CN101771458A - 基站远端射频系统的过功率保护方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基站远端射频系统的过功率保护方法及装置，解决现有技术实现过功率保护时实时性较差的问题。该方法包括：通过RRU内的IFU的输出接口部分的输出数据或者DUC部分的输出数据，获得一天线当前下行时隙的功率，当所述当前下行时隙的功率超过设定的该天线的过功率保护门限值时，则清除FPGA中该天线对应的下行数据。本发明实施例的技术方案简单通用，可以在接口FPGA部分或中频FPGA上花很小的代价实现，实时性强，通过实际验证，能够对过功率进行保护，满足了实际的要求。

Description

基站远端射频系统的过功率保护方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种基站远端射频系统的过功率保护方法及装置。

背景技术

时分同步码分多址(TD-SCDMA)基站远端射频单元(Remote RF Un it，RRU)的下行链路，包括接口部分、数字上变频(Digital Up Converter，DUC)单元、数摸转换(Digital Analog Converter，DAC)单元以及发信机(TransmitUnit)和功率放大器(PA)。其中，接口部分、DUC单元和DAC单元在中频单元(Intermediate Frequency Unit，IFU)上，而发信机和功率放大器一般在射频收发板(Transmitting and Receiving Board，TRB)上。IFU通过光纤接收来自基站室内单元的控制信号和数据信号，由接口部分解析后，把数据送到DUC单元。其中，接口部分和DUC单元都已由FPGA实现。

在TD-SCDMA基站生产测试和建网中，由于基带器件异常或操作流程异常，使基站发射功率增大，进而导致PA和LNA等射频器件烧毁。

在目前的RRU系统中，对于过功率保护采用的保护措施是由驱动监控TRB上的可编程增益控制器(Programmable Gain Control，PGC)的值是否正常，然后反推当前的发射功率是否过大。如果超出设定范围，则由驱动关闭相应天线，然后发出告警信息，从而达到过功率保护的目的。

TD-SCDMA基站RRU在运行过程中每隔一段时间会作一次周期校准，使RRU的发射功率不会因为温度、时间等因素发生变化，功率的调整主要通过设置PGC来实现。如果发射功率过大，那么PGC的值会超过一个合理范围，从而为驱动提供了关闭天线的充分条件。但是由于周期校准的时间间隔较长，一般不短于1小时，所以往往在下一次周期校准未发生前，功率放大器或LNA等射频器件已经烧毁，实时性比较差。另外，不同厂家的TRB、不同频点和温度下的PGC值的离散性较大，导致PGC的范围太宽，当发射功率偏离正常功率不是非常大时，此方法不能发现问题，方案的精度不够。

基带数据由BBU通过光纤传递到RRU内的IFU板，经由FPGA实现的接口部分和DUC部分到DAC，DAC输出模拟信号到发信单元(TransmitUnit)，最后经PA输出。

