频分复用单元、装置及方法与流程

1.本技术涉及通信技术领域，尤其涉及一种频分复用单元、装置及方法。


背景技术：

2.随着无线技术演进，对带宽的需求不断提升，未来需要20ghz以上超宽带信号支撑太比特每秒(tbps)级别超大容量传输。超宽带信号已达到模数转换(analog-to-digital converter，adc)/数模转换(digital-to-analog converter，dac)处理的极限水平，采用频分复用(frequency-division multiplexing，fdm)实现是可行的方案之一。
3.fdm是一种将多路信号调制到不同频率载波上再进行叠加形成一个复合信号的多路复用技术。fdm提供了在相同信道同时传递多个数据的作用，大大提升了容量。但现有技术中，复用n路信号时，需要采用n个频率的本振信号将n路信号搬移到不同射频频率上，并用合成器进行合成，需要使用大量对应频率的合路器和滤波器等，增加了结构的复杂度。


技术实现要素：

4.本技术提供一种频分复用单元、装置及方法，以节省本振信号的频率的数量。
5.第一方面，提供了一种频分复用单元，包括第一混频器、第二混频器、以及连接所述第一混频器和所述第二混频器的射频合成单元；
6.所述第一混频器用于对第一信号和本振信号进行混频输出得到第一输出信号，以及所述第二混频器用于对第二信号和所述本振信号进行混频输出得到第二输出信号；其中，所述第一信号为第一输入信号加90
°
移相后的第二输入信号，所述第二信号为所述第二输入信号加90
°
移相后的所述第一输入信号；所述第一输入信号和所述第二输入信号为所述频分复用单元的输入信号；
7.所述射频合成单元用于对所述第一输出信号和所述第二输出信号进行合成得到合成信号，在所述合成信号中，所述第一输入信号和所述第二输入信号分别位于所述本振信号的不同边带。
8.在该方面中，相同数量的本振信号的频率可以实现更多个中频信号的频分复用，节省了本振信号的频率的数量，且其无需大量对应频率的合路器和滤波器，结构简单。
9.在一种可能的实现中，所述频分复用单元还包括信号正交单元，所述信号正交单元的第一输出端连接所述第一混频器，所述信号正交单元的第二输出端连接所述第二混频器；
10.所述信号正交单元用于对所述第一输入信号和所述第二输入信号进行等幅正交合成输出，得到所述第一信号和所述第二信号。
11.在该实现中，信号正交单元可以对第一输入信号和第二输入信号进行等幅正交合成输出，从而提供给第一混频器和第二混频器进行混频输出。
12.在又一种可能的实现中，所述信号正交单元为分支线电桥。
13.在该实现中，信号正交单元可以采用模拟电路来实现，例如该信号正交单元为分
支线电桥。采用分支线电桥，可以实现90度功分，实现等幅正交合成输出。
14.在又一种可能的实现中，所述信号正交单元为数字信号处理器。
15.在该实现中，信号正交单元还可以是采用数字电路实现。
16.在又一种可能的实现中，所述第一信号v
a1
和所述第二信号v
a2
的关系如下：
[0017][0018]
其中，
[0019][0020]
其中，v1为所述第一输入信号，v2为所述第二输入信号。
[0021]
在该实现中，第一信号和第二信号为等幅正交信号，即v
a1
＝v
1-jv2，v
b1
＝v
2-jv1。
[0022]
在另外的实现中，还可以是v
a1
＝-v1 jv2，vb1＝jv
1-v2。
[0023]
在另外的实现中，还可以是v
a1
＝v1 jv2，v
b1
＝v2 jv1。
[0024]
在另外的实现中，还可以是v
a1
＝-v
1-jv2，v
b1
＝-jv
1-v2。
[0025]
在又一种可能的实现中，所述射频合成单元的第一输出端用于输出所述合成信号，所述频分复用单元还包括与所述射频合成单元的第一输出端连接的定向耦合器，所述定向耦合器还连接至所述数字信号处理器；
[0026]
所述定向耦合器用于提取并输出所述合成信号中的第一功率的信号，以及还用于提取所述合成信号中的第二功率的信号，并将所述第二功率的信号输入到所述数字信号处理器；
[0027]
所述数字信号处理器用于根据所述第二功率的信号的信噪比，调整所述h。
[0028]
在该实现中，提取出的合成信号中的第二功率的信号被输入到数字信号处理器，可以用于检测该反馈信号的信噪比，从而调节dsp中[h]矩阵的值，补偿功分器和电桥的非理想特性，实现检测到信噪比最低。
[0029]
在又一种可能的实现中，所述频分复用单元还包括功分器，所述功分器用于等幅同相功分输出所述本振信号；所述射频合成单元包括以下任意一种：兰格电桥、分支线电桥、环形桥。
[0030]
在又一种可能的实现中，所述频分复用单元还包括电桥，所述电桥用于等幅正交功分输出所述本振信号，所述电桥包括以下任意一种：兰格电桥、分支线电桥、环形桥；所述射频合成单元为功分器。
