TD-SCDMA干线放大器及信号同步控制方法与流程

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种td-scdma干线放大器及信号同步控制方法。

背景技术：

td-scdma系统上、下行放大电路通过时分双工(tdd，timedivisionduplex)的模式工作，可以根据不同的业务需要灵活地改变时隙切换点，从而满足上、下行非对称业务的需求。对于td-scdma室内覆盖工程，传统的方法为引入“rru+干线放大器”的方式，这种方式其实是在移动通信网络中作为信号中继器(repeater)的同时中继放大上下行射频信号，它能有效地帮助运营商在网建初期快速地将宏基站信号延伸到网络中的信号弱区、盲区或上网速率低、用户体验差的区域，或在网建中后期进行精确室内延伸覆盖。但这对td-scdma干线放大器的上、下行同步有很高的要求。

目前对于td-scdma干线放大器上、下行同步控制主要有以下几种：第一种为gps同步干线放大器，其采用与基站一致的同步方式，按照gps的标准时刻进行。虽然gps同步干线放大器容易实现且成本较低，然而在现场使用时，需要进行信源信号到设备的延时测定，通过手动设置来抵消基站到设备的传输延时，操作较为麻烦；另外一种为基带解码同步干线放大器，其对下行导频时隙信号进行相关运算，当出现相干峰时，代表同步。由于此类干放器是直接解调到基带获得下行同步码，所以不易受到外界干扰，但是此类干线放大器对基带信号处理的速度要求很高，增加设备电路的实现复杂度，提高了成本。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：解决如何提供一种易操作、易实现且低成本的干线放大器的问题。

为实现上述的发明目的，本发明提供了一种td-scdma干线放大器及信号同步控制方法。

依据本发明的第一方面，提供了一种td-scdma干线放大器，包括：射频放大单元、包络检波单元、时钟单元以及同步控制单元，

所述射频放大单元的第一端连接所述包络检波单元的输入端，所述包络检波单元的输出端以及所述时钟单元的输出端均与所述同步控制单元的输入端相连，所述同步控制单元的输出端与所述射频放大单元相连；

其中，

所述射频放大单元，用于接收从基站端发出的基站信号，一路对基站信号进行检波并输出至所述包络检波单元，另一路对基站信号进行放大并输出；

所述包络检波单元，用于对检波后的基站信号进行采样，再经过比较门限后输出平滑的包络检波信号；

所述时间单元，用于为所述同步控制单元提供时钟信号；

所述同步控制单元，用于综合所述包络检波信号以及所述时钟信号生成同步控制信号并输出至所述射频放大单元，控制所述射频放大单元输出数据的流向的切换，使所述干线放大器在这一帧内与所述基站端的数据流向保持同步。

其中较优地，所述射频放大单元包括滤波模块、信号耦合模块、射频检波模块、信号放大模块；

所述滤波模块的输出端连接所述信号耦合模块；所述信号耦合模块的一个输出端与所述信号放大模块相连，另一个输出端与所述射频检波模块相连；

其中，

所述滤波模块，用于对接收到的基站信号进行滤波，滤除预设工作频带以外的信号；

所述信号耦合模块，用于对滤波后的基站信号进行提取，一路输出至所述信号放大模块进行放大，另一路输出至所述射频检波模块；

所述射频检波模块，用于对经过提取后的所述基站信号进行检波并转换为模拟电压包络信号，输出至所述包络检波单元；

所述信号放大模块，用于控制输出的数据流向，使其与基站端的数据流向保持同步，并放大相应数据流向的信号。

其中较优地，所述信号放大模块包括射频开关、上行放大电路、下行放大电路以及环形器；

所述射频开关连接上行放大电路以及下行放大电路的输入端，所述环形器连接上行放大电路以及下行放大电路的输出端；

其中，所述射频开关与所述环形器用于根据所述同步控制单元输出的同步控制信号，控制所述上行放大电路在基站端的数据流向为上行时放大上行信号，或控制所述下行放大电路在基站端的数据流向为下行时放大下行信号。

