专利名称：无线信号接收系统、方法以及双工器的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，特别是涉及一种无线信号接收系统、方法以及双工器。
背景技术：
在移动通讯中，基站与移动台之间的通信不仅通过直达路径，而且还通过许多其他路径完成。因为直达路径被建筑物或其他物体所阻碍，大量传播路径的存在就产生了所谓的多径现象，其合成波的幅度和相位随移动台的运动产生很大的起伏变化。
为了减少多径现象对基站与移动台之间的通信造成的影响，在实际的移动通讯网络中，通常采用分集接收来抗衰落，分集接收的基本思想是将接收到的信号分成多路的独立不相关信号，然后将这些不同能量的信号按不同的规则合并起来。双天线利用分集接收思想，从分集中获得增益，比单天线接收的灵敏度可以提高3db左右，具有抗快衰落性，对基站来说，采用双天线技术可以很好的提高网络性能，增加上行容量，因此，在实际的网络中普遍采用了双天线接收信号。
双天线是两根天线的自动协调，也称天线分集，通常，一根天线只收，另外一根又收又发。
现有的基站双天线接收的实现方案主要有以下两种现有的基站双天线接收的实现方案一为了实现1扇区*2载波的接收分集，由于每个扇区至少包括2个载波，因此，一个基站同时承载两个载波。
图1为现有的双天线分集接收方案一的结构示意图，如图1所示，基站包括一个基带处理器、一个射频单元和两根天线。
其中，基带处理器用于对接收到数据信号和从基站控制器接收，需要发送到射频单元的数据信号进行调制解调、编码解码等处理，调制方式有正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)、编码正交频分复用(Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing，COFDM)、正交相移键控(Quadrature phase Shift keying，QPSK)、正交调幅(QuadratureAmplitude Modulation，QAM)等，编码方式有可变编码，自适应编码等。
射频单元包括双工器和收发器，其中，双工器用于对数据进行滤波和低噪声放大等处理；收发器用于接收双工器发送来的信号，并把该信号进行滤波、数字变频、模拟信号变频等处理后，发送到基带处理器以及接收基带处理器发送来的信号，并把该信号进行变频等处理后发送到双工器。
双工器和收发器的端口通常是通过射频信号线直接连接的。
天线用于接收和发送无线信号，天线与双工器之间通过馈线相连接。
为了实现双天线接收，射频单元的双工器需要接两根单极化天线或一根双极化天线。
单极化天线为传统天线，包括两种基本的单极化的情况垂直极化和水平极化。双极化天线是一种新型天线技术，组合了+45°和-45°两副极化方向相互正交的天线并同时工作在收发双工模式下，因此其最突出的优点是节省单个定向基站的天线数量。
双工器和收发器都支持多载波，每个模块包括一个发射通道和两个接收通道。双天线实现分集接收，一个发射通道和一个接收通道共用一个通道，称为主集通道，另外一个接收通道独立占用一个通道，称为分集通道。
双工器的主集通道一端和收发器的主集通道相连，另一端和天线相连；双工器的分集通道一端和收发器的分集通道相连，另一端和天线相连。
收发器的主集通道一端和双工器的主集通道相连，另一端和基带处理器相连；收发器的分集通道一端和双工器的分集通道相连，另一端和基带处理器相连。
基带处理器将下行信号先发送到射频单元，由射频单元处理后通过天线发射出去，具体过程如下基带处理器将下行信号先发送到收发器的主集发射通道，由收发器对该信号先进行滤波、变频、数模转换、模拟信号放大、模拟信号变频，然后对该信号通过功率放大器放大后，由收发器的主集发射通道传送到双工器的主集发射通道，双工器将收到的信号进行滤波后通过主集发射通道发送到天线。两个载波共同占用一个双工器和一个主集通道。
