CN102014473A - 功率校准控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种功率校准控制方法及装置，其中，该方法包括：调整数字域增益，实现数字域基带载波间功率平衡并使基带合波功率达到指定值；计算天线口总功率达到预定值时，模拟域增益需要调整的变化量；控制所述数字域增益整体回退所述变化量；控制所述模拟域增益增大所述变化量；以及逐步增大数字域增益，直至天线口总功率达到所述预定值。上述功率校准控制方法及装置，由于数字域不在DPD环路内，调整数字域增益对DPD环路增益没有影响，不会对DPD的运行造成不良后果，因而可实现系统从开机到停止运行全时段无干扰。

Description

功率校准控制方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种功率校准控制方法及装置。

背景技术

在现代无线通信系统中，由于频谱资源非常有限，如何抑制基站发射机非线性失真引起的发射信号对相邻信道的功率泄漏，进而避免邻道干扰，提高频谱利用率，是当前基站通信系统中的关键技术之一。在码分多址(CDMA)通信系统中，CDMA是一种宽带调制信号，不仅具有非常紧密的频谱分量，还具有很高的尖峰信号(称作波峰因子)，这些由于非线性失真，来自于信号自身频谱分量的互调产物往往会落在CDMA频谱周围，从而落入相邻信道的信号带内，对其造成干扰。同理，其他制式的宽谱信号也同样存在该问题。我国CDMA网络发射链路的频带一般为870-880MHz，现已使用了201、242、283三个连续载频。理想状态下，三个载频之间应互不影响，而实际情况是随着每载频信道之间的邻道功率比(Adjacent Channel Power Ratio，ACPR)的不同，相邻信道之间的影响程度也不同。在三载频情况下，尤其在201、242、283连续载频情况下，若基站发射机的ACPR性能较差，242载频(877.36MHz)不仅受两侧相邻载频的邻道干扰，还受互调干扰。数学推导证明，等间隔通信系统的互调产物随频道数的增加而迅速增加，且落入中间频道的互调产物最为严重，CDMA通信中的掉话、串音、信号时断时续实际上都与ACPR密切相关。

为了提高基站发射机的ACPR性能，降低邻道干扰，数字预失真(Digital predistortion，DPD)技术被广泛应用于无线通信系统中。它是一种针对发射机非线性特征(主要是指发射机中功率放大器的非线性特征)，对发射信号进行反特征失真，从而在基站天线口得到线性特征信号(无互调产物)的线性化技术。目前的通信系统中都有功率校准的过程，目的是通过校准，在某一时刻将天线口的功率推到系统指定值。然而，由于功率校准过程中发射链路增益调整对闭环预失真系统的影响，现有系统的功率校准过程往往是放在预失真功能开启之前，那么在功率校准过程结束且预失真功能完全运行起来之前，基站发射机的发射信号在没有进行预失真或预失真功能正在启动的过程中会产生非常严重的互调产物，从而对邻道信号造成严重干扰。虽然这种干扰会在预失真功能开启之后被消除掉，但是对于军用、民航等涉及国家安全的通信频段，或者无线电管制较为严格的情况下，这种短时突发的严重干扰是不被允许的。因此，必须建立一种机制来保证系统从开机到停止运行全时段无干扰的安全通信。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种功率校准控制方法及装置，以保证系统从开机到停止运行全时段无干扰。

