CN100426703C - 一种用于tdd移动通信系统的分集装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于TDD移动通信系统的分集装置，其特点是，包括：天线单元、信号选择器、收发信机单元和信号选择控制接口；天线单元包括多路天线通道；信号选择器包括天线选择开关和收发选择开关；收发信机单元包括一收信机和一发信机；信号选择控制接口包括收信信号强度RSSI检测模块。该装置采用一路收信机和发信机，多路接收发送天线，利用射频开关在多路天线通道中切换选择，提供控制接口，选通其中一路天线作为收发通道。为了使收发链路平衡，发信通道采用与收信同样的信道。在TDD模式，接收信号和发送信号分别在不同的时隙，通过采用收发选择射频开关在收信支路和发信支路切换来实现收信和发信采用相同的天线通道，使收发链路平衡。

Description

一种用于TDD移动通信系统的分集装置

技术领域

本发明涉及无线通信领域中的分集装置，尤其涉及一种用于TDD(时分双工)移动通信系统的分集装置。

背景技术

在无线通信领域中，需要在移动台和基站之间建立无线信道，无线信道的质量对于整个通信系统性能至关重要。无线信道的传播路径非常复杂，从简单的视距传播，到遇到各种阻挡物，如建筑物、树叶、人、车辆等等而发生反射、绕射和散射。这样，从发射机到接收机，电磁波经历不同的路径，最后在接收机天线上叠加，信号的强度就与各个分量的相位、幅值有关，形成多径效应。这些多径波由于强度、传播时间以及发射信号的带宽等的不同，而使合成后的接收信号的幅值和相位，甚至波形有可能变化很大，引起畸变和衰落现象。如果接收机在地面作少许移动，也会导致合成信号有大的变化。由于多径效应的影响，移动台在移动过程中，小范围的移动也会引起无线信号的大幅度波动。通常在设计中采用多径分集接收技术，以提高无线信道质量。

现有的分集装置主要有以下几种：

一、采用多路接收，并生成多路接收的综合输出。对此申请人检索到多篇中国专利文献，例如：

专利99123429采用多路天线和多个接收机模块，组合器接收每个接收机模块的输出，生成一个综合输出。

专利99801007所描述的装置，由多个天线接收到的信号来估计接收加权系数，根据该估计出的接收加权系数来形成目标方向性图。

专利00134867采用多个天线，用于使所述多个扇区对每个所述扇区执行天线分集接收，接收部件，用于处理所述多个天线接收到的接收信号；多个接收单元，设有多组所述接收部件。

专利99119010采用分集支路电路，每个所述分集支路电路使从相关联天线提供的信号的振幅归一化，从该归一化的信号确定与一个参考角相对的偏移角，产生一对同相正交的矢量分量以及与所述偏移角成反比变化的角加权系数，并由该角加权系数对矢量加权。

专利99111588采用了多路接收机接收从发送机发送的通信信号。

专利99117043所述的分集装置采用了主、分集两条完全相同的支路，每条支路包括射频部分和中频部分。

专利99800096所述的分集技术，采用了自适应阵列天线，采用多个分集接收电路，所述多个分集接收电路具有不同的确定通信环境跟踪特性的参数值，并且能够更新所述参数值；把从构成所述阵列天线的多个天线元接收到的信号输入到所述多个分集接收电路中；操作所述分集接收电路的每一个，以便适应通信环境，输出接收信号；以及确定所述多个分集接收电路的输出的每一个的接收质量，并根据该确定的结果选择所述多个分集接收电路的输出中的一个作为接收信号。

专利98102660，所述的分集接收系统包含第一和第二天线的第一和第二接收部件，分别为所接收到的信号产生第一和第二接收电场强度信号及第一和第二相位信号，并经第一和第二矢量信号产生部件分别用这些信号产生第一和第二矢量信号。

专利99805653：采用两路接收分支。

专利98102864：分集接收系统采用了多个解调器，对应于多个天线而设置的，分别对由这些个天线分别接收而得到的正交频分多路复用信号进行解调；输出电平检测器，根据从多个解调器所输出的各解调信号的电平，把多个解调器中的放大增益可变控制为相同值；加法合成器，对从多个解调器所输出的各解调信号进行加法合成。

专利98106035所述分集接收方法：多个基站每一个都接收从移动终端站经过无线线路发送的该信号，对接收信号进行纠错解码处理，并经过一条有线线路把纠错解码的信号发送到基站主机设备。基站主机设备对从基站接收的各个信号进行纠错编码处理，并合成为一个信号，并对合成信号进行纠错解码处理。也不同于本装置采用一路收信机和发信机，分集装置比较复杂。

