用于具有自适应I/Q调整的异步再调制的系统和方法

申请号 CN201280058095.1 申请日 2012-09-26 公开(公告)号 CN103959646A 公开(公告)日 2014-07-30
申请人 航空网络公司; 发明人 E·威恩; Y-F·朝; Y·秦; R·马蒂安;
摘要 各个 实施例 提供通过使用解调和接着的再调制用于从一个调制 信号 到另一个调制信号的信号转换的系统和方法。根据某些实施例,信号接收系统可以包括 I/Q解调器 、I/Q信号调节器、以及I/Q 调制器 ,其中I/Q解调器将第一调制信号解调为同相(“I”)信号和 正交 (“Q”)信号,I/Q信号调节器自适应调整Q信号以增加基于第二调制信号的过渡信号的 信噪比 (SNR),I/Q调制器将I信号和调整后的Q信号调制为第二调制信号。为了增加SNR,Q信号可以基于解调期间由I/Q调制器下游的解调器针对过渡信号确定的计算误差进行调整。
权利要求

1.一种被配置为将第一调制信号转换为第二调制信号的信号接收系统,所述信号接收系统包括:
I/Q解调器,其被配置为基于第一振荡器信号将所述第一调制信号解调为同相信号即I信号和正交信号即Q信号,所述第一调制信号基于和所述第一振荡器信号异步的第二振荡器信号进行调制;
I/Q信号调节器,其被配置为自适应调整所述Q信号,以增加基于所述第二调制信号的过渡信号的信噪比即SNR,所述Q信号基于针对所述过渡信号确定的已计算的误差进行调整;
I/Q调制器,其被配置为基于所述I信号和已调节的Q信号调制所述第二调制信号;以及
下游解调器,其被配置为解调所述过渡信号和帮助确定所述过渡信号的所述已计算的误差。
2.根据权利要求1所述的信号接收系统,其中自适应调整所述Q信号包括基于所述已计算的误差调整所述Q信号的增益。
3.根据权利要求2所述的信号接收系统,其中所述Q信号调节器包括被配置为调整所述Q信号的增益的可变增益放大器
4.根据权利要求1所述的信号接收系统,其中自适应调整所述Q信号包括基于所述已计算的误差将正交校正应用到所述Q信号。
5.根据权利要求4所述的信号接收系统,其中所述Q信号调节器包括乘法器,所述乘法器被配置为基于所述Q信号和所述I信号将所述正交校正应用到所述Q信号。
6.根据权利要求1所述的信号接收系统,其中所述已计算的误差基于所述过渡信号的均方差即MSE。
7.根据权利要求6所述的信号接收系统,其中所述下游解调器通过为所述过渡信号提供所述MSE帮助确定所述已计算的误差。
8.根据权利要求6所述的信号接收系统,其中所述已计算的误差通过将最速下降算法应用到所述MSE而确定。
9.根据权利要求1所述的信号接收系统,其中所述信号接收系统进一步包括:
室外单元即ODU,其包括所述I/Q解调器、所述Q信号调节器以及所述I/Q再调制器;
以及
被耦合到所述ODU并包括所述下游解调器的室内单元即IDU。
10.根据权利要求9所述的信号接收系统,其中所述IDU向所述ODU传送作为遥测数据的所述已计算的误差。
11.根据权利要求1所述的信号接收系统,其进一步包括远程存取卡即RAC,其包括所述下游解调器。
12.根据权利要求1所述的信号接收系统,其中所述第一调制信号基于射频信号
13.一种被配置为将第一调制信号转换为第二调制信号的信号接收器,所述信号接收器包括:
I/Q解调器,其被配置为基于第一振荡器信号将第一调制信号解调为同相信号即I信号和正交信号即Q信号,所述第一调制信号基于和所述第一振荡器信号异步的第二振荡器信号进行调制;
I/Q信号调节器,其被配置为自适应调整所述Q信号,以增加基于所述第二调制信号的过渡信号的信噪比即SNR,所述Q信号基于针对所述过渡信号确定的已计算的误差进行调整;以及
I/Q调制器,其被配置为基于所述I信号和已调节的Q信号调制所述第二调制信号。
14.一种用于将第一调制信号下变频为第二调制信号的方法,所述方法包括:
基于第一振荡器信号将所述第一调制信号解调为同相信号即I信号和正交信号即Q信号,所述第一调制信号基于和所述第一振荡器信号异步的第二振荡器信号进行调制;
自适应调整所述Q信号,以增加基于所述第二调制信号的过渡信号的信噪比即SNR,所述Q信号基于所述过渡信号的已计算的误差进行调整;
基于所述I信号和已调节的Q信号调制所述第二调制信号;以及
基于所述过渡信号的解调来计算所述过渡信号的误差。
15.根据权利要求14所述的方法,其中自适应调整所述Q信号包括基于所述已计算的误差调整所述Q信号的增益。
16.根据权利要求14所述的方法,其中所述Q信号的所述增益由可变增益放大器调整。
17.根据权利要求14所述的方法,其中自适应调整所述Q信号包括基于所述已计算的误差将正交校正应用到所述Q信号。
18.根据权利要求17所述的方法,其中所述正交校正由接收所述正交校正和所述I信号的乘法器来应用。
19.根据权利要求14所述的方法,其中所述已计算的误差基于所述过渡信号的均方差即MSE。
20.根据权利要求19所述的方法,其中计算所述误差包括解调器在所述过渡信号的解调期间提供所述MSE。
21.根据权利要求19所述的方法,其中计算所述误差包括将最速下降算法应用到所述MSE。
22.一种被配置为将第一调制信号转换为第二调制信号的信号接收系统,所述信号接收系统包括:
