CN101051851B - Tdd系统中射频模块的可编程/自动时延补偿方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种TDD系统中射频模块的可编程/自动时延补偿方法及装置，它将接收的射频信号输入耦合电路(1)进行耦合后，进入射频功率放大单元(2)进行功率放大，然后进入输出耦合电路(3)耦合后输出；输入耦合电路(1)和输出耦合电路(3)的耦合输出信号进入高速检波电路(4)并经过放大整形电路(5)后送入时延处理模块(6)进行双矫正、计数、比较和波形再生操作，输出射频模块电路单元控制信号Tx到射频通道不同的电路单元的控制端口，实现时延补偿控制。与现有技术相比，本发明解决了射频系统开关延时、器件延时、同步恶化等问题，利用ATDC(Automatically Time Delay Control，自动时延控制)实现了电路“零时延”的精确同步。

Description

TDD系统中射频模块的可编程/自动时延补偿方法及装置

技术领域

本发明涉及一种射频模块的时延补偿方法及装置，特别是一种TDD（Time Division Duplex，时分双工）系统中射频模块的可编程/自动时延补偿方法及装置。

背景技术

TD-SCDMA（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access时分复用－码分多址）作为中国的原创技术，具有频谱利用率高、发射功率低、设备成本低和提供高速数据业务等优点，已经步入商用化的阶段。

Wimax（全称为World Interoperability for Microwave Access）即全球微波接入互操作性，是一项基于IEEE 802.16标准的新的宽带无线接入城域网技术（Broadband Wireless Access Metropolitan Area Network）。它是针对微波频段提出的一种新的空中接口标准。

传统的射频模块（2G和2.5G）工作于连续状态，电路为射频信号提供一个连续信号的通道，而上述TD-SCDMA和Wimax两种技术都是工作在TDD（Time Division Duplex）模式。在TDD工作模式下要求射频模块工作于高速开关状态枛指射频信号瞬时（毫秒级）通过电路或者完全不通过电路，其开关隔离度必须大于70 dBc～80dBc。目前针对此要求的设计方法是在射频通道上引入射频开关或者直接控制射频电路工作电源（比如功放器件的栅压）的方式，来使射频模块工作于高速开关状态。所以两者都不可避免地由于电路固有的电特性导致开关状态切换时刻的延迟。依据目前技术思路设计的控制射频工作电路电源的开关方式，其时延的最好水平接近微秒级，虽然在绝对值上已经趋于良好，但是相对于TDD工作模式的精确同步，仍然是系统工作性能恶化的重要影响因素之一。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种TDD系统中射频模块的可编程/自动时延补偿方法及装置，它可解决射频系统开关延时、器件延时、同步恶化等问题，实现电路“零时延”的精确同步，从而克服现有技术的不足，提高整个射频系统的性能。

本发明是这样实现的：TDD系统中射频模块的可编程/自动时延补偿方法，它将接收的射频信号通过输入耦合电路（1）进行耦合后，进入射频功率放大单元（2），经过射频功率放大单元（2）进行功率放大，然后进入输出耦合电路（3）进行耦合后输出；输入耦合电路（1）和输出耦合电路（3）的耦合输出信号进入高速检波电路（4）；高速检波电路（4）出来的信号经过放大整形电路（5）后送入时延处理模块（6），在对时延处理模块（6）的工作模式设置完毕后，时延处理模块（6）对输入输出的上行和下行检波信号进行双矫正、计数、比较和波形再生操作，输出射频模块电路单元控制信号Tx到射频通道不同的电路单元的控制端口，实现时延补偿控制。这种利用输出信号状态对输入信号进行补偿矫正以实时动态同步整个电路的方法，称之为ATDC（Automatically Time Delay Control，自动时延控制）方式，实现了电路“零时延”的精确同步。

上述TDD系统中射频模块的可编程/自动时延补偿方法中，在时延补偿模式选择时，如果选择可编程模式中的直接设置方式，则所述射频模块的时延补偿方法的具体步骤如下：①射频模块接收输入的射频信号；时延处理模块（6）依据射频模块的输入和输出信号的对比运算，对输入的射频模块工作状态控制信号TDD x进行双矫正、计数、比较和波形再生操作，产生新的射频模块电路单元控制信号Tx、Rx、TxR；射频模块内部的上下行链路依据射频模块电路单元控制信号Tx、Rx、TxR，进行轮流切换工作；

②通过时延处理模块（6）的调节模式设置输入端口（7）选择射频模块的类型，并选择时延补偿模式为可编程模式的直接设置方式，将设置值送入多路开关（16）；

③时延补偿参数通过时延处理模块（6）的外部时延设置端口（12）输入，经过译码器（17）送入修正处理模块（18）；此为第一次矫正时间参数值；

④送入修正处理模块（18）的时延补偿参数与通过时延处理模块（6）的矫正电路延时输入端口（15）输入的矫正电路延时设置值相加，产生新的延时补偿参数，送于第一计数器组（25），此为第二次矫正时间参数值；同时，通过上行/下行链路工作切换信号输入端口（9）输入的上下行链路工作切换信号送入同步脉冲提取电路（21），产生触发信号，触发第一计数器组（25），第一计数器组（25）计数到延时补偿参数值后产生触发信号，触发第二计数器组（26）；

⑤第二计数器组（26）开始计数，所需要的满足同步条件的控制信号开始产生；由于本电路是上升沿触发电路，第二计数器组（26）计数的时间为矫正后的上下行链路切换信号的高电平维持时间；第二计数器组（26）计数值送入时延处理模块（6）的比较阵列模块（27），并与通过时延处理模块（6）的占空比预设输入端口（10）输入的占空比预设值比较，当等于此参数时，使上下行链路切换信号拉低为低电平；当同步脉冲提取电路（21）再次触发第一计数器组（25）时，上下行链路切换信号再次升为高电平；

