CN101951674B - 下行通道增益校准方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种下行通道增益校准方法，通过前向功率检测(OPD)获得前向功率值，计算前向功率值与目标功率值的功率差值，当功率差值的绝对值大于或等于预设的校准门限时，根据功率差值计算下行通道增益调节量，根据下行通道增益调节量校准当前下行通道增益。本发明还公开了一种下行通道增益校准装置。采用本发明的下行通道增益校准方法和装置，能够快速准确地校准下行通道增益。

Description

下行通道增益校准方法和装置

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，特别是涉及一种下行通道增益校准方法和装置。

背景技术

在时分同步码分多址(TD-SCDMA)通信系统中，下行通道中器件的不一致性和随温度等因素的变化造成下行通道增益的漂移，下行通道增益的漂移直接导致下行通道的最大发射功率漂移，从而影响基站(Node B，简称NB)的最大发射功率，影响NB的覆盖半径和业务质量。为了确保NB的覆盖半径和业务质量，TD-SCDMA通信系统要求NB保持稳定的最大发射功率，因此，当下行输出功率偏离最大发射功率的偏差超出技术范围时，需要对下行通道进行增益校准。

现有的下行通道增益校准方法包括功率补偿校准和温度补偿校准。

其中，功率补偿校准方法包括两种方法。第一种方法是：在工厂校准时，将整个发射频段分成若干区间，利用工厂校准方法将每个小区间的功率补偿值写入到永久性存储媒介中；在系统实际业务运行的校准过程中，利用载波频点所属的小区间段，从永久性存储媒介中提取该小区间的功率补偿值，对I/Q幅度进行补偿校准。采用此种方法，系统在工厂校准环境中和在实际业务运行时存在很大差异，导致校准结果偏差大，校准的准确度低。另一种方法是：在射频板输出端，实时检测输出功率或检测广播功率、导频功率和业务功率值，根据上述功率和目标输出功率进行差值运算，用其差值来调整下行通道的增益或同向正交(I/Q)幅度。采用此种方法，由于目前的通信系统普遍存在多载波需求，需要对多载波同时检测，导致检测难度大、准确度低。如果需要对多载波进行精确检测，则所需的检测装置的硬件成本极大提高，不利于成本控制。并且，使用业务功率的检测方式进行功率补偿，由于业务功率来回波动变化大，因此导致校准偏差，校准结果的误差大、准确度低，且校准速度慢，所需校准时间长。

现有的温度补偿校准方法是：测量下行发射通道的温度值，根据各载波工作频点和当前温度值计算下行通道的整体主板增益和功放增益。根据主板增益和功放增益计算下行反馈增益。然后，根据下行反馈增益更改下行通道的基带数据幅度，得到目标空口功率。采用现有的温度补偿校准方法，由于对温度曲线存在依赖性，随着温度的变化需要不断的提取温度曲线，利用温度曲线的误差累加计算增益，所以校准速度慢，进而长时间的占用系统资源忙于校准过程，通信系统的稳定性差。

总之，现有的下行通道增益校准方法无法实现对下行通道增益的快速、准确的校准。

发明内容

本发明提供了一种下行通道增益校准方法，采用该方法能够快速、准确地完成下行通道增益校准。

本发明还提供了一种下行通道增益校准装置，采用该装置能够快速、准确地完成下行通道增益校准。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明公开了一种下行通道增益校准方法，包括：

通过前向功率检测OPD，获得前向功率值；

计算所述前向功率值与目标功率值的功率差值；

判断所述功率差值的绝对值是否大于或等于预设的校准门限；

如果是，根据所述功率差值计算下行通道增益调节量；根据所述下行通道增益调节量校准当前下行通道增益；

否则，结束当前下行通道增益校准流程。

所述通过前向功率检测OPD，获得前向功率值之前，该方法还包括：开启校准周期；

所述根据下行通道增益调节量校准当前下行通道增益和所述结束当前下行通道增益校准流程之后，该方法还包括：判断当前校准周期是否结束，如果是，返回执行所述开启校准周期的步骤；否则返回执行所述判断当前校准周期是否结束的步骤。

