CN101877917B - 射频拉远单元 - Google Patents
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Abstract
一种射频拉远单元，包括射频收发信机模块，功放模块，天线合路器，光纤接口模块、数字中频模块，电源模块，其中：射频收发信机模块，包含两路独立的发射机、两路独立的接收机，以及分别工作在A频段和B频段的两个射频本振模块；功放模块，包括能够覆盖A、B两个频段的双通道宽带功放电路，以及分别工作A频段和B频段上两路环形器；天线合路器，具有A、B频段滤波器功能和信号合路功能，并连接至所述两路环形器利用本发明，可以实现支持双频段双通道。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，特别涉及一种射频拉远单元。
背景技术
射频拉远单元(Radio Remote Unit，RRU)的技术特点是将基站分成近端机即无线基带控制(Radio Server，RS)和远端机即射频拉远(RRU)两部分，二者之间通过光纤连接，其采用基于开放式的CPRI接口，可以稳定地与主流厂商的设备进行连接。RS可以安装在合适的机房位置，RRU安装在天线端，这样，可以将基站模块的一部分分离出来，通过将RS与RRU分离，可以将烦琐的维护工作简化到RS端，一个RS可以连接几个RRU，既节省空间，又降低设置成本，提高组网效率。
在3G移动通信网络的实际运行过程中，大多数业务发生在室内，尤其是高速数据业务。针对3G室内覆盖需求的配置灵活、大容量、低成本的特点，一般采用RRU实现。
现有TD-SCDMA室内覆盖RRU内部设计框图如图1所示，主要包含的电路功能模块有：光纤接口模块、数字中频模块、单频段射频收发信机模块、射频功放模块、天线滤波器，以及为电路供电的电源模块和电源输入端的防雷模块。
其中，光纤接口模块完成RRU和基站间的数据传输，数字中频模块完成业务数据数字域滤波、数模转换等功能，射频收发信机完成发射和接收信号的变频、放大、滤波功能，功放模块完成发射信号的功率放大，天线滤波器用于通过有用频段信号而滤除其他频段的干扰信号。
现有TD-SCDMA室内覆盖RRU的设计是单频段单通道设计结构，只能工作在A频段(1880MHz～1920MHz)或B频段(2010MHz～2025MHz)中的一个频段，即单频段RRU。这种RRU内部的射频收发信机模块、射频功放模块、天线滤波器都针对A或B频段的单通道、单频段设计。其中收发信机模块采用A频段或B频段的窄带射频本振电路、混频器、放大器和滤波器实现；射频功放模块是针对A频段或B频段的窄带匹配功放；天线滤波器是针对A频段或B频段的单通道窄带滤波器。
由于上述硬件电路设计的限制，现有技术的这种RRU设备只能工作在A频段或B频段其中的一种。当需要改变工作频段时，就需要更换一台另一个频段的RRU。同时，随着TDSCDMA网络室内应用的发展，单频段RRU的容量受到限制，当同一站点需要增加网络容量时，则需要再增加一台另一个频段的RRU。这些缺点对于TD-SCDMA室内覆盖的网络运行维护、扩容、降成本等都是非常不利的。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种射频拉远单元，以实现支持双频段双通道。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种射频拉远单元是这样实现的：
一种射频拉远单元，包括射频收发信机模块，功放模块，天线合路器，电源模块，其中：
射频收发信机模块，包含两路独立的发射机、两路独立的接收机，以及分别工作在A频段和B频段的两个射频本振模块；
功放模块，包括能够覆盖A、B两个频段的双通道宽带功放电路，以及分别工作在A频段和B频段上的两路环形器；
天线合路器，具有A、B频段滤波器功能和信号合路功能，并连接至所述两路环形器；
由以上本发明实施例提供的技术方案可见，由于射频收发信机模块，包含两路独立的发射机、两路独立的接收机，以及分别工作在A频段和B频段的两个射频本振模块，功放模块包括分别工作A频段和B频段上两路环形器，天线合路器具有A、B频段滤波器功能和信号合路功能，并连接至所述两路环形器同时支持TDSCDMA系统的A、B两个频段，从而可以实现支持双频段双通道。
附图说明
图1为现有技术中一种射频拉远单元的组成框图；
图2为本发明一射频拉远单元实施例的组成框图；
图3为现有技术中单通道单频段射频收发信机的框图；
图4为本发明一射频拉远单元实施例中射频收发信机的框图；
图5为现有技术射频拉远单元中射频前端的环形器和天线滤波器组成框图；
图6为本发明射频拉远单元实施例中射频前端的环形器和天线滤波器组成框图；
图7为本发明射频拉远单元实施例中包含开关矩阵电路的射频收发信机的框图；
