專利名稱：一種對無線信號進行雙向同步轉(zhuǎn)發(fā)的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，具體涉及一種對無線信號進行雙向同步轉(zhuǎn)發(fā)的方法及裝置。
為了提高系統(tǒng)的覆蓋范圍和解決一些系統(tǒng)覆蓋的盲區(qū)，F(xiàn)DD系統(tǒng)通過直放站來解決這些問題。因其基站和終端的無線傳輸信號是不同的頻率，在直放站上可以比較方便的利用濾波器或雙工器實現(xiàn)對基站和終端發(fā)射信號的分離，來實現(xiàn)FDD信號的雙向轉(zhuǎn)發(fā)。通常FDD系統(tǒng)的直放設(shè)備框圖如

圖1所示。對于基站發(fā)射來的無線信號，經(jīng)選頻放大由空中發(fā)射到需要的覆蓋的區(qū)域；對于覆蓋區(qū)域內(nèi)終端發(fā)射來的無線信號，同樣經(jīng)選頻放大由空中發(fā)射到基站。這種雙向轉(zhuǎn)發(fā)是同時進行的，依靠發(fā)射和接收的頻率不同，利用雙工器對不同頻率的衰減實現(xiàn)隔離。不需要對發(fā)射和接收的無線信號進行時序控制。
由于TDD系統(tǒng)的特殊性，其基站和終端的無線傳輸信號是同一頻率，只是在不同的時間上傳輸，而不像FDD系統(tǒng)，因此必須采用新的設(shè)計方法和裝置來實現(xiàn)對TDD系統(tǒng)的基站和終端的無線傳輸信號的同步轉(zhuǎn)發(fā)。中國專利申請98126224.4公開了一種提高無線通信設(shè)備傳輸距離的方法及實現(xiàn)該方法的設(shè)備，包括兩個設(shè)備，利用第二個設(shè)備為在無線接口的幀同步中使用的電路分別產(chǎn)生低于和高于基準頻率的兩個操作速率時鐘信號，以調(diào)整接收和存儲發(fā)射時間量的方式，實現(xiàn)時分雙工方式交換數(shù)據(jù)。采用這種接收和存儲調(diào)整發(fā)射時間量的方式，用于多用戶的系統(tǒng)，有可能會對其它的用戶造成干擾。中國專利申請96196621.1還公開了一種用于碼分多址系統(tǒng)的時分雙工中繼器。TDD中繼器間斷地接收擴展頻譜信號，將此信號放大并延遲一預(yù)定量，將前一個時隙的數(shù)據(jù)延遲到下一個時隙進行轉(zhuǎn)發(fā)。這種方法是對信號進行了大的延遲，將前一個時隙的數(shù)據(jù)推遲到下一個時隙進行轉(zhuǎn)發(fā)。如果收發(fā)信號的轉(zhuǎn)換時間較長時，就會需要較大的延遲，利用SAW(聲表面濾波器)難于實現(xiàn)，而且固定延遲可能會產(chǎn)生一定的誤差，同時，在系統(tǒng)的無線資源安排上，會造成分配和實際使用的不一致。
本發(fā)明提供了一種對無線信號進行雙向同步轉(zhuǎn)發(fā)的方法，用于TDD無線通信系統(tǒng)中，系統(tǒng)包括基站和終端設(shè)備，該方法包括步驟接收TDD無線通信系統(tǒng)基站發(fā)送的無線信號；從接收的無線信號中獲取所述系統(tǒng)的同步信息；根據(jù)系統(tǒng)的同步信息產(chǎn)生與基站精確同步的參考控制信號，以進行上行使能和下行使能的切換；根據(jù)參考控制信號產(chǎn)生多個時序控制信號；由多個時序控制信號控制進行基站和終端設(shè)備間的發(fā)射信號的雙向轉(zhuǎn)發(fā)。
優(yōu)選地，所述進行上行使能和下行使能的切換的步驟包括參考控制信號在系統(tǒng)保護時隙內(nèi)進行上行使能和下行使能的切換；參考控制信號在系統(tǒng)保護時隙內(nèi)切換到上行使能后，經(jīng)過上行時隙后進入保護時隙，然后，參考控制信號切換到下行使能；參考控制信號切換到下行使能后，經(jīng)過下行時隙后進入保護時隙，然后，參考控制信號切換到上行使能。
優(yōu)選地，所述方法還包括步驟定時重新從接收的無線信號中獲取系統(tǒng)的同步信息；根據(jù)重新獲取的系統(tǒng)的同步信息與同步信息對應(yīng)的上行時隙或下行時隙調(diào)整參考控制信號在系統(tǒng)保護時隙內(nèi)進行上行使能和下行使能的切換的時間，以保證參考控制信號與基站的精確同步；該參考控制信號的下降沿和空中無線信號下行時隙的最后一個時隙N的最后一個傳輸數(shù)據(jù)位同步，上升沿和空中無線信號上行時隙的最后一個時隙N的最后一個傳輸數(shù)據(jù)位同步。
優(yōu)選地，所述根據(jù)參考控制信號產(chǎn)生多個時序控制信號的步驟包括根據(jù)參考控制信號分別產(chǎn)生收發(fā)控制信號、下行射頻放大控制信號、上行射頻放大控制信號。
優(yōu)選地，由多個時序控制信號控制進行基站和終端設(shè)備間的發(fā)射信號的雙向轉(zhuǎn)發(fā)的步驟包括由收發(fā)控制信號和下行射頻放大控制信號控制接收并切換狀態(tài)與使能以轉(zhuǎn)發(fā)基站的發(fā)射信號；由收發(fā)控制信號和上行射頻放大控制信號控制接收并切換狀態(tài)與使能以轉(zhuǎn)發(fā)終端設(shè)備的發(fā)射信號。