所述通过前向功率检测OPD，获得前向功率值包括：

发送预先设置的训练序列，并接收反馈训练序列；

读取所述接收的反馈训练序列的同向正交I/Q值；

根据所述接收的反馈训练序列的I/Q值和预设的下行通道检测值计算前向功率值。

所述根据所述接收的反馈训练序列的I/Q值和预设的下行通道检测值计算前向功率值包括：

$P_{\mathrm{OPD}}=20\log \left(\frac{A_{\mathrm{IQ}\_\mathrm{FB}}}{A_{\mathrm{IQ}\_\mathrm{FB}\_\mathrm{nom}}}\right)+P_{\mathrm{in}\_\mathrm{ADC}\_\mathrm{FB}\_\mathrm{nom}}-G_{\mathrm{filter}}-G_{\mathrm{PAU}\_\mathrm{FB}}-G_{\mathrm{PGC}\_\mathrm{FB}}-G_{\mathrm{MB}\_\mathrm{FB}},$

其中，P_OPD为前向功率值，A_{IQ_FB}为反馈训练序列的I/Q均值，A_{IQ_FB_nom}为反馈通道输入I/Q幅度值，P_{in_ADC_FB_nom}为反馈通道输入模数转换器ADC的功率定标值，G_filter为天线滤波器的插损值，G_{PAU_FB}为有效载波在永久性存储媒介中存储的功放反馈增益频率插值，G_{PGC_FB}为反馈通道增益，G_{MB_FB}为主板反馈增益。

所述发送预先设置的训练序列之前还包括：

选择OPD的通道和该通道的有效载波；

对所述有效载波进行训练序列触发使能；

向现场可编程门阵列FPGA配置所述通道和所述有效载波。

所述根据所述功率差值计算下行通道增益调节量包括：

根据所述功率差值的绝对值确定增益调节量的绝对值；

根据所述功率差值的正负号确定增益调节量的正负号，所述增益调节量与所述功率差值的正负号相反。

所述根据所述功率差值的绝对值确定增益调节量的绝对值包括：按照调节策略确定增益调节量的绝对值；

所述调节策略包括：

当功率差值的绝对值小于或等于1时，按照第一调节策略确定增益调节量的绝对值；

当功率差值的绝对值大于1时，增益调节量的绝对值为调节量整数部分与调节量小数部分之和，所述调节量整数部分等于功率差值的绝对值的整数部分，所述调节量小数部分采用功率差值的绝对值的小数部分按照所述第一调节策略确定。

本发明还公开了一种下行通道增益校准装置，包括：

前向功率检测OPD单元，用于通过OPD获得前向功率值；

功率差值单元，用于计算所述前向功率值与目标功率值的功率差值；

控制单元，用于判断所述功率差值的绝对值是否大于或等于预设的校准门限，如果是，开启调节单元，否则，结束当前下行通道增益校准流程；

调节单元，用于根据所述功率差值计算下行通道增益调节量，根据所述下行通道增益调节量校准当前下行通道增益。

该装置还包括：定时器，用于根据校准周期进行计时，在校准周期结束时向控制单元发送到时消息；

所述控制单元，进一步用于开启所述定时器，判断是否收到到时消息，如果是，重启所述定时器；否则，继续判断是否收到到时消息。

所述OPD单元包括：

收发子单元，用于发送预先设置的训练序列，并接收反馈训练序列；

读取子单元，用于读取所述接收的反馈训练序列的同向正交I/Q值；

运算子单元，用于根据所述接收的反馈训练序列的I/Q值和预设的下行通道检测值计算前向功率值。

由以上发明内容可见，通过OPD获得前向功率值，计算前向功率值与目标功率值的功率差值，当该功率差值达到预设的校准门限时，根据功率差值计算增益调节量，校准当前下行通道增益。由于采用OPD的方法，根据准确获得的当前下行通道的功率值进行校准，因此校准结果准确，并且，OPD采用电子器件进行传输及运算，下行通道增益校准的速度快。

