单芯片实现多通道抗干扰超高速无线通信的方法及系统论文和设计-黄风义

全文摘要

本发明公开了一种单芯片实现多通道抗干扰超高速无线通信的方法及系统，采用抗干扰技术，结合2×2及以上MIMO的多通道技术，采用320MHz及以上的高信道带宽、256QAM及以上的高阶调制方式，并利用单芯片实现超高速无线通信。通信系统包括接收机、发射机、数字基带、大于或等于2根天线以及大于或等于2个开关，接收机包含大于或等于2个接收通道，发射机包括大于或等于2个发射通道。本发明利用抗干扰电路及算法，提高信道选择特性，在有限的可利用频谱资源下，提高单通道信道带宽；抑制多通道之间以及发射信号的干扰，提高频谱利用率及用户连接数量；提高接收机的线性度、降低接收机噪声系数，在高信道带宽下，仍可以采用高阶调制方式。

主设计要求

1.一种单芯片实现多通道抗干扰超高速无线通信的方法，将需要传递的信息通过多个发射通道的多通道技术进行发射，将发射信息通过多个接收通道的多通道技术接收，其特征在于，所述方法将接收机、发射机集成在同一个集成电路芯片，利用抗干扰电路及算法，降低不同信道之间的干扰，提高信道选择特性，在有限的可利用频谱资源下，提高单通道信道带宽；抑制本用户多通道之间的干扰，以及其他用户设备发射信号的干扰，充分利用有限的频谱资源，提高频谱利用率及用户连接数量；提高接收机的线性度、降低接收机噪声系数，从而在高信道带宽下，仍可以采用高阶调制方式。

设计方案

2.根据权利要求1所述一种单芯片实现多通道抗干扰超高速无线通信的方法，其特征在于，所述抗干扰电路及算法是由基带算法根据接收到的信号检测识别干扰信号，估计干扰信号强度及频率，启动抗干扰电路，再由基带算法控制射频域抗干扰电路单元、中频域抗干扰电路单元及基带抗干扰电路单元根据干扰信号估计结果，分别调谐射频抗干扰电路单元、中频抗干扰电路单元及基带抗干扰电路单元，进行干扰滤除，并对干扰信号实时跟踪。

3.根据权利要求1所述一种单芯片实现多通道抗干扰超高速无线通信的方法，其特征在于，利用2个发射通道、2个接收通道的多通道技术，采用320MHz及以上单信道带宽，256QAM调制方式，实现至少5Gbps通信速率；或者，利用4个发射通道、4个接收通道的多通道技术，采用320MHz及以上单信道带宽，256QAM调制方式，实现至少10Gbps通信速率；或者，利用4个发射通道、4个接收通道的多通道技术，采用320MHz及以上单信道带宽，1024QAM调制方式，实现至少12.5Gbps通信速率；或者，利用8个发射通道、8个接收通道的多通道技术，采用320MHz及以上单信道带宽，256QAM调制方式，实现至少20Gbps通信速率；或者，利用8个发射通道、8个接收通道的多通道技术，采用320MHz及以上单信道带宽，1024QAM调制方式，实现至少25Gbps通信速率。

4.根据权利要求1所述一种单芯片实现多通道抗干扰超高速无线通信的方法，其特征在于，采用5.15-5.85GHz的5GHz频段或5.925-7.125GHz的6GHz频或两者的组合频段实现无线信号的发射、传输和接收。

5.一种单芯片实现多通道抗干扰超高速无线通信的系统，其特征在于，所述系统包含接收机、发射机、数字基带、大于或等于2根天线以及大于或等于2个开关；所述接收机包含大于或等于2个接收通道，发射机包括大于或等于2个发射通道；每根天线与相应的接收通道之间通过开关相连，每根天线与相应的发射通道之间通过开关相连；所有接收通道、发射通道均连接至1个数字基带；每个接收通道包含一个接收链路，每个发射通道包含一个发射链路；所述发射链路完成对信号的上变频和信号调制，接收链路完成对信号的下变频和信号解调；所述开关用于选通发射链路或接收链路；所述数字基带完成编解码；所述接收机、发射机集成在同一个集成电路芯片；所述系统包含抗干扰电路，所述抗干扰电路包括射频域抗干扰电路单元，中频域抗干扰电路单元以及基带抗干扰电路单元；其中，射频域抗干扰电路单元和中频域抗干扰电路单元位于接收机中，基带抗干扰电路单元位于数字基带中。