可選地，由收發(fā)控制信號和下行射頻放大控制信號控制接收并切換狀態(tài)與使能以轉(zhuǎn)發(fā)基站的發(fā)射信號的步驟包括參考控制信號轉(zhuǎn)換到下行使能后，延遲第一預(yù)定時間后，上行射頻放大控制信號禁止上行射頻放大鏈路，延遲第二預(yù)定時間后，收發(fā)控制信號打開下行收發(fā)通道，同時關(guān)閉上行收發(fā)通道，接收基站的發(fā)射信號，延遲第三預(yù)定時間后，下行射頻放大控制信號使能下行射頻放大鏈路，對接收的基站的發(fā)射信號進行處理并通過下行收發(fā)通道發(fā)射；其中，第一預(yù)定時間小于第二預(yù)定時間，第二預(yù)定時間小于第三預(yù)定時間。
可選地，由收發(fā)控制信號和上行射頻放大控制信號控制接收并切換狀態(tài)與使能以轉(zhuǎn)發(fā)終端設(shè)備的發(fā)射信號的步驟包括參考控制信號轉(zhuǎn)換到上行使能后，延遲第四預(yù)定時間后，下行射頻放大控制信號禁止下行射頻放大鏈路，延遲第五預(yù)定時間后，收發(fā)控制信號打開上行收發(fā)通道，同時關(guān)閉下行收發(fā)通道，接收終端設(shè)備的發(fā)射信號，延遲第六預(yù)定時間后，上行射頻放大控制信號使能上行射頻放大鏈路，對接收的終端設(shè)備的發(fā)射信號進行處理并通過上行收發(fā)通道發(fā)射；其中，第四預(yù)定時間小于第五預(yù)定時間，第五預(yù)定時間小于第六預(yù)定時間。
本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)上述方法的裝置包括收發(fā)天線組，用于接收并轉(zhuǎn)發(fā)基站和終端設(shè)備發(fā)射的無線信號；選頻雙向射頻放大電路，用于對接收的發(fā)射信號進行濾波和雙向同步轉(zhuǎn)發(fā)；同步提取及監(jiān)測控制裝置，用于提取基站的控制信息以獲得對選頻雙向射頻放大電路的控制時序，通過控制時序控制選頻雙向射頻放大電路并進行故障監(jiān)控。
可選地，收發(fā)天線組包括基站信號接收天線，用于接收基站發(fā)射的無線信號和轉(zhuǎn)發(fā)終端設(shè)備發(fā)射的無線信號；終端設(shè)備信號接收天線，用于接收終端設(shè)備發(fā)射的無線信號和轉(zhuǎn)發(fā)基站發(fā)射的無線信號。
可選地，裝置還包括一個分支器，用于將同一個基站信號接收天線接收的基站發(fā)射的無線信號分為兩路，其中一路傳送到選頻雙向射頻放大電路，另一路傳送到同步提取及監(jiān)測控制裝置。
優(yōu)選地，選頻雙向射頻放大電路包括濾波器組，用于對收發(fā)天線接收并轉(zhuǎn)發(fā)的基站發(fā)射的無線信號和終端設(shè)備發(fā)射的無線信號進行濾波，以獲得所需頻帶內(nèi)的射頻信號；收發(fā)開關(guān)組，用于控制接收和發(fā)送獲得的所需頻帶內(nèi)的射頻信號；功率放大裝置，用于放大獲得的所需頻帶內(nèi)的射頻信號達到收發(fā)天線轉(zhuǎn)發(fā)該信號所需的功率。
優(yōu)選地，功率放大裝置包括多級放大器，用于放大獲得的所需頻帶內(nèi)的射頻信號；至少一個可變增益調(diào)節(jié)器，耦合到多級放大器之間，用于調(diào)節(jié)多級放大器輸出信號的電平。
可選地，功率放大裝置還包括變頻器，用于改變獲得的所需頻帶內(nèi)的射頻信號的頻率，將射頻信號下變頻為中頻信號，或者將中頻信號上變頻為收發(fā)天線需要轉(zhuǎn)發(fā)的射頻信號；聲表面濾波器(SAW)，用于對中頻信號進行濾波，獲得濾波后的中頻信號。
可選地，同步提取及監(jiān)測控制裝置還包括無線收發(fā)信機，用于接收基站發(fā)射的無線信號并發(fā)送系統(tǒng)的故障監(jiān)測信號；同步提取裝置，用于從無線收發(fā)信機接收的基站發(fā)射的無線信號中提取系統(tǒng)的同步信息；時序控制及故障監(jiān)測裝置，用于根據(jù)系統(tǒng)的同步信息產(chǎn)生與基站和終端設(shè)備的發(fā)射信號對應(yīng)的控制時序，以控制并監(jiān)測選頻雙向射頻放大電路。
利用本發(fā)明，可以在現(xiàn)有的設(shè)備基礎(chǔ)上，通過提取TDD系統(tǒng)的同步信息，根據(jù)系統(tǒng)的上行和下行時隙的安排，產(chǎn)生特定的同步于系統(tǒng)基站的電路控制時序來控制雙向放大器，不需要對收發(fā)信號的時間進行延遲，即可實現(xiàn)對基站和終端的無線發(fā)射信號進行雙向同步轉(zhuǎn)發(fā)。本發(fā)明同時還具有監(jiān)測工作電路的功能，能自動向維護中心報告設(shè)備的工作狀態(tài)，保證了系統(tǒng)設(shè)備的可靠運行。
圖3是本發(fā)明無線信號雙向同步轉(zhuǎn)發(fā)的裝置第一實施例的原理框圖；圖4是本發(fā)明無線信號雙向同步轉(zhuǎn)發(fā)的裝置第二實施例的原理框圖；圖5是本發(fā)明第三實施例無線信號雙向同步轉(zhuǎn)發(fā)的裝置的示意圖；圖6是本發(fā)明裝置中的同步提取及監(jiān)測控制裝置產(chǎn)生的與基站發(fā)射的無線信號對應(yīng)的精確同步的參考控制信號示意圖；圖7是本發(fā)明中由基站的同步信息中產(chǎn)生的同步脈沖控制調(diào)整圖6中所示的精確同步的參考控制信號的示意圖；圖8是圖7所示的精確同步的參考控制信號與雙向同步轉(zhuǎn)發(fā)控制鏈路中的控制信號的時序?qū)?yīng)關(guān)系圖。
