信号提供给产生一系统信号的加法器10，即该系统信号是由发射频率对I信道信号和Q信道信号相互进行正交调制的信号。用于正交调制I信道信号和Q信道信号的调制系统是一个被称为DQPSK(差分四相移键控)调制系统的相位调制系统。

由发射频率对I信道信号和Q信道信号正交调制产生的信号从加法器10输入到发射放大器11，并由该发射放大器放大到预定输出电平。在该实施例中，由具有满意效率的C类放大器组成的功率放大器作为发射放大器11。然而，C类放大器不能消除如前所述的在放大信号中产生失真的缺陷。

来自放大器11的被放大输出经过天线转换开关12输入到天线13，并从天线13通过无线电波发射出去。天线转换开关12用来进行切换以便在发射时隙周期中选择发射电路，而在接收时隙周期中选择接收电路。

下面将描述该接收系统。

天线13所接收的无线信号经过天线转换开关12输入到接收放大器14，由该放大器进行放大。一个通常被称为低噪声放大器、具有较小放大失真的放大器被用来作为接收放大器14。该接收放大器14与发射放大器11相比更易于被作为低功率和低失真的放大器配置。

来自放大器14的放大输出提供给混频器15I和15Q，其中被放大的输出与π/2移相器16的输出相乘。π/2移相器将振荡器9的振荡输出(940MHz)移相π/2。因此，混频器15I与具有π/2移相信号的振荡信号相乘，混频器15Q与具有π/2移相信号的振荡信号相乘。通过上述乘法运算，由940MHz频率调制的I信道信号和Q信道信号被混频器15I和15Q解调。

将被解调的I信道信号和Q信道信号提供给解码I信道数据和Q信道数据的基带解码器17以提供按时隙排列的复合比特数据。该按时隙排列的复合比特数据输入到TDM/话音处理器2，其中在控制器3的控制下从复合比特数据提取话音数据。然后，将提取的话音数据转换成模拟音频信号并输送到扬声器18，从扬声器18发出声音。

来自混频器15I的I信道接收信号输入到误差检测器6I，来自混频器15Q的Q信道接收信号输入到误差检测器6Q。误差检测器6I检测I信道发射信号和I信道接收信号之间的差。从误差检测器6I检测的差输入到信号补偿器5I作为误差信号，在该信号补偿器5I中根据差值调整I信道发射信号的幅度。误差检测器6Q检测Q信道发射信号和Q信道接收信号之间的差。检测的差值输入到信号补偿器5Q，在该信号补偿器5Q中根据差值调整Q信道发射信号的幅度。

在发射定时和接收定时不相同的通信系统中，能够满足发射系统电路和接收系统电路轮流操作。然而，根据本发明，在发射定时周期中，接收放大器14、混频器15I，15Q和π/2移相器的控制器3的控制下操作，而同时误差检测器6I，6Q在发射定时周期中检测误差信号。

根据该收发两用机，通过在信号补偿器5I，5Q中的调幅能够消除发射放大器11放大发射信号时产生的失真。具体地具体当发射信号被范围从基带编码器4到发射放大器11的电路元件组成的发射系统电路发射时，接收系统电路中的混频器15I，15Q接收并处理该发射信号。发射时，虽然天线转换开关12被连到发射系统电路以防止发射信号被直接输入到接收放大器14，来自发射放大器的被放大输出的电平足够高，以便即使在天线转换开关12不连到接收系统电路一侧时，电平足够高的发射信号被输入到接收放大器14。

通过误差检测器6Q，6I将由混频器15I，15Q处理的I信道发射信号和Q信道发射信号与仍未被发射放大器11放大的发射信号进行比较。误差检测器6I，6Q差值作为误差信号输入到信号补偿器5I，5Q并作为发射信号反馈，从而使发射放大器11放大发射信号时产生的失真被消除。因此，根据该收发两用机，即使是作用具有高效但不能避免失真的C类放大器，也能防止从天线13发射的信号受到失真的影响。

