CN101286761A - 一种跳频实现方法及其装置和收发信机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种跳频实现方法及其装置和收发信机，其中所述方法，包括：计算出所需处理时隙的频点号以及频率合成器的控制参数；在发射功率衰减较大的下行发射时隙包络爬坡或下坡曲线的低点时段，将所述频率合成器的控制参数输出给射频本振单元；射频本振单元输出射频本振信号。本发明采用在发射功率衰减较大的下行发射时隙包络爬坡或下坡曲线的低点时段，将频率合成器的控制参数输出给射频本振单元的方式，来控制输出频率，实现跳频。其电路实现简单，能够很好地满足多载波GSM基站所需的高密度、小体积、低成本的发展方向要求。

Description

一种跳频实现方法及其装置和收发信机

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种跳频实现方法及其装置和收发信机。

背景技术

跳频，是指载波频率在宽频带范围内按某种序列进行跳变。跳频技术源于军事通信，目的是为了获得较好的保密性和抗干扰能力，后来在GSM(Global System for Mobile Communications，泛欧数字蜂窝移动通信系统)规范中被采纳。

GSM规范中，GSM基站的无线接口使用了跳频技术，其要点是有规则地改变一个信道所使用的频率。目前，GSM基站中实现跳频的方案有两种，即基带跳频和射频跳频。

其中，射频跳频的工作原理是：对每个收发信机的频率合成器进行控制，使其按照一定的跳频序列让每个时隙工作在不同的频率。

一般射频跳频大多采用乒乓式频率切换，如图1所示，射频本振环路12和13同时工作，假设当前所在时隙工作在射频本振环路12上，那么，在下一个时隙的起始阶段进行频率切换，其实现的过程是：

基带处理电路11根据系统配置、以及GSM规范05.02中所述的跳频算法，计算出下一个时隙的频点号；

基带处理电路11根据所述的频点号给出频率合成器(PLL)控制参数，并把所述PLL控制参数置给当前时隙未用的频率合成器PLL2，使其提前锁定到下一个时隙的频点上；

基带处理单元11在下一个时隙的起始阶段通过切换控制信号令切换开关阵列14选择频率合成器PLL2所在的射频本振单元13，将射频本振单元13输出的射频本振信号作为下一个时隙的频率，实现频率的切换，完成跳频。

在上述跳频实现过程中，基带处理单元11在每个时隙都会根据跳频算法计算出下一个时隙的频点号，并通过PLL控制参数来改变频率合成器PLL1和频率合成器PLL2的配置，以此控制压控振荡器VCO1和VCO2输出的射频本振信号，并经驱动放大器1和驱动放大器2放大后供给切换开关阵列14选择出当前时隙所需要的射频本振信号，实现频率的切换，完成跳频。

上述射频跳频，射频本振单元12和射频本振单元13组成了一组乒乓式频率切换电路。由于GSM基站在每个载频的上行和下行射频处理中，都各需要一组所述的乒乓式频率切换电路，即要实现每个载频的上行和下行射频处理，需要四个射频本振单元、以及两个切换开关阵列，因此，这种跳频实现方式占有电路面积大、复杂度高。其弊端是：不适合多载波GSM基站高密度、体积小、成本低的发展方向要求。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题是：提供一种跳频实现方法及其装置和收发信机，以简化跳频的实现电路，更好地满足多载波GSM基站的发展方向要求。

