CN1223756A - 双频带收发机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种能在诸如分配给蜂窝系统那样的较低的第一频道和诸如分配给个人通信业务(PCS)系统那样的较高的第二频道工作的双频带收发机(如图2—4所示)。在典型的实施例中,这种双频带收发机(108和118)包括:产生本机振荡(L0)信号的主压控振荡器(VCO)(134),产生偏置频率(OF)信号的偏置VCO(136),将LO信号与OF信号合并成第一发射信号的第一混频器(132),用数据信号将第一发射信号调制成第一数据调制发射信号的调制器(130),以及将第一数据调制发射信号与LO信号合并成第二数据调制发射信号的第二混频器(154)。主VCO(134)和偏置VCO(136)可程控成使第一数据调制发射信号处于第一频带而使第二数据调制发射信号处于第二频带。

Description

双频带收发机
本发明与无线通信系统有关，具体地说，与必需能在由这类系统使用的两个分离的频带(如分别用来提供蜂窝电话业务和个人通信业务(PCS)的两个频带)进行收发的双频带移动台有关。
现有技术包括自本世纪八十年代早期起运营的蜂窝无线系统，这些系统为日益增加的用户(估记目前已超过二千万)提供电话服务。蜂窝电话业务的运作与在住宅和办公室内固定的有线电话业务非常相似，只是利用无线电波而不是电话线来连接发至和来自移动用户的电话呼叫。每个移动用户都有一个专用(10位数字)电话号码，按每月占用蜂窝电话通话的“广播时间”量缴费。陆线电话用户所能得到的特种服务(如呼叫等待、呼叫转移、三方通话等)许多也通常能为移动用户提供。
在美国，蜂窝运营许可证由联邦通信委员会(FCC)遵照将美国划分为按1980统计结果划定的一些地区性业务市场的许可规划颁发。较大的都市市场称为都市统计区(MSA)，而较小的乡镇市场称为乡镇统计区(RSA)。在每个市场内只颁发两个蜂窝许可证，允许运行系统。最初分配给这两个系统的是在800MHz范围内的两个不同的射频(RF)段，分别称为“A频带”和“B频带”。每个市场内的这两个蜂窝系统通常就分别称为“A系统”和“B系统”。为了满足日益增多的移动用户的需要，FCC随即将800MHz范围内的几个其他频段下放给A和B系统，这些频段称为“A′和A″频带”(对于A系统)和“B′频带”(对于B系统)。分配给A系统的A、A′和A″频带以及分配给B系统的B和B′频带实际上各包括两个相应的频带，一个用来发送，另一个用来接收，相隔45MHz。发送频带和接收频带各被分为一系列相隔30MHz的RF信道。因此，每个RF信道包括在800MHz范围内相隔45MHz的一个39KHz的发送信道和一个相应的30KHz的接收信道。
典型的蜂窝无线系统的体系结构如图1所示。一个地区性区域(如都市区)划分为一些较小的接连的无线电覆盖区，这些覆盖区称为“小区”，如小区C1-C10。小区C1-C10由一组称为“基站“的相应固定无线电站B1-B10服务。每个基站在指配给系统的RF信道的一个子集上进行工作。图1例示了基站B1-B10分别配置在小区C1-C10的中央的情况，各配备了向各方向均匀辐射的全向天线。然而，基站B1-B10也可以配置在小区C1-C10的边缘或偏离中央处，用无线电信号定向照射小区C1-C10(例如，一个基站可以配置三个各覆盖一个120°的扇区的定向天线)。
分配给任何给定小区(或扇区)的这些RF(射频)信道可按频率再用模式再分配给远方的小区；这在本技术领域中是众所周知的。在每个小区(或扇区)中，至少有一个射频信道用来承载控制或监管消息，称为“控制”或“寻呼/接入”信道。其他信道用来承载语音通话，称为“语音”或“通话”信道。小区C1-C10内的蜂窝电话用户(移动用户)备有手持、便携或车载电话机，统称为“移动台”，如移动台M1-M5，各与邻近的一个基站通信。
如图1所示，基站B1-B10接至移动电话交换局(MTSO)20，受它控制。MTSO 20接至陆线(有线)公众电话交换网(PSTN)30内的一个中心局(图1中未特意示出)，或接至诸如综合业务数字网(ISDN)之类的设施。MTSO 20交换有线与移动用户之间的呼叫、控制发给移动台的信令、汇编帐目报表、存储用户业务细目和保证系统的运行、维护和测试。
任何移动台M1-M5接入蜂窝系统都根据存储在移动台内的移动台标识号(MIN)和电子序号(ESN)加以控制。MIN是一个由归属系统操作员指配给移动台的10位电话号码的数字表示。电子序号(ESN)由厂方指定，永久性地存储在移动台内。这样的MIN/ESN对在发起呼叫时由移动台发送，由MISO 20检验其有效性。如果确定MIN/ESN对无效(例如，其中的ESN由于这个移动台被窃报告而列在黑名单内)，系统可以拒绝移动台接入。在警告移动台有呼入时系统也将MIN送至移动台。