本发明提供了一种功率校准控制方法，该方法包括：

调整数字域增益，实现数字域基带载波间功率平衡并使基带合波功率达到指定值；

计算天线口总功率达到预定值时，模拟域增益需要调整的变化量；

控制所述数字域增益整体回退所述变化量；

控制所述模拟域增益增大所述变化量；以及

逐步增大数字域增益，直至天线口总功率达到所述预定值。

优选地，该功率校准控制方法可具有如下特点：

所述逐步增大数字域增益，直至天线口总功率达到所述预定值包括：

开启数字预失真(DPD)功能，并在所述DPD进入预失真状态后，以设定的频率和步进逐步增大数字域增益，直至天线口总功率达到所述预定值。

优选地，该功率校准控制方法还可具有如下特点：

所述计算天线口总功率达到预定值时，模拟域增益需要调整的变化量包括：

在天线口总功率达到预定值，且在满足增益动态调整的范围内，计算模拟域增益需要调整的变化量。

优选地，该功率校准控制方法还可具有如下特点：

在所述开启DPD功能，并在所述DPD进入预失真状态时，以设定的频率和步进逐步增大数字域增益，直至天线口总功率达到所述预定值的处理中，

开启并运行所述DPD功能，建立适应大功率放大器(PA)非线性特征的预失真表；

在满足无线通信系统邻道功率比(ACPR)指标的情况下，根据所述预失真表的更新速度，设置所述频率和步进。

优选地，该功率校准控制方法可具有如下特点：所述天线口总功率为合波信号经过无线收发信机下行链路数字域增益和模拟域增益两部分放大后在天线口所达到的功率预定值。

本发明还提供了一种功率校准控制装置，所述装置包括：

调整模块，用于调整数字域增益，实现数字域基带载波间功率平衡并使基带合波功率达到指定值；

计算模块，用于计算天线口总功率达到预定值时，模拟域增益需要调整的变化量；

控制回退模块，用于控制所述数字域增益整体回退所述变化量；

控制增大模块，用于控制所述模拟域增益增大所述变化量；以及

增大模块，用于逐步增大数字域增益，直至天线口总功率达到所述预定值。

优选地，该功率校准控制装置可具有如下特点：

所述增大模块，进一步用于开启数字预失真(DPD)功能，并在所述DPD进入预失真状态后，以设定的频率和步进逐步增大数字域增益，直至天线口总功率达到所述预定值。

优选地，该功率校准控制装置还可具有如下特点：

所述计算模块，进一步用于在天线口总功率达到预定值，且在满足增益动态调整的范围内，计算模拟域增益需要调整的变化量。

优选地，该功率校准控制装置还可具有如下特点：

所述增大模块，进一步用于开启并运行所述DPD功能，建立适应大功率放大器(PA)非线性特征的预失真表；在满足无线通信系统邻道功率比(ACPR)指标的情况下，根据所述预失真表的更新速度，设置所述频率和步进。

优选地，该功率校准控制装置还可具有如下特点：所述天线口总功率为合载波信号经过无线收发信机下行链路数字域增益和模拟域增益两部分放大后在天线口所达到的功率预定值。

上述功率校准控制方法及装置，由于数字域不在DPD环路内，调整数字域增益对DPD环路增益没有影响，不会对DPD的运行造成不良后果，因而可实现系统从开机到停止运行全时段无干扰。

附图说明

图1为本发明由非线性产生的再生频谱的示意图；

图2为本发明具有闭环数字预失真技术的发射机下行模块链路架构示意图；

图3为本发明功率校准控制方法实施例的流程图；

图4为本发明功率校准控制装置实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明功率校准控制方法，在调整总功率的整个过程中，使互调失真始终被抑制在对邻道无干扰的程度，从而保证系统从开机到停止运行全时段无干扰。

基站发射机的非线性失真主要体现在发射机中的功率放大器的非线性特征，其非线性可以用下列多项式描述，此处只列举到3次项：

y＝a₀+a₁x+a₂x²+a₃x³                (1)

其中，x为输入信号，y为输出信号，a₀、a₁、a₂和a₃为系数；

假设输入信号双音信号(ω1＜ω2)为：

x＝Acos(ω₁t)+Acos(ω₂t)           (2)

其中，A为信号幅度，t为时间，ω1、ω2为双音信号的角频率。

则输出信号为(按频率划分)：

DC：(a₀+a₂A²)+a₂A²cos(ω₁-ω₂)t

(ω1，ω2)： $\frac{3}{4}{a}_3{A}^3\cos (2{\mathrm{\ω}}_1-{\mathrm{\ω}}_2)t+(a_{1}A+\frac{9}{4}{a}_3{A}^3)\cos {\mathrm{\ω}}_{1}t$

$+(a_{1}A+\frac{9}{4}{a}_3{A}^3)\cos {\mathrm{\ω}}_{2}t+\frac{3}{4}{a}_3{A}^3\cos (2{\mathrm{\ω}}_2-{\mathrm{\ω}}_1)t$

(2ω1，2ω2)： $\frac{1}{2}{a}_2{A}^2\cos 2{\mathrm{\ω}}_{1}t+a_2{A}^2\cos ({\mathrm{\ω}}_2+{\mathrm{\ω}}_1)t+\frac{1}{2}{a}_2{A}^2\cos 2{\mathrm{\ω}}_{2}t$

(3ω1，3ω2)： $\frac{1}{4}{a}_3{A}^3\cos 3{\mathrm{\ω}}_{1}t+\frac{3}{4}{a}_3{A}^3\cos (2{\mathrm{\ω}}_1+{\mathrm{\ω}}_2)t$

$+\frac{3}{4}{a}_3{A}^3\cos (2{\mathrm{\ω}}_2+{\mathrm{\ω}}_1)t+\frac{1}{4}{a}_3{A}^3\cos 2{\mathrm{\ω}}_{2}t$

其对应的频谱如图1所示，其中虚线部分代表互调失真。

在过滤掉无用的谐波频率分量后(这些频率分量因为远离基频，很容易被滤波器滤掉)，就剩下基频和互调分量(互调分量与基频相隔很近，很难滤除，再者需要考虑系统的中心频点需要在不同信道来回切换，因此无法通过滤波器滤波的方法来消除)，其中，基频分量为F1：

