CN1797975A - 一种数模矩阵实现射频资源池的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及移动通信领域，提供了一种数模矩阵实现射频资源池的装置及方法，本发明包括发射通道和接收通道，发射通道的射频通道由数字中频芯片、D/A转换模块、发射射频链路、功放组依次连接而成；接收通道的射频通道由接收射频链路、D/A转换模块、数字中频芯片依次连接组成。将输入信号通过发射通道的数字矩阵后重新分配到射频通道中；经过模数转换后由模拟矩阵输出并发射；接收信号经接收通道的模拟矩阵进入射频通道，数字矩阵恢复接收的各载扇信号。采用本发明所述的装置和方法，降低了系统的复杂度和成本，提高了射频通道的可靠性。

Description

一种数模矩阵实现射频资源池的装置及方法

技术领域

本发明涉及移动通信领域，具体而言是关于通过数模矩阵实现射频资源池的装置及方法。

背景技术

在移动通信技术高度发展的今天，人们对移动设备的集成度、可靠性有了更高的要求，特别是通信基站设备的可靠性以及在发生故障的情况下可持续使用的能力有了特别的要求，因此如何使设备在尽量削减体积和成本情况下增强设备的可靠性是系统设计师非常重要的任务和使命。

目前通信设备基带设计是：每个通道的信号各自独立传输，信号与信号分离传输。如图1所示，A信号、B信号、C信号采用各自专用的通道进行传输，就象两个平行的水管，两根水管的水永远在自己的管子里流动，一旦其中的一根水管堵塞，那么这根水管里的水将无法送给用户使用。

为了增强可靠性，实现通道备份，一般都采用通道复制，完全备份的方案，如图2所示。为了防止当其中一路信号通道损坏或故障时，信号断路带来的严重后果，A₁和A₂，B₁和B₂，C₁和C₂的通道中传输的是相同的信号。这样完全通道备份信号的方法虽然很稳妥，但是成本高(几乎是原来的两倍)，而且集成度差。

发明内容

本发明的目的是提供一种数模矩阵实现射频资源池的装置和方法降低由于备份通道所带来的复杂度和成本的基础上，同时提高射频通道的可靠性。

为了实现上述发明目的，本发明在发射通道采用数字矩阵将数字基带信号进行混迭并重新分配后传输，经过射频通道后由模拟矩阵将所需要的射频信号进行恢复，在接收通道采用模拟矩阵将从天线接收到的模拟信号进行混迭并重新分配后进行传输，经过射频通道后再由数字矩阵将需要的信号恢复。

本发明提出的一种数模矩阵实现射频资源池的装置包括发射通道和接收通道，该装置的发射通道和接收通道均包括有射频通道，其中发射通道的射频通道由数字中频芯片、D/A转换模块、发射射频链路、功放组依次连接而成，所述数字中频芯片输入端连接一数字矩阵，功放组输出端连接一模拟矩阵，接收通道的射频通道由接收射频链路、D/A转换模块、数字中频芯片依次连接组成，其中，接收射频链路输入端连接一模拟矩阵，数字中频芯片输出端连接一数字矩阵。

本发明提出的利用数模矩阵实现射频资源池的方法具体包括以下步骤：

(1)在发射端，将输入数字信号通过发射通道的数字矩阵后重新分配到射频通道中；

(2)所述输入数字信号在射频通道经过模数转换后由模拟矩阵输出并发射；

(3)在接收端，接收信号由接收通道的模拟矩阵进入射频通道，再经过数字矩阵恢复接收的各载扇信号。

采用本发明所述的装置和方法，与现有技术相比，不但降低了系统的复杂度和成本而且提高了射频通道的可靠性。

附图说明

图1是常规设计的信号流框图；

图2是常规设计的备份射频通道的框图；

图3是本发明装置的发射通道的组成和信号流向示意图；

图4是三端口输入矩阵的构成图；

图5是三端口输出模拟矩阵的构成图；

图6是三端口矩阵正常工作的模拟框图；

图7是图6所示结构的仿真结果示意图；

图8是一路射频通道故障或损坏的框图；

图9是图8所述情况的仿真结果示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

如图3所示，是本发明提出的数模矩阵实现射频资源池的装置，该装置包括发射通道和接收通道，发射通道和接收通道均包括有射频通道。考虑到发射通道和接收通道的对称性和对应性，图中仅示出发射通道的组成结构和相应的信号流向示意图。

发射通道的射频通道由数字中频芯片、D/A转换模块、发射射频链路、功放组依次连接而成。其中，上述数字中频芯片输入端连接一数字矩阵，功放组输出端连接一模拟矩阵。

与上述发射通道相对应，由于接收通道的信号流方向相反，故接收通道的射频通道由接收射频链路、D/A转换模块、数字中频芯片依次连接组成。其中，接收射频链路输入端连接一模拟矩阵，数字中频芯片输出端连接一数字矩阵。

