CN101170331B - 多载波无线通讯系统载波发射功率的定标方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种多载波无线通讯系统载波发射功率的定标方法，适用于所述多载波基站，包括步骤：a)根据基站发射总功率和每个载波基带信号的功率计算每个载波的发射功率；b)遍历判断每个载波的发射功率是否全部达到其载波功率设定值，若全部达到则结束流程；若未全部达到，则对未达到载波功率设定值的载波的增益进行调整，然后，返回步骤(a)执行。本发明毋需为限制总功率而调整增益，且不必考虑与频段相关性问题，因而降低了对功率检测装置的要求，由此可降低基站系统的复杂度和成本。

Description

多载波无线通讯系统载波发射功率的定标方法和装置

技术领域

本发明涉及无线通讯系统的发射功率控制技术，尤其涉及多载波无线通讯系统基站载波发射功率控制的自动定标技术。

背景技术

在无线通讯系统中，前向发射功率决定了前向的覆盖范围。通常，前向覆盖范围既受到反向覆盖范围的限制，也受到前向覆盖范围需要的限制。例如，如果前向覆盖范围大于反向覆盖范围，会造成前反向覆盖范围的不一致，在有前向信号的情况下终端无法接入无线通讯系统；在蜂窝通讯系统中，如果前向覆盖范围过大，超过需要的前向覆盖范围，同相邻小区的覆盖重叠，会造成对相邻小区的干扰。

以码分多址(CDMA，Code Division Multiple Access)技术为基础的宽带CDMA(WCDMA，Wideband CDMA)和CDMA系统中，所有的用户通过最长线性反馈移位寄存器序列码(PN码)的使用来共享相同的射频频带。对于其它用户而言，每个用户看起来更像随机噪声，所以每个单独用户的功率必须谨慎控制，以便保证每个用户既能符合最低的通讯要求，同时又不至于对共享相同频带的其它用户产生不必要的干扰。也就是说，CDMA系统中所有资源的管理和控制都是以系统中基站和移动台的发射功率和总干扰电平为中心的，其根本目标就是尽可能地降低系统中的干扰电平，减少基站和移动台的发射功率，以提高系统的容量。

可以看出，发射功率是无线通讯系统中需要确定的一个重要指标。

另外，在多载波无线通讯系统中，各个载波的发射功率也需要一致，保证各个载波的覆盖范围一致，所以在确定前向发射功率时，需要定标每一个载波的功率。

如果不检测功率，盲调射频链路增益，由于器件参数的离散性，会使功率误差较大。现在通常的做法是在基站机顶天馈口测量每个载波的功率，然后调整每个载波的增益，来定标每个载波的功率；同时，由于测量有精度限制，多个载波功率叠加后，误差会叠加，使总功率可能会超过最大功率限制，故需要同时测量总功率，通过调整每个载波的增益控制各个载波的功率，从而达到控制各个载波功率之和也就是总功率的效果。所以，在进行功率定标时，功率测量需要同时支持总功率的测量和载波功率的测量。

如图1所示，是现有的无线通讯系统基站前向链路处理框图。各个载波的基带信号经过发信机处理，包括依次相连的增益调整101、102、......，上变频处理104；然后是功率放大；通过106双工滤波连接到天线；107功率检测通过在天馈口耦合得到被检进行，检测信号的功率。

图2是现有的功率检测装置107，包括滤波器201，载波功率检测202，总功率检测203。滤波器201完成射频信号的滤波；载波功率检测202检测各个载波的功率，每个频段的载波需要用各自不同的载波功率检测(图中未示)；总功率检测203检测整个链路发射功率。

现有方法是通过功率检测107检测各个载波的发射功率，然后与此载波发射功率设定值比较，调整增益调整101、102、......的增益，使功率检测107检测到的各个载波的发射功率等于载波发射功率的设定值。