⑥上下行链路切换信号经过差分处理电路（28）输出到射频通道不同的控制单元，实现时延补偿控制。

前述TDD系统中射频模块的可编程/自动时延补偿方法中，在时延补偿模式选择时，如果选择可编程模式中的并口设置方式，则所述射频模块的时延补偿方法的具体步骤如下:①射频模块接收输入的射频信号；时延处理模块（6）依据射频模块的输入和输出信号的对比运算，对输入的射频模块工作状态控制信号TDD x进行双矫正、计数、比较和波形再生操作，产生新的射频模块电路单元控制信号Tx、Rx、TxR；射频模块内部的上下行链路依据射频模块电路单元控制信号Tx、Rx、TxR，进行轮流切换工作；

②通过时延处理模块（6）的调节模式设置输入端口（7）选择射频模块的类型，并选择时延补偿模式为可编程模式的并口设置方式，将设置值送入多路开关（16）；

③时延补偿参数通过时延处理模块（6）的并口（13）输入，经过译码器（17）送入修正处理模块（18）；此为第一次矫正时间参数值；

④送入修正处理模块（18）的时延补偿参数与通过时延处理模块（6）的矫正电路延时输入端口（15）输入的矫正电路延时设置值相加，产生新的延时补偿参数，送于第一计数器组（25）；此为第二次矫正时间参数值；同时，通过上行/下行链路工作切换信号输入端口（9）输入的上下行链路工作切换信号送入同步脉冲提取电路（21），产生触发信号，触发第一计数器组（25），第一计数器组（25）计数到延时补偿参数值后产生触发信号，触发第二计数器组（26）；

⑤第二计数器组（26）开始计数，所需要的满足同步条件的控制信号开始产生；由于本电路是上升沿触发电路，第二计数器组（26）计数的时间为矫正后的上下行链路切换信号的高电平维持时间；第二计数器组（26）计数值送入时延处理模块（6）的比较阵列模块（27），并与通过时延处理模块（6）的占空比预设输入端口（10）输入的占空比预设值比较，当等于此参数时，使上下行链路切换信号拉低为低电平；当同步脉冲提取电路（21）再次触发第一计数器组（25）时，上下行链路切换信号再次升为高电平；

⑥上下行链路切换信号经过差分处理电路（28）输出到射频通道不同的控制单元，实现时延补偿控制。

前述TDD系统中射频模块的可编程/自动时延补偿方法中，在时延补偿模式选择时，如果选择可编程模式中的串口设置方式，则所述射频模块的时延补偿方法的具体步骤如下：①射频模块接收输入的射频信号；时延处理模块（6）依据射频模块的输入和输出信号的对比运算，对输入的射频模块工作状态控制信号TDD x进行双矫正、计数、比较和波形再生操作，产生新的射频模块电路单元控制信号Tx、Rx、TxR；射频模块内部的上下行链路依据射频模块电路单元控制信号Tx、Rx、TxR，进行轮流切换工作；

②通过时延处理模块（6）的调节模式设置输入端口（7）选择射频模块的类型，并选择时延补偿模式为可编程模式的串口设置方式，将设置值送入多路开关（16）；

③时延补偿参数通过时延处理模块（6）的串口（14）输入，经过SPI通讯模块（19）、串并转换模块（20）送入修正处理模块（18）；此为第一次矫正时间参数值；

④送入修正处理模块（18）的时延补偿参数与通过时延处理模块（6）的矫正电路延时输入端口（15）输入的矫正电路延时设置值相加，产生新的延时补偿参数，送于第一计数器组（25），此为第二次矫正时间参数值；同时，通过上行/下行链路工作切换信号输入端口（9）输入的上下行链路工作切换信号送入同步脉冲提取电路（21），产生触发信号，触发第一计数器组（25），第一计数器组（25）计数到延时补偿参数值后产生触发信号，触发第二计数器组（26）；

⑤第二计数器组（26）开始计数，所需要的满足同步条件的控制信号开始产生；由于本电路是上升沿触发电路，第二计数器组（26）计数的时间为矫正后的上下行链路切换信号的高电平维持时间；第二计数器组（26）计数值送入时延处理模块（6）的比较阵列模块（27），并与通过时延处理模块（6）的占空比预设输入端口（10）输入的占空比预设值比较，当等于此参数时，使上下行链路切换信号拉低为低电平；当同步脉冲提取电路（21）再次触发第一计数器组（25）时，上下行链路切换信号再次升为高电平；

⑥上下行链路切换信号经过差分处理电路（28）输出到射频通道不同的控制单元，实现时延补偿控制。

前述TDD系统中射频模块的可编程/自动时延补偿方法中，在时延补偿模式选择时，如果选择自动模式，则所述射频模块的时延补偿方法的具体步骤如下：①射频模块接收输入的射频信号；时延处理模块（6）依据射频模块的输入和输出信号的对比运算，对输入的射频模块工作状态控制信号TDD x进行双矫正、计数、比较和波形再生操作，产生新的射频模块电路单元控制信号Tx、Rx、TxR；射频模块内部的上下行链路依据射频模块电路单元控制信号Tx、Rx、TxR，进行轮流切换工作；