6.根据权利要求5所述一种单芯片实现多通道抗干扰超高速无线通信的系统，其特征在于，所述发射链路，包括：DAC、高信道带宽滤波器、PGA、上变频混频器和PA；所述DAC用于完成从数字基带到发射调制的数字模拟转换；所述高信道带宽滤波器用于对DAC输出信号进行滤波；所述PGA用于完成中频信号的增益调节；所述上变频混频器用于完成数据从中频到射频的搬移；所述PA用于完成信号的功率发射。

7.根据权利要求5所述一种单芯片实现多通道抗干扰超高速无线通信的系统，其特征在于，所述接收链路，包括：LNA、下变频混频器、PGA、信道选择滤波器和ADC；所述LNA用于完成射频信号放大及邻道干扰抑制；所述下变频混频器用于完成数据从射频到中频的搬移；所述PGA用于完成中频信号的增益调节；所述信道选择滤波器用于完成中频信号滤波；所述ADC用于完成对模拟信号的采样，转换为数字信号。

8.根据权利要求5所述一种单芯片实现多通道抗干扰超高速无线通信的系统，其特征在于，所述射频域抗干扰电路单元采用陷波网络或带通滤波电路实现；所述陷波网络或带通滤波等电路集成在低噪声放大器中，或者位于天线与低噪声放大器之间，或者位于低噪声放大器与混频器之间；所述中频域抗干扰电路单元采用高Q值滤波电路或反馈抵消电路或前馈实现；所述中频抗干扰电路集成在信道选择滤波器或PGA中，或位于信道选择滤波器与PGA之间，实现干扰信号有效滤除；所述基带抗干扰电路单元由硬件描述语言综合成实际专用集成电路而得；所述基带抗干扰电路单元，用于统计背景干扰噪声，估计干扰信号的频率、带宽以及强度，采用加窗滤波、小波变换及数值迭代方式消除干扰信号。

设计说明书

技术领域

本发明涉及一种超高速无线通信方法及系统，属于无线通信与电子科学与技术领域。

背景技术

进入21世纪以来，随着无线电技术的发展，无线以太网即WiFi(无线热点)技术，逐步走进了千家万户。在WiFi的发展历程中，作为标准规范的IEEE 802.11协议也在不断更新与完善。

最早的802.11协议在1997年发布(802.11-1997)，提供最高2Mbps的传输速率；随后在1999年发布的802.11b(WiFi 1)将最高通信速率提升到11Mbps，WiFi技术开始在世界范围内逐渐流行起来。早期WiFi协议包括802.11a\/b\/g\/n等，其中规格最高的802.11n(WiFi4)在2009年发布，支持最高600Mbps的通信速率，64-QAM(Quadrature AmplitudeModulation，正交幅度调制)调制方式，4个发射通道、4个接收通道(4×4MIMO)，单个信道(单信道)带宽最高可达40MHz，并支持2.4GHz和5GHz频段。WiFi 5标准即802.11ac为当前流行的WiFi标准，在2013年发布，其规定的工作频段为5GHz，单信道带宽最大可达160MHz，并支持8×8MIMO和256-QAM，最大通信速率可达3.4Gbps。

2009年，英特尔(Intel)携手十余家科技企业成立无线千兆联盟(WirelessGigabit Alliance,WiGig)，致力于推动在60GHz毫米波频段上运行数千兆比特(Multi-gigabit)速率的无线设备数据传输技术，并最终形成了802.11ad协议，其特点是不需要牌照，能带来7-8Gbps的超高传输速率，延迟也非常低，但缺陷在于传输距离较短，不超过10米，而且无法穿墙，同时无法兼容过去的WiFi标准。在随后几年的发展中，未能在无线高速通信市场上全面普及。2017年，Intel公司宣布终止所有802.11ad应用于路由器、无线接入点(Wireless Access Point,AP)等领域相关产品。