由此看出，总功率测量虽与频段无关，但检测载波功率却和载波的频段密切相关，即不同频段的载波其功率检测需要不同的功率检测装置来实现。因此，上述为限制总功率而进行的增益调整，以及检测载波功率的装置与载波频段的相关性，会使功率定标方法及装置复杂化，且装置成本高及方法效率低。

同时，功率定标的方法有人工定标和自动定标两种方式，通常情况下采用的是人工定标。在人工定标情况下，通过功率测量仪器测量机顶天馈输出功率，手动调节射频链路增益，确定输出功率。在自动定标情况下，基站通过功率检测装置自动检测功率，与设定功率比较来调整增益，从而自动输出功率。由此看来，人工定标由于速度慢、效率低及精度差；而自动定标的关键，在于通过对载波功率的检测方法及其装置的改进，来简化定标方法及其装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供多载波无线通讯系统基站发射功率的定标方法和装置，通过改进功率检测方法及其装置而使功率自动定标的方法及装置大大简化，由此降低基站系统的复杂度和成本。

为了解决上述技术问题，本发明提供的一种多载波无线通讯系统载波发射功率的定标方法，适用于所述多载波无线通讯系统的基站，该方法包括如下流程步骤：

(a)根据基站发射总功率和每个载波基带信号的功率计算每个载波的发射功率；

(b)遍历判断每个载波的发射功率是否全部达到其载波功率设定值，若全部达到则结束流程；若未全部达到，则对未达到载波功率设定值的载波的增益进行调整，然后，返回步骤(a)执行。

进一步地，步骤(a)每个载波的发射功率等于载波基带信号的功率乘以一个系数，所述系数由测得的所述基站发射总功率和所述每个载波基带信号的功率之和决定。

进一步地，步骤(b)对未达到载波功率设定值的载波的增益进行调整，还包括步骤：如果载波的发射功率小于载波功率设定值，则增大对应载波的增益，使所述载波的发射功率上升至所述载波功率设定值；如果所述载波的发射功率大于所述载波功率设定值，则减小所述载波的增益，使所述载波的发射功率下降至所述载波功率设定值。

进一步地，每个载波基带信号的功率检测在信道调制解调单元中实现，或者在发信机中实现。

为了解决上述技术问题，本发明提供的一种多载波无线通讯系统载波发射功率的定标装置，适用于多载波基站，该定标装置包括一控制单元，该控制单元与基站的前向链路连接，用于根据从前向链路读取的基站的发射总功率和多个载波基带信号的功率，计算多个载波的发射功率，并将计算的载波的发射功率与该载波发射功率的设定值进行比较，根据比较结果分别对多个增益调整单元的增益调整进行控制。

进一步地，与控制单元连接的基站前向链路包括多个增益调整单元、多个基带功率检测单元以及功率检测单元，其中：

多个增益调整单元用于在控制单元的控制下，分别对多个载波的基带信号的增益进行调整，以分别调整多个载波的基带信号的功率；

多个基带功率检测单元，分别与多个增益调整单元连接，用于检测多个载波的基带信号的功率；

功率检测单元，用于通过前向链路中的天馈口检测基站发射的总功率；

控制单元，进一步包括数据读取模块、载波功率计算模块以及功率增益控制模块；其中：

数据读取模块分别与多个基带功率检测单元以及功率检测单元连接，用于读取多个载波的基带信号的功率及基站发射的总功率；

载波功率计算模块，与数据读取模块连接，用于将数据读取模块读取的功率数据计算每个载波的发射功率，等于所述载波基带信号的功率乘以一个系数，该系数由基站发射总功率和载波基带信号的功率之和决定；

功率增益控制模块，分别与多个增益调整单元和所述载波功率计算模块连接，用于将计算获得的载波的发射功率与载波功率设定值进行比较，若比较出所述载波的发射功率小于所述载波功率设定值，则增大对应所述载波增益调整单元的增益值，使载波的发射功率上升至载波功率设定值；若比较出所述载波的发射功率大于所述载波功率设定值，则减小所述载波增益调整单元的增益，使载波的发射功率下降至载波功率设定值。