②通过时延处理模块（6）的调节模式设置输入端口（7）选择射频模块的类型，并选择时延补偿模式为自动模式，将设置值送入多路开关（16）；

③通过时延处理模块（6）的上行/下行检波输入/输出端口（8）选择上行或者下行的输入和输出检波信号，送入多路开关（16），经过同步脉冲提取电路（21），利用监测计数器（22）监测输入和输出检波信号的差值，送于误切换判别电路（23），与通过延时最大容限输入端口（11）输入的延时最大容限比较来判决信号是否有效，如果无效，则保持原状态的时延补偿参数和工作状态不变；如果有效，则给出使能信号，将监测计数器（22）监测的输入和输出检波信号的差值数据也送于控制计数器（24），用于产生矫正后控制信号时必需的延时补偿参数，并将此参数送于修正处理模块（18）；

④送入修正处理模块（18）的时延补偿参数与通过时延处理模块（6）的矫正电路延时输入端口（15）输入的矫正电路延时设置值相加，产生新的延时补偿参数，送于第一计数器组（25）；同时，通过上行/下行链路工作切换信号输入端口（9）输入的上下行链路工作切换信号送入同步脉冲提取电路（21），产生触发信号，触发第一计数器组（25），第一计数器组（25）计数到延时补偿参数值后产生触发信号，触发第二计数器组（26）；

⑤第二计数器组（26）开始计数，所需要的满足同步条件的控制信号开始产生；由于本电路是上升沿触发电路，第二计数器组（26）计数的时间为矫正后的上下行链路切换信号的高电平维持时间；第二计数器组（26）计数值送入时延处理模块（6）的比较阵列模块（27），并与通过时延处理模块（6）的占空比预设输入端口（10）输入的占空比预设值比较，当等于此参数时，使上下行链路切换信号拉低为低电平；当同步脉冲提取电路（21）再次触发第一计数器组（25）时，上下行链路切换信号再次升为高电平；

⑥上下行链路切换信号经过差分处理电路（28）输出到射频通道不同的控制单元，完成ATDC自动时延补偿控制。

前述的TDD系统中射频模块的可编程/自动时延补偿方法中，在以TDD方式工作的移动通信基站或射频拉远单元中的射频模块中，当上行链路工作时，射频信号经上行输入耦合电路（32）、下行输出耦合电路（31）后由射频开关（30）的选择进入射频低噪声放大电路单元（33），再经上行输出耦合电路（34）后输出；当下行链路工作时，射频信号经下行输入耦合电路（29）进入射频功率放大单元（2），由射频开关（30）的选择进入下行输出耦合电路（31）、上行输入耦合电路（32）后输出；同时从下行输入耦合电路（29）、下行输出耦合电路（31）、上行输入耦合电路（32）、上行输出耦合电路（34）出来的耦合信号进入高速检波电路（4），经过放大整形电路（5）后送给时延处理模块（6），时延处理模块（6）对输入输出的上行和下行检波信号进行双矫正、计数、比较和波形再生操作，输出一组射频功率放大电路控制信号Tx反馈到射频功率放大单元（2）、一组射频低噪声放大电路制信号Rx反馈到射频低噪声放大电路单元（33）、一组上下行链路信号通道电路选择控制信号TxR反馈到射频开关（30），实现闭环的ATDC自动时延补偿控制，达到与系统的实时动态同步。

前述的TDD系统中射频模块的可编程/自动时延补偿方法中，在以TDD方式工作的直放站射频模块中，射频信号经下行输入耦合电路（29）、上行输出耦合电路（34）后，经射频开关（30）选择进入射频功率放大单元（2），再由射频开关（30）选择进入下行输出耦合电路（31）、上行输入耦合电路（32）后输出；

当上行链路工作时，射频信号经上行输入耦合电路（32）、下行输出耦合电路（31）后由射频开关（30）的选择进入射频低噪声放大电路单元（33），再由射频开关（30）选择进入上行输出耦合电路（34）、下行输入耦合电路（29）后输出；同时从下行输入耦合电路（29）、下行输出耦合电路（31）、上行输入耦合电路（32）、上行输出耦合电路（34）出来的耦合信号进入高速检波电路（4），经过放大整形电路（5）后送给时延处理模块（6），时延处理模块（6）对输入输出的上行和下行检波信号进行双矫正、计数、比较和波形再生操作，输出一组射频功率放大电路控制信号Tx反馈到射频功率放大单元（2）、一组射频低噪声放大电路制信号Rx反馈到射频低噪声放大电路单元（33）、一组上下行链路信号通道电路选择控制信号TxR反馈到射频开关（30），从而实现闭环的ATDC自动时延补偿控制，达到与系统的实时动态同步。

本发明TDD系统中射频模块的可编程/自动时延补偿装置是这样构成的：它包括依次连接的输入耦合电路（1）、射频功率放大单元（2）、输出耦合电路（3）、高速检波电路（4）、放大整形电路（5）和时延处理模块（6），输入耦合电路（1）用于对输入的射频信号进行耦合；射频功率放大单元（2）用于对输入射频信号进行功率放大；输出耦合电路（3）用于对输出信号进行再次耦合；高速检波电路（4）用于对射频信号进行高速检波；放大整形电路（5）用于对输入信号进行电平调整、触发整形；时延处理模块（6）用于对输入输出的上行和下行检波信号进行双矫正、计数、比较和波形再生操作，以输出符合同步要求的射频功率放大电路控制信号。

上述的TDD系统中射频模块的可编程/自动时延补偿装置中，在时延处理模块（6）上设置有调节模式设置输入端口（7）、上行/下行检波输入/输出端口（8）、上行/下行链路工作切换信号输入端口（9）、占空比预设输入端口（10）和延时最大容限输入端口（11），调节模式设置输入端口（7）用于选择射频模块的类型和时延补偿模式；上行/下行检波输入/输出端口（8）用于选择上行/下行的输入和输出检波信号；上行/下行链路工作切换信号输入端口（9）用于输入上行/下行链路工作切换信号；占空比预设输入端口（10）用于用户根据射频电路模块的工作制式、服务商提供的不同数据服务类型、不同的协议指标要求来控制信号的占空比；延时最大容限输入端口（11）用于输入误切换判别电路的参考时延参数。