接通(加电)后，移动台M1-M5各都进入空闲状态(待用模式)，调谐到最强的控制信道(通常是移动台当时所在的小区的控制信道)，不断加以监视。在移动台处于空闲状态下在小区间运动时，移动台最终将“丢失”在“老”小区的控制信道上的无线电连接而调谐到“新”小区的控制信道。初始调谐到控制信道和以后改变控制信道都是通过扫描蜂窝系统中所有在用控制信道寻找出“最佳”控制信道自动实现的(在美国，每个蜂窝系统有21个“专用”控制信道，这意味着移动必需对最多为21个RF信道进行扫描。在发现有一个具有良好接收质量的控制信道时，移动台就一直保持调谐到这个信道，直至接收质量再次恶化。以这种方式，移动台与系统保持“接触”，可以通过接至MTSO 20的基站B1-B10之一接收或发起呼叫。
为了检测入呼叫，移动台不断监视当前的控制信道，确定是否接收到发给它(即含有它的MIN)的寻呼消息。在例如一个普通(陆线)用户呼叫移动用户时，就会有一个寻呼消息发至移动台。呼叫从PSTN 30送至MTSO 20，由它对所拨的号码加以分析。如果所拨号码有效，MTSO20就请求某些或全部基站B1-B10在整个它们相应的小区C1-C10的范围内寻呼被叫的移动台。每个接收到来自MTSO 20的请求的基站B1-B10于是在相应小区的控制信道上发送一个含有被叫移动台的MIN的寻呼消息。处在小区内的各空闲移动台M1-M5将在控制信道上接收到的寻呼消息中的MIN与移动台内所存储的MIN进行比较。MIN一致的被叫移动台将在控制信道上自动向基站发送一个寻呼响应，由基站转给MTSO 20。接收到寻呼响应，MTSO 20就选择一个在转发寻呼响应的小区内可用的语音信道(为此，MTSO 20需维持一个空闲信道表)，请求这个小区内的基站通过控制信道命令移动台调谐到所选语音信道。一旦移动台调谐到了所选语音信道，一个直通连接就建立了。
另一方面，在一个移动用户(例如通过拨一个普通用户的电话号码后按压移动台电话手机上的“发送”按钮)发起呼叫时，所拨号码和移动台的MIN/ESN就通过控制信道送至基站，再转至MTSO 20。MTSO 20确认这个移动台有效后，指配一个语音信道，建立用于通话的直通连接，如前面所述。如果移动台在通话状态下在小区之间移动，MTSO 20就会执行将呼叫从老基站转至新基站的“切换”。MTSO 20选择一个在新小区内可用的语音信道，命令老基站在老小区的当前语音信道上向移动台发送一个切换消息，通知移动台调谐到新小区的所选语音信道。切换消息是以“间歇和突出”方式发送的，所引起的间歇在通话中很难察觉。接收到切换消息，移动台调谐到新语音信道，从而由MTSO 20通过新小区建立直通连接。老小区内的这个老语音信道在MTSO 20内标为空闲信道，可分配给另一个通话使用。
如上所述这种初期的蜂窝无线系统遵从高级移动电话业务(AMPS)标准，采用模拟传输方法，特别是频率调制(FM)方法，以及双工(双向)RF信道。按照AMPS标准，基站与移动台之间的每个控制或语音信道都利用一对分离的频率(在A、A′、A″、B或B′频带中的可用频率)，包括一个由基站用来发送(移动台接收)的正向(下行链路)频率和一个由移动台用来发送(基站接收)的反向(上行链路)频率。因此，AMPS系统是一种单信道每载波(SCPC)系统，每个RF信道只允许一个语音电路(电话通话)。不同的用户用所指定的不同RF信道(频率对)接入相同的RF信道集，即所谓频分多址(FDMA)技术。这种初期的AMPS(模拟)体系结构形成了由电子工业协会(EIA)和电信工业协会(TIA)发起制定的工业标准EIA/TIA-553的基础。
然而，在八十年代晚期，在美国的蜂窝通信工业开始从模拟技术转向数字技术，主要是受到需要解决用户日益增长问题和扩大系统容量要求的推动。早期就认识到，对于下一代蜂窝系统所寻求的容量的改善可以有三个途径，一是在需要增大容量的特定区域采用“小区分裂”以提供更多的用户信道，一是在这些区域利用更先进的数字无线电通信技术，还有是将这二者结合起来。按照第一个途径(小区分裂)，由于减小了基站的发射功率，减小了相应小区的面积(小区半径)，从而减小了频率再用距离，使得单位地理区域可以有更多的信道(也就是增大了容量)。采用较小的小区还有其他一些优点，例如可以使用户的“对讲时间”比较长，因为移动台可以用比在较大小区中所用的小得多的功率发射，这样，它的电池就不需要那样经常充电。在本技术领域内众所周知，小区分裂在传统的蜂窝电话系统的覆盖区域内建立了一系列逐级减小的小区，所谓“宏小区”、“微小区”和“超微小区”。在这种分级蜂窝体系中，宏小区(通常半径至少为1km)可以例如为迅速运动的用户服务，覆盖低于中等话务量的区域。微小区可以为缓慢运动的用户服务，覆盖高密度的行人区(例如会议中心或繁忙的市区街道)或繁忙的大道(街道或公路)。超微小区可以覆盖高层建筑的办公室过道或楼层。
就系统(MTSO)而言，可以将微小区和超微小区内的基站看作是毗邻或重叠的宏小区内的基站的扩展站。在这种情况下，微小区和超微小区的基站可以通过例如数字传输线接至宏小区基站。或者，也可以将微小区和超微小区与宏小区一样对待，直接接至MTSO。就无线电覆盖而言，宏小区、微小区和超微小区可以相互不同，也可以逐级重叠，以便处理不同的话务分布情况或无线电环境。例如，微小区之间的越区切换在一些街道的转角处有时很难执行，特别是在用户快速运动到要使得信号强度的变化每秒超过20dB的场合。在这种情况下，可以用一个“保护伞”式的宏小区为快速运动的用户服务，而用一些微小区为缓慢运动的用户服务。由于用这种方式分别管理不同类型的用户，因此对于遭到严重街角效应影响的快速运动的用户来说可以避免微小区之间的切换。所以，小区分裂的设想一般不仅对于覆盖“热点”(高话务量区)而且对于覆盖“死角”(阻挡无线电信号传播的地形、地带区)是有用的。