用于基于第一振荡器信号将所述第一调制信号解调为同相信号即I信号和正交信号即Q信号的装置,所述第一调制信号基于和所述第一振荡器信号异步的第二振荡器信号进行调制;
用于自适应调整所述Q信号以增加基于所述第二调制信号的过渡信号的信噪比即SNR的装置,所述Q信号基于所述过渡信号的已计算的误差进行调整;
用于基于所述I信号和已调节的Q信号调制所述第二调制信号的装置;以及用于基于所述过渡信号的解调来计算所述过渡信号的误差的装置。

说明书全文

用于具有自适应I/Q调整的异步再调制的系统和方法

技术领域

[0001] 本(多个)发明涉及接收信号,更具体地,涉及解调和调制信号。

背景技术

[0002] 信号调制在很多电子应用,尤其是在调制技术促进传送和接收有线和无线通信信号的通信相关那些电子应用起关键作用。调制技术的使用不仅在通过同轴电缆和双绞线进行通信,而且在微波和卫星频率的空中通信中是常见的。通常,信号调制的几个阶段参与从一个位置传送通信信号,以及在另一位置接收到通信信号。这在使用微波通信系统从远程站点向当地办事处传送通信信号,以及接着在电缆上从当地办事处向用户端设备(CPE)传送通信信号的微波通信的情况下是常见的。
[0003] 传统的信号接收器,尤其是被配置为接收无线信号(例如,在像微波和毫米波的射频)的那些信号接收器在信号处理期间采用外差系统将信号从一个频率转换为另一个频率。例如,当传统微波系统在微波频率接收信号时,该系统将信号从微波频率转换为优化在电缆介质上传输的较低频率。传统微波系统通常通过将射频(RF)信号(在此情况下是微波频率)转换为可以在电缆介质上更好地被调制的中频(IF)。
[0004] 图1示出一个这类传统的外差系统100,其被配置为将射频信号102转换为中频信号120。特别地,外差系统100示出了双下变频外差系统,其中射频信号102在被下变频为第二中频120之用于随后信号处理(例如,数据解调和/或载波恢复)以前,首先被下变频为用于图像滤波目的的第一中频信号110。如图所示,传统的外差系统100通过以下执行双下变频:用放大器104放大射频信号102,以及接着(在混频器106)与由振荡器108生成的振荡器信号(在频率F1)混频所产生的放大射频信号。该混频产生第一中频信号110(IF1),第一中频信号110在与由另一个振荡器118生成的振荡器信号(在频率F2)(在混频器116)混频之前,随后被滤波器112(例如,用于图像滤波)过滤并被放大器114放大。第二中频信号120从混频器116产生。经过进一步放大,第二中频信号120将准备用于进一步解调和/或载波恢复处理。

发明内容

[0005] 各个实施例提供用于信号转换的系统和方法,其通过使用解调和接着的再调制,将信号从一个调制信号转换为另一个调制信号。
[0006] 根据某些实施例,提供一种信号接收系统,其包括I/Q解调器、I/Q信号调节器、以及I/Q调制器。I/Q解调器可以被配置为基于第一振荡器信号(例如,以第一频率)将第一调制信号解调为同相(“I”)信号和正交(“Q”)信号,其中第一调制信号(例如,在远程微波站点)基于与所述第一振荡器信号异步的第二振荡器信号(例如,以第一频率或接近第一频率)被调制。
[0007] 作为第一振荡器信号在第一调制信号被调制后异步于第二振荡器信号的结果,I/Q解调器(在本文也被称为“接收器侧I/Q调制器”)被认为与提供/生成第一调制信号的发射器侧I/Q调制器不同步。这种情况可能出现在无线通信环境中(例如,使用微波通信的环境),其中无线发射器的I/Q调制器位于第一站点,并且无线接收器的I/Q解调器位于远离第一站点的无线同步是很困难或不切实际的第二站点。一般来说,当接收器侧I/Q解调器与发射器侧I/Q调制器不同步时,由接收器侧I/Q解调器使用的本地振荡器的频率(例如,第一振荡器频率)与由发射器侧I/Q调制器使用的本地振荡器的频率之间的差异(例如,0.01Hz)产生星座自旋。这种星座自旋会导致在接收器侧的调制信号的SNR明显下降。不过,本文描述的各个实施例消除了接收器侧I/Q解调器与发射器侧I/Q调制器同步的需求,从而避免了接收器侧下游的SNR的下降。
[0008] I/Q信号调节器可以被配置为自适应调整Q信号,以增加基于第二调制信号的过渡信号的信噪比(SNR),其中Q信号基于针对过渡信号确定的计算误差进行调整。I/Q调制器可以被配置为基于I信号和已调整的Q信号调制第二调制信号。对于某些实施例,I信号可以在调制之前被滤波(例如,低通滤波)和/或以其他方式修改。同样,对于某些实施例,Q信号可以在由I/Q信号调节器调整之前或之后被滤波和/或以其他方式修改。
[0009] 根据实施例,Q信号的自适应调整可以包括对Q信号应用正交校正;调整Q信号的增益(例如,差分增益);或两者全部。通过调整Q信号,各个实施例可以针对存在于从第二调制信号产生的过渡信号中的各种类型的误差进行校正。可通过I/Q调节器校正的误差示例可以包括正交误差、增益误差、延迟误差以及相旋误差。
[0010] I/Q调制器的解调器下游(此后,被称为“下游解调器”)可以随后接收作为过渡信号的第二调制信号(例如,相比于第二调制信号,所述过渡信号等同于第二调制信号或是对于第二调制信号稍微修改)并且解调过渡信号供进一步处理(例如,检索载波数据)。对于某些实施例,下游解调器可以被配置为解调过渡信号和帮助确定过渡信号的计算误差。例如,基于过渡信号的解调,下游解调器能够提供过渡信号的均方误差(MSE),均方误差可以被随后用于确定所述过渡信号的计算误差(例如,向MSE应用算法,例如最速下降算法)。