图8为本发明实施例中两个通道时隙控制的示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种射频拉远单元。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。
图2示出了本发明射频拉远单元一实施例的组成框图，如图2中所示，本发明实施例的射频拉远单元包括射频收发信机模块，功放模块，天线合路器，光纤接口模块、数字中频模块，电源模块。光纤接口模块，用来实现开放式光纤接口协议的软件和硬件(例如CPRI协议)；数字中频模块，用来实现信号的数字域滤波等处理。该实施例相对于现有技术中的RRU，在射频收发信机模块、功放模块和天线滤波器模块做了改进，具体如下：
1、射频收发信机模块：
现有的TD-SCDMA室内覆盖RRU所采用的单通道单频段射频收发信机框图如图3所示，包含一路发射机、一路接收机和一个射频本振模块。由于射频本振模块的限制，以及其它硬件电路工作频段的限制，例如，射频放大器、射频滤波器等器件的限制，只能固定地工作在A频段或B频段。射频本振模块一般是由锁相环电路做的，包含PLL锁相环芯片和压控振荡器VCO。由于现有技术中只有一套PLL和VCO电路，所以同时只能提供一个频段的本振信号。射频放大器、射频滤波器等器件由于其频段限制，这些器件只能覆盖一定宽度的频段。导致这种限制的因素是设计者在设计思想上和具体设计方法上没有考虑A、B双频段需求进行设计，所以设计的电路也不具备同时覆盖两个频段的能力。
本实施例中的射频收发信机模块采用双通道设计，具体可以如图4所示，包含两路独立的发射机、两路独立的接收机，以及分别工作在A频段和B频段的两个射频本振(Radio Frequency Localization，RFLO)模块。一路发射机、一路接收机和一个工作在A频段的射频本振模块相连，作为工作在A频段一个通道；另一路发射机、另一路接收机和另一工作在B频段的射频本振模块相连，作为工作在B频段的另一通道。
图4的芯片具体为：
DAC：数字模拟转换器
ADC：模拟数字转换器
IF Filter：中频滤波器
I/Q Modulator：I/Q调制器
RF Filter：射频滤波器
RF AMP：射频放大器
Mixer：混频器
IF DGA：中频数控增益放大器
IF AMP：中频放大器
图3中相同标注的芯片与上述类似。
本实施例中的每一路发射机、接收机电路中的放大器、混频器、调制器等射频芯片在选择时，选择能够覆盖TD-SCDMA的A和B两个工作频段的宽带射频集成电路芯片。
2、功放模块：
本实施例中的功放模块相应地也改进为双通道、宽频段匹配的功放模块。具体的，功放模块包括能够覆盖A、B两个频段的双通道宽带功放电路，以及两路环形器，这两路环形器分别工作A频段和B频段上。
本实施例中的功放模块可以选择功放带宽达到145MHz即能够同时覆盖TD-SCDMA系统A频段(1880MHz～1920MHz)和B频段(2010MHz～2025MHz)。宽带射频功放的设计技术属于现有技术，此处不再详细叙述。
3、天线合路器：
现有TDSCDMA室内覆盖RRU射频前端的环形器和天线滤波器组成框图如图5所示。由于TD-SCDMA系统采用TDD时分双工模式，上行、下行信号分时占用相同的射频频带，因此使用一路环行器和一窄带天线滤波器。
本发明实施例中，在射频前端，将原先现有技术中的窄带天线滤波器更换成同时具有A、B频段滤波器功能和信号合路功能的天线合路器，并连接两路环形器(这两路环形器可以位于功放模块中)，这两路环形器，如前所述，分别工作A频段和B频段上。本发明实施例的射频前端的组成框图可以如图6所示。
如图5中，RRU工作在下行时隙时，来自射频收发信机模块2个通道的发射信号通过环行器输入天线合路器，天线合路器分别对2个通道的A频段和B频段发射信号完成滤波，然后功率合成后发射到天线口。RRU工作在上行时隙时，从天线口接收到的信号分路后经过A频段和B频段的信号滤波，分别将A频段和B频段的接收信号输出给射频收发信机模块对应的接收通道。
同时，本发明实施例中的天线合路器采用外置安装的方式，可以在现场直接更换。不需要像现有RRU一样，由于采用箱体内置天线滤波器，所以需要拆开RRU箱体后才能更换天线滤波器。
如果需要将本发明实施例中的RRU改为双天线RRU时，只需要将天线合路器更换为双通道天线滤波器即可，则功能等于2个现有RRU相加。
需要指出的是，本发明的射频收发信机，通过采用更先进的硬件器件(例如FPGA等)和软件实现的关键技术(例如DDC/DUC/DPD等)，可以使容量有所增加。例如，可以使本发明实施例的射频收发信机能够分别独立地处理两通道12载波TD-SCDMA信号。