从天线接收的上行信号先发送到射频单元，由射频单元处理后发送到基带处理器，具体过程如下从天线接收的上行信号分为两路，其中，一路信号通过双工器的主集接收通道传送到双工器，双工器将收到的信号进行滤波和低噪放大后通过主集接收通道传送到收发器的主集接收通道，收发器对收到的信号进行信号放大、变频，模数转换、滤波等处理后该信号通过收发器的主集接收通道传送到基带处理器；另一路信号通过双工器的分集接收通道传送到双工器，双工器将收到的信号进行滤波和低噪放大后通过分集接收通道传送到收发器的分集接收通道，收发器对该信号进行信号放大、变频，模数转换、滤波等处理后，通过收发器的分集接收通道传送到基带处理器。两个载波共同占用一个双工器，和一个主集通道。
该方案的缺点在该方案中，由于两个载波共享一个收发器，而一个收发器只包括一个功率放大器，因此，对于下行信号来说，两个载波共同使用一个发射通道和一个功率放大器，这就使每个载波的下行功率输出减半，降低了下行信号覆盖范围。
现有的基站双天线接收的方案二图2为现有的双天线分集接收方案二的结构示意图，如图2所示，基站包括两个基带处理器，两个射频单元和四根天线。也就是使用了两套方案一中的设备。
每一套设备包括一个基带处理器，一个射频单元和两根天线，分别承载一个载波，每个载波分别使用一个发射通道和一个功率放大器。每个双工器的主集通道和分集通道都连接一根天线。
各载波的信号流向也与方案一中的信号流向相同。
该方案虽然解决了方案一中两个载波共同使用一个发射通道和一个功率放大器，使每个载波的下行功率输出减半的问题，但是，对每一载波多安装了一根天线和一根馈线，增加了成本和施工难度，占用了过多的空间，在实际的工程安装中，天线和馈线一般都安装在铁塔上，而铁塔造价高，空间位置比较紧张，并常和微波等多个设备共用，不能安装过多的天线和馈线。因此，通常采用单天线不分集实现载波接收。
现有的单天线不分集实现载波接收实现方案图3为现有的单天线不分集实现载波接收实现方案的结构示意图，如图3所示，基站包括两个基带处理器，两个射频单元和两根天线，与现有的基站双天线接收的方案二相比，减少了两根天线，而且，发射通道和接收不划分为主集通道和分集通道，而是共用一个主集通道，每个双工器的主集通道分别连接一根天线。主集信号的流向与现有的基站双天线接收的方案二中的主集信号的流向相同。
该方案的缺点由于采用单根单极化天线，对于上行信号来说，只有一个接收通道，降低了上行灵敏度，同时也降低了上行覆盖和容量。
发明内容
本发明的一个目的就是提供一种无线信号接收系统，使得每个双工器用单天线接收实现了多天线的效果。
本发明的无线信号接收系统，包括天线，至少两个射频单元，所述射频单元包括双工器和收发器，所述射频单元的双工器用于将天线所接收到的信号进行复制，并将复制后的信号发送给所述至少两个射频单元的收发器。
所述双工器中包括放大模块、信号复制模块，其中放大模块，用于将天线接收到的信号进行放大，并将放大后的信号发送给信号复制模块；信号复制模块，用于将接收到的信号进行复制，并将其发送到所述至少两个射频单元的收发器。
所述双工器还包括滤波模块，用于对信号滤波，并发送到所述放大模块。
所述至少两个射频单元属于同一基站或属于不同基站。
本发明的另一目的在于，提供一种无线信号接收方法。
本发明的无线信号接收方法应用于包括天线、至少两个射频单元的信号接收系统，所述射频单元包括一个双工器和一个收发器，包括以下步骤A)天线接收信号，并将接收到的信号发送到所述射频单元的双工器；B)所述射频单元的双工器将天线所接收到的信号进行复制；C)所述射频单元的双工器将复制后的信号发送给所述至少两个射频单元的收发器。
所述步骤C)之后包括以下步骤步骤D)所述至少两个射频单元的收发器将接收到的信号进行处理后，发送到基带处理单元；步骤E)基带处理单元对接收到的信号进行处理后，发送到基站控制器，由基站控制器发送到移动交换中心，在移动交换中心的控制下接入到移动通信核心网络。
所述步骤B)中，所述射频单元的双工器将天线所接收到的信号进行滤波和放大后，再进行复制。
所述的不同的射频单元属于同一基站或不同基站。