对于某些实施例,信号接收系统可以进一步包括下游解调器。
[0011] 对于某些实施例,I/Q信号调节器可以被配置为自适应调整I信号和/或调整Q信号,以增加过渡信号的SNR,其中调整I信号和/或调整Q信号根据针对过渡信号确定的计算误差进行调整。因此,I/Q调制器可以被配置为将从I/Q信号调节器所得的I和Q信号调制(即,再调制)为第二调制信号。例如,I/Q信号调节器可以只调整I信号,只调整Q信号,或两者全部,并且I/Q调制器将基于这些信号调整调制第二调制信号。对于某些实施例,I信号和/或Q信号可以基于从I/Q信号调节器所得的I和Q信号在调整之前或之后但是在第二调制信号的调制之前被过滤和/或以其他方式修改。
[0012] 在各个实施例中,信号接收系统被实施为微波系统中常见的分体式系统,其中室外单元(ODU)包括I/Q解调器、Q信号调节器、以及I/Q再调制器,其中室内单元(IDU)被耦合到ODU并包括下游解调器。对于某些实施例,下游解调器可以是远程存取卡(RAC)的一部分,RAC可以被配置为安装/实施在ODU中。
[0013] 在某些分体式的实施例中,射频(RF)信号(例如,微波频率信号)可以作为第一调制信号在ODU的I/Q解调器处被接收。利用RF信号的I/Q信号,I/Q调制器输出第二调制信号,第二调制信号具有低于RF信号频率的调制频率,并且具有使第二调制信号适合在电缆上(例如,在将ODU耦合到IDU的电缆上)传输的调制频率。基于第二调制的信号(过渡信号)可以最终被IDU的下游解调器接收,下游解调器进而在过渡信号被解调时,将生成过渡信号的误差信号(例如,MSE)。这个误差信息可以作为遥测数据最终被传回ODU,ODU将遥测数据转换为(例如,通过I/Q信号调节器)要被应用于第一调制信号的I/Q信号的调整数据。随后,已调节的I/Q信号被调制为被传送到IDU的更加新的第二调制信号,从而重复校正过程。
[0014] 通过以这种方式向ODU的I/Q信号调节器提供IDU的下游解调器的误差信息,各个实施例促进误差反馈回路,通过反馈回路,ODU可以连续调整ODU中的第二调制信号,从而有利于减少IDU的过渡信号中的误差。
[0015] 根据某些实施例,本文的各个操作可以通过使用数字设备实施,以及可以提供包括计算机可用介质的计算机程序产品,计算机可用介质具有嵌入在其中的计算机程序代码,计算机程序代码促使计算设备(即,数字设备)执行本文的指定操作。本文的实施例可以被用于将信号从一个频率转换(例如,下变频或上变频)为另一个频率。
[0016] 各个实施例的其他特征和方面将从下列结合随附绘图的具体实施方式变得显而易见,其中绘图通过示例的方式示出各个实施例的特征。附图说明
[0017] 所述绘图仅被设置用于说明目的,并且只示出典型或示例实施例。这些绘图被设置以促进读者的理解,不应被视为对各个实施例的广度、范围或适用性的限制。
[0018] 图1示出用于信号下变频的传统外差系统示例的示意图。
[0019] 图2示出根据某些实施例的信号接收系统的示例的示意图。
[0020] 图3示出各个实施例可以被实施或被采用的微波通信系统示例的示意图。
[0021] 图4示出根据某些实施例的分体式系统的示例的示意图。
[0022] 图5示出说明信号误差的星座图的示例。
[0023] 图6示出某些实施例产生的星座图的示例。
[0024] 图7示出根据某些实施例的用于信号调制的方法的示例的流程图
[0025] 图8示出可以由某些实施例采用的数字设备的示例的框图
[0026] 所述绘图并不打算将所述实施例列举或限制在所公开的精确形式。应当理解,各个实施例可以用其更改或变更实施。

具体实施方式

[0027] 各个实施例涉及用于接收、解调和调制信号的系统和方法。某些实施例允许使用缺乏与发射器侧调制器同步的接收器侧解调器/调制器组合(在本文也被称为“再调制器”),其中发射器侧调制器向接收器侧再调制器提供调制信号。再调制器可以自适应调整从所接收的调制信号解调的同相(“I”)和/或正交(“Q”)信号(例如,基带信号),以补偿在其他方面缺乏同步造成的信噪比(SNR)下降。
[0028] 对同相信号和/或正交信号的调整可以包括差分增益的调整或对相差的调整(例如,通过正交校正的方式)。实施例可以调整I和/或Q信号,以增加SNR和减少再调制器下游解调的信号(此后,被称为“下游信号”)的均方差(MSE)。下游信号的MSE可以由位于再调制器的下游的解调器提供。此外,自适应算法(例如,最速下降算法)可以被应用于MSE并产生提供由再调制器对I和/或Q信号调整的控制信号。在特定实施例中,自适应算法可以被用于向再调制器连续地提供这类控制信号,再调制器进而调整I和/或Q信号,用于增加SNR。当MSE达到或超过特定值时,自适应算法可以被应用到再调制器或控制信号可以被提供给再调制器。根据实施例,阀值可以是静态或自适应确定的。
