WO2015096010A1

WO2015096010A1 - 一种无线收发信机

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Publication number: WO2015096010A1
Application number: PCT/CN2013/090243
Authority: WO
Inventors: 杨刚华; 包红强
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2013-12-23
Filing date: 2013-12-23
Publication date: 2015-07-02
Anticipated expiration: 2016-06-23
Also published as: EP3018874A1; CN105409178A; EP3018874A4; US20160156375A1; CN105409178B; US9762268B2; EP3018874B1

Abstract

本发明实施例公开了一种无线收发信机其中，所述无线收发信机包括：第二控制开关，所述第二控制开关可选择性地将耦合器的信号输出端或低噪声放大器LNA的信号输出端与所述下变频器的信号输入端相连将，因此，当所述耦合器的信号输出端与所述下变频器连通时，所述耦合器、所述下变频器、所述模数转换器ADC组成观测机，当所述第二控制开关将所述低噪声放大器LNA的信号输出端与所述下变频器的信号输入端连通时，所述收发天线、所述低噪声放大器LNA、所述下变频器、所述模数转换器ADC组成收信机。因此，本发明实施例可大大节省系统实现观测机电路的硬件成本。

Description

一种无线信机

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种无线收发信机。背景技术

预失真（ Pre-distortion) 技术是通过在非线性功率放大器（ Power Amplifier, PA )前级联一个与转换函数（幅度和相位）特性相反的数字预失真器（Digital Pre-distortion, DPD ) , 预先 4巴输入信号往功放特性相反的方向变化，从而使 ΡΑ的输入输出在整体上呈现线性关系。由于功放的非线性特性在实际环境中会因为温度、湿度、供电电压、器件老化和信道切换等原因发生改变，为了保证系统的稳定线性输出，要求预失真器能够根据功放特性的改变而自动调节。

如图 1所示，现有技术中，为了动态的通过算法调整非线性放大器 ΡΑ引起的失真度，增加一部分电路调整电路，称为观测机电路（包括图 1中依次相连的耦合器、下变频器、模数转换器 ADC、算法模块）。在图 1中，耦合器得到 PA的失真信号后，利用下变频器变为基带信号，经过模数转换器（Analog Digital Converter, ADC )进行模数转换，然后通过算法模块进行一定的算法进行调整，以保证后续输入到 DPD的信号经线性输出。

参考图 1可知，现有技术的上述方案为了实现预失真技术，需要在时分复用（ Time Division Duplexing, TDD )原有的收发信系统中增加一部分电路 (观测机），这样无疑增加了系统的硬件成本。发明内容

本发明实施例提供了一种无线收发信机，用以解决现有技术中为了做预失真处理而增加观测机电路导致的硬件成本增加的问题。

本发明实施例第一方面提供一种无线收发信机，其特征在于，包括：数字预失真器 DPD ( 11 )、数模转换器 DAC ( 12 )、上变频器（ 13 )、功率放大器 PA ( 14 )、第一控制开关（30 )、收发天线（40 )、耦合器（50 )、低噪声放大器 LNA ( 21 )、第二控制开关（ 60 )、下变频器（ 22 )、模数转换器 ADC (23), 其中：

所述数字预失真器 DPD (11), 所述数模转换器 DAC ( 12 )、所述上变频器（ 13 )、所述功率放大器 PA ( 14 )、所述耦合器（ 50 )依次相连；

所述第一控制开关（30)选择性地将所述功率放大器 PA (14) 的信号输出端或所述低噪声放大器 LNA (21) 的信号输入端与所述收发天线（40)连通；

所述第二控制开关（60)选择性地将所述耦合器（50)的信号输出端或所述低噪声放大器 LNA (21) 的信号输出端与所述下变频器（22) 的信号输入端相连；

所述下变频器（22) 的信号输出端与所述模数转换器 ADC (23) 的信号输入端相连。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述数字预失真器 DPD (11) 包括算法模块（70), 所述算法模块用于根据输入的原始信号以及模数转化器 ADC ( 23 )第一信号输出端输出的信号，获得预失真模型的系数。

