CN100550683C - 一种发射功率提升的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发射功率提升的方法及系统，针对CDMA系统的发射机，将同载波信号的各个码道信号分成至少两路信号，并分别从各个码道信号包含的至少两路分组信号中选择一路组成一组待发射信号，共获得对应的至少两组待发射信号，并将所述的至少两组待发射信号分别经射频变换、功率放大和收发双工处理后，通过为各组待发射信号独立设置的发射天线发送。本发明可以通过多个常规功率的发射机组合成一路大功率的发射机，易于实现，简单可靠，且具有很好的灵活性和实用性，节省了开发和实施成本。

Description

一种发射功率提升的方法及系统

技术领域

本发明涉及一种功率提升的方法及系统，尤其涉及一种应用于CDMA系统中的发射功率提升的方法及系统。

背景技术

在实际生活中，蜂窝移动通信系统应用于各种不同的场合，如人口密集的城市地区，人口相对稀少的乡村以及一些被草原和海平面覆盖的人迹罕见的地区，而且各种不同的地区不同的人群所需的移动通信业务是不相同的，有些业务被广泛的使用而有些业务只在特定的场合使用。

上述情况导致了在一些运用场景中对基站发射机的发射功率要求很大。

例如，对发射功率要求很大的运用场景是由于这些地区的话务量低，所以希望基站的覆盖尽可能大，以减少基站数量，节省基站建设的成本，譬如在被草原和海平面覆盖的人迹罕见的地区，在这种情况下，基站发射机的发射功率甚至需要高达100W，远远高于目前各种系统基站发射机的额定发射功率。

针对这种需要高发射功率的情况，现有的一个技术方案为：开发大功率的发射机模块，比如开发使用发射功率可以到达100W的发射机模块。

上述技术方案的缺点为：因为绝大多数的运用场景对基站发射机的功率要求都不是特别高，而仅有少数场合需要基站发射机有很高的发射功率，而且对CDMA系统来说，CDMA制式的基站对发射机的线性要求很高，导致生产大功率发射机的难度和成本显著增加，开发使用量很小且成本很高的大功率发射机成本昂贵，因而在实际应用中性价比很低。

当前普遍使用的针对上述高发射功率要求的另一个技术方案为：采用多个小功率的发射机模块，用功率合成的模式来提升发射功率。图1为通过两个功放单元放大一个输入信号来提升发射机的输出功率的示意图，具体为：

小信号发信机1或小信号发信机2的信号通过功放输入信号交换矩阵的控制，再分别由功放1和/或功放2放大，最后经由功放输出信号交换矩阵输出。由功放输入信号交换矩阵和功放输出信号交换矩阵典型的三种状态可以分析得到各个小信号发信机的信号的不同工作方式。下面以小信号发信机1的信号的工作方式为例进行说明：

信号的工作方式一：小信号发信机1的信号由功放1放大，由输出口1输出；

信号的工作方式二：小信号发信机1的信号由功放1和功放2共同放大，由输出口1输出；

信号的工作方式三：小信号发信机1停止使用，其上没有信号通过。

小信号发信机2的信号的工作方式与小信号发信机1的信号的工作方式类似，具体为：

信号的工作方式一：小信号发信机2的信号由功放2放大，由输出口2输出；

信号的工作方式二：小信号发信机2的信号由功放1和功放2共同放大，由输出口2输出；

信号的工作方式三：小信号发信机2停止使用，其上没有信号通过。

上述现有技术方案的缺点为：

1、需要增加成本不低的硬件来支持两信号合路提升功率的功率提升过程；

2、功放合路处理中会有额外的损耗，降低合路后输出的功率；

3、信号经由的链路为功放输入信号交换矩阵、功放1、功放2、功放输入信号交换矩阵以及这些功能单元间的连接电缆，信号经由的这些链路对信号有严格的相位要求，否则不能达到有效的功率提升目的反而使功率合路损耗加大。但是这些严格的相位要求在实际设计中很难达到。

综上所述，目前没有针对高发射功率要求的性能可靠且经济适用的技术方案。

发明内容

本发明提供了一种发射功率提升的方法及系统，可以通过多个发射机共同分担一路发射信号来增大载波的发射功率，从而可以简单可靠地提升需要高发射功率场景的发射机的发射功率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种发射功率提升的方法，包括：