随着人们对通信速率要求的不断提高，10Gbps以上通信速率的WiFi协议成为了当前的关注点。为了解决802.11ad在传输距离和穿越障碍物方面的缺陷，同时兼容先前的标准，并获得更高的通信速率，2017年，以高通(Qualcomm)为首的无线通信公司提交新一代WiFi标准提案，即802.11ax(WiFi 6)协议，又称为高效率无线标准(High-EfficiencyWireless,HEW)。该协议支持单信道带宽最高达160MHz、8×8MIMO以及1024-QAM高阶调制，以实现高达10Gbps的通信速率。但其面临着诸多技术挑战，如多通道MIMO对基准时钟性能提出了很高要求，1024-QAM对噪声性能提出了很高的要求，从而增加了系统设计的复杂度，也导致了较高的生产成本。另外，多通道MIMO需要每根天线之间的距离大约1\/2波长以上，由于设备终端的体积限制，在微波频段实现多通道在多天线布局上存在很大挑战性，采用的通道数越多，天线布局越困难。

文献“Kawai S,Ito R,Nakata K,et al.An 802.11ax 4x4High-Efficiency WLANAP Transceiver SoC Supporting 1024-QAM With Frequency-Dependent IQCalibration and Integrated Interference Analyzer[J].IEEE Journal of Solid-State Circuits,2018,53(12):3688-3699.”由东芝(Toshiba)公司发表，其提出了一种1024-QAM OFDM WLAN收发机芯片，其采用自校准方式解决由热噪声带来的IQ失配问题。该文献提出的设计在80MHz信道带宽和1024-QAM下实现了-37.1dB的误差向量幅度(ErrorVector Magnitude,EVM)。该结构信道带宽较窄，同时1024-QAM对EVM的要求使得系统必须借助自校准技术来降低噪声的影响，增加了系统的复杂度。由于仅支持80MHz信道带宽，其无法实现802.11ax协议所述的最高10Gbps速率。

2017年，Qualcomm公司发布的WiFi芯片(芯片型号IPQ8074)支持802.11ax标准，同时支持2.4GHz和5GHz频段，并在5GHz频段下支持8×8MIMO以及1024-QAM，但由于支持的单信道最大带宽仅80MHz，其通信速率最高仅为4.8Gbps，无法达到10Gbps及以上通信速率。

2017年，博通(Broadcom)公司发布的的WiFi芯片(芯片型号BCM43694)，同样支持802.11ax标准，其实现了5GHz频段4×4MIMO以及1024-QAM技术，同时单信道带宽达到了160MHz，但由于MIMO通道数仅为4通道，其最高通信频率仅为4.8Gbps，也无法达到10Gbps及以上通信速率。

可以看出，尽管802.11ax协议希望实现10Gbps的通信速率，但10Gbps及以上的通信系统在技术方面仍然存在许多障碍。目前仍没有利用单芯片实现同时支持160MHz信道带宽及8×8MIMO的产品或论文报道。

综上所述，现有技术无法利用单芯片实现10Gbps及以上通信速率；尽管802.11ax协议有望支持10Gbps通信速率，但在芯片实现上仍存在较大技术障碍。

2018年12月17日，美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission,FCC)建议将6GHz频段(5.925-7.125GHz)开放用于下一代超高速无线以太网应用，在该频段下采用新的协议将具有很大技术潜力。未来WiFi通信可能使用的频谱资源将大大扩大，这也为提高单信道的带宽带来可能。

为了有效利用频谱资源，希望信道之间间隔较小或无间隔，这将导致信道之间干扰增强，从而必须降低不同信道之间的干扰、提高信道选择特性，才能采用较高单信道带宽。传统多通道高速无线传输方法或系统不包含抗干扰技术，需要借助于增加信道间隔来弥补信道选择特性较差的缺点，所以无法采用高单信道带宽。

随着单信道带宽的增大，单用户多通道之间的干扰，以及其他用户设备发射信号的干扰将大大增强。当多通道之间通过板级集成，板级隔离仅能降低通道之间的干扰。传统方法实现的单芯片多通道高速无线传输没有在片集成抗干扰功能，当带宽增大之后干扰增强，将导致信号失真、误码率升高、有效传输速率下降，频谱利用率低，用户连接数量少。

此外，随着单信道带宽的增大，当采用高阶调制方式时，需要接收机具有更高的线性度，更低的噪声系数，才能保证无线通信传输的信号能被正常解调。传统多通道高速无线传输方法或系统不包含抗干扰技术，在高单信道带宽下，接收机的矢量误差幅度(EVM)较大，无法实现对高阶调制方式信号的有效解调。

