CN102122975B - 一种信号处理装置和信号处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信号处理装置和信号处理方法。该装置包括两个以上的天线振子和与天线振子个数相同的收发通道TRX-L，各个收发通道TRX-L与各个天线振子一一相连；每个收发通道TRX-L对基带信号处理单元BBU发来的基带信号进行处理，将处理后的信号发给与该收发通道TRX-L相连的天线振子。该方法包括：将发给一根天线的信号分成预定数目路信号，该预定数目与该天线包含的天线振子数相同；分别对每一路信号进行处理后发给相应的天线振子；其中，一路信号发给一个天线振子，且一个天线振子接收一路信号。应用本发明能够降低信号损耗。

Description

一种信号处理装置和信号处理方法

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种信号处理装置和信号处理方法。

背景技术

图1是目前第三代移动通信(3G)系统普遍采用的分布式基站组成示意图。

如图1所示，该基站由基带信号处理单元(BBU)、中频和射频信号处理单元(RRU)和天线组成。其中，BBU和RRU之间通过光纤连接，RRU和天线之间通过电缆连接。在多天线系统中，每根天线都通过电缆与RRU中的收发通道(TRX)相连，也就是说每个天线通道都对应着一个TRX。例如在采用8天线的TD-SCDMA系统和TD-LTE系统中，RRU中有8个TRX通过8根电缆分别与8根天线相连。

图2是天线组成示意图。

如图2所示，每根天线由多个天线振子组成，各个天线振子自上而下垂直排列。各个天线振子通过耦合网络与天线端口相连。在发射信号时，经RRU处理后的射频信号通过电缆传输到天线端口后，通过耦合网络耦合到各个天线振子上，经由天线振子发射出去。在接收信号时，各个天线振子将其接收的信号通过耦合网络耦合在一起后经由电缆传输到RRU，RRU对接收的信号进行处理。

图3是图1所示分布式基站的内部组成示意图。

图3中，每根天线对应一个TRX，由该TRX对发给该天线的信号进行处理，然后再通过耦合网络将处理后的信号分配给该天线的各个天线振子，或者该天线的各个天线振子接收的信号经耦合网络耦合成一路信号后发给TRX，由TRX进行处理，再将处理后的信号发给BBU。

图1中，电缆两端采用专用接头分别连接天线和RRU，该专用接头需要进行专门的防水处理以免设备进水对设备稳定性产生影响。此外，在工程施工中还必须保证各接头连接紧密一致，以避免出现接头驻波比告警，因此采用电缆连接RRU和天线对施工要求较高，且容易出现故障。

另外，RRU和天线之间的电缆一般长3-6米，电缆及其两端接口造成的信号损耗一般在1-2dB。此外，信号在天线内部还需要经过耦合网络分配到各个天线振子上去，该耦合网络一般会产生1.5dB左右的额外损耗。因此，在RRU和天线振子之间存在3dB左右的损耗，导致下行功率放大器(PA)功率需求加大，同时也影响到上行接收的灵敏度。并且，较大的功率损耗要求在RRU中采用大功率的TRX器件，也增加了设备成本。

针对电缆施工困难的技术问题以及电缆造成信号损耗的问题，目前出现了一种在物理结构上将天线和RRU集成的技术方案，在物理结构上将RRU置于天线背面，二者通过盲插接头相扣连接。

该方案节省了电缆，同时将图1中的外置连接接头改为盲插接头，一定程度上降低了工程施工难度。另外，由于节省了电缆，因此也避免了电缆造成的信号损耗。

然而，由于该方案仅仅是在物理结构上把原来的RRU和天线进行集成，在天线内部仍然存在有耦合网络，该耦合网络造成的信号损耗还是无法消除。而且在多天线系统中需要多路盲插接头，多路盲插接头的一致性、强度和可靠性难以保证，在实际应用中存在一定风险。另一方面，各个天线振子垂直排列，每根天线将待发射信号通过耦合网络分配到各个天线振子上，该耦合网络仅起到功率分配的作用，无法在垂直方向上进行波束赋形，不同系统共用天线时，也无法独立调整各个系统的天线倾角。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种信号处理装置和信号处理方法，以降低信号损耗。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案具体是这样实现的：

