CN106888033A - 第五代微波基站收、发信机及其实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种第五代微波基站收、发信机及其实现方法，涉及通信技术领域。本发明公开的第五代微波基站收信的实现方法，包括：接收移动台发送的上行微波信号，将收到的微波信号进行放大以及滤波处理；对滤波处理后的微波信号进行一次变频得到射频信号；将变频后的射频信号进行信号放大和滤波处理，将处理后的射频信号进行射频采样转换为基带数字信号，再对转换后的基带数据信号进行数字信号处理。本发明还公开了一种第五代微波基站发信的实现方法以及第五代微波基站收、发信机。本申请技术方案减轻了链路上滤波器的压力，使链路方案更加简单。

Description

第五代微波基站收、发信机及其实现方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种第五代5G通信***基站收发信机及其实现方法。
背景技术
5G通信要在未来的无线网络业务能力上有很大提升，需要进一步挖掘新的频谱资源向6GHz频率以上的微波频谱扩展。微波点对点所用的收发信机是采用二次变频方案将微波信号转到中频信号实现接收，采用二次变频方案将中频信号转到微波信号实现发送，如图1。但是该方案对基站并不适用，因为微波点对点***对带外的杂散和干扰性能没有要求，基站对发射杂散和接收阻塞要求较高，二次变频方案带来的多种频率组合成分，对链路的滤波器要求增加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种第五代微波基站收发信机及其实现方法，以解决5G通信中基站无法实现微波收发信的问题。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种第五代微波基站收信的实现方法，该方法包括：
接收到移动台发送的上行微波信号时，将收到的微波信号进行放大以及滤波处理；
对滤波处理后的微波信号进行一次变频得到射频信号；
将变频后的射频信号进行信号放大和滤波处理后，将处理后的射频信号进行射频采样转换为基带数字信号，再对转换后的基带数据信号进行数字信号处理。
可选地，上述方法中，对滤波处理后的微波信号进行一次变频得到射频信号包括：
采用混频器方式或IQ解调器方式对处理后的微波信号进行变频得到射频信号。
可选地，上述方法中，对处理后的微波信号进行一次变频得到射频信号后，该方法还包括：
对变频引入的组合频率杂散进行滤除。
另外，本发明还公开了一种第五代微波基站发信的实现方法，该方法包括：
发送下行信号时，将待发射的基带数字信号进行射频采样转换为射频信号；
对转换后的射频信号进行滤波处理；
对滤波处理后的射频信号进行一次变频得到微波信号；
将变频后的微波信号进行信号放大和滤波处理后发送。
可选地，上述方法中，对滤波处理后的射频信号进行一次变频得到微波信号包括：
采用混频器方式或IQ解调器方式对处理后的射频信号进行变频得到微波信号。
可选地，上述方法中，对处理后的微波信号进行一次变频得到射频信号后，该方法还包括：
对变频引入的组合频率杂散进行滤除。
本发明还公开了一种第五代微波基站收信机，包括：
第一单元，接收到移动台发送的上行微波信号时，将收到的微波信号进行信号放大以及滤波处理；
变频单元，对所述第一单元处理后的微波信号进行一次变频得到射频信号；
第二单元，将所述第一变频单元变频后的射频信号进行信号放大和滤波处理后，将处理后的射频信号进行射频采样转换为基带数字信号；
数字处理单元，对转换后的基带数据信号进行数字信号处理。
可选地，上述基站收信机中，所述第一单元至少包括：
低噪声放大器，将收到的微波信号进行信号放大；
微波滤波器，将信号放大后的微波信号进行滤波。
可选地，上述基站收信机中，所述变频单元采用混频器或IQ解调器对处理后的微波信号进行变频得到射频信号。
可选地，上述基站收信机中，所述第二单元至少包括：
射频可调放大增益模块，将变频后的射频信号进行信号放大；
射频滤波器，将信号放大后的射频信号进行滤波处理；
射频采样模数转模块，将处理后的射频信号进行射频采样转换为基带数字信号。