在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述无线收发信机包括算法模块 (70), 所述算法模块（70)的第一输入端与所述模数转换器 ADC (23)的第一信号输出端相连，所述算法模块（ 70 )的第二输入端输入的信号为原始信号，所述算法模块（70) 的输出端与所述数字预失真器 DPD (11) 的输入端相连，所述算法模块用于根据输入的原始信号以及模数转化器 ADC (23)输出的信号，获得预失真模型的系数。

由上可见，本发明实施例的无线收发信机包括第二控制开关，所述第二控制开关可选择性地将所述耦合器的信号输出端或所述低噪声放大器 LNA的信号输出端与所述下变频器的信号输入端相连，因此，当所述耦合器的信号输出端与所述下变频器连通时，所述耦合器、所述下变频器、所述模数转换器 ADC 组成观测机，当所述第二控制开关将所述低噪声放大器 LNA的信号输出端与所述下变频器的信号输入端连通时，所述收发天线、所述低噪声放大器 LNA、所述下变频器、所述模数转换器 ADC组成收信机。因此，本发明实施例可通过第二控制开关，重用无线收发信机已有的下变频器和数模转换器 ADC来实现观测机的功能，实现了观测机与收信机的有效兼容，其相对于新增电路的情况，可大大节省系统实现观测机电路的硬件成本。附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1为现有技术中的无线收发信机的结构示意图。

图 2为本发明的无线收发信机的一实施例的结构示意图。

图 3为本发明的无线收发信机的另一实施例的结构示意图。

图 4为本发明的无线收发信机的又一实施例的结构示意图。

图 5为本发明的无线收发信机的发信机工作时的结构示意图。

图 6为本发明的无线收发信机的收信机工作时的结构示意图。具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图 2为本发明的无线收发信机的一实施例的结构示意图。如图 2所示，其可包括：

数字预失真器 DPD11、数模转换器 DAC12、上变频器 13、功率放大器 PA14、第一控制开关 30、收发天线 40、耦合器 50、低噪声放大器 LNA21、第二控制开关 60、下变频器 22、模数转换器 ADC23 , 其中：所述数字预失真器 DPD11、所述数模转换器 DAC12、所述上变频器 13、所述功率放大器 PA14、所述耦合器 50依次相连；本发明实施例所指的依次相连，是指上一个器件的输出端与下一个器件的输入端相连，依此类推。所述第一控制开关 30选择性地将所述功率放大器 PA14的信号输出端或所述低噪声放大器 LNA21的信号输入端与所述收发天线 40连通；所述第二控制开关 60选择性地将所述耦合器 50的信号输出端或所述低噪声放大器 LNA21的信号输出端与所述下变频器 22 的信号输入端相连；所述下变频器 22的信号输出端与所述模数转换器 ADC23 的信号输入端相连；所述模数转换器 ADC23的信号输出端与所述数字预失真器 DPD11的信号输入端相连。

第一控制开关 30 可以釆用时分复用的方式选择性地将所述功率放大器 PA14 的信号输出端或所述低噪声放大器 LNA21 的信号输入端与所述收发天线 40连通；所述第二控制开关 60釆用时分复用的方式选择性地将所述耦合器 50的信号输出端或所述低噪声放大器 LNA21的信号输出端与所述下变频器 22 的信号输入端相连。

当所述第一控制开关 30闭合使所述功率放大器 PA14的信号输出端与所述收发天线 40连通时，所述第二控制开关 60闭合使所述耦合器 50的信号输出端与所述下变频器 22连通；当所述第一控制开关 30闭合使所述低噪声放大器 LNA21的信号输入端与所述收发天线 40连通时，所述第二控制开关 60闭合使所述低噪声放大器 LNA21的信号输出端与所述下变频器 22的信号输入端连通。