将同载波信号的各个码道信号分别按照预定的规则分成至少两路分组信号，并分别从各个码道信号包含的至少两路分组信号中选择一路组成一组待发射信号，共获得对应的至少两组待发射信号；

将所述的至少两组待发射信号分别经射频变换、功率放大和收发双工处理后，通过为各组待发射信号独立设置的发射天线发送。

所述的方法还包括：

当所述的载波信号为至少两个时，从各个载波信号包含的至少两组待发射信号中各选择一组组成一组包含所有载波信号的待发射信号，共获得对应的至少两组待发射信号，并将所述的至少两组待发射信号分别经射频变换、功率放大和收发双工处理后，通过为各组待发射信号独立设置的发射天线发送。

所述的按照预定的规则分成至少两路分组信号的处理包括：

将同载波信号内的各个码道信号分成与发射天线数目相等的至少为两路的分组信号后，对同码道信号的至少为两路的分组信号按照功率控制的需要设置相应的功率因子以满足功率提升的需要，再从设置了功率因子的各个码道信号包含的至少两路的分组信号中各选择一路组成一组待发射信号，共获得对应的至少两组待发射信号。

所述的功率因子是由不同码道分组信号所需的不同的功率大小决定的。

本发明提供了一种发射功率提升的系统，包括：

信号的分路与合并单元，将同载波信号的各个码道信号分别按照预定的规则分成至少两路分组信号，并分别从各个码道信号包含的至少两路分组信号中选择一路组成一组待发射信号，共获得对应的至少两组待发射信号；

射频变换、功率放大和收发双工单元，将所述的至少两组待发射信号分别经射频变换、功率放大和收发双工处理后，传送到为各组待发射信号独立设置的发射天线；

一组发射天线，为各组待发射信号独立设置的发射天线，发送所述的经过射频变换、功率放大和收发双工处理后的待发射信号。

所述的信号的分路与合并单元包括：

分路单元，用于将同载波信号内的各个码道信号分成与发射天线数目相等的至少为两路的分组信号；

功率分配单元，用于对同码道信号的至少为两路的分组信号按照功率控制的需要设置相应的功率因子以满足功率提升的需要；

第一信号合并单元，用于从设置了功率因子的各个码道信号包含的至少两路的分组信号中各选择一路组成一组待发射信号，共获得对应的至少两组待发射信号。

当所述的载波信号为至少两个时，所述的信号的分路与合并单元还包括：

第二信号合并单元，用于将第一信号合并单元输出的信号各选择一组组成一组包含所有载波信号的待发射信号，共获得对应的至少两组待发射信号，并将所述的至少两组待发射信号分别经射频变化、功率放大和收发双工单元和一组发射天线处理。

所述的功率因子值是由不同码道分组信号所需的不同的功率大小决定的。

由上述本发明提供的技术方案可看出，本发明以多个常规功率的发信机来提高同载波信号的发射功率，性能可靠且没有合路损耗。本发明易于实现，简单可靠，且具有很好的灵活实用性，可以运用于需要高功率发射需求的场合，节省了开发和实施成本。

附图说明

图1为采用二合一方式提升发射功率的常规两载波发射机示意图；

图2为CDMA系统的基站发射机的一般工作原理；

图3为本发明涉及的具体实施方案的具体实现过程示意图；

图4为本发明涉及的第一个具体实施例的具体实现过程示意图；

图5为本发明涉及的第二个具体实施例的具体实现过程示意图；

图6为本发明涉及的第三个具体实施例的具体实现过程示意图；

图7为本发明涉及的具体实施方案的具体实现结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想是：将同载波信号的各个码道信号分别按照预定的规则分成至少两路分组信号，并分别从各个码道信号包含的至少两路分组信号中选择一路组成一组待发射信号，共获得对应的至少两组待发射信号；将所述的至少两组待发射信号分别经射频变换、功率放大和收发双工处理后，通过为各组待发射信号独立设置的发射天线发送。