综上所述，如何同时实现高信道带宽(320MHz及以上)、高阶调制方式(256QAM及以上)以及多通道(2个及以上发射通道、2个及以上接收通道，也即2×2及以上MIMO)，从而利用单芯片实现超高速无线通信系统，是目前还没有得到解决的技术难点。

发明内容

发明目的：本发明目的在于提供一种利用单芯片实现多通道抗干扰超高速无线通信的方法及系统，能够实现320MHz及以上的高信道带宽、256QAM及以上的高阶调制方式以及2×2及以上MIMO的多通道。

技术方案：本发明所提出的一种不同于以往传统技术的单芯片实现多通道抗干扰超高速无线通信的方法，采用抗干扰技术，实现高信道带宽、高阶调制方式以及多通道(MIMO)，并利用单芯片，进而实现超高数据率无线通信。

在频谱资源有限的情况下，信道间隔较小或无间隔，导致信道间干扰增强，传统多通道高速无线传输方法或系统不包含抗干扰技术，需要借助于增加信道间隔来弥补信道选择特性较差的缺点，所以无法采用高单信道带宽。本发明的技术特征之一是采用抗干扰电路及算法提高信道选择特性，提高单通道信道带宽。

随着单信道带宽的增大，在频谱资源有限的情况下，为提高频谱利用率及用户连接数量，需要终端用户工作在相邻信道。对于本发明，单信道带宽可以支持320MHz或以上，多用户间的相邻信道干扰非常显著。同时，随着单信道带宽的增大，单用户的多通道之间干扰更加显著。本发明的技术特征之一是采用抗干扰电路与算法，抑制本用户多通道之间干扰，并抑制其他用户设备的发射信号干扰，从而充分利用有限的频谱带宽，提高频谱利用率及用户连接数量。

随着单信道带宽的增大，当采用高阶调制方式时，需要接收机具有更高的线性度，更低的噪声系数，才能保证无线通信传输的信号能被正常解调。本发明的技术特征之一是采用抗干扰电路及算法，提高接收机线性度、降低接收机噪声系数，在高单信道带宽下，实现对高阶调制方式信号的有效解调，保证通信质量和通信速率。

所述的抗干扰电路，包含射频域抗干扰电路单元，中频域抗干扰电路单元以及基带抗干扰电路单元。由基带算法根据接收到的信号检测识别干扰信号，估计干扰信号强度及频率，启动抗干扰电路，再由基带算法控制射频域抗干扰电路单元、中频域抗干扰电路单元及基带抗干扰电路单元根据干扰信号估计结果，分别调谐射频抗干扰电路单元、中频抗干扰电路单元及基带抗干扰电路单元，进行干扰滤除，并对干扰信号实时跟踪。

优选地，本发明利用2个发射通道、2个接收通道的多通道技术(2×2MIMO)，采用320MHz及以上单信道带宽，256QAM调制方式，实现至少5Gbps通信速率，相应速率计算公式为：320MHz×2×8bit\/1024＝5Gbps。

优选地，本发明利用4个发射通道、4个接收通道的多通道技术(4×4MIMO)，采用320MHz及以上单信道带宽，256QAM调制方式，实现至少10Gbps通信速率，相应速率计算公式为：320MHz×4×8bit\/1024＝10Gbps。

优选地，本发明利用4个发射通道、4个接收通道的多通道技术(4×4MIMO)，采用320MHz及以上单信道带宽，1024QAM调制方式，实现至少12.5Gbps通信速率，相应速率计算公式为：320MHz×4×10bit\/1024＝12.5Gbps。

优选地，本发明利用8个发射通道、8个接收通道的多通道技术(8×8MIMO)，采用320MHz及以上单信道带宽，256QAM调制方式，实现至少20Gbps通信速率，相应速率计算公式为：320MHz×4×8bit\/1024＝20Gbps。

优选地，本发明利用8个发射通道、8个接收通道的多通道技术(8×8MIMO)，采用320MHz及以上单信道带宽，1024QAM调制方式，实现至少25Gbps通信速率，相应速率计算公式为：320MHz×8×10bit\/1024＝25Gbps。