虽然小区分裂可以改善满足用户日益增长所需的容量和覆盖，但利用模拟AMPS技术使实际容量的增大毕竟有限。通常认为，只有利用数字技术才能大大提高所希望得到的容量增益，确实获得微小区(小区分裂)设想在增大容量上的效益。因此，在转向数字技术的过程中，EIA/TIA制定了一系列利用数字语音编码(模数变换和语音压缩)和时分多址(TDMA)或码分多址(CDMA)技术的无线接口标准，成倍地增大每个信道的语音电路(通话)的数量(即增大容量)。这些标准包括IS-54(TDMA)和IS-95(CDMA)。这两个都是“双模”标准，既支持使用原AMPS模拟语音和控制信道，也支持在现有的AMPS框架内规定的数字语音信道(这样就便于从模拟向数字过渡，而且可以继续使用现有的模拟移动台)。双模IS-54标准特别已成为所谓的数字AMPS(D-AMPS)标准。有关的一个标准称为IS-55A，规定了IS-54兼容移动台的最低性能指标。晚近，EIA/TIA为D-AMPS制定了一个新的规范，其中包括一个适合支持公众或专用微小区工作、延长移动台电池寿命和增强终端用户功能的数字控制信道。这个新的规范建立在IS-54B标准(IS-54的当前版本)的基础上，称为IS-136。一个规定IS-136兼容移动台的最低性能指标的有关标准当前正在研究之中，称为IS-137A。所有以上列举的EIA/TIA标准在此列作参考，为了充分理解发展背景可能需要参见这些标准。这些标准的拷贝可从电子工业协会(2001Pennsylvania Avenue,N.W.；Washington,D.C.20006)处得到。
随着近几年来转向数字技术，在家庭、办公室、公众场合和实际上用户希望得到电话服务的任何地方转向使用轻便电话机的日益增多。图1的蜂窝电话系统起源于提供汽车电话服务。无线电话进展的下一阶段是出现“个人通信业务”(PCS)的概念。PCS的目的是支持与在建筑物、工厂、仓库、商场、会议中心、航空港内或任何户内户外区域运动的用户的通信，不仅将电话呼叫而且将传真、计算机数据、寻呼和文本消息、甚至是电视信号传送给用户。PCS系统采用数字技术(如在IS-136或欧洲的GSM标准中所规定的TDMA)。与传统的大区域(移动)模拟蜂窝系统相比，PCS系统工作在较低的功率，使用较小的蜂窝结构(即微小区)，因此可以为专用事务或其他应用提供可需的高质量、大容量的无线电覆盖。所以，PCS系统结合了数字技术和微小区体系结构两者的优点，提供了种种很有价值的特色。FCC最近拍卖了1900MHz范围的频谱供PCS系统使用。在1900MHz范围内已规定了称为“A-F频带”的六个频段，每个频带划分为一系列相隔30KHz的双工RF信道，情况与蜂窝系统所采用的对800MHz范围的信道分配类似，只是PCS系统的发射-接收频率间隔为80.04MHz而不是45MHz。
因此，可以预见这种无线环境将包括工作在800MHz范围(以下有时称为“小区频带”)的蜂窝系统和工作在1900MHz范围(以下有时称为“PCS频带”)的PCS系统。这样，希望得到这两种系统服务的移动用户必需使用两个分别能在小区频带和PCS频带内工作的不同移动台，或者更为可取的是使用单个能在这两个频带内工作的“双频带”移动台。设计这种双频带移动台的一种方法是对于小区和PCS频带分别使用完全独立的无线电硬件。然而，这种方法会增大移动台的尺寸和成本。为了最大程度地减小移动台的尺寸和成本，应该尽量使在小区频带工作时所用的硬件也能在PCS频率工作时使用。此外，希望能对现有D-AMPS移动台的设计以例如使它们很容易和很经济地能在新的PCS频带工作的方式加以修改，这样便可及早生产出这种双频带移动台投入市场。这些目的可利用本发明来达到。
本发明允许在小区频带和PCS频带之间共享发射和接收通路中的大部分无线电硬件。按本发明构成的双频带移动台例如能使用单个本机振荡器和单个调制器。此外，按照本发明，配有工作在小区频带的硬件的现有移动台的结构可以稍加修改，附加少量硬件，就能也在PCS频带工作。
一方面，本发明提供了一种能在一个诸如小区频带那样较低的第一频带或一个诸如PCS频带那样较高的第二频带发射数据信号的双频带发射机。这种双频带发射机包括：一个第一振荡装置，用来产生一个本机振荡(LO)信号；一个第二振荡装置，用来产生一个偏置频率(OF)信号；一个第一混频装置，用来将LO信号与OF信号合并成一个第一发射信号；一个调制装置，用来用数据信号对第一发射信号进行调制，产生一个第一数据调制发射信号；一个第二混频装置，用来将第一数据调制发射信号与LO信号合并成一个第二数据调制发射信号；一个程控装置，用来对第一振荡装置和第二振荡装置进行程控，使第一数据调制发射信号处于第一频带而使第二数据调制发射信号处于第二频带；以及一个发射装置，用来在第一频带发射时发射第一数据调制发射信号，而在第二频带发射时发射第二数据调制发射信号。
