CN101170330A - 射频功放旁路系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全双工无线通信系统中的射频功放旁路系统及方法，该射频功放旁路系统包括主控模块、射频发射机、和双工器，其还包括：射频开关，用于根据来自主控模块的开关控制信号，将从射频发射机输出的射频信号传送到功放旁路链路或功放链路；射频信号合路器，用于将来自功放旁路链路的射频信号、或来自功放链路的射频信号发送给双工器。因此，采用本发明，在无线通信发射链路中增加射频开关和射频信号合路器，在系统无需功放工作时，实现了射频功放的旁路，节省了系统功耗。并且也确保了系统逻辑的正确性和稳定性。

Description

射频功放旁路系统及方法

技术领域

本发明涉及一种全双工无线通信系统中的射频功放旁路系统及方法。

背景技术

在现有技术中，对于无线通信设备，特别是射频信号传输的设备，信号在通过天线辐射出去之前，一般会通过射频功率放大器(PA)放大射频信号，以保证系统通信的正常工作或者系统覆盖范围的扩大。图1是现有技术中的无线通信设备系统的结构框图，如图1所示，当无线环境噪声系数偏低时，无线通信设备通常可以降低发射功率来节省功耗，同时，还可以保持通信系统的顺畅。在现有系统侧，通常通过增加一个可控制的衰减器来加以实现，其对应不同的无线环境噪声系统，调节衰减器的参数来保证通信射频合理的发射功率。但是，这种处理方法节省功耗的效率一般并不高。对于终端侧无线通信射频，通常使用两级增益功放来进行控制，其在无线环境噪声系数偏低时，功放模块开一级增益，而在无线环境噪声系数偏高时，功放模块开两级增益。但是，这种处理方法的功耗节省效率一般也不高，特别是在无线发射机发射功率较大且无线环境噪声系数偏小时，这种劣势尤为明显。

发明内容

鉴于上述问题，本发明目的在于提供一种全双工无线通信系统中的射频功放旁路系统及方法，其通过主控模块控制射频开关来实现功放旁路通路的转换与否，从而实现功耗的节省。

根据本发明的一个方面，提供了一种全双工无线通信系统中的射频功放旁路系统，包括主控模块、射频发射机、和双工器，其还包括：射频开关，用于根据来自主控模块的开关控制信号，将从射频发射机输出的射频信号传送到功放旁路链路或者功放链路；以及射频信号合路器，用于将来自功放旁路链路的射频信号、或者来自功放链路的射频信号发送给双工器。

其中，主控模块在射频发射机预定输出的功率小于射频发射机最大可输出功率的情况下，向射频开关发送第一开关控制信号，以便射频开关将来自射频发射机的射频信号传送至功放旁路链路；主控模块在射频发射机预定输出的功率大于射频发射机最大可输出功率的情况下，向射频开关发送第二开关控制信号，以便射频开关将来自射频发射机的射频信号传送至功放链路。

并且，该射频开关在射频信号通过功放旁路链路进行传送的情况下，将射频信号经功放旁路链路直接传送给射频信号合路器，射频功率放大器不工作；该射频开关在射频信号通过功放链路进行传送的情况下，将射频信号经射频功率放大器放大后，传送给射频信号合路器。

其中，开关控制信号包括第一开关控制信号和第二开关控制信号，第一开关控制信号和第二开关控制信号互为两态物理信号。第一开关控制信号为高电平，射频开关响应第一开关控制信号而转换至功放旁路链路；以及第二开关控制信号为低电平，射频开关响应第二开关控制信号而转换至功放链路。

此外，所述射频开关为单刀多掷射频开关。

根据本发明的另一方面，提供了一种全双工无线通信系统中的射频功放旁路的实现方法，其包括：步骤一，射频开关接收来自射频发射机的射频信号；步骤二，主控模块比较射频发射机的预定发射功率和射频发射机的最大可输出功率，并输出开关控制信号给射频开关，射频开关根据来自主控模块的开关控制信号，将射频信号传送至功放旁路链路或者功放链路；步骤三，射频信号合路器将来自功放旁路链路的射频信号、或者来自功放链路的射频信号发送给双工器；以及步骤四，双工器将来自射频信号合路器的射频信号辐射出去。

其中，在步骤二中，在射频发射机预定输出的功率小于射频发射机最大可输出功率的情况下，主控模块向射频开关发送第一开关控制信号，以便射频开关将来自射频发射机的射频信号传送至功放旁路链路；在射频发射机预定输出的功率大于射频发射机最大可输出功率的情况下，主控模块向射频开关发送第二开关控制信号，以便射频开关将来自射频发射机的射频信号传送至功放链路。