之所以能够采用上述方案进行处理，是因为CDMA系统的基站发射机的工作原理为：1个载波的发射信号是由多个码道的信号合并而成的，多载波发射信号再由多个单载波信号合并而成。码道信号和载波信号的合并可以在很多不同的地方进行。如图2所示的CDMA系统的基站发射机的一般工作原理：1个载波信号由码道1到码道n的信号组成，每个码道信号所占用的发射信号功率通过预先设定的系数因子K来调整，若待发射的载波信号数量为至少两个，则至少两个的载波信号在基带上进行合并形成多载波基带信号，通过射频变换、功率放大和收发双工处理后送到一个天线，形成多载波的发射信号。

为便于对本发明的理解，下面将结合附图对本发明的具体实施方案进行详细说明。

本发明涉及的具体实施方案的具体实现过程如图3所示，具体包括：

步骤30：将同载波信号内的各个码道信号分成与发射天线数目相等的至少为两路的分组信号；

步骤31：对同码道信号的至少为两路的分组信号按照功率控制的需要设置相应的功率因子；

步骤32：从各个码道信号包含的至少两路的分组信号中各选择一路组成一组待发射信号，共获得对应的至少两组待发射信号；

步骤33：待发射信号分别通过射频变换、功率放大和收发双工处理后，通过为各组待发射信号独立设置的发射天线发送。

若载波信号有多个(例如，N个)，发射天线的个数为至少两个(例如，M个)，对每个载波信号的处理情况与上述单载波信号的情况一致，每个载波信号被分成了M路待发射信号，之后，按照已有的发射载波信号的处理方式，从各个载波信号包含的M路待发射信号中各选择一路组成一组包含N个载波信号的待发射信号，即通过合并载波信号的方式组成一组包含N个载波信号的待发射信号，共获得对应的M组待发射信号，最后，M组待发射信号分别通过射频变换、功率放大和收发双工处理后，通过为各组待发射信号独立设置的发射天线发送。

下面以单个载波两个发射天线的情况作为第一个具体实施例，来对本发明的具体实施方式作详细描述。

本发明涉及的单个载波两个发射天线的信号处理过程如图4所示，具体方法如下：

步骤40：在基带码域上将单个载波的n个码道信号分成两路分组信号；

步骤41：对n个码道信号的两路分组信号按照功率控制的需要设置相应的功率因子值，比如：K11、K12直到Km1、Km2直到Kn1、Kn2，设置总共2n个功率因子值；功率因子值是由不同码道分组信号所需的不同的功率大小决定的，可以预先设置好，也可以在发射时进行设置；

步骤42：再将n个码道信号的不同分组信号分别合并，形成两组待发射信号，即一个载波内的n个码道信号被合并成了两组待发射信号；为了满足CDMA系统要求的发射信号里各组信号不相关的要求，在码域上按照一定的规则合并的几组信号是不同码道的不相关信号；

步骤43：形成的第一组待发射信号分别通过射频变换1、功率放大1和收发双工1处理后送到天线1形成发射信号1，第二组待发射信号分别通过射频变换2、功率放大2和收发双工2处理后送到天线2形成发射信号2。由于两天线之间不相关，且两天线发射的信号相对独立，互不影响，所以在终端的接收端可以将收到的两组信号合成为一路信号，即可以得出原来的载波信号。

极端的情况为：当第一组待发射信号的功率因子K全部置为0时，天线1没有发射信号，天线2发射所有码道包含的信号，这与传统的一个发射天线的单通道发射情况一致。同理，当第二组待发射信号的功率因子K全部置为0时，天线2没有发射信号，天线1发射所有码道包含的信号，这与传统的一个发射天线的单通道发射情况也是一致的。

本实施例涉及的更为普遍的情况为：当两个发射天线依据各自码道的功率占用情况分别对第一组待发射信号的部分码道信号的分组信号的功率因子K置为0，同时对第二组待发射信号的部分码道信号的分组信号的功率因子K置为0，使天线1和2分别承担一半的功率负荷，则发射的载波的总的码道合并的功率提升为原来单个发射天线发射载波的总的码道合并的功率的两倍，即将两个发射天线的功率资源合并到一起来发射由原来单个发射天线发射的信号。因为每个码道上的功率不一定均等，因此给每个发射天线的码道数可以依据码道所占用的功率来灵活的调整第一组待发射信号和第二组待发射信号的K因子，使一些码道信号在天线1上发射，另一些码道信号在天线2上发射。