[0029] 实施例可以被实施为信号接收系统,所述信号接收系统包括I/Q解调器、I/Q信号调节器,以及I/Q调制器(此后,也被称为“接收器侧I/Q调制器”),其中I/Q解调器将第一调制信号解调为同相(“I”)信号和正交(“Q”)信号,I/Q信号调节器自适应调整Q信号,以增加基于第二调制信号的过渡信号(“下游信号”)的信噪比(SNR),I/Q调制器将I信号和已调节的Q信号调制为第二调制信号。为了增加SNR,Q信号可以基于下游信号的已计算的误差进行调整。误差可以在处理期间由位于接收器侧I/Q调制器下游的解调器(例如,I/Q解调器)确定。
[0030] 观察到的过渡信号的误差可能是部分由于电路中的正交失衡、差分延迟、I与Q信号之间的增益失衡,或发射器侧I/Q调制器中的正交失衡。这些失衡和/或延迟可以归因于由I/Q解调器(接收器侧I/Q调制器)所采用的本地振荡与生成第一调制信号的发射器的调制器(此后,被称为“发射器侧I/Q调制器”)所采用的本地振荡器之间的非同步。通常,这种非同步会以等于本地振荡器之间差异的速率产生非预期的星座自旋(例如,对于QAM信号);即使轻微的自旋(例如,0.01Hz)也足以引起产生接收器侧I/Q调制器(即,再调制器)的下游SNR下降的失衡和/或延迟。
[0031] 不过,各个实施例可以补偿起源于正交失衡、增益失衡和/或电路延迟的星座自旋,以实现增加的SNR。特别地,某些实施例可以减轻以其他方式从与发射器侧I/Q调制器非同步的接收器侧I/Q解调器产生的SNR性能下降,尤其是在第一调制信号是高调制正交幅度调制(QAM)信号的应用中。特定实施例使得采用解调和接着调制(即,再调制)替换外差下变频系统可行,以及使得可以使用这类解调/再调制,而不需要接收器侧解调器的本地振荡器与发射器侧调制器的本地振荡器之间的同步。
[0032] 在特定实施例中,解调/调制的使用比外差下变频器的使用更低廉,这是因为解调/调制可以通过使用比传统外差下变频系统的成本具有更低成本的组件(例如,合成器和调制组件)来实施。另外,解调/调制的使用可以通过启用同相和正交信号(基带信号)的更低成本过滤代替更高成本的陶瓷过滤,来提供中频(IF)过滤的更低成本方案。
[0033] 随后的方程式可用于解释某些实施例的操作和行为。方程式根据下列术语定义。
[0034] θ=解调器正交误差
[0035] Φ=解调器旋转误差
[0036] α=再调制器正交误差
[0037] g=解调器到再调制器基带增益误差
[0038] Δω=I/Q调制器的振荡器与解调器的振荡器之间的频率误差。
[0039] ω0=s(t)的IF频率
[0040] ω1=y(t)的IF频率
[0041] I=TX侧上的调制器I信道
[0042] Q=TX侧上的调制器Q信道
[0043] 方程式1可以描述在中频频率ω0产生理想信号S(t)的发射器侧调制器。
[0044] 方程式1 S(t)=I*Cos(ω0t)+Q*Sin(ω0t)
[0045] 如下面的方程式2和3可以描述实施例的接收器侧I/Q解调器,接收器侧I/Q解调器被配置为产生由接收器侧I/Q解调器接收的来自发射器侧调制器的信号S(t)的解调同相信号(Id)和解调正交信号(Qd)。根据某些实施例,信号S(t)可以作为射频(RF)信号(例如,在微波频率处的QAM信号)由接收器侧I/Q解调器接收。信号Id和Qd可以不必是由发射器侧调制器接收的信号I和Q的精确复制(参照方程式1)。
[0046] 方程式2 Id=S(t)*Cos(ω0t+Δωt+Φ+θ/2),
[0047] 方程式3 Qd=S(t)*Sin(ω0t+Δωt+Φ-θ/2)
[0048] 在相乘和过滤方程式2和3的高阶频率项(在2*ω0发生的高阶频率项)后,下列关系可以产生:
[0049] 方程式4 Id=I*Cos(Δωt+Φ+θ/2)-Q*Sin(Δωt+Φ+θ/2),
[0050] 方程式5 Qd=Q*Cos(Δωt+Φ-θ/2)+I*Sin(Δωt+Φ-θ/2)
[0051] 对于方程式4和5,项Δω可以描述从与发射器侧调制器非同步的接收器侧I/Q解调器产生的星座自旋。如本文所指出的,这类自旋可以引起是某些实施例的接收器侧I/Q调制器下游的解调器的误差和SNR下降(由下面的方程式6和7描述)。通常,当没有星座自旋转时,星座可以被认为是静止的,但仍然会旋转Φ。当星座在旋转但没有正交和增益误差时,那么接收器侧I/Q调制器的下游的解调器可以不受自旋影响。不过,当存在星座自旋转以及正交和/或增益误差时,下游解调器产生SNR下降。
[0052] 如下的方程式6可以描述实施例的接收器侧I/Q调制器,其以不同的中频生成新信号Y(t)。
[0053] 方程式6 Y(t)=g*Id*Cos(ω1t+α/2)+Qd*Sin(ω1t-α/2)
[0054] 方程式6中乘出来的信号Y(t)会产生方程式7。
[0055] 方程 式7 Y(t)= I{g[Cos(ω1t-Δωt-Φ+α/2-θ/2)+Cos(ω1t+Δωt+Φ+α/2+θ/2)]+Cos(ω1t-Δωt-Φ-α/2+θ/2)-Cos(ω1t+Δωt+Φ-α/2-θ/2)}+Q{g[Sin(ω1t-Δωt-Φ+α/2-θ/2)-Sin(ω1t+Δωt+Φ+α/2+θ/2)]+Sin(ω1t-Δωt–Φ-α/2+θ/2)-Sin(ω1t-Δωt-Φ-α/2-θ/2)}
[0056] 如下面列举的方程式8和9可以描述下游解调器和载波恢复,其从由接收器侧I/Q调制器产生的信号Y(t)产生信号Ir和Qr(参照方程式6和7)。如方程式8和9,信号Y(t)到信号Ir和Qr的解调可以通过Y(t)分别乘以Cos(ω1t-Δωt-Φ)和Sin(ω1t-Δωt-Φ)来实现。通过根据方程式8和9解调,各个实施例可以确定导致SNR下降的信号Y(t)内的误差(例如,正交和/或相旋误差)。