并且，在射频信号通过功放旁路链路进行传送的情况下，射频信号经功放旁路链路直接传送给射频信号合路器，射频功率放大器不工作；在射频信号通过功放链路进行传送的情况下，射频信号经射频功率放大器放大后，被传送给射频信号合路器。

其中，开关控制信号包括第一开关控制信号和第二开关控制信号，第一开关控制信号和第二开关控制信号互为两态物理信号。第一开关控制信号为高电平，射频开关响应第一开关控制信号而转换至功放旁路链路；以及第二开关控制信号为低电平，射频开关响应第二开关控制信号而转换至功放链路。

此外，所述射频开关为单刀多掷射频开关。

综上所述，通过本发明，在无线通信发射链路中增加射频开关和射频信号合路器，在系统无需功放工作时，实现了射频功放的旁路，节省了系统功耗。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是现有技术中的无线通信设备系统的结构框图；

图2是根据本发明的射频功放旁路系统的结构框图；

图3是根据本发明实施例的射频功放旁路系统的结构框图；以及

图4是根据本发明的射频功放旁路方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图2是根据本发明的射频功放旁路系统的结构框图。

如图2所示，本发明涉及的全双工无线通信系统中的射频功放旁路系统，包括主控模块202、射频发射机204、和双工器208，其还包括：射频开关210，用于根据来自主控模块202的开关控制信号，将从射频发射机204输出的射频信号传送到功放旁路链路或者功放链路；以及射频信号合路器212，用于将来自功放旁路链路的射频信号、或者来自功放链路的射频信号发送给双工器208。

其中，主控模块202在射频发射机204预定输出的功率小于射频发射机最大可输出功率的情况下，向射频开关210发送第一开关控制信号，以便射频开关210将来自射频发射机204的射频信号传送至功放旁路链路；主控模块202在射频发射机204预定输出的功率大于射频发射机204最大可输出功率的情况下，向射频开关210发送第二开关控制信号，以便射频开关210将来自射频发射机204的射频信号传送至功放链路。

并且，该射频开关210在射频信号通过功放旁路链路进行传送的情况下，将射频信号经功放旁路链路直接传送给射频信号合路器212，射频功率放大器206不工作；该射频开关210在射频信号通过功放链路进行传送的情况下，将射频信号经射频功率放大器206放大后，传送给射频信号合路器212。

其中，开关控制信号包括第一开关控制信号和第二开关控制信号，第一开关控制信号和第二开关控制信号互为两态物理信号。第一开关控制信号为高电平，射频开关210响应第一开关控制信号而转换至功放旁路链路；第二开关控制信号为低电平，射频开关210响应第二开关控制信号而转换至功放链路。但是，也并不仅限于此，也可将高电平作为第二开关控制信号，低电平作为第一开关控制信号，只要该第一开关控制信号和第二开关控制信号互为两态物理信号即可。

此外，所述射频开关210为单刀多掷射频开关。

具体而言，在无线通信设备发射信号链路上在增加一套旁路设备，包含射频开关和射频信号合路器，从而实现了射频功放的旁路。射频发射机输出的射频信号在进入射频功率放大器之前，通过一个可控的单刀多掷射频开关。射频开关可以转换到功放链路，射频信号通过射频功率放大器放大后进入射频信号合路器，最后进入双工器后通过天线辐射出去。此外，射频开关也可以转换到功放旁路链路，射频信号不经过功率放大器，直接进入射频信号合路器，最后同样进入双工器后通过天线辐射出去。

主控模块输出开关控制信号来决定射频开关的工作状态。主控模块比较发射机最大可输出功率和系统所期望的发射功率(预定输出的功率)的大小，当系统期望发射功率大于发射机最大可输出功率时，主控模块输出开关控制信号使射频开关转换到功放链路，并且，当系统期望发射功率小于发射机最大可输出功率时，主控模块输出开关控制信号使射频开关转换到功放旁路链路。

由于使用单刀多掷射频开关，因此射频信号只能在功放链路和旁路功放链路中选择其一，且合路器同一时间只有一路信号输入，从而确保了系统逻辑的正确性和稳定性。开关控制信号为一两态物理信号(例如，0和1、或者高电平和低电平等)，同一时间该信号只有一种状态，保证了系统逻辑的稳定性。