发明内容

本发明提供一种基站远端射频系统的过功率保护方法及装置，用以解决现有技术实现过功率保护时实时性较差的问题。

本发明提供的一种基站远端射频系统的过功率保护方法，应用于时分同步码分多址TD-SCDMA系统中，包括：

通过远端射频单元RRU内的中频单元IFU的输出接口部分的输出数据获得一天线当前下行时隙的功率；

当所述当前下行时隙的功率超过设定的该天线的过功率保护门限值时，则清除FPGA中该天线对应的下行数据。

本发明提供的一种基站远端射频系统的过功率保护方法，应用于时分同步码分多址TD-SCDMA系统中，包括：

通过RRU内的IFU的数字上变频DUC部分的输出数据获得一天线当前下行时隙的功率；

当所述当前下行时隙的功率超过设定的该天线的过功率保护门限值时，则清除FPGA中该天线对应的下行数据。

本发明提供的一种基站远端射频系统的过功率保护装置，包括：

功率获取单元，用于通过远端射频单元RRU内的中频单元IFU的输出接口部分的输出数据获得一天线当前下行时隙的功率；

检测单元，用于比较所述当前下行时隙的功率与设定的该天线的过功率保护门限值进行比较；

控制单元，用于当所述当前下行时隙的功率超过该天线的过功率保护门限值时，则清除FPGA中该天线对应的下行数据。

本发明提供的一种基站远端射频系统的过功率保护装置，包括：

功率获取单元，用于通过RRU内的IFU的数字上变频DUC部分的输出数据获得一天线当前下行时隙的功率；

检测单元，用于比较所述当前下行时隙的功率与设定的该天线的过功率保护门限值进行比较；

控制单元，用于当所述当前下行时隙的功率超过该天线的过功率保护门限值时，则清除FPGA中该天线对应的下行数据。

通过上述技术方案可知，本发明实施例中，通过RRU内的IFU的输出接口部分的输出数据或者DUC部分的输出数据，获得一天线当前下行时隙的功率，当所述当前下行时隙的功率超过设定的该天线的过功率保护门限值时，则清除FPGA中该天线对应的下行数据。由于本发明实施例中利用监控IFU的输出接口部分或DUC部分的输出数据来获得当前下行时隙的功率，因此，可以实时对发射功率进行功率保护控制。

附图说明

图1为TD-SCDMA基站RRU下行链路组成；

图2为本发明实施例的实现过功率保护方法一的流程示意图；

图3为本发明实施例的实现过功率保护方法二的流程示意图；

图4为本发明实施例的实现过功率保护装置一的结构示意图；

图5为本发明实施例的实现过功率保护装置二的结构示意图；

图6为TD-SCDMA系统的一种子帧结构示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术过功率保护实时性较差的问题，本发明实施例中，通过RRU内的IFU的输出接口部分的输出数据或者DUC部分的输出数据，获得一天线当前下行时隙的功率，当所述当前下行时隙的功率超过设定的该天线的过功率保护门限值时，则清除FPGA中该天线对应的下行数据。

根据过功率保护点的位置，可以分为接口部分的FPGA保护和中频FPGA保护两种方案。

接口部分的FPGA保护方案是：根据RRU内的IFU的输出接口部分获取天线当前下行时隙的功率，这种方式下，为了更准确的实现过功率保护，可以这样设定过功率保护门限值：根据基带数据的定标值计算在正常功率情况下天线的下行各时隙的总功率；根据该天线下行各时隙的总功率确定该天线的过功率保护的门限值。

IFU的数字域的数据分为I和Q两部分，任意时刻的瞬时功率与当前的I²+Q²成正比，为运算方便，只计算I²+Q²即可。因此下行时隙所有点的I²+Q²之和就是总功率。比如：根据基带数据的定标值求出功率正常情况下下行各时隙的总功率，然后在这基础上增加3dB就得到了过功率保护的门限值T，也就是将计算出的总功率乘以2。

中频FPGA保护方案是：根据RRU内的DUC部分的输出数据获取天线当前下行时隙的功率，这种方式下，为了更准确的实现过功率保护，可以这样设定过功率保护门限值：根据中频单元的数据域数据的定标值设定该天线的过功率保护门限值。

在本发明实施例中，当所述当前下行时隙的功率超过该天线的过功率保护门限值时，可以进一步向TD-SCDMA系统中对应基站中的处理器上报过功率保护的告警信号。并且，可以在下行时隙的末端向TD-SCDMA系统中对应基站中的处理器上报过功率保护的告警信号。此方法的判断周期为5ms，出现过功率后，连续判断80ms，若整个80ms均未出现过功率，则将数据通路恢复正常，消除告警；否则告警信息保持，在新的基础上继续判断80ms。

参见图2所示，本发明实施例的一种基站远端射频系统的过功率保护方法的具体流程如下：

步骤201：通过远端射频单元RRU内的中频单元IFU的输出接口部分的输出数据获得一天线当前下行时隙的功率；

步骤202：当所述当前下行时隙的功率超过设定的该天线的过功率保护门限值时，则清除FPGA中该天线对应的下行数据。

参见图6所示，TD-SCDMA的一个子帧有6400个码片，组成7个时隙(TS0～6)，一个下行导频时隙(DwPTS)，一个上行导频时隙(UpPTS)和一个保护时隙(GP)，是一种非对称的时隙结构，以常见的4上3下工作方式为例，上下行的时隙切换点在TS3和TS4之间。本发明实施例正是基于此特性，在下行时隙统计功率值，在过功率时作相应的处理。

