时分双工系统、芯片和信号放大器的制作方法

1.本技术实施例涉及通信技术领域，特别涉及一种时分双工系统、芯片和信号放大器。


背景技术：

2.大规模有源天线阵列技术(massive multiple-in multipleout，简称：massive mimo)是第五代移动通信技术(5th generation mobile communication technology，简称：5g)的核心技术，通过massive mimo可以使得包含时分双工(time division duplexing，简称：tdd)系统的通信系统获得阵列增益、分集增益、复用增益和干扰抵消增益等，从而更好的利用空间维度的资源，提高频谱效率，以获得更大的系统容量、更广的覆盖范围和更高的用户业务传输速率。
3.然而，由于massive mimo技术的多通道的特性，使用massive mimo技术势必会大幅增加通信系统的体积，增加通信系统的成本。


技术实现要素：

4.本技术实施例的主要目的在于提出一种时分双工系统、芯片和信号放大器，旨在减少tdd系统上信号放大器的数目，从而减小整个通信系统的体积，降低整个通信系统的成本。
5.为实现上述目的，本技术实施例提供了一种tdd系统，包括：收发信机、天线和信号放大器；所述收发信机用于生成第一信号，并将所述第一信号发送至所述信号放大器；所述信号放大器用于放大所述第一信号，并将放大后的所述第一信号发送至所述天线；所述天线用于发射放大后的所述第一信号；所述天线还用于接收第二信号，并将所述第二信号发送至所述信号放大器；所述信号放大器还用于放大所述第二信号，并将放大后的所述第二信号发送至所述收发信机。
6.为实现上述目的，本技术实施例还提供一种芯片，包括上述tdd系统。
7.为实现上述目的，本技术实施例还提供了一种信号放大器，所述信号放大器用于接收第一信号，放大所述第一信号，并将放大后的所述第一信号发送至天线；其中，所述第一信号是收发信机生成的信号；所述信号放大器还用于接收第二信号，放大所述第二信号，并将放大后的所述第二信号发送至所述收发信机；其中，所述第二信号是所述天线接收的信号。
8.本技术提出的时分双工系统、芯片和信号放大器，tdd系统中包括收发信机、天线，且只包含一个信号放大器，收发信机用于生成第一信号，并将第一信号发送至该信号放大器，该信号放大器可以放大收发信机生成的第一信号，并将放大后的第一信号发送至天线，供天线将放大后的第一信号发射至外界，天线还用于接收外界的第二信号，并将第二信号发送至该信号放大器，该信号放大器还可以放大第二信号，并将放大后的第二信号发送至收发信机，考虑到传统的tdd系统发射信号和接收信号分别使用两个信号放大器，而tdd系
统发射和接收是分时工作的，发射和接收并不能同时进行，因此本技术的实施例发射和接收共用同一个信号放大器，该信号放大器既可以放大待发射的信号，又可以放大接收到的信号，可以减少tdd系统上信号放大器的数目，从而减小整个通信系统的体积，降低整个通信系统的成本，尤其针对多通道的massive mimo通信系统，使用本技术的实施例的tdd系统，信号放大器的数目为原先的一半，能够显著降低使用massive mimo技术的通信系统的成本。
附图说明
9.图1是传统tdd系统的结构示意图；
10.图2是根据本技术一个实施例中的tdd系统的结构示意图一；
11.图3是根据本技术一个实施例中的tdd系统的实际应用的示意图；
12.图4是根据本技术另一个实施例中的tdd系统的结构示意图二；
13.图5是根据本技术另一个实施例中的信号放大器的具体实现的示意图一；
14.图6是根据本技术另一个实施例中的tdd系统的结构示意图三；
15.图7是根据本技术另一个实施例中的信号放大器的具体实现的示意图二；
16.图8是根据本技术另一个实施例中的tdd系统的结构示意图四；
17.图9是根据本技术另一个实施例中的tdd系统的结构示意图五；
18.图10是根据本技术另一个实施例中的获取信号放大器的流程图；
19.图11是根据本技术另一个实施例中的芯片的结构示意图；
20.图12是根据本技术另一个实施例中的信号放大器的结构示意图。
具体实施方式
21.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本技术各实施例中，为了使读者更好地理解本技术而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本技术所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本技术的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。
