CN203368477U - 一种中继设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种中继设备，包括接入天线、回传天线、第一射频开关以及射频收发处理模块，其中：所述第一射频开关的动接触端与所述射频收发处理模块相连，第一静接触端与接入天线相连，第二静接触端与回传天线相连。采用本实用新型技术方案，解决了现有技术中带内中继设备的成本、体积、重量、功耗、实现复杂度均比较高的问题。

Description

一种中继设备

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种中继设备。

背景技术

先进的长期演进（Long Term Evolution-Advanced，LTE-A）系统中，中继（Relay）由于具备无需有线回传、增强边缘覆盖、增强盲点覆盖、适应快速移动中切换、提供临时网络覆盖等优点，因此越来越受到重视。

如图1所示，为现有技术中带有Relay的LTE-A系统（以下简称LTE-Relay系统）的架构图，其中，Un链路（link）为宏基站（Donor evolvedNodeB，DonoreNB）和Relay之间的链路，也称为回传链路（Backhaul link），Uu link为Relay服务的用户设备（User Equipment，UE）和Relay之间的链路，也称为接入链路（Access link）。

Relay按照工作频段可以分为带内Relay和带外Relay，其中，Un link与Uu link使用相同频段的Relay称为带内Relay，Un link与Uu link使用不同频段的Relay称为带外Relay。在带内Relay中，接入链路对应的天线为接入天线，接入天线的接口为Uu接口，回传链路对应的天线为回传天线，回传天线的接口为Un接口。

现有技术中，接入链路和回传链路通常单独处理，因此需要为接入链路和回传链路分别预留硬件处理资源，其中，如图2所示，硬件处理资源包含基带（Base Band，BB）处理单元、数字中频（Digital Intermediate Frequency，DIF）处理单元、收发信机（Transmitter and Receiver Unit，TRX）、功放单元、环形器、匹配电阻、射频开关、射频前端滤波器等。其中，BB处理单元包含同步控制单元、用于处理发射信号的发射BB处理单元和用于处理接收信号的接收BB处理单元三部分，接入链路中的发射BB处理单元称为Uu-发射BB处理单元，接入链路中的发射BB处理单元称为Uu-发射BB处理单元，回传链路中的接收BB处理单元称为Un-接收BB处理单元，回传链路中的接收BB处理单元称为Un-接收BB处理单元；DIF处理单元中包含用于处理发射信号的发射DIF处理单元和用于处理接收信号的接收DIF处理单元两部分，接入链路中的发射DIF处理单元称为Uu-发射DIF处理单元，接入链路中的发射DIF处理单元称为Uu-发射DIF处理单元，回传链路中的接收DIF处理单元称为Un-接收DIF处理单元，回传链路中的接收DIF处理单元称为Un-接收DIF处理单元；TRX包含发射单元（Transmitter Unit，TX）和接收单元（Receiver Unit，RX）两部分，接入链路中的TX称为Uu-TX，接入链路中的RX称为Uu-RX，回传链路中的TX称为Un-TX，回传链路中的RX称为Un-RX；功放单元包括功率放大器（Power Amplifier，PA）和低噪声放大器（Low Noise Amplifier，LNA）两部分，接入链路中的PA称为Uu-PA，接入链路中的LNA称为Uu-LNA，回传链路中的PA称为Un-PA，回传链路中的LNA称为Un-LNA；开关、环形器和匹配电阻用于进行收发选通。

由于现有技术的带内Relay中，需要为接入链路和回传链路分别预留硬件处理资源，因此使得Relay的设备成本、体积、重量、功耗、实现复杂度等方面均比较高。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种中继设备，用以解决现有技术中，带内Relay的设备成本、体积、重量、功耗、实现复杂度均比较高的问题。

本实用新型实施例技术方案如下：

本实用新型提出了一种中继设备，包括接入天线、回传天线、第一射频开关以及射频收发处理模块，其中：所述第一射频开关的动接触端与所述射频收发处理模块相连，第一静接触端与接入天线相连，第二静接触端与回传天线相连。