具体实现中，本发明实施例的无线收发信机可为 TDD无线收发信机，第一控制开关 30和第二控制开关 60可以通过天线开关在时间上进行区分和控制，这样第一控制开关 30则可根据系统时分复用的原则（比如，在 TD-LET 中，收发比例为 1 : 1 , 那么 lms的时间可划分为 500us发， 500us收）釆用时分复用的方式选择性地将地将所述功率放大器 PA14的信号输出端或所述低噪声放大器 LNA21的信号输入端与所述收发天线 40连通。如前 500us为信号发射周期，则将通过第一控制开关 30将所述功率放大器 PA14的信号输出端与所述收发天线 40连通；后 500us为信号接收周期，则通过第一控制开关 30将所述低噪声放大器 LNA21的信号输入端与所述收发天线 40连通。

具体地，本发明实施例的数字预失真器 DPD11可以预置预失真模型的系数，当接收到经由模数转换器 ADC23输出的信号时，可以根据预置的预失真模型的系数，实现对输入信号的预失真处理，用以补偿功率放大器 PA14的非线性失真。具体实现中，在该实施例中，本发明实施例的数模转换器 DAC12的釆样频率为基带信号带宽的 K倍，其中， K为所述功率放大器 PA14的失真模型阶数（比如， 3阶或者 5阶）；在这个条件下，可保证信号经非线性器件 PA14后没有混叠失真。本发明实施例的模数转换器 ADC23 的频率可与模数转换器 DAC12 的频率保持一致。此时，在收信机电路中可无失真恢复接收信号和发送给 DPD的反馈信号。

本发明实施例中，第二控制开关 60可选择性地将所述耦合器 50的信号输出端或所述低噪声放大器 LNA21的信号输出端与所述下变频器 22的信号输入端相连，当所述耦合器 50的信号输出端与所述下变频器 22连通时，所述耦合器 50、所述下变频器 22、所述模数转换器 ADC23组成观测机，当所述第二控制开关 60将所述低噪声放大器 LNA21的信号输出端与所述下变频器 22的信号输入端连通时，所述收发天线 40、所述低噪声放大器 LNA21、所述下变频器 22、所述模数转换器 ADC23组成收信机。因此，本发明实施例可通过第二控制开关，重用无线收发信机已有的下变频器和数模转换器 ADC来实现观测机的功能，实现了观测机与收信机的有效兼容，其比现有技术中新增观测机电路的情况，可大大节省系统实现观测机电路的硬件成本。图 3为本发明的无线收发信机的另一实施例的结构示意图。与上一实施例的区别是，本实施例在模数转换器 ADC23后，增加一个算法模块 70, 该算法模块 70可以集成在数字预失真器 DPD11里，也可以是一个单独模块。算法模块 70作为单独模块时，可以为 DSP ( Digital Signal Processing,数字信号处理）芯片，或 FPGA ( Field - Programmable Gate Array, 现场可编程门阵列 )等，本发明实施例在此不作限定。

如图 3所示，以算法模块 70为一个单独模块为例，该无线收发信机包括：数字预失真器 DPD11、数模转换器 DAC12、上变频器 13、功率放大器 PA14、第一控制开关 30、收发天线 40、耦合器 50、低噪声放大器 LNA21、第二控制开关 60、下变频器 22、模数转换器 ADC23 , 以及算法模块 70,其中：所述数字预失真器 DPD11、所述数模转换器 DAC12、所述上变频器 13、所述功率放大器 PA14、所述耦合器 50依次相连。所述第一控制开关 30选择性地将所述功率放大器 PA14的信号输出端或所述低噪声放大器 LNA21的信号输入端与所述收发天线 40连通；所述第二控制开关 60选择性地将所述耦合器 50的信号输出端或所述低噪声放大器 LNA21的信号输出端与所述下变频器 22 的信号输入端相连；所述下变频器 22的信号输出端与所述模数转换器 ADC23 的信号输入端相连；所述算法模块 70的第一输入端与所述模数转换器 ADC23 的第一信号输出端相连，所述算法模块 70的第二输入端输入的信号为原始信号，所述算法模块 70的输出端与所述数字预失真器 DPD11的输入端相连，所述算法模块 70用于根据输入的原始信号以及模数转化器 ADC23的第一信号输出端输出的信号，获得预失真模型的系数。

