基于双载波跳频技术的信号处理方法、装置及塔顶放大器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种基于双载波跳频技术的信号处理方法、装置及塔顶放大器，该方法包括以下步骤：对输入的双载波信号进行数字信号处理，然后统计所述双载波信号的频率信息，将第一个达到预设统计次数的频率的信号认定为BCCH信道的信号，其它频率的信号认定为TCH信道的信号；分离所述BCCH信道的信号与所述TCH信道的信号；对分离后的所述BCCH信道的信号以及所述TCH信道的信号分别进行功率放大处理。本发明的基于双载波跳频技术的信号处理方法、装置及塔顶放大器，具有高效率、高线性、低成本的特点，有较好的应用前景。
【专利说明】基于双载波跳频技术的信号处理方法、装置及塔顶放大器
【技术领域】
[0001]本发明涉及移动通信系统，尤其涉及一种基于双载波跳频技术的信号处理方法、一种基于双载波跳频技术的信号处理装置才以及一种基于双载波跳频技术的塔顶放大器。
【背景技术】
[0002]近年来，随着移动通信的发展，手机用户越来越多，而频率资源也越来越紧张。为更加合理高效的利用频率资源，跳频技术被提出，跳频包括基带跳频和射频跳频，而就射频跳频来说，基站的外围设备包括TMA (Tower Mounted Amplif ier,单向塔顶放大器)、TMB(Tower Mounted Booster,双向塔顶放大器)、直放站等。如果要支持射频跳频，目前业内的方案只有采用宽带的塔顶放大器。
[0003]塔顶放大器是安装在塔顶部紧靠在接收天线之后的一个低噪声放大器，其可以在接收信号进入天线之前将接收信号放大近12dB左右，提高上行链路信号质量、改善通话可靠性和话音质量以及扩大小区覆盖面积等。目前的应用一般是将塔顶放大器和功率放大器(简称“功放”)组合形成覆盖延伸系统，即通过双工器将下行功率放大器与上行低噪声放大器集成在一起，如图1所示即为传统的单载波双向塔顶放大器。
[0004]传统的单载波双向塔顶放大器，如果应用宽带功放，可以支持单载波的射频跳频，但其只能支持单入单出模式，对于双载波跳频基站则无能为力。对于双载波跳频基站的塔放设备，目前业内只能应用多载波宽带功放，由于双载波的频率跳动非常快，只有几百个微秒，所以线性化技术无法应用，只能采用功率高回退的HPA(High Power Amplifier，高功率放大器)。然而HPA的效率很低，成本也非常高，从而导致多载波宽带塔顶放大器的效率和成本也无法令人满意。
【发明内容】
[0005]基于此，有必要针对上述双载波跳频的塔放设备只能应用高功率放大器所导致的效率低、成本高的问题，提供一种基于双载波跳频技术的信号处理方法、装置及塔顶放大器。
[0006]为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案:
[0007]—种基于双载波跳频技术的信号处理方法，包括以下步骤:
[0008]对输入的双载波信号进行数字信号处理，然后统计所述双载波信号的频率信息，将第一个达到预设统计次数的频率的信号认定为BCCH信道的信号，其它频率的信号认定为TCH信道的信号；
[0009]分离所述BCCH信道的信号与所述TCH信道的信号；
[0010]对所述分离后的BCCH信道的信号以及TCH信道的信号分别进行功率放大处理。
[0011]一种基于双载波调频技术的信号处理装置，包括数字处理单元以及分别与该数字处理单元相连接的第一功率放大器、第二功率放大器；
[0012]所述数字处理单元用于对输入的双载波信号进行数字信号处理，然后统计所述双载波信号的频率信息，将第一个达到预设统计次数的频率的信号认定为BCCH信道的信号，其它频率的信号认定为TCH信道的信号，并分离所述BCCH信道的信号与所述TCH信道的信号;
[0013]所述第一功率放大器用于对所述分离后的BCCH信道的信号进行功率放大处理；
[0014]所述第二功率放大器用于对所述分离后的TCH信道的信号进行功率放大处理。
[0015]本发明的基于双载波跳频技术的信号处理方法、装置，采用数字跳频技术，可分离基站射频跳频信号，将BCCH信道与TCH信道中的信号分离提取出来，这样一来分离后的两个信号就都可以单独进入单载波功放中进行功率放大。由于采用本发明的方法及装置后不需要使用多载波的高功率放大器而是运用单载波功放，因此其效率和成本较传统的多载波宽带塔放设备具有很大优势，具有高效率、高线性、低成本的特点。