[0031]
在又一种可能的实现中，所述功分器为威尔金森功分器或盖塞尔(gysel)功分器。
[0032]
在又一种可能的实现中，所述第一输入信号的谐波分量为1时，所述第一输出信号位于所述本振信号的上边带，所述第二输入信号的谐波分量为-1时，所述第二输出信号位于所述本振信号的下边带；或者
[0033]
所述第一输入信号的谐波分量为-1时，所述第一输出信号位于所述本振信号的下边带，所述第二输入信号的谐波分量为1时，所述第二输出信号位于所述本振信号的上边带。
[0034]
在该实现中，射频合成单元输出的第一输出信号和第二输出信号位于本振信号的
不同边带，且第一输入信号和第二输入信号的谐波分量被抑制，可以获得干扰较少的输出信号。
[0035]
第二方面，提供了一种频分复用器，所述频分复用器包括多级级联的频分复用单元，其中，每一级包括一个或多个如第一方面或第一方面的任一种实现所述的频分复用单元；
[0036]
其中，第一级频分复用单元的输入信号为中频信号；
[0037]
其他级的频分复用单元的输入信号包括中频信号和/或上一级的两个频分复用单元输出的合成信号。
[0038]
在该方面中，采用该频分复用器，通过相同数量的本振信号可以实现更多个中频信号的频分复用，节省了本振信号的频率的数量，且其无需大量对应频率的合路器和滤波器，结构简单。较优的，n个本振实现2n个中频的fdm。
[0039]
第三方面，提供了一种频分复用方法，包括：
[0040]
对第一信号和本振信号进行混频输出得到第一输出信号，对第二信号和所述本振信号进行混频输出得到第二输出信号；
[0041]
其中，所述第一信号为第一输入信号加90
°
移相后的第二输入信号，所述第二信号为所述第二输入信号加90
°
移相后的所述第一输入信号；
[0042]
对所述第一输出信号和所述第二输出信号进行射频合成输出合成信号，所述合成信号中，所述第一输入信号和所述第二输入信号分别位于所述本振信号的不同边带。
[0043]
在一种可能的实现中，所述方法还包括：
[0044]
对所述第一输入信号和所述第二输入信号进行等幅正交合成输出，得到所述第一信号和所述第二信号。
[0045]
在又一种可能的实现中，所述第一信号v
a1
和所述第二信号v
a2
的关系如下：
[0046][0047]
其中，
[0048][0049]
其中，v1为所述第一输入信号，v2为所述第二输入信号。
[0050]
在又一种可能的实现中，所述方法还包括：
[0051]
提取所述合成信号中第一功率的信号和第二功率的信号；
[0052]
输出所述第一功率的信号；
[0053]
根据所述第二功率的信号的信噪比，调整所述h。
[0054]
在又一种可能的实现中，所述第一输入信号的谐波分量为1时，所述第一输出信号位于所述本振信号的上边带，所述第二输入信号的谐波分量为-1时，所述第二输出信号位于所述本振信号的下边带；或者
[0055]
所述第一输入信号的谐波分量为-1时，所述第一输出信号位于所述本振信号的下边带，所述第二输入信号的谐波分量为1时，所述第二输出信号位于所述本振信号的上边带。
[0056]
该方法的有益效果可参考第一方面或第一方面的任一种实现的相关有益效果。
[0057]
第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序或指令，当所述计算机程序或指令被执行时，实现上述第三方面或第三方面的任一种实现所述的方法。
[0058]
第五方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，当该指令在计算机上运行时，使得计算机执行上述第三方面或第三方面的任一种实现所述的方法。
[0059]
第六方面，提供了一种芯片，所述芯片与存储器耦合，执行本技术实施例第三方面或第一方面中任三实现所述的通信方法。
[0060]
需要说明的是，本技术实施例中“耦合”是指两个部件彼此直接或间接地结合。
附图说明
[0061]
图1为本技术涉及的一种通信系统的示意图；
[0062]
图2为fdm的原理示意图；
[0063]
图3为传统的模拟fdm技术实现方案示意图；
[0064]
图4为设备的射频前端架构示意图；
[0065]
图5为本技术实施例提供的一种频分复用器的结构示意图；
[0066]
图6为本技术实施例提供的一种fdm单元的模块结构示意图；
[0067]
图7为本技术实施例提供的具体示例的一种fdm单元的结构示意图；
[0068]
图8为fdm单元中的分支线电桥原理示意图；
[0069]
图9为fdm单元中的威尔金森功分器原理示意图；
[0070]
图10为fdm单元中的兰格电桥原理示意图；
[0071]
图11为本技术实施例提供的具体示例的又一种fdm单元的结构示意图；
[0072]
图12为本技术实施例提供的具体示例的又一种fdm单元的结构示意图；
