CN1172547C - 可兼顾实现射频跳频和基带跳频的宽带基站及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可兼顾实现射频跳频和基带跳频的宽带基站机器实现方法，基站包括：n个基带处理模块、一数模转换器、射频接收机、射频发射机、合分路器、天线；其特点是，所述的射频接收机和射频发射机由一个射频收发模块构成，还包括：高速数据总线、n个上下数字变频器；所述的n个基带处理模块的输入端分别与n路载波信号相连接，各基带处理模块并与高速数据总线双向连接；所述的各上下数字变频器与高速数据总线双向连接，同时与一合分路器双向连接；所述的模数转换器与合分路器双向连接，该模数转换器还与射频收发模块双向连接；所述的射频收发模块与天线连接。具有硬件实现简单、控制灵活、通讯质量提高等优点。
Description
本发明涉及跳频在GSM宽带基站中的实现方法，尤其涉及可兼顾实现射频跳频和基带跳频的宽带基站及其实现方法。
为了提高抗衰落和干扰的性能，GSM基站系统要支持慢跳频技术，所谓的跳频技术，就是有规则地改变信道的收发频率，其跳频算法在GSM规范05.02中有说明。
目前通用的GSM蜂窝网络基站(如图1所示)，包括基站处理模块101-1～101-n，交换模块102、射频模块103-1～103-n、合分路器104、天线105。通常是每个射频收发模块103-1～103-n和基带处理模块101-1～101-n都只支持一个载波工作，基带处理模块和射频收发模块通过一个交换模块102连接在一起。在GSM基站跳频模式通常为三种：不跳频、射频跳频和基带跳频。当基站工作在不跳频模式，射频收发模块(103-1～103-n)的频率合成器(PLL)104不改变参数配置，即发射接收频率不变；交换模块不改变配置，即每一个基带处理模块都从一个固定的射频跳频发送和接收调制解调数据。当基站工作在射频跳频模式，交换模块不改变配置，即每一个基带处理模块都从一个固定的射频跳频发送和接收调制解调数据；但射频收发模块在每个时隙都必须根据跳频算法计算出收发频率来改变频率合成器的配置，从而实现每个基带处理模块处理的信道有规则的改变收发频率。当基站工作在基带跳频模式，射频收发模块(103-1～103-n)的频率合成器(PLL)104不改变参数配置，即发射接收频率不变；但交换模块在每个时隙都要改变配置，使基带处理模块在不同的时隙对应不同的射频收发模块，从而实现每个基带处理模块处理的信道有规则的改变收发频率。
以上跳频实现方法存在两个缺点，一是在射频跳频模式，每个时隙或每帧都要要改变频率合成器的参数，由于频率合成器的锁相时间的限制，要实现时隙跳频或帧跳频一般需要两组甚至更多的频率合成器采用乒乓切换的方式实现。二是两种跳频模式需两种不同的设备，在基带跳频模式下，需要一个交换模块，增加了系统的复杂度。
本发明的目的就是为了克服现有基站实现跳频的缺陷，而提出的一种可兼顾实现射频跳频和基带跳频的宽带基站及其实现方法，利用宽带多载波基站提出了一种新的跳频解决方案，它不用交换模块，采用单组频率合成器就可实现跳频，从而使设备更简单，操作更方便，通讯质量提高。
实现本发明目的的技术方案是：可兼顾实现射频跳频和基带跳频的宽带基站，包括：n个基带处理模块、一数模转换器、射频接收机、射频发射机、合分路器、天线；其特点是，射频接收机和射频发射机由一个射频收发模块构成，还包括：高速数据总线、n个上下数字变频器；n个基带处理模块的输入端分别与n路载波信号相连接，各基带处理模块并与高速数据总线双向连接；各上下数字变频器与高速数据总线双向连接，同时与一合分路器双向连接；模数转换器与合分路器双向连接，还与射频收发模块双向连接；射频收发模块与天线连接。
上述宽带基站实现跳频的方法，其特点是包括兼顾实现射频跳频和基带跳频；
实现射频跳频方法的具体步骤是：
(1)将基带处理模块和数字变频器是通过时分高速数据总线连在一起；
(2)使每个载波的数字变频器和基带处理模块对应一个总线的时隙，基带处理模块和数字变频器从数据总线提取数据或发送数据到数据总线；
(3)基带处理模块照跳频的规律计算出所处理的数据发送的频点号；
(4)基带数据通过数据总线将处理完的数据和频点号打包送到数字变频器；
