CN101282143A - 一种测量射频发射功率的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量射频发射功率的装置，包括发射单元、接收单元和耦合单元，所述耦合单元用于获取发射单元发送的射频信号的耦合信号，所述接收单元通过开关装置与所述耦合单元连接；所述开关装置由所述开关控制单元控制，将整个下行导频时隙的耦合信号导通传递到所述接收单元；所述接收单元将获得的耦合信号转换成基带信号，并将该基带信号传递到计算单元；所述计算单元计算所述基带信号的功率，并依据基带信号功率与射频发射功率的对应关系计算射频发射功率。本发明还公开一种测量射频发射功率的方法。本发明利用接收单元将整个下行导频时隙的耦合信号转换成具有多个采样点数据的基带信号，提高功率测量精度。

Description

一种测量射频发射功率的装置和方法

技术领域

本发明涉及通信技术中参数测量技术领域，更具体地说，涉及一种测量射频发射功率的装置和方法。

背景技术

基站的射频发射功率是各种通信系统尤其是CDMA或TD-SCDMA系统的一个重要测量参数，精确测量射频发射功率一方面可以保证通信系统下行功率控制的要求，另一方面有助于对系统容量的重要参数的设定。

TD-SCDMA系统是干扰受限系统，必要的功率控制可以有效地限制系统内部的干扰电平，从而降低小区内和小区之间的干扰，并且，功率控制可以克服蜂窝系统的“远近效应”及减小用户终端的功耗。

只有精确测量出射频出口的输出功率，才能精确控制发射机的使用功率，而由于TD-SCDMA的时分特性，TD-SCDMA所有下行时隙中，下行导频的功率相对比较稳定，因此一般情况下，都是通过检测下行导频时隙的功率以确定发射机的射频发射功率，图1为现阶段比较常用的功率检测电路框图，图中，通过耦合器接收发射通道的射频信号的耦合信号，所述耦合信号为电压信号，将所述耦合信号提供给Power and VSWR Detector(功率和驻波检测器)，Power and VSWR Detector选取下行导频时隙中的若干点作为测试点，并输出根据功率和电压的关系曲线，该关系曲线经过ADC转换后被提供给计算单元，进行射频发射功率计算。

上述技术方案存在的问题是：在检测电路中的功率和驻波检测器通常为低速率转换芯片，其转换精度和转换速度不高，从而只能对下行导频时隙中的少数几个点作为测量点进行测试，因此无法精确测量出射频发射功率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种测量射频发射功率的装置和方法，在不增加成本的前提下，对下行导频时隙功率进行更精确的测量。

本发明提供一种测量射频发射功率的装置，包括发射单元、接收单元和耦合单元，所述耦合单元用于获取发射单元发送的射频信号的耦合信号，

所述接收单元通过开关装置与所述耦合单元连接；

所述开关装置由所述开关控制单元控制，将整个下行导频时隙的耦合信号导通传递到所述接收单元；

所述接收单元将获得的耦合信号转换成基带信号，并将该基带信号传递到计算单元；

所述计算单元计算所述基带信号的功率，并依据基带信号功率与射频发射功率的对应关系计算射频发射功率。

优选的，所述开关控制单元由开启单元和延时发送单元组成，所述开启单元在发射单元发送下行导频时隙的射频信号时发送开启命令；所述延时发送单元将所述开启命令延迟预设时间后发送至所述开关装置，所述预设时间等于链路时延与控制线路时延之差。

优选的，所述计算单元由第一计算单元和第二计算单元组成，所述第一计算单元用于计算所述基带信号的功率，所述第二计算单元用于依据基带信号功率与射频发射功率的对应关系计算射频发射功率。