可选地，当算法模块 70集成在数字预失真器 DPD11里时，用于根据输入的原始信号以及模数转化器 ADC23的第一信号输出端输出的信号，获得预失真模型的系数。

本发明实施例中数字预失真器 11 的预失真处理模型与功率放大器 PA14 的模型相关，可以用带记忆效应的多项式级数表示，如 Volterra级数的简化模型。本发明实施例对数字预失真器 11的预失真处理模型不作限制。算法模块 70 输出的预失真模型的参数，可以根据两路信号作差并求解得到，如通过比较原始输入信号和经过功率放大器 PA14以及下变频 32, 模数转换器 ADC23 等处理后的信号得到。当所述第一控制开关 30将所述功率放大器 PA14的信号输出端与所述收发天线 40连通、以及所述第二控制开关 60将所述耦合器 50的信号输出端与所述下变频器 22连通时，所述数字预失真器 DPD11、所述数模转换器 DAC12、所述上变频器 13、所述功率放大器 PA14与所述收发天线 40组成发信机；所述耦合器 50、所述下变频器 22、所述模数转换器 ADC23 , 所述算法模块 70 组成观测机。

当所述第一控制开关 30将所述低噪声放大器 LNA21的信号输入端与所述收发天线 40连通，以及所述第二控制开关 60将所述低噪声放大器 LNA21的信号输出端与所述下变频器 22的信号输入端连通时，所述收发天线 40、所述低噪声放大器 LNA21、所述下变频器 22、所述模数转换器 ADC23组成收信机，其中，所述模数转换器 ADC23的第二信号输出端口用于输出来自收发天线 40的接收信号。

本发明实施例通过第二控制开关，重用无线收发信机已有的下变频器和数模转换器 ADC来实现观测机的功能，实现了观测机与收信机的有效兼容，其相对于新增电路的情况，可大大节省系统实现观测机电路的硬件成本。图 4为本发明的无线收发信机的又一实施例的结构示意图。如图 4所示，本实施例在图 3 的实施例的基础上，在算法模块 70和模数转换模器 ADC23 之间连接有插值补偿模块 90和预失真映射模块 80, 其中，

所述预失真映射模块 80用于将所述模数转换器 ADC第一信号输出端输出的信号进行预失真处理，补偿所述功率放大器 PA带来的失真。

所述插值补偿模块 90用于将所述预失真映射模块 80处理后的信号进行插值补偿。具体实现中，插值补偿模块 90可通过插值的方式对 ADC23输出的信号进行插值补偿。具体的，插值补偿模块 90可以釆用双线性插值，高阶样条插值等算法对 ADC23输出的信号进行插值补偿。本发明实施例在此不作限制。

图 4与图 3不同的是，图 4中算法模块 70的第二信号输入端与所述数字预失真器 DPD的信号输出端相连，即图 4实施例中的算法模块的输入信号之一是数字预失真器 DPD处理之后的信号，而图 3实施例中的算法模块的输入信号之一是原始信号，未经数字预失真器 DPD处理。

由此，本发明实施例由于插值补偿模块 90可对信号进行釆样点补充，因此，所述模数转换器 ADC23的釆样频率可得到降低，比如，最低为基带信号带宽的 2倍。在现有技术中，在 ADC处理的信号是失真信号，由于其频傳的扩展，如果只考虑 3阶和 5阶交调失真，其频谱带宽大约会扩展到原信号带宽的 5倍，通常是釆用很高的釆样率对失真反馈信号进行釆样，对器件的要求很高。而本发明实施例通过在 ADC23之后连接预失真映射模块 80和插值补偿模块 90之后，可对 ADC23输出的信号进行预失真处理和插值补偿，此时， ADC23的釆样频率可得到降低，最低可为基带信号带宽的 2倍。