(5)数字变频器根据数据包所带的频点号确定调制频点，设置数字变频器中数控振荡器的输出频率，实现射频跳频。
实现基带跳频方法的具体步骤是：
(1)数字变频器到射频模块输出的调制频率是不变的；同时每个载频的数字变频器对应总线时隙的关系也不变；
(2)基带处理模块和数字变频器从数据总线提取数据或发送数据到数据总线；
(3)每个基带处理模块在每帧开始的时候根据跳频规律，计算出要发送或接收的数据包所对应的频点号，根据该频点号确定数字变频器所对应的总线时隙，由此来收发数据，调整基带处理模块处理的数据包所承载的频率，实现基带跳频。
由于本发明采用了以上的技术方案，利用高速总线和数字变频器来实现宽带GSM基站基带和射频慢跳频的方法，与传统的跳频方法相比，具有硬件实现简单、控制灵活等优点。
本发明的具体性能、特征由以下的实施例及其附图进一步说明。
图1是已有技术一种通用基站。
图2是本发明可实现新的跳频方式的宽带基站。
请参阅图2，这是本发明可实现新的跳频方式的宽带基站。本发明的关键是宽带基站中利用高速总线技术和数字上下变频技术，如图2所示。本发明可兼顾实现射频跳频和基带跳频的宽带基站，包括：基带处理模块201-1～201-n、数据总线202、上下变频器203-1～203-n、合分路器204、数模转换器205、射频收发模块206、天线207；n路载波信号分别输入到基带处理模块201-1～201-n，各基带处理模块与高速数据总线202双向连接；各上下数字变频器与高速数据总线202双向连接，同时与一合分路器204双向连接；合分路器204、模数转换器205以及射频收发模块206顺序双向连接。所有的基带处理模块201-1～201-n和上下变频器(DUC/DDC)203-1～203-n都挂在同一条总线202上；总线202采用时分工作方式。GSM是一个时分工作系统，假设系统支持载频数为N，与之相对应，总线202工作时也分为8*N个总线时隙，每个总线时隙和系统的一个物理信道相对应。
下面详细描述本发明实现跳频的工作原理。
一、射频跳频方法的实现：
其实现方法是：基带处理模块和数字变频器是通过时分高速总线连在一起，每个载波的数字变频器模块和基带处理模块对应一个总线的时隙。基带处理模块，照跳频算法的规律计算出数据包发送时隙的频点号，将频点号和上行数据一起打成包送到总线。数字变频器从固定的总线时隙上提取数据，按照数据包所带的频点号来设置各个数字变频器中数控振荡器的输出频率，从而实现每个基带处理模块处理的信道有规则的改变收发频率。
实现射频跳频方法的具体步骤是：
(1)将基带处理模块和数字变频器是通过时分高速数据总线连在一起；
(2)使每个载波的数字变频器和基带处理模块对应一个总线的时隙，基带处理模块和数字变频器从数据总线提取数据或发送数据到数据总线；
(3)基带处理模块照跳频的规律计算出所处理的数据发送的频点号；
(4)基带数据通过数据总线将处理完的数据和频点号打包送到数字变频器；
(5)数字变频器根据数据包所带的频点号确定调制频点，设置数字变频器中数控振荡器的输出频率，实现射频跳频。
本发明主要是利用数字变频器来完成射频跳频。数字变频器除了有通过内插提高数据速率的功能外，还可以通过数控振荡器(NCO)和数字乘法器完成变频功能，数字中频跳频就是通过改变各个NCO的输出频率来实现的。NCO具有频率精度高、频率捷变速度快、频率捷变时相位连续等一系列优点，其频率捷变时间可以在一个或数个参考时钟周期内完成。这和模拟的频率合成器PLL有根本的区别，PLL一个频率跟踪过程至少需要几十微秒甚至几百微秒，所以一组数字变频器就可完成射频跳频。
以下行数据为例，基带数据通过数据总线送到数字上变频器DUC，数字上变频器DUC根据数据包所带的频点号确定调制频点，从基带调制、数字上变频，然后多个载频的数字信号通过加法器形成一路信号，在经过DA数模转换，变成多载波的中频信号，再通过射频模块调制到载波上送到天馈发送出去，从而实现跳频。