一种信号处理装置，该装置包括两个以上的天线振子和与天线振子个数相同的收发通道TRX-L，各个收发通道TRX-L与各个天线振子一一相连；

每个收发通道TRX-L对基带信号处理单元BBU发来的基带信号进行处理，将处理后的信号发给与该收发通道TRX-L相连的天线振子。

一种信号处理方法，该方法包括：

将发给一根天线的信号分成预定数目路信号，各路信号与该天线包含的天线振子一一对应；

分别对每一路信号进行中频处理和射频处理，将处理后的信号发给相应的天线振子。

由上述方案可见，本发明根据一根天线包含的天线振子数，将发给一根天线的信号分成多路分别进行处理，之后直接发给相应的天线振子，不需要耦合网络将信号分配给各个天线振子，因此能够消除耦合电路造成的信号损耗。

另外，由于将发给一根天线的信号分成多路分别进行处理，每路信号的功率较小，因此对每路信号进行射频信号处理的器件可以是低功率的射频器件，例如用于手机终端的射频器件，由于低功率的射频器件与大功率的射频器件相比价格低很多，因此本发明采用功率值小于预定数值的射频器件还能够降低设备成本。

附图说明

图1是目前第三代移动通信(3G)系统普遍采用的分布式基站组成示意图。

图2是天线组成示意图。

图3是图1所示分布式基站的内部组成示意图。

图4是本发明提供的信号处理装置结构图。

图5是本发明提供的信号处理装置的详细结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

图4是本发明提供的信号处理装置结构图。

如图4所示，该装置包括两个以上的天线振子401和与天线振子401个数相同的收发通道TRX-L402，各个收发通道TRX-L402与各个天线振子401一一相连。

每个收发通道TRX-L402对基带信号处理单元BBU发来的基带信号进行处理，将处理后的信号发给与该收发通道TRX-L402相连的天线振子401。

由于对各个天线振子401分别采用收发通道TRX-L402进行处理，使得信号处理的颗粒度降低，信号处理更加精细而可靠，如果其中有部分收发通道TRX-L402出现故障，也不会影响其他天线振子401接收的信号的正确性。

其中的天线振子401位于天线反射板一侧，收发通道TRX-L402位于天线反射板另一侧，天线振子401和收发通道TRX-L402通过天线反射板两侧的接头相连或者通过线缆连接。

当通过线缆连接时，不需要采用多路盲插接头，降低了施工难度，同时提高了系统稳定性。

天线振子401和TRX-L402也可以位于天线反射板的同一侧。

各个TRX-L402均连接到一个数字合分路器上(在图3中未示出)，该数字合分路器用于将各个TRX-L402发来的信号合为一路，将BBU发来的信号分为多路分别发给各个TRX-L402。

各个收发通道TRX-L402分别采用各自的幅度权值和相位权值进行信号处理。

各个收发通道TRX-L402分别采用的幅度权值可以不同，相位权值也可以不同。

通过对同一根天线的不同天线振子的信号采用不同的幅度权值和相位权值进行处理，可以调整该天线的倾角，与现有技术中采用机械方式或者电路方式调整天线倾角相比，使得天线倾角的调整变得更加灵活。而且，在多系统共用天线时，通过对不同系统的信号采用不同的幅度权值和相位权值，还可以独立地调整各个系统的天线倾角。

本发明通过对每个天线的各个天线振子401的收发信号分别采用收发通道TRX-L402进行单独的处理，因此通过信道估计能够得到水平和垂直的二维信道矩阵，从而利用TDD等多天线系统的上下行信道的互易性，同时实现水平方向和垂直方向的波束赋形，从而灵活地控制用户波束指向。其中垂直方向的波束赋形能够带来如下的好处：

通过在基带处理部分对同一根天线的多个振子的赋形系数进行调整，能够灵活地调整小区信号在垂直方向的波束，从软件上实现了调整小区天线的下倾角，与传统的采用机械或者电机方式调整天线下倾角的方式相比更加简单方便。

进一步地，在多系统共用天线时，在垂直方向可针对不同系统信号进行独立信道估计和波束赋形，从而相当于独立调整天线在不同系统的下倾角，解决了现有TDD多系统共用天线时无法独立调整倾角的问题。

图5是本发明提供的信号处理装置的详细结构图。

图5所示结构在图4所示结构的基础上示出了数字合分路模块503，同时示出了TRX-L402的结构。

数字合分路模块503，用于将一路信号分为两路以上，或者将两路以上的信号合为一路。

各个收发通道TRX-L402与数字合分路模块503相连，数字合分路模块503的光纤接口通过光纤与基带信号处理单元BBU相连，数字合分路模块503将各个收发通道TRX-L402发来的信号合为一路后通过光纤发给基带信号处理单元BBU，将来自基带信号处理单元BBU的基带信号分给各个收发通道TRX-L402。