优选的，所述第一计算单元包括：

电压幅度计算单元，用于计算基带信号的电压幅度；

基带信号功率计算单元，用于按照电压幅度与功率的对应关系，计算所述基带信号的功率。

优选的，所述第二计算单元包括：

第三计算单元，用于计算进入接收单元的耦合信号的功率，所述耦合信号的功率为基带信号的功率和预知的接收通道中频增益与射频增益之和的差；

第四计算单元，用于计算射频发射功率，所述射频发射功率为耦合信号的功率与预知的耦合单元的固定衰减的差。

优选的，所述耦合单元为微带耦合器。

本发明同时还提供一种测量射频发射功率的方法，包括：

获取整个下行导频时隙的耦合信号；

将所述耦合信号传递给接收单元，并由接收单元将该耦合信号转换成基带信号；

计算所述基带信号的功率；并依据基带信号功率与射频发射功率的对应关系计算射频发射功率。

优选的，按照以下步骤计算所述基带信号的功率：

计算所述基带信号的电压幅度；

按照电压幅度与功率的对应关系，计算所述基带信号的功率。

优选的，获取耦合电压信号具体为：微带耦合器获取下行射频信号的耦合信号。

优选的，按照以下步骤计算射频发射功率：

计算预知的接收通道中频增益与射频增益之和；

将所述基带信号的功率与所述接收通道中频增益与射频增益之和的差确定为所述耦合信号的功率；

将所述耦合信号的功率与预知的微带耦合器的固定衰减之和确定为射频发射功率。

通过上述技术方案可知，本发明在将整个下行导频时隙的耦合信号导入原先接收上行射频信号的接收通道，也就是说，以整个下行导频时隙的耦合信号作为处理对象，并由接收单元按照处理上行射频信号的流程将耦合信号进行多点采样后处理成基带信号，由于接收单元的采样频率较高，使得可以为计算单元提供多个测量点数据，由此可提高射频发射功率的测量精度；并且本发明利用原先处理上行射频信号的接收单元对耦合信号进行处理，从而无需通过外加的芯片进行采样计算，简化了结构，降低设备成本。

附图说明

图1为现有技术的结构示意图；

图2为基站收发信息的系统示意图；

图3为本发明测量射频发射功率的装置实施例一的结构示意图；

图4为本发明测量射频发射功率的装置实施例二的结构示意图；

图5为本发明测量射频发射功率的装置实施例三的结构示意图；

图6为本发明测量射频发射功率的装置实施例四的第一计算单元的结构示意图；

图7为本发明测量射频发射功率的装置实施例五的第二计算单元的结构示意图；

图8为本发明测量射频发射功率的方法的实现流程图；

图9为本发明测量射频发射功率的方法的实施例一流程图。

具体实施方式

TD-SCDMA所有下行时隙中，下行导频时隙的功率相对比较稳定，因此一般情况下，都是通过检测下行导频时隙的功率以确定射频发射功率。

现有技术当中，基站收发信息的基本过程，如图2所示：

在下行发送时隙，从发射单元100发送的射频信号通过发射通道后，从收发合路器200发送出去；在上行接收时隙，上行射频信号从所述收发合路器200进入，再通过开关装置300进入接收单元400，接收单元400接收所述射频信号，将该射频信号经过下变频处理，成为中频信号，将该中频信号采用中频采样时钟进行采样，并将采样后再通过数字下变频器件(DDC)得到基带信号。在下行发送时隙，开关装置300断开连接，接收单元400不接收射频信号。

基于现有技术，本发明提出改进的基本思想是：利用接收单元400在下行时隙处于空隙状态而不接收射频信号的特点，将整个下行导频时隙导入接收单元400，并利用接收单元400对所述耦合信号的多点采样，并利用所述采样点的数据计算射频发射功率。

为了使本领域普通技术人员能清楚地理解本技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。

请参考图3，为本发明测量射频发射功率的装置实施例一的结构示意图。

本装置包括发射单元100、接收单元400、耦合单元500、开关装置600、开关控制单元700和计算单元800，其中，所述耦合单元500用于获取发射单元100发送的射频信号的耦合信号，所述接收单元400通过开关装置600与所述耦合单元500连接，所述接收单元400与所述开关装置600之间设置有耦合通道。