[0016]另外本发明还提供一种基于双载波跳频技术的塔顶放大器，包括:输入双工器、第一低噪声放大器、第二低噪声放大器、数字处理单元、第一功率放大器、第二功率放大器、第一输出双工器、第二输出双工器；所述输入双工器、第二低噪声放大器分别与基站收发台相连接；所述第一低噪声放大器、数字处理单元分别与所述输入双工器相连接；所述第一低噪声放大器、第一功率放大器分别与所述第一输出双工器相连接；所述第一功率放大器、第二功率放大器分别与所述数字处理单元相连接；所述第二功率放大器、第二低噪声放大器分别与所述第二输出双工器相连接；所述第一输出双工器、第二输出双工器均外接天线。
[0017]本发明的基于双载波跳频技术的塔顶放大器，双载波信号从输入双工器进入数字处理单元后，应用数字跳频技术，由数字处理单元将BCCH信道与TCH信道中的信号分离提取出来，这样分离后的两个信号可以分别进入两个不同的单载波功放中进行信号放大处理。由于本发明的塔顶放大器不需要使用多载波的高功率放大器而是运用单载波功放，因此其效率和成本较多载波宽带塔放设备具有很大优势，具有高效率、高线性、低成本的特点。另外本发明的塔顶放大器对双载波跳频基站信号能不失真、不延时的进行放大，有效地提升了基站容量及覆盖范围，具有很好的市场前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为传统的单载波双向塔顶放大器的结构示意图；
[0019]图2为本发明一种基于双载波跳频技术的信号处理方法的流程示意图；
[0020]图3为本发明一种基于双载波跳频技术的信号处理装置的结构示意图；
[0021]图4为本发明一种基于双载波跳频技术的塔顶放大器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图以及具体的实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述。
[0023]实施例一
[0024]参见图2所示，一种基于双载波跳频技术的信号处理方法，包括以下步骤:
[0025]步骤S101，众所周知，对于双载波跳频基站，其信号必定有一个不跳的载频，SPBCCH (Broadcast Control Channel，广播控制信道)，另外一个则是频率不断跳变的TCH(Traffic Channel，业务信道)。针对这种方式，本发明首先对输入的双载波信号进行数字信号处理，然后统计所述双载波信号的频率信息，将第一个达到预设统计次数的频率的信号认定为BCCH信道的信号，其它频率的信号认定为TCH信道的信号，然后进入步骤S102。
[0026]作为一个较好的实施例，上述对输入的双载波信号进行数字信号处理的过程具体可以包括:对输入的双载波信号依次进行变频处理、AD (Analog to Digital，模数转换)采样处理以及FPGA (Field — Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)处理等。
[0027]步骤S102，分离所述BCCH信道的信号与所述TCH信道的信号，然后进入步骤S103。作为一个较好的实施例，所述分离BCCH信道的信号与TCH信道的信号的过程具体可以包括:
[0028]步骤S1021，将所述第一个达到预设统计次数的频率的信号输入窄带的数字滤波器，提取出所述BCCH信道的信号；
[0029]步骤S1022，将剩下的其它所有频率的信号全部通路处理，得到所述TCH信道的信号。
[0030]步骤S103，对所述分离后的BCCH信道的信号以及TCH信道的信号分别进行功率放大处理。由于步骤S102已经对信号进行了分离处理，因此这里的两个信号就都可以分别进入两个不同的单载波功放中进行放大，而不需要再使用传统的多载波的高功率放大器了，这也就有效避免了使用高功率放大器所带来的效率低、成本高的问题。
[0031]作为一个较好的实施例，在所述步骤SlOl对输入的双载波信号进行数字信号处理之前，还可以包括步骤SlOO:对输入的双载波信号进行上下行分离处理。
[0032]作为一个较好的实施例，在所述步骤S103对分离后的信号分别进行功率放大处理之后，还可以包括步骤S104:对经过功率放大处理号的信号分别再次进行上下行分离处理，然后通过天线将经过上下行分离后的信号分别进行发送。
[0033]需要说明的是，本发明的这种处理方式也可用于其他基站外围设备如基放、直放站等。
[0034]与上述一种基于双载波跳频技术的信号处理方法相对应的，本发明还提供一种基于双载波跳频技术的信号处理装置，参见图3所示，该装置包括数字处理单元15以及分别与该数字处理单元相连接的第一功率放大器18、第二功率放大器19 ；
[0035]所述数字处理单15元用于对输入的双载波信号进行数字信号处理，然后统计所述双载波信号的频率信息，将第一个达到预设统计次数的频率的信号认定为BCCH信道的信号，其它频率的信号认定为TCH信道的信号，并分离所述BCCH信道的信号与所述TCH信道的信号；
