CN100579265C - 共用射频前端、基站和射频前端共用的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基站，包括：共用射频前端、3G基站载频和2G基站载频；本发明还公开了一种射频前端共用的方法，减少了2G和3G基站共存时的射频前端种类和数量，从而降低了基站成本；在2G基站升级到3G基站时，可以保留原有的射频前端配置，不需更换，降低了2G基站向3G基站升级的成本；同时也提高了2G和3G基站共同组网时配置的灵活性。

Description

共用射频前端、基站和射频前端共用的方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其指一种共用射频前端、基站和射频前端共用的方法。
背景技术
在移动通信领域中，2G(2nd Generation，第二代移动通信技术)是成熟并得到广泛应用的技术，2G基于GSM(Golbal System for MobileCommnication，全球移动通信系统)的网络在全球范围已有大规模的部署和应用。而3G(3rd Generation，第三代移动通信技术)是新一代的移动通信技术，以WCDMA(Wideband code division multiple access，宽带码分多址)为代表，被公认为未来的发展方向，目前也已经在一些区域和国家得到了一定规模的应用，而且相关的国际、国内标准化组织、通信管理机构定义了多个2G和3G可用的频段，在当前和未来，都会存在2G和3G可用频段重叠的情况。从发展形势上开看，3G网络以其强大的功能和众多优点，会逐渐取代2G网络的位置，2G网络会逐渐向3G网络过渡，在过渡的过程中，为了保护在2G网络上已有的资源，保证网络性能与业务的平滑过渡，需要考虑的重要问题之一，是实现网络低成本的平滑过渡。而基站是现有的网络构架中的组成部分，其数量众多，并且在2G网络向3G网络过渡的过程中，需要将2G基站更换为3G基站，费用可观，也不符合低成本平滑过渡的要求。
现有基站设备中的射频前端的常见设计原理图如图1所示，基站发射信号经过功放放大后进入射频前端的发射通道，由合路器实现几个发射机信号的合路，经过双工器中的发射滤波器抑制带外的杂散、干扰信号后，送到天线辐射出去。天线接收的基站上行信号，经过双工器中的接收滤波器抑制发射信号、滤除带外干扰信号，进入低噪放与分路单元进行低噪声放大和分路，再送给接收机进一步处理。对于射频前端，2G基站和3G基站各有不同的功能、性能、外形结构要求，因此需要针对各自的要求进行不同的设计，如图2所示，2G基站和3G基站中分别以GSM基站和WCDMA基站为例，在GSM基站中，根据其功能的需要，采用GSM射频前端，在WCDMA基站中，则采用符合WCDMA载频需要的WCDMA射频前端，两种射频前端各具有不同的功能和性能指标，无法在GSM基站中使用WCDMA射频前端，同样，也无法在WCDMA基站中使用GSM射频前端。
由于两种基站的射频前端不能通用或共用，因此在2G向3G升级时需要对射频前端进行更换，将2G射频前端更换为3G射频前端，如图3所示，仍然以GSM基站和WCDMA基站为例，当需要将GSM基站升级为WCDMA基站以提供更多、更高质量的服务时，由于在GSM基站中使用的GSM射频前端不能在新的WCDMA基站中使用，因此必须将GSM射频前端更换为WCDMA射频前端，其成本非常高，而且由于基站的数量很多，也给射频前端的更换带来了很多不便。
另外，由于2G向3G的过渡可能是一个漫长的过程，因此2G基站和3G基站可能有一个较长的共存期，在2G基站和3G基站共存的情况下，射频前端的维护不方便，且成本也较高。
发明内容
本发明的实施例要解决的问题是提供一种共用射频前端、基站和射频前端共用的方法，以解决现有技术中射频前端在2G和3G基站中无法共用的问题，实现射频前端在2G和3G的通用，方便2G向3G的升级。
为达此目的，本发明实施例提供了一种基站，包括：共用射频前端、第三代移动通信技术3G基站载频和第二代移动通信技术2G基站载频，
所述共用射频前端，对发送和接收的2G和/或3G信号进行前端处理；
所述3G基站载频，连接所述共用射频前端，与所述共用射频前端之间进行3G信号的发送和接收；
所述2G基站载频，连接所述共用射频前端，与共用射频前端之间进行2G信号的发送和接收。
本发明的实施例还提供了一种共用射频前端，包括：共用低噪放与分路单元、共用合路单元和共用信号收发双工单元，