首先參照圖2，圖2是本發(fā)明對無線信號進行雙向同步轉(zhuǎn)發(fā)的裝置與系統(tǒng)基站的組網(wǎng)方式示意圖。在無線通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，通常由一個網(wǎng)絡(luò)維護中心維護多個基站的正常運行，每個基站對應(yīng)于多個本發(fā)明對無線信號進行雙向同步轉(zhuǎn)發(fā)的裝置，通過該裝置對基站和終端的無線發(fā)射信號進行雙向同步轉(zhuǎn)發(fā)，用以改善基站的不同方向發(fā)射信號的質(zhì)量及覆蓋范圍；而每一個本發(fā)明裝置對應(yīng)于一個固定的基站和多個終端設(shè)備。
下面通過具體實施例詳細說明本發(fā)明參照圖3，圖3是本發(fā)明對無線信號進行雙向同步轉(zhuǎn)發(fā)的裝置第一個實施例的原理框圖。
同步提取及監(jiān)測控制裝置500和選頻雙向射頻放大電路300分別用不同的天線和基站做空中連接，同步提取及監(jiān)測控制裝置500通過基站信號接收天線100接收基站發(fā)射的無線信號，選頻雙向射頻放大電路300通過基站信號接收天線200接收基站發(fā)射的無線信號并轉(zhuǎn)發(fā)通過終端設(shè)備信號接收天線205接收的終端設(shè)備發(fā)射的無線信號、通過終端設(shè)備信號接收天線205接收終端設(shè)備發(fā)射的無線信號并轉(zhuǎn)發(fā)通過基站信號接收天線200接收的基站發(fā)射的無線信號。在本發(fā)明實施例中，基站信號接收天線100、基站信號接收天線200和終端設(shè)備信號接收天線205集成為該裝置中的收發(fā)天線組。
天線100和天線200采用定向天線，通過天線100和天線200本裝置只對指定的基站進行通信和信號轉(zhuǎn)發(fā)。通過天線205對預(yù)定的區(qū)域進行覆蓋，天線205可以采用全向天線或定向天線，根據(jù)需要覆蓋的區(qū)域而定。
選頻雙向射頻放大電路由濾波器組、收發(fā)開發(fā)組和功率放大裝置組成。在本實施例中，帶通濾波器201和帶通濾波器203集成為濾波器組，收發(fā)開關(guān)202和收發(fā)開關(guān)204集成為收發(fā)開關(guān)組，二級放大器210和212及可變增益調(diào)節(jié)器211、二級放大器220和222及可變增益調(diào)節(jié)器221集成為功率放大裝置，其中，可變增益調(diào)節(jié)器211分別耦合到放大器210和放大器212，與放大器210和放大器212一起對接收的基站發(fā)射的無線信號進行放大以達到轉(zhuǎn)發(fā)該信號所需的功率；可變增益調(diào)節(jié)器221分別耦合到放大器220和放大器222，與放大器220和放大器222一起對接收的終端設(shè)備發(fā)射的無線信號進行放大以達到轉(zhuǎn)發(fā)該信號所需的功率。
同步提取及監(jiān)測控制裝置500由無線收發(fā)信機101、同步提取裝置120、時序控制及故障監(jiān)測裝置130組成，其中，無線收發(fā)信機101和同步提取裝置120通過天線100接收來自基站的空中無線信號，通過系統(tǒng)選定的同步算法，獲得系統(tǒng)的同步信息，產(chǎn)生初步的同步控制時序，然后發(fā)起接入請求，和基站建立聯(lián)系接入到維護中心，獲取參數(shù)配置信息，參數(shù)配置信息也可以預(yù)先設(shè)定，存儲于本裝置中，使用時直接調(diào)用。同時在接入到維護中心的過程中根據(jù)基站的調(diào)整指令完成和基站的精確同步過程，產(chǎn)生如附圖6所示的精確同步的參考控制信號。對于TDD系統(tǒng)，在特定的時隙發(fā)送特定的信息作為終端與基站的同步參考，一般是下行的第一個時隙或下行的最后一個時隙，該時隙可以是和普通的業(yè)務(wù)時隙類似，也可以完全是特殊的同步時隙，其時隙的時間長度可以是特定的。當(dāng)然同步信息在下行信號中的任意一個時隙也是可以的，但必須是系統(tǒng)已知的并且是固定不變的。