于是，本发明提供了一种跳频实现方法，包括：

计算出所需处理时隙的频点号以及频率合成器的控制参数；

在下行发射时隙包络爬坡或下坡曲线的低点时段，将所述频率合成器的控制参数输出给射频本振单元；

射频本振单元输出射频本振信号。

其中，所述低点时段，由系统中锁相电路提供的锁定时间决定。

其中，所述低点时段，为下行发射时隙包络爬坡或下坡曲线中衰减功率下降到20dB～30dB时段。

其中，所述低点时段，为下行发射时隙包络爬坡或下坡曲线中衰减功率下降到30dB时段。

所述射频本振单元输出射频本振信号，包括：

接收频率合成器的控制参数，以形成对振荡器输出频率的控制；

振荡器产生所需处理时隙的射频本振信号，并输出。

其中，所述振荡器产生所需处理时隙的射频本振信号后，经驱动放大后输出。

本发明还提供了一种跳频实现装置，包括：基带处理单元和射频本振单元，所述基带处理单元，包括：

计算单元，用于计算所需处理时隙的频点号以及频率合成器的控制参数；

检测单元，用于检测发射功率衰减较大下行发射时隙包络爬坡或下坡曲线的低点时段；

输出单元，用于根据检测单元的检测结果指示，输出频率合成器的控制参数；

所述射频本振单元，包括：

频率合成器，用于接收频率合成器的控制参数，以形成对振荡器输出频率的控制；

振荡器，受频率合成器的控制，用于产生所需处理时隙的射频本振信号，并输出。

其中，所述射频本振单元，还包括：

驱动放大器，用于将振荡器产生的射频本振信号放大后输出。

本发明还提供了一种收发信机，包括：基带处理单元和射频本振单元，

所述基带处理单元，包括：

计算单元，用于计算所需处理时隙的频点号以及频率合成器的控制参数；

检测单元，用于检测发射功率衰减较大下行发射时隙包络爬坡或下坡曲线的低点时段；

输出单元，用于根据检测单元的检测结果指示，输出频率合成器的控制参数；

所述射频本振单元，包括：

频率合成器，用于接收频率合成器的控制参数，形成对振荡器输出频率的控制；

振荡器，受频率合成器的控制，用于产生所需处理时隙的射频本振信号，并输出。

其中，所述射频本振单元，还包括：

驱动放大器，用于将振荡器产生的射频本振信号放大后输出。

本发明采用在发射功率衰减较大的下行发射时隙包络爬坡或下坡曲线的低点时段，将频率合成器的控制参数输出给射频本振单元的方式，来控制输出频率，实现跳频。本发明所述跳频实现方式，电路简单，在每个载频的上行和下行射频处理中，仅用两个射频本振单元，就能够实现跳频，避免了背景技术中所述需要四个射频本振单元和两个切换开关阵列来实现跳频的复杂。因此，本发明能够很好地满足多载波GSM基站所需的高密度、小体积、低成本的发展方向要求。

附图说明

图1为现有技术中实现射频跳频的电路框图；

图2为本发明所述跳频实现方法的流程图；

图3为图2所述下行发射时隙包络爬坡或者下坡曲线的低点时段示意图；

图4为本发明所述跳频实现装置结构示意图；

图5为图4中所述射频本振单元电路框图；

图6为应用本发明所述跳频实现装置的一实施例；

图7为本发明所述收发信机的结构示意图；

图8为应用本发明所述收发信机的一实施例。

具体实施方式

下面，结合附图对本发明进行详细描述。

如图2所示，本发明所述跳频实现方法，其步骤是：

步骤21，根据GSM系统配置，按照GSM规范05.02中所述的跳频算法，计算出所需处理时隙的频点号，并根据所述频点号进一步计算出PLL控制参数；

步骤22，在基站发射功率衰减较大的下行发射时隙包络爬坡或下坡曲线的低点时段，将所述频率合成器的控制参数输出给射频本振单元；

其中，所述低点时段，一般由GSM系统中锁相电路提供的锁定时间决定，如图3所示，下行发射n时隙、以及n+1时隙包络曲线的时隙周期均约为577微秒(us)，在n时隙包络下坡曲线或者n+1时隙包络爬坡曲线衰减功率下降到20dB～30dB时段时，基站发射功率衰减已经较大(衰减量一般已经超过30dB)，所以在此时段，将所述已经计算出的频率合成器的控制参数输出给射频本振单元，以实现频率的切换，完成跳频；

按照GSM规范，频率切换会影响到下行发射调整谱、切换谱等无线技术指标，因此在时隙与时隙边界处，要实现功率控制n时隙包络下坡曲线和n+1时隙包络爬坡曲线，必须选择在基站发射功率衰减已经较大的下行发射时隙包络下坡或爬坡曲线的低点时段进行；

本实施例所述低点时段优选为：在下行发射n时隙包络下坡曲线或者n+1时隙包络爬坡曲线衰减功率下降到30dB时段，在此时时段，将PLL控制参数输出给射频本振单元，以实现频率的切换，完成跳频；

步骤23，射频本振单元输出射频本振信号；

这里，此步骤进一步包括：

接收频率合成器的控制参数，以形成对振荡器输出频率的控制；

振荡器产生所需处理时隙的射频本振信号，并输出。

其中，所述振荡器产生所需处理时隙的射频本振信号后，也可以经驱动放大后输出。

如图4所示，本发明所述跳频实现装置，包括基带处理单元41和射频本振单元42；

其中，基带处理单元41，包括：

计算单元411，用于根据GSM系统配置，按照GSM规范05.02中所述的跳频算法，计算出所需处理时隙的频点号，并根据所述频点号进一步计算出频率合成器的控制参数；

检测单元412，用于检测发射功率衰减较大下行发射时隙包络爬坡或者下坡曲线的低点时段；

输出单元413，用于根据检测单元的检测指示，输出频率合成器的控制参数；

其中，射频本振单元42，包括：

频率合成器421，用于接收PLL控制参数，以形成对振荡器输出频率的控制；

振荡器422，受频率合成器421的控制，用于产生所需处理时隙的射频本振信号，并输出。

作为可选，射频本振单元42，还可以包括：

驱动放大器423，用于将振荡器产生的射频本振信号放大后输出。

这里，射频本振单元42，其内部实现电路，如图5所示，射频合成器PLL在发射功率衰减较大的下行发射时隙包络爬坡或下坡曲线的低点时段接收PLL控制参数后，形成对振荡器输出的控制，本实施例选用压控振荡器VCO，该压控振荡器的输出信号经驱动放大器放大后输出射频本振信号，实现频率的切换，完成跳频；

