專利名稱：一種在tdd模式下利用開關(guān)陣實現(xiàn)射頻鏈路收發(fā)共用的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種TDD模式下實現(xiàn)射頻鏈路收發(fā)共用的方法及裝置， 尤其涉及一種在TDD模式下利用開關(guān)陣實現(xiàn)射頻鏈路收發(fā)共用的方法及 裝置。
背景技術(shù)：
無線通信射頻(RF)子系統(tǒng)按照工作制式分為頻分雙工(FDD)和時 分雙工(TDD)兩種，例如GSM、 CDMA2000等采用頻分雙工體制，SCDMA、 TD-SCDMA、 McWill等屬于時分雙工系統(tǒng)。在任一時刻，F(xiàn)DD射頻子系統(tǒng) 中的前向鏈路和反向鏈路獨立同時工作，基站前向鏈路將基站到移動臺 的信號調(diào)制到高頻并放大發(fā)射，后向鏈路將移動臺到基站的信號接收并 變頻放大。前向鏈路和反向鏈路的信號鏈(Signal Chain)都包含一套低 噪放、混頻器、衰減器、IF放大器及SAW濾波器、功放等器件，這些器
件都是持續(xù)工作不能分時共用的，如圖1所示。
因為TDD制式在任一時刻，只有前向鏈路或反向鏈路工作，因此， 可以利用射頻開關(guān)陣實現(xiàn)上下行鏈路上某一段鏈路的共用，這樣的結(jié)構(gòu) 相比上下行分兩套鏈路實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)減小了鏈路復(fù)雜度，節(jié)約了器件成 本，尤其在雙選頻直放站等鏈路數(shù)目多的設(shè)備中更能突出此優(yōu)點。
在TDD模式下， 一種普遍的上下行鏈路設(shè)計方法與FDD模式下的上 下行鏈路設(shè)計方法類似，只是增加了時序控制單元，把上下行鏈路的雙 工器改為雙向開關(guān)(SPDT),如圖2所示。前向和反向鏈路獨立工作， 通過開關(guān)實現(xiàn)收發(fā)分時，上下行鏈^各都包含與FDD制式鏈路上相同的一 套射頻器件。但是如果用此方法設(shè)計TDD模式下的多鏈路收發(fā)射頻設(shè)備， 鏈路復(fù)雜度和成本上會成倍增長?；谏鲜鯰DD模式下上下行鏈路的設(shè)計方式，可以利用TDD模式分 時特性、某些射頻器件端口雙向性、射頻電路或局部射頻電路的結(jié)構(gòu)對 稱性(Symmetric),使用開關(guān)陣實現(xiàn)功能模塊上下行分時復(fù)用，提高器 件的使用效率，從而使成本降低，減少鏈路復(fù)雜程度和體積，方便工程 使用。
目前常用的一種方式是在雙向端口器件兩側(cè)采用單刀雙擲射頻開 關(guān)，實現(xiàn)上下行鏈路中部分器件復(fù)用，如圖4所示，是用單刀雙擲開關(guān) 陣實現(xiàn)TDD直放站射頻鏈路收發(fā)共用的例子，復(fù)用器件主要包括無源混 頻器、無源濾波器(LC、 SAW等)、衰減器等。鏈路上這種器件越多，距 離越接近，可復(fù)用度越高。從圖4中可以看出，通過增加4個SPDT的 方式節(jié)省了 l個衰減器、l個中頻濾波器和2個混頻器。射頻鏈路上以 較多低成本開關(guān)換取雙向器件的分時共用，在一定程度上減少了 TDD電 路總成本，得到較為廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服有方向性射頻器件復(fù)用的限制，并且為了更進(jìn)一步的提高 收發(fā)鏈路中元件的使用率，降低成本，減小鏈路復(fù)雜程度和設(shè)備體積， 方便工程的使用等，本發(fā)明利用TDD模塊分時特性和收發(fā)射頻電路結(jié)構(gòu) 或局部電路結(jié)構(gòu)的對稱性，提出了一種TDD模式下實現(xiàn)射頻鏈路收發(fā)共 用的方法及裝置，通過使用開關(guān)陣實現(xiàn)鏈路中功能模塊的收發(fā)分時復(fù) 用。
在本發(fā)明提出的一種TDD模式下利用開關(guān)陣實現(xiàn)射頻鏈路收發(fā)共用 的方法中，將至少一套開關(guān)陣分別與一開關(guān)時序控制才莫塊和一上下4亍射 頻鏈路相連，所述開關(guān)時序控制模塊控制所述開關(guān)陣。