由于在发射定时周期中是操作不被使用的接收系统电路来作为消除失真的电路，并且所产生的接收信号被反馈到发射系统电路，只有误差检测器6I，6Q和信号补偿器5I，5Q需要消除失真。因此，不需要用于检测发射信号的电路并且通过一个简单的电路配置能够实现失真消除电路。

在本发明应用于如上所述的发射信号频率与接收信号频率相同的收发两用机中的同时，本发明的原理也可应用于发射信号频率与接收信号频率互不相同的收发两用机中。

图3示出发射信号频率与接收信号频率互不相同的收发两用机。假设发射频率是940MHz而接收频率是810MHz。图3中，与图2中的部件和元件相对应部件和元件被标以相同参考标号，因此这里不再详细描述。

如图3所示，在发射一侧，由混频器7I，7Q将I信道和Q信道基带信号的频率转换成940MHz的发射频率，混频器7I，7Q的每一个都是一个正交调制器。在接收一侧，频率为810MHz的接收信号被转换成频率为130MHz的中频信号。然后再由混频器15I，15Q将中频信号频率转换成I信道和Q信道基带信号，混频器15I，15Q的每一个都是正交调制器。

在该收发两用机中，振荡频率为940MHz的第一振荡器21和振荡频率为130MHz的振荡器25作为振荡器。振荡频率为940MHz的第一振荡器21的振荡输出输入到π/2移相器8。混频器7I，7Q将I信道和Q信道基带信号的频率转换成频率为940MHz的发射信号，混频器7I，7Q的每一个都是正交调制器。

在接收一侧，接收放大器14将来自天线转换开关12的接收信号放大并输入到混频器23，在其中将该信号与天线转换开关22选择的信号相乘。

频率为940MHz的信号输入到天线转换开关22的一个固定触点22a，频率为810MHz的信号输入到另一个固定触点22b。更准确地说，第一振荡器21的振荡输入直接输入到一个固定触点22a。由混频器26将第一振荡器21的振荡输出与第二振荡器25的振荡输出相乘，所得到的具有频差的信号输入到另一个固定触点22b。

天线转换开关22的位置变化与发射定时和接收定时一致。接收时，天线转换开关22将动触点22c连到固定触点22a。发射时，天线转换开关22将动触点22c连到固定触点22b。

通过在混频器23中进行乘法运算所获取的中频信号经中频放大器24输入到混频器15I，15Q，在混频器15I，15Q中，该信号与由7π/2移相器对第二振荡器25输出的130MHz的振荡信号进行移相所获取的信号相乘，从而获得被解调的I信道基带信号和Q信道基带信号。然后，被解调的I信道基带信号和Q信道基带信号输入到基带解码17和误差检测器6I，6Q。剩下的配置与图2中所示的收发两用机的相同。

因此，在接收定时周期中，频率为940MHz的信号输入到接收系统电路中的混频器23，在混频器23中该信号与频率为810MHz的接收信号相乘以提供频率为130MHz的中频信号。分别构成正交调制器的混频器15I，15Q对频率为130MHz的中频信号进行解调以提供I信道基带信号和Q信道基带信号。

在发射定时周期中，频率为810MHz的信号输入到接收系统电路中的混频器23，在混频器23中，频率为940MHz的发射信号与由接收放大器14放大并且频率为810MHz的信号相乘以提供频率为130MHz的中频信号。然后，混频器15I，15Q对频率为130MHz的中频信号进行解调以提供I信道基带信号和Q信道基带信号。

因此，由于混频器23的输出频率在接收定时周期和发射定时周期中变为相同，中频放大器24一直保持正常操作以向混频器15I，15Q提供中频信号。

通过使天线转换开关12与开关22的切换保持一致，可以将本发明应用于发射频率和接收频率互不相同的收发两用机中。图3中所示的收发两用机通过采用与图2中所示收发两用机相似的简单电路配置也可以消除发射信号的失真。

在通过实例描述发射频率和接收频率的同时，本发明并不局限于此，并且能够应用于发射和接收信号使用其它频率的收发两用机。

在I信道和Q信道信号补偿器5I，5Q如上所述调节I信道信号和Q信道信号幅度的同时，I信道和Q信道信号补偿器5I，5Q可以调节I信道信号和Q信道信号的相位以便达到更准确的补偿。