同步提取及監(jiān)測控制裝置500在捕獲到基站的同步信息后，產(chǎn)生一個同步脈沖，然后開始接入基站作同步調(diào)整，通過基站返回的同步調(diào)整量，計算出本地產(chǎn)生同步脈沖與同步時隙的滯后時間量T0。根據(jù)系統(tǒng)的時隙配置信息，其中下行時隙有N個時隙，編號從0到N-1，上行時隙有M個，編號從N到N+M-1，M和N是大于1的正整數(shù)，還有保護時隙GT0和GT1，保護時隙GT0和GT1可以是下行時隙或上行時隙的一部分，通過一個計時器進行計時，假設(shè)同步信息是在下行信號的最后一個時隙slot N-1，一個無線幀的周期是T，保護時隙GT0的時長是TGT0，保護時隙GT1的時長是TGT1，在保護時隙內(nèi)，系統(tǒng)不傳輸信息，設(shè)備做內(nèi)部狀態(tài)轉(zhuǎn)換。所有下行時隙的總時長是Tdown，所有上行時隙的總時長是Tup，每個時隙的時長為TX(x＝0，…，N+M)，其中，M和N如上所述，N表示下行時隙數(shù)，M表示上行時隙數(shù)。以上信息都是系統(tǒng)已知的參數(shù)。同步提取及監(jiān)測控制裝置500在產(chǎn)生同步脈沖的同時啟動另外一個計時器提供精確同步的參考控制信號，初次計時為Tup+TGT0+TN-T0，然后產(chǎn)生下行使能信號，在經(jīng)過TGT1+Tdown后產(chǎn)生上行使能信號，再經(jīng)過TGT0+Tup后，又產(chǎn)生下行使能信號，對于該另外一個計時器，每經(jīng)過一段特定時間后，要利用同步脈沖進行一次同步，以抵消本地計時時鐘的累積誤差，見附圖7。然后將本地的信息，包括設(shè)備信息以及設(shè)備中的各組件的工作狀態(tài)信息，工作參數(shù)設(shè)置等上傳到維護中心。
參照圖6、圖7，精確同步的參考控制信號有上行使能和下行使能兩種狀態(tài)進行周期性變化，該信號的下降沿和空中無線信號下行時隙的最后一個時隙N的最后一個傳輸數(shù)據(jù)位同步，也就是說最后一個傳輸數(shù)據(jù)位之后，精確同步的參考控制信號即產(chǎn)生狀態(tài)變化，如從高電平變?yōu)榈碗娖?。精確同步的參考控制信號的上升沿和空中無線信號上行時隙的最后一個時隙N的最后一個傳輸數(shù)據(jù)位同步，也就是說最后一個傳輸數(shù)據(jù)位之后，精確同步的參考控制信號即產(chǎn)生狀態(tài)變化，如從低電平變?yōu)楦唠娖健?br> 同步提取及監(jiān)測控制裝置500完成和系統(tǒng)的同步調(diào)整后，保證其控制時序和基站的收發(fā)時隙精確同步后，時序控制及故障監(jiān)測裝置130按系統(tǒng)要求通過控制總線如附圖3和附圖4所示的連接設(shè)置可變增益調(diào)節(jié)器211和221的增益，然后根據(jù)產(chǎn)生的精確同步的參考控制信號，通過一定邏輯轉(zhuǎn)換和延遲電路產(chǎn)生預(yù)定的時序控制信號PA_EN1、PA_EN2、SW，控制所用的收發(fā)開關(guān)和功率放大器的工作狀態(tài)。參見附圖8，其中，PA_EN1為下行射頻放大控制信號，PA_EN2為上行射頻放大控制信號，SW為收發(fā)控制信號。下行PA_EN1、PA_EN2和SW的信號轉(zhuǎn)換必須是在系統(tǒng)規(guī)定的保護時隙GT0和GT1內(nèi)完成。在GT0的時間內(nèi)，PA_EN1由高電平轉(zhuǎn)化低電平后，經(jīng)過一定時間的延遲后，SW也由高電平轉(zhuǎn)換為低電平，再經(jīng)過一定時間的延遲后，PA_EN1由低電平轉(zhuǎn)換為高電平；在GT1的時間內(nèi)，PA_EN2由高電平轉(zhuǎn)換為低電平后，經(jīng)過一定時間的延遲后，SW由低電平轉(zhuǎn)換為高電平，再經(jīng)過一定時間的延遲后，PA_EN1由低電平轉(zhuǎn)換為高電平；PA_EN1、PA_EN2、SW是基于精確同步的參考控制信號，通過一定的邏輯轉(zhuǎn)換和延遲電路產(chǎn)生，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員根據(jù)這個時序圖，即可利用邏輯電路或其它電路實現(xiàn)這個時序，在此不再詳細描述。其中，PA_EN1表示下行功率放大鏈路時序控制信號，PA_EN1為高電平時，表示打開對應(yīng)控制的下行功率放大鏈路中的功率放大器210、212以及可變增益調(diào)節(jié)器211；PA_EN1為低電平時，表示關(guān)斷對應(yīng)控制的下行功率放大鏈路中的功率放大器210、212以及可變增益調(diào)節(jié)器211。PA_EN2表示上行功率放大鏈路時序控制信號，PA_EN2為高電平時，表示打開對應(yīng)控制的上行功率放大鏈路中的功率放大器220、222以及可變增益調(diào)節(jié)器221；PA_EN2為低電平時，表示關(guān)斷對應(yīng)控制的上行功率放大鏈路中的功率放大器220、222以及可變增益調(diào)節(jié)器221。SW表示收發(fā)開關(guān)組時序控制信號，SW為高電平時，收發(fā)開關(guān)202、203接通下行發(fā)射鏈路，同時斷開上行發(fā)射鏈路；SW為低電平時，收發(fā)開關(guān)202、203斷開下行發(fā)射鏈路，同時接通上行發(fā)射鏈路。