22.massive mimo技术是5g通信的核心技术，通过massive mimo技术可以使得包括tdd系统在内的通信系统获得阵列增益、分集增益、复用增益和干扰抵消增益等，从而更好的利用空间维度的资源，提高频谱效率，以获得更大的系统容量、更广的覆盖范围和更高的用户业务传输速率，传统的tdd系统的结构示意图可以如图1所示，传统的tdd系统至少包括收发信机、天线、用于放大天线接收到的接收信号的第一信号放大器和用于放大收发信机生成的发射信号的第二信号放大器，当tdd系统处于接收时隙时，第一信号放大器处于工作状态，放大天线接收到的接收信号；当tdd系统处于发射时隙时，第二信号放大器处于工作状态，放大收发信机生成的发射信号。
23.本技术的发明人发现，传统的tdd系统中，一个系统里需要两个信号放大器，而massive mimo技术具有多通道的特性，massive mimo技术可以配置64个天线，128个天线甚至是256个天线，即massive mimo技术可以包含256个tdd系统，若每个tdd系统需要两个信
号放大器，整个massive mimo技术就需要512个信号放大器，这大幅增加整个通信系统的体积，增加了整个通信系统的成本。
24.为了解决上述的通信系统的体积过大、通信系统的成本过高的问题，本技术的一个实施例提供了一种tdd系统。下面对本实施例的tdd系统的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。
25.本实施例的tdd系统的结构示意图可以如图2所示，包括：收发信机11，天线13和一个信号放大器12，收发信机11与信号放大器12连接，信号放大器12还与天线13连接。
26.收发信机11用于生成第一信号，并将第一信号发送至信号放大器12。
27.在具体实现中，当通信系统需要向其他设备发送信息时，可以向收发信机11发送携带有该信息的数字信号，收发信机11的数模转换器将该数字信号转换成模拟信号，即第一信号，并将第一信号发送至信号放大器12。
28.信号放大器12用于放大第一信号，并将放大后的第一信号发送至天线13。
29.在具体实现中，信号放大器12在收到收发信机11发送来的第一信号后，可以放大第一信号，并将放大后的第一信号发送至天线13。
30.天线13用于发射放大后的第一信号。
31.在具体实现中，天线13在收到信号放大器12发送来的放大后的第一信号后，可以将放大后的第一信号转换为空间电磁波，天线13将空间电磁波通过广播的方式发射至外界，或者通过连接的方式发送给其他设备。
32.天线13还用于收第二信号，并将第二信号发送至信号放大器12。
33.在具体实现中，天线13可以实时扫描外界的空间电磁波，当检测到外界的某个空间电磁波为本端设备需要的空间电磁波时，天线13可以将该空间电磁波转换为电信号，即收到的第二信号，并将第二信号发送至信号放大器12。
34.信号放大器12还用于放大第二信号，并将放大后的第二信号发送至收发信机11。
35.在具体实现中，信号放大器12在收到天线13发送的第二信号后，可以放大第二信号，并将放大后的第二信号发送至收发信机11，收发信机11在收到信号放大器12发送来的放大后的第二信号后，可以通过内部的模数转换器，将放大后的第二信号转换成数字信号，再进行后续的处理。
36.在一个例子中，本实施例的tdd系统的实际应用的示意图可以如图3所示，tdd系统中包括收发信机11、一个信号放大器12、功率放大器14、环形器15、天线13和低噪声放大器16，收发信机11与信号放大器12连接，信号放大器12还分别与功率放大器14和低噪声放大器16连接，环形器15分别于天线13、功率放大器14和低噪声放大器16连接。
37.在如图3所示的tdd系统中，环形器15通过第一端口与天线13连接，通过第二端口与功率放大器14连接，并通过第三端口与低噪声放大器16连接，环形器是具有多个端口的非可逆器件，适用环形器可以有效避免信号逆向传输导致通信系统出错，可以有效提升通信系统工作的流畅度。
38.在如图3所示的tdd系统中，收发信机11、信号放大器12、功率放大器14、环形器15和天线13组成了该tdd系统的发射链路，收发信机11通过内部的数模转换器，将携带有待发送信息的数字信号转换成模拟信号，即第一信号，并将第一信号发送至信号放大器12，信号放大器12对第一信号进行一级放大，并将一级放大后的第一信号发送至功率放大器14，功
率放大器14在预设的失真率条件下，将一级放大后的第一信号以最大功率输出，即对第一信号进行二级放大，二级放大后的第一信号经环形器15的第二端口进入环形器15，从环形器的第一端口输出至天线13，天线13将二级放大后的第一信号转换成空间电磁波，并发射到外界空间中。