前述的TDD系统中射频模块的可编程/自动时延补偿装置中，在时延处理模块（6）上设置有外部时延设置端口（12）、并口（13）、串口（14）和矫正电路延时输入端口（15）；外部时延设置端口（12）用于现场工程人员根据实际设备安装中环境的具体影响直接设置需要的时延补偿参数；并口（13）用于通过并口接收由监控CPU设定的时延补偿参数；串口（14）用于通过串口接收由监控CPU设定的时延补偿参数；矫正电路延时输入端口（15）用于输入由时延补偿电路自身产生时延的参数，用于自矫正。

本发明提供两大类时延补偿模式，即可编程模式和自动模式。可编程模式提供三种方式：直接设置、并口设置和串口设置，通过调节模式设置输入端口来进行选择。直接设置方式提供给现场工程人员一个调节时延补偿的接口，通过直接设置需要的时延补偿参数来实现系统的同步。并口设置方式和串口设置方式提供给监控CPU两种接口，接收由监控CPU设定的时延补偿参数，本发明提供了多种应用接口的兼容，可以通用于多系列的射频模块，无需增加成本，只要改变参数设置即可。

自动模式是通过对输入和输出信号进行耦合取样，提取同步信息，送入时延处理模块进行双矫正、计数、比较和波形再生，从而输出一组消除延时的控制各路开关的信号。不同于现有的仅依赖于基站信号的同步技术，它不但提取同步脉冲，而且提取了输入输出的时延之差，利用这个差值，经过判决和计算产生新的上下行链路切换信号，并反馈到输入，从而动态地矫正了时延，是一种ATDC（Automatically Time Delay Control，自动时延控制）的方法。同时，本发明依据大量的实验数据发现，由于射频通道各个电路部分需要矫正的时延是不同的（由实验得出），如低噪管的工作建立时间和功放管的栅压建立时间不同，所以不同链路不同器件的打开/关闭时间是不相同的，本发明据此提出了一种多样化延时处理的方法，进行二次矫正，即将二次矫正后的上下行链路切换信号进行多路输出，它们的区别在于由不同的时延补偿参数产生，分别控制射频通道不同的器件。另外，本发明电路在自动模式工作时还带有一个误切换判别电路，其依据是：由于射频模块的延时是在一定的范围之内，远远小于切换周期，所以每次检测到的输入输出时延之差，都要经过判决来决定是否产生经过校准的切换信号，以免控制电路进行误切换。

本发明的时延补偿方法可以应用于以TDD方式工作的移动通信基站射频模块、射频拉远单元（RRU，Remote Radio Unit）射频模块或者直放站射频模块的时延补偿和天线网络覆盖的同步矫正系统中。

附图说明

图1为本发明的控制原理图；

图2为本发明的时延处理模块的内部电路连接框图；

图3为本发明应用于以TDD方式工作的移动通信基站或射频拉远单元的射频模块的时延补偿电路连接框图；

图4为本发明应用于以TDD方式工作的直放站射频模块的延补偿控制电路连接框图；

图5为本发明的方法在以TDD方式工作的无线网络覆盖的同步矫正中的应用。

具体实施方式

本发明的实施例。如图1所示，本发明所述的射频模块主要包括输入耦合电路1、射频功率放大单元2、输出耦合电路3、高速检波电路4、放大整形电路5和时延处理模块6；其中的输入耦合电路1用于对输入的射频信号进行耦合；射频功率放大单元2用于对输入射频信号进行功率放大；输出耦合电路3用于对输出信号进行再次耦合；高速检波电路4用于对射频信号进行高速检波；放大整形电路5用于对输入信号进行电平调整、触发整形；时延处理模块6用于对输入输出的上行和下行检波信号进行双矫正、计数、比较和波形再生操作，以输出符合同步要求的射频功率放大电路控制信号。补偿时，接收的射频信号通过输入耦合电路1进行耦合后，进入射频功率放大单元2，经过射频功率放大单元2进行功率放大，然后进入输出耦合电路3进行耦合后输出。其中耦合电路1和耦合电路3的耦合输出信号进入高速检波电路4；高速检波电路4出来的信号经过放大整形电路5后送入时延处理模块6（FPGA，可编程逻辑器件），在对时延处理模块6的工作模式设置完毕后，时延处理模块6对输入输出的上行和下行检波信号（DDI和DDO）进行双矫正、计数、比较和波形再生操作后，输出射频模块电路单元控制信号Tx到射频通道不同的电路单元，从而实现闭环控制，动态补偿时延，达到与系统的同步。这种利用输出信号状态对输入信号进行补偿矫正以实时动态同步整个电路的方法，称之为ATDC（Automatically Time Delay Control，自动时延控制）方式，实现了电路“零时延”的精确同步。

在时延处理模块6上设置有调节模式设置输入端口7、上行/下行检波输入/输出端口8（或U/D，DUI连接上行检波输入；DUO连接上行检波输出；DDI连接下行检波输入；DDO连接下行检波输出）、上行/下行链路工作切换信号输入端口9、占空比预设输入端口10和延时最大容限输入端口11，调节模式设置输入端口7用于选择射频模块的类型和时延补偿模式；上行/下行检波输入/输出端口8用于选择上行/下行的输入和输出检波信号；上行/下行链路工作切换信号输入端口9用于输入上行/下行链路工作切换信号；占空比预设输入端口10用于用户根据射频电路模块的工作制式、服务商提供的不同数据服务类型、不同的协议指标要求等来控制信号的占空比，这也是TD-SCDMA制式下射频模块应用的关键；延时最大容限输入端口11用于输入误切换判别电路的参考时延参数。

