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1. WO2012051936 - DISPOSITIF DE STATION DE BASE

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[ ZH ]
一种基站设备

本申请要求在 2010年 10月 19日提交中国专利局、申请号为 201010519612.3、发明名称为"一 种基站设备"的中国专利申请的优先权,其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及通信技术领域,特别是涉及一种基站设备。

背景技术

现有的移动通信系统按照双工方式的不同,可以分为频分双工( Frequency Division Duplexing, FDD ) 系统和时分双工 ( Time Division Duplexing, TDD ) 系统,其中, FDD系统的接收通道和发射通道釆用不同的频率, TDD系统的 接收通道和发射通道釆用相同的频率。

由于双工方式的不同, FDD系统和 TDD系统的收发信机设计存在较大的 差异。典型的 TDD系统基站的上下行频语相同,如果发射机和接收机釆用相 同的中频频率,或者都为零中频结构,则发射机和接收机可使用相同的射频 本振对收发信号进行上下变频,如图 1所示。

如果 TDD系统基站釆用不同的中频频率时,还可以釆用单本振切换的构 架,如图 2所示,其中, DUC为数字上变频器, DDC为数字下变频器。

典型的 FDD系统基站的上下行频语不同 , 且相互间隔 , 发射机和接收机 不能使用相同本振发出的频率信号,一般釆用两个不同频率的射频本振,如 图 3所示。

TDD系统和 FDD系统会出现邻频的情况, 例如, FDD系统 band7的频 段为 2500 ~ 2570M (上行 )和 2620 ~ 2690M (下行),该 FDD系统的上下行 频段中间的 TDD系统 band38的频段为 2570 ~ 2620M, 上述两个系统的频段 正好紧邻频。为了实现 TDD系统和 FDD系统的共存共址要求,在 TDD系统 和 FDD系统的频段间需要预留一定的保护带,从而使得各自的前端滤波器(或 双工器)能够利用保护带提供足够的带外抑制,上述情况下的频谱示意图如

在实现本发明的过程中,发明人发现现有技术至少存在如下问题: 典型的 TDD系统收发信机和典型的 FDD系统收发信机都无法同时支持 TDD和 FDD两种双工方式,使得基站收发信机无法在不同双工方式的系统中 灵活应用。并且,当 TDD系统与 FDD系统混合部署时,两系统间的保护带 不能传送任何信息,浪费了频谱资源,如果保护带全部预留在 TTD频段,将 会缩减 TDD基站前端滤波器的带宽,降低了 TDD系统的频谱利用率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基站设备,可以实现支持非对称 TDD系统的 本振方案的应用,并同时可以支持传统的 TDD和 FDD基站系统,为此,本 发明釆用如下技术方案:

一种基站设备, 包括发射机和接收机,所述发射机中包括数字上行变频 器、数模变换器、谐波滤波器和混频器,所述接收机包括数字下行变频器、 模数变换器、抗混叠滤波器和混频器,所述发射机的混频器和所述接收机的 混频器共用一个本振,所述数字下行变频器为固定中频,所述数字上行变频 器为可变中频。

与现有技术相比,本发明实施例所提出的技术方案具有以下优点: 通过应用本发明实施例所提出的技术方案, 不但可以实现对非对称 TDD 系统的支持,并且仅釆用一路普通性能的本振电路即完成了对不同频点的上 下行信号的变频,降低了非对称 TDD基站的成本和复杂度,不仅如此,本发 明实施例中所提出的本振方案对于传统对称型 TDD系统(接收中频与发射中 频相同时)和传统 FDD系统(接收中频与发射中频相隔固定的上下行频差) 均可适用。

附图说明

图 1为现有技术中的典型的 TDD系统基站的结构示意图;

图 2 为现有技术中的应用单本振切换方案的 TDD 系统基站的结构示意 图;

图 3为现有技术中的典型的 FDD系统基站的结构示意图;

图 4为现有技术中的 TDD系统和 FDD系统邻频时的频语示意图; 图 5为本发明实施例中典型的上下行频段配置的示意图;

图 6为本发明实施例中一种可选的上下行频段配置的示意图;

图 7为本发明实施例中一种可选的上下行频段配置的示意图;

图 8为本发明实施例中一种可选的上下行频段配置的示意图;

图 9为本发明实施例中一种可选的上下行频段配置的示意图;

图 10为本发明实施例中一种可选的上下行频段配置的示意图;

图 11为本发明实施例中一种可选的上下行频段配置的示意图;

图 12为本发明实施例中一种可选的上下行频段配置的示意图;

图 13为本发明实施例中一种可选的上下行频段配置的示意图;