在本发明的双频带发射机的另一个实施例中，调制装置用数据信号对LO信号和OF信号之一进行调制，产生一个数据调制信号；而第一混频装置将LO信号和OF信号中的另一个与数据调制信号合并成第一数据调制发射信号。在上述双频带发射机的各实施例中，可以通过将LO信号的频率设置在980MHz至1050MHz之间而将OF信号的频率在小区频带发射时设置为155.52MHz而在PCS频带发射时设置为190.56MHz，有选择地将数据信号在小区频带或PCS频带发射。
另一方面，本发明提供了一种能在一个诸如小区频带那样较低的第一频带或一个诸如PCS频带那样较高的第二频带工作的双频带移动台。这种双频带移动台包括：一个检测模拟语音信号的装置；一个将模拟语音信号处理成一个数字基带数据信号的装置；以及一个在第一频带或第二频带发射基带数据信号的双频带发射装置。这个双频带发射装置包括：一个第一振荡装置，用来产生一个本机振荡(LO)信号；一个第二振荡装置，用来产生一个偏置频率(OF)信号；一个第一混频装置，用来将LO信号与OF信号合并成一个第一发射信号；一个调制装置，用来用基带数据信号对第一发射信号进行调制，产生一个第一数据调制发射信号；一个第二混频装置，用来将第一数据调制发射信号与LO信号合并成一个第二数据调制发射信号；一个程控装置，用来对第一振荡装置和第二振荡装置进行程控，使第一数据调制发射信号处于第一频带而使第二数据调制发射信号处于第二频带；以及一个发射装置，用来在第一频带发射时发射第一数据调制发射信号，而在第二频带发射时发射第二数据调制发射信号。
在本发明的双频带移动台的另一个实施例中，调制装置用基带数据信号对LO信号和OF信号之一进行调制，产生一个数据调制信号；而第一混频装置将LO信号和OF信号中的另一个与数据调制信号合并成第一数据调制发射信号。在上述双频带移动台的各实施例中，双频带移动台还可以包括一个双频带接收装置，用来接收一个在第一频带或第二频带的数据调制信号。这个双频带接收装置包括：一个第三混频装置，用来将所接收的第一频带信号与LO信号合并；一个诸如倍频器那样的频率倍增器，用来对LO信号进行倍频；以及一个第四混频装置，用来将所接收的第二频带信号与经倍频的LO信号合并。
再一方面，本发明提供了一种在一个诸如小区频带那样较低的第一频带或一个诸如PCS频带那样较高的第二频带发射一个数据信号的方法。这种方法包括下列步骤：产生一个本机振荡(LO)信号；产生一个偏置频率(OF)信号；将LO信号与OF信号进行混频，产生一个第一发射信号；用数据信号对第一发射信号进行调制，产生一个第一数据调制发射信号；如果需在第一频带发射数据信号，就选择LO信号和OF信号使第一数据调制发射信号处于第一频带，再发射所得到的数据调制第一频带信号；以及如果需在第二频带发射数据信号，就将第一数据调制发射信号与LO信号混频成一个第二数据调制发射信号，选择LO信号和OF信号使第二数据调制发射信号处于第二频带，再发射所得到的第二数据调制发射信号。
在本发明的双频带发射方法的另一个实施例中，将LO信号和OF信号之一用数据信号进行调制，产生一个数据调制信号，再将LO信号和OF信号的另一个与数据调制信号混频，产生第一数据调制发射信号。在上述本发明的方法的各实施例中，可以对第一数据调制发射信号先进行滤波后再与LO信号混频成第二数据调制发射信号。这种滤波起着限制发射第二数据调制发射信号时的寄生辐射的作用。
通过以下结合附图所作的说明，熟悉本技术领域的人员就能更深入地理解本发明，清楚地看到本发明的各个目的和优点。在这些附图中：
图1示出了传统的蜂窝电话系统的体系结构；
图2示出了如在一个已知工业标准IS-55A中所规定的蜂窝电话系统的发射和接收频带以及如在当前制定的另一个已知工业标准IS-137中所规定的个人通信业务(PCS)系统的发射和接收频带；
图3示出了在图2的蜂窝频带内的信道分配情况；
图4示出了在图2的PCS频带内的信道分配情况；
图5示出了包括一个按本发明构成的双频带收发机的移动台的方框图；以及
图6示出了图5中概略示出的双频带收发机的电路图。
参见图2，小区频带分布在频率从824MHz至894MHz的范围内，包括一个从824MHz延伸至849MHz的发射小区频带和一个从869MHz延伸至894MHz的相应接收小区频带。另一方面，PCS频带分布在频率从1850MHz至1990MHz的范围内，包括一个从1850MHz延伸至1910MHz的发射PCS频带和一个从1930MHz延伸至1990MHz的相应接收PCS频带。如图3所示，小区频带内的RF信道分别与特定的信道序号一一对应，各包括相隔45MHz的一个发射中心频率(移动台至基站)和一个相应的接收中心频率(基站至移动台)。如图4所示，PCS频带内的RF信道也分别与特定的信道序号一一对应，各包括相隔80.04的一个发射中心频率(移动台至基站)和一个相应的接收中心频率(基站至移动台)。应该注意的是，虽然在小区频带内使用的每个RF信道都落在A、A′、A″、B或B′频带中的单个频带内(见图3)，但在PCS频带内使用的有些RF信道(信道序号为499-501、666-667、1166-1167、1333-1334和1499-1501这些信道)实际上落在A-F频带中的多于一个的频带内(见图4)。