专利97117872的分集接收机包括多个接收机。

二、采用天线转换分集接收：例如专利99105479、99111796采用了天线切换装置，用于在多路天线中从一路切换到另一路。

现有技术中分集装置复杂、成本高，同时存在没有涉及下行发信链路的缺点。

发明内容

本发明是为了克服现有移动通信系统分集装置的缺点而提供的一种采用简单的装置实现基站的分集接收和分集发送的一种用于TDD移动通信系统的分集装置。该装置采用一路收信机和发信机，多路接收发送天线，利用射频开关在多路天线通道中切换选择，提供控制接口，选通其中一路天线作为收发通道。为了使收发链路平衡，发信通道采用与收信同样的信道。在TDD模式，接收信号和发送信号分别在不同的时隙，通过采用收发选择射频开关在收信支路和发信支路切换来实现收信和发信采用相同的天线通道，使收发链路平衡。

本发明的技术方案是：一种用于TDD(时分双工)移动通信系统的分集装置，其特点是，包括：天线单元、信号选择器、收发信机单元和信号选择控制接口；

所述的天线单元包括多路天线通道；

所述的信号选择器包括天线选择开关和收发选择开关；天线选择开关用于在几路不同的天线通道中选通一路，作为收信和发信通道；收发选择开关用于在收信机和发信机之间切换与天线通道的连接；

所述的收发信机单元包括一路收信机、一路发信机；收信机用于接收经过信号选择电路选择得到的信号，经过混频后提供给基带电路，以进一步解调制，得到发送端(移动台)发送的数据；发信机用于把基带电路提供的基带调制信号混频、放大，经过信号选择器选通与天线连接的通道，通过天线把信号发送出去；

所述的信号选择控制接口包括一收信信号强度RSSI检测模块，该RSSI检测模块检测收信机经过两次混频后的信号电平，提供给基带电路，作为选择天线的判断依据之一。

上述一种用于TDD移动通信系统的分集装置，其中，所述信号选择器的天线选择开关和收发选择开关之间还包括一带通滤波器。

由于本发明采用了以上的技术措施，只采用一路收发信机单元，其与采用多路接收、并生成多路接收的综合输出技术相比，装置比较简单。又，收信链路可以选择不同的天线，发信链路可以相应采用同一路天线，实现收发链路平衡。

附图说明

本发明的性能、特点由以下的实施例及其附图进一步描述。

图1是本发明的抗多径衰落分集装置的结构示意图。

图2是本发明使用在工作模式为TDMA/TDD的PCS(个人无线通信系统)系统基站的一个实施例。

图3是图2中发信机的结构示意图。

图4是图2中收信机的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1。本发明一种用于TDD移动通信系统的分集装置包括以下部分：天线单元11、信号选择器12、收发信机单元13和信号选择控制接口14。

天线单元11包括两路天线通道。两个天线在空间上稍微分开，在一个天线收到的信号无效时，另一个天线可能收到强信号。

信号选择器12包括天线选择开关、收发选择开关。采用天线选择开关用于在几路不同的天线通道中选通一路，作为收信和发信通道。采用收发选择开关用于在收信机和发信机之间切换。该信号选择器提供天线选择控制端、收发选择控制端。可以由基带电路控制该两个开关(射频开关)独立的切换。

收发信机单元13包括一收信机和一发信机。收信机包括本振源、低噪声放大器、滤波器、混频器等，用于接收经过信号选择电路选择得到的信号，经过混频，提供给基带电路，以进一步解调制，得到发送端(移动台)发送的数据。发信机包括本振源、功率放大器、滤波器、混频器等，用于把基带电路提供的基带调制信号混频、放大，经过信号选择器选通的通道，把信号发送出去。

信号选择控制接口14包括收信信号强度RSSI检测模块，为基带电路提供收信信号强度RSSI，作为选择天线的判断依据之一。

利用本装置提供的硬件平台，天线单元包括两个空间上稍微分开的天线，在一个天线收到的信号无效时，另一个天线可能收到强信号，采用天线选择开关可以实现空间天线切换分集接收。另外，在TDD模式中，分别在收信时隙和发信时隙接收、发送信号。信号选择器提供独立控制的射频开关用于在两路天线之间切换、在收信机发信机之间切换。为基带选择同一路天线通道用于收信和发信提供可能，从而可以实现发信和收信使用同一路天线，实现收发链路平衡。