图 14为本发明实施例中一种可选的上下行频段配置的示意图;

图 15为本发明实施例的基站设备结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整的 描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施 例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的 前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

现有的 TDD系统中,上行频段和下行频段是完全相同的。当 TDD系统 与 FDD系统混合部署时,通常在 TDD频段与 FDD频段之间预留保护带,以 避免不同系统之间的上下行干扰,其中, FDD上行频段与 TDD频段之间的保 护带为低端保护带, FDD下行频段与 TDD频段之间的保护带为高端保护带。

为提高通信系统的频谱利用率, 本发明实施例提出一种上行频段与下行 频段不对称的移动通信系统。所谓上行频段与下行频段对称,是指上行频段 和下行频段的带宽相同,且中心点重合。除了上行频段与下行频段对称以外 的其他情况均为不对称,即,上行频段与下行频段的带宽不等,和 /或上行频 段的中心点与下行频段的中心点不重合。

TDD ( offset TDD ) 系统,该 offset TDD系统的上下行频段起止范围不完全相 同,上下行频段有重叠。

图 5示出了本发明实施例提出的一种典型的 offset TDD系统的上下行频 段配置,其中, TDD下行频段(图中 5的 TDD DL )利用原高端保护带与 FDD 下行频段(图 5中的 FDD DL )相邻,由于两者之间不存在交叉时隙干扰,因 而可以共存; TDD上行频段(图 5中的 TDD UL )利用原低端保护带与 FDD 上行频段(图 5中的 FDD UL )相邻,由于两者之间也不存在交叉时隙干扰, 因而可以共存。由于上述频段配置方式只需要在单侧预留保护带,提高了频 谱利用率。

offset TDD还包括其他几种类似的频语分配方式,图 6至图 13分别示出 了其他几种类似的频谱分配方式,其中:

如图 6所示,上下行频段的带宽仍然相同,但是上行频段的中间频率与 下行频段的中间频率不再对齐,而是具有偏移量 a, 上行频段的中心点与下行 频段的中心点不重合。

如图 7所示,上下行频段带宽不等,表现为 DL的高频部分(右侧)相对 于 UL具有偏移量 c, UL的低频部分相对于 DL具有偏移量 b, b不等于 c, 且上行频段的中心点与下行频段的中心点不重合。

如图 8所示,上下行频段带宽不等,下行频段扩展(也可看作上行频段 收缩),且上行频段的中心点与下行频段的中心点重合。

如图 9所示,上下行频段带宽不等,上行频段扩展(也可看作下行频段 收缩),且上行频段的中心点与下行频段的中心点不重合。

如图 10所示,上下行频段带宽不等,下行频段扩展,下行频段所占用的 频率中有 1个间断点。

如图 11所示,上下行频段带宽相等,上行频段扩展,上行频段所占用的 频率中有 1个间断点。

如图 12所示,上下行频段带宽不等,下行频段所占用的频率中有 2个间 断点。

如图 13所示,上下行频段带宽不等,上下行频段所占用的频率中各有 1 个间断点,且间断点完全重合。当然,在本发明其他的实施方式中,上下行 频段所占用的频率中的间断点也可以不完全重合。

行频段所占用的频率还可以没有重叠部分, 即上行频段和下行频段不重合, 如图 14所示。该上下行频段配置方式可应用于 TDD系统,也可以应用于 FDD 系统。当应用于 TDD系统时,釆用典型的 TDD系统的时隙配置方式,上下 行传输需满足时间同步,且上下行频段的宽度不要求相等;当应用于 FDD系 统时,上下行频段宽度必须相等。

针对本发明实施例中的移动通信系统的上行频段与下行频段不对称的情 况,无论是如图 1所示的典型的 TDD系统收发信机结构,还是如图 3所示的 典型的 FDD系统收发信机结构,都无法同时支持 TDD和 FDD两种双工方式, 而且,如图 2所示的应用单本振切换方案的 TDD系统基站结构对本振性能要 求过高,加大了设计应用难度,提高了设备成本。

为此,本发明实施例提供了一种满足非对称 TDD系统不同的上下行频点 并尽量减少基站成本和复杂度的单本振实现非对称 TDD系统的技术方案。

如图 15所示,本发明实施例提供的基站设备可包括发射机 1和接收机 2。 发射机 1中包括数字上行变频器(DUC ) 11、谐波滤波器 12和混频器 13; 接 收机 2包括数字下行变频器 ( DDC ) 21、抗混叠滤波器 22和混频器 23 ; 发射 机 1的混频器 13和接收机 2的混频器 23共用一个本振(LO ) 3 , 发射机 1 和接收机 2均釆用数字中频方案,其中,接收机 2釆用固定中频频率,发射 机 1釆用可变中频频率。