本发明的另一目的在于，提供一种双工器。
本发明的双工器包括用于将天线接收到的信号进行放大的放大模块，所述双工器还包括信号复制模块，用于将接收到的信号进行复制后发送到外部。
本发明的有益效果是由于通过将双工器的输出信号进行复制和通道交叉，使得每个双工器用单天线接收实现了多天线的效果，从而减少了天线的数目，并提高了上行信号的覆盖范围，提高了小区的容量。
图1为现有的双天线分集接收方案一的结构示意图；图2为现有的双天线分集接收方案二的结构示意图；图3为现有的单天线不分集实现载波接收实现方案的结构示意图；图4为本发明的无线信号接收系统的系统结构图；图5为本发明实施例一的无线信号接收系统的系统结构图；图6为本发明的双工器的结构图；图7为本发明天线接收方法的流程图；图8为本发明实施例二的无线信号接收系统的系统结构图。
具体实施例方式
本发明的基本思想是利用通道交叉技术，用单天线实现多天线分集接收。
下面结合附图4至8及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
实施例一图4为本发明的无线信号接收系统的系统结构图，如图4所示，本发明的无线信号接收系统，包括至少两个射频单元和天线，所述射频单元包括双工器和收发器，所述射频单元的双工器用于将天线所接收到的信号进行复制，并将复制后的信号发送给所述至少两个射频单元的收发器。
所述双工器中包括放大模块、信号复制模块，其中放大模块，用于将天线接收到的信号进行放大，并将放大后的信号发送给信号复制模块；信号复制模块，用于将接收到的信号进行复制，并将其发送到所述至少两个射频单元的收发器。
所述双工器还包括滤波模块，用于对信号滤波，并发送到所述放大模块。
所述射频单元可以是两个，也可以是两个以上，如果是四个射频单元时，四个射频单元公用两副双极化天线，大于四个时以此类推。
图5为本发明实施例一的无线信号接收系统的系统结构图，本发明实施例一的无线信号接收系统以两个射频单元为例进行说明。如图5所示，本发明实施例一的无线信号接收系统，包括两个射频单元和两根天线，每个射频单元包括一个双工器和一个收发器，其中，所述双工器包括放大模块，与现有的无线信号接收系统不同之处在于，所述双工器还包括信号复制模块，用于接收放大模块输出的信号，并将所述信号复制为两路相同的信号，由双工器将所述至少两路信号分别发送到双工器所属射频单元的收发器以及其他射频单元的收发器。
本实施例是以两个射频单元为例进行说明，也可以是两个以上的射频单元。如果是四个载波时，需要四个射频单元，实现1扇区*4载波配置，多个载波时，需要多个射频单元实现多个载波配置。
所述射频单元为同一基站内部的射频单元。
每个双工器和收发器都包括一个发射通道TX和两个接收通道RXA、RXB，其中，发射通道TX和一个接收通道RXA共用一个通道，称为主集通道，另外一个接收通道RXB独立占用一个通道，称为分集通道。
双工器包括至少两个输出端，一个与本射频单元的收发器的主集通道的输入端相连，另一个与其他射频单元的收发器的主集通道的输入端相连。
双工器是有源模块，信号复制模块复制的两路射频信号为放大以后的信号复制，引起的衰减对信号没有什么影响。同时，由于对输入信号进行了复制，使得每一个收发器的主集通道和分集通道都有输入信号，用单天线实现了双天线接收的效果。
收发器由功率放大器，发射通道和接收通道组成，用于接收双工器发送来的信号，并把该信号发送到基带处理器以及接收基带处理器发送来的信号，并把该信号发送到双工器。
具体连接关系如下每个双工器的主集通道RXA/TX(RX表示接收，TX表示发送)的输入端与天线相连，输出端通过信号复制模块分为两个输出端RXA0和RXA1，其中，一个输出端RXA0与本射频单元的收发器的主集通道RXA/TX的输入端相连，另一输出端RXA1与其他射频单元的分集通道RXB的输入端相连；收发器的主集通道RXA/TX的输出端和分集通道RXB的输出端与基带处理器相连。
每个射频单元可以承载一个载波，也可以承载更多的载波。