由于TDD模式中，移动台移动速度相对较慢，在收发时隙切换过程中，近似认为位置没有发生变化。如果选择最佳信号，接收机就可以大大削弱信号衰落的影响。在收信时隙，基带电路依据一定的算法从两路天线中选通其中一路。在发信时隙，采用同样的一路天线。无线信号在收发过程中，采用相同的无线信道，实现收发链路平衡，提高下行链路的信道质量。

图2是本发明应用在工作模式为TDMA/TDD的PCS(个人无线通信系统)系统基站的一个实例。

该实例中，天线单元11包括天线111和天线112，该两天线是空间上有一定距离的两路天线，常用的是直立鞭状天线，天线相距大约10λ(λ是射频工作信号波长)。

信号选择器12由天线选择开关121、带通滤波器122、收发选择开关123构成，其中天线选择开关121是一集成电路芯片，可以在2GHz频率上提供高速切换，并且有足够的隔离度。收发转换开关123也是一集成电路芯片，其根据电路情况切换收、发信机与天线的连通。

如图3所示。发信机131包括五级信号放大器AMP1、AMP2、AMP3、AMP4、AMP5；两个混频器MIXER1、MIXER2以及四个带通滤波器BPF1、BPF2、BPF3、BPF4。混频器MIXER1连接在发信机的输入端，混频器MIXER2连接在放大器AMP2与带通滤波器BPF2之间；四个带通滤波器BPF1、BPF2、BPF3、BPF4分别连接在放大器AMP1、混频器MIXER2、信号放大器AMP3和信号放大器AMP5之后。基带调制信号在发信机完成信号的放大、滤波、混频，生成射频信号，经过两级开关切换，从天线发射出去。混频所需本振源与常见射频收发机所需本振源无明显差异，可以用射频锁相环构成。

如图4所示。收信机132包括多级放大器AMP1、AMP2、AMP3、AMP4、AMP5、多个带通滤波器BPF1、BPF2、BPF3、BPF4、BPF5和混频MIXER1、MIXER2。天线接收信号经过开关切换，在收信机完成信号的放大、滤波、混频，生成低中频信号，提供给后续的解调制电路。混频所需本振源与常见射频收发机所需本振源无明显差异，可以由射频锁相环构成。

RSSI检测模块14用来提供天线切换控制所需的收信信号强度RSSI。在本实施例中，RSSI检测模块14与收信机的混频器MIXER2、放大器AMP4、AMP5和RSSI检测模块14集成在一个IC集成电路中，使电路简洁。所述的混频器MIXER2接收从收信机的放大器AMP3输出的信号，经混频后输出到收信机的带通滤波器BPF5，再由带通滤波器输出两路信号，一路经放大器AMP4、AMP5信号放大后输出低中频信号，另一路输出到RSSI检测模块14，经该RSSI检测模块14输出一收信信号强度RSSI，提供给基带电路，作为选择天线的判断依据之一作。

通过试验证明，采用本发明装置，可以提高无线信道质量，上行和下行数据链路质量均有提高，直观改善效果明显。而且与其他分集接收方案相比，结构简单，收发链路平衡，分集接收效果能满足系统要求。

Claims (2)

1、一种用于TDD移动通信系统的分集装置，其特征在于，包括：天线单元、信号选择器、收发信机单元和信号选择控制接口；

所述的天线单元包括多路天线通道；

所述的信号选择器包括天线选择开关和收发选择开关；天线选择开关用于在几路不同的天线通道中选通一路，作为收信和发信通道；收发选择开关用于在收信机和发信机之间切换与天线通道的连接；

所述的收发信机单元包括一路收信机、一路发信机；收信机用于接收经过信号选择电路选择得到的信号，经过混频后提供给基带电路，以进一步解调制，得到发送端发送的数据；发信机用于把基带电路提供的基带调制信号混频、放大，经过信号选择器选通与天线连接的通道，通过天线把信号发送出去；

所述的信号选择控制接口包括一收信信号强度检测模块，该收信信号强度检测模块检测收信机经过两次混频后的信号电平，提供给基带电路，作为选择天线的判断依据之一。

2、根据权利要求1所述的一种用于TDD移动通信系统的分集装置，其特征在于，所述信号选择器的天线选择开关和收发选择开关之间还包括一带通滤波器。

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