其中的收发通道TRX-L402由滤波器、环形器、功率放大器以及发射部件Tx和接收部件Rx组成，各个部件的连接关系参见图5：

各个部件之间直接采用微带线电路连接。

下行发射时信号通过发射部件处理后，进入功率放大器放大，放大后的信号通过环形器和滤波器后由天线振子辐射出去；

上行接收时，从天线振子接收到的信号通过滤波器滤波后，经由环形器进入低噪声放大器LNA进行放大，放大后的信号由接收部件Rx处理后进入数字合分路模块。

其中的发射部件Tx和接收部件Rx中均设置有用于进行中频信号处理的模块和用于进行射频信号处理的模块。

所述用于进行射频信号处理的模块的功率值小于预定数值，即可以采用低功率的射频器件，甚至可以采用用于手机终端的射频器件。

本发明还提供了一种信号处理方法，具体包括：将发给一根天线的信号分成预定数目路信号，各路信号与该天线包含的天线振子一一对应；分别对每一路信号进行中频处理和射频处理，将处理后的信号发给相应的天线振子。

所述分别对每一路信号进行处理包括：对各路信号分别采用各自的幅度权值和相位权值进行信号处理。

其中，对不同系统的信号可以采用不同的幅度权值和相位权值进行信号处理。

总之，本发明提出的与天线振子集成的模块化RRU结构，将现有技术中由大功率器件组成的每路TRX替换为多路由小功率器件组成的收发通道TRX-L，一方面可以采用手机终端的收发芯片作为所述收发通道TRX-L从而降低成本，例如：假设传统RRU中的每路TRX发射功率需求为20W，需使用大功率基站芯片实现，每根天线有8个天线振子，为满足同样的20W发射功率，本发明中每个TRX-L的发射功率需求仅为1W左右，其中，所需功率具体为：(20W-内外线缆损耗)/8，此时接近终端芯片的功率指标，可完全采用类似于终端射频芯片的低功率器件实现，虽然此时每路天线通道的TRX-L数目增加为8倍(传统RRU每路天线通道只需一路TRX)，但由低功率器件组成的收发TRX-L成本远远低于大功率器件成本，两者存在几个数量级的差别，因此总成本仍然得到了较大程度的降低；另一方面，每个TRX-L与天线振子一一对应，可直接集成在天线振子上或通过内部短连线或插口直接连接，完全避免了由于耦合网络进行功率分配导致的损耗。

天线和RRU一体化，对外保留光纤接口，避免了外部馈缆或盲插接头的使用，天馈系统施工复杂度大大降低，接头可靠性也得到了改善。

节省了外部连接线缆、接头以及天线内部耦合网络的损耗，节约了下行发射功率，提升了上行灵敏度。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种信号处理装置，其特征在于，该装置包括两个以上的天线振子和与天线振子个数相同的收发通道TRX-L，各个收发通道TRX-L与各个天线振子一一相连；

每个收发通道TRX-L对基带信号处理单元BBU发来的基带信号进行处理，将处理后的信号发给与该收发通道TRX-L相连的天线振子；

其中，所述收发通道TRX-L由滤波器、环形器、功率放大器以及发射部件Tx和接收部件Rx组成；

发射部件Tx和接收部件Rx中均设置有用于进行中频信号处理的模块和用于进行射频信号处理的模块；

其中，在多系统共用天线时，在垂直方向针对不同系统的信号进行独立的信道估计和波束赋形，各个收发通道TRX-L分别采用各自的幅度权值和相位权值进行信号处理。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，天线振子位于天线反射板一侧，收发通道TRX-L位于天线反射板另一侧，天线振子和收发通道TRX-L通过天线反射板两侧的接头相连或者通过线缆连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述用于进行射频信号处理的模块的额定功率值小于预定数值。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置包括数字合分路模块，用于将一路信号分为两路以上，或者将两路以上的信号合为一路；

各个收发通道TRX-L与数字合分路模块相连，数字合分路模块将各个收发通道TRX-L发来的信号合为一路后发给基带信号处理单元BBU，将来自基带信号处理单元BBU的基带信号分给各个收发通道TRX-L。

5.一种信号处理方法，其特征在于，该方法包括：

将发给一根天线的信号分成预定数目路信号，各路信号与该天线包含的天线振子一一对应；

分别对每一路信号进行中频处理和射频处理，将处理后的信号发给相应的天线振子；

对各路信号分别采用各自的幅度权值和相位权值进行信号处理；

在多系统共用天线时，在垂直方向针对不同系统的信号进行独立的信道估计和波束赋形，对不同系统的信号采用不同的幅度权值和相位权值进行信号处理。

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