附图说明

图1为现有技术中下行通道的结构示意图；

图2为本发明实施例一的下行通道增益校准方法的流程图；

图3为本发明实施例一的前向功率检测(OPD)方法的流程图；

图4为本发明实施例二的下行通道增益校准装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

本发明的基本思想是，通过OPD，计算前向功率值与目标功率值的功率差值，预设下行通道增益校准的校准门限，当该功率差值达到校准门限时，根据功率差值计算增益调节量，校准当前下行通道增益。

图1为现有技术中下行通道的结构示意图。如图1所示，现有的下行通道由射频板11、背板配线12、功放13、双工器14和天馈配线15组成，并且，射频板11、背板配线12和功放13组成了一个闭环链路，即下行通道的增益闭环。根据现有技术中下行通道具有增益闭环的结构特点，本发明实施例提出采用OPD的下行通道增益校准方法。

图2为本发明实施例一的下行通道增益校准方法的流程图。如图2所示，该方法至少包括以下步骤202至步骤207。实施例一为本发明下行通道增益校准方法的一种较佳实施方式，在步骤202至步骤207的基础上，进一步包括步骤201和步骤208，以实现下行通道增益的周期性校准。具体地，实施例一的下行通道增益校准方法包括以下步骤。

步骤201：开启校准周期。

在本步骤中，预先设置下行通道增益校准的校准周期，每个周期校准一次下行通道增益。本发明实施例对该校准周期的具体数值不做限制，可以根据实际通信系统对NB最大发射功率的稳定性要求进行灵活设置。例如，当通信系统对NB最大发射功率的稳定性要求较高时，可以将校准周期设置为秒级，即可以实现对下行通道增益的实时校准。

步骤202：通过OPD，获得前向功率值。

下行通道的射频板11中包括现场可编程门阵列(FPGA)，OPD主要通过FPGA完成。OPD的主要方法是，在FPGA中分别存储对应各种不同功率的训练序列，根据当前的小区功率和载波功率，动态配置训练序列的功率，FPGA根据训练序列功率所在的区间，按照功率与训练序列的对应关系，触发发送该功率对应的训练序列，，然后FPGA接收反馈回来的信号训练序列，通过处理器采集反馈数据，计算出前向功率。

以下对OPD的具体过程进行说明。图3为本发明实施例一的OPD方法的流程图。如图3所示，OPD方法具体包括以下步骤。

步骤301：选择OPD的通道和该通道的有效载波。

步骤302：对有效载波进行训练序列触发使能。

在此步骤中，针对OPD所需的训练序列，对步骤301中选择的通道的有效载波进行训练序列触发使能。

步骤303：向FPGA配置通道和有效载波。

在此步骤中，对FPGA寄存器进行载波通道配置，将步骤301中选择的通道的标识和有效载波的标识配置给FPGA中的载波和通道选择寄存器。

步骤304：发送预先设置的训练序列，并接收反馈训练序列。

在此步骤中，通过操作FPGA中的训练序列触发寄存器，触发发送预先设置在FPGA中的训练序列，并触发接收反馈的训练序列。训练序列的幅度和功率采用预先在FPGA设置的预设值。其中，训练序列的幅度的预设值可以根据下行闭环链路的具体网络环境确定；训练序列的功率的预设值可以根据当前的小区功率和载波功率动态配置。

步骤305：读取接收的反馈训练序列的I/Q值。

在此步骤中，读取步骤304中接收的反馈回来的训练序列的I/Q值，该值为反馈的训练序列的平均值。

步骤306：根据接收的反馈训练序列的I/Q值和预设的下行通道检测值计算前向功率值。

在此步骤中，具体的计算公式为：

$P_{\mathrm{OPD}}=20\log \left(\frac{A_{\mathrm{IQ}\_\mathrm{FB}}}{A_{\mathrm{IQ}\_\mathrm{FB}\_\mathrm{nom}}}\right)+P_{\mathrm{in}\_\mathrm{ADC}\_\mathrm{FB}\_\mathrm{nom}}-G_{\mathrm{filter}}-G_{\mathrm{PAU}\_\mathrm{FB}}-G_{\mathrm{PGC}\_\mathrm{FB}}-G_{\mathrm{MB}\_\mathrm{FB}},$