其中较优地，所述包络检波单元包括串联的采样保持器以及比较器；

所述采样保持器对所述射频检波单元输出的模拟电压包络信号进行采样，所述比较器对所述采样后模拟电压包络信号进行峰值滤除，得到所述包络检波信号。

依据本发明的第二方面，提供了一种td-scdma干线放大器的信号同步控制方法，包括：

射频放大单元接收从基站端发出的基站信号，对所述基站信号进行检波，并对所述基站信号进行放大输出；

包络检波单元对检波后的基站信号进行采样，再经过比较门限后 输出平滑的包络检波信号；

同步控制单元综合所述包络检波信号以及时间单元提供的时钟信号生成同步控制信号，并输出至所述射频放大单元，控制所述射频放大单元第二端输出数据的流向的切换，使所述干线放大器的数据流向与所述基站端的数据流向保持同步。

其中较优地，所述同步控制单元综合所述包络检波信号以及所述时钟信号生成同步控制信号的步骤包括：

所述同步控制单元根据所述时钟信号，通过内部计数设置同步窗对所述包络检波信号中的特殊时隙进行捕获；

所述捕获成功后，所述同步控制单元按照所述包络检波信号不同数据流向的时隙比通过内部计数生成同步控制信号。

其中较优地，所述方法还包括：

所述同步控制单元通过内部计数，控制所述射频放大单元不同流向的输出数据所占的时隙比例。

本发明提供了一种td-scdma干线放大器及信号同步控制方法，该干线放大器通过同步控制单元生成同步控制信号，控制射频放大单元第二端输出数据的流向的切换，保证了干线放大器的数据流向与基站端的数据流向同步，且本发明提供的干线放大器装置易于操作、成本较低、易于实现，能够广泛的应用在td-scdma系统中。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明提供的干线放大器结构示意图；

图2是本发明提供的干线放大器具体结构示意图；

图3是本发明提供的基站信号子帧结构时隙示意图；

图4是本发明提供的干线放大器信号同步控制方法流程图；

图5本发明提供的利用cpld捕获特殊时隙的内部计数时序图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明提供了一种td-scdma干线放大器，包括：射频放大单元1、包络检波单元2、时钟单元3以及同步控制单元4。

其中，射频放大单元1连接包络检波单元的输入端，包络检波单元2的输出端以及时钟单元3的输出端均与同步控制单元的输入端相连，同步控制单元4的输出端与射频放大单元相连；

射频放大单元1接收从基站端发出的基站信号，一路对基站信号进行检波并输出至包络检波单元，另一路对基站信号进行放大并输出；包络检波单元2对检波后的基站信号进行采样，再经过比较门限后输出平滑的包络检波信号；时间单元3为同步控制单元提供时钟信号；同步控制单元4综合包络检波信号以及时钟信号生成同步控制信号并输出至射频放大单元，控制射频放大单元输出数据的流向的切换，使干线放大器在这一帧内与基站端的数据流向保持同步。

进一步地，图2示出了本发明实施例提供的td-scdma干线放大器的具体结构。

其中，射频放大单元1包括滤波模块11、信号耦合模块12、射频检波模块13、信号放大模块14。滤波模块11的输出端连接信号耦合模块12；信号耦合模块12的一个输出端与射频检波模块13相连，另一个输出端与信号放大模块14相连。信号放大模块14中还包括射频开关143、上行放大电路141、下行放大电路142以及环形器144；射频开关143一端连接信号耦合模块12的输出端，另一端连接上行放大电路141以及下行放大电路142的输入端；环形器144一端连接上行放大电路141以及下行放大电路142的输出端；另一端输出信号给移动台。包络检波单元2 包括串联的采样保持器21以及比较器22。采样保持器21的输入端与射频检波模块13的输出端相连；比较器22的输出端以及时钟单元3的输出端均与同步控制单元4的输入端相连。同步控制单元4的输出端分别接入上行放大电路141中的上行数控衰减器以及下行放大电路142中的下行数控衰减器。