[0057] 方程式8 Ir=I{Cos(α/2-θ/2)*(l+g)+g*Cos(2*Δωt+2*Φ+α/2+θ/2)-Cos(2*Δωt+2*Φ-α/2-θ/2)}+Q{Sin(α/2-θ/2)*(g-1)-g*Sin(2*Δωt+2*Φ+α/2+θ/2)+Sin(2*Δωt+2*Φ-α/2-θ/2),
[0058] 方程式9 Qr=Q{Cos(α/2-θ/2)*(l+g)-g*Cos(2*Δωt+2*Φ+α/2+θ/2)+Cos(2*Δωt+2*Φ-α/2-θ/2)}+I{Sin(α/2-θ/2)*(l-g)-g*Sin(2*Δωt+2*Φ+α/2+θ/2)+Sin(2*Δωt+2*Φ-α/2-θ/2)}
[0059] 如本文所述,基于所确定的误差,特定实施例调整方程式7中的信号Id或信号Qd,以减轻这些确定的误差。例如,本文所述的系统和方法可以对信号Id或信号Qd应用正交校正(例如,产生对α的调整)和/或增益调整(例如,产生0.9或1.1的g的调整)。
[0060] 图2示出根据某些实施例的信号接收系统200的示例的示意图。除了涉及有线或无线通信系统的应用以外,示出的系统200可以被实施用于采用信号处理例如视频处理或音频处理的电子应用。如图所示,信号接收系统200包括放大器204和216、耦合到本地振荡器210和212的下变频再调制器208、下变频再调制器208下游的解调器218、以及耦合到解调器218的误差模220。系统200可以开始于放大器204,可以在放大器204处接收输入信号202用于下变频。在无线通信的背景下,输入信号200可以是经由耦合到放大器204的RF天线接收的射频(RF)信号(例如,处于微波频率)。放大器204可以放大输入信号200并将结果信号提供为第一调制信号206。
[0061] 下变频再调制器208可以被配置为将第一调制信号206(例如,如由放大器204提供的输入信号202)下变频到第二调制信号214,而不需要与提供第一调制信号的发射器同步。
[0062] 通过示例的方式,下变频再调制器208可以从放大器204接收第一调制信号,以及基于来自本地振荡器208的处于频率F1的第一振荡器信号将第一调制信号206解调为同相(“I”)信号和正交(“Q”)信号。如下面所讨论的,第一振荡器信号可以与用于第一调制信号的调制中的振荡器信号不同步。随后,下变频再调制器208可以自适应调整Q信号,以增加基于由下变频再调制器208输出的第二调制信号214的过渡信号的信噪比(SNR)。
[0063] 对于某些实施例,下变频再调制器208可以基于由下变频再调制器208下游的解调器响应于过渡信号的解调所提供的计算误差222调整Q信号。在一个示例中,解调器218可以从放大器216接收基于第二调制信号214的放大信号(作为过渡信号),以及解调为数据信号224(例如,I和Q信号)。作为解调的结果,解调器218可以向误差模块220提供关于过渡信号的误差数据。误差模块220进而可以应用自适应函数(例如,最速下降算法)到所提供的误差数据并作为响应生成的计算误差222。在这样做的时候,解调器218和误差模块220启用对再调制器208的下变频,以调整I信号和/或Q信号下游误差反馈。
[0064] 在执行各个操作时,下变频再调制器208可以包括I/Q调制器、I/Q解调器、以及可操作调整I信号、Q信号或两者的组件。促进I信号和/或Q信号的调整的组件可以包括滤波器(例如,低通滤波器)、(多个)乘法器、可变增益放大器、交叉分支等。关于这些电路和组件的更多方面在下面参照图4进一步描述。
[0065] 本领域中的技术人员应当明白,对于特定实施例,下变频再调制器208可以由执行上变频或执行上变频与下变频两者的某些组合的替换的再调制器替换。此外,根据某些实施例,如图2所示的两个本地振荡器(210,212)可以启用下变频再调制器208以替换传统的双下变频外差系统中的一个或两个下变频器(例如,下变频到频率F1和下变频到频率F2)。
[0066] 虽然图2示出被耦合到两个本地振荡器的下变频再振荡器208,本领域中的技术人员应当明白各个实施例可以具有耦合到再调制器的更多或更少振荡器。例如,下变频再调制器208可以被耦合到单个本地振荡器。
[0067] 图3示出可以实施或采用各个实施例的微波通信系统300的示例的示意图。如图所示,示例性微波通信系统300是分离安装的无线系统,其包括室内单元(IDU)306和324、室外单元(ODU)312和320、以及在两个通信站点302和330中的每个的天线314和318。IDU305和324中的每个可以包括无线存取卡(RAC)308、326,无线存取卡(RAC)308、326被配置为分别将IDU通信耦合到相应的ODU312、320(例如,经由电缆310和322)。在图3中,微波通信系统300促进网络304与网络328之间的通信。