[0073]
图13为本技术实施例提供的具体示例的又一种fdm单元的结构示意图；
[0074]
图14为本技术实施例提供的具体示例的又一种fdm单元的结构示意图；
[0075]
图15为本技术实施例提供的fdm单元中的定向耦合器原理示意图；
[0076]
图16为本技术实施例提供的一种频分复用方法的流程示意图；
[0077]
图17为本技术实施例提供的一种信号正交装置的结构示意图。
具体实施方式
[0078]
下面结合本技术实施例中的附图对本技术实施例进行描述。
[0079]
图1给出了本技术涉及的一种通信系统的示意图。该通信系统可以包括至少一个网络设备100(仅示出1个)以及与网络设备100连接的一个或多个终端设备200。本技术的频分复用器可应用于终端设备200、网络设备100中。该通信系统可以是长期演进(long term evolution，lte)系统、第五代(the fifth generation，5g)通信系统(例如新空口(new radio，nr)系统、多种通信技术融合的通信系统(例如lte技术和nr技术融合的通信系统)、或者后续演进通信系统。
[0080]
网络设备100可以是能和终端设备200通信的设备。网络设备100可以是任意一种具有无线收发功能的设备。包括但不限于：演进型基站enodeb、5g通信系统中的基站、未来
通信系统中的基站或网络设备、wifi系统中的接入节点、无线中继节点、无线回传节点等。网络设备100还可以是云无线接入网络(cloud radio access network，cran)场景下的无线控制器、设备到设备(device-to-device，d2d)、车辆外联(vehicle-to-everything，v2x)、机器到机器(machine-to-machine，m2m)通信中承担基站功能的设备等。网络设备100还可以是小站，传输节点(transmission reference point，trp)等。本技术的实施例对网络设备所采用的具体技术和具体设备形态不做限定。
[0081]
终端设备200是一种具有无线收发功能的设备，可以部署在陆地上，包括室内或室外、手持、穿戴或车载；也可以部署在水面上，如轮船上等；还可以部署在空中，如飞机、气球和卫星上等。所述终端设备可以是手机(mobile phone)、平板电脑(pad)、带无线收发功能的电脑、虚拟现实(virtual reality，vr)终端设备、增强现实(augmented reality，ar)终端设备、工业控制(industrial control)中的无线终端、无人驾驶(self-driving)中的无线终端、远程医疗(remote medical)中的无线终端、智能电网(smart grid)中的无线终端、运输安全(transportation safety)中的无线终端、智慧城市(smart city)中的无线终端、智慧家庭(smart home)中的无线终端等等。本技术的实施例对应用场景不做限定。终端设备有时也可以称为用户设备(user equipment，ue)、接入终端设备、ue单元、移动站、移动台、远方站、远程终端设备、移动设备、终端(terminal)、无线通信设备、ue代理或ue装置等。
[0082]
需要说明的是，本技术实施例中的术语“系统”和“网络”可被互换使用。“多个”是指两个或两个以上，鉴于此，本技术实施例中也可以将“多个”理解为“至少两个”。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0083]
如图2所示，为频分复用(frequency-division multiplexing，fdm)的原理示意图，fdm是一种将多路信号(如图1中的信道1、信道2、信道3上的信号)调制到不同频率载波上再进行叠加形成一个复合信号的多路复用技术。fdm提供了在相同信道同时传递多个数据的作用，大大提升了容量。
[0084]
如图3所示的传统的模拟fdm技术实现方案示意图，如果有n个中频(intermediate frequency，if)信号需要复用，则采用n个频率的本振(local oscillator，lo)信号:ω1,ω2,ω3...ωn，将这n个中频信号搬移到不同射频频率上，然后用合路器对其进行合成，形成一个宽带的信号进行发射。接收时，采用n个带通滤波器(band pass filter，bpf)滤出各个射频信号，然后采用对应的本振信号将其搬移到中频进行接收。然而，每多加入一路信号就需要多一个频率的本振信号，n个本振只能提供n个频带的fdm，以及需要使用大量对应频率的合路器和滤波器，使得结构变得复杂。
[0085]