在处于旁路链路的状态下，射频功率放大器不工作，从而也实现了系统功耗的降低。

由于增加的射频开关和射频信号合路器在发射信号链路上，不影响接收信号链路的处理，所以可以实现全双工通信。

图3是根据本发明实施例的射频功放旁路系统的结构框图，如图3所示，以CDMA(WCDMA)移动通信终端为例作进一步说明。在本实施例中，将射频开关设定为单刀双掷的射频开关。

主控芯片(主控模块)302包含调制解调器，射频信号发射机304和射频信号接收机306负责射频信号的发射和接收。发射通道在射频功率放大器308前串联一个射频开关310，射频功率放大器308后面设置一个射频信号合路器312，其输出信号进入双工器314后发射信号通过天线辐射出去。主控芯片302输出一个GPIO信号(开关控制信号)来控制射频开关310的转换。GPIO信号高电平和低电平对应射频开关310的两个转换状态，从而实现功放旁路切换与否。

在本实施例中，设定GPIO信号为高电平(第一开关控制信号)对应功放旁路链路，GPIO为低电平(第二开关控制信号)对应功放链路。

对于CDMA或WCDMA移动通信终端而言，主控芯片302通过射频接收306机收到的接收信号电平(RSSI)根据系统算法可以算出系统期望射频发射机304输出功率P_exp，同时，主控芯片寄存器中也记录有射频发射机304最大可输出功率P_max。随着无线环境的变化，主控芯片302以一定周期检测RSSI并计算P_exp，如果

P_exp＜P_max    (1)

主控芯片302输出GPIO信号为高电平，射频开关310转换到功放旁路通道，所发射的射频信号通过射频开关310直接连接到合路器312上，然后进入双工器314，最后通过天线将发射信号辐射出去。同时，主控芯片302关闭射频功率放大器308以节省功耗。

并且，如果

P_exp＞P_max    (2)

主控芯片302输出GPIO信号为低电平，射频开关310转换到功放链路，所发射的射频信号通过射频功率放大器308放大后连接到合路器312上，然后进入双工器314，最后通过天线将发射信号辐射出去。

综上所述，主控芯片302通过GPIO信号来控制射频开关310的转换，功放旁路切换与否则通过主控芯片302内部的算法来完成。这样，在无线环境噪声系数偏小的情况下，满足算式(1)时，射频开关310切换到功放旁路链路状态，射频功率放大器308不工作，达到系统功耗的节省。

下面，参照图4对根据本发明的射频功放旁路方法进行说明，图4是根据本发明的射频功放旁路方法的流程图。

如图4所示，全双工无线通信系统中的射频功放旁路的实现方法包括：步骤S402，射频开关接收来自射频发射机的射频信号；步骤S404，主控模块比较射频发射机的预定发射功率和射频发射机的最大可输出功率，并输出开关控制信号给射频开关，射频开关根据来自主控模块的开关控制信号，将射频信号转换至功放旁路链路或者功放链路；步骤S406，射频信号合路器将来自功放旁路链路的射频信号、或者来自功放链路的射频信号发送给双工器；以及步骤S408，双工器将来自射频信号合路器的射频信号辐射出去。

其中，在步骤S404中，在射频发射机预定输出的功率小于射频发射机最大可输出功率的情况下，主控模块向射频开关发送第一开关控制信号，以便射频开关将来自射频发射机的射频信号传送至功放旁路链路；在射频发射机预定输出的功率大于射频发射机最大可输出功率的情况下，主控模块向射频开关发送第二开关控制信号，以便射频开关将来自射频发射机的射频信号传送至功放链路。

并且，在射频信号通过功放旁路链路进行传送的情况下，射频信号经功放旁路链路直接输出给射频信号合路器，射频功率放大器不工作；在射频信号通过功放链路进行传送的情况下，射频信号经射频功率放大器放大后，被传送给射频信号合路器。

其中，开关控制信号包括第一开关控制信号和第二开关控制信号，第一开关控制信号和第二开关控制信号互为两态物理信号。第一开关控制信号为高电平，射频开关响应第一开关控制信号而转换至功放旁路链路；以及第二开关控制信号为低电平，射频开关响应第二开关控制信号而转换至功放链路。但是，也并不仅限于此，也可将高电平作为第二开关控制信号，低电平作为第一开关控制信号，只要该第一开关控制信号和第二开关控制信号互为两态物理信号即可。