由此，本发明实施例在复用 ADC23时，还可降低系统对 ADC23釆样频率的要求，以及降低 ADC硬件成本。以下通过图 3的结构实施例，利用图 5和图 6对本发明实施例的信号流向进行说明。具体的，如图 5所示，在本发明实施例中，当无线收发信机的发信机工作时，第一控制开关 30的开关触点向所述功率放大器 PA14的信号输出端闭合使所述功率放大器 PA14与所述收发天线 40连通；所述第二控制开关 60的开关触点向所述耦合器 50的信号输出端闭合以使所述耦合器 50与所述下变频器连通。此时，所述数字预失真器 DPD11、所述数模转换器 DAC12、所述上变频器 13、所述功率放大器 PA14与所述收发天线 40则可组成发信机，所述耦合器 50、所述下变频器 22、所述模数转换器 ADC23 , 所述算法模块 70 则可组成观测机（其中，下变频器 22、模数转换器 ADC23为 TDD无线收发信机固有的收信机部件）。由图 5可知，此时整个系统的信号流走向如下（参见图 5中虚线箭头的走向）：

发射数字基带信号（包括同相分量 I ( Inphase Components )和正交分量 Q ( Quadrature Components )两路信号）输入到数字预失真器 DPD11 ,经过 DPD11 校正，然后经 DAC12转换为模拟信号，然后经上变频器 13载波调制变为高频信号，然后经过功率放大器 PA14变为大功率信号，然后通过收发天线 40发射出去。由于信号经过 PA放大后变为大功率信号，在观测机工作时需要把功率降下来，这部分功能通过耦合器进行信号衰减，衰减后的小功率信号通过第二控制开关 30经下变频器 22降频后，经 ADC23转化为数字基带信号，通过模数转换器 ADC的第一信号输出端口反馈给算法模块 70,这部分反馈信号与输入信号在算法模块 70进行预失真模型参数获取，即计算失真的具体程度，形成对输入信号的调整模型，控制 DPD11模块进行具体的对输入信号的调整。

进一步，如图 6所示，在本发明实施例中，当无线收发信机的收信机工作时，所述第一控制开关 30的开关触点向低噪声放大器 LNA21的信号输入端闭合使所述低噪声放大器 LNA21的信号输入端与所述收发天线 40连通，所述第二控制开关 60的开关触点向所述低噪声放大器 LNA21的信号输出端闭合，以使所述低噪声放大器 LNA21的信号输出端与所述下变频器 22的信号输入端连通，此时，所述收发天线 40、所述低噪声放大器 LNA21、所述下变频器 22、所述模数转换器 ADC23组成收信机。由图 6可知，此时整个系统的信号流走向如下（参见图 6中虚线箭头的走向）：接收信号经低噪声放大器 LNA21变为大功率信号，然后经下变频器 22解调后变为低频基带模拟信号，再经模数转换器 ADC23转换为基带数字信号后，由所述模数转换器 ADC23的第二信号输出端口输出来自收发天线的接收信号。进行接收。

通过比较图 5和图 6可知，本发明实施例利用了 TDD系统收发时分复用的特点，在系统发信机工作时，复用系统的收信机中的下变频器和 ADC模块来实现整个系统观测机的功能，而在系统收信机工作时，收信机中的下变频器和 ADC模块又重新被作为收信机的功能模块。由此，本发明实施例通过复用收信机的功能模块来实现观测机，其相对于现有技术需新增观测机电路的方案，可大大节省系统实现观测机电路的硬件成本。

本发明实施例的无线收发信机，可以是基站，如宏基站或微基站，其结构及工作原理如上面图 2至图 6的相关介绍，在此不再赘述。另外，本发明实施例的无线收发信机也可以是 WiFi系统里的接入点 AP,也可以是移动终端，如手机或车载终端。以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

权利要求

1、一种无线收发信机，其特征在于，包括：

数字预失真器 DPD ( 11 )、数模转换器 DAC ( 12 )、上变频器（ 13 )、功率放大器 PA (14)、第一控制开关（30)、收发天线（40)、耦合器（50)、低噪声放大器 LNA ( 21 )、第二控制开关（ 60 )、下变频器（ 22 )、模数转换器 ADC (23), 其中：

2、如权利要求 1所述的无线收发信机，其特征在于，所述数字预失真器 DPD (11) 包括算法模块（70), 所述算法模块（70)用于根据输入的原始信号以及模数转化器 ADC (23)第一信号输出端输出的信号，获得预失真模型的系数。