所述共用信号收发双工单元，对所述2G和/或3G信号进行发送和接收处理；
所述共用低噪放与分路单元，连接所述共用信号收发双工单元，对所述2G和/或3G信号进行低噪放大与分路；
所述共用合路单元，连接所述共用信号收发双工单元，对所述2G和/或3G信号进行合路。
本发明的实施例还提供了一种射频前端共用的方法，包括以下步骤：
设置2G/3G基站的共用射频前端；所述2G和3G共用射频前端由共用低噪放与分路器、共用合路器和共用双工器组成；其共用低噪放与分路器、共用合路器和共用双工器的相关指标设置为2G和3G指标中要求更严格的指标；
所述2G/3G基站利用共用射频前端进行信号的发送和接收。
本发明的实施例减少了2G和3G基站共存时的射频前端种类和数量，从而降低基站成本；在2G基站升级到3G基站时，可以保留原有的射频前端，不需更换，降低了2G基站向3G基站升级的成本；同时也提高了2G和3G基站共同组网时配置的灵活性。
附图说明
图1是现有技术中射频前端结构示意图；
图2是现有技术中GSM和WCDMA基站共用站点的示意图；
图3是现有技术中GSM基站向WCDMA基站升级的示意图；
图4是本发明实施例的基站结构示意图；
图5是本发明实施例2G与3G收发信机共用一个射频前端的示意图；
图6是本发明实施例2G基站升级为3G基站的射频前端示意图；
图7是本发明实施例在基站升级后射频前端的功能示意图；
图8是本发明实施例射频前端共用的方法流程图；
图9是本发明实施例共用射频前端组成示意图。
具体实施方式
本发明的实施例是利用2G和3G基站射频前端功能、性能上的共性，统一射频前端的功能、性能和外形结构，实现2G和3G基站对射频前端的通用和共用。
本发明实施例的基站结构示意图，如图4所示，包括：共用射频前端100、2G基站载频200和3G基站载频300。共用射频前端100，用于对发送和接收的2G和/或3G信号进行前端处理；2G基站载频200，连接共用射频前端100，用于与共用射频前端100之间进行2G信号的发送和接收；3G基站载频，连接共用射频前端100，用于与共用射频前端100之间进行3G信号的发送和接收。
其中，共用射频前端100，还包括：共用信号收发双工单元101、共用低噪放与分路单元102和共用合路单元103，共用信号收发双工单元101，用于对2G和/或3G信号进行发送和接收处理，并且共用信号收发双工单元101设定射频前端的工作频段抑制度、工作容量为2G和3G基站中要求更严格的指标；共用低噪放与分路单元102，连接共用信号收发双工单元101，用于对2G和/或3G信号进行低噪放大与分路，并且共用低噪放与分路单元102设定接收增益、接收噪声系数、接收通道输入1dB压缩点、分路端口数量和分路端口间隔离度为2G和3G基站中要求更严格的指标；共用合路单元103，连接共用信号收发双工单元101，用于对2G和/或3G信号进行合路，并且共用合路单元103设定合路输入端口数量、合路输入端口间隔离度为2G和3G基站中要求更严格的指标。具体的参数设置将在后续本发明射频前端共用的方法实施例中详加说明，此处不加以赘述。
共用信号收发双工单元101，还包括：共用接收滤波子单元1011和共用发射滤波子单元1012，共用接收滤波子单元1011，用于接收2G和/或3G信号，并对2G和/或3G信号进行干扰过滤，并且共用接收滤波子单元1011设定接收通道对发射频段的抑制度为2G和3G基站中要求更严格的指标；共用发射滤波子单元1012，用于对2G和/或3G信号进行干扰过滤后发送到天线向外辐射，并且共用发射滤波子单元1012设定发射通道对接收频段的抑制度为2G和3G基站中要求更严格的指标。
如图5所示，为本发明实施例的基站中，2G和3G信号收发设备利用共用射频前端实现信号的发送和接收示意图，在2G和3G收发信机共存的基站，2G和3G载频共用射频前端，2G的信号发射机通过共用射频前端，将射频信号发送给对应的2G信号接收机，3G的信号发射机通过共用射频前端，将射频信号发送给对应的3G信号接收机。
以上为2G基站和3G基站共存，为2G向3G过渡的初期，当2G基站升级为3G基站的时候，如图6所示，由于之前的GSM基站使用的是2G和3G基站共用射频前端，其支持3G基站的功能和性能指标上的要求，所以在2G向3G升级的过程中，可以不用更换射频前端，该射频前端可继续在3G基站中发挥3G射频前端的作用。其升级后3G基站的射频前端功能示意图，如图7所示，2G基站向3G基站升级后，之前2G基站中的共用射频前端继续使用，且发挥其实现3G信号发射机和3G信号接收机之间信号收发功能的作用。