其中，P_OPD为前向功率值，A_{IQ_FB}为训练序列反馈到FPGA的I/Q均值，A_{IQ_FB_nom}为反馈通道输入I/Q幅度值，P_{in_ADC_FB_nom}为反馈通道输入模数转换器(ADC)的功率定标值，G_filter为天线滤波器的插损值，G_{PAU_FB}为有效载波在永久性存储媒介中存储的功放反馈增益频率插值，G_{PGC_FB}为反馈通道增益，G_{MB_FB}为主板反馈增益。其中，A_{IQ_FB_nom}、P_{in_ADC_FB_nom}、G_filter和G_{PAU_FB}在下行通道生产制造的出厂检测过程中获得，存储在永久性存储媒介中，G_{PGC_FB}和G_{MB_FB}在下行通道链路中实时检测获得。

步骤203：计算前向功率值与目标功率值的功率差值。

在此步骤中，预先设置目标功率值，本发明实施例对该目标功率值的具体数值不做限制，可以根据实际通信系统对下行通道输出功率的要求进行灵活设置。

步骤204：判断功率差值的绝对值是否大于或等于预设的校准门限，如果是，执行步骤205，否则，执行步骤207。

在此步骤中，预先设置校准门限，本发明实施例对该校准门限的具体数值不做限制，可以根据实际通信系统的下行通道增益调节精度进行灵活设置。在本发明实施例中，以校准门限为0.3db为例。

步骤205：根据功率差值，计算下行通道增益调节量。

在此步骤中，根据预先设置的调节策略计算下行通道的增益调节量。本发明实施例对该调节策略的具体内容不做限制，可以根据实际通信系统的下行通道增益调节精度进行灵活设置。调节策略的一种较佳的实施方式是：增益调节量的步长为0.5db，以ΔP表示功率差值，首先根据功率差值的绝对值确定增益调节量的绝对值，当0.3db≤|ΔP|≤0.7db时，增益调节量的绝对值为0.5db；当0.7db＜|ΔP|≤1db时，增益调节量的绝对值为1.0db。当|ΔP|＞1db时，增益调节量的绝对值＝调节量整数部分+调节量小数部分，其中，调节量整数部分等于|ΔP|的整数部分，调节量小数部分根据|ΔP|的小数部分与|ΔP|≤1db时的调节量选取原则确定，即：当0.3db≤|ΔP|的小数部分≤0.7db时，调节量小数部分为0.5db，当0.7db＜|ΔP|的小数部分≤1db时，调节量小数部分为1.0db。然后根据功率差值的正负号确定增益调节量的正负号，如果ΔP为正数，则增益调节量为负号，即向下调节下行通道增益；反之，如果ΔP为负数，则增益调节量为正号，即向上调节下行通道增益。以ΔP＝1.31db为例，首先确定增益调节量的绝对值，因为|ΔP|＞1db，所以增益调节量的绝对值＝调节量整数部分+调节量小数部分，其中，调节量整数部分＝ΔP的整数部分＝1db；因为ΔP的小数部分＝0.31db，0.3db≤0.31db≤0.7db，则调节量小数部分为0.5db，所以增益调节量的绝对值＝1+0.5＝1.5db。然后确定增益调节量的正负号，因为1.31为正数，则增益调节量为负号，则增益调节量＝-1.5db，即把当前的下行通道增益向下调节1.5db。

步骤206：根据下行通道增益调节量，校准当前下行通道增益。

在此步骤中，设置增益生效寄存器，通过向该增益生效寄存器中配置步骤205中计算获得的下行通道增益调节量，使下行增益校准立即生效。

步骤207：结束当前下行通道增益校准流程。

在本步骤中，本次下行通道增益校准过程不对下行通道增益进行调节，维持当前下行通道增益。在下行通道增益校准方法中不包含步骤208的情况下，结束当前下行通道增益校准流程。在下行通道增益校准方法中包含步骤208的情况下，执行步骤208。