其中,发射机 1 的可变中频频率与接收机 2的固定中频频率之差等于系

统当前所配置的下行频率和上行频率之差。

结合具体的应用场景,对上述技术方案说明如下:

假设在某一 TDD频段内,系统带宽为 BWs (如 50M ), 信道最小带宽为 BWc (如 5M )。某运营商设置非对称 TDD系统的上行中心频点为 fu, 下行中 心频点为 fd=fu+A f, 其中 abs ( A f) <BWs, 且 Af可正、可负、可变,但对 于以给定系统和频段, A f的符号确定。

在具体的实现过程中,可以通过以下设定实现发射机 1 釆用可变中频频 率的设定, DAC输出中频信号和谐波滤波器满足以下条件:

( 1 )设置发射机 1 中的数字上行变频器的数字控制振荡器(Numerical Controlled Oscillator, NCO ), 使发射机 1中向谐波滤波器 12输出的中频信号 的中心频点与接收机 2 的固定中频频率之差等于系统当前所配置的下行频率 和上行频率之差, 即使得数模变换器 (DAC ) 输出中频信号的中心频点 ftm=frm+A f。

( 2 )设置发射机 1 的谐波滤波器 12的通带带宽大于或等于系统带宽, 且设置发射机 1所发射的中频信号都位于通带的范围内。

具体而言,需要设定谐波滤波器 12通带带宽> 8\^, 且确保 A f取规定 范围内的任意值时发射中频信号都在通带以内,同时对 DAC输出谐波有足够 的抑制;为了满足此条, DAC输出中频频率和釆样频率需注意选取。

另一方面,接收机 2釆用固定中频频率,具体通过以下方式实现: 为了保证接收机 2的抗干扰性能,接收机 2中的抗混叠滤波器 22釆用固 定中心频点的中频滤波器,设其中心频点为 frm。

需要说明的是,本振 3 所输出的本振频率为系统当前所配置的下行频率 与接收机 2所釆用的固定中频频率之差,即本振频率为 flo=fu-frm。

进一步的, 系统当前所配置的下行频率与上行频率之差的数值大小小于 系统带宽的大小。

通过上述设定可以看出,发射机 1所发射的中频信号和本振信号混频后, 其射频发射频率为:

fd=ftm+flo= frm+ Δ f+fu-frm=fu+ Δ f ,

与运营商设置值相同, 因此,上述的技术方案实现了单本振支持非对称 TDD系统的功能。

信系统,并且还可支持典型的 TDD系统和 FDD系统,即可灵活支持不同的 双工系统。相对于传统的技术方案而言,本发明实施例对基站的改造复杂度 较小,改造难度较低。当然,实施本发明的实施例的任一产品并不一定需要 同时达到以上所述的所有优点。

根据上述的处理过程, 进一步结合具体的应用场景,对本发明实施例所 提出的技术方案进行进一步说明如下:

假设在 band38 ( 2570 - 2620M )内,系统带宽为 50M, 信道带宽为 10M, 非对称 TDD 系统的上行中心频点为 2575M, 下行中心频点为 2615M, 相差 40M。

为了保证较好的接收性能,假设接收机数字中频频率选择 150M, 则本振 频率(釆用低本振 ) flo=fu-frm =2575-150=2425M。通过调整 DUC中的 NCO 使发射机数字中频频率 ftm=frm+ Δ f=150+40=190M, 则发射射频信号中心频 点 fd=ftm+flo=190+2425=2615M, 与期望值相同。

需要进一步指出的是,如果 DAC釆样速率大于 400M或更大,则发射中 频信号位于第一奈奎斯特区,发射谐波滤波器可为低通滤波器,通带截止频 率为 195M; 也可为带通滤波器,通带范围为 145M ~ 195M, 但目前来看如此 高速的 DAC实现较难。 如果 DAC釆样速率为 135M ~ 140M, 则发射中频信 号位于第三奈奎斯特区,发射谐波滤波器为带通滤波器,通带范围为 145M ~ 195M。

本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述 进行分布于实施例的装置中,也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一 个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块,也可以进一步拆 分成多个子模块。

通过以上的实施方式的描述, 本领域的技术人员可以清楚地了解到本发 明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现, 当然也可以通过硬件, 但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解,本发明的技术方案 本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来, 该计算机软件产品存储在一个存储介质中, 包括若干指令用以使得一台终端 设备(可以是手机,个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各 个实施例所述的方法。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普 通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润 饰,这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。