CN101227212B - 一种单天线td-scdma发射链路中的增益补偿系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种单天线TD-SCDMA发射链路中的增益补偿系统，该系统在传统TD_SCDMA系统收发链路的基础上，增加了一条由功放PA到模拟下变频器的反馈通道，包括衰减器和开关，其利用TD_SCDMA通信制式中上下行链路不同时工作的特点，充分利用接收链路对发射信号反馈到基带；并且该系统还包括一设置于基带处理单元中的自动增益控制模块。本发明还提供了根据上述系统而实现的一种TD-SCDMA系统发射链路自动增益控制方法，其对发射链路的增益进行自动控制，资源占用少，抗干扰能力强，控制精度高，线性度和一致性良好。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种单天线TD-SCDMA发射链路中的增益补偿系统及方法。
背景技术
在单天线TD_SCDMA(时分-空分码分多址)通信系统收发信机中，由于实现发射和接收链路的模拟器件的增益会随频率及温度变化而改变，这种频率及温度的非线性严重影响了发射和接收机在全频段及全温度范围内功率的稳定度，进而使通信系统的性能恶化指标下降。
为了克服上述缺点，需要对模拟器件各个频率和温度点的增益进行补偿。目前比较通用的做法是在发射和接收机中设置相应的增益控制和补偿单元来对发射和接收链路进行补偿。图1为单天线TD_SCDMA系统发射和接收链路的实现框图，由于TD_SCDMA系统采用TDD(时分复用)制式，发射和接收共用一根天线，信号在不同时隙进行收发。
当处于下行时隙时(发送信号)，基带处理模块(10)发出基带信号，通过数字上边频模块(11)后将基带信号变成数字中频信号，送入数模转换器(DAC)(12)变成模拟中频信号，滤波器(13)滤除DAC后的镜像信号，模拟上边频模块(14)将模拟中频信号转变成射频信号，再经过滤波(15)，增益调整和补偿单元(16)对输出功率进行适当的调整和补偿，送入功率放大器PA(17)将功率放大到要求的功率电平，最后通过环形器(18)输出到天线，同时接收链路中的开关(19)断开，以保护接收链路。
当处于上行时隙时(接收信号)，开关(19)接通，同时发生链路中的功放(17)关断，天线接收到的信号通过开关(19)进入低噪放LNA(110)进行低噪声放大，通过滤波(111)，模拟下边频(112)将射频信号变到模拟中频信号，再滤波(113)并通过接收链路的增益和补偿单元(114)对接收链路进行增益的调整和补偿，进入到ADC(115)变成数字中频信号，再经过数字下变频(116)变到基带信号，
最后送入基带处理模块(10)。
由于接收链路中没有功率放大器PA，因此其随频率和温度的变化不大，其增益补偿 单元(114)完全可以通过加负温度系数的衰减片补偿温度增益变化，选择幅频特性较好的芯片和滤波器来保证频率增益的变化，通过以上方式完全可以使接收链路的增益变化保持在系统要求的范围内。而发射链路由于功率放大器PA(17)随频率和温度的变化很大，而且由器件老化带来的温度、频率变化也很大。因此采用如接收链路一样的补偿方法是不可行的。为了得到较好的效果通常在发射链路的增益补偿模块(16)中建立温度和频率对应的增益补偿表，这样做能够得到比较高的补偿精度和较好的效果，但建立增益补偿表的过程相当的复杂，需要对每个温度值下的每个频点进行建表，并通过一定的内插算法进行估计(对于没有测量的温度频率点)，因此耗费了相当大的人力物力，大大降低了生产和调测的效率。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的就是提供一种单天线TD-SCDMA发射链路中的增益补偿系统及方法，利用TD_SCDMA通信制式中上下行链路不同时工作的特点，当处于下行时隙时，接收链路处于空闲状态，此时可以充分利用接收链路对发射信号反馈到基带，从而进行功率的测量。