優(yōu)選地，所述開關(guān)陣為DPDT開關(guān)陣，下行信號>^人所述DPDT開關(guān)的 第一端口流入所述開關(guān)陣，經(jīng)所述開關(guān)的第四端口、所述上下行共用射 頻鏈路和所述開關(guān)的第三端口和第二端口，流出所述DPDT開關(guān)；上行信 號從所述DPDT開關(guān)的第二端口流入開關(guān)，經(jīng)所述DPDT開關(guān)的第四端口 、 所述上下行共用射頻鏈路和所述開關(guān)的第三端口和第二端口 ，流出所述DPDT開關(guān)。
優(yōu)選地，所述開關(guān)陣為DPDT開關(guān)陣與SPDT開關(guān)陣的組合,將所述 DPDT開關(guān)接入所述上下行射頻鏈路的共用鏈路部分，將所述SPDT開關(guān) 接入所述上下行射頻鏈路中的其他部分，信號經(jīng)所述SPDT開關(guān)流入流 出所述上下行射頻鏈路中的其他部分，并經(jīng)所述DPDT開關(guān)流入流出所述
上下行射頻鏈路的共用鏈路部分。
優(yōu)選地，所述開關(guān)陣為PIN管開關(guān)陣。 優(yōu)選地，所述開關(guān)陣為集成電路開關(guān)陣。
優(yōu)選地，在本發(fā)明提出的一種TDD模式下利用開關(guān)陣實現(xiàn)射頻鏈路 收發(fā)共用的方法中，所述上下行射頻鏈路為直放站的上下行射頻鏈路。
優(yōu)選地，在本發(fā)明提出的一種TDD模式下利用開關(guān)陣實現(xiàn)射頻鏈路 收發(fā)共用的方法中，所述上下行射頻鏈路為基站的上下行射頻鏈路。
優(yōu)選地，在本發(fā)明提出的一種TDD模式下利用開關(guān)陣實現(xiàn)射頻鏈路 收發(fā)共用的方法中，所述上下行射頻鏈路為干線放大器的上下行射頻鏈 路。
優(yōu)選地，在本發(fā)明提出的一種TDD模式下利用開關(guān)陣實現(xiàn)射頻鏈路 收發(fā)共用的方法中，所述上下行射頻鏈路為終端的上下行射頻鏈路。
本發(fā)明所提出的一種TDD模式下利用開關(guān)陣實現(xiàn)射頻鏈路收發(fā)共用 的裝置，所述裝置包括至少一套開關(guān)陣、 一控制所述開關(guān)陣的開關(guān)時 序控制模塊和一與所述開關(guān)陣相連的上下行射頻鏈路。
優(yōu)選地，所述開關(guān)陣為DPDT開關(guān)陣，所述DPDT開關(guān)通過其第一端 口、第二端口、第三端口和第四端口連入所述上下行射頻鏈路的共用鏈 路部分中。
優(yōu)選地，所述開關(guān)陣為DPDT開關(guān)陣與SPDT開關(guān)陣的組合，所述 DPDT開關(guān)連接所述上下行射頻鏈路的共用鏈路部分，所述SPDT開關(guān)連 接所述上下行射頻鏈路中的其他部分。
優(yōu)選地，所述開關(guān)陣為PIN二;f及管開關(guān)陣。
優(yōu)選地，所述開關(guān)陣為集成電路開關(guān)陣。
優(yōu)選地，所述上下行射頻鏈路為直放站的上下行射頻鏈路。優(yōu)選地，所述上下行射頻鏈路為基站的上下行射頻鏈路。 優(yōu)選地，所述上下行射頻鏈路為終端的上下行射頻鏈路。 優(yōu)選地，所述上下行射頻鏈路為干線放大器的上下行射頻鏈路。
通過使用本發(fā)明所述的TDD模式下利用開關(guān)陣實現(xiàn)射頻鏈路收發(fā)共 用的方法及裝置，大大減少了器件的使用量，提高了器件利用率，降低 了系統(tǒng)成本。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，其中 圖1是FDD制式射頻收發(fā)鏈路原理框圖； 圖2是TDD制式射頻收發(fā)鏈路原理框圖； 圖3是用雙刀雙擲開關(guān)實現(xiàn)TDD收發(fā)鏈路共用的原理框圖； 圖4是用單刀雙擲開關(guān)陣實現(xiàn)TDD直放站射頻鏈路收發(fā)共用的一種 結(jié)構(gòu)圖5是用SPDT和DPDT實現(xiàn)TDD直放站射頻鏈路收發(fā)共用的一種結(jié) 構(gòu)圖6是SPDT和DPDT實現(xiàn)TDD基站射頻鏈路收發(fā)共用的一種結(jié)構(gòu)圖； 圖7為SPDT和DPDT實現(xiàn)TDD干線放大器射頻鏈路收發(fā)共用的一種 結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖分別說明本發(fā)明在TDD通信系統(tǒng)中的直放站和基站中 的實現(xiàn)。