进一步地，多个基带功率检测单元的位置在多个增益调整单元之后，将经多个增益调整单元调整增益后的所述多个基带信号的功率测量出来，以去除所述增益调整单元的的增益偏差。

进一步地，多个基带功率检测单元的位置在多个增益调整单元之前，当前的所述基带信号的功率，等于基带功率检测单元所检测的基带信号的功率乘以增益调整单元的增益。

进一步地，功率检测单元进一步包括滤波器模块和总功率检测模块，其中：

滤波器模块，用于将接收的射频信号进行滤波；

总功率检测模块，与滤波器模块连接，用于检测整个基站前向链路的发射功率。

为了解决上述技术问题，本发明提供的一种多载波无线通讯系统载波发射功率的检测方法，用于多载波基站发射功率的定标，该方法包括步骤：

检测所述基站发射总功率，并检测每个载波基带信号的功率；

将载波基带信号的功率乘以一个系数以定标载波的发射功率；该系数由测得的基站发射总功率和每个载波基带信号的功率之和决定。

本发明相对于现有方法，由于只检测总功率和各个载波的基带功率，毋需为限制总功率而调整增益，且不必考虑与频段相关性问题，因而降低了对功率检测装置的要求，由此可降低基站系统的复杂度和成本。同时，由于功率检测装置只检测总功率，故可以提高功率定标的速度。

附图说明

图1是现有的无线通讯系统基站的前向链路结构框图；

图2是现有的载波功率检测装置结构框图；

图3是本发明多载波无线通讯系统基站的前向链路结构框图；

图4是本发明多载波无线通讯系统基站发射功率的定标装置；

图4a为图4所示的定标装置中的控制单元的结构框图；

图5是本发明多载波无线通讯系统基站发射功率定标方法流程图。

具体实施方式

本发明提供的多载波无线通讯系统载波发射功率的定标装置，用于多载波基站，包括：基站前向链路的多个载波增益调整单元、多个载波的基带功率检测单元以及功率检测单元，还包括一控制单元；其中，控制单元通过读取功率检测单元检测的总功率和基带功率检测单元检测的各载波的基带功率，计算获得各载波的功率；然后将计算获得的载波功率与载波功率的设定值进行比较，根据比较结果自动调整载波增益调整单元的增益，以确定基站各个载波得到发射功率。由于本发明是通过对总功率和各载波的基带功率的检测而间接获取各个载波的功率，因而避免了直接检测各载波功率所面临的与载波频段相关相关性问题，降低了对功率检测装置的要求，也就降低基站系统的复杂度和成本。同时，由于本发明方法能够有效地实现自动定标基站发射功率，故减少了人工定标需要的功率测量的次数，从而加快自动定标速度。

以下结合具体实施例和附图，对本发明上述技术方案进行详细地描述。

如图3所示，是本发明无线通讯系统基站前向链路处理框图。图3相对于图1，增加了基带功率检测301、302、......，该基带功率检测可以在增益调整101、102、......之前或者在其之后，在增益调整之后是较优方案，可以把增益调整后的基带信号功率测量出来，去除增益调整101、102、......的增益偏差。如果基带功率检测在增益调整之前，计算基带功率时，当前的基带功率需要将由基带功率检测所检测到的基带功率再乘以增益调整的增益才能得到。基带功率检测可以在信道调制解调单元中实现，或者在发信机中实现。现在发信机全部是数字处理，可以通过在发信机中直接计算得到基带信号的功率。功率检测311和图1中的功率检测107相比，不包含载波功率检测202，只包含总功率检测203和滤波器201；而且，由于不需要针对载波滤波，故对滤波器201的要求亦降低。因此，功率检测311从装置整体上比现有的功率检测107大大简化。