另外，本发明实施例中的射频收发信机，在采用双通道设计的基础上，具体的，在包含两路独立的发射机、两路独立的接收机，以及分别工作在A频段和B频段的两个射频本振模块的基础上，还可以包括开关矩阵电路，如图7所示。利用增加的开关矩阵电路，通过软件配置，每一路开关矩阵电路可以实现一路收发信机两个通道工作频段的灵活切换。例如，如图7中所示，通过软件设置，当单刀双掷开关1设置在上方输入端时，收发信通道1选择A频段本振信号输入，工作在A频段；设置在下方输入端时，收发信通道1选择B频段本振信号输入，工作在B频段。通道2对应的开关2功能与此类似。
RRU通过将外置的A+B双频段合路器更换为A频段、B频段或A+B双频段的双通道滤波器，同时对应设置上述收发信机的本振开关矩阵以设置收发信机两个通道的工作频率，即可将RRU配置为不同类型的双天线的双通道RRU，总容量等同于两台现有A频段或B频段RRU的总和。
需要注意的是，射频收发信机的开关矩阵电路最好选择隔离度较好的开关矩阵电路并做好端口匹配，以避免两个频段本振信号之间的泄漏(现有射频开关芯片的隔离度可达60dBc以上满足要求)，同时在设计中可以在A频段采用低本振，B频段采用高本振以进一步降低造成相互干扰的可能性。
TD-SCDMA系统采用了TDD时分复用技术。一个无线子帧包含7个业务时隙，分配为上行时隙和下行时隙。根据不同类型的上下行业务的需要，可以配置成上下行时隙不同比例的时隙结构，所以能很好地支持非对称业务。
在上述本发明实施例的基础上，两个通道还可以采用独立的两组时隙控制信号，从而使两个通道工作在不同的时隙结构设置上，使得时隙资源的配置更加灵活。两个通道时隙控制的示意图如图8所示，两个通道表示为A通道、B通道。图中，Txon和Rxon为收发控制信号，控制射频发射机和接收机，在高电平时上电工作，采用分时工作的TDD方式。Frame表示帧同步信号，slot表示时隙同步信号，Data表示业务数据、Swen表示开关使能。在A通道和B通道独立的收发控制信号的控制下，两个通道可以独立地配置时隙结构。例如图中的A通道时隙结构配置为3上4下，同时B通道则配置为2上5下。
本发明实施例中的RRU设计通过提供2组独立的TD-SCDMA时隙控制信号，实现两个收发信通道独立的、不同的时隙配置。同时为了保证处于发射状态的通道对于处于接收状态的通道不构成信号干扰，需要注意RRU内部的结构设计，保证两个通道之间的射频屏蔽和隔离，同时前述的天线合路器也需要具有足够的通道隔离。在现有硬件技术水平条件下，通过合理的结构设计和电路设计是可以满足要求的。
本发明的射频拉远单元实施例，由于射频收发信机模块，包含两路独立的发射机、两路独立的接收机，以及分别工作在A频段和B频段的两个射频本振模块，功放模块包括分别工作A频段和B频段上两路环形器，天线合路器具有A、B频段滤波器功能和信号合路功能，并连接至所述两路环形器同时支持TDSCDMA系统的A、B两个频段，从而有利于TDSCDMA室内覆盖网络的优化和工作频段的灵活配置，支持A、B两个频段TD-SCDMA信号时隙结构的独立、灵活配置，对不同类型业务的适应性较强。天线合路器在结构设计上采用外置安装方式，可以方便地更换。内部射频收发信机模块可软件配置工作频段，因此可以方便地更换成2天线形式以及A+A，B+B的工作频段的RRU。
上述虽然通过实施例描绘了本发明实施例，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。
Claims (6)
1.一种射频拉远单元，其特征在于，包括射频收发信机模块，功放模块，天线合路器，电源模块，其中：
射频收发信机模块，包含两路独立的发射机、两路独立的接收机，以及分别工作在A频段和B频段的两个射频本振模块；
功放模块，包括能够覆盖A、B两个频段的双通道宽带功放电路，以及分别工作在A频段和B频段上的两路环形器；
天线合路器，具有A、B频段滤波器功能和信号合路功能，并连接至所述两路环形器；
电源模块，用于为其它电路供电。
2.如权利要求1所述的射频拉远单元，其特征在于，所述射频收发信机模块中，每一路发射机电路中的放大器、调制器为能够覆盖TD-SCDMA的A和B两个工作频段的宽带射频集成电路芯片，每一路接收机电路中的混频器、放大器为能够覆盖TD-SCDMA的A和B两个工作频段的宽带射频集成电路芯片。
3.如权利要求1所述的射频拉远单元，其特征在于，所述天线合路器采用外置安装方式。
4.如权利要求1所述的射频拉远单元，其特征在于，当采用双天线时，所述天线合路器更换为双通道天线滤波器。
5.如权利要求1所述的射频拉远单元，其特征在于，还包括两路开关矩阵电路，每一路开关矩阵电路实现一路收发信机在两个通道工作频段的切换。
6.如权利要求1所述的射频拉远单元，其特征在于，两个通道采用独立的两组时隙控制信号。
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