CN1858994A - 双向放大设备以及具有该设备的半双工通信系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种双向放大设备以及具有该设备的半双工通信系统和方法。该双向放大设备包括：一放大器；一传输方向判断装置，用于判断输入该双向放大设备的数据信号的传输方向，并根据判断的传输方向发出开关控制信号；和一开关装置，用于根据开关控制信号切换其状态以使得放大器对该传输方向上的数据信号进行放大。依照本发明，通过判断数据信号的传输方向，并根据确定的传输方向并利用放大器对该传输方向上传输的数据信号进行放大，可以实现单频点双向传输的数据信号的放大。

Description

双向放大设备以及具有该设备的半双工通信系统和方法
技术领域
本发明涉及通信领域，特别涉及一种单频点双向放大设备以及具有该设备的半双工通信系统和方法。
背景技术
目前在同轴电缆系统中双向传输一般使用两个单独的频点通信，即主机设备到终端设备通信使用的频点和终端设备到主机设备通信使用的频点是不同的。在传输距离较长或者分配用户较多的时候，需要增加延长放大器。目前的延长放大器是针对频分复用全双工通信模式而设置的，无法在同一频点实现半双工通信，导致半双工通信时无法增加完成中继功能的延长放大器，而只能通过提到发射功率和接收灵敏度的方式满足长传输距离的需求。
如图1所示为现有技术同轴网的同频半双工通信系统的示意图。目前同轴电缆网络中应用的通信技术为频分复用技术，即上行链路传输使用的频点和下行链路传输使用的频点是分开的，如图1所示，当主机60到终端80的通信使用高频点时，终端80到主机60的通信只能使用低频点，反之当主机60到终端80的通信使用低频点时，终端80到主机60只能使用高频点，总之二者不能使用同一频点通信。该双向放大器70包括两个放大器分别用于放大低频信号和高频信号。
此技术是针对频分复用全双工通信使用的，因此放大器在设计时上下行两个方向上的工作频率无法相同。如果是半双工通信，则无法实现单频点传输的要求。如果主机和终端之间的衰减超过了限定值，只能将单频点半双工通信修改为双频点半双工通信，以便使用目前的双向放大器放大。这样改动增加了成本，并多占用了频谱资源。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够解决现有技术中不能实现单频点双向放大的问题的放大设备以及具有该设备的通信系统和方法。
依照本发明的双向放大设备包括：一放大器；一传输方向判断装置，用于判断输入该双向放大设备的数据信号的传输方向，并根据判断的传输方向发出开关控制信号；和一开关装置，用于根据开关控制信号切换其状态以使得放大器对该传输方向上的数据信号进行放大。
依照本发明的半双工通信系统包括至少第一通信端、至少第二通信端、和一位于第一通信端和第二通信端之间的双向放大设备，该双向放大设备包括：一放大器；一传输方向判断装置，用于判断输入该双向放大设备的数据信号的传输方向，并根据判断的传输方向发出开关控制信号；和一开关装置，用于根据开关控制信号切换其状态以使得放大器对该传输方向上的数据信号进行放大。
依照本发明的单频点半双工通信方法，其包括：步骤a，判断数据信号的传输方向；和步骤b，根据步骤a判断的传输方向，利用放大设备对该传输方向上的数据信号进行放大。
依照本发明，通过判断数据信号的传输方向，并根据确定的传输方向并利用放大器对该传输方向上传输的数据信号进行放大，可以实现单频点双向传输的数据信号的放大。
附图说明
图1为现有技术的同频半双工通信系统的结构框图。
图2为依照本发明第一实施方式的同频半双工通信系统的结构框图，其中，开关为第一状态。
图3为依照本发明第一实施方式的同频半双工通信系统的结构框图，其中，开关为第二状态。
图4为依照本发明第二实施方式的同频半双工通信系统的结构框图。
具体实施方式
下面，参照图2-4具体描述依照本发明的同频半双工通信系统。该同频半双工通信系统包括主机10(20)，双向放大器30(40)和多个终端50，所述的多个终端50通过分配网与双向放大器30(40)相连。该双向放大器30(40)用于放大主机10(20)或终端50发出的数据信号，且主机10(20)和终端50不会同时发送数据。该双向放大器30(40)具有判断传输方向的功能，且可以根据判断的传输方向利用一放大器C对该传输的数据信号进行放大。