图4是本发明用于多载波无线通讯系统基站前向链路中载波发射功率的定标装置，包括前向链路中的增益调整单元101、102、......，用于通过将接收的基带信号的增益进行调整，来调整基带信号的功率；基带功率检测单元301、302、......，用于检测基带信号的功率；基带功率检测单元可以分别在相应的增益调整单元之前或之后，在增益调整单元之后是较优方案，可以把增益调整后的基带信号功率测量出来，去除增益调整的增益偏差；如果基带功率检测单元在增益调整单元之前，计算基带功率时，当前的基带功率需要把基带功率检测单元检测到的基带信号功率再乘以增益调整的增益才能得到；功率检测单元311，用于检测基站发射的总功率；此外，本发明的定标装置还包括控制单元401，用于分别读取基带功率检测301、302、......的检测结果，并读取功率检测311对总功率检测的结果，根据基站发射总功率和每载波基带信号功率计算每载波的发射功率，比较计算出载波发射功率与此载波发射功率设定值的差值大小，来控制增益调整101、102、......进行增益调整。

图4a为控制单元401的结构框图，其中，数据读取模块4010用于读取上述基带功率检测单元301、302、......检测的各载波基带信号功率和功率检测单元311检测的基站发射的总功率；载波功率计算模块4011用于根据数据读取模块4010读取的功率数据计算每个载波的发射功率；功率增益控制模块用于将载波功率计算模块4011所计算的每个载波的发射功率与该载波发射功率的设定值进行比较，并据该比较结果向控制增益调整单元101、102、......输出增益调整值。

应当理解，此处所描述的控制单元的结构仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。譬如，本发明定标装置中的控制单元还可以通过一个带有CPU的微处理器实施。定标装置控制单元的结构中，任何各功能模块其名称虽与本实施例不同，但其实质功能与此相同者均在本发明所要求保护的范围内。

下面以n(n为正整数)个载波的系统为例说明。

在多载波无线通讯系统中，在基带信号输出时，基带信号功率通过基带功率检测301、302、......的相应检测得到。基带功率检测301、302、......可以对基带信号输出单元的各输出信号分别进行检测，或者在发信机里分别检测基带信号的功率，亦可以针对各基带信号分别计算出基带信号功率。

假设载波1的基带信号功率为P_B1，载波2的基带信号功率为P_B2......，载波n的基带信号功率为P_Bn。上变频104、功率放大105以及双工滤波106组成的射频链路对这个频段内的增益是平坦的，对各个载波的增益是一致的，假设这三个环节的总体增益为G。那么，最后各个载波功率实际取决于各个载波的增益调整101、102、......的增益调整后的载波基带功率。如果载波1的发射功率为P₁，载波2的发射功率为P₂，......，载波n的发射功率为P_n；那么就有：

P₁＝G P_B1，P₂＝G P_B2，......，P_n＝G P_Bn；(1)

假设当前测量的总功率是P_a，那么：P₁+P₂+......+P_n＝P_a，即G P_B1+GP_B2+......+G P_Bn＝P_a；将G提取，便有：G(P_B1+P_B2+......+P_Bn)＝P_a，由此得到：

G＝P_a/(P_B1+P_B2+......+P_Bn)(2)

将式(2)分别代入式(1)得到：

P₁＝P_a*P_B1/(P_B1+P_B2+......+P_Bn)，

P₂＝P_a*P_B2/(P_B1+P_B2+......+P_Bn)，

P_n＝P_a*P_Bn/(P_B1+P_B2+......+P_Bn)；

如果上变频104、功率放大105以及双工滤波106组成的射频链路对这个频段内的增益是非线性的，如果在频段内对各个载波的放大特性一致，仍然可以通过基带功率和总功率计算出载波功率。

以下面的关系为例说明，假设基带的总功率为P_B，当前测量的总功率是P_a，那么总功率P_a和基带的总功率P_B的关系为非线性的，即

P_a＝aP_B+bP_B ²+cP_B ³+......(3)