其基本工作原理是設(shè)備加電啟動后，時序控制及故障監(jiān)測裝置130將功率放大裝置中的放大器210、212，可變增益調(diào)節(jié)器211，放大器220、222，可變增益調(diào)節(jié)器221，設(shè)置為關(guān)閉狀態(tài)。收發(fā)開關(guān)202耦合到功率放大器222的輸出，收發(fā)開關(guān)203耦合到功率放大器212的輸出。設(shè)置放大器210、212，可變增益調(diào)節(jié)器211，以及放大器220、222，可變增益調(diào)節(jié)器221受與時序控制及故障監(jiān)測裝置130同步的時序控制開關(guān)控制，收發(fā)開關(guān)202、203的開關(guān)倒向也根據(jù)TDD時分雙工的工作特性做受控倒換，即在下行時隙階段，收發(fā)開關(guān)202接通功率放大器210，收發(fā)開關(guān)203接通功率放大器212，在上行時隙階段，收發(fā)開關(guān)203接通功率放大器220，收發(fā)開關(guān)202接通功率放大器222。對于上述各放大器及可變增益調(diào)節(jié)器，需要通過與時序控制及故障監(jiān)測裝置130同步的開關(guān)進行快速打開和關(guān)斷，關(guān)斷方式可以采用關(guān)斷放大器的電源或是并斷放大器的偏置電壓，根據(jù)選用的功率放大器的工作方式而定。
下面詳細描述圖3所示電路工作過程。
對于從基站發(fā)射的下行鏈路信號轉(zhuǎn)發(fā)當(dāng)下行鏈路信號到達定向天線200時，同步提取及監(jiān)測控制裝置500已經(jīng)提前一段時間將功率放大器220、222，可變增益調(diào)節(jié)器221設(shè)置為關(guān)閉的工作狀態(tài)，即禁止上行功率放大鏈路。延遲一段時間后將收發(fā)開關(guān)202倒向功率放大器210的輸入端，并且收發(fā)開關(guān)203倒向功率放大器212的輸出端，即打開下行通道，同時關(guān)閉上行通道；再延遲一段時間后將功率放大器210、212，可變增益調(diào)節(jié)器211設(shè)置為打開的工作狀態(tài)，即使能下行功率放大鏈路。以上所有狀態(tài)轉(zhuǎn)換是在保護時隙GT1內(nèi)完成。于是下行鏈路信號從定向天線200，到帶通濾波器201，經(jīng)收發(fā)開關(guān)202到功率放大器210的輸入端，經(jīng)過放大器210放大，可變增益調(diào)節(jié)器211電平調(diào)節(jié)，再經(jīng)過放大器212的放大，使下行鏈路信號達到預(yù)定的電平，經(jīng)收發(fā)開關(guān)203，帶通濾波器204輸出到定向天線205，通過定向天線205將放大后的下行鏈路信號向預(yù)定的區(qū)域發(fā)射。
在上述對下行鏈路信號轉(zhuǎn)發(fā)的過程中，首先要關(guān)閉上行功率放大鏈路，延遲一段時間后關(guān)閉上行通道，打開下行通道，再延遲一段時間后，使能下行功率放大鏈路。這樣，避免了通過收發(fā)開關(guān)進行上行通道到下行通道轉(zhuǎn)換時放大電路開路造成對設(shè)備的破壞。
對于從終端發(fā)射的上行鏈路信號轉(zhuǎn)發(fā)當(dāng)上行鏈路信號到達定向天線205時，同步提取及監(jiān)測控制裝置500已經(jīng)提前一段時間將功率放大器210、212，可變增益調(diào)節(jié)器211設(shè)置為關(guān)閉的工作狀態(tài)，即禁止下行功率放大鏈路；延遲一段時間后將收發(fā)開關(guān)203倒向功率放大器220的輸入端，收發(fā)開關(guān)202倒向功率放大器222的輸出端，即打開上行通道，同時關(guān)閉下行通道；再延遲一段時間將功率放大器220、222，可變增益調(diào)節(jié)器221設(shè)置為打開的工作狀態(tài)，即使能上行功率放大鏈路。以上所有狀態(tài)轉(zhuǎn)換是在保護時隙GT0內(nèi)完成。于是上行鏈路信號從定向天線205，到帶通濾波器204，經(jīng)收發(fā)開關(guān)203到功率放大器220的輸入端，經(jīng)過放大器220放大，可變增益調(diào)節(jié)器221電平調(diào)節(jié)，再經(jīng)過放大器222的放大，使下行鏈路信號達到預(yù)定的電平，經(jīng)收發(fā)開關(guān)202，帶通濾波器201輸出到定向天線200，通過定向天線200將放大后的上行鏈路信號向基站接收天線發(fā)射。
在上述對上行鏈路信號轉(zhuǎn)發(fā)的過程中，首先要關(guān)閉下行功率放大鏈路，延遲一段時間后關(guān)閉下行通道，打開上行通道，再延遲一段時間后，使能上行功率放大鏈路。這樣，避免了通過收發(fā)開關(guān)進行下行通道到上行通道轉(zhuǎn)換時放大電路開路造成對設(shè)備的破壞。
上述用于調(diào)節(jié)放大鏈路增益的可變增益調(diào)節(jié)器211、221，可以是可調(diào)衰減器，也可以是可變增益的放大器，只要該部件的增益或衰減是可調(diào)的，可以根據(jù)系統(tǒng)需要選定。
在正常工作過程中，時序控制及故障監(jiān)測裝置130中的故障監(jiān)測電路會對所有電路進行必要的監(jiān)控，并根據(jù)系統(tǒng)要求定時或不定時將狀態(tài)信息通過無線收發(fā)信機101上傳到系統(tǒng)維護中心。