针对上述传统的模拟fdm方案中，结构复杂，采用n个频率的本振信号只能对n个中频信号进行频率搬移的问题，本技术实施例提供一种频分复用单元、器件及方法，第一信号和第二信号通过同一个本振信号实现混频输出，相同数量的本振信号可以实现更多个中频信号的频分复用，其无需大量对应频率的合路器和滤波器，结构简单。
[0086]
本技术实施例提供的频分复用器可适用于终端设备、网络设备的射频收发机前端系统。如图4所示的设备的射频前端架构示意图，由中频信道输出的m个信号通过频分复用器301(通过n个第一级本振信号302)聚合成一个大带宽信号，放大后进入射频混频器通过
第二级本振信号搬移到高频，经过发射天线发射。在空间传输之后，被接收天线接收，通过射频混频器下变频后进入频分复用器，将大带宽信号解聚合恢复成m个中频信号，实施解调。其中，m﹥n。示例性地，在图4所示的架构中，m＝2n，即可以采用n个第一级本振信号对2n个中频信号进行频率搬移。示例性地，也可以是部分中频信号采用图2所示的传统的fdm方式，部分中频信号采用本技术实施例的fdm方式，因而m大于n且小于或等于2n。
[0087]
具体地，该频分复用器301包括多级级联的fdm单元，每一级包括一个或多个fdm单元。其中，第一级fdm单元的输入信号为中频信号；其他级的fdm单元的输入信号包括中频信号和/或上一级的两个fdm单元输出的合成信号。
[0088]
在一种实现方式中，如图5所示，为本技术实施例提供的一种频分复用器的结构示意图，第一级fdm单元的输入信号为2n个中频信号，从第2级开始，到第n级，fdm单元的输入信号为上一级的两个fdm单元输出的合成信号，此时，m＝2n。即该频分复用器中每个fdm单元实现2个中频信号的聚合输出，2n个中频信号聚合情况下，fdm单元分为n级排布。第一级fdm单元将2n个中频信号聚合为2
n-1
个信号，第二级fdm单元将2
n-1
个信号聚合为2
n-2
个信号
…
，第n级fdm单元将2个信号聚合成一个信号。其中，同一级fdm单元中的混频器采用的本振信号的频率相同；不同级的fdm单元中的混频器采用的本振信号的频率可以相同或不同。
[0089]
在另一种实现方式中，每一级包括一个或多个fdm单元。其中，每个fdm的输入信号可以是两个中频信号，或者是中频信号和上一级的一个fdm单元输出的合成信号，或者是上一级的两个fdm单元输出的合成信号，或者一个中频信号(采用图2所示的fdm技术)。
[0090]
在上述图5所示的频分复用器中，其中任一个fdm单元的模块结构如图6所示，该fdm单元400包括第一混频器401、第二混频器402、以及连接第一混频器401和第二混频器402的射频合成单元403；其中：
[0091]
第一混频器401用于对第一信号和本振信号进行混频输出得到第一输出信号，以及第二混频器402用于对第二信号和本振信号进行混频输出得到第二输出信号；其中，第一信号为第一输入信号加90
°
移相后的第二输入信号，第二信号为第二输入信号加90
°
移相后的第一输入信号；第一输入信号和第二输入信号为频分复用单元的输入信号；
[0092]
射频合成单元403用于对第一输出信号和第二输出信号进行合成得到合成信号，在合成信号中，第一输入信号和第二输入信号分别位于本振信号的不同边带。
[0093]
具体地，第一混频器401和第二混频器402采用同一个本振信号(可以是比第一输入信号和第二输入信号更高频率的信号，例如本振信号为2ghz)分别对第一信号和第二信号进行混频输出，同一个本振信号可以实现对两个中频信号的频率搬移，将两个中频信号搬移到高频。通过对第一输出信号和第二输出信号进行射频合成，可以输出一个较宽的信号，且通过上述混频过程，第一输入信号和所述第二输入信号分别位于本振信号的不同边带。第一输入信号和所述第二输入信号分别位于本振信号的不同边带，可以是第一输入信号位于本振信号的上边带，以及第二输入信号位于本振信号的下边带；或者可以是第一输入信号位于本振信号的下边带，以及第二输入信号位于本振信号的上边带。
[0094]
进一步地，该fdm单元400还可以包括信号正交单元404，信号正交单元的第一输出端连接第一混频器401，信号正交单元404的第二输出端连接第二混频器402；
[0095]
信号正交单元404用于对第一输入信号和第二输入信号进行等幅正交合成输出，得到第一信号和第二信号。
[0096]
在本实施例中，第一输入信号和第二输入信号为中频信号。例如，其频率为20mhz。对第一输入信号和第二输入信号进行等幅正交合成输出，得到第一信号和第二信号，其中，所述第一信号为第一输入信号加90
°
移相后的第二输入信号，所述第二信号为所述第二输入信号加90
°
移相后的所述第一输入信号。
[0097]
也可以采用其它方式得到上述第一信号和第二信号，因此，该信号正交单元404是可选的，图中以虚线表示。
[0098]
在本实施例中，相同数量的本振信号频率可以实现更多个中频信号的频分复用，节省了本振信号频率的数量，且其无需大量对应频率的合路器和滤波器，结构简单。