射频放大单元1的滤波模块11接收基站信号并对基站信号进行滤波，滤除预设工作频带以外的信号；信号耦合模块12对滤波后的基站信号进行提取，提取出一小部分信号后一路输出至信号放大模块14进行放大，另一路输出至射频检波模块13；射频检波模块13，对经过提取后的基站信号进行检波，捕捉最原始的基站信号中的射频信号，并将其转换为模拟电压包络信号输出至包络检波单元2。包络检波单元2中的采样保持器21对射频检波单元13输出的模拟电压包络信号进行采样，在经过比较器比较门限之后输出包络检波信号。

同步控制单元4综合包络检波单元2输出的包络检波信号以及时钟单元3提供的时钟信号生成同步控制信号。具体地，同步控制单元4根据时钟信号设置同步窗，捕获包络检波信号中的特殊时隙，在捕获之后，同步控制单元4通过内部计数按照包络检波信号的不同数据流向的时隙比(也代表了基站信号的不同数据流向的时隙比)生成同步控制信号。例如，同步上行数据流向与下行数据流向的时隙比为4：2，同步控制单元4通过内部计数，在捕获特殊时隙之后，根据上行与下行的比例，生成高低电平的同步控制信号。在生成同步控制信号之后，同步控制单元4将同步控制信号分别输出至上行放大电路141中的上行数控衰减器以及下行放大电路142中的下行数控衰减器。其中，上行数控衰减器以及下行数控衰减器分别用于对上行信号以及下行信号进行放大。信号放大模块14中的射频开关与环形器共同构成tdd双工器，在同步控制信号的上行时隙开启时放大上行信号，在同步控制信号的下行时隙开启时放大下行信号，从而实现与基站信号的数据流向保持同 步。

其中较优地，为了降低装置成本，使其更易于实现，本发明提供的干线放大器中的同步控制单元4是基于可编程逻辑电路(cpld)实现的。

本发明实施例提供的td-scdma干线放大器通过同步控制单元生成同步控制信号，控制射频放大单元第二端输出数据的流向的切换，保证了干线放大器的数据流向与基站端的数据流向同步，有效地保证了td-scdma系统中数据传输的同步性，且本发明提供的干线放大器易于操作、成本较低、易于实现，能够广泛的应用在td-scdma系统中。

本发明实施方式还提供了一种td-scdma干线放大器信号同步控制方法。

首先，为便于理解本发明提供的信号同步控制方法是如何对基站信号进行处理的，下面对td-scdma系统传输信号的物理帧结构进行简单介绍。

图3示出了td-scdma信号的物理帧的具体结构。其中，td-scdma系统共定义了4种时隙类型，分别是dwpts(下行导频时隙)、uppts(上行导频时隙)、gp(保护间隔)和ts0～ts6(常规时隙)。其中dwpts和uppts分别用于下行同步和上行同步，不承载用户数据，gp用于在上行同步建立过程中的传播时延保护，ts0～ts6用于承载用户数据或控制信息。ts0总是分给下行，ts1总是分给上行。dwpts时隙被基站用来发送下行同步码，其时隙长度为96chip(码片)，包括同步码长64chip以及在dwpts时隙之前的32chip间隔；uppts时隙被移动台用来发送上行同步码，以建立和基站的上行同步，其时隙长度为160chip，包括同步码长为128chip以及在uppts时隙之后32chip的拖尾保护；gp为保护间隔时隙(75us)，长度为96chip，它是基站端由下行转为上行的保护间隔。

