CN101374021B - Td-scdma直放站信号覆盖的同步控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种TD-SCDMA直放站信号覆盖的同步控制方法，包括：a、采集上、下行链路中的每一级放大链级的每个时隙的功率检测值，设置各级放大链级的每个时隙的最大功率值；b、每一级放大链级通过其内置ALC控制单元调节它的各时隙的输出功率；c、检测下行链路各级的控制深度及其最大值，计算下行链路的总ALC控制深度及增益；d、将该总ALC控制深度与上行链路设置衰减值相加得上行链路的总衰减值，以该总衰减值通过上行链路的单时隙衰减模块对上行各时隙的功率进行衰减。其在分级ALC控制中，同时根据上行链路的总衰减值对上行各时隙的功率进行衰减，使直放站信号实时稳定输出，实现了在电磁情况复杂、信号覆盖差异较大的情况下的良好信号覆盖。
Description
技术领域
本专利涉及移动通信技术，具体是一种TD-SCDMA直放站信号覆盖的同步控制方法，在输入信号波动较大的情况下，本方法能够实现TD-SCDMA直放站信号的实时稳定输出，进一步提高无线网络覆盖质量。
背景技术
TD-SCDMA系统与其它3G系统的最大不同在于物理层技术不同，在TDD系统中其上下行信道所使用的频率相同，每个无线帧长10ms。TD-SCDMA将每个无线帧分成2个5ms子帧，两个子帧的帧结构完全相同。参照图1，每个子帧由7个长度为675us的常规时隙(TS0-TS6)和3个特殊时隙组成，3个特殊时隙包括下行导频时隙DwPTs、保护间隔GP和上行导频时隙UpPTs。
常规时隙用来传送用户数据或控制信息，TS0总是固定地用作下行时隙来发送系统广播信息，而TS1总是固定地用作上行时隙。其它的常规时隙可以根据需要灵活地配置成上行或下行以实现不对称业务的传输，用作上行链路的时隙和用作下行链路的时隙之间由1个转换点分开。每个5ms的子帧中设有两个转换点，第1个转换点固定在DwPTs结束处，而第2个转换点则取决于小区上、下行时隙的配置。
在TD-SCDMA系统中，由于下行导频时隙DwPTs以及TS0时隙的功率不随着用户数量的改变而改变，且DwPTs以及TS0时隙是常输出且功率恒定，以方便终端用户的接入。其它时隙在有业务接入时才有突发脉冲，接入用户数量不同，其功率也就不同，在没有接入用户时隙时，其功率表示低噪的功率。
随着无线移动通信的日益发展，无线移动技术的日趋完善，终端用户对无线信号覆盖的要求也越来越高，在日常生活过程中，终端用户所涉足的范围也越来越广，无线移动通信成为所有人生活中一个不可或缺的一部分。终端用户在乘坐交通工具时，同样有稳定的无线信号覆盖的需求，这就提出一种对交通工具等移动的小范围区域进行信号覆盖的问题。比如火车内的无线信号覆盖控制问题，轮船上的无线信号覆盖控制问题，大型客车的无线信号覆盖控制问题等。
在高速移动的小范围区域内，如火车或轮船内的信号覆盖，其移动的区域存在接入信号变化范围很大，但终端用户的需求为信号的稳定输出，且实时性要求很高。在传统的直放站中，通常采用模拟的输入控制输出方式，此方式受控制的个体差异、模拟器件的差异、控制深度的差异和环境温度的差异等因素所干扰，实时性不强，从而影响控制效果。
发明内容
为了避免现有技术存在的上述缺陷，本发明提供一种改进的TD-SCDMA直放站信号覆盖的同步控制方法，以实现TD-SCDMA直放站信号的实时稳定输出，满足终端用户，特别是处于高速移动的小范围区域内的终端用户对实时、稳定通信的需求。