本发明实施例还提供了一种射频前端共用的方法，如图8所示，包括以下步骤：
步骤S801，设置2G和3G基站的共用射频前端；综合2G基站射频前端和3G基站射频前端的共同功能、性能指标和外形尺寸等特征来设置基站共用的射频前端。
本发明的实施例射频前端共用的方法，有多种共用方式，以共用低噪放与分路器、共用合路器和共用双工器为例。如图9所示，2G与3G共用射频前端由共用低噪放与分路器、共用合路器和共用双工器组成。其共用低噪放与分路器、共用合路器和共用双工器的相关指标设置为2G和3G指标中要求更严格的指标。如：共用双工器中发射滤波器对接收频段的抑制度，取2G和3G两种基站中要求更严格的指标，发射滤波器的功率容量，取两种基站中要求更严格的指标；共用双工器中共用接收滤波器对发射频段的抑制度，取2G和3G两种基站中要求更严格的指标；共用低噪放与分路器的接收增益、接收通道输入1dB压缩点和接收噪声系数，既可以选择更严的指标，也可以选择更宽的指标，需要根据2G和3G两种基站接收链路的设计指标来确定；共用低噪放与分路器的分路输出端口数量和分路端口间隔离度，满足2G和3G两种基站中要求更高的指标；合路器输入端口间的隔离度指标，满足2G和3G两种基站中要求更严格的指标；2G与3G共用射频前端的外形尺寸设计为既可以在2G基站安装，也可以在3G基站安装。
分别以GSM和WCDMA基站中的指标为例，根据以上原则设置的GSM/WCDMA共用射频前端指标如表1所示，
表1：GSM、WCDMA射频前端指标以及共用射频前端指标
指标名称 GSM基站前端 WCDMA基站前端   GSM/WCDMA基站共用前端
  发射通道频率范围 935～960MHz 935～960MHz 935～960MHz
  发射插损   ≤1.0dB   ≤1.1dB   ≤1.1dB
  接收通道频率范围 890～915MHz 890～915MHz 890～915MHz
  接收增益   15～17dB   18～20dB   15～17dB
  接收噪声系数   ≤2.0dB   ≤1.5dB   ≤2.0dB
  接收通道输入1dB压缩点 ≥-4dBm ≥-6dBm ≥-4dBm
  发射通道对接收频段抑制度 ≥90dB ≥100dB ≥100dB
  接收通道对发射频段抑制度 ≥90dB ≥100dB ≥100dB
  接收分路端口数量 4 2 4
  接收分路端口间隔离度 ≥22dB ≥25dB ≥25dB
  发射合路输入端口数量 2 2 2
  发射合路输入端口间隔离度 ≥40dB ≥50dB ≥50dB
  功率容量   ≥100W   ≥200W   ≥200W
按上表设置的共用射频前端，从电性能指标上考虑，既可以在GSM基站中使用，也可以在WCDMA基站中使用，或者两种基站共用。再将共用射频前端的外形结构设计为两种基站可以兼容，就可以最终实现该共用射频前端在两种基站中的共用。而结构上兼容的要求，也是可以实现的。因为在共用射频前端中，占用大部分结构空间的是双工器、滤波器，而双工器、滤波器的体积主要决定于构成双工器、滤波器的谐振腔的体积和数量。相同频段的谐振腔结构和体积基本可以通用，决定于谐振腔数量的抑制度指标，又通过前面的电性能设置得到了统一。因此，结构中占大部分体积的双工器、滤波器能够设置为通用的结构。其余部分主要是有源电路，这部分由于集成度高，占用体积很小，也完全可以设置为通用的结构。上表设置的共用射频前端，使得组网的灵活性提高，而且网络升级时的成本也降低了。
步骤S802，2G和3G基站利用共用射频前端进行信号的收发；信号的收发过程中涉及到是否对2G和/或3G信号进行合路的问题：
如果不对2G和/或3G信号进行合路，则需要基站配置2幅天馈系统或多幅天馈系统，将2G和/或3G发射信号分别输入不同的天馈，这种配置中，2G和/或3G的发射信号没有在同一发射通道进行合路，这种方式的发射信号没有合路插损，但载频数量受到天馈系统数量限制；
如果对2G和/或3G信号进行合路，则包括：宽带合路和滤波合路两种情况，宽带合路是指通过宽带合路器，如3dB耦合器，将两路或两路以上的2G和/或3G信号合路，并输入同一发射通道，在同一发射通道中进行发射，合路输入端口与合路输出端口的带宽都包含了对应的2G、3G载频的整个工作频段。这种方式中的发射信号合路插损较大；滤波合路是指通过滤波合路器，如常用的空腔合路器将两路或两路以上的2G和/或3G信号合路，并输入同一发射通道，在同一发射通道中进行发射，合路输入端口的中心频率可以调节，带宽比对应的2G、3G载频的整个工作频段窄，合路输出端口的带宽包含了对应的2G、3G载频的整个工作频段。这种方式中的发射信号合路插损相对宽带合路要小。