另外，本发明还公开了一种第五代微波基站发信机，包括：
第一单元，在基站要发送下行信号时，将待发射的基带数字信号进行射频采样转换为射频信号，并对转换后的射频信号进行滤波处理；
变频单元，对所述第一单元处理后的射频信号进行一次变频得到微波信号；
第二单元，将所述变频单元变频后的微波信号进行信号放大和功率放大后发送。
可选地，上述基站发信机中，所述第一单元包括：
射频采样数模转模块，将待发射的基带数字信号进行射频采样转换为射频信号；
射频滤波器，对转换后的射频信号进行滤波处理。
可选地，上述基站发信机中，所述变频单元采用混频器或IQ解调器对处理后的射频信号进行变频得到微波信号。
可选地，上述基站发信机中，所述第二单元包括：
微波可调增益放大模块，将变频后的微波信号进行信号放大；
微波功放模块，将放大后的微波信号进行功率放大。
本申请技术方案通过射频采样技术和一次变频实现从基带数字信号到微波信号以及从微波信号变换到基带数字信号的收、发信机，减轻了链路上滤波器的压力，使链路方案更加简单。
附图说明
图1为现有微波点对点链路方案；
图2为本发明提出的第五代通信***微波基站射频链路架构；
图3为本发明提出的第五代通信***微波基站的信号处理流程；
图4为本发明提出的多路接收机结构图；
图5为本发明提出的多路发射机结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文将结合附图对本发明技术方案作进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
实施例1
本申请发明人提出，可以用射频采样DAC将基带信号变频为射频频率，然后经一次变频将射频信号转为微波频率信号，再将微波信号一次变频为射频信号，然后用射频采样ADC将射频信号转为基带信号后送到数字处理模块。
基于上述思想，本实施例提供一种5G微波收发信机实现方法，以解决如何用简化的链路实现微波和基带信号之间的互相转换。首先从接收机的处理来描述，此方法包括如下步骤：
步骤100，接收到移动台发送的上行微波信号时，将收到的微波信号进行放大以及滤波处理；
步骤101，对滤波处理后的微波信号进行一次变频得到射频信号；
该步骤中，可以采用混频器方式或IQ解调器方式对处理后的微波信号进行变频得到射频信号。
步骤102，将变频后的射频信号进行信号放大和滤波处理后，将处理后的射频信号进行射频采样转换为基带数字信号，再对转换后的基带数据信号进行数字信号处理。
其中，将变频后的射频信号进行信号放大和滤波处理后还可以杂散进行滤除。
下面从发送机处理流程来描述，上述方法包括如下步骤：
步骤200，发送下行信号时，将待发射的基带数字信号进行射频采样转换为射频信号；
步骤201，对转换后的射频信号进行滤波处理；
步骤202，对滤波处理后的射频信号进行一次变频得到微波信号；
该步骤可以采用混频器方式或IQ解调器方式对处理后的射频信号进行变频得到微波信号。
步骤203，将变频后的微波信号进行信号放大和滤波处理后发送。
优选地，还可以对变频引入的组合频率杂散进行滤除。
实施例2
本实施例提供一种第五代微波基站收信机以及发信机，其中，收信机部分主要包括如下各单元。
第一单元，接收到移动台发送的上行微波信号时，将收到的微波信号进行信号放大以及滤波处理；
变频单元，对第一单元处理后的微波信号进行一次变频得到射频信号；
第二单元，将第一变频单元变频后的射频信号进行信号放大和滤波处理后，将处理后的射频信号进行射频采样转换为基带数字信号；
数字处理单元，对转换后的基带数据信号进行数字信号处理。
发送机部分主要包括如下各单元。
第一单元，在基站要发送下行信号时，将待发射的基带数字信号进行射频采样转换为射频信号，并对转换后的射频信号进行滤波处理；
变频单元，对第一单元处理后的射频信号进行一次变频得到微波信号；
第二单元，将上述变频单元变频后的微波信号进行信号放大和功率放大后发送。
下面结合附图说明上述基站收发信机的优选实施方式。
图2为该发明提出的一种优选的第五代通信***微波基站收信机结构图，其中接收机部分包括：
低噪声放大器模块，用于将接收到的微波信号进行低噪声放大；