本发明所述单天线TD-SCDMA发射链路中的增益补偿系统在传统TD_SCDMA系统收发链路(附图1)的基础上，增加了一条由功放PA(27)到模拟下变频器(212)的反馈通道，其包括衰减器(213)和开关(214)。TD-SCDMA发射链路增益补偿单元(16) 只用来进行增益的设定调整。并且该系统还包括一基带处理单元(10)，并在此基带处理单元中提供了一TD-SCDMA系统自动增益控制模块，其包括：功率检测单元(32)，增益计算单元(33)，延迟单元(34)，增益设定值单元(35)，比较单元(36)，增益调整单元(37)及环路滤波单元(38)、限幅模块(39)及增益调整单元(31)，通过上述系统各组成部分的操作从而对发射链路的增益进行补偿。
本发明还提供了一种TD-SCDMA发射链路自动增益控制方法，当处于下行时隙时，如上所述数字下变频模块(218)送给基带处理(20)单元的信号是功放PA(27)通过反馈通道传送到基带的发射信号，通过功率检测模块(32)计算出信号的数字域功率值，送入增益计算单元(33)，在此处将测得的信号功率值与基带发送信号经过延迟单元(34)后的功率值进行运算，从而计算出链路的增益值，并与增益设定值单元(35)经过比较单元(36)后产生误差量，通过增益调整单元(37)、环路滤波单元(38)、限幅模块(39)后，最终产生增益调整量送给增益调整单元(31)，从而对发射链路的增益进行补偿。
本发明利用TDD通信制式的特点，提出了一种在数字域对发射链路进行增益补偿的方法，与增益补偿表的方式相比具有复杂度低，生产调测方便，补偿精度高，线性度高，一致性好等优点。
本发明在基带处理单元提出了一种不随输入信号变化而变化的增益控制(AGC)方法及相应系统，对发射链路的增益进行自动控制，具有资源占用少，抗干扰能力强，控制精度高，线性度和一致性好等特点。
附图说明
图1单天线TD_SCDMA通信系统收发链路框图；
图2采用发射链路增益补偿后的单天线TD_SCDMA系统收发链路框图；
图3单天线TD-SCDMA系统的自动增益控制模块结构及信号流程图。
具体实施方式
为了使本发明的方案更加清楚详尽，下面结合附图对本发明具体实施方式做进一步的详细说明。
如附图2所示，在传统TD_SCDMA收发链路(附图1)的基础上，增加了一条由功放PA(27)到模拟下变频器(212)的反馈通道，主要由衰减单元(213)和开关II(214)构成。并去掉了原来发射链路增益补偿单元(16)的增益补偿功能，只用来进行增益的设定调整。当下行时隙时，开关(29)断开，开关II(214)选通反馈通道(图中1所示的位置)，功放PA(27)输出的信号耦合到衰减单元(213)将信号衰减到开关II(214)和模拟下变频器(212)可接受的功率电平，通过开关II(214)送到模拟下变频器(212)，将信号由射频变到模拟中频，再通过滤波单元(215)、增益调整和补偿单元(216)、模数转换器ADC(217)后变成数字中频信号，最由数字下变频(218)模块将其变到基带送给基带处理(20)单元。
当上行时隙时，功放PA(27)关断，开关(29)接通，开关II(214)选通接收通道(图中2所示的位置)，进行正常的信号接收。
该系统还在TD-SCDMA基带处理单元中设置了一种一基带处理单元(10)，并在此基带处理单元中提供了一TD-SCDMA系统自动增益控制模块，其构成如附图3所示：
附图3为单天线TD-SCDMA系统的自动增益控制模块结构及信号流程图示，该自动增益控制模块设置于系统基带处理单元中进，其包括：功率检测单元(32)，增益计算单元(33)，延迟单元(34)，增益设定值单元(35)，比较单元(36)，增益调整单元(37) 及环路滤波单元(38)、限幅模块(39)及增益调整单元(31)，通过上述系统各组成部分的操作从而对发射链路的增益进行补偿。
