CN100539471C - Td-scdma覆盖系统及其数字时隙自动电平控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明TD-SCDMA覆盖系统数字时隙自动电平控制方法，包括步骤：a、检测上、下行链路中相应位置的射频信号功率，输出包络检波信号；b、获取信号的自动电平控制起控值及上、下行时隙切换点信息；c、结合帧同步指示信号及时隙切换点信息产生时隙指示信号；d、根据时隙指示信号输出相应的控制信息，并对各相应包络检波信号进行采样，获得各相应位置的各时隙的功率采样值；e、根据信号上、下行时的时隙指示信号、时隙功率采样值、自动电平控制起控值，在各个时隙开始前产生相应各衰减器的衰减控制值。本发明还公开了一种应用数字时隙自动电平控制方法的TD-SCDMA覆盖系统。本发明有效保护了覆盖系统并实现对其输出功率的精确控制。

Description

TD-SCDMA覆盖系统及其数字时隙自动电平控制方法

【技术领域】

本发明涉及移动通信覆盖系统领域，尤其涉及一种TD-SCDMA覆盖系统及其数字时隙自动电平控制方法。

【技术背景】

在应用TD-SCDMA系统进行组网时，也会碰到通信盲区问题，因为在信号的传播过程中，经常会遇到阻挡物，如建筑物、山脉、各种复杂地形等，在阻挡物的背面以及各种地下建筑物的内部，如地下商场、地铁、隧道中，由于信号不能覆盖产生通信盲区。直放站系统具有投资成本低和能够迅速扩大覆盖区域的特点，在无线网络优化和覆盖中成为不可或缺的一部分。直放站系统分为室外直放站和室内直放站。在建设室内或室外覆盖系统时仅使用直放站还很难解决大规模覆盖的要求，有时需要配合使用干线放大器。

TD-SCDMA系统中，上行信号和下行信号处于同一频率，通过时间复用的方式区分上行和下行。如果在TD-SCDMA系统中使用传统的直放站或干线放大器，直放站或干线放大器上行下行处理系统工作在同一频率上，上下行信号将会产生正反馈，导致信号恶化，干线放大器将无法使用，因此需要直放站或干线放大器中需要有同步模块实现对TD-SCDMA信号的帧同步，使得直放站或干线放大器在正确的上下行时隙间实现切换。

为了对直放站和干线放大器实施保护和控制直放站和干线放大器的输出功率，需要在直放站和干线放大器内实现ALC(Auto Level Control：自动电平控制)功能。传统的ALC功能是通过模拟的方式实现的，通过对输出信号进行检波，得到信号的模拟包络，由于包络电平表征了信号强度，使用得到的检波包络直接回馈来控制系统链路中相应的ATT(Attenuator：衰减器)，即完成了相应的ALC功能。此种方式用在频分复用的系统中是非常有效的，但对于采用时分复用的TD-SCDMA系统而言，由于每个时隙信号达到检波电路后才会得到相应的检波信号，此时用得到的检波信号回馈进行ATT控制，则会导致每个时隙信号的开始部分没有进行ALC而后面的信号却又进行了ALC，对实际的TD-SCDMA信号造成了破坏。

【发明内容】

本发明的目的就是要克服上述不足，提供一种在TD-SCDMA直放站、干线放大器等覆盖系统中能实现精确数字时隙自动电平控制的TD-SCDMA覆盖系统数字时隙自动电平控制方法。