微波滤波器模块，用于将接收到的其他无用干扰信号滤除，如果无干扰信号可以去掉该滤波器模块；
上述低噪声放大器模块和微波滤波器模块可集成为收集机的第一单元。
下变频模块，将接收到的微波信号一次下变频到射频频率信号，具体地，下变频过程可以有两种实现方式，例如混频器方式和IQ解调器方式；
上述下变频模块即为变频单元。
本振模块，用于给变频模块提供变频的本振信号；
射频增益可调放大器模块，用于将变频后的射频信号进行适当的增益放大或者衰减；射频滤波器模块，用于将变频引入的组合频率杂散滤除；
射频采样ADC模块，将射频信号直接采样转为基带数字信号，之后进行数字信号处理。
其中，上述射频增益可调放大器模块、射频滤波器模块和射频采样ADC模块可集成为收信机的第二单元。
其中发信机部分包括：
射频采样DAC模块，将经数字处理后的基带信号直接采样转为射频信号；
射频滤波器模块，用于滤除DAC带来的时钟和镜频等杂散；
上述射频采样DAC模块和射频滤波器模块可集成为发信机的第一单元。
上变频模块，将经滤波后的射频信号一次上变频转为微波信号，对应地，上变频过程也可以有两种实现方式，例如混频器方式和IQ调制器方式；
上述上变频模块即为变频单元。
本振模块，用于提供变频模块的本振信号；
微波可调增益放大模块，用于将上变频后的微波信号进行增益放大；
微波功放模块，用于将微波信号进行大功率放大到***需要的功率。
上述微波可调增益放大模块和微波功放模块可集成为发信机的第二单元。
下面结合附图说明上述基站收、发信机的具体工作过程。
图3为本发明方案的5G微波信号的收发信号处理流程图，其中图3(a)为基站接收机部分信号处理流程，图3(b)为基站发射部分信号处理流程。
301-a为第五代通信***微波天线，天线的形式可以是多通道阵列天线或者其他，同时或者分时将基站信号发射或将移动设备的信号接收；
302-a为第五代通信***微波双工器，双工器可以是全双工或者半双工，包括接收滤波器和发射滤波器，该部分是指接收滤波器，将天线接收到的信号滤波后送到接收机；
303-a将接收到的微波信号进行处理，一般是进行放大和滤波，放大模块需要增益可调，然后根据具体***的杂散要求选择合适的滤波器；
304-a将处理后的微波信号通过变频器，一次变频后转为射频频率信号；
305-a将变频后的射频信号进行信号处理，一般是进行放大和滤波，放大模块需要增益可调，滤波模块将变频产生频率组合杂散滤除；
306-a对经滤波后的干净的射频频率信号进行射频采样转为基带数字信号，之后进行数字信号处理；
301-b将发射的基带射频信号进行射频采样后转为射频信号；
302-b发射的射频信号处理，一般是滤波，将射频采样输出的其他杂散比如镜频杂散滤除；
303-b发射射频信号一次变频，将射频信号上变频为微波信号；
304-b将变频后的微波信号进行放大处理，放大部分包括小信号放大器和功放；
305-b将放大后的微波信号后送到双工器通过发射滤波器进行滤波，将发射机内部产生的各种杂散进行滤除；
306-b将经滤波后的微波信号送至天线发射。
还要说明的是，第五代通信***的关键技术是Massive MIMO，收发通道是多路输入输出，图4即为多路接收机的结构示例图，其包括如下各单元：
阵列天线,用于多天线接收；
双工器，包括接收滤波器和发射滤波器，此处是指双工器的接收滤波器用于将天线接收到的带外信号滤除；
低噪声放大器，用于将天线接收到的多路微波信号进行低噪声放大；
微波滤波器，用于将接收到的空间杂散信号滤除；
上述低噪声放大器和微波滤波器可集成为第一单元。
下变频器，将接收到的微波信号一次变频为射频信号；
上述下变频器即为变频单元。
锁相环，提供下变频器的变频信号；
射频可调增益放大器，用于调整链路的增益，实现对小信号放大和对大信号衰减的功能；
射频滤波器，将变频带来的频率组合杂散滤除；
射频采样ADC，将射频信号直接采样变为基带数字信号。
上述射频可调增益放大器、射频滤波器和射频采样ADC可集成为第二单元。
图5是多通道发射机结构示例图，包括：
射频采样DAC，基带数字信号直接采样变频射频频率信号；
射频滤波器，用于滤除射频采样DAC带来的镜频和时钟等杂散；
上述射频采样DAC和射频滤波器可集成为发信机的第一单元。