通过上面的功率因子的功率分配处理，两个发射天线的功率资源合并到一起运用，使得基站发射信号功率提升为两发射天线的额定发射功率之和，达到发射功率提升的目的。例如：在全向1载波或扇区1载波模式下(即O1或S1模式)可以通过在主集和分集天线对应的两个发射机上分别发射不同码道信号集的信号来提升本载波的总功率，得到2倍(3dB)的提升，等效两发射模块合路使用，而且没有合路损耗。

更进一步，本具体实施方法可以扩展到由N个不相关的天线发射一个载波的情况，比如用4个30W的天线构成120W的天线组，对一个载波进行发射，使得这个载波的发射功率最大可以达到120W。运用这种方式可以解决被草原和海平面覆盖的人迹罕见地区的大发射功率的需求问题。

当本具体实施方案扩展到由N个不相关的天线发射一个载波的情况时，其具体实现步骤与单个载波两个发射天线的情况类似，例如，图5所示为本发明涉及的第二个具体实施例的具体实现过程示意图，为由三个不相关的天线发射一个载波的情况，具体步骤如下：

步骤50：在基带码域上将单个载波的n个码道信号分成三路分组信号；

步骤51：对n个码道信号的三路分组信号按照功率控制的需要设置相应的功率因子值，比如：K11、K12、K13直到Km1、Km2、Km3直到Kn1、Kn2、Kn3，设置总共3n个功率因子值；功率因子值是由不同码道分组信号所需的不同的功率大小决定的，可以预先设置好，也可以在发射时进行设置；

步骤52：再将n个码道信号的不同分组信号分别合并，形成三组待发射信号，即一个载波内的n个码道信号被合并成了三组待发射信号；为了满足CDMA系统要求的发射信号里各组信号不相关的要求，在码域上按照一定的规则合并的几组信号是不同码道的不相关信号；

步骤53：形成的第一组待发射信号分别通过射频变换1、功率放大1和收发双工1处理后送到天线1形成发射信号1，第二组待发射信号分别通过射频变换2、功率放大2和收发双工2处理后送到天线2形成发射信号2，第三组待发射信号分别通过射频变换3、功率放大3和收发双工3处理后送到天线3形成发射信号3。由于三个天线之间不相关，且三天线发射的信号相对独立，互不影响，所以在终端的接收端可以将收到的三组信号合成为一路信号，即可以得出原来的载波信号。

对载波信号为N个(N为大于1的自然数)，发射天线的个数为M个(M为大于1的自然数)的情况，下面以两个载波三个发射天线的情况作为第三个具体实施例，来对本发明的具体实施方式作详细描述。

本发明涉及的两个载波三个发射天线的信号处理过程如图6所示，具体方法如下：

步骤60：在同一个载波信号内，按照图5所示的步骤50至步骤52的方法，形成同载波信号内的三路待发射信号；

步骤61：在不同的载波信号内，按照已有的发射载波信号的处理方式，从各个载波信号包含的同载波信号内的三路待发射信号中各选择一路组成一组包含两个载波信号的待发射信号，即通过载波合并的方式组成一组包含两个载波信号的待发射信号，共获得对应的三组待发射信号；

步骤62：三组待发射信号分别通过射频变换、功率放大和收发双工处理后，通过为各组待发射信号独立设置的发射天线发送。

本发明涉及的具体实施方案的系统结构如图7所示，具体结构包括：

信号的分路与合并单元，用于将同载波信号的各个码道信号分别按照预定的规则分成至少两路分组信号，并分别从各个码道信号包含的至少两路分组信号中选择一路组成一组待发射信号，共获得对应的至少两组待发射信号；