其中P_B＝P_B1+P_B2+......+P_Bn

可以通过改变P_B，多次测量P_a，通过式(3)关系算出其中的各个系数(a，b，c，......)，其中，测量次数要等于系数的个数。通常系数a是主要因素，其它系数都比较小，而且需要的载波功率也由该系数a决定，其它都属于无效甚至是干扰成分。这样，同样可以通过基带功率和总功率计算出载波功率。另外，在系数a是主要因素，其它系数都非常小的情况下，可以简化为频段内增益是平坦的情况，从而简化计算。

以上实施例的控制单元401通过读取功率检测311检测的总功率P_a和各基带功率检测301、302、......检测的各基带功率P_B1、P_B2、......、P_Bn，便可以按照上述各式计算获得各载波的发射功率P₁、P₂、......、P_n。由此，避免了直接检测各载波的发射功率P₁、P₂、......、P_n需要用相应频段的检测装置的问题。

如果载波1需要输出的发射功率设定为P_S1，载波2需要输出的发射功率设定为P_S2，......，载波n需要输出的发射功率设定为P_Sn；那么控制单元401需要依次比较计算出来的载波发射功率P_n和设定值P_Sn(n为大于或等于1的整数)，然后根据比较的结果依次调整每个载波的增益。如果载波发射功率P_n小于设定值P_Sn，那么增大对应载波增益调整的增益，由此增大对应载波基带信号的功率，使载波的发射功率P_n上升直至等于该设定值P_Sn；如果载波发射功率P_n大于设定值P_Sn，那么减小对应载波增益调整的增益，以减小对应载波基带信号的功率，使载波的发射功率P_n下降直至等于该设定值P_Sn；如果载波发射功率P_n等于设定值P_Sn，这个载波发射功率定标结束。控制单元401根据上述比较结果分别调整每个载波的增益，也就是调整增益调整101、102、......的增益，使计算出来的各载波发射功率达到各载波发射功率设定值，以完成定标每个载波的功率。通常，载波发射功率和设定值的相等是一个对时间的动态趋近过程，有测量精度的限制，只需要二者差值在一定精度范围内即可。由于本发明对每个载波的增益调整，本身是根据每个载波的功率之和等于总功率来进行的，即符合P₁+P₂+……+P_n＝P_a这样的关系；因此，在对每个载波的增益进行调整以定标每个载波的发射功率的同时，使总功率P_a的范围亦随之得到了控制。

如图5所示，是本发明对载波发射功率定标的方法流程图；包括如下步骤：

501：根据基站发射总功率和每载波基带信号功率计算每载波的发射功率；

502：遍历每个载波判断其发射功率是否达到此载波功率设定值，如果达到，则结束流程，否则继续执行下面步骤；

503：计算需要调整载波的载波增益，调整每个载波的增益；然后，返回步骤501执行。

在上述流程中，如果计算出的所有载波的发射功率都满足发射功率设定值的精度要求，定标过程才结束。

通过上述实施例可以看出，本发明的载波发射功率的定标方法及其装置，由于通过检测总功率和各个载波的基带功率而间接测得载波发射功率，故不需要与频段密切相关的功率检测装置，因而降低对功率检测装置的要求；同时，由于功率检测装置只测量整个链路发射总功率，且只需对总功率信号进行滤波，因而可以提高定标的速度。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种多载波无线通讯系统载波发射功率的定标方法，适用于所述多载波无线通讯系统的基站，所述方法包括如下流程步骤：

(a)根据所述基站发射总功率和每个载波基带信号的功率计算所述每个载波的发射功率；

(b)遍历判断所述每个载波的发射功率是否全部达到其载波功率设定值，若全部达到则结束所述流程；若未全部达到，则对未达到所述载波功率设定值的所述载波的增益进行调整，然后，返回步骤(a)执行。

2.按照权利要求1所述的定标方法，其特征在于，步骤(a)所述每个载波的发射功率等于所述载波基带信号的功率乘以一个系数，所述系数由测得的所述基站发射总功率和所述每个载波基带信号的功率之和决定。