在时延处理模块6上还设置有外部时延设置端口12、并口13、串口14和矫正电路延时输入端口15，外部时延设置端口12用于现场工程人员根据实际设备安装中环境的具体影响直接设置需要的时延补偿参数；并口13用于通过并口接收由监控CPU设定的时延补偿参数；串口14用于通过串口接收由监控CPU设定的时延补偿参数；矫正电路延时输入端口15用于输入由时延补偿电路自身产生时延的参数，用于自矫正，在可编程模式下有效。

射频模块的时延补偿方法的具体步骤如下：如图2所示，①射频模块接收输入的射频信号；时延处理模块6依据射频模块的输入和输出信号的对比运算，对输入的射频模块工作状态控制信号TDD x进行双矫正、计数、比较和波形再生操作，产生新的射频模块电路单元控制信号Tx、Rx、TxR；射频模块内部的上下行链路依据射频模块电路单元控制信号Tx、Rx、TxR，进行轮流切换工作；

②通过时延处理模块6的调节模式设置输入端口7选择射频模块的类型（TD－CDMA或Wimax，它们分别对应不同的上下行切换信号）和时延补偿模式，将设置值送入多路开关16；时延补偿模式有可编程模式和自动模式两种，可编程模式有直接设置、并口设置和串口设置三种工作方式；③工作于可编程模式时，选择三种工作方式之一：直接设置工作方式下的时延补偿参数通过外部时延设置端口12输入，经过译码器17送入修正处理模块18，此为第一次矫正时间参数值；并口设置工作方式下的时延补偿参数通过时延处理模块6的并口13输入，经过译码器17送入修正处理模块18，此为第一次矫正时间参数值；串口设置工作方式下的时延补偿参数通过时延处理模块6的串口14输入，串口协议是SPI，经过SPI通讯模块19、串并转换模块20送入修正处理模块18，此为第一次矫正时间参数值；④工作于自动模式时，通过时延处理模块6的上行/下行检波输入/输出端口8选择上行或者下行的输入和输出检波信号，送入多路开关16，经过同步脉冲提取电路21，利用监测计数器22监测输入和输出检波信号的差值，送于误切换判别电路23，与通过延时最大容限输入端口11输入的延时最大容限比较来判决信号是否有效，如果无效，则保持原状态的时延补偿参数和工作状态不变；如果有效，则给出使能信号，将监测计数器22监测的输入和输出检波信号的差值数据也送于控制计数器24，用于产生矫正后控制信号时必需的延时补偿参数，并将此参数送于修正处理模块18；⑤送入修正处理模块18的参数与通过矫正电路延时输入端口15输入的矫正电路延时设置值相加，产生新的延时补偿参数，送于第一计数器组25，此为第二次矫正时间参数值；同时，通过上行/下行链路工作切换信号输入端口9输入的上下行链路工作切换信号送入同步脉冲提取电路21，产生触发信号，触发第一计数器组25，第一计数器组25计数到延时补偿参数值后产生触发信号，触发第二计数器组26；⑥第二计数器组26开始计数，所需要的满足同步条件的控制信号至此开始产生；由于本电路是上升沿触发电路，第二计数器组26计数的时间为矫正后的上下行链路切换信号的高电平维持时间；第二计数器组26计数值送入时延处理模块6的比较阵列模块27，并与通过时延处理模块6的占空比预设输入端口10输入的占空比预设值比较，当等于此参数时，使上下行链路切换信号拉低为低电平，所以电路实现了占空比的可编程处理，因此可以满足多制式工作的射频电路模块，为不同的无线数据服务提供了可能；当同步脉冲提取电路21再次触发第一计数器组25时，上下行链路切换信号再次升为高电平；如此循环；⑦最后所有的上下行链路切换信号（Tx1，Tx2，Rx1，Rx1，TxR）经过差分处理电路28输出到射频通道不同的控制单元（射频功率放大单元2、低噪声放大电路单元33，射频开关30），从而完成射频模块的可编程/ATDC自动时延补偿控制。

在以TDD方式工作的移动通信基站或射频拉远单元（RRU，Remote Radio Unit）中的射频模块中，如图3所示，当上行链路工作时，射频信号经上行输入耦合电路32、下行输出耦合电路31后由射频开关30的选择进入射频低噪声放大电路单元33，再经上行输出耦合电路34后输出；当下行链路工作时，射频信号经下行输入耦合电路29进入射频功率放大单元2，由射频开关30的选择进入下行输出耦合电路31、上行输入耦合电路32后输出；同时从下行输入耦合电路29、下行输出耦合电路31、上行输入耦合电路32、上行输出耦合电路34出来的耦合信号进入高速检波电路4，经过放大整形电路5后送给时延处理模块6，时延处理模块6对输入输出的上行和下行检波信号（DDI、DDO和DUI、DUO）进行双矫正、计数、比较和波形再生操作，输出一组射频功率放大电路控制信号Tx反馈到射频功率放大单元2、一组射频低噪声放大电路制信号Rx反馈到射频低噪声放大电路单元33、一组上下行链路信号通道电路选择控制信号TxR反馈到射频开关30，从而实现闭环的ATDC自动时延补偿控制，达到与系统的实时动态同步。其中上行检波信号（DUO）、下行检波信号（DDI）也可以取自基站或射频拉远的基带同步信号。