下面参见图5，所示为按本发明构成的双频带移动台的简化方框图。这个移动台包括一个发射部(图5的上半部)和一个接收部(图5的下半部)。发射部包括拾音器100、编码解码器102、数字信号处理器(DSP)104、采样接口106和双频带发射机108。接收部实质上是发射部的镜像，包括扬声器110、编码解码器112、DSP114、采样接口116和双频带接收机118。DSP104和114、采样接口106和116、双频带收发机108和118都由能对存有移动台发射、接收操作软件的存储器122进行访问的微处理器120控制。双频带发射机108和接收机118通过天线接口124接至天线126。
在发射部，拾音器100检测到的音频(模拟)信号在发射编码解码器102中变换成数字语音样值(数据)送至发射DSP，由它执行增益控制、滤波、语音压缩、信道编码和任何其他所需的语音和控制数据处理(例如按IS-136进行)。然后，经处理的基带数据送至发射采样接口106，由它形成一个由同相(Ⅰ)信号和正交(Q)信号组成的调制波形，正如熟悉本技术领域的人员所周知。基带I、Q调制波形送至双频带发射机108，调制到一个模拟载波信号上，上变频到按需要选择的信道频率，再经滤波、放大后，通过天线接口124送至天线126发射。
在接收部，天线126接收到的调制载波信号通过天线接口124送至双频带接收机118，下变频成一个中频(IF)信号。这个IF信号的振幅、相位和/或频率在采样接口116内采样，所得到的采样数据送至接收DSP114处理。DSP114对采样数据进行解调、滤波、放大/衰减、信道解码和解压缩。然后，经解调和解压缩的数据送至接收编码解码器112变换成基带音频信号，通过扬声器110输出。
图6示出了在图5中概略示出的移动台RF部(双频带发射机108、双频带接收机118和天线接口124。在发射方向，来自采们接口106(图5)的I和Q信号送至IQ调制器130。加到IQ调制器130的另一个输入是混频器132的输出。混频器132将来自主(本振)压控振荡器(VCO)134的信号与来自偏置VCO136的信号合并。主VCO134和偏置VCO136都受微处理器120(图5)中的逻辑控制，如图6中概略所示。在一个优选实施例中，主VCO134设计成可程控至在980MHz和1050MHz之间的任何频率(RF信道)，信道间隔为30KHz，而偏置VCO136设置为155.52MHz和190.56MHz，以满足分别在小区频带和PCS频带工作的需要。
再如图6所示，IQ调制器130的输出送至也受微处理器120(图5)控制的可变增益放大器138。可变增益放大器138用来控制发射信号的输出电平。根据移动台工作在小区频带还是PCS频带，可变增益放大器138输出的信号将由开关140送至相应的发射通路。对于工作在小区频带的情况，开关140将这信号送至小区频带发射通路中的带通滤波器(BPF)142。BPF142从发射信号中滤除任何噪声或寄生信号和在混频器132中所产生的有害信号成分。然后，BPF142的输出送至功率放大器144，将发射信号的功率增大到所要求的电平。功率放大器144的输出端上的信号电平由功率电平传感器146检测，所形成的反馈信号送至微处理器120(图5)，用来调整可变增益放大器138的增益。功率放大器144的输出送至双工器148再送至同向双工器150，最后通过天线126(图5、6)发射。双工器148用来将小区频带发射信号与进入的小区频带接收信号分开，使得发射和接收信号可以分别送至相应的通路。另一方面，同向双工器150用来将小区频带的发射和接收信号与PCS频带的发射和接收信号分开，使得小区频带和PCS频带的信号可以分别送至相应的通路。如本技术领域内所周知，双工器148和同向双工器150都可以用一些BPF来实现。
对于工作在PCS频带的情况，开关140将来自可变增益放大器138的信号送至PCS频带发射通路中的BPF152。PCS频带发射通路中的BPF152执行与小区频带发射通路中的BPF142类似的操作。BPF152的输出送至上变频混频器154，它的另一个输入由主VCO134提供。来自IQ调制器130的信号与来自主VCO134的信号的这种第二混频(第一混频由混频器132提供)将发射信号上变频至在PCS频带的所需频率。上变频混频器154输出的PCS频带发射信号在BPF156内进行滤波，滤除在上变频混频器154中所产生的任何有害信号成分。BPF156的输出送至功率放大器158，它的输出由功率电平传感器160检测。PCS频带发射通路中的功率放大器158和功率电平传感器160执行分别与小区频带发射通路中的功率放大器144和功率电平传感器146类似的操作。功率放大器158的输出送至开关162。开关162在诸如遵从IS-136的D-AMPS系统那样的TDMA系统中所规定的发射时隙期间将发射信号送至同向双工器150。
下面将以从图3、4中列出的一些具体信道为例说明图6中小区频带和PCS频带的发射通路的工作情况。假设移动台工作在小区频带的信道500，相应的发射频率为840MHz(图3)。主VCO134程控至频率为995.52MHz，而偏置VCO136设置成频率为155.52MHz(图6)。这两个信号在混频器132内合并后，产生的和频与差频分别为1151.04MHz和840MHz，这是熟悉本技术领域的人员众所周知的。得到的和频与差频信号送至IQ调制器130，再经可变增益放大器138放大后，由开关140送至小区频带发射通路。于是，1151.04MHz的和频被BPF142滤除，留下840MHz的所需差频通过天线126发射，如前面所述。