本发明的另一目的在于提供一种应用上述数字时隙自动电平控制方法的TD-SCDMA覆盖系统。

本发明的第一个目的是通过如下技术方案实现的：

所述TD-SCDMA覆盖系统数字时隙自动电平控制方法，包括如下步骤：

a、通过检测上、下行链路中各相应位置的射频信号功率，输出包络检波信号，包络检波信号的幅度表征了功率强度；

b、获取上、下行信号的自动电平控制起控值及上、下行时隙切换点信息；

c、结合帧同步指示信号及上、下行时隙切换点信息产生时隙指示信号；

d、根据时隙指示信号输出相应的控制信息，对上、下行链路中各相应包络检波信号进行采样，获得上、下行链路中各相应位置各时隙的功率采样值；

e、根据信号上、下行时的时隙指示信号、时隙功率采样值、自动电平控制起控值，在各个时隙开始前产生上、下行链路中相应各衰减器的各时隙衰减控制值；

f、根据衰减控制值，在每个时隙开始前产生并送出衰减器控制信号。

所述步骤f中所述的衰减器控制信号可以模拟或数字任一形式输出。

所述帧同步指示信号由TD-SCDMA覆盖系统统一产生。

本发明的第二个目的是通过如下技术方案实现的：

所述TD-SCDMA覆盖系统，包括近端转接电路、下行放大电路、上行放大电路、远端转接电路、同步模块以及监控主机；

所述近端转接电路、下行放大电路、远端转接电路依次电性连接构成下行链路；下行放大电路将近端转接电路传输来的下行信号放大后经远端转接电路传输至远端进行覆盖；

所述远端转接电路、上行放大电路、近端转接电路依次电性连接构成上行链路；上行放大电路将经远端转接电路传输来的上行信号进行功率放大后经近端转接电路传输至基站；

所述同步模块通过一耦合器获取下行信号，并产生同步信号，将该信号传输至上、下行链路中实现同步控制；

监控主机，通过有线或无线的方式监控TD-SCDMA覆盖系统的各种参数，可通过其设置自动电平控制起控值；

此外，还包括数字时隙自动电平控制模块，其分别与所述同步模块、上、下行放大电路连接，所述数字时隙自动电平控制模块接收同步模块的帧同步指示信号，结合帧同步指示信号及上、下行时隙切换点信息产生时隙指示信号；还接收通过上、下行放大电路中的检波电路产生的包络检波信号；然后根据时隙指示信号输出相应的控制信息，并对上、下行链路中各相应包络检波信号进行采样，获得上、下行链路中各相应位置各时隙的功率采样值；然后根据信号上、下行时的时隙指示信号、时隙功率采样值、自动电平控制起控值，在各个时隙开始前产生各时隙的衰减控制值；最后根据衰减控制值，在每个时隙开始前产生并送出衰减器控制信号到上、下行放大电路中，实现准确的自动电平控制。

具体而言，所述数字时隙自动电平控制模块包括功率采样控制模块、功率采样ADC子模块、MCU子模块、MCU通信控制子模块、时隙指示信号产生子模块、时隙衰减值产生子模块以及衰减器控制信号产生子模块；

MCU子模块，与所述监控主机连接，用以与所述监控主机通信，获得上、下行信号的自动电平控制起控值及上、下行时隙切换点信息，其输出端连接MCU通信控制子模块的输入端；

MCU通信控制子模块，用以通过数据总线接收MCU子模块传来的数据并将该数据转发至与其输出端分别连接的时隙指示信号产生子模块及时隙衰减值产生子模块；

时隙指示信号产生子模块，用以接受MCU通信控制子模块从MCU子模块转发来的上、下行时隙切换点信息，并结合同步模块产生的帧同步指示信号产生时隙指示信号后，将所述时隙指示信号传输给分别与之连接的功率采样控制子模块和时隙衰减值产生子模块；

功率采样控制子模块，根据输入的时隙指示信号产生对功率采样ADC子模块的相应控制信号，控制功率采样ADC子模块对输入的各路包络检波信号进行时隙功率采样，并将由功率采样ADC子模块传输来的功率采样值传输至与之连接的时隙衰减值产生子模块；

功率采样ADC子模块，其与上、下行放大电路连接，用以接受所述包络检波信号并接受功率采样控制子模块的控制对上、下行链路中各相应包络检波信号进行功率采样，然后将功率采样值传输至所述功率采样控制子模块；

时隙衰减值产生子模块，用以根据输入的时隙指示信号、各时隙功率采样值、自动电平控制起控值在各个时隙开始前产生上、下行链路中相应各衰减器的各时隙衰减控制值，并将其传输至与之连接的衰减器控制信号产生子模块；

衰减器控制信号产生子模块，其与上、下行放大电路连接，用以根据衰减控制值，在每个时隙开始前对系统产生各衰减器的控制信号，并馈入上、下行链路的上、下行放大电路中。

所述MCU通信子模块、时隙指示信号产生子模块、时隙衰减值产生子模块以及功率采样控制子模块被集成在同一控制芯片中。所述控制芯片为FPGA、CPLD、EPLD中任意一种。

所述衰减器控制信号可为模拟信号或数字信号，根据覆盖系统需求而定。

所述上行放大电路、下行放大电路均可为低噪声放大器、选频电路、功率放大器中的任意可能组合之一。

与现有技术相比，本发明具备如下优点：解决了传统ALC不适于TD-SCDMA覆盖系统的问题，采用数字自动电平控制的方法，有效保护了TD-SCDMA覆盖系统并实现对其输出功率的精确控制。