本發(fā)明提供了 一種利用開關(guān)陣實現(xiàn)射頻鏈路收發(fā)共用的方法及裝 置，克服了有方向性射頻器件復(fù)用的限制，雙向單向器件的復(fù)用都可以 使用此種結(jié)構(gòu)。
所述開關(guān)陣可以為DPDT開關(guān)陣、DPDT開關(guān)陣與SPDT開關(guān)陣的組合， 所述開關(guān)陣可以是PIN二極管和集成電路等具有相同功能的結(jié)構(gòu)。 圖3是用DPDT開關(guān)實現(xiàn)TDD收發(fā)鏈路共用的原理框圖。圖3中，DPDT開關(guān)的第一端口 1和第二端口 2作為收發(fā)雙向端口， 第三端口 3和第四端口 4為單向端口，根據(jù)開關(guān)時序控制模塊產(chǎn)生的TDD 時序，控制DPDT開關(guān)四個端口間的連接關(guān)系，即圖中虛實線的分時切 換，實線表示下行時開關(guān)連接關(guān)系，虛線表示上行時開關(guān)連接方式。下 行信號從第一端口 1進(jìn)入DPDT,依次經(jīng)過DPDT的第一端口 1、第四端 口 4、上下行共用的射頻鏈路、第三端口 3和第二端口 2流出開關(guān)，上 行信號從DPDT第二端口 2進(jìn)入DPDT,經(jīng)過DPDT的第二端口 2、第四端 口 4、上下行共用的射頻鏈路、第三端口 3和第一端口 1流出開關(guān)。應(yīng) 用DPDT開關(guān)陣大大減少了收發(fā)鏈路中器件的使用量，不僅做到雙向器 件的復(fù)用，甚至放大器數(shù)量也能減少一半。
在應(yīng)用中開關(guān)陣可以是雙刀雙擲DPDT和單刀雙擲SPDT的開關(guān)陣結(jié) 合，這是因為大功率直放站等應(yīng)用中鏈路增益、功率比較大，考慮開關(guān) 隔離度以及開關(guān)時間的問題，若整條鏈路使用DPDT可能引起自激，因 此需要根據(jù)具體射頻指標(biāo)復(fù)用局部關(guān)鍵鏈路?？梢园咽褂昧?DPDT開關(guān) 的鏈路結(jié)構(gòu)應(yīng)用在鏈路增益小的干線放大器或直放站上。
圖4是用單刀雙擲開關(guān)陣實現(xiàn)TDD直放站射頻鏈路收發(fā)共用的一種 結(jié)構(gòu)圖5為用SPDT和DPDT實現(xiàn)TDD直放站射頻鏈路收發(fā)共用的一種結(jié) 構(gòu)圖。
在圖5中，DPDT部分的實線所畫為下行鏈路的方向，其信號流向描 述如下從施主天線接收的信號依次經(jīng)過第一濾波器、第一SPDT、第一 低噪;改、第一混頻器、DPDT的第一端口 1、 DPDT的第四端口 4、 一衰減 器、一SAW濾波器、 一中頻放大器，然后依次通過DPDT的第三端口 3 和第二端口2，再經(jīng)第二混頻器、第二功放2、第二SPDT，最后經(jīng)第二 濾波器至一轉(zhuǎn)發(fā)天線口； DPDT部分的虛線所示為上行鏈路的信號流向 圖，移動臺發(fā)射的信號由轉(zhuǎn)發(fā)天線接收后，依次經(jīng)過所述第二濾波器、 第二SPDT、第二低噪放、第二混頻器、DPDT的第二端口 2、 DPDT的第 四端口 4、 一衰減器、一SAW濾波器、 一中頻放大器，然后依次通過DPDT 的第三端口 3和第一端口 1,再經(jīng)第一混頻器、第一功放l、第一SPDT，最后經(jīng)第一濾波器至施主天線口。
圖5中是將中頻濾波放大部分單獨采用這種結(jié)構(gòu)，使從第一端口 1 入到第三端口 3流出的信號放大倍數(shù)較小，解決了 DPDT的第一端口 1 和第三端口 3隔離度引起的自激等問題。與圖4相比，圖5又節(jié)省了一 串中頻放大鏈路，因此使成本大大降低，約節(jié)約l/3器件成本。
使用DPDT的關(guān)鍵是TDD模式下直放站放大鏈路的對稱性，信號能 在不同時間以相同路徑往返實現(xiàn)信號放大、衰減、濾波甚至頻鐠搬移。 考慮到開關(guān)的端口隔離度會限制整個鏈路的增益(輸出口射頻信號返回 到輸入口循環(huán)放大產(chǎn)生自激)，可以將大增益的鏈路分段。若設(shè)備整條 鏈路增益小于端口隔離度，比如干線放大器或同頻直放站的設(shè)備，直接 將DPDT放到天線后面，連功放和低噪放也能得到共用。
圖6是SPDT和DPDT實現(xiàn)TDD基站射頻鏈路收發(fā)共用的一種結(jié)構(gòu)圖。