另外，如果射频前端的双工器发射口和合路器都是独立的，那么在2G基站中，由于2G的载频可能不支持多载波发射，因此，可以先通过合路器对多路发射信号进行合路，而在3G基站中，由于3G的载频支持多载波发射，因此，可以跳过合路器，将多载波发射信号直接送入双工器发射端口。
本发明的实施例减少了2G和3G基站共存时的射频前端种类和数量，从而降低基站成本；在2G基站升级到3G基站时，可以保留原有的射频前端，不需更换，降低了2G基站向3G基站升级的成本；同时也提高了2G和3G基站共同组网时配置的灵活性。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1、一种基站，其特征在于，包括：共用射频前端、第三代移动通信技术3G基站载频和第二代移动通信技术2G基站载频，
所述共用射频前端，对发送和接收的2G和/或3G信号进行前端处理；所述共用射频前端包括共用低噪放与分路单元、共用合路单元和共用信号收发双工单元；所述共用信号收发双工单元，对所述2G和/或3G信号进行发送和接收处理；所述共用低噪放与分路单元，连接所述共用信号收发双工单元，对所述2G和/或3G信号进行低噪放大与分路；所述共用合路单元，连接所述共用信号收发双工单元，对所述2G和/或3G信号进行合路；
所述3G基站载频，连接所述共用射频前端，与所述共用射频前端之间进行3G信号的发送和接收；
所述2G基站载频，连接所述共用射频前端，与共用射频前端之间进行2G信号的发送和接收。
2、如权利要求1所述基站，其特征在于，所述共用信号收发双工单元包括：共用接收滤波子单元和共用发射滤波子单元，
所述共用接收滤波子单元，用于接收所述2G和/或3G信号，并对所述2G和/或3G信号进行干扰过滤；
所述共用发射滤波子单元，用于对所述2G和/或3G信号进行干扰过滤后发送到天线向外辐射。
3、一种共用射频前端，其特征在于，包括：共用低噪放与分路单元、共用合路单元和共用信号收发双工单元，
所述共用信号收发双工单元，对2G和/或3G信号进行发送和接收处理；
所述共用低噪放与分路单元，连接所述共用信号收发双工单元，对2G和/或3G信号进行低噪放大与分路；
所述共用合路单元，连接所述共用信号收发双工单元，对2G和/或3G信号进行合路。
4、如权利要求3所述共用射频前端，其特征在于，所述共用信号收发双工单元包括：共用接收滤波子单元和共用发射滤波子单元，
所述共用接收滤波子单元，用于接收2G和/或3G信号，并对所述2G和/或3G信号进行干扰过滤；
所述共用发射滤波子单元，用于对2G和/或3G信号进行干扰过滤后发送到天线向外辐射。
5、一种射频前端共用的方法，其特征在于，包括以下步骤：
设置2G/3G基站的共用射频前端；所述2G与3G共用射频前端由共用低噪放与分路器、共用合路器和共用双工器组成；其共用低噪放与分路器、共用合路器和共用双工器的相关指标设置为2G和3G指标中要求更严格的指标；
所述2G/3G基站利用共用射频前端进行信号的发送和接收。
6、如权利要求5所述射频前端共用的方法，其特征在于，所述2G/3G基站利用共用射频前端进行信号的发送和接收进一步包括：
对2G和/或3G信号进行合路，以及
对2G和/或3G信号进行分路。
7、如权利要求6所述射频前端共用的方法，其特征在于，所述对2G和/或3G信号进行合路，包括：宽带合路和滤波合路，
所述宽带合路是通过宽带合路器将多路2G和/或3G信号合成一路进行发射；
所述滤波合路是通过滤波合路器将多路2G和/或3G信号合成一路进行发射。
8、如权利要求6所述射频前端共用的方法，其特征在于，所述对2G和/或3G信号进行分路，包括：宽带分路和滤波分路，
所述宽带分路是通过宽带分路器对所述2G和/或3G信号进行分路；
所述滤波分路是通过分路滤波器对所述2G和/或3G信号进行分路。
9、如权利要求5所述射频前端共用的方法，其特征在于，所述2G/3G基站利用共用射频前端进行信号的发送和接收还包括：2G和3G信号输入不同的发射通道进行发射，并通过不同的接收通道被接收。
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