[0099]
下面对图6所示的fdm单元进行详细描述：
[0100]
如图7所示，为具体示例的一种fdm单元的结构示意图，在该示例中，两路中频信号v1和v2通过一个90度电桥1，馈入两个上变频混频器(混频器1、混频器2)，其中，混频器1和混频器2的参数相同，该参数包括：变频损耗和相移、本振信号的驱动频率和功率、输入和输出的频率和功率等；驱动混频器的是一个同相的本振信号，其频率为ω1；两个混频器的输出再通过一个90度电桥2合成；最后输出一个宽带信号，v1和v2分别处于本振频率ω1的上下边带。
[0101]
具体地，中频90
°
电桥1可以采用分支线电桥，实现90度功分。如图8所示的分支线电桥原理示意图，分支线电桥属于一种四端口定向耦合器，它是由耦合装置联系在一起的两对传输线构成的，两对传输线通过两段间隔λ/4，长度为λ/4耦合线物理连接实现耦合。传输线和耦合线阻抗是系统阻抗z0的倍，其4个端口分为功率输入端口，直通端口，耦合端口，以及隔离端口，耦合端口和直通端口实现等幅正交输出，隔离端口端接阻值等于系统阻抗的电阻，用于吸收反射功率。
[0102]
每个fdm单元包括一个威尔金森功分器，输入一个本振信号到fdm单元的威尔金森功分器，威尔金森功分器对本振信号实现等幅同相功分。如图9所示的威尔金森功分器原理示意图，威尔金森功分器是一种三端口功率分配器件，通过两根阻抗为z0，长度为λ/4的传输线，将功率一分为二。功分传输线端头端接2z0的吸收电阻吸收失配反射波。
[0103]
在另外的实施例中，还可以采用盖塞尔(gysel)功分器，盖塞尔功分器用于等幅同相功分本振信号，其原理与威尔金森功分器相似。
[0104]
另外，需要说明的是，同一级fdm单元中的混频器采用的本振信号的频率相同，输入一个本振信号到该级的多个fdm单元的威尔金森功分器，每个fdm单元的威尔金森功分器对本振信号实现等幅同相功分，提供给fdm单元中的两个混频器。
[0105]
射频合成电桥(即上述90度电桥2)采用兰格(lange)电桥。如图10所示的lange电桥原理示意图，lange电桥使用多根长度为λ/4紧耦合的平行线，并连接交替的线组成。其四个端口分别为功率输入端口，直通端口，耦合端口，以及隔离端口，耦合端口和直通端口实现等幅正交输出，隔离端口端阻值接系统阻抗的电阻吸收反射功率。此外，射频合成电桥也可以替换为环形电桥、分支线电桥等。
[0106]
采用上述器件，可以得到如图11所示的具体示例的又一种fdm单元的结构示意图。两组中频信号v1和v2通过分支线电桥的输入端a1和隔离端a2馈入，并通过直通端b1和耦合端b2馈入两个相同的混频器1和混频器2。两个混频器的本振信号通过威尔金森功分器馈
入。混频器1和混频器2的输出端分别接lange电桥的输入端c1和隔离端c2。lange电桥的耦合端d2端接系统电阻吸收负载(该系统电阻的阻值例如可以是50欧姆)，直通端d1为系统输出口，聚合后的信号由此输出。
[0107]
图11中各个节点信号分析如下：
[0108]vb1
＝v
1-jv2,v
b2
＝v
2-jv1[0109][0110][0111][0112]
其中，v
lo
为功分后输入到混频器的本振信号，v
a1
为a1节点的信号，v
a2
为a2节点的信号，v
b1
为b1节点的信号，v
b2
为b2节点的信号，v
c1
为c1节点的信号，v
c2
为c2节点的信号，v
d1
为d1节点的信号，v
d2
为d2节点的信号，m为中频信号v1的谐波分量，k为中频信号v2的谐波分量，n为本振信号的谐波分量。
[0113]
1)当m＝1，n＝1，k＝0时，混频出来的频率为v1·vlo
，即v1在本振信号的上边带，此时
[0114]vd1
＝[1-j
·
(-j)]
·
[v1·vlo
]＝0
[0115]
即v1在本振信号的上边带被抑制；
[0116]
2)当m＝-1，n＝1，k＝0时
[0117]vd1
＝[1-j
·
(-j)-1
]
·
[v
1-1
·vlo
]＝2
·v1-1
·vlo
[0118]
即v1在本振信号的下边带输出；
[0119]
3)当m＝0，n＝1，k＝1时
[0120]vd1
＝[(-j)-j]
·
[v2·vlo
]＝j
·2·v2
·vlo
[0121]
即v2在本振信号的上边带输出；
[0122]
4)当m＝0，n＝1，k＝-1时
[0123]vd1
＝[(-j)-1-j]
·
[v
2-1
·vlo
]＝0
[0124]
即v2在本振信号的下边带被抑制。
[0125]
具体实现时，可以根据上述1)和4)，v1在本振信号的上边带被抑制，同时v2在本振信号的下边带被抑制，从而v1、v2分别位于本振信号的上边带、下边带；或者根据上述2)和3)，v1在本振信号的下边带输出，同时v2在本振信号的上边带的输出，使得v1、v2分别位于本振信号的下边带、上边带。