射频变化、功率放大和收发双工单元，将所述的至少两组待发射信号分别经射频变换、功率放大和收发双工处理后，传送到为各组待发射信号独立设置的发射天线；

一组发射天线，为各组待发射信号独立设置的发射天线，发送所述的经过射频变换、功率放大和收发双工处理后的待发射信号。

信号的分路与合并单元可以包括：

分路单元，用于将同载波信号内的各个码道信号分成与发射天线数目相等的至少为两路的分组信号；

功率分配单元，用于对同码道信号的至少为两路的分组信号按照功率控制的需要设置相应的功率因子以满足功率提升的需要；

第一信号合并单元，用于从设置了功率因子的各个码道信号包含的至少两路的分组信号中各选择一路组成一组待发射信号，共获得对应的至少两组待发射信号。

当所述的载波信号为至少两个时，所述的信号的分路与合并单元还可以包括：

第二信号合并单元，用于将第一信号合并单元输出的信号各选择一路组成一组包含所有载波信号的待发射信号，共获得对应的至少两组待发射信号，并将所述的至少两组待发射信号分别经射频变化、功率放大和收发双工单元和一组发射天线处理。

综上所述，本发明将同载波信号的各个码道信号分别按照功率控制的需要分成至少两路分组信号，并分别从各个码道信号包含的至少两路分组信号中选择一路组成一组待发射信号，共获得对应的至少两组待发射信号；将所述的至少两组待发射信号分别经射频变换、功率放大和收发双工处理后，通过为各组待发射信号独立设置的发射天线发送。本发明以多个常规功率的发信机来提高同载波信号的发射功率，性能可靠且没有合路损耗，易于实现，简单可靠，且具有很好的灵活实用性，可以运用于需要高功率发射需求的场合，节省了开发和实施成本。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1、一种发射功率提升的方法，其特征在于，包括：

将同载波信号的各个码道信号分别按照预定的规则分成至少两路分组信号，并分别从各个码道信号包含的至少两路分组信号中选择一路组成一组待发射信号，共获得对应的至少两组待发射信号；

将所述的至少两组待发射信号分别经射频变换、功率放大和收发双工处理后，通过为各组待发射信号独立设置的发射天线发送。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：

当所述的载波信号为至少两个时，从各个载波信号包含的至少两组待发射信号中各选择一组组成一组包含所有载波信号的待发射信号，共获得对应的至少两组待发射信号，并将所述的至少两组待发射信号分别经射频变换、功率放大和收发双工处理后，通过为各组待发射信号独立设置的发射天线发送。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的按照预定的规则分成至少两路分组信号的处理包括：

将同载波信号内的各个码道信号分成与发射天线数目相等的至少为两路的分组信号后，对同码道信号的至少为两路的分组信号按照功率控制的需要设置相应的功率因子以满足功率提升的需要，再从设置了功率因子的各个码道信号包含的至少两路的分组信号中各选择一路组成一组待发射信号，共获得对应的至少两组待发射信号。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的功率因子是由不同码道分组信号所需的不同的功率大小决定的。

5、一种发射功率提升的系统，其特征在于，所述的系统包括：

信号的分路与合并单元，将同载波信号的各个码道信号分别按照预定的规则分成至少两路分组信号，并分别从各个码道信号包含的至少两路分组信号中选择一路组成一组待发射信号，共获得对应的至少两组待发射信号；

射频变换、功率放大和收发双工单元，将所述的至少两组待发射信号分别经射频变换、功率放大和收发双工处理后，传送到为各组待发射信号独立设置的发射天线；

一组发射天线，为各组待发射信号独立设置的发射天线，发送所述的经过射频变换、功率放大和收发双工处理后的待发射信号。

6、如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述的信号的分路与合并单元包括：

分路单元，用于将同载波信号内的各个码道信号分成与发射天线数目相等的至少为两路的分组信号；

功率分配单元，用于对同码道信号的至少为两路的分组信号按照功率控制的需要设置相应的功率因子以满足功率提升的需要；

第一信号合并单元，用于从设置了功率因子的各个码道信号包含的至少两路的分组信号中各选择一路组成一组待发射信号，共获得对应的至少两组待发射信号。

7、如权利要求5所述的系统，其特征在于，当所述的载波信号为至少两个时，所述的信号的分路与合并单元还包括：

第二信号合并单元，用于将第一信号合并单元输出的信号各选择一路组成一组包含所有载波信号的待发射信号，共获得对应的至少两组待发射信号，并将所述的至少两组待发射信号分别经射频变化、功率放大和收发双工单元和一组发射天线处理。

8、如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述的功率因子值是由不同码道分组信号所需的不同的功率大小决定的。

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