[0036]所述第一功率放大器18用于对所述分离后的BCCH信道的信号进行功率放大处理；
[0037]所述第二功率放大器19用于对所述分离后的TCH信道的信号进行功率放大处理。
[0038]作为一个较好的实施例，所述数字处理单元15可以包括信号分离模块，用于将所述第一个达到预设统计次数的频率的信号输入窄带的数字滤波器，提取出所述BCCH信道的信号；以及将所述其它频率的信号全部通路处理，得到所述TCH信道的信号。
[0039]本发明的一种基于双载波跳频技术的信号处理装置的其它技术特征与上述一种基于双载波跳频技术的信号处理方法相同，此处不予赘述。
[0040]通过以上方案可以看出，本发明的基于双载波跳频技术的信号处理方法、装置，应用数字跳频技术，可分离基站射频跳频信号，将BCCH信道与TCH信道中的信号分离提取出来，这样一来分离后的两个信号就都可以单独进入单载波功放中进行功率放大。由于采用本发明的方法及装置后不需要使用多载波的高功率放大器而是运用单载波功放，因此其效率和成本较传统的多载波宽带塔放设备具有很大优势，具有高效率、高线性、低成本的特点。
[0041]实施例二
[0042]本发明还提供一种基于双载波跳频技术的塔顶放大器，参见图4所示，包括:输入双工器11、第一低噪声放大器13、第二低噪声放大器22、数字处理单元15、第一功率放大器18、第二功率放大器19、第一输出双工器14、第二输出双工器20 ;所述输入双工器11、第二低噪声放大器22分别与基站收发台10相连接；所述第一低噪声放大器13、数字处理单元15分别与所述输入双工器11相连接；所述第一低噪声放大器13、第一功率放大器18分别与所述第一输出双工器14相连接；所述第一功率放大器18、第二功率放大器19分别与所述数字处理单元15相连接；所述第二功率放大器19、第二低噪声放大器22分别与所述第二输出双工器20相连接；所述第一输出双工器14、第二输出双工器20均外接天线(14接23,20 接 24)。
[0043]图4中的各英文缩写解释如下:
[0044]LNA:Low Noise Amplifier,低噪声放大器；
[0045]PA:Power Amplif ier,功率放大器；
[0046]BTS:Base Transceiver Station,基站收发台。
[0047]下面以基站收发台到天线之间的信号传输过程为例，描述本发明的基于双载波跳频技术的塔顶放大器的工作过程:
[0048]一、基站双载波(恒定信道BCCH+跳频信道TCH)信号进入输入双工器；
[0049]二、双载波信号通过输入双工器进行上下行分离处理后进入数字处理单元；
[0050]三、数字处理单元进行变频、AD采样、FPGA等处理后，分离所述BCCH信道的信号与所述TCH信道的信号。该分离的过程可以包括如下:统计频率信息，将第一个达到统计次数的频率的信号认定为BCCH信道的信号，然后将该认定的BCCH频率的信号输入窄带的数字滤波器，提取出所述BCCH信道的信号；另外将剩下的其它所有频率的信号全部通路处理，得到所述TCH信道的信号；
[0051]四、所述BCCH信道的信号进入第一功率放大器(PA1)，所述TCH信道的信号进入第二功率放大器(PA2)；
[0052]五、所述第一功率放大器(PAl)和第二功率放大器(PA2)均为单载波功放，各自将输入的信号进行放大处理；
[0053]六、所述第一功率放大器(PAl)中放大后的信号进入第一输出双工器，所述第二功率放大器(PA2)中放大后的信号进入第二输出双工器；
[0054]七、第一输出双工器、第二输出双工器分别对输入的信号进行上下行分离处理，然后通过与各自相连接的天线将信号分别进行发送。
[0055]作为一个较好的实施例，本发明的塔顶放大器还可以包括第一可调衰减器12，所述第一可调衰减器12连接在所述输入双工器11与所述第一低噪声放大器13之间，用于对信号进行衰减处理。
[0056]作为一个较好的实施例，本发明的塔顶放大器还可以包括第二可调衰减器16，所述第二可调衰减器16连接在所述数字处理单元15与所述第一功率放大器18之间，用于对信号进行衰减处理。
[0057]作为一个较好的实施例，本发明的塔顶放大器还可以包括第三可调衰减器17，所述第三可调衰减器17连接在所述数字处理单元15与所述第二功率放大器19之间，用于对信号进行衰减处理。
[0058]作为一个较好的实施例，本发明的塔顶放大器还可以包括固定衰减器21，所述固定衰减器21连接在所述基站收发台10与所述第二低噪声放大器22之间，用于对信号进行衰减处理。
[0059]需要说明的是，对于塔顶放大器的其它一些公知的部件及结构，本发明不做赘述。