[0126]
如图12所示，为具体示例的又一种fdm单元的结构示意图，与图7或图11所示的fdm单元不同之处在于，采用90
°
电桥3对输入的本振信号进行等幅正交功分。如图12所示，本振信号v
lo
从电桥3的输入端输入，电桥3将v
lo
的功率一分为二，电桥3的直通端与混频器3连接，直通端输出v
lo
到混频器3，电桥3的耦合端与混频器4连接，耦合端输出-j*v
lo
到混频器
4。v
lo
与-j*v
lo
为等幅正交信号。可替换地，v
lo
也可以从电桥3的隔离端输入，电桥3将v
lo
的功率一分为二，电桥3的直通端与混频器3连接，直通端输出-j*v
lo
到混频器3，电桥3的耦合端与混频器4连接，耦合端输出v
lo
到混频器4。
[0127]
另外一个不同之处在于，射频合成单元采用1:1功分器实现，该功分器可以是前述威尔金森功分器或者盖塞尔功分器，该功分器用于对混频器3输出的v
c1”和混频器4输出的v
c2”信号进行射频合成为v
d”。
[0128]
经过以上分析可得，两个同频的中频信号，分别被搬移到了本振频率ω1的上下边带，用一个本振信号实现了2个频率的fdm。如果将此结构进行串联，可以用n个本振频率实现2n个中频的fdm。而采用图2所示的fdm方案，则2n个中频的fdm需要2n个本振信号，因此，本技术实施例大大简化了前端架构。
[0129]
上面描述了发送处理过程中如何通过频分复用器聚合成一个大带宽信号。上述射频合成后的大宽带信号在空间传输之后，被接收天线接收。其接收处理过程与发送处理过程是一个逆过程。具体的接收处理过程如下：接收到的大带宽信号v
d1
输入兰格电桥的d1节点，兰格电桥c1、c2节点分别输出v
c1
和v
c2
；v
c1
进入第一下变频混频器，v
c2
进入第二下变频混频器，第一下变频混频器根据本振信号和v
c1
，将v
c1
搬移到中频，得到v
b1
，以及第二下变频混频器根据本振信号和v
c2
，将v
c2
搬移到中频，得到v
b2
；v
b1
和v
b2
输入分支线电桥，实现等幅正交输出v
a1
、v
a2
。第一下变频混频器和第二下变频混频器的参数可以与发送过程中使用的第一上变频混频器和第二上变频混频器相同或不同。
[0130]
如图13所示，为具体示例的又一种fdm单元的结构示意图，在该示例中，采用数字移相方案代替图7所示的中频90度电桥。具体地，通过数字信号处理器(digital signal processor，dsp)对中频信号v1和v2进行处理，将中频信号v1加上90
°
移相后的中频信号v2，得到v
a1’，并将中频信号v2加上90
°
移相后的中频信号v1，得到v
a2’。dsp输出的两个信号v
a1’，v
a2’分别经过数模转换器dac1和dac2进行数模转换后输出v
a1
，v
a2
。dac1输出端a1连接混频器1的中频端，dac2输出口a2连接混频器2的中频端。混频器1的射频输出接lange电桥的输入端b1,混频器2的射频输出接lange电桥的隔离端b2，lange电桥耦合端c2端接系统电阻(例如，该系统电阻的阻值可以是50欧姆)吸收负载，直通端c1为系统输出口，聚合后的信号由此输出。
[0131]
在dsp中，对两路中频信号v1，v2进行如下操作，输出v
a1
，v
a2
为：
[0132][0133]
其中
[0134][0135]
即在数字处理中，实现90度电桥效果。
[0136]
在另外的实施例中，v
a1
＝-v1 jv2，v
b1
＝jv
1-v2，即输出的v
a1
，v
a2
等幅正交。
[0137]
在另外的实施例中，v
a1
＝v1 jv2，v
b1
＝v2 jv1，即输出的v
a1
，v
a2
等幅正交。
[0138]
在另外的实施例中，v
a1
＝-v
1-jv2，v
b1
＝-jv
1-v2，即输出的v
a1
，v
a2
等幅正交。
[0139]
在本示例中，通过数字移相替代模拟中频电桥，能实现更好的幅相特性。
[0140]
如图14所示，为具体示例的又一种fdm单元的结构示意图，该fdm方案采用带反馈支路的数字移相方案。在该示例中，采用数字移相方案代替图7所示的中频90度电桥。具体地，通过dsp对中频信号v1和v2进行处理，将中频信号v1加上90
°
移相后的中频信号v2，得到v
a1’，并将中频信号v2加上90
°
移相后的中频信号v1，得到v
a2’。dsp输出的两个信号v
a1’，v
a2’分别经过dac1和dac2进行数模转换后输出v
a1
，v
a2
。dac1输出端a1连接混频器1的中频端，dac2输出口a2连接混频器2的中频端。混频器1的射频输出接lange电桥的输入端b1,混频器2的射频输出接lange电桥的隔离端b2，lange电桥耦合端c2端接50ohm吸收负载，直通端c1为系统输出口，聚合后的信号由此输出。