在下行导频时隙，开关控制单元700控制开关装置600接通耦合通道，将耦合单元500获取的发射单元100发射的射频信号的耦合信号导通传递给所述接收单元400；所述接收单元400将获得的信号转换成基带信号，并将该基带信号传递到计算单元800；所述计算单元800计算所述基带信号的功率，并依据基带信号功率与射频发射功率的对应关系计算射频发射功率。

开关控制单元700控制开关装置600接通耦合通道，并同时断开接收通道与收发合路器200之间的连接，防止干扰信号接入接收通道，影响后续功率测量的精度。

接收单元400接收到所述耦合信号后，将该耦合信号经过下变频处理，转换成为中频信号，将该中频信号采用中频采样时钟(现阶段一般采用频率为76.8MHz的采样时钟)进行采样，然后，通过数字下变频器件(DDC)转换得到基带信号，并将该基带信号提供给计算单元800。

请参考图4，为本发明测量射频发射功率的装置实施例二的结构示意图。

通信通道上存在链路时延，并且，发射单元100与开关装置600由于距离同样会产生时延(为了与链路时延区别开来，在此将开关控制单元700与开关装置600由于距离产生的时延称为控制线路时延)。

为了精确地在下行导频时隙时将耦合信号接入接收通道，所述开关控制单元700可由开启单元711和延时发送单元712组成。所述开启单元711在所述发射单元100发送下行导频时隙的射频信号时发送开启命令，所述开启命令用于控制开关装置600接通耦合通道；所述延时发送单元712将所述开启命令延迟预设时间后发送至所述开关装置600，所述开关装置600执行该命令，接通耦合通道，同时断开接收通道与收发合路器200之间的连接。

所述预设时间等于链路时延和控制线路时延之差。

由于发射单元100发送的射频信号没有经过空间传播，其经过的发射通道的长度是固定的，耦合单元500获取的耦合信号同样经过固定长度的耦合通道，所以链路时延是确定值。同样的，所述开关控制单元700与所述开关装置600之间的距离也是可测量的，所以所述控制线路时延也是可测量的确定值。

如图5所示，为本发明测量射频发射功率的装置实施例三的结构示意图。上述所有实施例中，所述计算单元800可以由第一计算单元811和第二计算单元812组成，所述耦合单元500可以是微带耦合器，该微带耦合器由微带线511和微带线512组成，所述微带线511是发送通道的一部分，微带线512与所述微带线511平行，在射频信号经过微带线511时获取该射频信号的耦合信号。所述第一计算单元811计算由接收单元400提供的基带信号中各个采样点的功率，将每个采样点的数据分为I(实部)、Q(虚部)两部分，将所有采样点的数据依据计算公式计算出所述基带信号的电压幅度，所述计算公式为：

$V=\underset{i=1}{\overset{i=N}{\mathrm{\Σ}}}\sqrt{I^2+Q^2}/N;$

其中，N表示采样点的数量，V表示采样点的平均电压幅度。

并根据功率与电压幅度的对应关系： $P_{\mathrm{BB}}=20\lg \frac{V}{V_0}$ 计算出所述基带信号的功率P_BB，其中所述V₀为标称值。

所述第二计算单元812根据基带信号功率与射频发射功率的对应关系计算射频发射功率。

所述对应关系可以通过以下公式来表示：

P_RF＝P_BB-G_IF-G_RX；

其中G_IF为接收通道中频增益，G_RX为接收通道射频部分增益，所述P_RF为进入接收单元400的耦合信号的功率。由于采用的原先接收射频信号的接收通道，所以所述G_IF和_RX都是可以预知的。

P_TX＝P_RF+G₀；

其中P_TX为射频发射功率，G₀是微带耦合器的固定衰减。

如图6所示，所述第一计算单元811可以由电压幅度计算单元813和基带信号功率计算单元814组成，所述电压幅度计算单元813用于计算基带信号的电压幅度；所述基带信号功率计算单元814用于按照电压幅度与功率的对应关系，计算所述基带信号的功率。