再參照圖4，圖4是本發(fā)明對無線信號進行雙向同步轉(zhuǎn)發(fā)的裝置第二個實施例的原理框圖。此實施例的電路工作原理與附圖3所示的第一個實施例類似。此裝置中的收發(fā)天線組、同步提取及監(jiān)測控制裝置與圖3所示的第一個實施例中的收發(fā)天線組、同步提取及監(jiān)測控制裝置相同，所不同的是在選頻雙向射頻放大電路400中增加了變頻器及聲表面濾波器(SAW)，將經(jīng)過天線接收的射頻信號下變頻到中頻信號，再經(jīng)過聲表面濾波器對中頻信號進行更好的濾波處理，以滿足更嚴格的窄帶寬要求，然后再將濾波后的中頻信號上變頻為轉(zhuǎn)發(fā)所需的射頻信號進行發(fā)射。由于是TDD系統(tǒng)，接收和發(fā)射的工作頻率是相同的，故本設(shè)備的本振LO只采用一個本振頻率。
下面詳細描述本實施例的工作過程同樣，首先設(shè)置功率放大器210、231、233、212，放大器220、241、243、222，可變增益調(diào)節(jié)器211、221，受與時序控制及故障監(jiān)測裝置130同步的時序控制開關(guān)控制。同時收發(fā)開關(guān)202、203的開關(guān)倒向也根據(jù)TDD的工作做受控倒換。
對于從基站發(fā)射的下行鏈路信號轉(zhuǎn)發(fā)
當(dāng)下行鏈路信號到達定向天線200時，同步提取及監(jiān)測控制裝置500已經(jīng)提前一段時間將功率放大器220、241、243、222，可變增益調(diào)節(jié)器221設(shè)置為關(guān)閉的工作狀態(tài)。延遲一段時間后將收發(fā)開關(guān)202倒向功率放大器210的輸入端，收發(fā)開關(guān)203倒向功率放大器212的輸出端，再延遲一段時間將功率放大器210、231、233、212，可變增益調(diào)節(jié)器211設(shè)置為打開的工作狀態(tài)，以上所有狀態(tài)轉(zhuǎn)換是在保護時隙GT1內(nèi)完成。于是下行鏈路信號從定向天線200，到帶通濾波器201，經(jīng)收發(fā)開關(guān)202到功率放大器210的輸入端，經(jīng)過放大器210放大，變頻器230下變頻到中頻信號，經(jīng)放大器231放大，聲表面濾波器232進行濾波，可變增益調(diào)節(jié)器211電平調(diào)節(jié)，放大器233放大，然后經(jīng)變頻器234上變頻到射頻信號，再經(jīng)過放大器212放大，使下行鏈路信號到達預(yù)定的電平，經(jīng)收發(fā)開關(guān)203，帶通濾波器204輸出到定向天線205，通過定向天線205將放大后的下行鏈路信號向預(yù)定的區(qū)域發(fā)射。
對于從終端發(fā)射的上行鏈路信號轉(zhuǎn)發(fā)當(dāng)上行鏈路信號到達定向天線205時，同步提取及監(jiān)測控制裝置500已經(jīng)提前一段時間將功率放大器210、231、233、212，可變增益調(diào)節(jié)器211設(shè)置為關(guān)閉的工作狀態(tài)。延遲一段時間后收發(fā)開關(guān)203倒向功率放大器220的輸入端，收發(fā)開關(guān)202倒向功率放大器222的輸出端，再延遲一段時間后將功率放大器220、241、243、222，可變增益調(diào)節(jié)器221設(shè)置為打開的工作狀態(tài)，以上所有狀態(tài)轉(zhuǎn)換是在保護時隙GT0內(nèi)完成。于是上行鏈路信號從定向天線205，到帶通濾波器204，經(jīng)收發(fā)開關(guān)203到功率放大器220的輸入端，經(jīng)過功率放大器220放大，變頻器240下變頻到中頻信號，經(jīng)放大器241放大，聲表面濾波器242進行中頻濾波，可變增益調(diào)節(jié)器221進行電平調(diào)節(jié)，再經(jīng)過放大器243放大，然后經(jīng)變頻器244上變頻到射頻信號，再經(jīng)放大器222放大，使下行鏈路信號達到預(yù)定的電平，經(jīng)收發(fā)開關(guān)202，帶通濾波器201輸出到定向天線200，通過定向天線200將放大后的上行鏈路信號向基站接收天線發(fā)射。
圖5是本發(fā)明對無線信號進行雙向同步轉(zhuǎn)發(fā)的裝置第三個實施例裝置組成示意圖，其中，同步提取及監(jiān)測控制裝置500與附圖3所示的第一個實施例中的同步提取及監(jiān)測控制裝置相同，選頻雙向射頻放大電路600可以采用如附圖3所示的第一個實施例中的選頻雙向射頻放大電路300的結(jié)構(gòu)，也可以采用如附圖4所示的第二個實施例中的選頻雙向射頻放大電路400的結(jié)構(gòu)。同步提取及監(jiān)測控制裝置500和選頻雙向射頻放大電路600共用一個天線200和基站做空中連接，通過分支器501將由天線200接收的從基站發(fā)射的下行鏈路信號分為兩路，一路傳送到同步提取及監(jiān)測控制裝置500，用于提取基站的控制信息以獲得對選頻雙向射頻放大電路600的控制時序，通過獲得的控制時序控制選頻雙向射頻放大電路600并進行故障監(jiān)控。另一個傳送到選頻雙向射頻放大電路600，用于對基站的發(fā)射信號進行放大并轉(zhuǎn)發(fā)，提高基站發(fā)射信號的質(zhì)量，并且擴大基站發(fā)射信號的覆蓋范圍。該裝置的詳細工作過程參照上述對圖3所示的第一實施例和圖4所示的第二實施例的介紹，在此不再詳細描述。