优选地，本发明采用5.15-5.85GHz的5GHz频段或5.925-7.125GHz的6GHz频或两者的组合频段作为所述无线通信系统的工作频段。

本发明所述的一种单芯片实现多通道抗干扰超高速无线通信的系统，包括接收机、发射机、数字基带、大于或等于2根天线以及大于或等于2个开关；所述接收机包含大于或等于2个接收通道，发射机包括大于或等于2个发射通道；所述每根天线与相应的接收通道之间通过开关相连，每根天线与相应的发射通道之间通过开关相连；所述所有接收通道、发射通道均连接至1个数字基带；所述每个接收通道包含一个接收链路，每个发射通道包含一个发射链路；所述发射链路完成对信号的上变频和信号调制，接收链路完成对信号的下变频和信号解调；所述开关用于选通发射链路或接收链路；所述数字基带完成编解码；所述接收机、发射机集成在同一个集成电路芯片；其中接收机包含射频域抗干扰电路单元和中频域抗干扰电路单元，基带包含基带抗干扰电路单元及算法。

进一步地，所述发射链路，包括：DAC、高信道带宽滤波器、PGA、上变频混频器和PA。所述DAC用于完成从数字基带到发射调制的数字模拟转换；所述高信道带宽滤波器用于对DAC输出信号进行滤波；所述PGA用于完成中频信号的增益调节；所述上变频混频器用于完成数据从中频到射频的搬移；所述PA用于完成信号的功率发射。

进一步地，所述接收链路，包括：LNA、下变频混频器、PGA、信道选择滤波器和ADC。所述LNA用于完成有用射频信号放大及邻道干扰抑制；所述下变频混频器用于完成数据从射频到中频的搬移；所述PGA用于完成中频信号的增益调节；所述信道选择滤波器用于完成中频信号滤波；所述ADC用于完成对模拟信号的采样，转换为数字信号。

进一步地，所述射频域抗干扰电路单元采用陷波网络或带通滤波等电路实现；所述陷波网络或带通滤波等电路集成在低噪声放大器中，或者位于天线与低噪声放大器之间，或者位于低噪声放大器与混频器之间。所述中频域抗干扰电路单元采用高Q值滤波电路或反馈抵消电路或前馈抵消电路等电路实现；所述中频抗干扰电路集成在信道选择滤波器或PGA中，或位于信道选择滤波器与PGA之间，实现干扰信号有效滤除。所述基带抗干扰电路单元由硬件描述语言综合成实际专用集成电路(ASIC)而得；所述基带抗干扰电路单元，用于统计背景干扰噪声，估计干扰信号的频率、带宽以及强度，采用加窗滤波、小波变换及数值迭代方式消除干扰信号。

有益效果：本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明提出了一种利用单芯片实现多通道抗干扰超高速无线通信的方法和系统，能够同时实现高信道带宽(320MHz及以上)、高阶调制方式(256QAM及以上)以及2×2及以上多通道MIMO的超高速无线通信，避免了现有技术的协议和标准所存在的技术困难，并可以实现高达25Gbps的通信速率。相比于现有协议、产品及文献公布的技术，本发明在技术实现上具有更强可行性，同时具有更好的性能。

作为详细说明，采用抗干扰技术，结合4个发射通道、4个接收通道的多通道技术(4×4MIMO)，利用320MHz及以上单信道带宽，256QAM调制方式，实现至少10Gbps通信速率；相比于802.11ax协议，信道带宽增加至320MHz及以上，减少一半通道数，从而降低了芯片设计难度，减少通道间的干扰，降低多天线布局难度，大大降低了系统复杂度及设计复杂度，避免了传统技术无法同时实现宽信道带宽(160MHz及以上)、大通道数(8×8MIMO)的技术障碍，具有更强的技术实现可行性，同时具有更好的综合性能。

附图说明

图1是本发明实施例的系统结构图；

图2(a)是利用抗干扰技术，结合多通道技术，利用高单信道带宽，高阶调制方式实现本发明单芯片多通道抗干扰超高速无线通信系统示意图，图2(b)是所述抗干扰技术的实施步骤流程图。