当前下行时隙为普通下行时隙时，普通下行时隙是除DWPTS或GP外的下行时隙，比如：在TS4为上下行时隙转换点时，TS4、TS5、TS6和TS0为普通下行时隙，所述一天线的当前下行时隙的功率根据如下公式计算获得：

$P_{\mathrm{TS}\_B}=\underset{0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(I^2+Q^2),$ N＝864*C，C＝3，6，9，12，

其中，P_{TS_B}为当前下行时隙为普通下行时隙时每个天线的功率，C为载波个数，I、Q为正交调制时的I、Q两路数据。

当前下行时隙为DWPTS或GP时，所述一天线的当前下行时隙的功率根据如下公式计算获得：

$P_{\mathrm{DPG}\_B}=\underset{0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(I^2+Q^2),$ N＝192*C，C＝3，6，9，12

其中，P_DPGB为DWPTS或GP时每天线的功率，C为载波个数，I、Q为正交调制时的IQ两路。

门限值的设定方法为：假设每个chip内每个CA的基带幅度标称值为A，载波数为C，每个下行时隙包含M个chip，则门限值设置为：

T＝4A²CM

参见图3所示，本发明实施例的另一种基站远端射频系统的过功率保护方法具体包括以下步骤：

步骤301：通过RRU内的IFU的数字上变频DUC部分的输出数据获得一天线当前下行时隙的功率；

步骤302：当所述当前下行时隙的功率超过设定的该天线的过功率保护门限值时，则清除FPGA中该天线对应的下行数据。

参见图6所示，当前下行时隙为普通下行时隙时，普通下行时隙是除DWPTS或GP外的下行时隙，比如：在TS4为上下行时隙转换点时，TS4、TS5、TS6和TS0为普通下行时隙，所述一天线的当前下行时隙的功率根据如下公式计算获得：

$P_{\mathrm{TS}\_M}=\underset{0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(I^2+Q^2),$ N＝864*A

其中，P_{TS_M}为当前下行时隙为普通下行时隙时每个天线的功率，I、Q为正交调制时的I、Q两路数据，A为中频内插倍数。

当前下行时隙为DWPTS或GP时，所述一天线的当前下行时隙的功率根据如下公式计算获得：

$P_{\mathrm{DPG}\_M}=\underset{0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(I^2+Q^2),$ N＝192*A

其中，P_{DPG_M}为当前下行时隙为DWPTS或GP时每个天线的功率，I、Q为正交调制时的I、Q两路数据，A为中频内插倍数。

门限值的设定方法为：假设每个chip内每个CA的基带幅度标称值为A，载，每个下行时隙包含M个chip，则门限值设置为：

T＝4A²M

参见图4所示，本发明实施例的一种基站远端射频系统的过功率保护装置40，包括：功率获取单元401、检测单元402以及控制单元403。

其中，功率获取单元401，用于通过远端射频单元RRU内的中频单元IFU的输出接口部分的输出数据获得一天线当前下行时隙的功率；

检测单元402，用于比较所述当前下行时隙的功率与设定的该天线的过功率保护门限值进行比较；

控制单元403，用于当所述当前下行时隙的功率超过该天线的过功率保护门限值时，则清除FPGA中该天线对应的下行数据。

还可以包括：

告警装置，用于当所述当前下行时隙的功率超过该天线的过功率保护门限值时，向TD-SCDMA系统中对应基站中的处理器上报过功率保护的告警信号

所述功率获取单元401，还可以用于根据如下公式计算获得所述一天线的当前下行时隙的功率：

$P_{\mathrm{TS}\_B}=\underset{0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(I^2+Q^2),$ N＝864*C，C＝3，6，9，12，

其中，P_{TS_B}为当前下行时隙为普通下行时隙时每个天线的功率，C为载波个数，I、Q为正交调制时的I、Q两路数据。

所述功率获取单元401，还可以用于根据如下公式计算获得所述一天线的当前下行时隙的功率：

$P_{\mathrm{DPG}\_B}=\underset{0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(I^2+Q^2),$ N＝192*C，C＝3，6，9，12