本发明TD-SCDMA直放站信号覆盖的同步控制方法是这样实现的。其直放站包括下行链路、上行链路及同步控制部分，下、上行链路连接在两个双工器之间，两链路分别含有低噪放大单元和功率放大单元，其采取以下步骤：
a、通过同步模块中功率检测单元采集上、下行链路中的每一级放大链级的每个时隙的功率检测值，由终端维护工具分别设置各级放大链级的每个时隙的最大功率值；
b、所述每一级放大链级含有一个ALC控制单元，通过该ALC控制单元对该级放大链级的各时隙的输出功率进行调节；
c、检测下行链路中各级放大链级的控制深度及其最大值，累计各级控制深度的最大值得下行链路的总ALC控制深度，并计算出下行链路的增益；
d、将下行链路的总ALC控制深度与上行链路设置衰减值相加得上行链路的总衰减值，根据该总衰减值通过串联于上行链路中的单时隙衰减功率模块对上行各时隙的功率进行衰减。
步骤d中，单时隙衰减功率模块根据上行链路的总衰减值对上行各时隙的功率衰减步骤为，由MCU把上行链路的总衰减值传输给FPGA，FPGA根据TD-SCDMA的信号特征得出上行信号后，FPGA将总衰减值传送到单时隙衰减功率模块上，作用到上行信号各时隙，实现上行链路的增益调整。
步骤b中，对各级放大链级ALC调节步骤是：将每个时隙的功率检测值与设置的最大功率值比较，如果功率检测值大于最大功率值，由MCU给出一个比上次控制值增加一定量的当前控制值，通过FPGA经D/A变换为模拟控制值，并输出到放大链级的内置ALC控制单元进行控制；如果功率检测值小于最大功率值，则MCU逐渐减小该控制值，直至该控制值为0。
本发明在下行链路的不同链路级，包括下行低噪和下行功放，分别进行输出功率控制，增大整个链路的控制深度，从而实现输入功率变化达到几十dBm的情况下，依然可以达到输出功率的恒定输出。在当今铁路提速的前提下，火车速度越来越快，时速可达300公里/小时的情况下，沿线存在山区、城镇、隧道等复杂情况，火车内无线覆盖系统的接收天线接收的下行链路信号功率变化很快，变化幅度很大，且实时性要求高，通过实现实时高深度的时隙ALC控制深度和链路平衡，从而达到功率稳定输出、信号良好覆盖的需求。此方案同样满足轮船等其他移动目标的区域内无线信号覆盖需求。
在TD-SCDMA系统中，本发明采用更多的控制算法和软件无线电技术，对各级放大链级分别进行ALC控制，同时将下行链路的总ALC控制深度与上行链路设置衰减值相加得上行链路的总衰减值，根据该总衰减值通过串联于上行链路中的单时隙衰减功率模块对上行各时隙的功率进行衰减。无需增加硬件成本的情况下，增强了控制功能，通过实时控制，从而实现在电磁情况复杂、信号覆盖差异较大的情况下的良好信号覆盖。
附图说明
图1为TD-SCDMA信号每个子帧的常规时隙和特殊时隙的分配示意图；
图2为TD-SCDMA直放站系统示意图；
图3为其控制流程图。
具体实施方式
以下结合附图详细说明。
图2为一典型TD-SCDMA直放站系统结构示意图。图2直放站主要包括：第一双工器，第二双工器，连接于第一双工器与第二双工器之间的下行、上行链路，以及同步控制部分(即同步模块)等。
下行链路包含下行低噪放大单元、选频单元及下行功率放大单元，其中下行低噪放大单元、下行功率放大单元内部均含有一个ALC(Automatic LevelControl)控制单元，每一级放大单元通过其内置ALC控制单元对其各时隙的输出功率进行调节。
上行链路包含上行低噪放大单元、单时隙衰减功率模块、选频单元及上行功率放大单元，单时隙衰减功率模块和选频单元串联于所述两级放大单元之间，单时隙衰减功率模块的输入端连接同步控制模块中的FPGA相应的输出端，以对上行各时隙的功率进行衰减；上行低噪放大单元、上行功率放大单元内部均含有一个ALC控制单元，每一级放大单元通过其内置ALC控制单元对其各时隙的输出功率进行调节。