图3是单信道带宽高于320MHz的多通道抗干扰超高速无线通信系统芯片测试曲线结果图，包括，(a)增益测试曲线(中频带宽160MHz即信道带宽320MHz)及噪声系数测试曲线(噪声系数3.0dB)，(b)接收机星座图及EVM测试结果(256QAM)。

图4是本发明超高速无线通信系统应用在无线通信终端上，实现终端间的超高速无线通信示意图。

具体实施方式

本发明提出一种利用，将需要传递的信息通过多个发射通道的多通道技术进行发射，将所述的发射信息通过多个接收通道的多通道技术接收，利用抗干扰技术降低不同信道之间的干扰，提高信道选择特性，从而在有限的可利用频谱资源下，提高单通道信道带宽；利用抗干扰技术抑制本用户多通道之间的干扰，以及其他用户设备发射信号的干扰，从而充分利用有限的频谱资源，提高频谱利用率及用户连接数量；利用抗干扰技术提高接收机的线性度、降低接收机噪声系数，从而在高信道带宽下，仍可以采用高阶调制方式。

如图2(a)所示，在频谱资源有限的情况下，信道数量较少，信道间隔较小或无间隔，导致信道间干扰增强。本发明采用所述抗干扰技术提高信道选择特性，提高单通道信道带宽。

随着单信道带宽的增大，在频谱资源有限的情况下，为提高频谱利用率及用户连接数量，需要终端用户工作在相邻信道。对于本发明，单信道带宽可以支持320MHz或以上，多用户间的相邻信道干扰非常显著。同时，随着单信道带宽的增大，单用户的多通道之间干扰更加显著。本发明采用所述抗干扰技术，抑制本用户多通道之间干扰，并抑制其他用户设备的发射信号干扰，从而充分利用有限的频谱带宽，提高频谱利用率及用户连接数量。

随着单信道带宽的增大，当采用高阶调制方式时，需要接收机具有更高的线性度，更低的噪声系数，才能保证无线通信传输的信号能被正常解调。本发明采用所述采用抗干扰技术，提高接收机线性度、降低接收机噪声系数，在高单信道带宽下，实现对高阶调制方式信号的有效解调，保证通信质量和通信速率。

抗干扰技术涉及抗干扰电路及算法，抗干扰电路包含射频域抗干扰电路单元，中频域抗干扰电路单元以及基带抗干扰电路单元。如图2(b)所示，由基带算法根据接收到的信号检测识别干扰信号，估计干扰信号强度及频率，启动抗干扰电路，再由基带算法控制射频域抗干扰电路单元、中频域抗干扰电路单元及基带抗干扰电路单元根据干扰信号估计结果，分别调谐射频抗干扰电路单元、中频抗干扰电路单元及基带抗干扰电路单元，进行干扰滤除，并对干扰信号实时跟踪。

本发明实施例的一种利用单芯片实现多通道抗干扰超高速无线通信的方法及系统，采用抗干扰技术，结合2个及以上发射通道、2个及以上接收通道的多通道技术(2×2及以上MIMO)，利用320MHz及以上单信道带宽，256QAM调制方式，实现5Gbps及以上超高速无线通信速率。

具体而言，本发明采用抗干扰技术，结合2个发射通道、2个接收通道的多通道技术(2×2MIMO)，利用320MHz及以上单信道带宽，256QAM调制方式，实现至少5Gbps通信速率。

本发明采用抗干扰技术，结合4个发射通道、4个接收通道的多通道技术(4×4MIMO)，利用320MHz及以上单信道带宽，256QAM调制方式，实现至少10Gbps通信速率。

本发明采用抗干扰技术，结合4个发射通道、4个接收通道的多通道技术(4×4MIMO)，利用320MHz及以上单信道带宽，1024QAM调制方式，实现至少12.5Gbps通信速率。

本发明采用抗干扰技术，结合8个发射通道、8个接收通道的多通道技术(8×8MIMO)，利用320MHz及以上单信道带宽，256QAM调制方式，实现至少20Gbps通信速率。

本发明采用抗干扰技术，结合8个发射通道、8个接收通道的多通道技术(8×8MIMO)，利用320MHz及以上单信道带宽，1024QAM调制方式，实现至少25Gbps通信速率。

本发明实施例超高速无线通信系统采用抗干扰技术，结合2×2MIMO或4×4MIMO或8×8MIMO多通道方式，利用320MHz及以上单信道带宽，256QAM或1024QAM调制方式，得到如表1所示本实施例具体使用的调制方式和收发方式组合的无线传输速率结果。