[0060]通过以上方案可以看出，本发明的基于双载波跳频技术的塔顶放大器，双载波信号从输入双工器进入数字处理单元后，应用数字跳频技术，由数字处理单元将BCCH信道与TCH信道中的信号分离提取出来，这样分离后的两个信号可以分别进入两个不同的单载波功放中进行信号放大处理。由于本发明的塔顶放大器不需要使用多载波的高功率放大器而是运用单载波功放，因此其效率和成本较多载波宽带塔放设备具有很大优势，具有高效率、高线性、低成本的特点。另外本发明的塔顶放大器对双载波跳频基站信号能不失真、不延时的进行放大，有效地提升了基站容量及覆盖范围，具有很好的市场前景。
[0061]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种基于双载波跳频技术的信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤: 对输入的双载波信号进行数字信号处理，然后统计所述双载波信号的频率信息，将第一个达到预设统计次数的频率的信号认定为BCCH信道的信号，其它频率的信号认定为TCH信道的信号； 分离所述BCCH信道的信号与所述TCH信道的信号； 对所述分离后的BCCH信道的信号以及TCH信道的信号分别进行功率放大处理。
2.根据权利要求1所述的基于双载波跳频技术的信号处理方法，其特征在于，所述分离BCCH信道的信号与TCH信道的信号的过程具体包括: 将所述第一个达到预设统计次数的频率的信号输入窄带的数字滤波器，提取出所述BCCH信道的信号； 将所述其它频率的信号全部通路处理，得到所述TCH信道的信号。
3.根据权利要求1所述的基于双载波跳频技术的信号处理方法，其特征在于，所述对输入的双载波信号进行数字信号处理的过程具体包括:对输入的双载波信号依次进行变频处理、AD采样处理以及FPGA处理。
4.根据权利要求2或3所述的基于双载波跳频技术的信号处理方法，其特征在于，在所述对输入的双载波信号进行数字信号处理之前，还包括步骤:对输入的双载波信号进行上下行分离处理。
5.根据权利要求4所述的基于双载波跳频技术的信号处理方法，其特征在于，在所述对分离后的信号分别进行功率放大处理之后，还包括步骤:对经过功率放大处理号的信号分别再次进行上下行分离处理，然后通过天线将经过上下行分离后的信号进行发送。
6.一种基于双载波调频技术的信号处理装置，其特征在于，包括数字处理单元以及分别与该数字处理单元相连接的第一功率放大器、第二功率放大器； 所述数字处理单元用于对输入的双载波信号进行数字信号处理，然后统计所述双载波信号的频率信息，将第一个达到预设统计次数的频率的信号认定为BCCH信道的信号，其它频率的信号认定为TCH信道的信号，并分离所述BCCH信道的信号与所述TCH信道的信号； 所述第一功率放大器用于对所述分离后的BCCH信道的信号进行功率放大处理； 所述第二功率放大器用于对所述分离后的TCH信道的信号进行功率放大处理。
7.根据权利要求6所述的基于双载波跳频技术的信号处理装置，其特征在于，所述数字处理单元包括信号分离模块，用于将所述第一个达到预设统计次数的频率的信号输入窄带的数字滤波器，提取出所述BCCH信道的信号；以及将所述其它频率的信号全部通路处理，得到所述TCH信道的信号。
8.一种基于双载波跳频技术的塔顶放大器，其特征在于，包括:输入双工器、第一低噪声放大器、第二低噪声放大器、数字处理单兀、第一功率放大器、第二功率放大器、第一输出双工器、第二输出双工器；所述输入双工器、第二低噪声放大器分别与基站收发台相连接；所述第一低噪声放大器、数字处理单元分别与所述输入双工器相连接；所述第一低噪声放大器、第一功率放大器分别与所述第一输出双工器相连接；所述第一功率放大器、第二功率放大器分别与所述数字处理单元相连接；所述第二功率放大器、第二低噪声放大器分别与所述第二输出双工器相连接；所述第一输出双工器、第二输出双工器均外接天线。
9. 根据权利要求8所述的基于双载波跳频技术的塔顶放大器，其特征在于:还包括第一可调衰减器，所述第一可调衰减器连接在所述输入双工器与所述第一低噪声放大器之间； 和/或 还包括第二可调衰减器，所述第二可调衰减器连接在所述数字处理单元与所述第一功率放大器之间。
10.根据权利要求8所述的基于双载波跳频技术的塔顶放大器，其特征在于: 还包括第三可调衰减器，所述第三可调衰减器连接在所述数字处理单元与所述第二功率放大器之间； 和/或 还包括固定衰减器，所述固定衰减器连接在所述基站收发台与所述第二低噪声放大器之间。
【文档编号】H04B1/713GK103582106SQ201210255590
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年7月23日 优先权日:2012年7月23日
【发明者】刘建伟, 申超群, 谢斌, 李栋, 范战略 申请人:京信通信系统（中国）有限公司