在圖6中，利用DPDT將射頻放大器、濾波器等器件進(jìn)行上下行復(fù) 用。DPDT部分的實線所畫為下行鏈路的方向，基站天線接收的終端信號 經(jīng)過低噪放進(jìn)入射頻放大鏈路進(jìn)行濾波放大，然后經(jīng)過正交解調(diào)器后進(jìn) 行ADC中頻采樣。其信號流向描述如下基站天線接收的終端信號經(jīng)過 一濾波器、第一SPDT、 一低噪放、DPDT的第一端口 1、 DPDT的第四端 口 4、 一衰減器、一RF濾波器、一RF放大器，然后依次通過DPDT的第 三端口 3和第二端口 2，再經(jīng)第二SPDT,最后經(jīng)正交調(diào)制模塊、濾波驅(qū) 動模塊至模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC模塊進(jìn)行信號中頻采樣；DPDT部分的虛線所示 為上行鏈路的信號流向圖，基站基帶信號正交上變頻后經(jīng)由DPDT進(jìn)入 和下行射頻鏈路共用的同一段射頻放大鏈路，進(jìn)行信號的濾波放大。其 信號流向描述如下基帶信號依次經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC模塊、濾波驅(qū)動 才莫塊和正交調(diào)制才莫塊、第二SPDT、 DPDT的第二端口 2、 DPDT的第四端 口 4、 一衰減器、一RF濾波器、一RF放大器，然后依次通過DPDT的第 三端口 3和第一端口 1,再經(jīng)一功放、第一SPDT,最后經(jīng)濾波器至基站 天線。在此結(jié)構(gòu)中，射頻放大鏈路成本得到了節(jié)約。
圖7為使用SPDT開關(guān)陣和DPDT開關(guān)陣的組合，實現(xiàn)TDD干線放大 器射頻鏈路收發(fā)共用的一種結(jié)構(gòu)圖。信號流向為基站側(cè)下行信號經(jīng)過DPDT端口 1進(jìn)入射頻放大器》文大后到端口 3，經(jīng)由端口 2進(jìn)入功放再放 大并輸出到天線，功放后進(jìn)行檢波比較電平后產(chǎn)生TDD的開關(guān)時序。上 行信號經(jīng)低噪放后依次經(jīng)由DPDT開關(guān)的端口 2和端口 4進(jìn)入射頻放大 器放大，然后經(jīng)DPDT開關(guān)的端口 3和端口 l進(jìn)入基站。在本結(jié)構(gòu)實例 中，用DPDT開關(guān)陣復(fù)用上下行的射頻放大器鏈路。 本發(fā)明在終端的實現(xiàn)和基站的類似，故不再累述。 本發(fā)明所述的方法及裝置以及其它類似結(jié)構(gòu)的方法及裝置的最大 特點和優(yōu)點是大大節(jié)約了器件成本，在TDD工作模式的無線基礎(chǔ)設(shè)施和 終端設(shè)備中有很高應(yīng)用價值。
僅是出于進(jìn)行說明和描述本發(fā)明的目的，給出了以上通信系統(tǒng)TDD 模式下的直放站及基站共享射頻鏈路的實例。但是，可以理解，本發(fā)明 的方法也適用于移動通信系統(tǒng)TDD模式下共享射頻鏈路。本領(lǐng)域普通技 術(shù)人員可以在本發(fā)明的主旨和范圍之內(nèi)對具體實施方式
進(jìn)行修改而不背 離本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種TDD模式下利用開關(guān)陣實現(xiàn)射頻鏈路收發(fā)共用的方法，其特征在于，將至少一套開關(guān)陣分別與一開關(guān)時序控制模塊和一上下行射頻鏈路相連，所述開關(guān)時序控制模塊控制所述開關(guān)陣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述開關(guān)陣為DPDT 開關(guān)陣，下行信號^v所述DPDT開關(guān)的第一端口流入所述開關(guān)，經(jīng)所述開 關(guān)的第四端口 、所述上下行射頻鏈路的共用鏈路和所述開關(guān)的第三端口 和第二端口 ，流出所述DPDT開關(guān)；上行信號從所述DPDT開關(guān)的第二端口 流入開關(guān)，經(jīng)所述DPDT開關(guān)的第四端口 、所述上下行射頻鏈路的共用鏈 路和所述開關(guān)的第三端口和第二端口，流出所述DPDT開關(guān)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述開關(guān)陣為DPDT開 關(guān)陣與SPDT開關(guān)陣的組合，將所述DPDT開關(guān)接入所述上下行射頻鏈路 的共用鏈路部分，將所述SPDT開關(guān)接入所述上下行射頻鏈路中的其他部 分，信號經(jīng)所述SPDT開關(guān)流入流出所述上下行射頻鏈路中的其他部分， 并經(jīng)所述DPDT開關(guān)流入流出所述上下行射頻鏈路的共用鏈路部分。