如图2所示，描述了依照本发明第一实施方式的同频半双工通信系统。在该实施方式中，双向放大器30采用检波比较的方式来判断传输方向。
该双向放大器30包括两个检波器D和F，分别与主机10和终端50连接，用于检测主机10和终端50发射的数据信号的功率有效值；两个放大器E和G，分别与检波器D和F连接，用于放大检波器D和F的输出的功率有效值；一比较器H，用于比较放大器E和G的输出以确定传输方向，并发出一开关控制信号；单刀双掷开关A和B，其根据来自比较器H的开关控制信号切换其状态，从而使得发送端发出的数据信号经过单刀双掷开关A传输至放大器C的输入端，放大器C将该数据信号放大之后经由单刀双掷开关B传输至接收端。
下面，详细描述依照本发明第一实施方式的的同频半双工通信系统的工作过程。
当主机10为发送端时，主机10发射的数据信号经检波器D检测后，输出给放大器E进行放大，比较器H比较两端放大器E和放大器G的输出电压，此时，由于主机10处于发射状态，放大器E输出的电压显然高于放大器G输出的电压，比较器H根据这一比较结果发出开关控制信号单刀双掷开关A和B，使得单刀双掷开关A和B皆处于如图2所示的第一状态。从而，主机10的数据信号经过单刀双掷开关A输入放大器C，且被放大器C放大之后经由单刀双掷开关B传输给终端50。
当终端50为发送端时，比较器H根据检波器D和F的检测结果发出开关控制信号，使得单刀双掷开关A和B皆处于第二状态(如图3所示)。从而，终端50的数据信号经过单刀双掷开关A输入放大器C，且被放大器C放大之后经由单刀双掷开关B传输给主机10。
如图4所示，描述了依照本发明第二实施方式的同频半双工通信系统。在该实施方式中，双向放大器40根据来自主机20的收发控制信号来判断传输方向。当双向放大器40接收到来自主机20的收发控制信号时，确定传输方向为从主机20至终端50。当双向放大器40没有接收到来自主机20的收发控制信号时，确定传输方向为从终端50至主机20。
在该实施方式中，主机20包括一调制器J和一混合器K。当主机20为发送端时，所述调制器J调制一收发控制信号，并将调制后的收发控制信号发送给混合器K，混合器K将数据信号和调制后的收发控制信号混合在同一根电缆中，并将其一起发送至双向放大器40。
该双向放大器40包括一滤波器L，用于从主机20发出的信号(包括数据信号和收发控制信号)中检测出收发控制信号；一解调器M，用于解调滤波器L检测到的收发控制信号；单刀双掷开关A和B，其根据来自解调器M解调后的收发控制信号切换其状态，从而使得发送端发出的数据信号经过单刀双掷开关A传输至放大器C的输入端，放大器C将该数据信号放大之后经由单刀双掷开关B传输至接收端。本实施方式中的单刀双掷开关A、B和放大器C与第一实施方式相同。
当解调器M输出了收发控制信号时，单刀双掷开关A、B皆处于如图4所示的第一状态。当解调器M没有输出收发控制信号时，单刀双掷开关A、B皆处于第二状态。
下面，详细描述依照本发明第二实施方式的的同频半双工通信系统的工作过程。
当主机20为发送端时，主机20通过调制器J和混合器K，将数据信号和调制后的收发控制信号一起发送至双向放大器40。双向放大器40的滤波器L将收发控制信号从主机20发出的信号中检测出来并发送给解调器M。解调器M解调该收发控制信号之后，控制单刀双掷开关A和B，使得单刀双掷开关A和B皆处于如图3所示的第一状态。从而，主机20的数据信号经过单刀双掷开关A输入放大器C，且被放大器C放大之后经由单刀双掷开关B传输给终端50。
当终端50为发送端时，由于滤波器L没有检测到收发控制信号，因此单刀双掷开关A和B皆处于第二状态。从而，终端50的数据信号经过单刀双掷开关A输入放大器C，且被放大器C放大之后经由单刀双掷开关B传输给主机20。
在该实施方式中，也可以利用终端50发出的收发控制信号来控制开关的切换，其原理与利用主机20发出的收发控制信号来控制开关的切换相同，在此不再详细描述。