其中，P_{DPG_B}为DWPTS或GP时每天线的功率，C为载波个数，I、Q为正交调制时的IQ两路。

参见图5所示，本发明实施例的一种基站远端射频系统的过功率保护装置50包括：功率获取单元501、检测单元502以及控制单元503。

功率获取单元501，用于通过RRU内的IFU的数字上变频DUC部分的输出数据获得一天线当前下行时隙的功率；

检测单元502，用于比较所述当前下行时隙的功率与设定的该天线的过功率保护门限值进行比较；

控制单元503，用于当所述当前下行时隙的功率超过该天线的过功率保护门限值时，则清除FPGA中该天线对应的下行数据。

还可以包括：告警单元，用于当所述当前下行时隙的功率超过该天线的过功率保护门限值时，向TD-SCDMA系统中对应基站中的处理器上报过功率保护的告警信号。

所述功率获取单元501，还可以用于根据如下公式计算获得所述一天线的当前下行时隙的功率：

$P_{\mathrm{TS}\_M}=\underset{0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(I^2+Q^2),$ N＝864*A

其中，P_{TS_M}为当前下行时隙为普通下行时隙时每个天线的功率，I、Q为正交调制时的I、Q两路数据，A为中频内插倍数。

所述功率获取单元502，还可以用于根据如下公式计算获得所述一天线的当前下行时隙的功率：

$P_{\mathrm{DPG}\_M}=\underset{0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(I^2+Q^2),$ N＝192*A

其中，P_{DPG_M}为当前下行时隙为DWPTS或GP时每个天线的功率，I、Q为正交调制时的I、Q两路数据，A为中频内插倍数。

本发明实施例是通过RRU内的IFU的输出接口部分的输出数据或者DUC部分的输出数据，获得一天线当前下行时隙的功率，当所述当前下行时隙的功率超过设定的该天线的过功率保护门限值时，则清除FPGA中该天线对应的下行数据。本发明实施例在实现过功率保护过程中，可以进行实时、高精度的监控，可以在毫秒级的时间内完成过功率保护；能够较精确的计算出当前功率，避免由于过功率不明显造成的器件烧毁问题。

因为接口部分和DUC部分都是由FPGA实现的，可以很灵活的增加功率保护的功能，即监测接口部分输出的功率或DAC部分的输入功率，如果发现超过门限值则清零。另外由于是在数字域进行运算，所以精度很高。

本发明实施例的技术方案简单通用，可以在接口FPGA部分或中频FPGA上花很小的代价实现，实时性强，通过实际验证，能够对过功率进行保护，满足了实际的要求。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (20)

1.一种基站远端射频系统的过功率保护方法，应用于时分同步码分多址TD-SCDMA系统中，其特征在于，该方法包括：

通过远端射频单元RRU内的中频单元IFU的输出接口部分的输出数据获得一天线当前下行时隙的功率；

当所述当前下行时隙的功率超过设定的该天线的过功率保护门限值时，则清除FPGA中该天线对应的下行数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过功率保护门限值根据如下方式设定：

根据基带数据的定标值计算在正常功率情况下天线的下行各时隙的总功率；

根据该天线下行各时隙的总功率确定该天线的过功率保护的门限值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述当前下行时隙的功率超过该天线的过功率保护门限值时，该方法进一步包括：

向TD-SCDMA系统中对应基站中的处理器上报过功率保护的告警信号。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在下行时隙的末端向TD-SCDMA系统中对应基站中的处理器上报过功率保护的告警信号。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当前下行时隙为普通下行时隙时，所述一天线的当前下行时隙的功率根据如下公式计算获得：

$P_{\mathrm{TS}\_B}=\underset{0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(I^2+Q^2),N=864*C,C=\mathrm{3,6,9,12},$

其中，P_{TS_B}为当前下行时隙为普通下行时隙时每个天线的功率，C为载波个数，I、Q为正交调制时的I、Q两路数据。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当前下行时隙为DWPTS或GP时，所述一天线的当前下行时隙的功率根据如下公式计算获得：

$P_{\mathrm{DPG}\_B}=\underset{0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(I^2+Q^2),N=192*C,C=\mathrm{3,6,9,12}$