39.在如图3所示的tdd系统中，天线13、环形器15、低噪声放大器16、信号放大器12和收发信机11组成了该tdd系统的接收链路，天线13在检测到外界的某个空间电磁波为本端设备需要的空间电磁波时，天线13将该空间电磁波转换为电信号，即收到第二信号，第二信号经环形器15的第一端口进入环形器15，从环形器15的第三端口输出至低噪声放大器16，低噪声放大器16对第二信号进行一级放大，减小噪声对信号的影响，提高输出的信噪比，低噪声放大器16将一级放大后的第二信号发送至信号放大器12，信号放大器12对第二信号进行二级放大，并将二级放大后的第二信号发送至收发信机11，收发信机11通过内部的模数转换器，将二级放大后的第二信号转换成数字信号，再进行后续的处理。
40.本实施例，相较于传统massive mimo技术的tdd系统而言，本技术的实施例，tdd系统中包括收发信机、天线，且只包含一个信号放大器，收发信机用于生成第一信号，并将第一信号发送至该信号放大器，该信号放大器可以放大收发信机生成的第一信号，并将放大后的第一信号发送至天线，供天线将放大后的第一信号发射至外界，天线还用于接收外界的第二信号，并将第二信号发送至该信号放大器，该信号放大器还可以放大第二信号，并将放大后的第二信号发送至收发信机，考虑到传统的tdd系统发射信号和接收信号分别使用两个信号放大器，而tdd系统发射和接收是分时工作的，发射和接收并不能同时进行，因此本技术的实施例发射和接收共用同一个信号放大器，该信号放大器既可以放大待发射的信号，又可以放大接收到的信号，可以减少tdd系统上信号放大器的数目，从而减小整个通信系统的体积，降低整个通信系统的成本，尤其针对多通道的massive mimo通信系统，对于使用massive mimo技术，配置了256个天线的通信系统而言，使用传统的tdd系统需要配置512个信号放大器，而使用本技术的实施例的tdd系统只需要配置256个信号放大器，信号放大器的数目为原先的一半，能够显著降低使用massive mimo技术的通信系统的成本。
41.本技术的另一个实施例提供了一种tdd系统。下面对本实施例的tdd系统的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。
42.本实施例的tdd系统的结构示意图可以如图4所示，包括：收发信机11、信号放大器12和天线13，信号放大器12包括切换模块121和放大模块122，切换模块121分别与收发信机11、放大模块122和天线13连接。
43.切换模块121用于切换信号放大器12的工作状态，切换信号放大器12的工作状态包括：在发射时隙将信号放大器12的工作状态切换为用于放大第一信号的发射工作状态，或在接收时隙将信号放大器12的工作状态切换为用于放大第二信号的接收工作状态，放大模块122用于放大第一信号，或放大第二信号，切换模块可以随着tdd系统时隙的改变，自动切换信号放大器12的工作状态，无需通过人工下达指令进行切换，可以保证放大模块可以快速地对收到的第一信号或第二信号进行放大，同时保证发射时和接收时链路是独立的，二者互不影响，避免信号发生错误传输。
44.在一个例子中，信号放大器12的切换模块121和放大模块122可以由如图5所示的结构实现，切换模块121为两个单刀双掷开关，即第一开关和第二开关，在发射时隙，第一开
关与收发信机之间的连接导通，与天线之间的连接断开，第二开关与天线之间的连接导通，与收发信机之间的连接断开；在接收时隙，第一开关与天线之间的连接导通，与收发信机之间的连接断开，第二开关与收发信机之间的连接导通，与天线之间的连接断开。
45.本实施例，所述信号放大器包括切换模块和放大模块；所述切换模块分别与所述收发信机、所述天线和所述放大模块连接；所述切换模块用于切换所述信号放大器的工作状态，所述切换所述信号放大器的工作状态包括：在发射时隙将所述工作状态切换为用于放大所述第一信号的发射工作状态，或在接收时隙将所述工作状态切换为用于放大所述第二信号的接收工作状态；所述放大模块用于放大所述第一信号，或放大所述第二信号，切换模块可以随着tdd系统时隙的改变，自动切换信号放大器的工作状态，无需通过人工下达指令进行切换，可以保证放大模块可以快速地对收到的第一信号或第二信号进行放大，同时保证发射时和接收时链路是独立的，二者互不影响，避免信号发生错误传输。
46.本技术的另一个实施例提供了一种tdd系统。下面对本实施例的tdd系统的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。
47.本实施例的tdd系统的结构示意图可以如图6所示，包括：收发信机11、信号放大器22和天线13，信号放大器22包括切换模块221、滤波模块223和放大模块222，切换模块221分别与收发信机11、放大模块222、滤波模块223和天线13连接，滤波模块223还与放大模块222连接。
48.滤波模块223用于对收到的第一信号进行滤波，或对收到的第二信号进行滤波。