由上述技术方案可知，本实用新型实施例提出的中继设备中，第一射频开关的两个静接触端分别与接入天线和回传天线相连，从而第一射频开关能够在接入天线和回传天线中进行切换，而且第一射频开关的动接触端与射频收发处理模块相连，接入天线与射频收发处理模块组成接入链路，回传天线与射频收发处理模块组成回传链路，因此使得接入链路和回传链路能够共同使用一个射频收发处理模块，并通过第一射频开关来实现接入链路和回传链路之间的切换，与现有技术需要为接入链路和回传链路分别预留硬件处理资源相比，本实用新型实施例提出的中继设备能够有效地降低设备成本、体积、重量、功耗以及实现复杂度。

优选的，所述射频收发处理模块包含基带处理单元、数字中频处理单元、收发信机、功放单元、环形器、第二射频开关、匹配电阻以及射频前端滤波器，其中，基带处理单元与数字中频处理单元相连，数字中频处理单元与收发信机相连，收发信机与功放单元相连，第二射频开关的动接触端通过环形器分别与射频前端滤波器和功放单元中的功率放大器相连，第二射频开关的第一静接触端与功放单元中的低噪声放大器相连，第二射频开关的第二静接触端与匹配电阻相连；所述第一射频开关的动接触端与所述射频收发处理模块中的射频前端滤波器相连。由于射频收发处理模块与现有技术一致，因此能够提高与现有的中继设备的兼容性，降低了中继设备的实现复杂度。

优选的，所述基带处理单元中的同步控制单元与所述第一射频开关中的控制端相连。由于基带处理单元负责中继设备的基带处理、收发控制和同步控制，因此由基带处理单元控制第一射频开关连接接入天线或回传天线，能够提高与现有的中继设备的兼容性，降低了中继设备的实现复杂度。

优选的，所述第一射频开关为单刀双掷射频开关。采用较常见的单刀双掷射频开关作为第一射频开关，使得中继设备的设备较低，且实现复杂度较低。

附图说明

图1为现有技术中，LTE-Relay系统的架构示意图；

图2为现有技术中，带内Relay的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中，回传链路子帧配置4的信号流向示意图；

图4为本实用新型实施例中，带内Relay的结构示意图；

图5为本实用新型实施例中，带内Relay的详细结构示意图一；

图6为本实用新型实施例中，带内Relay的详细结构示意图二；

图7为本实用新型实施例中，Relay中的信号流向示意图；

图8为本实用新型实施例中，当Relay包含多个接入链路和多个回传链路时，Relay的结构示意图。

具体实施方式

下面结合各个附图对本实用新型实施例技术方案的主要实现原理、具体实施方式及其对应能够达到的有益效果进行详细地阐述。

首先介绍带内Relay的时分特性。

在时分LTE（Time Division LTE，TD-LTE）系统中，帧结构的上下行配置一共有7种，如表1所示：

表1

在表1中，D为下行链路（eNB→UE）的子帧，U为上行链路（eNB←UE）的子帧。S为特殊子帧。

而在Relay协议中，使用了组播/广播单频网（Multicast/Broadcast over aSingle Frequency Network，MBFSN）特殊子帧，以用作Donor eNB和Relay之间的交互，而其余非MBFSN子帧，用作Donor eNB和其服务的UE、Relay和其服务的UE之间的交互。在TD-LTE系统中，Relay协议一共规定了12种帧结构的上下行配置，如表2所示：

表2

在表2中，D为下行链路的子帧，下行链路包含Donor eNB→UE和Relay→UE，U为上行链路的子帧，上行链路包含Donor eNB←UE和Relay←UE。

MD为回传链路的下行子帧，即Donor eNB→Relay的子帧，MU为回传链路的上行子帧，即Donor eNB←Relay的子帧，MU和MD仅用于Donor eNB和Relay之间的通信。

以表2中回传链路子帧配置4为例，其对应的10个子帧排序为“D、S、U、MU、MD、D、S、U、MU、MD”，其中，第一个和第六个子帧D用于Donor eNB向其服务的UE发射信号或Relay向其服务的UE发射信号；第二个和第七个子帧S为特殊子帧，用于Donor eNB向其服务的UE发射信号或Relay向其服务的UE发射信号；第三个和第八个子帧U，用于Donor eNB接收其服务的UE发射的信号或Relay接收其服务的UE发射的信号；第四个和第九个子帧MU，用于Donor eNB向Relay发射信号；第五个和第十个子帧MD，用于Donor eNB接收Relay发射的信号。具体的信号流向如图3所示错误！未找到引用源。。