由于使用了数字上下变频技术，射频跳频可以在数字变频器上实现，即中频部分来完成的，数字上变频器除了有通过内插提高数据速率的功能外，还可以通过数控振荡器NCO和数字乘法器完成上变频功能，数字中频跳频就是通过改变各个NCO的输出频率来实现的。NCO具有频率精度高、频率捷变速度快、频率捷变时相位连续等一系列优点，其频率捷变时间可以在一个或数个参考时钟周期内完成。这和模拟的频率合成器PLL有根本的区别，PLL一个频率跟踪过程至少需要几十微秒甚至几百微秒，所以一组数字变频器就可完成。
本发明的跳频实现是在数字域实现的，改变了在射频部分实现跳频需要多个频率合成器的缺点。
二、基带跳频模式的实现：
在基带跳频模式下，上下数字变频器DUC/DDC的设置在工作过程中不再改变，也就是变频器到射频模块输出的调制频率是不变的；同时每个载频的上下数字变频器DDC/DUC对应总线时隙的关系也不变；而每个基带处理模块要根据跳频算法，计算出要发送或接收的数据包对应的DDC/DUC模块，由此找出相应的总线时隙，从总线上发送/接收数据，从而实现每个基带处理模块处理的信道有规则的改变收发频率。
实现基带跳频方法的具体步骤是：
(1)数字变频器到射频模块输出的调制频率是不变的；同时每个载频的数字变频器对应总线时隙的关系也不变；
(2)基带处理模块和数字变频器从数据总线提取数据或发送数据到数据总线；
(3)每个基带处理模块在每帧开始的时候根据跳频规律，计算出要发送或接收的数据包所对应的频点号，根据该频点号确定数字变频器所对应的总线时隙，由此来收发数据，调整基带处理模块处理的数据包所承载的频率，实现基带跳频。
假设数字上变频器DUC1对应频率F1，其对应的总线时隙为N1；数字上变频器DUC2对应频率F2，其对应的总线时隙为N2；数字上变频器DUC3对应频率F3，其对应的总线时隙为N3；……。以下行数据为例来说明基带跳频的实现原理，假设根据跳频算法，信道1的基带数据在帧号0，1，2所对应的频率分别为F1，F2，F3，那么基带模块在帧号0，1，2时分别在总线时隙N1，N2，N3上收发数据，则信道1的数据在帧号0，1，2时的调制频率分别为F1，F2，F3，由此来实现基带跳频。本方法实现的基带跳频，和传统的基带跳频方法相比，可以节省一个交换模块，将原来由硬件实现的基带跳频功能改由软件来实现，使结构简单，既节省成本，又提高了可靠性。
本发明适用于各种宽带多载波基站，所提到的射频跳频和基带跳频在实际运用时可以结合起来运用。
Claims (3)
1、可兼顾实现射频跳频和基带跳频的宽带基站，包括：n个基带处理模块、一数模转换器、射频接收机、射频发射机、合分路器、天线；其特征在于，所述的射频接收机和射频发射机由一个射频收发模块构成，还包括：高速数据总线、n个上下数字变频器；所述的n个基带处理模块的输入端分别与n路载波信号相连接，各基带处理模块并与高速数据总线双向连接；所述的各上下数字变频器与高速数据总线双向连接，同时与一合分路器双向连接；所述的模数转换器与合分路器双向连接，该模数转换器还与射频收发模块双向连接；所述的射频收发模块与天线连接。
2、采用权利要求1所述的宽带基站实现跳频的方法，其特征在于，包括实现射频跳频，其具体步骤是：
(1)将基带处理模块和数字变频器是通过时分高速数据总线连在一起；
(2)使每个载波的数字变频器和基带处理模块对应一个总线的时隙，基带处理模块和数字变频器从数据总线提取数据或发送数据到数据总线；
(3)基带处理模块照跳频的规律计算出所处理的数据发送的频点号；
(4)基带数据通过数据总线将处理完的数据和频点号打包送到数字变频器；
(5)数字变频器根据数据包所带的频点号确定调制频点，设置数字变频器中数控振荡器的输出频率，实现射频跳频。
3、采用权利要求1所述的宽带基站实现跳频的方法，其特征在于，包括实现基带跳频，其具体步骤是：
(1)数字变频器到射频模块输出的调制频率是不变的；同时每个载频的数字变频器对应总线时隙的关系也不变；
(2)基带处理模块和数字变频器从数据总线提取数据或发送数据到数据总线；
(3)每个基带处理模块在每帧开始的时候根据跳频规律，计算出要发送或接收的数据包所对应的频点号，根据该频点号确定数字变频器所对应的总线时隙，由此来收发数据，调整基带处理模块处理的数据包所承载的频率，实现基带跳频。
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