49.在具体实现中，收发信机11生成第一信号并将第一信号发送至信号放大器22后，信号放大器22的切换模块221先将第一信号发送至滤波模块223进行滤波，滤波模块223再将滤波后的第一信号发送至放大模块222，放大模块222再将放大后的第一信号经切换模块221发送至天线13，天线13将放大后的第一信号发射至外界空间；天线13在接收到第二信号并将第二信号发送至信号放大器22后，信号放大器22的切换模块221先将第二信号发送至滤波模块223进行滤波，滤波模块223再将滤波后的第二信号发送至放大模块222，放大模块222再将放大后的第二信号经切换模块221发送至收发信机11。
50.在一个例子中，信号放大器22的切换模块221、滤波模块223和放大模块222可以由如图7所示的结构实现，在发射时隙，第一开关与收发信机之间的连接导通，与天线之间的连接断开，第一信号可以进入信号放大器中的滤波器进行滤波；在接收时隙，第一开关与天线之间的连接导通，与收发信机之间的连接断开，第二信号可以进入信号放大器中的滤波器进行滤波。
51.本实施例，所述信号放大器还包括滤波模块；所述滤波模块分别与所述切换模块和所述放大模块连接；所述滤波模块用于对收到的所述第一信号进行滤波，或对收到的所述第二信号进行滤波，在放大前先将第一信号和第二信号进行滤波，对带外信号进行抑制，防止在放大第一信号或放大第二信号时误将噪声也放大，可以提升放大后的第一信号或放大后的第二信号的质量。
52.本技术的另一个实施例提供了一种tdd系统。下面对本实施例的tdd系统的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。
53.本实施例的tdd系统的结构示意图可以如图8所示，包括：收发信机11、信号放大器32和天线13，信号放大器32包括切换模块321和可变增益放大模块322，切换模块321分别与
收发信机11、可变增益放大模块322和天线13连接。
54.可变增益放大模块322用于根据预设的第一增益系数放大第一信号，或根据预设的第二增益系数放大第二信号。
55.具体而言，预设的第一增益系数和预设的第二增益系数可以由本领域的技术人员根据实际需要进行设定，本技术的实施例对此不做具体限定。
56.在具体实现中，收发信机11生成第一信号并将第一信号发送至信号放大器32后，信号放大器32的可变增益放大模块322根据预设的第一增益系数放大第一信号，并将经第一增益系数放大后的第一信号通过天线13发射至外界空间中；天线13收到第二信号并将第二信号发送至信号放大器32后，信号放大器32的可变增益放大模块322根据预设的第二增益系数放大第二信号，并将经第二增益系数放大后的第二信号发送至收发信机11。
57.在一个例子中，可变增益放大模块322可以根据可变增益放大器(variable gain amplifier，简称：vga)实现。
58.本实施例，所述信号放大器为可变增益放大器，所述放大模块为可变增益放大模块；所述可变增益放大模块用于根据预设的第一增益系数放大所述第一信号，或根据预设的第二增益系数放大所述第二信号，考虑到tdd系统在接收信号和发射信号时，需要的放大增益可能不同，本实施例，放大模块为可变增益放大模块，在放大第一信号时使用第一增益系数，放大第二信号时使用第二增益系数，使得tdd系统更加灵活，更好地满足用户的实际需要。
59.在一个实施例中，tdd系统的结构示意图可以如图9所示，包括：收发信机11、信号放大器42和天线13，信号放大器42包括切换模块421、滤波模块423和可变增益放大模块422，切换模块421分别与收发信机11、可变增益放大模块422、滤波模块423和天线13连接，滤波模块423还与可变增益放大模块422连接。
60.在具体实现中，收发信机11生成第一信号并将第一信号发送至信号放大器42后，信号放大器42的切换模块421先将第一信号发送至滤波模块423进行滤波，滤波模块423再将滤波后的第一信号发送至可变增益放大模块422，可变增益放大模块422根据预设的第一增益系数放大滤波后的第一信号，再将放大后的第一信号经切换模块421发送至天线13，天线13将放大后的第一信号发射至外界空间；天线13在接收到第二信号并将第二信号发送至信号放大器42后，信号放大器42的切换模块421先将第二信号发送至滤波模块423进行滤波，滤波模块423再将滤波后的第二信号发送至可变增益放大模块422，可变增益放大模块422再将放大后的第二信号经切换模块421发送至收发信机11。
61.值得一提的是，本实施例中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施例中并没有将与解决本技术所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施例中不存在其它的单元。