同步控制部分主要包括：MCU、与MCU连接的FPGA(Field Programmable Gate Array)、功率检测单元以及D/A控制电路等。功率检测单元包括若干RF功率信号检测电路和A/D变换器，各RF功率信号检测电路的输入端分别连接下行、上行链路的相应放大单元的输出，其中RF功率信号检测电路可采用AD8314等芯片。D/A控制电路连接于FPGA的输出端口，它的输出分别连接下行、上行链路的相应放大单元的ALC控制端，向它们提供ALC控制信号。单时隙衰减功率模块串联于上行链路中，它的输入端连接FPGA相应的输出端，由MCU和FPGA控制用来对上行各时隙的功率进行衰减。
本发明方法可用于图2所示直放站覆盖信号的同步控制。参照图3，其步骤如下：
a、通过同步模块中功率检测单元采集上、下行链路中的每一级放大链级的每个时隙的功率检测值，由终端维护工具分别设置各级放大链级的每个时隙的最大功率值。
其中，上行链路、下行链路中每一级放大链级的所有时隙的功率检测值包括DWPTS、TS0、TS1、TS2、TS3、TS4、TS5及TS6时隙的功率检测值。
b、上行链路包含上行低噪放大单元和上行功率放大单元两级放大链级，两者均含有一个ALC控制单元，各时隙的输出功率的调节是通过各自内置的ALC控制单元进行；下行链路同样包含下行低噪放大单元和下行功率放大单元两级放大链级，两者均含有一个ALC控制单元，各时隙的输出功率的调节是通过各自内置的ALC控制单元进行。
其中，对各级放大链级ALC调节步骤是，将每个时隙的功率检测值与设置的最大功率值比较，如果功率检测值大于最大功率值，由MCU给出一个比上次控制值增加一定量的当前控制值，通过FPGA经D/A变换为控制电压，并输出到放大链级的内置ALC控制单元进行控制；如果功率检测值小于最大功率值，则MCU逐渐减小该控制值，直至该控制值为0。
c、MCU检测下行低噪放大单元、下行功率放大单元的控制深度及其最大值，并使所述两级控制深度的最大值分别转换成所需的计算单位后进行累计，得到下行链路的总ALC控制深度；由下行链路的总ALC控制深度得知下行链路增益被压缩情况从而推算出下行链路增益。
d、将下行链路的总ALC控制深度与上行链路设置衰减值相加得上行链 路的总衰减值，根据该总衰减值通过串联于上行链路中的单时隙衰减功率模块对上行各时隙的功率进行衰减。
上述步骤d中，单时隙衰减功率模块根据上行链路的总衰减值对上行各时隙的功率衰减过程为：由MCU把上行链路的总衰减值传输给FPGA，FPGA根据TD-SCDMA的信号特征得出上行信号后，FPGA将总衰减值传送到单时隙衰减功率模块上，作用到上行信号各时隙，使上行链路增益与下行链路增益平衡，得到功率稳定输出、信号良好覆盖的效果。
上述步骤a中，终端维护工具设置放大链级的每个时隙的最大功率值的过程为：根据直放站的额定功率、以及直放站链路上每一级放大链级的增益，得到直放站单级的最大输出功率，把得到的最大功率值通过终端维护工具和同步模块间的通信，传送给同步模块的MCU。
上述步骤a中，下行链路中的各级放大链级的每个时隙的功率检测值检测方法可以采用公开号为CN101222280的“单时隙功率检测的方法和装置”提出的方案等。其中，一优选的单时隙功率检测方法如下：
1、设置基站与直放站之间的时延，同步模块根据所述时延对下行链路、下行链路的时间差值进行补偿；
2、通过功率检测单元的AD8314获取TD-SCDMA射频功率信号并转换成数字信号，送给同步模块；同步模块依据时间窗原则查找下行导频信号、第一切换点、第二切换点，查找下行链路、上行链路每个时隙的切换点；