另一方面，假设移动台工作在PCS频带的信道500，相应的发射频率为1864.98MHz(图4)。主VCO134程控至频率为1027.77，而偏置VCO136设置成频率为190.56MHz(见图6)。这两个信号在混频器132内合并后，产生的和频与差频分别为1218.33MHz和837.21MHz。得到的和频与差频信号在IQ调制器130内受到调制，再经可变增益放大器138放大后，由开关140送至PCS频带发射通路。1218.33MHz的和频被BPF152滤除后，留下的837.21MHz的差频送至上变频混频器154，与主VCO134输出的1027.77MHz信号再次混频。这个第二混频产生的和频与差频分别为1864.98MHz和190.56MHz。190.56MHz的差频被BPF156滤除，留下1864.98MHz的所需和频通过天线126发射，如前面所述。
在小区频带和PCS频带的接收情况在某种程度上来说是相应发射情况的镜像。在小区频带接收期间，所接收的信号从双工器148送至后接BPF166的线性放大器164。BPF166用来衰减频带外的噪声(包括线性放大器164所产生的噪声)和其他寄生信号。BPF166的输出送至IF混频器168，将所接收的小区频带信号与主VCO134输出的信号合并。这个混频级将所接收的小区频带信号下变频成第一IF频率送至BPF170，然后再以与图5基本一致的方式进行处理和下变频，产生一个基带音频信号。
另一方面，在PCS频带接收期间，所接收的信号由开关162送至BPF172，滤除PCS频带外的信号成分。BPF172的输出送至后接BPF176的线性放大器174。BPF176用来进一步衰减频带外的噪声(包括线性放大器174所产生的噪声)和其他寄生信号。BPF176的输出送至IF混频器178，将所接收的PCS频带信号与将来自主VCO134的LO信号的频率提高一倍的倍频器180输出的信号合并。由于所接收的PCS频带信号的频率大致是主VCO134输出的LO信号的频率的两倍，因此这个混频级将所接收的PCS频带信号下变频成第一IF频率送至BPF170，然后再以与对所接收的小区频带信号所执行的类似的方式进行IF处理和下变频。
由此可见，本发明使得在小区和PCS频带工作时可以共享一系列无线电硬件器件(例如在发射方向的IQ调制器130及其以前的器件和在接收方向的BPF170及其以后的器件)。也可看到，采用本发明，一个移动台通过附加少量硬件(例如BPF152和混频器154)重新改装后就具有在PCS频带发射的能力。由于在上变频混频器154之前使用了BPF152，因此本发明的另一个优点是便于满足在PCS频带对寄生辐射的严格要求，因为BPF152过滤处于较低频率的PCS发射信号，从而能用一个比在PCS频带进行等效滤波所需的滤波器更小的带通滤波器来实现。
还可看到，按照本发明，熟悉本技术领域的人员可以对图6的基本电路在操作上或结构上进行种种修改。例如，由于收、发信道间隔在小区频带是45MHz而在PCS频带是80.04MHz(相差35.04MHz)，因此在小区频带工作与PCS频带工作之间进行转换时应改变主VCO134或偏置VCO136的频率。在本发明这个优选实施例中，改变的是偏置VCO136的频率。具体地说，偏置VCO136的频率对于在小区频带工作设置为155.52MHz，而对于在PCS频带工作设置为190.56MHz(两者相差也是35.04MHz)。然而，也可以将偏置VCO136的频率固定在例如155.52MHz，而通过相应程控主VCO134来补偿收发信道间隔的差别(即“跳变”主VCO134而不是偏置VCO136)。
作为也属于本发明的对图6电路作出的可能修改的另一个例子，可以将混频器132从IQ调制器130的输入端移至输出端(例如接在可变增益放大器138之前)而仍不影响电路在双频带进行工作。在这种情况下，IQ调制器130就要接收来自主VCO134的信号或来自偏置VCO136的信号(以及接收IQ信号)，而混频器132要接收另一个VCO信号(以及接收来自IQ调制器130的已调信号)。最好，来自主VCO134的信号送至混频器132，而来自偏置VCO136的信号送至IQ调制器130，使得IQ信号的调制在较低的频率进行(从而产生较少的有害信号成分)。
作为对图6电路所作的可能改动的又一个例子，可以用一个镜像抑制混频器来实现混频器132，这样就只有所需的差频从混频器132加至IQ调制器130。或者，也可以在混频器132的输出端加一个适当的滤波器来滤除不需要的和频。
一般说来，熟悉本技术领域的人员很容易认识到，可以在实质上不背离本发明的精神和范围的情况下对这里所揭示的本发明这些实施例进行种种修改和变动。因此，在这里所揭示的本发明的形式只是示例性的，并不构成对本发明的限制，而本发明的专利保护范围仅由所附权利要求限定。

Claims (30)

1．一种能在一个较低的第一频带或一个较高的第二频带发射数据信号的双频带发射机，所述双频带发射机包括：