在以TDD方式工作的直放站射频模块中，如图4所示，射频信号经下行输入耦合电路29、上行输出耦合电路34后，经射频开关30选择进入射频功率放大单元2，再由射频开关30选择进入下行输出耦合电路31、上行输入耦合电路32后输出；当上行链路工作时，射频信号经上行输入耦合电路32、下行输出耦合电路31后由射频开关30的选择进入射频低噪声放大电路单元33，再由射频开关30选择进入上行输出耦合电路34、下行输入耦合电路29后输出；同时从下行输入耦合电路29、下行输出耦合电路31、上行输入耦合电路32、上行输出耦合电路34出来的耦合信号进入高速检波电路4，经过放大整形电路5后送给时延处理模块6，时延处理模块6对输入输出的上行和下行检波信号（DDI、DDO和DUI、DUO）进行双矫正、计数、比较和波形再生操作，输出一组射频功率放大电路控制信号Tx反馈到射频功率放大单元2、一组射频低噪声放大电路制信号Rx反馈到射频低噪声放大电路单元33、一组上下行链路信号通道电路选择控制信号TxR反馈到射频开关30，从而实现闭环的ATDC自动时延补偿控制，达到与系统的实时动态同步。

图5为本发明在以TDD方式工作的无线网络覆盖的同步矫正中的应用。射频信号由BTSBasestation，TD-SCDMA或Wimax基站输出，一路信号经由天线发射、空间传输和天线接收输入到REP（Repeater，TD直放站），一路信号经由连接设备输入RRU（Remote Radio Unit，射频拉远单元）。根据图示的距离计算出电波传输产生延时，然后利用时延处理模块6的可编程功能，直接对REP和RRU中的射频模块进行时延参数的预置，从而实现同步。

Claims (10)

1.一种TDD系统中射频模块的可编程/自动时延补偿方法，其特征在于：它将接收的射频信号通过输入耦合电路（1）进行耦合后，进入射频功率放大单元（2），经过射频功率放大单元（2）进行功率放大，然后进入输出耦合电路（3）进行耦合后输出；输入耦合电路（1）和输出耦合电路（3）的耦合输出信号进入高速检波电路（4）；高速检波电路（4）出来的信号经过放大整形电路（5）后送入时延处理模块（6），在对时延处理模块（6）的工作模式设置完毕后，时延处理模块（6）对输入输出的上行和下行检波信号进行双矫正、计数、比较和波形再生操作，输出射频模块电路单元控制信号Tx到射频通道不同的电路单元的控制端口，实现时延补偿控制。

2.根据权利要求1所述的TDD系统中射频模块的可编程/自动时延补偿方法，其特征在于：所述射频模块的时延补偿方法的具体步骤如下：

①射频模块接收输入的射频信号；时延处理模块（6）依据射频模块的输入和输出信号的对比运算，对输入的射频模块工作状态控制信号TDD x进行双矫正、计数、比较和波形再生操作，产生新的射频模块电路单元控制信号Tx、Rx、TxR；射频模块内部的上下行链路依据射频模块电路单元控制信号Tx、Rx、TxR，进行轮流切换工作；

②通过时延处理模块（6）的调节模式设置输入端口（7）选择射频模块的类型和时延补偿模式，将设置值送入多路开关（16）；时延补偿模式有可编程模式和自动模式两种，可编程模式有直接设置、并口设置和串口设置三种工作方式；

③当时延补偿模式选择为可编程模式的直接设置方式时，时延补偿参数通过时延处理模块（6）的外部时延设置端口（12）输入，经过译码器（17）送入修正处理模块（18）；此为第一次矫正时间参数值；

④送入修正处理模块（18）的时延补偿参数与通过时延处理模块（6）的矫正电路延时输入端口（15）输入的矫正电路延时设置值相加，产生新的延时补偿参数，送于第一计数器组（25），此为第二次矫正时间参数值；同时，通过上行/下行链路工作切换信号输入端口（9）输入的上下行链路工作切换信号送入同步脉冲提取电路（21），产生触发信号，触发第一计数器组（25），第一计数器组（25）计数到延时补偿参数值后产生触发信号，触发第二计数器组（26）；

⑤第二计数器组（26）开始计数，所需要的满足同步条件的控制信号开始产生；由于本电路是上升沿触发电路，第二计数器组（26）计数的时间为矫正后的上下行链路切换信号的高电平维持时间；第二计数器组（26）计数值送入时延处理模块（6）的比较阵列模块（27），并与通过时延处理模块（6）的占空比预设输入端口（10）输入的占空比预设值比较，当等于此参数时，使上下行链路切换信号拉低为低电平；当同步脉冲提取电路（21）再次触发第一计数器组（25）时，上下行链路切换信号再次升为高电平；

⑥上下行链路切换信号经过差分处理电路（28）输出到射频通道不同的控制单元，实现时延补偿控制。

3.根据权利要求1所述的TDD系统中射频模块的可编程/自动时延补偿方法，其特征在于：所述射频模块的时延补偿方法的具体步骤如下：

①射频模块接收输入的射频信号；时延处理模块（6）依据射频模块的输入和输出信号的对比运算，对输入的射频模块工作状态控制信号TDD x进行双矫正、计数、比较和波形再生操作，产生新的射频模块电路单元控制信号Tx、Rx、TxR；射频模块内部的上下行链路依据射频模块电路单元控制信号Tx、Rx、TxR，进行轮流切换工作；

②通过时延处理模块（6）的调节模式设置输入端口（7）选择射频模块的类型和时延补偿模式，将设置值送入多路开关（16）；时延补偿模式有可编程模式和自动模式两种，可编程模式有直接设置、并口设置和串口设置三种工作方式；

③当时延补偿模式选择为可编程模式的并口设置方式时，时延补偿参数通过时延处理模块（6）的并口（13）输入，经过译码器（17）送入修正处理模块（18）；此为第一次矫正时间参数值；