62.在一个实施例中，tdd系统中的信号放大器可以由如图10所示的各步骤获取，具体包括：
63.步骤501，根据预设的用于放大发射信号的信号放大器的技术指标，和预设的用于放大接收信号的信号放大器的技术指标，确定tdd系统的信号放大器的技术指标。
64.具体而言，预设的用于放大发射信号的信号放大器的技术指标，和预设的用于放
大接收信号的信号放大器的技术指标，可以有本领域的技术人员根据实际需要进行设定。
65.在一个例子中，获取tdd系统中的信号放大器可以由服务器实现，本领域的技术人员可以对传统的tdd系统进行拆解，进行射频链路分析，获取传统的tdd系统的发射链路和接收链路，并根据传统的tdd系统的发射链路和接收链路，获取用于放大发射信号的信号放大器的技术指标和用于放大接收信号的信号放大器的技术指标，将这些技术指标保存在服务器内部的存储器中，作为预设的用于放大发射信号的信号放大器的技术指标，和预设的用于放大接收信号的信号放大器的技术指标，服务器对这两个预设的技术指标进行拆解和合并，确定tdd系统的信号放大器的技术指标。
66.在一个例子中，信号放大器包括切换模块和放大模块，tdd系统的信号放大器的技术指标包括放大模块的技术指标和切换模块的技术指标，放大模块的技术指标包括但不限于：增益系数，放大模块的驻波，噪声系数，1db压缩点和三阶交调点等；切换模块的技术指标包括但不限于：切换模块的插损，隔离度和切换模块的驻波等。
67.在一个例子中，tdd系统的信号放大器还包括滤波模块，tdd系统的信号放大器的技术指标还包括滤波模块的技术指标，滤波模块的技术指标包括但不限于：带外抑制，滤波模块的插损和滤波模块的驻波等。
68.步骤502，获取符合tdd系统的信号放大器的技术指标的信号放大器。
69.步骤503，根据符合tdd系统的信号放大器的技术指标的信号放大器，构建tdd系统。
70.在具体实现中，服务器内部的存储器中保存有若干已有的信号放大器的技术指标，服务器在确定tdd系统的信号放大器的技术指标后，可以在已有的信号放大器中寻找符合tdd系统的信号放大器的技术指标的信号放大器，并根据收发信机、天线和任一个符合tdd系统的信号放大器的技术指标的信号放大器，构建tdd系统。
71.在一个实施例中，服务器在构建完成tdd系统后，还可以对tdd系统进行测试，并输出tdd系统的测试结果，对tdd系统进行的测试包括：测试放大模块的增益系数、噪声系数、1db压缩点和三阶交调点，测试切换模块的切换时间，测试滤波模块的带外抑制等。在构建tdd系统后，对tdd系统进行多项测试，保证tdd系统符合用户的使用需求，进一步提升用户的使用体验。
72.本实施例，所述信号放大器通过以下步骤获取：根据预设的用于放大发射信号的信号放大器的技术指标，和预设的用于放大接收信号的信号放大器的技术指标，确定所述tdd系统的信号放大器的技术指标；获取符合所述tdd系统的信号放大器的技术指标的信号放大器；根据符合所述tdd系统的信号放大器的技术指标的信号放大器，构建所述tdd系统，基于标准的、预设的用于放大发射信号的信号放大器的技术指标，和用于放大接收信号的信号放大器的技术指标，来确定本技术实施例的tdd系统的技术指标，选取符合tdd系统的技术指标的信号放大器来构建tdd系统，可以保证构建的tdd系统的可以正常的对接收信号和发射信号进行放大，满足用户的使用需求。
73.本技术的另一个实施例提供了一种芯片，所述芯片包括上述实施例中的tdd系统，本实施例的芯片的结构示意图可以如图11所示，包括12个引脚，其中，2号引脚、4号引脚、6号引脚、8号引脚和11号引脚可以接地，1号引脚用于接收信号的输入，9号引脚用于接收信号的输出，7号引脚用于发射信号的输入，3号引脚用于发射信号的输出，5号引脚接入电源，
10号引脚用于实现芯片的开通与关断，12号引脚用于控制芯片待机休眠。
74.本技术的另一个实施例提供了一种信号放大器，用于接收第一信号，放大第一信号，并将放大后的第一信号发送至天线，其中，第一信号是收发信机生成的信号；还用于接收第二信号，放大第二信号，并将放大后的第二信号发送至收发信机，其中，第二信号是天线接收的信号。
75.在一个例子中，本实施例的信号放大器的结构示意图可以如图12所示，包括第一端口61，第二端口62，第三端口63和第四端口64，第一端口61用于接收第一信号，第二端口62用于输出放大后的第一信号，第三端口63用于接收第二信号，第四端口64用于输出放大后的第二信号。
76.本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本技术的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本技术的精神和范围。