当处于下行时隙时，数字下变频模块(218)送给基带处理单元(20)的信号是功放PA(27)通过反馈通道传送到基带的发射信号，通过功率检测模块(32)计算出信号的数字域功率值，送入增益计算单元(33)，在此处将测得的信号功率值与基带发送信号经过延迟单元(34)后的功率值进行运算，从而计算出链路的增益值，并与增益设定值单元(35)经过比较单元(36)后产生误差量，通过增益调整单元(37)、环路滤波单元(38)、限幅模块(39)后，最终产生增益调整量送给增益调整单元(31)，从而对发射链路的增益进行补偿。
功率检测模块(32)利用RMS功率检测计算数字功率值，为确保整个链路的精确性，在初始调试时需要借助仪表对数字功率值进行初始定标，从而使增益计算单元(33)计算出精确的增益值。
延迟模块(34)模块主要用来匹配发射链路和反馈通道的延迟量，使增益计算单元(33)能对同一时刻的发射和接收信号进行计算，从而准确计算增益值。
环路增益调整单元(37)对环路的增益进行灵活调整，可以用来调整环路的稳定时间，稳态误差等，使环路的适应性更强。环路滤波(38)通过可配置的滤波器系数，可调整环路的带宽及稳定性，提高环路的灵活性，由于发射链路的增益变化是一个慢变过程，因此可设置非常窄的环路带宽，提高环路的抗干扰性和稳态误差性能。
限幅单元(39)对环路进行保护，防止因突发的干扰而引起的瞬时调整量过大或过小，从而会造成功放PA(27)由于瞬时输入功率过高而损坏或因瞬时输入功率过小而影响系统性能。增益调整单元(31)利用限幅单元(39)输出的调整量对发射链路的增益进行补偿，通过采用较高的数据位数可以得到较高的调整精度(如12位可做到小于0.01dB)。
本发明所述在基站中管理软件功能实现的方式是利用激活软件版本文件记录当前在各模块实际运行的软件版本，当接收到命令解析模块的查询版本命令，软件管理模块将读取这个激活软件版本文件来获得被查询软件的版本，并将查询结果上报给命令解析模块。
以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明技术方案可以有各种更改或变化。凡在本发明的精神及原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (1)
1.一种单天线TD-SCDMA发射链路中的增益补偿系统，其特征在于，该系统包括：
一条由功放PA至模拟下变频器的反馈通道，其包括一衰减单元和开关II，当下行时隙时，开关II选通反馈通道，功放PA输出的信号耦合到衰减单元将信号衰减到开关II和模拟下变频器可接受的功率电平；
基带处理单元，其内包括一TD-SCDMA系统自动增益控制模块，当处于下行时隙时，TD-SCDMA数字下变频模块发送给基带处理单元的信号，是通过上述反馈通道传送到基带处理单元的发射信号；
所述TD-SCDMA系统自动增益控制模块，设置于上述基带处理单元内，其包括：功率检测单元，增益计算单元，延迟单元，增益设定值单元，比较单元，环路增益调整单元、环路滤波单元、增益调整单元、限幅单元，通过自动增益控制模块中各组成部分的操作对发射链路的增益进行补偿；
处于下行时隙时，发射信号通过功率检测单元计算出信号的数字域功率值；
将计算出的数字域功率值送入增益计算单元，并在此处将测得的信号功率值与基带发送信号经过延迟单元后的功率值进行运算，从而计算出链路的增益值；
将该增益值与增益设定值经过比较单元后产生误差量，通过环路增益调整单元、环路滤波单元、限幅单元后，最终产生增益调整量送给系统增益调整单元，从而对发射链路的增益进行补偿；
所述功率检测单元利用均方值(RMS)功率检测计算数字域功率值；
延迟单元用来匹配发射链路和反馈通道的延迟量，使增益计算单元能对同一时刻的发射和接收信号进行计算；
所述环路增益调整单元用来调整环路的稳定时间、稳态误差；
所述环路滤波单元通过可配置的滤波器系数，可调整环路的带宽及稳定性；
所述限幅单元对环路进行保护，防止因突发的干扰而引起的瞬时调整量过大或过小；
增益调整单元利用限幅单元输出的调整量对发射链路的增益进行补偿。
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