从电路实现方式上看，本发明所述的射频本振单元与背景技术中所述的射频本振单元是不同的：在每个载频的上行和下行射频处理中，本发明所述的跳频实现仅用两个射频本振单元就能够实现，而背景技术中所述跳频实现需要用四个射频本振单元和两个切换开关阵列才能够实现。因此，本发明所述跳频实现的电路简单，易于集成化，能够很好地满足多载波GSM基站所需的高密度、小体积、低成本的发展方向要求。

应用所述跳频实现装置的一实施例

如图6所示，收发射频处理单元61接收射频接收信号，将该信号进行接收前端的滤波、低噪声放大后，输出给射频混频单元62，射频混频单元62利用接收射频本振单元66提供的当前n时隙的射频本振信号，完成射频接收的下变频后，输出给收发中频处理单元63，完成接收中频的滤波、及放大，之后输出信号给数字下变频单元64，以完成中频模拟接收信号到中频数字信号的转换，并将转换后的中频接收数字信号，即基带数据，发送给基带处理单元65；

基带处理单元65接收到基带数据后，根据GSM系统配置，按照GSM规范05.02中所述的跳频算法，计算出所需处理时隙的频点号，并根据所述频点号进一步计算出PLL控制参数，在基站发射功率衰减较大的下行发射时隙包络爬坡或下坡曲线的低点时段，一般为20dB～30dB时段，本实施例选择在下行发射包络下坡曲线下降到30dB时段，将所述PLL控制参数输出给接收射频本振单元66，接收射频本振单元66输出射频本振信号，实现频率的切换，完成跳频，并把所述射频本振信号输出给射频混频单元62，为该单元下变频提供所需要频率；

基带处理单元65将基带数据发送给数字上变频单元68，完成中频数字发射信号到中频模拟发射信号的转换，并将输出信号给到收发中频处理单元63，完成发射中频的滤波、及放大后，输出信号给射频混频单元62，射频混频单元62在发射射频本振单元67提供的当前时隙所需频率后，完成射频发射的上变频，并输出信号给收发射频处理单元61，在该单元完成射频发射的频率滤波和功率放大后，输出射频发射信号。

可见，在实现时隙频率跳变时，基带处理单元65发送给接收射频本振单元66、发射射频本振单元67的PLL控制参数与射频混频单元62收、发状态所需的频率一一对应，以此完成接收射频本振单元、发射射频本振单元的频率切换，实现跳频；

本实施例所述的接收射频本振单元66和发射射频本振单元67，其内部实现电路均采用图5所示的电路。

应用本发明所述的跳频实现方法和跳频实现装置，本发明还提供了一种收发信机，如图7所示。

收发信机，包括基带处理单元71和射频本振单元72；

其中，基带处理单元71，包括：

计算单元711，用于根据GSM系统配置，按照GSM规范05.02中所述的跳频算法，计算出所需处理时隙的频点号，并根据所述频点号进一步计算出频率合成器的控制参数；

检测单元712，用于检测发射功率衰减较大下行发射时隙包络爬坡或下坡曲线的低点时段；

输出单元713，用于根据检测单元的检测指示，输出频率合成器的控制参数；

其中，射频本振单元72，包括：

频率合成器721，用于接收频率合成器的控制参数，形成对振荡器722输出频率的控制；

振荡器722，受频率合成器721的控制，用于产生所需处理时隙的射频本振信号，并输出。

作为可选，射频本振单元72，还可以包括：

驱动放大器723，用于将振荡器产生的射频本振信号放大后输出。

这里，射频本振单元72，其内部实现电路，如图5所示，射频合成器PLL在发射功率衰减较大的下行发射时隙包络爬坡或下坡曲线的低点时段接收PLL控制参数后，形成对振荡器输出频率的控制，本实施例选用压控振荡器VCO，该压控振荡器的输出信号经驱动放大器放大后输出射频本振信号，实现频率的切换，完成跳频。

应用所述收发信机的一实施例

如图8所示，多载波基站收发信机80通过天馈系统100和分路合路单元90进行射频信号的发射与接收；

其中，作为多载波基站的收发信机80，包括基带处理单元84、n个射频收发单元181、281、...n81，n个数字上下变频处理单元182、282、...n82，n个射频本振单元183、283、...n83；