3.按照权利要求1或2所述的定标方法，其特征在于，步骤(b)所述对未达到载波功率设定值的所述载波的增益进行调整，还包括步骤：如果所述载波的发射功率小于所述载波功率设定值，则增大对应所述载波的增益，使所述载波的发射功率上升至所述载波功率设定值；如果所述载波的发射功率大于所述载波功率设定值，则减小所述载波的增益，使所述载波的发射功率下降至所述载波功率设定值。

4.按照权利要求1或2所述的定标方法，其特征在于，所述每个载波基带信号的功率检测在信道调制解调单元中实现，或者在发信机中实现。

5.一种多载波无线通讯系统载波发射功率的检测方法，用于多载波基站发射功率的定标，所述方法包括步骤：

检测所述基站发射总功率，并检测每个载波基带信号的功率；

将所述载波基带信号的功率乘以一个系数以定标所述载波的发射功率；所述系数由测得的所述基站发射总功率和所述每个载波基带信号的功率之和决定。

6.一种多载波无线通讯系统载波发射功率的定标装置，适用于多载波基站，其特征在于，所述定标装置包括一控制单元，所述控制单元与所述基站的前向链路连接，用于根据从所述前向链路读取的所述基站的发射总功率和每个载波基带信号的功率，计算所述每个载波的发射功率，并将计算的所述载波的发射功率与该载波发射功率的设定值进行比较，根据比较结果分别对多个增益调整单元的增益调整进行控制。

7.按照权利要求6所述的定标装置，其特征在于，与所述控制单元连接的所述基站前向链路包括多个增益调整单元、多个基带功率检测单元以及功率检测单元，其中：

所述多个增益调整单元用于在所述控制单元的控制下，分别对多个载波的基带信号的增益进行调整，以分别调整所述多个载波的基带信号的功率；

所述多个基带功率检测单元，分别与所述多个增益调整单元连接，用于检测所述多个载波的所述基带信号的功率；

所述功率检测单元，用于通过所述前向链路中的天馈口检测所述基站发射的总功率；

所述控制单元，进一步包括数据读取模块、载波功率计算模块以及功率增益控制模块；其中：

所述数据读取模块分别与所述多个基带功率检测单元以及所述功率检测单元连接，用于读取所述多个载波的所述基带信号的功率及所述基站发射的总功率；

所述载波功率计算模块，与所述数据读取模块连接，用于将所述数据读取模块读取的功率数据计算每个载波的发射功率，等于所述载波基带信号的功率乘以一个系数，所述系数由所述基站发射总功率和所述载波基带信号的功率之和决定；

所述功率增益控制模块，分别与所述多个增益调整单元和所述载波功率计算模块连接，用于将计算获得的所述载波的发射功率与所述载波功率设定值进行比较，若比较出所述载波的发射功率小于所述载波功率设定值，则增大对应所述载波增益调整单元的增益值，使所述载波的发射功率上升至所述载波功率设定值；若比较出所述载波的发射功率大于所述载波功率设定值，则减小所述载波增益调整单元的增益，使所述载波的发射功率下降至所述载波功率设定值。

8.按照权利要求7所述的定标装置，其特征在于，所述多个基带功率检测单元的位置在所述多个增益调整单元之后，将经所述多个增益调整单元调整增益后的所述多个基带信号的功率测量出来，以去除所述增益调整单元的增益偏差。

9.按照权利要求7所述的定标装置，其特征在于，所述多个基带功率检测单元的位置在所述多个增益调整单元之前，当前的所述基带信号的功率，等于所述基带功率检测单元所检测的所述基带信号的功率乘以所述增益调整单元的增益。

10.按照权利要求7所述的定标装置，其特征在于，所述功率检测单元进一步包括滤波器模块和总功率检测模块，其中：

所述滤波器模块，用于将接收的射频信号进行滤波；

所述总功率检测模块，与所述滤波器模块连接，用于检测整个所述基站前向链路的发射功率。

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