所述天线可以是单极化天线，也可以是双极化天线。天线与射频单元之间通过馈线相连接。
每个载波的上下行的信号流向如下从基带处理器发出的载波的下行信号，首先发送到收发器的发射通道TX，由收发器对收到的信号先进行滤波、变频、数模转换、模拟信号放大、模拟信号变频，然后对该信号通过功率放大器放大后，通过收发器的发射通道TX传送到双工器的发射通道TX，双工器将收到的信号进行滤波后通过主集发射通道TX发送到天线，通过天线进行信号发射。下行信号不需要经过信号复制模块。
从天线接收的载波的上行信号首先发送到承载该载波的射频单元的双工器的滤波模块，滤波模块对信号滤除带外噪声后，发送到双工器的放大模块，放大模块将信号放大后发送到双工器的信号复制模块，信号复制模块将信号复制为两路信号，其中，一路信号通过主集接收通道的输出端RXA0发送到承载该载波射频单元的收发器的接收通道RXA的输入端，另一路信号通过主集接收通道的输出端RXA1发送到承载另一载波的射频单元的收发器的接收通道RXB的输入端；收发器对上行信号进行放大、变频、模数转换、滤波等处理后，发送到基带处理器。
图6为本发明的双工器的结构图。如图6所示，本发明的双工器包括滤波模块和放大模块，与现有的双工器的不同之处在于，所述双工器还包括信号复制模块，用于在接收天线发送来的上行信号时，接收放大模块输出的信号，将该路信号进行复制后发送到外部。
以下以复制为两路信号，复制后的信号，分别输出到收发器1和收发器2为例说明所述双工器的信号流向。
双工器接收到天线发送来的信号后，首先，发送到滤波模块，所述滤波模块可以是腔体滤波器或介质滤波器，滤波模块对信号滤除带外噪声后，发送到放大模块，由放大模块对信号放大至适当电平后，放大模块将信号放大后发送到信号复制模块。信号复制模块将该路信号复制为两路信号，每路信号与原信号相同，然后，将两路信号分别输出到不同的收发器。而双工器在接收收发器2发送来的下行信号时，不经过所述信号复制模块。
本发明的天线接收方法应用于包括天线、至少两个射频单元的信号接收系统，所述射频单元包括一个双工器和一个收发器，图7为本发明天线接收方法的流程图，如图7所示，本发明的天线接收方法具体包括以下步骤101)天线接收信号，并将接收到的信号发送到所述射频单元的双工器。
102)所述射频单元的双工器将天线所接收到的信号进行复制。
复制后的每路信号与原信号相同。
所述射频单元的双工器将天线所接收到的信号进行滤波和放大后，再进行复制。
103)所述射频单元的双工器将复制后的信号发送给所述至少两个射频单元的收发器。
双工器将收到的信号进行复制后，其中，复制后的一路信号发送到该双工器所属的射频单元的收发器，复制后的其他路信号发送到其他双工器所属的射频单元的收发器。由于对输入信号进行了复制，使得每一个收发器的主集通道和分集通道都有输入信号，用单天线实现了多天线接收的效果。从而减少了天线，馈线，跳线，连接器的数目，降低了成本和工作量，提高上行灵敏度，上行覆盖范围以及容量。
步骤103)以后的处理与现有技术相同收发器将接收到的信号进行放大、变频，模数转换、滤波等处理后，发送到基带处理单元；基带处理器接收到收发器发送来的上行信号后，对该信号进行调制解调、编码解码等处理后，发送到基站控制器，由基站控制器发送到移动交换中心进行处理。在移动交换中心的控制下接入到移动通信核心网络。
实施例二图8为本发明实施例二的无线信号接收系统的系统结构图，如图8所示，本发明实施例二的无线信号接收系统包括天线和至少两个基站，每个基站包括一个射频单元。其中，射频单元包括一个双工器和一个收发器。所述双工器还包括一个信号复制模块，所述信号复制模块用于对双工器接收的上行信号进行复制。
本发明实施例二的无线信号接收系统与本发明实施例一的无线信号接收系统的不同之处在于，所述射频单元为不同基站的不同载频的同一扇区的射频单元。