表1 320MHz及以上单信道带宽、不同多通道方式和调制方式实现的无线传输速率

具体应用时，本发明方法可采用5.15-5.85GHz的5GHz频段或5.925-7.125GHz的6GHz频或两者的组合频段作为所述无线通信系统的工作频段。

本发明实施例公开一种利用单芯片实现多通道抗干扰超高速无线通信的系统，如图1所示，通信系统由接收机、发射机、数字基带、大于或等于2根天线以及大于或等于2个开关；接收机包含大于或等于2个接收通道，发射机包括大于或等于2个发射通道；每根天线与相应的接收通道之间通过开关相连，每根天线与相应的发射通道之间通过开关相连；所有接收通道、发射通道均连接至1个数字基带；每个接收通道包含一个接收链路，每个发射通道包含一个发射链路；发射链路完成对信号的上变频和信号调制，接收链路完成对信号的下变频和信号解调；开关用于选通发射链路或接收链路；数字基带完成编解码；接收机、发射机集成在同一个集成电路芯片；其中接收机包含射频域抗干扰电路单元和中频域抗干扰电路单元，基带包含基带抗干扰电路单元及算法。

发射链路，包括：DAC、高信道带宽滤波器、PGA、上变频混频器和PA。DAC用于完成从数字基带到发射调制的数字模拟转换；高信道带宽滤波器用于对DAC输出信号进行滤波；PGA用于完成中频信号的增益调节；上变频混频器用于完成数据从中频到射频的搬移；PA用于完成信号的功率发射。

接收链路，包括：LNA、下变频混频器、PGA、信道选择滤波器和ADC。LNA用于完成射频信号放大及邻道干扰抑制；下变频混频器用于完成数据从射频到中频的搬移；PGA用于完成中频信号的增益调节；信道选择滤波器用于完成中频信号滤波；ADC用于完成对模拟信号的采样，转换为数字信号。

射频域抗干扰电路单元采用陷波网络或带通滤波等电路实现；陷波网络或带通滤波等电路集成在低噪声放大器中，或者位于天线与低噪声放大器之间，或者位于低噪声放大器与混频器之间。

中频域抗干扰电路单元采用高Q值滤波电路或反馈抵消电路或前馈抵消电路等电路实现；中频抗干扰电路集成在信道选择滤波器或PGA中，或位于信道选择滤波器与PGA之间，实现干扰信号有效滤除。

基带抗干扰电路单元由硬件描述语言综合成实际专用集成电路(ASIC)而得；基带抗干扰电路单元，具有以下功能，统计背景干扰噪声，估计干扰信号的频率、带宽以及强度，采用加窗滤波、小波变换及数值迭代方式消除干扰信号。

图3是单信道带宽高于320MHz的多通道抗干扰超高速无线通信系统芯片测试曲线，包括，(a)增益测试曲线(中频带宽160MHz即信道带宽320MHz)及噪声系数测试曲线(噪声系数3.0dB)，(b)接收机星座图及EVM测试结果(256QAM)。

利用单芯片实现的超高速无线通信系统应用在无线通信终端上，实现终端间的超高速无线通信。如图4所示，终端1中的基带信号，经过信号处理形成独立平行的数据子流，终端1中的发射机利用空间分集编码技术在不同的天线进行编码调制，根据空间中存在的干扰的统计规律利用信道估计技术和天线选择技术将射频信号发射到空间；这些射频信号在空间中经过反射、绕射、散射、衰减等传输方式，被终端2中的天线接收送到接收机，终端2中的接收机接收到的射频信号经过多通道信号合并处理为串行信号，解调出终端1发射的基带信号。

本发明采用抗干扰技术结合多通道技术，利用320MHz及以上单信道带宽，256QAM调制方式，实现至少超高速通信速率；相比于802.11ax协议，信道带宽增加至320MHz及以上，减少一半通道数，从而降低了芯片设计难度，减少通道间的干扰，降低多天线布局难度，大大降低了系统复杂度及设计复杂度。本发明方案中未详细披露的均为现有技术。

设计图

单芯片实现多通道抗干扰超高速无线通信的方法及系统论文和设计

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