[0068] IDU306和324可以起微波通信系统300的信号处理单元的作用。一般而言,将信号处理设备设置在IDU中有助于尽量减少必须设置在ODU312和320中的设备的数量。对于某些实施例,IDU306和324中的每个均包括数字信号处理模块、合并器/分离器模块、调制解调器模块、电源模块、以及可能的辅助组件/模块(例如,用于冗余)。ODU312和320和/或IDU306和324可以采用波导和/或波导滤波器实施其具体功能。
[0069] 如图所示,IDU306和324被耦合到ODU312和320。ODU可以起微波通信系统300的射频单元的作用,并且因此,可以包括在无线信道上方发射和接收无线信号所需要的中间频率(IF)和射频(RF)设备。例如,ODU312和320中的每个均可以包括两个或多个收发器模块、以及连接到天线(314和318)的变换器模块。一般而言,ODU312和320负责将来自IDU306和324的数据流(例如,二进制数据或模拟信号)转换为经由天线314和318发射的对应的(多个)无线信号,以及将经由天线314和318接收的(多个)无线信号转换为由IDU306和324处理的对应的数据流(例如,二进制数据或模拟信号)。如本文所指出的,天线314和318可以被配置为发射和接收无线信号。
[0070] 虽然在图3中描述的实施例是在微波发射系统的背景下进行描述时,某些实施例可以在包括室内专用系统和蜂窝电话系统、WiFi系统等的其他无线通信系统中实施。
[0071] 图4示出根据某些实施例的分体式系统400的示例的示意图。如图所示,分体式系统400可以包括室外单元(ODU)320和经由电缆322被耦合到ODU320的室内单元(IDU)324。根据图3,ODU320可以被耦合到天线318,天线318从在站点A302的系统接收射频(RF)信号(例如,通信316)以及向ODU320发送RF信号。在另一端,IDU324可以被耦合到通信网络328,并通常被配置为向网络328提供来自RF信号的数据。
[0072] 如图4所示,ODU320可以包括I/Q解调器404、本地振荡器406和424、低通滤波器412和414、可变增益放大器(VGA)416、乘法器418、交叉分支420、I/Q调制器422,N-多路复用器428,遥测接收器432,以及数字-模拟转换器(DAC)434和436。IDU324可以包括N-多路复用器442、解调器444、MSE模块450、以及遥测发射器454,这些中的部分或全部是被布置在IDU324中的远程存取卡(RAC)的一部分。在ODU320中,I/Q解调器404、低通滤波器412和414、可变增益放大器(VGA)416、乘法器418、交叉分支420和I/Q调制器422可以构成特定实施例的再调制器,再调制器可以与提供RF信号402的发射器非同步。在IDU324中,解调器444可以构成用于I/Q信号调整目的的向再调制器提供误差反馈的下游解调器。
[0073] 根据某些实施例,经由被耦合到ODU320的天线接收的射频(RF)信号402可以被提供给I/Q解调器404,用于解调为处于本地振荡频率F1(由本地振荡器406生成)的同相信号(Id)408a和正交信号(Qd)410a。根据实施例,同相信号(Id)408a和正交信号(Qd)410a可以被认为是RF信号402的基带信号。在解调后,同相信号(Id)408a和正交信号(Qd)410a可以在进一步处理之前被过滤掉不期望的信号,从而产生已过滤的同相信号(Id')408b和已过滤的正交信号(Qd')410b。
[0074] 为了增加IDU324中的下游SNR,已过滤的正交信号(Qd')410b可以通过可变增益放大器(VGA)416和/或乘法器418以及被布置在I/Q解调器404与I/Q调制器422之间的交叉分支420的方式进行调整。虽然VGA416可以控制已过滤的同相信号(Id')408b与已过滤的正交信号(Qd')410b之间的差分增益,但是乘法器418和交叉分支420可以通过将已过滤的同相信号(Id')408b乘以已过滤的正交信号(Qd')410b控制正交误差。由于乘法系数可以是正(+)或负(-)电压,所以乘法器418可以是四象限乘法器。
[0075] 虽然图4绘出通过将已过滤的正交信号(Qd')410b调整到已调整的正交信号(Qd")410c进行控制的系统400的差分增益和正交误差,本领域中的技术人员应当明白,某些实施例除了可以调整已过滤的正交信号(Qd')410b之外,或代替调整已过滤的正交信号(Qd')410b之外,还可以调整已过滤的同相信号(Id')408b。此外,本领域中的技术人员应当明白,当控制从同相信号(Id)408a和/或正交信号(Qd)410a产生的误差时,实施例可以采用I/Q信号调整的不同方法。而且,尽管为了增加下游SNR的目的,对已过滤的同相信号(Id')408b和/或已过滤的正交信号(Qd')410b进行调整,各个实施例可以以不同于系统400所示的方式和不同次序(例如,在调整之后进行过滤)过滤和/或以其他方式修改同相信号(Id)408a和/或正交信号(Qd)410a。
[0076] 之后,I/Q调制器422可以基于已过滤的同相信号(Id')408b、已调整的正交信号(Qd")410c、以及处于频率F2的由本地振荡器424生成的振荡器信号将中频(IF)信号426调制作为第二调制信号。对于某些实施例,中频F2可以使得IF信号426适合在电缆322上传输(例如,600MHz),以便减少电缆损耗。最终,产生的IF信号426可以在电缆322上通过N-多路复用器428从ODU320路由到IDU324。