通过Relay的帧结构可以看出，Relay的工作模式包含4种，分别为：接入天线通过Uu接口接收信号、接入天线通过Uu接口发射信号、回传天线通过Un接口接收信号、回传天线通过Un接口发射信号，而在任何时刻，Relay只能在一种工作模式下工作。

基于上述带内Relay的时分特性，本实用新型实施例提出，在带内Relay中，使接入链路和回传链路共用硬件处理资源，通过设置射频开关，来实现接入链路和回传链路之间的切换。

下面对本实用新型实施例提出的带内Relay的结构进行详细介绍。

如图4所示，为本实用新型实施例提出的带内Relay的结构示意图，包括接入天线、回传天线、第一射频开关以及射频收发处理模块，其中，接入天线的接口为Uu接口，回传天线的接口为Un接口，接入天线连接射频收发处理模块时，组成了带内Relay的接入链路，回传天线连接射频收发处理模块时，组成了带内Relay的回传链路。

上述第一射频开关包含三个接触端，分别为动接触端a、第一静接触端b和第二静接触端c，本实用新型实施例提出，第一射频开关的动接触端a与射频收发处理模块相连，第一静接触端b与接入天线相连，第二静接触端c与回传天线相连。具体的：当需要由接入天线接收或发射信号时，第一射频开关连接动接触端a和第一静接触端b，使接入天线与射频收发处理模块组成的接入链路连通；当需要由回传天线接收或发射信号时，第一射频开关连接动接触端a和第二静接触端c，使回传天线与射频收发处理模块组成的回传链路连通。

由上述技术方案可知，本实用新型实施例提出的Relay中，当接入链路工作时，第一射频开关连接接入天线和射频收发模块，当回传链路工作时，第一射频开关连接回传天线和射频收发模块，因此使得接入链路和回传链路能够共同使用一个射频收发处理模块，并通过第一射频开关来实现接入链路和回传链路之间的切换，与现有技术需要为接入链路和回传链路分别预留硬件处理资源相比，本实用新型实施例提出的Relay能够有效地降低设备成本、体积、重量、功耗以及实现复杂度。

本实用新型实施例中，将接入链路和回传链路使用的硬件处理资源称为射频收发处理模块，射频收发处理模块可以但不限于包含BB处理单元、DIF处理单元、TRX、功放单元、环形器、第二射频开关、匹配电阻以及射频前端滤波器。第一射频开关的动接触端在连接射频收发处理模块时，可以连接射频收发处理模块中的射频前端滤波器。也就是说，当需要由接入天线接收或发射信号时，第一射频开关连接动接触端和第一静接触端，相当于连接射频前端滤波器和接入天线，使接入天线与射频收发处理模块组成的接入链路连通；当需要由回传天线接收或发射信号时，第一射频开关连接动接触端和第二静接触端，相当于连接射频前端滤波器和回传天线，使回传天线与射频收发处理模块组成的回传链路连通。

本实用新型实施例中，上述第一射频开关可以但不限于为单刀双掷射频开关。

如图5所示，为本实用新型实施例提出的带内Relay的详细结构示意图，其中，BB处理单元包含用于进行同步控制的同步控制单元、用于处理发射信号的发射BB处理单元和用于处理接收信号的接收BB处理单元三部分，DIF处理单元包含用于处理发射信号的发射DIF处理单元和用于处理接收信号的接收DIF处理单元两部分，TRX包含用于接收信号的TX和用于发射信号的TR两部分，功放单元包含用于放大发射信号的PA和用于放大接收到的小功率信号的LNA两部分，环形器、匹配电阻和第二射频开关用于进行收发选通，射频前端滤波器通常采用射频腔体滤波器，用来滤除系统产生的带外的干扰，并抑制来自外界的干扰。其中，BB处理单元与DIF处理单元相连，DIF处理单元与TRX相连，TRX与功放单元相连，第二射频开关的动接触端d通过环形器分别与射频前端滤波器和功放单元中的PA相连，第二射频开关的第一静接触端e与功放单元中的LNA相连，第二射频开关的第二静接触端f与匹配电阻相连。

