一种基站设备 【技术领域】
本发明涉及通信技术领域， 尤其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 FDD(Frequency Division Duplexing， 频分双工 ) 系统和 TDD(Time Division Duplexing， 时分双工 ) 系统， 其中， FDD 系统的接收通道和发射通道采用不同的频率 ； TDD 系统的接收通道和发射通道采用相同的 频率， 在工作时利用不同的时间片 ( 时隙 ) 来传输上下行信息。
在不考虑空间分配的情况下， 通信资源包括时间和频率两个方面。TDD 的本质， 就 是将时间划分为一个一个的时隙， 对于每个时隙， 规定其是上行时隙或者是下行时隙， 分别 用于传输上行数据或下行数据。
TDD 系统包括 TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access， 时分同步码分多址 ) 系统和 TD-LTE(Time Division-Long Term Evolution， 时分 长期演进 ) 系统。如图 1 所示， 为 TD-SCDMA 系统的帧结构， 其中， 下行信号使用时隙 TS0、 TS4、 TS5 和 TS6， 上行信号使用时隙 TS1、 TS2 和 TS3， 因而可以在时间域区分上行信号和下 行信号， 而上下行信号使用的频段和频点则相同， 如图 2 所示。
对于 TDD 系统的基站硬件而言， 可以采用如图 3 所示的射频前端构架来实现。在 图 3 中， TX( 发射机 ) 电路和功率放大器 (PA) 的作用为下行发射信号的变频和放大 ； RX( 接 收机 ) 电路和 LNA( 低噪声放大器 ) 的作用为上行接收信号的放大和变频 ； 开关的作用为 收发状态切换， 接收时隙时接通接收支路， 发射时隙时断开接收支路并接通匹配负载 ； 环 形器 (Circulator) 的作用为合路上下行发射和接收信号以便于共用天线 ； 前端滤波器 (Filter) 的作用为滤除下行带外信号的杂散和抑制上行带外干扰， 由于上下行频段相同、 对称， 可共用前端滤波器， 其系统带宽为图 2 中所示的 Bandwidth 1。 其中， 上下行频段对称 是指上行频段和下行频段的带宽相同， 且中心点重合。
但是当 TDD 系统和 FDD 系统出现邻频的情况时， 如 FDD 系统 band 7 为 2500 ～ 2570M(UL) 和 2620 ～ 2690M(DL)， 在其上下行频段中间的 TDD 系统 band38 为 2570 ～ 2620M， 这两个频段正好紧邻频， 为了实现这两个系统的共存共址要求， 则在它们的频段间需要预 留一定的保护带， 在此情况下的频谱示意如图 4 所示， 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。
现有技术中， 从图 4 可以看出， 两系统间的保护带 (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 ) 不能够传 送任何信息， 浪费了频谱资源。
发明内容
本发明实施例提供一种基站设备， 以提高频谱利用率。 为了达到上述目的， 本发明实施例提供一种基站设备， 应用于时分双工 TDD 系统，包括发射机、 接收机和射频前端电路， 所述射频前端电路包括与发射机连接的发射通道电 路和与接收机连接的接收通道电路， 所述发射通道电路和所述接收通道电路经环形器连接 到所述基站设备的天线，
所述发射通道电路中的功率放大器和所述环形器之间接有第一滤波器， 所述接收 通道电路中的低噪声放大器和所述环形器之间接有第二滤波器 ；
所述第一滤波器的通带为 TDD 系统的下行频段， 所述第二滤波器的通带为 TDD 系 统的上行频段， 所述 TDD 系统的上行频段和下行频段不对称但有部分重叠。
优选的， 所述接收通道电路中的低噪声放大器和所述环行器之间接有开关， 所述 第二滤波器位于所述低噪声放大器和所述开关之间。
优选的， 所述接收通道电路中的低噪声放大器和所述环行器之间接有开关， 所述 第二滤波器位于所述开关和所述环行器之间。
优选的， 所述天线和所述环行器之间还接有低通滤波器， 所述低通滤波器用于滤 除所述环行器非线性引起的谐波。
优选的， 所述上行频段与下行频段的带宽不等。
优选的， 所述上行频段的中心点与下行频段的中心点不重合。
优选的， 所述上行频段和 / 或下行频段具有至少一个间断点。
优选的， 所述上行频段和下行频段各具有一个间断点， 且间断点重合。
与现有技术相比， 本发明实施例至少具有以下优点 ：
使基站能够灵活支持各种上行频段与下行频段不对称的 TDD 系统， 提高了系统的 频谱利用率。 附图说明
图 1 是现有技术中 TD-SCDMA 系统的帧结构示意图 ；
图 2 是现有技术中的典型的 TDD 系统的上下行频段配置示意图 ；
图 3 是现有技术中的典型的 TDD 系统基站的结构示意图 ；
图 4 是现有技术中的 TDD 系统和 FDD 系统邻频时的频谱示意图 ；
图 5 至图 14 分别为本发明实施例提供的各种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
针对上述问题， 为提高通信系统的频谱利用率， 本发明实施例提供一种上行频段 与下行频段不对称的 TDD 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。