上变频器，将射频信号一次变频为微波频率信号；
上述上变频器即为发信机的变频单元。
微波频段可调增益放大器，用于将变频后的微波小信号放大，还包括增益调整的功能；
功放，将微波信号进行大功率放大；双工器，包括接收滤波器和发射滤波器，此处是指双工器的发射滤波器用于将发射机内部产生的杂散滤除；
上述微波频段可调增益放大器、功放和双工器可集成为发信机的第二单元。
阵列天线，实现多路发射。
其中多通道的接收机和发射机，多通道之间的相位调整可以在数字信号部分进行处理。
从上述实施例可以看出，本申请技术方案可以实现微波信号的收发，且本申请采用了新技术射频采样，简化链路架构并降低链路上滤波器实现难度。同时，本申请技术方案采用一次变频的方式，与微波点对点的实现方式相比减少的变频的次数，缩短链路长度。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本申请不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
以上所述，仅为本发明的较佳实例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种第五代微波基站收信的实现方法，其特征在于，该方法包括：
接收移动台发送的上行微波信号，将收到的微波信号进行放大以及滤波处理；
对滤波处理后的微波信号进行一次变频得到射频信号；
将变频后的射频信号进行信号放大和滤波处理，将处理后的射频信号进行射频采样转换为基带数字信号，再对转换后的基带数据信号进行数字信号处理。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对滤波处理后的微波信号进行一次变频得到射频信号包括：
采用混频器方式或同相正交IQ解调器方式对滤波处理后的微波信号进行变频得到射频信号。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对处理后的微波信号进行一次变频得到射频信号后，该方法还包括：
对变频引入的组合频率杂散进行滤除。
4.一种第五代微波基站发信的实现方法，其特征在于，该方法包括：
发送下行信号时，将待发射的基带数字信号进行射频采样转换为射频信号；
对转换后的射频信号进行滤波处理；
对滤波处理后的射频信号进行一次变频得到微波信号；
将变频后的微波信号进行信号放大和滤波处理后发送。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，对滤波处理后的射频信号进行一次变频得到微波信号包括：
采用混频器方式或同相正交IQ解调器方式对处理后的射频信号进行变频得到微波信号。
6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，对处理后的微波信号进行一次变频得到射频信号后，该方法还包括：
对变频引入的组合频率杂散进行滤除。
7.一种第五代微波基站收信机，其特征在于，包括：
第一单元，接收到移动台发送的上行微波信号时，将收到的微波信号进行信号放大以及滤波处理；
变频单元，对所述第一单元处理后的微波信号进行一次变频得到射频信号；
第二单元，将所述变频单元变频后的射频信号进行信号放大和滤波处理后，将处理后的射频信号进行射频采样转换为基带数字信号；
数字处理单元，对转换后的基带数据信号进行数字信号处理。
8.如权利要求7所述的基站收信机，其特征在于，所述变频单元采用混频器或同相正交IQ解调器对处理后的微波信号进行一次变频得到射频信号。
9.一种第五代微波基站发信机，其特征在于，包括：
第一单元，在基站要发送下行信号时，将待发射的基带数字信号进行射频采样转换为射频信号，并对转换后的射频信号进行滤波处理；
变频单元，对所述第一单元处理后的射频信号进行一次变频得到微波信号；
第二单元，将所述变频单元变频后的微波信号进行信号放大和功率放大后发送。
10.如权利要求9所述的基站发信机，其特征在于，所述变频单元采用混频器或IQ解调器对处理后的射频信号进行变频得到微波信号。
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