依照本发明，通过检测主机和终端发送至双向放大器的数据信号强度，或者探测主机发出的收发控制信号来判断传输方向，并根据该判断的传输方向切换开关使得放大器对传输的数据信号进行放大，从而实现了单频点传输双向信号，占用带宽只有现有技术带宽的一半。即便是第二实施方式中使用了收发控制信号控制开关的切换，由于传输的是控制信号，调制方式简单，占用带宽也很小。此外，在本发明中，仅使用一个放大器就实现了两个方向上数据信号的放大，从而节省了成本。
虽然本发明已以较多的方式进行了表达，但并不是用以限定本发明，任何熟悉该技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可以做各种改动和润饰，因此本发明的保护范围当视专利申请范围所界定者为准。

Claims (15)

1.一种双向放大设备，用于放大单频点双向传输的数据信号，其包括放大器，其特征在于进一步包括：
传输方向判断装置，用于判断输入该双向放大设备的数据信号的传输方向，并根据判断的传输方向发出开关控制信号；和
开关装置，用于根据开关控制信号切换其状态以使得放大器对该传输方向上的数据信号进行放大。
2.如权利要求1所述的放大设备，其特征在于，
所述传输方向判断装置包括：
两个检波器，分别用于检测两个传输方向上传输的数据信号的功率，和
比较器，用于比较所述两个检波器检测到的功率信号来确定传输方向。
3.如权利要求2所述的放大设备，其特征在于，
所述传输方向判断装置进一步包括：
两个放大器，用于放大检波器检测到的功率信号，
所述比较器比较所述放大器放大了的功率信号来确定传输方向。
4.如权利要求1所述的放大设备，其特征在于，
所述传输方向判断装置根据从外部输入的收发控制信号来确定传输方向。
5.如权利要求1-4任一项所述的放大设备，其特征在于，
所述开关装置包括两个单刀双掷开关，分别与放大器的输入端和输出端相连。
6.一种单频点半双工通信系统，其包括至少一个第一通信端、至少一个第二通信端、和位于第一通信端和第二通信端之间的双向放大设备，其特征在于，该双向放大设备包括：
放大器；
传输方向判断装置，用于判断输入该双向放大设备的数据信号的传输方向，并根据判断的传输方向发出开关控制信号；和
开关装置，用于根据开关控制信号切换其状态以使得放大器对该传输方向上的数据信号进行放大。
7.如权利要求6所述的半双工通信系统，其特征在于，
所述传输方向判断装置包括：
两个检波器，分别用于检测两个传输方向上传输的数据信号的功率，和比较器，用于比较所述两个检波器检测的功率信号来确定传输方向。
8.如权利要求7所述的半双工通信系统，其特征在于，
所述传输方向判断装置进一步包括：
两个放大器，用于放大检波器检测到的功率信号，
所述比较器比较所述放大器放大了的功率信号来确定传输方向。
9.如权利要求6所述的半双工通信系统，其特征在于，
所述传输方向判断装置根据第一通信端或第二通信端发送的收发控制信号来确定传输方向。
10.如权利要求9所述的半双工通信系统，其特征在于，
所述第一通信端包括：
调制器，用于调制该第一通信终端发出的一收发控制信号；和
混合器，用于混合所述调制器调制后的收发控制信号和数据信号，并将其发送至双向放大设备。
11.如权利要求10所述的半双工通信系统，其特征在于，
所述传输方向判断装置包括：
滤波器，用于从第一通信端发出的信号中获取所述收发控制信号，和解调器，用于解调所述滤波器获取的收发控制信号，
所述传输方向判断装置将所述解调器解调后的收发控制信号作为开关控制信号，控制开关装置的状态。
12.如权利要求6-11任一项所述的半双工通信系统，其特征在于，
所述开关装置包括两个单刀双掷开关，分别与放大器的输入端和输出端相连。
13.一种单频点半双工通信方法，其特征在于包括：
步骤a，判断数据信号的传输方向；和
步骤b，根据步骤a判断的传输方向，利用放大设备对该传输方向上的数据信号进行放大。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，
步骤a包括，
检测两个传输方向上传输的数据信号的功率的步骤，和
比较所述两个检波器检测的功率信号来确定传输方向的步骤。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，
在步骤a中，利用和数据信号一起发送的收发控制信号来确定传输方向。
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