[0077] 最终,解调器444可以通过N-多路复用器442并且在电缆422上接收作为下游调制信号的中频(IF)信号426。解调器444进而将IF信号426解调为(多个)数据信号446。例如,(多个)数据信号446可以包括I和Q信号,调制解调器或其他设备(例如,被布置在IDU324中)可以将I和Q信号转换为用于网络连接(例如,到网络328)的数据信号。根据某些实施例,解调器444可以被配置为提供解调过程中的误差信息,例如均方差(MSE)448,在解调过程中的误差信息涉及IF信号426。如图所示,MSE模块450可以向从解调器444接收的MSE448应用算法,并输出可以由ODU320在已过滤正交信号(Qd')410b的调整中利用的计算误差452。
[0078] 根据某些实施例,计算误差452可以作为遥测数据456经由遥测发射器454、N-多路复用器442以及接着在电缆422上从IDU324被传送到ODU320。从IDU324传送到ODU320的遥测数据可以包括不同于计算误差452的信息,例如ODU320的设置以及关于IDU320的当前状态的信息。遥测数据456可以通过使用频移键控(FSK)调制在电缆322上从IDU324被传送到ODU320。对于某些实施例,遥测数据456可以以大约4MHz与5MHz之间的信号频率在电缆322上从IDU324被传送到ODU320。
[0079] ODU320可以从在遥测接收器432处的IDU324接收作为遥测数据430的遥测数据456。从所接收的遥测数据430,遥测接收器432可以被配置为提取可以被转换为正交校正数字控制信号438的一个模拟信号,以及提取可以被转换为差分增益数字控制信号440的另一个模拟信号。根据各个实施例,数模转换器(DAC)434和436可以促进从遥测数据430提取的模拟信号到用于正交校正438的数字控制信号438以及用于差分增益的数字控制信号440的转换。乘法器418可以根据正交校正数字控制信号对已过滤的正交信号(Qd')410b应用调整。同样,可变增益放大器(VGA)416可以根据差分增益数字控制信号440对已过滤的正交信号(Qd')410b应用差分增益。
[0080] 图5示出说明信号误差的星座图500的示例。具体地,星座图500示出根据某些实施例,在I和Q信号被调整之前(例如,增益调整和/或正交校正)的信号的解调结果。星座图500的结果是基于一个或多个正交、相位、增益和存在于预调整的I和Q信号中的载波旋转误差。星座图500展示由于I/Q信号削弱的29.6dB的SNR。在星座形成的圈的外部点中的自旋结果通常降低再调制器的下游的SNR性能,再调制器与向其提供调制信号的发射器不同步。
[0081] 相反,图6提供星座图600,其示出根据某些实施例的相同信号在I和Q信号被自适应已调整以增加下游SNR的解调结果。星座图600展示39dB的SNR。
[0082] 图7示出根据某些实施例的用于信号调制的方法的示例的流程图700。对于某些实施例,所示出的示例性方法可以用图2的系统200和/或图4的分体式系统400操作。例如,关于图4的分体式系统400,方法可以开始于操作702,其中I/Q解调器404接收作为第一调制信号的射频(RF)信号402,以及I/Q解调器404将RF信号402解调为同相信号(Id)408a和正交信号(Qd)410a。如本文所述,RF信号402可以通过天线的方式接收,天线被配置为接收处于特定射频的信号(例如,微波或毫米波频率)。如图4所示,同相信号(Id)408a和正交信号(Qd)410a中的每个可以分别被低通滤波器412和414滤波,从而相应产生已过滤的同相信号(Id')408b和已过滤的正交信号(Qd')410b。
[0083] 在操作704处,已过滤的正交信号(Qd')410b可以基于由解调器444的下游调制信号所提供的计算误差进行调整。例如,在操作704期间,可变增益放大器(VGA)416可以被用于调整已过滤的正交信号(Qd')410b的差分增益,并且/或者乘法器418和交叉分支420可以被用于对已过滤的正交信号(Qd')410b应用正交校正。这类调整可以通过作为遥测数据从IDU324被传送到ODU320的(例如,经由遥测发射器454和遥测接收器432)计算误差,以及从所接收的遥测数据(例如,经由遥测接收器432)提取正交校正控制信号438和/或差分增益控制信号440的ODU320来促进。
[0084] 本领域中的技术人员应当明白,各个实施例并不限于在I/Q解调器404与I/Q调制器422之间的信号路径中示出的组件或组件布置。因此,已过滤的同相信号(Id')408b可以基于已计算的误差进行调整,并且这类调整可以替换如图4所示的已过滤正交信号(Qd')410b的调整,或者是如图4所示的已过滤正交信号(Qd')410b的调整的额外的添加。此外,根据实施例,同相信号和/或正交信号可以在被调整之前被过滤和/或以其他方式修改,以增加下游信号的SNR。
[0085] 在操作706,中频(IF)信号426可以由I/Q调制器422基于已过滤的同相信号(Id')408b和已调整的正交信号(Qd")410c被调制为第二调制信号。如图4所示,同相信号(Id)408a可以在被I/Q调制器422接收供调制之前,被低通滤波器412过滤为同相信号(Id')408b。