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述開關(guān)陣為PIN管開 關(guān)陣。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述開關(guān)陣為集成電路 開關(guān)陣。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述上下行射頻鏈路為 直放站的上下行射頻鏈路。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述上下行射頻鏈路為 基站的上下行射頻鏈路。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述上下行射頻鏈路為 終端的上下行射頻鏈路。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述上下行射頻鏈路為 干線放大器的上下行射頻鏈路。
10. —種TDD模式下利用開關(guān)陣實現(xiàn)射頻鏈路收發(fā)共用的裝置，其特征在于，所述裝置包括:至少一套開關(guān)陣、 一控制所述開關(guān)陣的開關(guān)時序控制模塊和一與所述開關(guān)陣相連的上下行射頻鏈路。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的的裝置，其特征在于，所述開關(guān)陣為 DPDT開關(guān)陣，所述DPDT開關(guān)通過其第一端口、第二端口、第三端口和第 四端口連入所述上下行射頻鏈路的共用鏈路部分中。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述開關(guān)陣為DPDT 開關(guān)陣與SPDT開關(guān)陣的組合，所述DPDT開關(guān)連接所述上下行射頻鏈路 的共用鏈路部分，所述SPDT開關(guān)連接所述上下行射頻鏈路中的其他部 分。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述開關(guān)陣為PIN二 極管開關(guān)陣。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述開關(guān)陣為集成電 路開關(guān)陣。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述上下行射頻鏈路 為直放站的上下行射頻鏈路。
16. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的裝置，其特征在于，所述上下行射頻鏈路 為基站的上下行射頻鏈路。
17. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述上下行射頻鏈路 為終端的上下行射頻鏈路。
18. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述上下行射頻鏈路 為干線放大器的上下行射頻鏈路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在TDD模式下利用開關(guān)陣實現(xiàn)射頻鏈路收發(fā)共用的方法及裝置。本發(fā)明在上下行鏈路中通過采用開關(guān)陣實現(xiàn)上下行鏈路收發(fā)共用或上下行鏈路中的部分支路收發(fā)共用的功能，克服了有方向性射頻器件的復(fù)用限制，提高了收發(fā)鏈路中元器件的利用率，減小了鏈路復(fù)雜度，降低了設(shè)備的成本和體積。
文檔編號H04B1/40GK101321012SQ20071010027
公開日2008年12月10日 申請日期2007年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月6日
發(fā)明者李延濱 申請人:北京信威通信技術(shù)股份有限公司