如图7所示，所述第二计算单元812可以由第三计算单元815和第四计算单元816组成，所述第三计算单元815用于依照计算公式计算射频信号的功率，计算公式如下：

P_RF＝P_BB-G_IF-G_RX；

其中G_IF为接收通道中频增益，G_RX为接收通道射频部分增益，所述P_RF为进入接收单元400的耦合信号的功率。

所述第四计算单元816依照计算公式计算射频发射功率，该计算公式为：

P_TX＝P_RF+G₀；

其中P_TX为射频发射功率，G₀是微带耦合器的固定衰减。

从以上描述可以看出，本发明实施例利用接收通道在下行发送时隙不接收射频信号的特点，将所述耦合电压信号在下行导频时隙接入接收通道，并且采用原先仅仅用于处理上行射频信号的接收单元400对下行射频信号功率进行计算，提高了下行导频功率计算的精度。

并且，与现有技术相比，本发明由于采用原先的接收通道和接收单元400，充分利用现有资源，无需采用外加芯片及模数转换器件，降低成本，同时具备结构简单的特点。

参考图8，本发明同时还公开了一种测量射频发射功率的方法，具体步骤包括：

步骤S101：获取整个下行导频时隙的耦合信号。

步骤S102：将所述耦合信号传递给接收单元，并由接收单元将该耦合信号转换成基带信号。

步骤S103：计算所述基带信号的功率；并依据基带信号功率与射频发射功率的对应关系计算射频发射功率。

为了使本领域技术人员能够对本发明的技术方案有更好的理解，下面结合上述测量射频发射功率的装置，通过实施例进行进一步的描述，请参考图9，具体步骤包括：

步骤S201：获取耦合信号。

发射单元100发送的射频信号经过所述微带耦合器的微带线511时，微带线512获取该射频信号的耦合信号。

步骤S202：将整个下行导频时隙的耦合信号导入接收单元。

开关控制单元700对开关装置600进行控制，在发射单元100发送下行导频时隙的射频信号时，所述开关控制单元700控制开关装置600延迟预设时间接通耦合通道，在将整个下行导频时隙的耦合信号从耦合通道导入接收单元400后，断开与耦合通道的连接。

所述预设时间为链路时延与控制线路时延之差。

由于发射单元100发送的射频信号没有经过空间传播，其经过的发射通道的长度是固定的，耦合单元500获取的耦合信号同样经过固定长度的耦合通道，所以链路时延是确定值。

开关控制单元700与开关装置600由于距离产生的时延同样是确定值，为了与上述链路时延区别开来，在此，将开关控制单元700与开关装置600由于距离产生的时延称为控制线路时延。

步骤S203：接收单元将该耦合信号转换为基带信号。

接收单元400接收所述耦合信号，将该耦合信号经过下变频处理，转换成中频信号，将该中频信号采用中频采样时钟(76.8MHz)进行采样，然后，通过数字下变频器件(DDC)得到基带信号，并将该基带信号提供给计算单元800。

步骤S204：计算该基带信号的功率。

计算所述基带信号的电压幅度，并按照电压幅度与功率的对应关系，计算所述基带信号的功率。

所述第一计算单元811计算由接收单元400提供的基带信号各个采样点的功率，将每个采样点的数据分为I(实部)、Q(虚部)两部分，将所有采样点的数据依据计算公式计算出所述基带信号的电压幅度值，所述计算公式为：

$V=\underset{i=1}{\overset{i=N}{\mathrm{\Σ}}}\sqrt{I^2+Q^2}/N;$

其中，N表示采样点的数量，V表示采样点的平均电压幅度。

并根据功率与电压幅度的对应关系 $P_{\mathrm{BB}}=20\lg \frac{V}{V_0};$ 计算出所述基带信号的功率P_BB，其中所述V₀为标称值。