下面以两个基站为例说明信号的流向两个基站的双工器将上行信号进行放大和复制后，分为两路信号，一路信号作为本基站的收发器的接收信号的输入，另一路信号则作为另一个基站的收发器的接收信号的输入。当遇到一个基站的容量不能满足该地区要求时，利用通道交叉技术把两个基站不同载频的同一扇区的射频部分利用本发明实施例二的无线信号接收系统互连，就实现了两个基站的同一扇区使用同一副天线，实现了同扇区多个载波的覆盖。
所述两个基站可以共用一副双极化天线，也可以各自使用一副单极化天线。
本发明本发明实施例二的天线接收方法与本发明实施例一的天线接收方法的不同之处在于将103)改为以下步骤103)所述射频单元的双工器将复制后的信号发送给不同基站的射频单元的收发器。
双工器将收到的信号复制为两路信号，其中，一路信号发送到该双工器所属基站的收发器，另一路信号发送到其他双工器所属基站的收发器。由于对输入信号进行了复制，使得每一个收发器的主集通道和分集通道都有输入信号，实现了两个基站的同一扇区使用同一副双极化天线的效果。
当遇到一个基站的容量不能满足该地区要求时，利用通道交叉技术把两个基站不同载频的同一扇区的射频部分利用本发明的方法互连，就实现了两个基站的同一扇区使用同一副双极化天线，达到与单个基站单独使用一副双极化天线时相同的覆盖范围和接收性能，而容量扩大一倍，实现了同扇区多个载波的覆盖。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种无线信号接收系统，包括天线，至少两个射频单元，所述射频单元包括双工器和收发器，其特征在于，所述射频单元的双工器用于将天线所接收到的信号进行复制，并将复制后的信号发送给所述至少两个射频单元的收发器。
2.如权利要求1所述的无线信号接收系统，其特征在于，所述双工器中包括放大模块、信号复制模块，其中放大模块，用于将天线接收到的信号进行放大，并将放大后的信号发送给信号复制模块；信号复制模块，用于将接收到的信号进行复制，并将其发送到所述至少两个射频单元的收发器。
3.如权利要求2所述的无线信号接收系统，其特征在于，所述双工器还包括滤波模块，用于对信号滤波，并发送到所述放大模块。
4.如权利要求1至3中任一项所述的无线信号接收系统，其特征在于，所述至少两个射频单元属于同一基站或属于不同基站。
5.一种无线信号接收方法，应用于包括天线、至少两个射频单元的信号接收系统，所述射频单元包括一个双工器和一个收发器，其特征在于，包括以下步骤A)天线接收信号，并将接收到的信号发送到所述射频单元的双工器；B)所述射频单元的双工器将天线所接收到的信号进行复制；C)所述射频单元的双工器将复制后的信号发送给所述至少两个射频单元的收发器。
6.如权利要求5所述的无线信号接收方法，其特征在于，所述步骤C)之后包括以下步骤步骤D)所述至少两个射频单元的收发器将接收到的信号进行处理后，发送到基带处理单元；步骤E)基带处理单元对接收到的信号进行处理后，发送到基站控制器，由基站控制器发送到移动交换中心，在移动交换中心的控制下接入到移动通信核心网络。
7.如权利要求5所述的无线信号接收方法，其特征在于，所述步骤B)中，所述射频单元的双工器将天线所接收到的信号进行滤波和放大后，再进行复制。
8.如权利要求5至7中任一项所述的无线信号接收方法，其特征在于，所述的不同的射频单元属于同一基站或不同基站。
9.一种双工器，包括用于将天线接收到的信号进行放大的放大模块，其特征在于，所述双工器还包括信号复制模块，用于将接收到的信号进行复制后发送到外部。
全文摘要
本发明公开了一种无线信号接收系统、方法和双工器，所述系统包括天线，至少两个射频单元，所述射频单元包括双工器和收发器，所述射频单元的双工器用于将天线所接收到的信号进行复制，并将复制后的信号发送给所述至少两个射频单元的收发器。本发明的无线信号接收系统、方法和双工器，利用通道交叉技术对接收信号进行复制、交叉处理，使得每个双工器虽然是单天线接收，但达到了多天线接收的效果。
文档编号H04B1/38GK1956349SQ20061015994
公开日2007年5月2日 申请日期2006年9月26日 优先权日2006年9月26日
发明者张勇敢, 方向, 张相军 申请人:华为技术有限公司