具有如图3所示帧结构的基站信号由基站端发出，经由本发明提供的干线放大器进行一系列处理之后，使干线放大器的数据通信流向与所述基站端的通信流向保持同步，具体方法步骤如图4所示，包括：

s101、射频放大单元接收从基站端发出的基站信号，对所述基站信号进行检波，并对所述基站信号进行放大输出；

具体地，射频放大单元中滤波模块接收具有如图3所示帧结构的基站信号并对基站信号进行滤波；信号耦合模块对滤波后的基站信号进行提取，提取出一小部分信号后一路输出至信号放大模块对基站信号进行放大；另一路输出至射频检波模块；射频检波模块对提取后的基站信号进行射频检波，并转换为模拟电压包络信号输出至包络检波单元。

s102、包络检波单元对检波后的基站信号进行采样，再经过比较门限后输出平滑的包络检波信号；

具体地，包络检波单元中的采样保持器对射频检波单元输出的模拟电压包络信号进行采样，比较器对采样后模拟电压包络信号进行峰值滤除，得到包络检波信号。

s103、同步控制单元综合包络检波信号以及时间单元提供的时钟信号生成同步控制信号，并输出至射频放大单元，控制射频放大单元第二端输出数据的流向的切换，使干线放大器在这一帧内的数据流向与基站端的数据流向保持同步。

具体地，由上述叙述可知gp时隙是基站端由下行转为上行的保护间隔，为了能够使干线放大器的数据流向与基站端的数据流向保持同步，干线放大器需要检测到基站信号的gp时隙的所在时域。因此，同步控制单元对经过s101以及s102步骤中处理过的基站信号(也即包络检波单元输出的包络检波信号)进行检测。如图5所示，由于基站信号的子帧结构中dwpts时隙的两端有两个零功率区，第一个为dwpts时隙与ts0时隙之间的间隔，长度为48chip(包括ts0的16chip的拖尾保护 以及dwpts之前的32chip间隔)，第二个即为gp时隙，因此只要检测到第一个零功率区所在时域就可以确定gp时隙。

因此，根据这一特征，同步控制单元通过时钟单元提供的时间信号进行内部计数设计长度为53chip的同步窗，对第一个零功率区(也即dwpts时隙与ts0时隙之间的间隔)进行检测。当检测到该区域时，同步控制单元通过内部计数确定gp时隙的所在时域，然后根据基站信号子帧结构中上、下行时隙的比例设计上行下行切换信号，其中由下行切换至上行发生在gp时隙的中间位置，从而得到同步控制信号。例如，如图5所示，基站信号下行与上行时隙之比为4:2，同步控制单元通过同步窗检测到第一个零功率区，从而确定了gp时隙的时域。在gp时隙的中间设置由下行切换至上行的切换点，然后再根据上行时隙的长度设置由上行切换至下行的切换点，得到高低电平的最佳切换信号，也即同步控制信号。同步控制信号分别输出至上行放大电路中的上行数控衰减器以及下行放大电路中的下行数控衰减器，从而控制信号放大单元切换输出数据的通信流向，使其与基站端的数据通信流向保持同步。

综上所述，本发明提供了一种td-scdma干线放大器及信号同步控制方法，该干线放大器通过同步控制单元生成同步控制信号，控制射频放大单元第二端输出数据的流向的切换，保证了干线放大器的数据流向与基站端的数据流向同步，且本发明提供的干线放大器装置易于操作、成本较低、易于实现，能够广泛的应用在td-scdma系统中。

需要说明的是，在td-scdma系统中，一个信号子帧结构中的上下行时隙的不同配比可能有很多种，例如：

1个子帧中包括6个下行时隙、1个上行时隙和3个固定的特殊时隙(也即dwpts时隙、gp时隙以及uppts时隙)；

1个子帧中包括5个下行时隙、2个上行时隙和3个固定的特殊时隙；

1个子帧中包括4个下行时隙、3个上行时隙和3个固定的特殊时隙；

1个子帧中包括3个下行时隙、4个上行时隙和3个固定的特殊时隙；

1个子帧中包括2个下行时隙、5个上行时隙和3个固定的特殊时隙。

td-scdma系统通过设置多种不同结构的子帧，来满足不同运营商在不同应用场景下各类业务需要的上下行速率要求。本发明提供的干线放大器及信号同步控制方法还可以根据实际情况，在基站开站时，通过调整内部计数，设置与基站相同的时隙配比，以保证与基站信号的同步，从而适应不同运营商在不同应用场景下的各类业务需求。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。