【附图说明】

图1为本发明TD-SCDMA覆盖系统原理示意图；

图2为本发明数字时隙自动电平控制模块的原理示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明：

众所周知，当TD-SCDMA覆盖系统(如直放站和干放)工作时，覆盖系统的下行放大电路和上行放大电路分别通过其内部的检波电路输出射频信号的包络检波信号，检波信号的电平幅度表征了信号的功率强度。

基于上述表征了信号功率强度的检波信号，本发明中按照以下思路设计：TD-SCDMA覆盖系统使用同步功能模块获得帧同步指示信号，并输出给数字时隙自动电平控制模块。TD-SCDMA覆盖系统使用数字时隙自动电平控制(简称ALC)模块完成数字时隙ALC功能，其根据输入的帧同步指示信号产生指示信号指示各个时隙的起始时刻，然后在各个相应的时隙使用功率采样ADC芯片对上、下行放大电路输出的检波信号进行采样，得到了各个时隙的功率。数字时隙ALC模块通过一MCU子模块与监控主机通信，监控主机可以设置ALC起控值，数字时隙ALC模块根据采样计算得到的各个时隙功率与ALC起控值，经过运算得到上、下行链路中各个ATT(衰减器)的各时隙不同的设置值，然后在每个时隙开始前送出对应时隙的各个ATT控制信号，从而用数字处理的方法对上、下行TD-SCDMA信号完成了各时隙的ALC功能。

请参阅图1，依据上述设计思路，本发明应用了数字时隙自动电平控制方法的TD-SCDMA覆盖系统包括近端转接电路11、下行放大电路21、上行放大电路22、远端转接电路12、同步模块32以及监控主机(未图示)。

所述近端转接电路11、下行放大电路21、远端转接电路12依次电性连接构成下行链路；下行放大电路12将近端转接电路11传输来的下行信号放大后经远端转接电路12传输至远端MT进行覆盖。

所述远端转接电路12、上行放大电路22、近端转接电路11依次电性连接构成上行链路；上行放大电路22将经远端转接电路12传输来的上行信号进行功率放大后经近端转接电路11传输至基站。

上、下行放大电路21，22均内置有检波电路(未图示，下同)，能产生表征了功率强度的包络检波信号。

所述同步模块32通过一耦合器31获取下行信号，并产生同步信号，将该信号传输至上、下行链路中实现同步控制；该耦合器31可置于下行链路中任意一处。

监控主机(未图示)，通过有线方式或无线调制解调器(未图示)的方式监控TD-SCDMA覆盖系统的各种参数，可通过其设置自动电平控制起控值；

此外，还包括数字时隙自动电平控制模块4，其分别与所述同步模块32、上、下行放大电路21，22连接，所述数字时隙自动电平控制模块4接收同步模块32的帧同步指示信号，结合帧同步指示信号及上、下行时隙切换点信息产生时隙指示信号；还接收通过上、下行放大电路21，22中的检波电路产生的包络检波信号；然后根据时隙指示信号输出相应的控制信息，并对上、下行链路中各相应包络检波信号进行采样，获得上、下行链路中各相应位置各时隙的功率采样值；然后根据信号上、下行时的时隙指示信号、时隙功率采样值、自动电平控制起控值，在各个时隙开始前产生上、下行链路中相应各衰减器的各时隙衰减控制值；最后根据衰减控制值，在每个时隙开始前产生并送出各个衰减器的控制信号到上、下行放大电路21，22中，实现准确的自动电平控制。

请结合图1和图2，具体而言，所述数字时隙自动电平控制模块4包括功率采样控制模块44、功率采样ADC子模块46、MCU子模块45、MCU通信控制子模块41、时隙指示信号产生子模块42、时隙衰减值子模块43以及衰减器控制信号产生子模块47；

MCU子模块45，与所述监控主机连接，用以与所述监控主机通信，获得上、下行信号的自动电平控制起控值及上、下行时隙切换点信息，其输出端连接MCU通信控制子模块41的输入端；

MCU通信控制子模块41，用以通过数据总线接收MCU子模块45传来的数据并将该数据转发至与其输出端分别连接的时隙指示信号产生子模块42及时隙衰减值产生子模块43；

时隙指示信号产生子模块42，用以接受MCU通信控制子模块41从MCU子模块45转发来的上、下行时隙切换点信息，并结合同步模块32产生的帧同步指示信号产生时隙指示信号后，将所述时隙指示信号传输给分别与之连接的功率采样控制子模块44和时隙衰减值产生子模块43；