具体的：BB处理单元中的同步控制单元与发射BB处理单元和接收BB处理单元相连；针对发射链路，发射BB处理单元与发射DIF处理单元相连，发射DIF处理单元与TX相连，TX与PA相连；针对接收链路，LNA与RX相连，RX与接收DIF处理单元相连，接收DIF处理单元与接收BB处理单元相连。

第一射频开关为单刀双掷射频开关，该开关的动接触端a连接射频收发处理模块中的射频前端滤波器，第一静接触端b连接接入天线的接口Uu接口，第二静接触端c连接回传天线的接口Un接口。当需要由接入天线接收或发射信号时，第一射频开关将a端和b端连通，相当于连接了射频前端滤波器和接入天线，使得接入链路连通，那么Relay的接入天线就可以通过Uu接口接收信号或是通过Uu接口发射信号；当需要由回传天线接收或发射信号时，第一射频开关将a端和c端连通，相当于连接了射频前端滤波器和回传天线，使得回传链路连通，那么Relay的回传天线就可以通过Un接口接收信号或是通过Un接口发射信号。

此外，上述第二射频开关用来进行收发选通，如图5所示，第二射频开关为单刀双掷射频开关，其动接触端d通过环形器分别与PA和射频前端滤波器相连，第一静接触端e连接LNA，第二静接触端f连接匹配电阻，当需要发射信号时，第二射频开关将d端和f端连通，相当于连接了PA和射频前端滤波器，使得Relay能够发射信号；当需要接收信号时，第二射频开关将d端和f端连通，相当于连接了LNA和射频前端滤波器，使得Relay能够接收信号。

由上可知，通过第一射频开关可以实现接入链路和回传链路之间的切换，本实用新型实施例提出，第一射频开关可以但不限于在BB处理单元的控制下来实现接入链路和回传链路之间的切换。如图6所示，BB处理单元中的同步控制单元与第一射频开关的控制端g相连，当当前子帧为接入链路的上行子帧（U）、接入链路的下行子帧（D）或特殊子帧（S）时，BB处理单元中的同步控制单元向第一射频开关的控制端g发送接入控制信号，第一射频开关的控制端g接收到接入控制信号后，连接动接触端a和第一静接触端b，相当于连接接入天线和射频前端滤波器，使得接入链路连通，Relay可以通过接入链路接收其服务的UE发射的信号，或向其服务的UE发射信号；当当前子帧为回传链路的上行子帧（MU）或回传链路的下行子帧（MD）时，BB处理单元中的同步控制单元向第一射频开关的控制端g发送回传控制信号，第一射频开关的控制端g接收到回传控制信号后，连接动接触端a和第二静接触端c，相当于连接回传天线和射频前端滤波器，使得回传链路连通，Relay可以通过回传链路接收Donor eNB发射的信号，或向Donor eNB发射信号。

此外，在图6中，BB处理单元中的同步控制单元也可以连接第二射频开关中的控制端h，当当前子帧为回传链路的上行子帧（MU）、接入链路的下行子帧（D）或特殊子帧（S）时，BB处理单元中的同步控制单元向第二射频开关的控制端h发送发射控制信号，第二射频开关的控制端h接收到发射控制信号后，连接动接触端d和第二静接触端f，相当于连接PA和射频前端滤波器，使得Relay能够向Donor eNB或向其服务的UE发射信号；当当前子帧为接入链路的上行子帧（U）或回传链路的下行子帧（MD）时，BB处理单元中的同步控制单元向第二射频开关中的控制端h发送接收控制信号，第二射频开关中的控制端h接收到接收控制信号后，连接动接触端d和第一静接触端e，相当于连接LNA和射频前端滤波器，使得Relay能够接收Donor eNB发射的信号或接收其服务的UE发射的信号。