[0086] 在操作708,位于相对于I/Q调制器422下游的解调器444可以接收基于中频(IF)信号426(例如,第二调制信号)的下游调制信号和将下游调制信号解调为一个或多个数据信号(例如,用于耦合到解调器444的调制解调器解译的I和Q信号)。
[0087] 在操作710,与MSE模块450组合的解调器444可以计算误差452,误差452可以被用于将已过滤的正交信号(Qd')410b调整为已调整的正交信号(Qd")410c。根据实施例,已计算的误差452可以在下游调制信号的解调之前、期间或之后被确定。如本文所指出的,MSE模块450可以被配置为响应于下游调制信号的解调向解调器444所提供的均方差(MSE)信息应用自适应算法例如最速下降算法。对于某些实施例,在操作710后,方法可以返回操作704,在操作704,已过滤的正交信号(Qd')410b可以基于在操作710所确定的计算误差450进行调整。
[0088] 如图4所示,为了促进已过滤的正交信号(Qd')410b的调整,到ODU的遥测数据456中的计算误差452可以经由遥测发射器454和遥测接收器432从IDU324被传送到ODU320。根据某些实施例,遥测数据456可以作为通过使用频移键控(FSK)调制编码的信息在电缆322上从IDU324被传送到ODU320。对于某些实施例,遥测数据456可以以大约
4MHz与5MHz之间的信号频率从IDU324被传送到ODU320。
[0089] 本领域中的技术人员应当明白,如图7所示方法的一个或多个操作可以在其他系统或组件的背景下执行。
[0090] 如本文所使用的,项模块可以描述根据一个或多个实施例实施的功能的给定单元。如本文所使用的,模块可以通过采用硬件软件或其组合的任何形式实施。例如,一个或多个处理器、控制器、ASIC、PLA、PAL、CPLD、FPGA、逻辑组件、软件程序或其他机构可以被实施以构成模块。在实施时,本文描述的各种模块可以以分立的模块实施,或者所描述的功能或特征可以在一个或多个模块之中部分或整个共享。即使各个特征或功能元件可以以单独的模块个别描述或要求,本领域的技术人员应当理解,这些特征或功能可以在一个或多个常用软件和硬件元件之中共享,并且这样的描述不应要求或暗示所述单独的硬件或软件组件被用于实施这类特征或功能。
[0091] 在某些实施例的组件或模块全部或部分通过使用软件实施时,在某些实施例中,这些软件可以被实施与能够执行所描述功能的数字设备一起操作。数字设备的示例在图8中示出。在阅读这个描述后,本领域的技术人员应当明白如何利用其他计算机系统和/或计算机架构实施本公开。
[0092] 图12示出示例性数字设备800的框图。数字设备800包括处理器802、存储器系统804、存储系统806、通信网络接口808、I/O接口810、以及被通信耦合到总线814的显示接口812。处理器802可以被配置为执行可执行的指令(例如,程序)。在某些实施例中,处理器802包括能够处理可执行指令的线路或任何处理器。
[0093] 存储器系统804是被配置为存储数据的任何存储器。存储器系统804的某些示例是存储器件,例如RAM或ROM。存储器系统804可以包括ram高速缓存。在各个实施例中,数据被存储在存储器系统804中。在存储器系统804内的数据可以被清除或最终被转移到存储系统806。
[0094] 存储系统806是被配置为检索和存储数据的任何存储。存储系统806的某些示例是闪存驱动器硬盘驱动器、光盘驱动器和/或磁带。在某些实施例中,数字设备800包括RAM形式的存储器系统804和闪存数据形式的存储系统806。存储器系统804和存储系统806两者均包括计算机可读介质,计算机可读介质可以存储包括处理器802的计算机处理器可执行的指令或程序。
[0095] 通信网络接口(通信网络接口)808可以经由链路816被耦合到数据网络(例如,数据网络504或514)。通信网络接口808可以支持例如以太网连接、串联连接、并联连接或ATA连接上的通信。通信网络接口808还可以支持无线通信(例如,802.11a/b/g/n,WiMax)。本领域的技术人员应当明白,通信网络接口808可以支持许多有线和无线标准。
[0096] 可选输入/输出(I/O)接口810是从用户接收数据和输出数据的任何设备。可选的显示接口812是可以被配置为向显示器输出图形和数据的任何设备。在一个示例中,显示接口812是图形适配器。
[0097] 本领域的技术人员应当明白,数字设备800的硬件元件并不限于在图8中示出的这些元件。数字设备800可以包括比所示出的元件更多或更少的硬件元件。进一步地,硬件元件可以共享功能并且仍然在本文所述各个实施例的范围内。在一个示例中,编码和/或解码可以由处理器802和/或位于GPU上的处理器执行。
[0098] 上述功能和组件可以由被存储在存储介质例如计算机可读介质上的指令组成。指令可以被处理器检索和执行。某些指令示例是软件,程序代码和固件。某些存储介质示例是存储器件,磁带,磁盘,集成电路和服务器。当被处理器执行时,指令可操作引导处理器根据某些实施例操作。本领域的技术人员对指令、处理器和存储介质是熟悉的。
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