雖然通過實施例描繪了本發(fā)明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，本發(fā)明有許多變形和變化而不脫離本發(fā)明的精神，比如，本發(fā)明裝置中的選頻雙向射頻放大電路中的功率放大裝置部分，可以根據(jù)系統(tǒng)實際需要，采用一級或多級放大，其各組成部分的耦合方式也可以有多種形式，并不限于上述實施例中所示的幾種方式，希望所附的權(quán)利要求包括這些變形和變化而不脫離本發(fā)明的精神。
權(quán)利要求
1.一種對無線信號進行雙向同步轉(zhuǎn)發(fā)的方法，用于TDD(時分雙工)無線通信系統(tǒng)中，所述系統(tǒng)包括基站和終端設(shè)備，其特征在于，所述方法包括步驟接收所述TDD無線通信系統(tǒng)基站發(fā)送的無線信號；從所述接收的無線信號中獲取所述系統(tǒng)的同步信息；根據(jù)所述系統(tǒng)的同步信息產(chǎn)生與基站精確同步的參考控制信號，以進行上行使能和下行使能的切換；根據(jù)所述參考控制信號，產(chǎn)生多個時序控制信號，用于控制上/下行通道的開啟與關(guān)閉，進行所述基站和終端設(shè)備間所述上/下行通道的發(fā)射的信號的雙向轉(zhuǎn)發(fā)。
2.如權(quán)利要求1所述的對無線信號進行雙向同步轉(zhuǎn)發(fā)的方法，其特征在于，所述進行上行使能和下行使能的切換的步驟包括所述參考控制信號在所述無線信號的保護時隙內(nèi)進行上行使能和下行使能的切換；所述參考控制信號在所述無線信號的保護時隙內(nèi)切換到上/下行使能后，在上/下行時隙結(jié)束后進入下一個保護時隙，然后，所述參考控制信號切換到下/上行使能。
3.如權(quán)利要求2所述的對無線信號進行雙向同步轉(zhuǎn)發(fā)的方法，其特征在于，還包括步驟定時重新從所述接收的無線信號中獲取所述系統(tǒng)的同步信息；根據(jù)所述重新獲取的系統(tǒng)的同步信息與所述同步信息對應(yīng)的系統(tǒng)的信號的上行時隙或下行時隙調(diào)整所述參考控制信號在所述無線信號的保護時隙內(nèi)進行上行使能和下行使能的切換的時間，以保證所述參考控制信號與所述基站收發(fā)的信號的精確同步；其中，所述參考控制信號從下行使能改變?yōu)樯闲惺鼓艿臅r間點不早于所述無線信號下行時隙的最后一個時隙的結(jié)束點；所述參考控制信號從上行使能改變?yōu)橄滦惺鼓艿臅r間點不早于所述無線信號上行時隙的最后一個時隙的結(jié)束點。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述調(diào)整所述參考控制信號在信號的保護時隙內(nèi)進行上行使能和下行使能的切換的時間的步驟包括所述參考控制信號從下行使能改變?yōu)樯闲惺鼓艿臅r間點等于空中無線信號下行時隙的最后一個時隙的結(jié)束點；所述參考控制信號從上行使能改變?yōu)橄滦惺鼓艿臅r間點等于空中無線信號上行時隙的最后一個時隙的結(jié)束點。
5.如權(quán)利要求1所述的對無線信號進行雙向同步轉(zhuǎn)發(fā)的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述參考控制信號產(chǎn)生多個時序控制信號的步驟包括根據(jù)所述參考控制信號分別產(chǎn)生基本同步的收發(fā)控制信號，用于控制上/下行無線信號通道的開啟與關(guān)閉；下行射頻放大控制信號和上行射頻放大控制信號，用于控制下/上行射頻放大電路的開啟與關(guān)閉。
6.如權(quán)利要求5所述的對無線信號進行雙向同步轉(zhuǎn)發(fā)的方法，其特征在于，所述由多個時序控制信號控制進行所述基站和終端設(shè)備間的發(fā)射信號的雙向轉(zhuǎn)發(fā)的步驟包括由所述收發(fā)控制信號和所述下行射頻放大控制信號控制下行無線信號的接收并切換狀態(tài)與使能以轉(zhuǎn)發(fā)所述基站的發(fā)射信號；由所述收發(fā)控制信號和所述上行射頻放大控制信號控制上行無線信號的接收并切換狀態(tài)與使能以轉(zhuǎn)發(fā)所述終端設(shè)備的發(fā)射信號。