3、如权利要求 1所述的无线收发信机，其特征在于，所述无线收发信机包括算法模块（ 70 ),所述算法模块（ 70 )的第一输入端与所述模数转换器 ADC

(23)的第一信号输出端相连，所述算法模块（70)的第二输入端输入的信号为原始信号，所述算法模块（70) 的输出端与所述数字预失真器 DPD (11) 的输入端相连，所述算法模块用于根据输入的原始信号以及模数转化器 ADC

( 23 )输出的信号，获得预失真模型的系数。 4、如权利要求 2或 3所述的无线收发信机，其特征在于，

当所述第一控制开关（30)将所述功率放大器 PA ( 14) 的信号输出端与所述收发天线（40)连通、以及所述第二控制开关（60)将所述耦合器（50) 的信号输出端与所述下变频器（22)连通时，所述数字预失真器 DPD ( 11)、所述数模转换器 DAC ( 12 )、所述上变频器（ 13 )、所述功率放大器 PA ( 14 ) 与所述收发天线（40)组成发信机，所述耦合器（50)、所述下变频器（22)、所述模数转换器 ADC ( 23 ), 所述算法模块（ 70 )组成观测机；

当所述第一控制开关（30)将所述低噪声放大器 LNA (21 ) 的信号输入端与所述收发天线（40)连通，以及所述第二控制开关（60)将所述低噪声放大器 LNA (21 ) 的信号输出端与所述下变频器（22) 的信号输入端连通时，所述收发天线（40)、所述低噪声放大器 LNA (21)、所述下变频器（22)、所述模数转换器 ADC (23)组成收信机，其中，所述模数转换器 ADC ( 23 ) 的第二信号输出端口用于输出来自天线的接收信号。

5、如权利要求 1所述的无线收发信机，其特征在于，所述无线收发信机包括算法模块（70), 预失真映射模块（80), 插值补偿模块（90), 其中，所述算法模块（70)的第一输入端与所述插值补偿模块（90)的信号输出端相连，所述算法模块（70) 的第二输入端与所述预失真器 DPD ( 11 ) 的信号输出端相连，所述算法模块（70) 的输出端与所述数字预失真器 DPD ( 11 ) 的输入端相连，所述算法模块（70)用于根据所述预失真器 DPD ( 11 )处理后的信号以及所述插值补偿模块（90)输出的信号，获得预失真模型的系数。

6、如权利要求 5所述的无线收发信机，其特征在于，

所述预失真映射模块（80)用于将所述模数转换器 ADC (23) 第一信号输出端输出的信号进行预失真处理，补偿所述功率放大器 PA ( 14) 带来的失真；

所述插值补偿模块（ 90 )用于将所述预失真映射模块（ 80 )处理后的信号进行插值补偿。 7、如权利要求 1-6 中任一项所述的无线收发信机，其特征在于，所述第一控制开关（30)釆用时分复用的方式选择性地将所述功率放大器 PA (14) 的信号输出端或所述低噪声放大器 LNA( 21)的信号输入端与所述天线（40) 连通；

所述第二控制开关（ 60 )釆用时分复用的方式选择性地将所述耦合器（ 50 ) 的信号输出端或所述低噪声放大器 LNA (21) 的信号输出端与所述下变频器 (22) 的信号输入端相连。

8、如权利要求 1-7 中任一项所述的无线收发信机，其特征在于，当所述第一控制开关（30) 闭合使所述功率放大器 PA (14) 的信号输出端与所述收发天线（40)连通时，所述第二控制开关（60) 闭合使所述耦合器（50)的信号输出端与所述下变频器（22)连通；

当所述第一控制开关（30) 闭合使所述低噪声放大器 LNA (21) 的信号输入端与所述收发天线（40)连通时，所述第二控制开关（60)闭合使所述低噪声放大器 LNA (21) 的信号输出端与所述下变频器（22) 的信号输入端连通。

9、如权利要求 1至 8任一项所述的无线收发信机，其特征在于，所述无线收发信机为移动终端。

10、如权利要求 1至 8任一项所述的无线收发信机，其特征在于，所述无线收发信机为基站或 WiFi系统的接入点 AP。