功率采样控制子模块44，根据输入的时隙指示信号产生对功率采样ADC子模块46的相应控制信号，控制功率采样ADC子模块46对输入的各路包络检波信号进行时隙功率采样，并将由功率采样ADC子模块传输来的功率采样值传输至与之连接的时隙衰减值产生子模块43；

功率采样ADC子模块46，其与上、下行放大电路21，22连接，用以接受所述上、下行放大电路21，22传输来的包络检波信号并接受功率采样控制子模块44的控制对包络检波信号进行功率采样，然后将功率采样值传输至所述功率采样控制子模块44；

时隙衰减值产生子模块43，用以根据输入的时隙指示信号、各时隙功率采样值、自动电平控制起控值在各个时隙开始前产生上、下行链路中相应各衰减器的各时隙衰减控制值，并将其传输至与之连接的自动衰减控制信号产生子模块47；

衰减器控制信号产生子模块47，其与上、下行放大电路21，22连接，用以根据衰减控制值，在每个时隙开始前对系统产生上、下行链路中各相应衰减器的控制信号，并馈入上、下行链路的上、下行放大电路21，22中，实现在每个时隙开始前送出精确的衰减信号，实现精确的ALC控制。

所述MCU通信子模块41、时隙指示信号产生子模块42、时隙衰减值产生子模块43以及功率采样控制子模块44被集成在同一控制芯片中。所述控制芯片为FPGA、CPLD、EPLD中任意一种。

所述衰减器控制信号可为模拟信号或数字信号，适应所述覆盖系统的要求而定。

所述上行放大电路22、下行放大电路21均可为低噪声放大器、选频电路、功率放大器中的任意可能组合之一。

同上述实施例中，可抽象出本发明TD-SCDMA覆盖系统中数字时隙自动电平控制方法，具体包括如下步骤：

a、通过检测上、下行链路中各相应位置的射频信号功率，输出包络检波信号，包络检波信号的幅度表征了功率强度；

b、获取上、下行信号的自动电平控制起控值及上、下行时隙切换点信息；

c、结合由TD-SCDMA覆盖系统的同步模块产生的帧同步指示信号及上、下行时隙切换点信息产生时隙指示信号；

d、根据时隙指示信号输出相应的控制信息，对上、下行链路中各相应包络检波信号进行采样，获得上、下行链路中各相应位置的各时隙功率采样值；

e、根据信号上、下行时的时隙指示信号、时隙功率采样值、自动电平控制起控值，在各个时隙开始前产生各时隙的衰减控制值；

f、根据衰减控制值，在每个时隙开始前产生并送出上、下行链路中各衰减器的控制信号，其中衰减器控制信号可以模拟或数字任一形式输出，根据所应用的覆盖系统的需求而定。

本发明适用于各种直放站和干线直放站，但并不受此限制。利用本发明可使TD-SCDMA覆盖系统得以较好的保护，并使其实现精确的数字时隙自动电平控制。

Claims (10)