7.如權(quán)利要求6所述的對無線信號進行雙向同步轉(zhuǎn)發(fā)的方法，其特征在于，所述由所述收發(fā)控制信號和下行射頻放大控制信號控制接收并切換狀態(tài)與使能以轉(zhuǎn)發(fā)所述基站的發(fā)射信號的步驟包括所述參考控制信號轉(zhuǎn)換到下行使能后，延遲第一預(yù)定時間后，所述上行射頻放大控制信號禁止上行射頻放大鏈路，延遲第二預(yù)定時間后，所述收發(fā)控制信號打開下行收發(fā)通道，同時關(guān)閉上行收發(fā)通道，接收所述基站的發(fā)射信號，延遲第三預(yù)定時間后，所述下行射頻放大控制信號使能下行射頻放大鏈路，對所述接收的基站的發(fā)射信號進行處理并通過所述下行收發(fā)通道發(fā)射；其中，所述第一預(yù)定時間小于所述第二預(yù)定時間，所述第二預(yù)定時間小于所述第三預(yù)定時間；所述由所述收發(fā)控制信號和上行射頻放大控制信號控制接收并切換狀態(tài)與使能以轉(zhuǎn)發(fā)所述終端設(shè)備的發(fā)射信號的步驟包括所述參考控制信號轉(zhuǎn)換到上行使能后，延遲第四預(yù)定時間后，所述下行射頻放大控制信號禁止所述下行射頻放大鏈路，延遲第五預(yù)定時間后，所述收發(fā)控制信號打開所述上行收發(fā)通道，同時關(guān)閉所述下行收發(fā)通道，接收所述終端設(shè)備的發(fā)射信號，延遲第六預(yù)定時間后，所述上行射頻放大控制信號使能所述上行射頻放大鏈路，對所述接收的終端設(shè)備的發(fā)射信號進行處理并通過所述上行收發(fā)通道發(fā)射；其中，所述第四預(yù)定時間小于所述第五預(yù)定時間，所述第五預(yù)定時間小于所述第六預(yù)定時間。
8.一種對無線信號進行雙向同步轉(zhuǎn)發(fā)的裝置，其特征在于，所述裝置包括收發(fā)天線組，用于接收并轉(zhuǎn)發(fā)所述基站和終端設(shè)備發(fā)射的無線信號；選頻雙向射頻放大電路，用于對所述接收的發(fā)射信號進行濾波放大，以雙向同步轉(zhuǎn)發(fā)；同步提取及監(jiān)測控制裝置，用于提取所述基站的控制信息以獲得對所述選頻雙向射頻放大電路的控制時序，通過所述控制時序控制所述選頻雙向射頻放大電路并進行故障監(jiān)控；其中，所述收發(fā)天線組包括基站信號收發(fā)天線，用于接收所述基站發(fā)射的無線信號和轉(zhuǎn)發(fā)所述終端設(shè)備發(fā)射的無線信號；和，終端設(shè)備信號收發(fā)天線，用于接收所述終端設(shè)備發(fā)射的無線信號和轉(zhuǎn)發(fā)所述基站發(fā)射的無線信號。
9.如權(quán)利要求8所述的對無線信號進行雙向同步轉(zhuǎn)發(fā)的裝置，其特征在于，所述裝置還包括一個分支器，用于將所述基站信號收發(fā)天線接收的所述基站發(fā)射的無線信號分為兩路，其中一路傳送到所述選頻雙向射頻放大電路，另一路傳送到所述同步提取及監(jiān)測控制裝置。
10.如權(quán)利要求8或9所述的對無線信號進行雙向同步轉(zhuǎn)發(fā)的裝置，其特征在于，所述選頻雙向射頻放大電路包括濾波器組，用于對所述收發(fā)天線接收并轉(zhuǎn)發(fā)的所述基站發(fā)射的無線信號和所述終端設(shè)備發(fā)射的無線信號進行濾波，以獲得所需頻帶內(nèi)的射頻信號并濾除所述頻帶外的干擾信號；收發(fā)開關(guān)組，用于控制接收和/或發(fā)送所述獲得的頻帶內(nèi)的射頻信號；功率放大裝置，用于放大所述獲得的所需頻帶內(nèi)的射頻信號達到所述收發(fā)天線轉(zhuǎn)發(fā)該信號所需的功率。
11.如權(quán)利要求10所述的對無線信號進行雙向同步轉(zhuǎn)發(fā)的裝置，其特征在于，所述同步提取及監(jiān)測控制裝置還包括無線收發(fā)信機，用于接收所述基站發(fā)射的無線信號并發(fā)送所述系統(tǒng)的故障監(jiān)測信號；同步提取裝置，用于從所述基站發(fā)射的無線信號中提取所述系統(tǒng)的同步信息；時序控制及故障監(jiān)測裝置，用于根據(jù)所述系統(tǒng)的同步信息產(chǎn)生與所述基站和終端設(shè)備的發(fā)射信號對應(yīng)的控制時序，以控制并監(jiān)測所述選頻雙向射頻放大電路；所述功率放大裝置還包括至少一個可變增益調(diào)節(jié)器，用于調(diào)節(jié)所述功率放大裝置輸出信號的電平。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種對無線信號進行雙向同步轉(zhuǎn)發(fā)的方法及裝置，用于TDD(時分雙工)無線通信系統(tǒng)中，對系統(tǒng)中的基站和終端設(shè)備發(fā)射的無線信號進行雙向同步轉(zhuǎn)發(fā)，該裝置包括收發(fā)天線組、選頻雙向射頻放大電路及同步提取及監(jiān)測控制裝置。由收發(fā)天線組接收并轉(zhuǎn)發(fā)基站和終端設(shè)備發(fā)射的無線信號；通過同步提取及監(jiān)測控制裝置從基站發(fā)射的無線信號中提取同步控制信息以控制選頻雙向射頻放大電路對雙向接收信號的同步轉(zhuǎn)發(fā)并進行故障監(jiān)控。利用本發(fā)明，不需要對收發(fā)信號的時間進行延遲，即可實現(xiàn)對雙向接收信號的同步轉(zhuǎn)發(fā)，同時還具有系統(tǒng)故障監(jiān)測功能，保證了系統(tǒng)設(shè)備的可靠運行。
文檔編號H04B7/155GK1476183SQ0314598
公開日2004年2月18日 申請日期2003年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月18日
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