④送入修正处理模块（18）的时延补偿参数与通过时延处理模块（6）的矫正电路延时输入端口（15）输入的矫正电路延时设置值相加，产生新的延时补偿参数，送于第一计数器组（25）；此为第二次矫正时间参数值；同时，通过上行/下行链路工作切换信号输入端口（9）输入的上下行链路工作切换信号送入同步脉冲提取电路（21），产生触发信号，触发第一计数器组（25），第一计数器组（25）计数到延时补偿参数值后产生触发信号，触发第二计数器组（26）；

⑤第二计数器组（26）开始计数，所需要的满足同步条件的控制信号开始产生；由于本电路是上升沿触发电路，第二计数器组（26）计数的时间为矫正后的上下行链路切换信号的高电平维持时间；第二计数器组（26）计数值送入时延处理模块（6）的比较阵列模块（27），并与通过时延处理模块（6）的占空比预设输入端口（10）输入的占空比预设值比较，当等于此参数时，使上下行链路切换信号拉低为低电平；当同步脉冲提取电路（21）再次触发第一计数器组（25）时，上下行链路切换信号再次升为高电平；

⑥上下行链路切换信号经过差分处理电路（28）输出到射频通道不同的控制单元，实现时延补偿控制。

4.根据权利要求1所述的TDD系统中射频模块的可编程/自动时延补偿方法，其特征在于：所述射频模块的时延补偿方法的具体步骤如下：

①射频模块接收输入的射频信号；时延处理模块（6）依据射频模块的输入和输出信号的对比运算，对输入的射频模块工作状态控制信号TDD x进行双矫正、计数、比较和波形再生操作，产生新的射频模块电路单元控制信号Tx、Rx、TxR；射频模块内部的上下行链路依据射频模块电路单元控制信号Tx、Rx、TxR，进行轮流切换工作；

②通过时延处理模块（6）的调节模式设置输入端口（7）选择射频模块的类型和时延补偿模式，将设置值送入多路开关（16）；时延补偿模式有可编程模式和自动模式两种，可编程模式有直接设置、并口设置和串口设置三种工作方式；

③当时延补偿模式选择为可编程模式的串口设置方式时，时延补偿参数通过时延处理模块（6）的串口（14）输入，经过SPI通讯模块（19）、串并转换模块（20）送入修正处理模块（18）；此为第一次矫正时间参数值；

④送入修正处理模块（18）的时延补偿参数与通过时延处理模块（6）的矫正电路延时输入端口（15）输入的矫正电路延时设置值相加，产生新的延时补偿参数，送于第一计数器组（25），此为第二次矫正时间参数值；同时，通过上行/下行链路工作切换信号输入端口（9）输入的上下行链路工作切换信号送入同步脉冲提取电路（21），产生触发信号，触发第一计数器组（25），第一计数器组（25）计数到延时补偿参数值后产生触发信号，触发第二计数器组（26）；

⑤第二计数器组（26）开始计数，所需要的满足同步条件的控制信号开始产生；由于本电路是上升沿触发电路，第二计数器组（26）计数的时间为矫正后的上下行链路切换信号的高电平维持时间；第二计数器组（26）计数值送入时延处理模块（6）的比较阵列模块（27），并与通过时延处理模块（6）的占空比预设输入端口（10）输入的占空比预设值比较，当等于此参数时，使上下行链路切换信号拉低为低电平；当同步脉冲提取电路（21）再次触发第一计数器组（25）时，上下行链路切换信号再次升为高电平；

⑥上下行链路切换信号经过差分处理电路（28）输出到射频通道不同的控制单元，实现时延补偿控制。

5.根据权利要求1所述的TDD系统中射频模块的可编程/自动时延补偿方法，其特征在于：所述射频模块的时延补偿方法的具体步骤如下：

①射频模块接收输入的射频信号；时延处理模块（6）依据射频模块的输入和输出信号的对比运算，对输入的射频模块工作状态控制信号TDD x进行双矫正、计数、比较和波形再生操作，产生新的射频模块电路单元控制信号Tx、Rx、TxR；射频模块内部的上下行链路依据射频模块电路单元控制信号Tx、Rx、TxR，进行轮流切换工作；

②通过时延处理模块（6）的调节模式设置输入端口（7）选择射频模块的类型和时延补偿模式，将设置值送入多路开关（16）；时延补偿模式有可编程模式和自动模式两种，可编程模式有直接设置、并口设置和串口设置三种工作方式；

③当时延补偿模式选择为自动模式时，通过时延处理模块（6）的上行/下行检波输入/输出端口（8）选择上行或者下行的输入和输出检波信号，送入多路开关（16），经过同步脉冲提取电路（21），利用监测计数器（22）监测输入和输出检波信号的差值，送于误切换判别电路（23），与通过延时最大容限输入端口（11）输入的延时最大容限比较来判决信号是否有效，如果无效，则保持原状态的时延补偿参数和工作状态不变；如果有效，则给出使能信号，将监测计数器（22）监测的输入和输出检波信号的差值数据也送于控制计数器（24），用于产生矫正后控制信号时必需的延时补偿参数，并将此参数送于修正处理模块（18）；

④送入修正处理模块（18）的时延补偿参数与通过时延处理模块（6）的矫正电路延时输入端口（15）输入的矫正电路延时设置值相加，产生新的延时补偿参数，送于第一计数器组（25）；同时，通过上行/下行链路工作切换信号输入端口（9）输入的上下行链路工作切换信号送入同步脉冲提取电路（21），产生触发信号，触发第一计数器组（25），第一计数器组（25）计数到延时补偿参数值后产生触发信号，触发第二计数器组（26）；