步骤208：判断当前校准周期是否结束，如果是，返回步骤201，否则，重复执行步骤208。

在本步骤中，判断当前校准周期是否结束，如果当前周期尚未结束，则下行通道增益校准流程进入等待状态，等待当前周期结束，在当前周期结束后，返回步骤201，开始一个新的校准周期的下行通道增益校准过程。

以上对下行通道增益校准方法进行了简要说明，接下来通过实施例二对采用该方法的下行通道增益校准装置进行说明。该装置可以作为独立装置设于下行通道中，可以设置在现有的下行通道的FPGA中。图4为本发明实施例二的下行通道增益校准装置的结构示意图。如图4所示，该下行通道增益校准装置，至少包括：OPD单元41、功率差值单元42、控制单元43和调节单元44。

其中，OPD单元41通过OPD获得前向功率值，并发送给功率差值单元42。具体地，OPD单元41包括：收发子单元、读取子单元和运算子单元。收发子单元发送预先设置的训练序列，并接收反馈训练序列。读取子单元读取接收的反馈训练序列的同向正交I/Q值。运算子单元根据接收的反馈训练序列的I/Q值和预设的下行通道检测值计算前向功率值。

功率差值单元42计算前向功率值与目标功率值的功率差值，并发送给控制单元43和调节单元44。

控制单元43判断功率差值的绝对值是否大于预设的校准门限，如果是，开启调节单元，否则，结束当前下行通道增益校准流程。

调节单元44根据功率差值计算下行通道增益调节量，根据下行通道增益调节量校准当前下行通道增益。

进一步地，该下行通道增益校准装置还可以包括：定时器45。控制单元43开启定时器45。定时器45根据校准周期进行计时，在校准周期结束时向控制单元43发送到时消息。控制单元43判断是否收到来自定时器45的定时消息，如果是，重启所述定时器；否则，继续判断是否收到到时消息。

由以上具体实施方式可见，通过OPD获得前向功率值，计算前向功率值与目标功率值的功率差值，当该功率差值达到预设的校准门限时，根据功率差值计算增益调节量，校准当前下行通道增益。由于采用OPD的方法，准确获得当前下行通道的功率值，因此校准结果准确可靠，并且，OPD以及后续运算采用电子器件传输及运算，其速度快于现有技术中提取温度曲线的速度，提高了下行通道增益校准的速度。采用本发明提供的下行通道增益校准方法和装置，能够快速准确地校准下行通道增益，从而使射频板输出总功率快速准确地回到目标值的稳定水平。并且，采用本发明提供的下行通道增益校准方法，只需利用现有的下行通道的装置即可完成，因此避免了因下行通道增益校准提高硬件成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种下行通道增益校准方法，其特征在于，包括：

通过前向功率检测OPD，获得前向功率值；

计算所述前向功率值与目标功率值的功率差值；

判断所述功率差值的绝对值是否大于或等于预设的校准门限；

如果是，根据所述功率差值计算下行通道增益调节量；根据所述下行通道增益调节量校准当前下行通道增益；

否则，结束当前下行通道增益校准流程；

其中，所述通过前向功率检测OPD，获得前向功率值包括：发送预先设置的训练序列，并接收反馈训练序列；读取所述接收的反馈训练序列的同向正交I/Q值；根据所述接收的反馈训练序列的I/Q值和预设的下行通道检测值计算前向功率值；

所述根据所述接收的反馈训练序列的I/Q值和预设的下行通道检测值计算前向功率值包括：

$P_{\mathrm{OPD}}=20\log \left(\frac{A_{\mathrm{IQ}\_\mathrm{FB}}}{A_{\mathrm{IQ}\_\mathrm{FB}\_\mathrm{nom}}}\right)+P_{\mathrm{in}\_\mathrm{ADC}\_\mathrm{FB}\_\mathrm{nom}}-G_{\mathrm{filter}}-G_{\mathrm{PAU}\_\mathrm{FB}}-G_{\mathrm{PGC}\_\mathrm{FB}}-G_{\mathrm{MB}\_\mathrm{FB}},$