1、一种TD-SCDMA覆盖系统数字时隙自动电平控制方法，其特征在于包括如下步骤：

a、通过检测上、下行链路中各相应位置的射频信号功率，输出包络检波信号，包络检波信号的幅度表征了功率强度；

b、获取上、下行信号的自动电平控制起控值及上、下行时隙切换点信息；

c、结合帧同步指示信号及上、下行时隙切换点信息产生时隙指示信号；

d、根据时隙指示信号输出相应的控制信息，对上、下行链路中各相应包络检波信号进行采样，获得上、下行链路各相应位置各时隙的功率采样值；

e、根据信号上、下行时的时隙指示信号、时隙功率采样值、自动电平控制起控值，在各个时隙开始前产生上、下行链路中相应各衰减器的各时隙的衰减控制值；

f、根据衰减控制值，在每个时隙开始前产生并送出衰减器控制信号，控制链路中的各衰减器的衰减值。

2、根据权利要求1所述的TD-SCDMA覆盖系统数字时隙自动电平控制方法，其特征在于步骤f中所述的衰减器控制信号可以模拟或数字任一形式输出。

3、根据权利要求1或2所述的TD-SCDMA覆盖系统数字时隙自动电平控制方法，其特征在于：所述帧同步指示信号由TD-SCDMA覆盖系统统一产生。

4、一种TD-SCDMA覆盖系统，包括近端转接电路、下行放大电路、上行放大电路、远端转接电路、同步模块以及监控主机；

所述近端转接电路、下行放大电路、远端转接电路依次电性连接构成下行链路；下行放大电路将近端转接电路传输来的下行信号放大后经远端转接电路传输至远端进行覆盖；

所述远端转接电路、上行放大电路、近端转接电路依次电性连接构成上行链路；上行放大电路将经远端转接电路传输来的上行信号进行功率放大后经近端转接电路传输至基站；

所述同步模块通过一耦合器获取下行信号，并产生同步信号，将该信号传输至上、下行链路中实现同步控制；

监控主机，通过有线或无线的方式监控TD-SCDMA覆盖系统的各种参数，可通过其设置自动电平控制起控值；

其特征在于：

还包括数字时隙自动电平控制模块，其分别与所述同步模块、上行放大电路、下行放大电路连接，所述数字时隙自动电平控制模块接收同步模块的帧同步指示信号，结合帧同步指示信号及上、下行时隙切换点信息产生时隙指示信号；还接收通过上、下行放大电路中的检波电路产生的包络检波信号；然后根据时隙指示信号输出相应的控制信息，并对上、下行链路中各相应包络检波信号进行采样，获得上、下行链路中各相应位置各时隙的功率采样值；然后根据信号上、下行时的时隙指示信号、时隙功率采样值、自动电平控制起控值，在各个时隙开始前产生上、下行链路中相应各衰减器的各时隙的衰减控制值；最后根据衰减控制值，在每个时隙开始前产生并送出衰减器控制信号到上、下行放大电路中，控制上、下行放大电路的衰减器的衰减值，从而控制上、下行放大电路的增益，实现准确的自动电平控制。

5、根据权利要求4所述的TD-SCDMA覆盖系统，其特征在于：

所述数字时隙自动电平控制模块包括功率采样控制模块、功率采样ADC子模块、MCU子模块、MCU通信控制子模块、时隙指示信号产生子模块、时隙衰减值产生子模块以及衰减器控制信号产生子模块；

MCU子模块，与所述监控主机连接，用以与所述监控主机通信，获得上、下行信号的自动电平控制起控值及上、下行时隙切换点信息，其输出端连接MCU通信控制子模块的输入端；

MCU通信控制子模块，用以通过数据总线接收MCU子模块传来的数据并将该数据转发至与其输出端分别连接的时隙指示信号产生子模块及时隙衰减值产生子模块；

时隙指示信号产生子模块，用以接受MCU通信控制子模块从MCU子模块转发来的上、下行时隙切换点信息，并结合同步模块产生的帧同步指示信号产生时隙指示信号后，将所述时隙指示信号传输给分别与之连接的功率采样控制子模块和时隙衰减值产生子模块；

功率采样控制子模块，根据输入的时隙指示信号产生对功率采样ADC子模块的相应控制信号，控制功率采样ADC子模块对输入的各路包络检波信号进行时隙功率采样，并将由功率采样ADC子模块传输来的功率采样值传输至与之连接的时隙衰减值产生子模块；

功率采样ADC子模块，其与上、下行放大电路连接，用以接受所述包络检波信号并接受功率采样控制子模块的控制对上、下行链路中相应包络检波信号进行功率采样，然后将功率采样值传输至所述功率采样控制子模块；

时隙衰减值产生子模块，用以根据输入的时隙指示信号、各时隙功率采样值、自动电平控制起控值在各个时隙开始前产生上、下行链路中相应各衰减器的各时隙的衰减控制值，并将其传输至与之连接的衰减器控制信号产生子模块；

衰减器控制信号产生子模块，其与上、下行放大电路连接，用以根据衰减控制值，在每个时隙开始前对系统产生衰减器控制信号，并馈入上、下行链路的上、下行放大电路中，用以控制上、下行放大电路的增益。

6、根据权利要求5所述的TD-SCDMA覆盖系统，其特征在于：所述MCU通信子模块、时隙指示信号产生子模块、时隙衰减值产生子模块以及功率采样控制子模块被集成在同一控制芯片中。

7、根据权利要求6所述的TD-SCDMA覆盖系统，其特征在于：所述控制芯片为FPGA、CPLD、EPLD中任意一种。

8、根据权利要求5至7中任意一项所述的TD-SCDMA覆盖系统，其特征在于：所述衰减器控制信号可为模拟信号或数字信号，根据具体的覆盖系统需要而定。

9、根据权利要求5至7中任意一项所述的TD-SCDMA覆盖系统，其特征在于：所述上行放大电路可为低噪声放大器、选频电路、功率放大器中的任意可能组合之一。

10、根据权利要求5至7中任意一项所述的TD-SCDMA覆盖系统，其特征在于：所述下行放大电路可为低噪声放大器、选频电路、功率放大器中的任意可能组合之一。

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