所述利用数模矩阵实现射频资源池的方法包括以下步骤：

(1)发射信号时，在发射通道将数字信号输入数字矩阵后重新分配到射频通道中。此时，每个输出端口的信号的幅度和相位是可控的，每个输出端口的信号是各个载扇信号的混和。

输入基带信号在输入数字矩阵处理下，根据相位和幅度将输入数字信号重新分配，此时在所有的通道中都是混和了输入各端口的信号，如图3所示：以一个端口输入为一载扇为例，A_in端口的一载扇的数字信号经过输入模拟矩阵后在A_out、B_out和C_out端口输出，输出的幅度和相位可以由矩阵结构参数计算得出。同样从B_in和C_in进入的数字信号会在三个输出端口有不同幅度和相位的输出。这样在两个矩阵之间的射频通道不再是某一载扇信号所专用，而是三载扇信号所共用，此时的射频通道相当于一个公用的射频资源池。

(2)当混和信号在射频通道通过模数转换，由模拟矩阵输出将各载扇的信号恢复。此时，恢复后的信号满足各载扇信号之间的隔离度要求。

(3)接收信号时，在接收通道，则与发射通道相对应，接收信号由模拟矩阵进入射频通道，再经过数字矩阵后恢复接收的各载扇信号。

当通过射频通道后，通过输出模拟矩阵将信号恢复，在A_out(输出端口基本上只有A端口的载扇射频信号；类似的，B_out和C_out的输出端口则分别只有B端口和C端口输入载扇的射频信号。

下面以三端口矩阵为例说明该方法实现过程：如图4所示由三个3dB耦合器组合和一段90度延迟线组成的输入矩阵。数字矩阵中应当有数字移相器，可在360度范围内调整任意一路的相位，其位置应当在数字矩阵的输出端。每个端口输出的能量是原始信号的1/3，即任何一个输出到输入的S参数为0.477dB。类似的，如图5所示，输出矩阵也是由三个耦合器和一段延迟线组合而成。同样在输出端口上，S参数为0.477dB。图6所示的是以放大器将射频通道和矩阵相连的框图。端口1、2、3输入不同载扇的信号，我们仿真输出各载扇信号的情况。由图6的模型仿真出的结果如图7所示(仿真的中心频点是2G，所说的隔离度都是对2GHz的位置而言的)，4端口的输出对1端口是直通(从mark1可以看出)，而对2、3端口在2GHz时有60dB左右的隔离度；同样5端口对2端口是直通，对1、3端口的隔离度为60dB左右。6端口对3端口直通，对1、2端口隔离度为60dB。这说明在正常工作情况下，各载扇信号分别从对应的端口无损耗输出。而且和其他输入端口泄漏过来的信号很小，隔离度达到了60dB。现在考虑另一种不正常的情况：当其中一路射频通道由于故障或损坏，导致这一通道断路，如图8所示，这时候可以从仿真结果图9可以看到：原来对端口1直通的4端口对1端口信号不再是直通，但是也没有完全断路，其S参数为-3.52dB左右，能量约为原来的一半，不过对另外两路信号的隔离度也降低到了9dB左右。同样其他的几个输出端口的情况相同，但重要的是，虽然在一路射频通道故障的情况下，整个射频链路性能降低，但不会造成任何一载扇信号断路，重要的这是在没有增加任何射频通道器件的基础上完成的。此时通过矩阵对信号的分配与恢复，充分利用了整个射频资源，使射频资源成为一个“资源池”。

本发明有相当大的灵活性，根据实现的难易程度改变矩阵的位置，只要选择得当，该方法不仅可以实现射频通道的资源池，也可以考虑在基带和数字系统中使用。它与普通的通道备份相比，方法简单，成本低，可移植性强。

Claims (6)

1、一种数模矩阵实现射频资源池的装置，包括发射通道和接收通道，该发射通道和接收通道均包括有射频通道，其特征在于：发射通道的射频通道由数字中频芯片、D/A转换模块、发射射频链路、功放组依次连接而成，其中，上述数字中频芯片输入端连接一数字矩阵，功放组输出端连接一模拟矩阵，接收通道的射频通道由接收射频链路、D/A转换模块、数字中频芯片依次连接组成，其中，接收射频链路输入端连接一模拟矩阵，数字中频芯片输出端连接一数字矩阵。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述数字矩阵和模拟矩阵都由3个3dB耦合器组合和一段90度延迟线组成。

3、根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：在数字矩阵的输出端有数字移相器，可在360度范围内调整任意一路的相位。

4、一种利用数模矩阵实现射频资源池的方法，其特征在于：

在发射端，将输入数字信号通过发射通道的数字矩阵后重新分配到射频通道中；

所述输入信号在射频通道经过模数转换后由模拟矩阵输出将各载扇的信号恢复并发射；

在接收端，接收信号由接收通道的模拟矩阵进入射频通道，再经过数字矩阵恢复接收的各载扇信号。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于：经任一端口输入的数字信号会在所有端口有不同幅度和相位的输出以通过两个矩阵之间的射频通道。

6、根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于：发射信号时，每个输出端口的信号的幅度相位是可控的，每个输出端口的信号是各个载扇信号的混和。

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