[0141]
在dsp中，对两路中频信号v1，v2进行如下操作，输出v
a1
，v
a2
为：
[0142][0143]
其中
[0144][0145]
在lange电桥的输出口c1连接一个定向耦合器，定向耦合端接带通滤波器(band-pass filter,bpf)和混频器3，馈入数字中频的adc中。定向耦合器原理图可见图15，从输入端输入的信号，被以一定的功率提取后分配到耦合端和输出端。通常大部分功率的信号通过输出端输出(具体地，输出端输出合成信号中的第一功率的信号)，少部分功率的信号在耦合端输出(具体地，耦合端输出合成信号中的第二功率的信号)，用于反馈检测信号质量、功率等。其中，第二功率小于或等于第一功率，第二功率与第一功率的比例通常可以是1：10～1：100。
[0146]
经过定向耦合器从合成信号v
c1
中耦合少部分功率的信号出来，进入带通滤波器，选取频带中的一部分窄带信号，进入混频器3，将频率变频到低频送入adc。带通滤波器和混频器的使用，可以降低信号频带宽度和信号频率，避免使用宽带adc，降低成本。经过adc后的反馈信号送入处理器。处理器检测该反馈信号的信噪比，并通过算法调节dsp中[h]矩阵的值，补偿功分器和电桥的非理想特性，实现检测到信噪比最低。
[0147]
反馈信号进入数字中频做处理，分析信号的信噪比。通过调整数字中频中的[h]矩阵进行反馈补偿，补偿非理想功分器和电桥可能造成的幅度或相位失真，提高合成信号的信噪比。
[0148]
此外，该反馈支路也可以应用于图7所示的90度电桥1。
[0149]
本方案通过对输入信号的移向，混频，合成操作，将两个同频中频信号搬移到同一
本振的上下边带，并抑制了其在镜频的泄露。最终使得n个本振频率能实现2n个中频的fdm聚合，大大简化了fdm系统架构。同时引入数字中频和反馈回路，利用算法对反馈的输出信号信噪比实时反馈调节，补偿模拟器件的非理想性，提升系统性能。
[0150]
基于上述频分复用单元的同一构思，本技术还提供一种频分复用方法。如图16所示，为本技术实施例提供的一种频分复用方法的流程示意图，该方法可以包括以下步骤：
[0151]
s101、对第一输入信号和第二输入信号进行等幅正交合成输出，得到第一信号和第二信号。
[0152]
在本实施例中，第一输入信号和第二输入信号为中频信号。例如，其频率为20mhz。对第一输入信号和第二输入信号进行等幅正交合成输出，得到第一信号和第二信号，其中，该第一信号为第一输入信号加90
°
移相后的第二输入信号，该第二信号为第二输入信号加90
°
移相后的第一输入信号。
[0153]
也可以采用其它方式得到上述第一信号和第二信号，因此，该步骤s101是可选的，图中以虚线表示。
[0154]
s102、对第一信号和本振信号进行混频输出得到第一输出信号，对第二信号和本振信号进行混频输出得到第二输出信号。
[0155]
在本步骤中，采用同一个本振信号(可以是比第一输入信号和第二输入信号更高频率的信号，例如本振信号为2ghz)分别对第一信号和第二信号进行混频输出，同一个本振信号可以实现对两个中频信号的频率搬移，将两个中频信号搬移到高频。
[0156]
s103、对第一输出信号和第二输出信号进行射频合成输出合成信号，该合成信号中，第一输入信号和第二输入信号分别位于本振信号的不同边带。
[0157]
通过对第一输出信号和第二输出信号进行射频合成，可以输出一个较宽的信号。这里射频合成是指输出的是合成后的可以发射的射频信号。
[0158]
通过上述混频过程，第一输入信号和第二输入信号分别位于本振信号的不同边带。具体地，第一输入信号的谐波分量为1时，第一输出信号位于本振信号的上边带，第二输入信号的谐波分量为-1时，第二输出信号位于本振信号的下边带；或者第一输入信号的谐波分量为-1时，第一输出信号位于本振信号的下边带，第二输入信号的谐波分量为1时，第二输出信号位于本振信号的上边带。
[0159]
在一个示例中，第一信号v
a1
和第二信号v
a2
的关系如下：
[0160][0161]
其中，
[0162][0163]
其中，v1为第一输入信号，v2为第二输入信号。
[0164]
进一步地，该方法还可以包括以下步骤：
[0165]
提取合成信号中第一功率的信号和第二功率的信号；
[0166]
输出第一功率的信号；
[0167]
根据第二功率的信号的信噪比，调整h。
[0168]
具体地，该合成信号中提取出的第二功率的信号用于反馈检测信号质量、功率等。通过检测该第二功率的信号的信噪比，可以根据算法调节上述[h]矩阵的值，补偿功分器和电桥的非理想特性，实现检测到信噪比最低。
[0169]
根据本技术实施例提供的一种频分复用方法，第一信号和第二信号通过同一个本振信号实现混频输出，相同数量的本振信号可以实现更多个中频信号的频分复用。