基于本实用新型实施例提出的Relay的结构，Relay中的信号流向包含下述6种，分别为：由BB处理单元流向射频前端滤波器的信号流1、由射频前端滤波器流向BB处理单元的信号流2、由第二射频开关流向接入天线的信号流3、由接入天线流向第二射频开关的信号流4、由回传天线流向第二射频开关的信号流5、由第二射频开关流向回传天线的信号流6，如图7所示。其中，信号1+信号流3为Relay通过接入链路向其服务的UE发射信号时的信号流，其对应的子帧为接入链路的下行子帧（D）或特殊子帧（S）；信号1+信号流6为Relay通过回传链路向Donor eNB发射信号时的信号流，其对应的子帧为回传链路的上行子帧（MU）；信号2+信号流4为Relay通过接入链路接收其服务的UE发射的信号时的信号流，其对应的子帧为接入链路的上行子帧（U）；信号2+信号流5为Relay通过回传链路接收Donor eNB发射的信号时的信号流，其对应的子帧为回传链路的下行子帧（MD）。信号流和子帧的对应关系如表3所示：

表3

信号流向	子帧
		信号流1+信号流3	D或S
信号流2+信号流4	U
		信号流1+信号流6	MU
信号流2+信号流5	MD

从表3可以看出，在任何一个时刻，Relay中只存在信号流3～6中的一个信号流，保证了Uu接口和Un接口的接收或者发送，而信号流1和2支持时分复用，从而保证了接入链路和回传链路能够复用一套硬件处理资源。

接入链路对应的Uu接口和回传链路对应的Un接口分别对应UE和DonoreNB，在射频指标上有所差异，而往往Uu接口的射频指标比Un接口的射频指标严格很多，因此，本实用新型实施例提出，由于接入链路和回传链路复用一套硬件处理资源，因此可以将Uu接口和Un接口的射频指标提高到Uu接口的指标要求，这样就可以在不增加成本的情况下，大大提高Un接口的射频指标。

本实用新型实施例中，带内Relay还包含时钟电源单元，该时钟电源单元是Relay工作的基本条件，为射频收发处理模块提供电源信号和同步时钟信号，时钟电源单元分别与BB处理单元、DIF处理单元、TRX和功放单元连接。

此外，Relay中可以包含一个接入链路和一个回传链路，也可以包含多个接入链路和多个回传链路，本实用新型不仅适用于一个接入链路和一个回传链路的情况，同样适用于多个接入链路和多个回传链路的情况。当Relay包含多个接入链路和多个回传链路时，每个接入链路均能够和一个回传链路共用一个射频收发处理模块，此时，Relay的结构如图8所示，每个射频收发处理模块分别通过一个第一射频开关，与接入天线和回传天线相连，从而能够通过第一射频开关来实现接入链路和回传链路之间的切换。

其中，可以为每个射频收发处理模块设置时钟电源单元，时钟电源单元为其对应的射频收发处理模块提供电源信号和同步时钟信号；此外，也可以在Relay中设置一个时钟电源单元，该时钟电源单元为所有射频收发处理模块提供电源信号和同步时钟信号。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种中继设备，其特征在于，包括接入天线、回传天线、第一射频开关以及射频收发处理模块，其中：

所述第一射频开关的动接触端与所述射频收发处理模块相连，第一静接触端与接入天线相连，第二静接触端与回传天线相连。

2.如权利要求1所述的中继设备，其特征在于，所述射频收发处理模块包含基带处理单元、数字中频处理单元、收发信机、功放单元、环形器、第二射频开关、匹配电阻以及射频前端滤波器，其中，基带处理单元与数字中频处理单元相连，数字中频处理单元与收发信机相连，收发信机与功放单元相连，第二射频开关的动接触端通过环形器分别与射频前端滤波器和功放单元中的功率放大器相连，第二射频开关的第一静接触端与功放单元中的低噪声放大器相连，第二射频开关的第二静接触端与匹配电阻相连；

所述第一射频开关的动接触端与所述射频收发处理模块中的射频前端滤波器相连。

3.如权利要求2所述的中继设备，其特征在于，所述基带处理单元中的同步控制单元与所述第一射频开关中的控制端相连。

4.如权利要求1～3任一权利要求所述的中继设备，其特征在于，所述第一射频开关为单刀双掷射频开关。

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