步骤S205：计算射频发射功率。

所述第二计算单元812根据基带信号功率与射频发射功率的对应关系计算射频发射功率。

所述对应关系可以通过以下公式来表示：

P_RF＝R_BB-G_IF-G_RX；

其中G_IF为接收通道中频增益，G_RX为接收通道射频部分增益，所述P_RF为进入接收单元400的耦合信号的功率。由于采用的原先接收射频信号的接收通道，所以所述G_IF和G_RX都是已知的。

P_TX＝P_RF+G₀；

其中P_TX为射频发射功率，G₀是微带耦合器的固定衰减。

本发明实施例利用接收单元400在下行发送时隙不接收射频信号的特点，将所述耦合电压信号在下行导频时隙导入接收单元400，采用接收单元400对所述耦合信号进行多点采样处理，为计算单元800提供具有多个采样点数据的基带信号，提高射频功率的计算精度。

并且，本发明利用原先处理上行射频信号的接收单元400对耦合信号进行处理，充分利用资源，无需外加芯片，结构简单。

以上公开的仅为本发明的优选实施方式，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的没有创造性的变化，以及在不脱离本发明原理前提下所作的若干改进和润饰，都应落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1. 一种测量射频发射功率的装置，包括发射单元、接收单元和耦合单元，所述耦合单元用于获取发射单元发送的射频信号的耦合信号，其特征在于：

所述接收单元通过开关装置与所述耦合单元连接；

所述开关装置由所述开关控制单元控制，将整个下行导频时隙的耦合信号导通传递到所述接收单元；

所述接收单元将获得的耦合信号转换成基带信号，并将该基带信号传递到计算单元；

所述计算单元计算所述基带信号的功率，并依据基带信号功率与射频发射功率的对应关系计算射频发射功率。

2. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关控制单元由开启单元和延时发送单元组成，所述开启单元在发射单元发送下行导频时隙的射频信号时发送开启命令；所述延时发送单元将所述开启命令延迟预设时间后发送至所述开关装置，所述预设时间等于链路时延与控制线路时延之差。

3. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述计算单元由第一计算单元和第二计算单元组成，所述第一计算单元用于计算所述基带信号的功率，所述第二计算单元用于依据基带信号功率与射频发射功率的对应关系计算射频发射功率。

4. 如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一计算单元包括：

电压幅度计算单元，用于计算基带信号的电压幅度；

基带信号功率计算单元，用于按照电压幅度与功率的对应关系，计算所述基带信号的功率。

5. 如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第二计算单元包括：

第三计算单元，用于计算进入接收单元的耦合信号的功率，所述耦合信号的功率为基带信号的功率和预知的接收通道中频增益与射频增益之和的差；

第四计算单元，用于计算射频发射功率，所述射频发射功率为耦合信号的功率与预知的耦合单元的固定衰减的差。

6. 如权利要求1-5任意一项所述的装置，其特征在于，所述耦合单元为微带耦合器。

7. 一种测量射频发射功率的方法，其特征在于，包括：

获取整个下行导频时隙的耦合信号；

将所述耦合信号传递给接收单元，并由接收单元将该耦合信号转换成基带信号；

计算所述基带信号的功率；并依据基带信号功率与射频发射功率的对应关系计算射频发射功率。

8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，按照以下步骤计算所述基带信号的功率：

计算所述基带信号的电压幅度；

按照电压幅度与功率的对应关系，计算所述基带信号的功率。

9. 如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，获取耦合电压信号具体为：微带耦合器获取下行射频信号的耦合信号。

10. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，按照以下步骤计算射频发射功率：

计算预知的接收通道中频增益与射频增益之和；

将所述基带信号的功率与所述接收通道中频增益与射频增益之和的差确定为所述耦合信号的功率；

将所述耦合信号的功率与预知的微带耦合器的固定衰减之和确定为射频发射功率。

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