其中，P_{DPG_B}为DWPTS或GP时每天线的功率，C为载波个数，I、Q为正交调制时的IQ两路。

7.一种基站远端射频系统的过功率保护方法，应用于TD-SCDMA系统中，其特征在于，该方法包括：

通过RRU内的IFU的数字上变频DUC部分的输出数据获得一天线当前下行时隙的功率；

当所述当前下行时隙的功率超过设定的该天线的过功率保护门限值时，则清除FPGA中该天线对应的下行数据。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据中频单元的数据域数据的定标值设定该天线的过功率保护门限值。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述当前下行时隙的功率超过该天线的过功率保护门限值时，该方法进一步包括：

向TD-SCDMA系统中对应基站中的处理器上报过功率保护的告警信号。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在下行时隙的末端向TD-SCDMA系统中对应基站中的处理器上报过功率保护的告警信号。

11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当前下行时隙为普通下行时隙时，所述一天线的当前下行时隙的功率根据如下公式计算获得：

$P_{\mathrm{TS}\_M}=\underset{0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(I^2+Q^2),N=864*A$

其中，P_{TS_M}为当前下行时隙为普通下行时隙时每个天线的功率，I、Q为正交调制时的I、Q两路数据，A为中频内插倍数。

12.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当前下行时隙为DWPTS或GP时，所述一天线的当前下行时隙的功率根据如下公式计算获得：

$P_{\mathrm{DPG}\_M}=\underset{0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(I^2+Q^2),N=192*A$

其中，P_{DPG_M}为当前下行时隙为DWPTS或GP时每个天线的功率，I、Q为正交调制时的I、Q两路数据，A为中频内插倍数。

13.一种基站远端射频系统的过功率保护装置，其特征在于，该装置包括：

功率获取单元，用于通过远端射频单元RRU内的中频单元IFU的输出接口部分的输出数据获得一天线当前下行时隙的功率；

检测单元，用于比较所述当前下行时隙的功率与设定的该天线的过功率保护门限值进行比较；

控制单元，用于当所述当前下行时隙的功率超过该天线的过功率保护门限值时，则清除FPGA中该天线对应的下行数据。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，还包括：

告警装置，用于当所述当前下行时隙的功率超过该天线的过功率保护门限值时，向TD-SCDMA系统中对应基站中的处理器上报过功率保护的告警信号。

15.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述功率获取单元，用于根据如下公式计算获得所述一天线的当前下行时隙的功率：

$P_{\mathrm{TS}\_B}=\underset{0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(I^2+Q^2),N=864*C,C=\mathrm{3,6,9,12},$

其中，P_{TS_B}为当前下行时隙为普通下行时隙时每个天线的功率，C为载波个数，I、Q为正交调制时的I、Q两路数据。

16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述功率获取单元，用于根据如下公式计算获得所述一天线的当前下行时隙的功率：

$P_{\mathrm{DPG}\_B}=\underset{0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(I^2+Q^2),N=192*C,C=\mathrm{3,6,9,12}$

其中，P_{DPG_B}为DWPTS或GP时每天线的功率，C为载波个数，I、Q为正交调制时的IQ两路。

17.一种基站远端射频系统的过功率保护装置，其特征在于，该装置包括：

功率获取单元，用于通过RRU内的IFU的数字上变频DUC部分的输出数据获得一天线当前下行时隙的功率；

检测单元，用于比较所述当前下行时隙的功率与设定的该天线的过功率保护门限值进行比较；

控制单元，用于当所述当前下行时隙的功率超过该天线的过功率保护门限值时，则清除FPGA中该天线对应的下行数据。

18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，还包括：

告警单元，用于当所述当前下行时隙的功率超过该天线的过功率保护门限值时，向TD-SCDMA系统中对应基站中的处理器上报过功率保护的告警信号。

19.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述功率获取单元，用于根据如下公式计算获得所述一天线的当前下行时隙的功率：

$P_{\mathrm{TS}\_M}=\underset{0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(I^2+Q^2),N=864*A$

其中，P_{TS_M}为当前下行时隙为普通下行时隙时每个天线的功率，I、Q为正交调制时的I、Q两路数据，A为中频内插倍数。

20.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述功率获取单元，用于根据如下公式计算获得所述一天线的当前下行时隙的功率：

$P_{\mathrm{DPG}\_M}=\underset{0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(I^2+Q^2),N=192*A$

其中，P_{DPG_M}为当前下行时隙为DWPTS或GP时每个天线的功率，I、Q为正交调制时的I、Q两路数据，A为中频内插倍数。

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