另外，在本发明应用于调制系统为如上所述的通过DQPSK调制系统调制I信道信号和Q信道信号的收发两用机的同时，本发明并不局限于此，并且也可应用于其它调制系统的收发两用机。

在本发明应用于便携式无线电话设备的同时，本发明的原理也可以应用于其它用途的通信装置，只要其收发两用机是发射定时和接收定时互不相同的收发两用机。

根据本发明的收发两用机是发射定时周期和接收定时周期是互不相同的通信系统的收发两用机。从根本上来说，在发射定时周期，接收系统电路不必工作。然而，根据本发明，在发射定时周期中，接收系统电路工作并由接收系统电路将发射信号的失真作为接收信号检测。然后，将接收信号和发射信号之间的差反馈到发射信号，从而消除发射信号中产生的失真。因此，用于检测发射信号失真的检测电路可以由用于检测接收信号和发射信号之间差值的检测电路和用于将所检测的差值反馈到发射信号的电路组成。因此，可由简单的电路配置来构成传输信号失真消除电路。因此，根据本发明，即使当使用失真较严重的放大器作为发射放大器时，通过该简单的电路配置可以消除该失真。

当由发射频率转换电路转换的发射信号的发射频率与由接收频率转换电路获取的接收信号的接收频率互不相同时，在发射定时周期和接收定时周期中，如果由接收频率转换电路获取接收信号的频率被切换，原有的在接收定时周期中的接收处理和发射定时周期中的发射信号接收处理能够分别被正确地执行。

此外，由于当发射频率转换电路对发射信号进行频率转换时是以预定相差对I分量信号和Q分量信号进行正交调制，因此可以满意地消除正交调制的发射信号的失真。发射信号相位在接收一侧被错误地检测的可能性很小。从而能够减少接收信号中出现的误差。

通过参考附图对本发明优选实施例的描述，可以理解，本发明并不局限于这些具体的实施例，本领域的技术人员在不超出本发明附属的权利要求定义的范围的情况下可以完成各种修改和改进。

Claims (3)

1.一种发射接收装置，包括：

控制装置；

由所述控制装置控制的数据处理装置，用于处理发射和接收数据，以便在不同的定时进行通信；

具有一个编码器的发射系统电路，用于从所述数据处理装置向其提供的发射数据产生发射基带信号；

调制装置，用于从所述发射基带信号产生发射信号；

功率放大器，用于放大所述发射信号；

一个具有解调装置的接收系统电路，用于从接收信号产生一个接收基带信号；

一个解码器，用于从所述接收的基带信号产生所述接收数据；和

一个由所述控制装置控制的开关装置，用于有选择地将所述发射系统电路或所述接收系统电路连到天线；

还包括：误差检测装置，用于检测所述发射基带信号和所述接收基带信号之间的差，从而提供一个误差信号；

连接在所述编码器和所述调制装置之间的信号补偿装置，用于响应所述误差检测装置提供的所述误差信号调整发射基带信号的幅度。

2.根据权利要求1所述的发射接收装置，其中所述编码器产生加到所述调制装置的I信道和Q信道发射基带信号，该调制装置由一个正交调制器构成，所述解码器接收来自所述解调装置的I信道和Q信道接收基带信号，该解调装置由正交解调装置构成。

3.根据权利要求1所述的发射接收装置，其中所述调制装置有一个第一振荡器，用于提供所述发射信号频率，所述解调装置有一个第二振荡器，用于提供等于所述发射信号和所述接收信号频率之间的差值的频率，一个第一混频器，用于对所述第一振荡器提供的输出和所述第二振荡器提供的输出混频，一个连接在所述开关装置和所述解调装置之间的第二混频器，和第二开关装置，当所述开关装置将所述发射系统电路连到所述天线时，第二开关装置用于切换以将所述第一振荡器的输出提供给所述第二混频器，而当所述开关装置将所述接收系统电路连到所述天线时，第二开关装置用于切换以将所述第一混频器的输出提供给所述第二混频器。

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