其中，P_OPD为前向功率值，A_{IQ_FB}为反馈训练序列的I/Q均值，A_{IQ_FB_nom}为反馈通道输入I/Q幅度值，P_{in_ADC_FB_nom}为反馈通道输入模数转换器ADC的功率定标值，G_filter为天线滤波器的插损值，G_{PAU_FB}为有效载波在永久性存储媒介中存储的功放反馈增益频率插值，G_{PGC_FB}为反馈通道增益，G_{MB_FB}为主板反馈增益。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述通过前向功率检测OPD，获得前向功率值之前，该方法还包括：开启校准周期；

所述根据下行通道增益调节量校准当前下行通道增益和所述结束当前下行通道增益校准流程之后，该方法还包括：判断当前校准周期是否结束，如果是，返回执行所述开启校准周期的步骤；否则返回执行所述判断当前校准周期是否结束的步骤。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送预先设置的训练序列之前还包括：

选择OPD的通道和该通道的有效载波；

对所述有效载波进行训练序列触发使能；

向现场可编程门阵列FPGA配置所述通道和所述有效载波。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述功率差值计算下行通道增益调节量包括：

根据所述功率差值的绝对值确定增益调节量的绝对值；

根据所述功率差值的正负号确定增益调节量的正负号，所述增益调节量与所述功率差值的正负号相反。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

所述根据所述功率差值的绝对值确定增益调节量的绝对值包括：按照调节策略确定增益调节量的绝对值；

所述调节策略包括：

当功率差值的绝对值小于或等于1时，按照第一调节策略确定增益调节量的绝对值；

当功率差值的绝对值大于1时，增益调节量的绝对值为调节量整数部分与调节量小数部分之和，所述调节量整数部分等于功率差值的绝对值的整数部分，所述调节量小数部分采用功率差值的绝对值的小数部分按照所述第一调节策略确定。

6.一种下行通道增益校准装置，其特征在于，包括：

前向功率检测OPD单元，用于通过OPD获得前向功率值；

功率差值单元，用于计算所述前向功率值与目标功率值的功率差值；

控制单元，用于判断所述功率差值的绝对值是否大于或等于预设的校准门限，如果是，开启调节单元，否则，结束当前下行通道增益校准流程；

调节单元，用于根据所述功率差值计算下行通道增益调节量，根据所述下行通道增益调节量校准当前下行通道增益；

其中，所述OPD单元包括：

收发子单元，用于发送预先设置的训练序列，并接收反馈训练序列；

读取子单元，用于读取所述接收的反馈训练序列的同向正交I/Q值；

运算子单元，用于根据所述接收的反馈训练序列的I/Q值和预设的下行通道检测值计算前向功率值，具体为：

$P_{\mathrm{OPD}}=20\log \left(\frac{A_{\mathrm{IQ}\_\mathrm{FB}}}{A_{\mathrm{IQ}\_\mathrm{FB}\_\mathrm{nom}}}\right)+P_{\mathrm{in}\_\mathrm{ADC}\_\mathrm{FB}\_\mathrm{nom}}-G_{\mathrm{filter}}-G_{\mathrm{PAU}\_\mathrm{FB}}-G_{\mathrm{PGC}\_\mathrm{FB}}-G_{\mathrm{MB}\_\mathrm{FB}},$

其中，P_OPD为前向功率值，A_{IQ_FB}为反馈训练序列的I/Q均值，A_{IQ_FB_nom}为反馈通道输入I/Q幅度值，P_{in_ADC_FB_nom}为反馈通道输入模数转换器ADC的功率定标值，G_filter为天线滤波器的插损值，G_{PAU_FB}为有效载波在永久性存储媒介中存储的功放反馈增益频率插值，G_{PGC_FB}为反馈通道增益，G_{MB_FB}为主板反馈增益。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

该装置还包括：定时器，用于根据校准周期进行计时，在校准周期结束时向控制单元发送到时消息；

所述控制单元，进一步用于开启所述定时器，判断是否收到到时消息，如果是，重启所述定时器；否则，继续判断是否收到到时消息。

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