3、查找每个时隙的训练序列码的位置，根据所述位置从TD-SCDMA射频功率信号中读取各个时隙的功率检测值。
Claims (7)
1.一种TD-SCDMA直放站信号覆盖的同步控制方法，该直放站包括下行链路、上行链路及同步控制部分，下、上行链路连接于两个双工器之间，下行链路包含下行低噪放大单元和下行功率放大单元，上行链路包含上行低噪放大单元和上行功率放大单元，其特征是采取以下步骤：
a、通过同步模块中功率检测单元采集上、下行链路中的每一级放大链级的每个时隙的功率检测值，由终端维护工具分别设置各级放大链级的每个时隙的最大功率值；
b、所述每一级放大链级含有一个自动电平控制ALC控制单元，通过该ALC控制单元对该放大链级的各时隙的输出功率进行调节；
c、检测下行链路中各级放大链级的控制深度及其最大值，累计各级控制深度的最大值得下行链路的总ALC控制深度，并计算出下行链路的增益；
d、将下行链路的总ALC控制深度与上行链路设置衰减值相加得上行链路的总衰减值，根据该总衰减值通过串联于上行链路中的单时隙衰减功率模块对上行各时隙的功率进行衰减。
2.如权利要求1的TD-SCDMA直放站信号覆盖的同步控制方法，其特征是：步骤d中，单时隙衰减功率模块根据上行链路的总衰减值对上行各时隙的功率衰减步骤为，由MCU把上行链路的总衰减值传输给FPGA，FPGA根据TD-SCDMA的信号特征得出上行信号后，FPGA将总衰减值传送到单时隙衰减功率模块上，作用到上行信号各时隙，实现上行链路的增益调整。
3.如权利要求1或2的TD-SCDMA直放站信号覆盖的同步控制方法，其特征是：步骤b中，对各级放大链级ALC调节步骤是，将每个时隙的功率检测值与设置的最大功率值比较，如果功率检测值大于最大功率值，由MCU给出一个比上次控制值增加一定量的当前控制值，通过FPGA经D/A变换为模拟控制值，并输出到放大链级的内置ALC控制单元进行控制；如果功率检测值小于最大功率值，则MCU逐渐减小该控制值，直至该控制值为0。
4.如权利要求1或2的TD-SCDMA直放站信号覆盖的同步控制方法，其特征是：步骤a中，上行链路或下行链路中每一级放大链级的所有时隙的功率检测值包括DWPTS、TS0、TS1、TS2、TS3、TS4、TS5及TS6时隙的功率检测值。
5.如权利要求1或2的TD-SCDMA直放站信号覆盖的同步控制方法，其特征是：步骤a中，终端维护工具设置放大链级的每个时隙的最大功率值的过程为，根据直放站的额定功率、以及直放站链路上每一级放大链级的增益，得到直放站单级的最大输出功率，把得到的最大功率值通过终端维护工具和同步模块间的通信，传送给同步模块的MCU。
6.如权利要求1或2的TD-SCDMA直放站信号覆盖的同步控制方法，其特征是：步骤a中，所述功率检测单元包括若干RF功率信号检测电路和A/D变换器，各RF功率信号检测电路的输入端分别连接下行或上行链路的相应放大链级的输出。
7.如权利要求1或2的TD-SCDMA直放站信号覆盖的同步控制方法，其特征是：所述上行链路还包含单时隙衰减功率模块和选频单元，单时隙衰减功率模块和选频单元串联于所述上行低噪放大单元和所述上行功率放大单元之间，单时隙衰减功率模块的输入端连接同步模块中的FPGA相应的输出端，以对上行各时隙的功率进行衰减；所述上行低噪放大单元、所述上行功率放大单元内部均含有一个ALC控制单元，每一级放大单元通过其内置ALC控制单元对其各时隙的输出功率进行调节。
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