[0170]
本技术实施例还提供了一种芯片，包括：至少一个处理器和接口，该至少一个处理器通过接口与存储器耦合，当该至少一个处理器执行存储器中的计算机程序或指令时，使得上述图16所示实施例中的步骤s101被执行。可选的，该芯片系统可以由芯片构成，也可以包含芯片和其他分立器件，本技术实施例对此不作具体限定。
[0171]
本技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，该存储介质上可以存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现本公开图16所示实施例中描述的步骤s101。
[0172]
本技术实施例还提供一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行本公开图16所示实施例中描述的步骤s101。
[0173]
上述实施例中描述的信号正交单元除了可以通过分支线电桥、dsp实现，还可以采用如图17所示的信号正交装置实现。该信号正交装置500包括逻辑电路501和输入输出接口502。该输入输出接口502可以是独立的输入接口和输出接口，也可以合设的输入输出接口。该输入输出接口502用于接收第一输入信号和第二输入信号；该逻辑电路501用于对第一输入信号和第二输入信号进行等幅正交合成输出，得到第一信号和第二信号；该输入输出接口502还用于输出第一信号和第二信号。
[0174]
其中，该逻辑电路501可以是中央处理器(central processing unit，cpu)。该中央处理器还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(application-specific integrated circuit，asic)，可编程逻辑器件(programmable logic device，pld)或其组合。上述pld可以是复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device，cpld)，现场可编程逻辑门阵列(field-programmable gate array，fpga)，通用阵列逻辑(generic array logic，gal)或其任意组合。
[0175]
该输入输出接口502可以是该信号正交装置500上的接口电路、输出电路、输入电路、管脚或相关电路等。
[0176]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0177]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，该单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。所显示或讨论的相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0178]
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0179]
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。该计算机程序产
品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行该计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本技术实施例的流程或功能。该计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。该计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者通过该计算机可读存储介质进行传输。该计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digital subscriber line，dsl))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。该计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。该可用介质可以是只读存储器(read-only memory，rom)，或随机存取存储器(random access memory，ram)，或磁性介质，例如，软盘、硬盘、磁带、磁碟、或光介质，例如，数字通用光盘(digital versatile disc，dvd)、或者半导体介质，例如，固态硬盘(solid state disk，ssd)等。