一个第一振荡装置，用来产生一个本机振荡(LO)信号；
一个第二振荡装置，用来产生一个偏置频率(OF)信号；
一个第一混频装置，用来将所述LO信号与所述OF信号合并成一个第一发射信号；
一个调制装置，用来用所述数据信号对所述第一发射信号进行调制，产生一个第一数据调制发射信号；
一个第二混频装置，用来将所述第一数据调制发射信号与所述LO信号合并成一个第二数据调制发射信号；
一个程控装置，用来对所述第一振荡装置和所述第二振荡装置进行程控，使所述第一数据调制发射信号处于所述第一频带而使所述第二数据调制发射信号处于所述第二频带；以及
一个发射装置，用来在所述第一频带发射时发射所述第一数据调制发射信号，而在所述第二频带发射时发射所述第二数据调制发射信号。
2．权利要求1的双频带发射机，其中所述第一频带是一个由蜂窝系统使用的发射频带，而所述第二频带是一个由个人通信业务(PCS)系统使用的发射频带。
3．权利要求2的双频带发射机，其中所述蜂窝发射频带从824MHz延伸至849MHz，而所述PCS发射频带从1850MHz延伸至1910MHz。
4．权利要求3的双频带发射机，其中所述LO信号的频率有选择地设置在980MHz和1050MHz之间，所述OF信号的频率在所述蜂窝发射频带发射时设置为155.52MHz而在所述PCS发射频带发射时设置为190.56MHz。
5．权利要求3的双频带发射机，其中所述OF信号的频率在所述蜂窝发射频带或所述PCS发射频带发射时设置为155.52MHz。
6．一种能在一个较低的第一频带或一个较高的第二频带发射数据信号的双频带发射机，所述双频带发射机包括：
一个第一振荡装置，用来产生一个本机振荡(LO)信号；
一个第二振荡装置，用来产生一个偏置频率(OF)信号；
一个调制装置，用来用所述数据信号对所述LO信号和所述OF信号之一进行调制，产生一个数据调制信号；
一个第一混频装置，用来将所述LO信号和所述OF信号中的另一个与所述数据调制信号合并成一个第一数据调制发射信号；
一个第二混频装置，用来将所述第一数据调制发射信号与所述LO信号合并成一个第二数据调制发射信号；
一个程控装置，用来对所述第一振荡装置和所述第二振荡装置进行程控，使所述第一数据调制发射信号处于所述第一频带而使所述第二数据调制发射信号处于所述第二频带；以及
一个发射装置，用来在所述第一频带发射时发射所述第一数据调制发射信号，而在所述第二频带发射时发射所述第二数据调制发射信号。
7．权利要求6的双频带发射机，其中所述第一频带是一个由蜂窝系统使用的发射频带，而所述第二频带是一个由个人通信业务(PCS)系统使用的发射频带。
8．权利要求7的双频带发射机，其中所述蜂窝发射频带从824MHz延伸至849MHz，而所述PCS发射频带从1850MHz延伸至1910MHz。
9．权利要求8的双频带发射机，其中所述LO信号的频率有选择地设置在980MHz和1050MHz之间，所述OF信号的频率在所述蜂窝发射频带发射时设置为155.52MHz而在所述PCS发射频带发射时设置为190.56MHz。
10．权利要求8的双频带发射机，其中所述OF信号的频率在所述蜂窝发射频带或所述PCS发射频带发射时设置为155.52MHz。
11．一种能在一个较低的第一频带或一个较高的第二频带工作的双频带移动台，所述双频带移动台包括：
一个检测模拟语音信号的装置；
一个将所述模拟语音信号处理成一个数字基带数据信号的装置；以及
一个在所述第一频带或所述第二频带发射所述基带数据信号的双频带发射装置，所述双频带发射装置包括：
一个第一振荡装置，用来产生一个本机振荡(LO)信号；
一个第二振荡装置，用来产生一个偏置频率(OF)信号；
一个第一混频装置，用来将所述LO信号与所述OF信号合并成一个第一发射信号；
一个调制装置，用来用所述基带数据信号对所述第一发射信号进行调制，产生一个第一数据调制发射信号；
一个第二混频装置，用来将所述第一数据调制发射信号与所述LO信号合并成一个第二数据调制发射信号；
一个程控装置，用来对所述第一振荡装置和所述第二振荡装置进行程控，使所述第一数据调制发射信号处于所述第一频带而使所述第二数据调制发射信号处于所述第二频带；以及
一个发射装置，用来在所述第一频带发射时发射所述第一数据调制发射信号，而在所述第二频带发射时发射所述第二数据调制发射信号。
12．权利要求11的移动台，所述移动台还包括一个能在所述第一频带或所述第二频带接收数据调制信号的双频带接收装置，所述双频带接收装置包括：
一个第三混频装置，用来将所述接收到的第一频带信号与所述LO信号合并；
一个频率倍增器，用来上变频所述LO信号；以及
一个第四混频装置，用来将所述接收到的第二频带信号与所述经上变频的LO信号合并。
13．权利要求12的移动台，其中所述第一频带包括分配给蜂窝系统的一个发射频带和一个接收频带，而所述第二频带包括分配给个人通信业务(PCS)系统的一个发射频带和一个接收频带。
14．权利要求13的移动台，其中所述蜂窝发射频带从824MHz延伸至849MHz，所述蜂窝接收频带从869MHz延伸至894MHz，所述PCS发射频带从1850MHz延伸至1910MHz，所述PCS接收频带从1930MHz延伸至1990MHz。