本实施例，以一组射频收发单元、数字上下变频处理单元和射频本振单元为例进行说明，其余组的工作实现方式基本相同，在此不再重复描述；

对于载频的上行射频处理中，射频收发单元181将射频接收信号完成载波的射频混频、滤波、及放大等处理后，输出给数字上下变频处理单元182，完成上行中频模拟信号到上行基带数字信号的转换，输出基带数据给基带处理单元84，基带处理单元84接收到所述基带数据后，根据GSM系统配置，按照GSM规范05.02中所述的跳频算法，计算出所需处理时隙的频点号，并根据所述频点号进一步计算出PLL控制参数，在基站发射功率衰减较大的下行发射时隙包络爬坡或下坡曲线的低点时段，一般为20dB～30dB时段，本实施例选择在下行发射时隙包络爬坡或下坡曲线衰减功率下降到30dB时段，将所述PLL控制参数通过PLL控制总线输出给每一组的射频本振单元183、283、...n83，其中，射频本振单元183收到PLL控制参数后，输出射频本振信号给射频收发单元181，实现频率的切换，完成跳频，为射频收发单元181提供当前时隙所需的频率。

本实施例所述的收发信机，在射频本振单元采用图5所述的电路，在每个载频的上行和下行射频处理中，仅用两个射频本振单元就能够实现跳频，避免了背景技术中所述需要四个射频本振单元和两个切换开关阵列来实现跳频的复杂。可见，本实施例所述的收发信机，由于其内部电路实现简单，易于集成化，因此，能够很好地满足多载波GSM基站所需的高密度、小体积、低成本的发展方向要求。

综上所述，本发明所述跳频实现方法及其装置和收发信机，采用在发射功率衰减较大的下行发射时隙包络爬坡或下坡曲线的低点时段，将频率合成器的控制参数输出给射频本振单元方式，来控制输出频率，实现跳频。这种跳频实现方式，其电路实现简单，在每个载频的上行和下行射频处理中，仅用两个射频本振单元，就能够实现跳频，避免了背景技术中所述需要四个射频本振单元和两个切换开关阵列来实现跳频的复杂。因此，本发明能够很好地满足多载波GSM基站所需的高密度、小体积、低成本的发展方向要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (10)

1、一种跳频实现方法，其特征在于，包括：

计算出所需处理时隙的频点号以及频率合成器的控制参数；

在下行发射时隙包络爬坡或下坡曲线的低点时段，将所述频率合成器的控制参数输出给射频本振单元；

射频本振单元输出射频本振信号。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低点时段，由系统中锁相电路提供的锁定时间决定。

3、根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，所述低点时段，为下行发射时隙包络爬坡或下坡曲线中衰减功率下降到20dB～30dB时段。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述低点时段，为下行发射时隙包络爬坡或下坡曲线中衰减功率下降到30dB时段。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述射频本振单元输出射频本振信号，包括：

接收频率合成器的控制参数，以形成对振荡器输出频率的控制；

振荡器产生所需处理时隙的射频本振信号，并输出。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述振荡器产生所需处理时隙的射频本振信号后，经驱动放大后输出。

7、一种跳频实现装置，包括：基带处理单元和射频本振单元，其特征在于，所述基带处理单元，包括：

计算单元，用于计算所需处理时隙的频点号以及频率合成器的控制参数；

检测单元，用于检测发射功率衰减较大下行发射时隙包络爬坡或下坡曲线的低点时段；

输出单元，用于根据检测单元的检测结果指示，输出频率合成器的控制参数；

所述射频本振单元，包括：

频率合成器，用于接收频率合成器的控制参数，以形成对振荡器输出频率的控制；

振荡器，受频率合成器的控制，用于产生所需处理时隙的射频本振信号，并输出。

8、根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述射频本振单元，还包括：

驱动放大器，用于将振荡器产生的射频本振信号放大后输出。

9、一种收发信机，包括：基带处理单元和射频本振单元，其特征在于，

所述基带处理单元，包括：

计算单元，用于计算所需处理时隙的频点号以及频率合成器的控制参数；

检测单元，用于检测发射功率衰减较大下行发射时隙包络爬坡或下坡曲线的低点时段；

输出单元，用于根据检测单元的检测结果指示，输出频率合成器的控制参数；

所述射频本振单元，包括：

频率合成器，用于接收频率合成器的控制参数，形成对振荡器输出频率的控制；

振荡器，受频率合成器的控制，用于产生所需处理时隙的射频本振信号，并输出。

10、根据权利要求9所述的收发信机，其特征在于，所述射频本振单元，还包括：

驱动放大器，用于将振荡器产生的射频本振信号放大后输出。

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