本发明实施例中的上行频段与下行频段不对称的 TDD 系统包括 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 5 中的 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谱分配方式， 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 (UL) 的中间频率与下行 频段 (DL) 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。
本发明实施例中的上行频段与下行频段不对称的 TDD 系统中， 上下行频段所占用 的频率还可以没有重叠部分， 如图 14 所示。该上下行频段类似于 FDD 系统中的频段配置， 但有如下不同 ： 首先， 仍然采用 TDD 系统的时隙配置方式 ； 其次， 上下行传输需满足时间同 步； 再次， 上下行频段的宽度不要求相等， 而 FDD 系统中上下行频段宽度必须相等。
针对本发明实施例中的 TDD 系统的上行频段与下行频段不对称的情况， 如图 3 所 示的 TDD 基站前端滤波器将无法支持。为此， 本发明实施例提供了一种支持上行频段与下 行频段不对称的 TDD 系统的基站设备。
如图 15 所示， 为本发明实施例提供的一种基站设备， 该基站设备包括发射机 (TX)、 接收机 (RX) 和射频前端电路， 该射频前端电路包括与发射机连接的发射通道电路和 与接收机连接的接收通道电路， 该发射通道电路和接收通道电路经环形器 (Circulator) 连接到该基站设备的天线， 其中， 发射机的本振为 TX LO， 接收机的本振为 RX LO。
本发明实施例中， 在发射通道电路中包含有功率放大器 (PA)， 在接收通道电路中 包含有低噪声放大器 (LNA)， 且发射通道电路中的功率放大器和环形器之间接有第一滤波 器 ( 即发射滤波器 )， 接收通道电路中的低噪声放大器和环形器之间接有第二滤波器 ( 即接 收滤波器 )。其中， 第一滤波器的通带为 TDD 系统的下行频段， 第二滤波器的通带为 TDD 系 统的上行频段， 且 TDD 系统的上行频段和下行频段不对称但有部分重叠。
本发明实施例中， 上行频段与下行频段的带宽不等 ； 上行频段的中心点与下行频 段的中心点不重合 ； 上行频段和 / 或下行频段具有至少一个间断点 ； 上行频段和下行频段
各具有一个间断点， 且间断点重合。
需要注意的是， 该基站设备用于支持上行频段与下行频段不对称的 TDD 系统， 因 此， 该发射滤波器的通带为上行频段与下行频段不对称的时分双工系统中的下行频段， 该 接收滤波器的通带为上行频段与下行频段不对称的时分双工系统中的上行频段 ； 且该上行 频段与下行频段不对称且部分频谱交叠。其中， 该上行频段和 / 或下行频段使用与频分双 工 FDD 系统的频段之间的保护带。即上行频段使用与 FDD 系统的上行频段之间的低端保护 带； 和 / 或， 所述下行频段使用与 FDD 系统的下行频段之间的高端保护带。另外， 发射滤波 器和接收滤波器的带外抑制能力需要满足下行频段不对称的时分双工系统间共存共址的 杂散和阻塞要求。
本发明实施例中， 接收通道电路中的低噪声放大器和环行器之间还接有开关 (Switch)， 则第二滤波器可位于低噪声放大器和开关之间 ； 或者， 第二滤波器位于开关和环 行器之间。
本发明实施例中， 根据实际的需要以及系统设计指标的需要， 还可以在天线和环 行器之间接有低通滤波器 ( 例如， 低插损的低通滤波器 )， 该低插损的低通滤波器用于滤除 环行器非线性引起的谐波 ( 例如， 二次谐波等 )。
综上所述， 本发明实施例中， 与现有技术的基站设备相比， 原位于环行器和天线之 间的收发共用的带通滤波器分裂成两个滤波器， 一个为发射滤波器， 移至功放和环行器之 间； 一个为接收滤波器， 移至开关和环行器之间， 或低噪放和开关之间。从而满足非对称的 TDD 频谱分配要求， 对 TDD 系统基站的成本和复杂度增加很小， 与传统 TDD 前端方案相比只 增加了一个滤波器 ( 由原有带通滤波器分裂成两个滤波器 )， 成本很少 ； 而且前端低通滤波 器为 LC 滤波器， 成本可忽略。
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计算机设备 ( 可以是个人计算机， 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。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图， 附图中的模块或流 程并不一定是实施本发明所必须的。
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。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述， 不代表实施例的优劣。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例， 但是， 本发明并非局限于此， 任何本领 域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。