15．权利要求14的移动台，其中所述频率倍增器是一个倍频器。
16．一种能在一个较低的第一频带或一个较高的第二频带工作的双频带移动台，所述移动台包括：
一个检测模拟语音信号的装置；
一个将所述模拟语音信号处理成一个数字基带数据信号的装置；以及
一个在所述第一频带或所述第二频带发射所述基带数据信号的双频带发射装置，所述双频带发射装置包括：
一个第一振荡装置，用来产生一个本机振荡(LO)信号；
一个第二振荡装置，用来产生一个偏置频率(OF)信号；
一个调制装置，用来用所述基带数据信号对所述LO信号和所述OF信号之一进行调制，产生一个数据调制信号；
一个第一混频装置，用来将所述LO信号和所述OF信号中的另一个与所述数据调制信号合并成一个第一数据调制发射信号；
一个第二混频装置，用来将所述第一数据调制发射信号与所述LO信号合并成一个第二数据调制发射信号；
一个程控装置，用来对所述第一振荡装置和所述第二振荡装置进行程控，使所述第一数据调制发射信号处于所述第一频带而使所述第二数据调制发射信号处于所述第二频带；以及
一个发射装置，用来在所述第一频带发射时发射所述第一数据调制发射信号，而在所述第二频带发射时发射所述第二数据调制发射信号。
17．权利要求16的移动台，所述移动台还包括一个在所述第一频带或所述第二频带接收数据调制信号的双频带接收装置，所述双频带接收装置包括：
一个第三混频装置，作来将所述接收到的第一频带信号与所述LO信号合并；
一个频率倍增器，用来上变频所述LO信号；以及
一个第四混频装置，用来将所述接收到的第二频带信号与所述经上变频的LO信号合并。
18．权利要求17的移动台，其中所述第一频带包括分配给蜂窝系统的一个发射频带和一个接收频带，而所述第二频带包括分配给个人通信业务(PCS)系统的一个发射频带和一个接收频带。
19．权利要求18的移动台，其中所述蜂窝发射频带从824MHz延伸至849MHz，所述蜂窝接收频带从869MHz延伸至894MHz，所述PCS发射频带从1850MHz延伸至1910MHz，所述PCS接收频带从1930MHz延伸至1990MHz。
20．权利要求19的移动台，其中所述频率倍增器是一个倍频器。
21．一种在一个较低的第一频带或一个较高的第二频带发射数据信号的方法，所述方法包括下列步骤：
产生一个本机振荡(LO)信号；
产生一个偏置频率(OF)信号；
将所述LO信号与所述OF信号进行混频，产生一个第一发射信号；
用所述数据信号对所述第一发射信号进行调制，产生一个第一数据调制发射信号；
如果需在所述第一频带发射所述数据信号，就选择所述LO信号和所述OF信号使所述第一数据调制发射信号处于所述第一频带，再发射所述数据调制第一频带信号；以及
如果需在所述第二频带发射所述数据信号，就将所述第一数据调制发射信号与所述LO信号混频成一个第二数据调制发射信号，选择所述LO信号和所述OF信号使所述第二数据调制发射信号处于所述第二频带，再发射所述第二数据调制发射信号。
22．权利要求21的方法，其中所述第一数据调制发射信号先加以滤波，再与所述LO信号混频产生所述第二数据调制发射信号。
23．权利要求22的方法，其中所述第一频带处于800MHz范围，而所述第二频带处于1900MHz范围。
24．权利要求23的方法，其中所述LO信号的频率有选择地设置在980MHz和1050MHz之间，所述OF信号的频率在所述第一频带发射时设置为155.52MHz而在所述第二频带发射时设置为190.56MHz。
25．权利要求23的方法，其中所述OF信号的频率在所述第一频带或所述第二频带发射时设置为155.52MHz。
26．一种在一个较低的第一频带或一个较高的第二频带发射数据调制信号的方法，所述方法包括下列步骤：
产生一个本机振荡(LO)信号；
产生一个偏置频率(OF)信号；
用所述数据信号对所述LO信号和所述OF信号之一进行调制，产生一个数据调制信号；
将所述LO信号和所述OF信号中的另一个与所述数据调制信号进行混频，产生一个第一数据调制发射信号；
如果需在所述第一频带发射所述数据信号，就选择所述LO信号和所述OF信号使所述第一数据调制发射信号处于所述第一频带，再发射所述数据调制第一频带信号；以及
如果需在所述第二频带发射所述数据信号，就将所述第一数据调制发射信号与所述LO信号混频成一个第二数据调制发射信号，选择所述LO信号和所述OF信号使所述第二数据调制发射信号处于所述第二频带，再发射所述第二数据调制发射信号。
27．权利要求26的方法，其中所述第一数据调制发射信号先加以滤波，再与所述LO信号混频产生所述第二数据调制发射信号。
28．权利要求27的方法，其中所述第一频带处于800MHz范围，而所述第二频带处于1900MHz范围。
29．权利要求28的方法，其中所述LO信号的频率有选择地设置在980MHz和1050MHz之间，所述OF信号的频率在所述第一频带发射时设置为155.52MHz而在所述第二频带发射时设置为190.56MHz。
30．权利要求28的方法，其中所述OF信号的频率在所述第一频带或所述第二频带发射时设置为155.52MHz。
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