⑤第二计数器组（26）开始计数，所需要的满足同步条件的控制信号开始产生；由于本电路是上升沿触发电路，第二计数器组（26）计数的时间为矫正后的上下行链路切换信号的高电平维持时间；第二计数器组（26）计数值送入时延处理模块（6）的比较阵列模块（27），并与通过时延处理模块（6）的占空比预设输入端口（10）输入的占空比预设值比较，当等于此参数时，使上下行链路切换信号拉低为低电平；当同步脉冲提取电路（21）再次触发第一计数器组（25）时，上下行链路切换信号再次升为高电平；

⑥上下行链路切换信号经过差分处理电路（28）输出到射频通道不同的控制单元，完成ATDC自动时延补偿控制。

6.根据权利要求1所述的TDD系统中射频模块的可编程/自动时延补偿方法，其特征在于：在以TDD方式工作的移动通信基站或射频拉远单元中的射频模块中，当上行链路工作时，射频信号经上行输入耦合电路（32）、下行输出耦合电路（31）后由射频开关（30）的选择进入射频低噪声放大电路单元（33），再经上行输出耦合电路（34）后输出；当下行链路工作时，射频信号经下行输入耦合电路（29）进入射频功率放大单元（2），由射频开关（30）的选择进入下行输出耦合电路（31）、上行输入耦合电路（32）后输出；同时从下行输入耦合电路（29）、下行输出耦合电路（31）、上行输入耦合电路（32）、上行输出耦合电路（34）出来的耦合信号进入高速检波电路（4），经过放大整形电路（5）后送给时延处理模块（6），时延处理模块（6）对输入输出的上行和下行检波信号进行双矫正、计数、比较和波形再生操作，输出一组射频功率放大电路控制信号Tx反馈到射频功率放大单元（2）、一组射频低噪声放大电路制信号Rx反馈到射频低噪声放大电路单元（33）、一组上下行链路信号通道电路选择控制信号TxR反馈到射频开关（30），实现闭环的ATDC自动时延补偿控制，达到与系统的实时动态同步。

7.根据权利要求1所述的TDD系统中射频模块的可编程/自动时延补偿方法，其特征在于：在以TDD方式工作的直放站射频模块中，射频信号经下行输入耦合电路（29）、上行输出耦合电路（34）后，经射频开关（30）选择进入射频功率放大单元（2），再由射频开关（30）选择进入下行输出耦合电路（31）、上行输入耦合电路（32）后输出；当上行链路工作时，射频信号经上行输入耦合电路（32）、下行输出耦合电路（31）后由射频开关（30）的选择进入射频低噪声放大电路单元（33），再由射频开关（30）选择进入上行输出耦合电路（34）、下行输入耦合电路（29）后输出；同时从下行输入耦合电路（29）、下行输出耦合电路（31）、上行输入耦合电路（32）、上行输出耦合电路（34）出来的耦合信号进入高速检波电路（4），经过放大整形电路（5）后送给时延处理模块（6），时延处理模块（6）对输入输出的上行和下行检波信号进行双矫正、计数、比较和波形再生操作，输出一组射频功率放大电路控制信号Tx反馈到射频功率放大单元（2）、一组射频低噪声放大电路制信号Rx反馈到射频低噪声放大电路单元（33）、一组上下行链路信号通道电路选择控制信号TxR反馈到射频开关（30），实现闭环的ATDC自动时延补偿控制，达到与系统的实时动态同步。

8.一种TDD系统中射频模块的可编程/自动时延补偿装置，它包括依次连接的输入耦合电路（1）、射频功率放大单元（2）、输出耦合电路（3）、高速检波电路（4）、放大整形电路（5）和时延处理模块（6），其特征在于：输入耦合电路（1）用于对输入的射频信号进行耦合；射频功率放大单元（2）用于对输入射频信号进行功率放大；输出耦合电路（3）用于对输出信号进行再次耦合；高速检波电路（4）用于对射频信号进行高速检波；放大整形电路（5）用于对输入信号进行电平调整、触发整形；时延处理模块（6）用于对输入输出的上行和下行检波信号进行双矫正、计数、比较和波形再生操作，以输出符合同步要求的射频功率放大电路控制信号。

9.根据权利要求8所述的TDD系统中射频模块的可编程/自动时延补偿装置，其特征在于：在时延处理模块（6）上设置有调节模式设置输入端口（7）、上行/下行检波输入/输出端口（8）、上行/下行链路工作切换信号输入端口（9）、占空比预设输入端口（10）和延时最大容限输入端口（11），调节模式设置输入端口（7）用于选择射频模块的类型和时延补偿模式；上行/下行检波输入/输出端口（8）用于选择上行/下行的输入和输出检波信号；上行/下行链路工作切换信号输入端口（9）用于输入上行/下行链路工作切换信号；占空比预设输入端口（10）用于用户根据射频电路模块的工作制式、服务商提供的不同数据服务类型、不同的协议指标要求来控制信号的占空比；延时最大容限输入端口（11）用于输入误切换判别电路的参考时延参数。

10.根据权利要求9所述的TDD系统中射频模块的可编程/自动时延补偿装置，其特征在于：在时延处理模块（6）上设置有外部时延设置端口（12）、并口（13）、串口（14）和矫正电路延时输入端口（15）；外部时延设置端口（12）用于现场工程人员根据实际设备安装中环境的具体影响直接设置需要的时延补偿参数；并口（13）用于通过并口接收由监控CPU设定的时延补偿参数；串口（14）用于通过串口接收由监控CPU设定的时延补偿参数；矫正电路延时输入端口（15）用于输入由时延补偿电路自身产生时延的参数，用于自矫正。

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