此外，所述射频开关为单刀多掷射频开关。

综上所述，采用本发明，在无线通信发射链路中增加射频开关和射频信号合路器，在系统无需功放工作时，实现了射频功放的旁路，节省了系统功耗。并且，由于射频信号只能在功放链路和旁路功放链路中选择其一，合路器同一时间只有一路信号输入，从而也确保了系统逻辑的正确性和稳定性。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种全双工无线通信系统中的射频功放旁路系统，包括主控模块、射频发射机、和双工器，其特征在于，还包括：

射频开关，用于根据来自所述主控模块的开关控制信号，将从所述射频发射机输出的射频信号传送到功放旁路链路或者功放链路；以及

射频信号合路器，用于将来自所述功放旁路链路的所述射频信号、或者来自所述功放链路的所述射频信号发送给所述双工器。

2.根据权利要求1所述的射频功放旁路系统，其特征在于，

所述主控模块在所述射频发射机预定输出的功率小于所述射频发射机最大可输出功率的情况下，向所述射频开关发送第一开关控制信号，以便所述射频开关将来自所述射频发射机的所述射频信号传送至所述功放旁路链路；

所述主控模块在所述射频发射机预定输出的功率大于所述射频发射机最大可输出功率的情况下，向所述射频开关发送第二开关控制信号，以便所述射频开关将来自所述射频发射机的所述射频信号传送至所述功放链路。

3.根据权利要求2所述的射频功放旁路系统，其特征在于，

所述射频开关在所述射频信号通过所述功放旁路链路进行传送的情况下，将所述射频信号经所述功放旁路链路直接传送给所述射频信号合路器，射频功率放大器不工作；

所述射频开关在所述射频信号通过所述功放链路进行传送的情况下，将所述射频信号经所述射频功率放大器放大后，输出给所述射频信号合路器。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的射频功放旁路系统，其特征在于，

所述开关控制信号包括所述第一开关控制信号和所述第二开关控制信号，

所述第一开关控制信号和所述第二开关控制信号互为两态物理信号。

5.根据权利要求4所述的射频功放旁路系统，其特征在于，

所述第一开关控制信号为高电平，所述射频开关响应所述第一开关控制信号而转换至所述功放旁路链路；以及

所述第二开关控制信号为低电平，所述射频开关响应所述第二开关控制信号而转换至所述功放链路。

6.根据权利要求1所述的射频功放旁路系统，其特征在于，

所述射频开关为单刀多掷射频开关。

7.一种全双工无线通信系统中的射频功放旁路的实现方法，其特征在于，包括：

步骤一，射频开关接收来自射频发射机的射频信号；

步骤二，主控模块比较所述射频发射机的预定发射功率和

所述射频发射机的最大可输出功率，并输出开关控制信号给所述射频开关，所述射频开关根据来自所述主控模块的开关控制信号，将所述射频信号传送至功放旁路链路或者功放链路；

步骤三，射频信号合路器将来自所述功放旁路链路的所述射频信号、或者来自所述功放链路的所述射频信号传送给所述双工器；以及

步骤四，所述双工器将来自所述射频信号合路器的所述射频信号辐射出去。

8.根据权利要求7所述的射频功放旁路的方法，其特征在于，在所述步骤二中，

在所述射频发射机预定输出的功率小于所述射频发射机最大可输出功率的情况下，所述主控模块向所述射频开关发送第一开关控制信号，以便所述射频开关将来自所述射频发射机的所述射频信号传送至所述功放旁路链路；

在所述射频发射机预定输出的功率大于所述射频发射机最大可输出功率的情况下，所述主控模块向所述射频开关发送第二开关控制信号，以便所述射频开关将来自所述射频发射机的所述射频信号传送至所述功放链路。

9.根据权利要求8所述的射频功放旁路的方法，其特征在于，

在所述射频信号通过所述功放旁路链路进行传送的情况下，所述射频信号经所述功放旁路链路直接传送给所述射频信号合路器，所述射频功率放大器不工作；

在所述射频信号通过所述功放链路进行传送的情况下，所述射频信号经所述射频功率放大器放大后，被传送给所述射频信号合路器。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的射频功放旁路的方法，其特征在于，

所述开关控制信号包括所述第一开关控制信号和所述第二开关控制信号，

所述第一开关控制信号和所述第二开关控制信号互为两态物理信号。

11.根据权利要求10所述的射频功放旁路的方法，其特征在于，

所述第一开关控制信号为高电平，所述射频开关响应所述第一开关控制信号而转换至所述功放旁路链路；以及

所述第二开关控制信号为低电平，所述射频开关响应所述第二开关控制信号而转换至所述功放链路。

12.根据权利要求7所述的射频功放旁路的方法，其特征在于，

所述射频开关为单刀多掷射频开关。

Images