$F1=a_{1}A+\frac{9}{4}{a}_3{A}^3---\left(3\right)$

互调分量IM3为：

$\mathrm{Im}3=\frac{3}{4}{a}_3{A}^3---\left(4\right)$

由式(4)可知，互调分量IM3的大小是由系数a₃和信号幅度A决定的。其中，系数a₃为该功率放大器的非线性特征表征系数，为常数。因此，对于同一个系统而言，互调分量IM3的幅度大小取决于信号幅度A的大小，信号幅度小，则互调分量幅度小，反之亦然。

然而，通过降低信号功率降低互调分量，避免邻道干扰的做法是不可取的。因为基站的发射功率直接决定覆盖的小区半径。为了提高系统容量和减少通信中出现的盲区，基站往往需要保持大功率发射。大功率发射情况下会产生严重的互调失真，虽然系统有预失真技术来消除这些失真干扰，但由此也会引入在功率校准过程结束到预失真完全运行之前所出现的短时突发的严重干扰问题。

如图2所示，为本发明具有闭环数字预失真技术的发射机下行模块链路架构示意图，G_{TX_digital}为下行链路中数字增益调节部分(每个载波通道增益可调)，G_{TX_analog}为下行链路中模拟增益调节部分(合波增益调整)，G_{FB_analog}为反馈链路模拟增益调节部分(合波增益调整)。其中，G_{TX_analog}和G_{FB_analog}组成了DPD环路增益调节的两个部分。

在传统的功率校准过程中，通常先调整数字域增益G_{TX_digital}，目的是补偿各个载波在发生链路上的增益差值，以实现基带载波间功率平衡并使基带合波功率达到指定值，而后再调整模拟域增益G_{TX_analog}，使天线口总功率达到系统指定功率。在调整G_{TX_analog}增大总功率时，随着信号功率的增大，PA输出的互调失真也随着增大。

本发明提出了一种功率校准控制方法，所述方法包括：

步骤一、调整数字域增益，实现数字域基带载波间功率平衡并使基带合波功率达到指定值；

步骤二、计算天线口总功率达到预定值时，模拟域增益需要调整的变化量；

其中，天线口总功率为合载波信号经过无线收发信机下行链路数字域增益和模拟域增益两部分放大后在天线口所达到的功率预定值；

步骤三、控制所述数字域增益整体回退所述变化量；

步骤四、控制所述模拟域增益增大所述变化量；以及

步骤五、逐步增大数字域增益，直至天线口总功率达到所述预定值。

该步骤可通过开启数字预失真(DPD)功能，并在所述DPD进入预失真状态时，以设定的频率和步进逐步增大数字域增益来实现。

如图3所示，为本发明功率校准控制方法实施例的流程图，该功率校准控制方法包括：

步骤301、当系统功率校准开始后，先调整数字域增益G_{TX_digital}(即G_{TX_dig})，实现基带载波间功率平衡并使基带合波功率达到指定值；

该步骤只调整数字域增益，模拟域增益暂时不调，以保证系统使用小信号补偿各个载波发生在链路上的增益差值，天线口不会产生过大的互调失真；

步骤302、计算天线口总功率达到指定值时，G_{TX_analog}(即G_{TX_ana})需要增大的变化量；

通过计算得出模拟域增益进行总功率校准时G_{TX_analog}需要调整的变化量Δk；

该Δk值必须在增益动态调整范围内以及满足功率检测的动态范围；

步骤303、根据该Δk值，将数字域增益G_{TX_digital}整体回退Δk；

即合波增益回退Δk；

步骤304、将模拟域增益G_{TX_analog}按照Δk的变化量进行调整即将G_{TX_analog}增大Δk；

上述做法实质是在总功率校准之前，将数字域的增益Δk转移到模拟域的增益上来，下行链路总增益并没有提高，这时天线口的总功率还保持在基带载波间功率平衡调整结束总功率校准之前的低功率水平，互调失真影响较小：

步骤305、开启DPD；

在低功率情况下运行DPD，建立适应大功率放大器(PA)非线性特征的预失真表，将互调失真抑制到最小程度；

步骤306、判断DPD是否进入预失真状态，若是执行步骤307，否则，等待，并转向步骤306；

步骤307、以一定的频率和步进逐步恢复数字域增益G_{TX_digital}；

步骤308、天线口总功率是否达到指定值，若是结束，否则转向步骤307。

根据DPD算法预失真表的更新速度及互调失真的抑制程度，以满足无线通信系统ACPR指标为前提，来设定具体调整的频率和步进，最终使天线口功率达到指定值。

上述功率校准控制方法，固定模拟域增益，在DPD开启的情况下调整数字域增益进行功率校准，以达到校准功率的同时抑制互调失真的目的。但如果先固定数字域增益，在DPD开启的情况下调整模拟域增益进行功率校准，使用该方法的前提是系统的预失真功能对预失真环路增益的变化没有要求或要求较宽，即不会因为调整G_{TX_analog}使环路增益突变导致DPD功能失效。然而，目前业界流行的数字预失真技术几乎都是基于查找表的闭环预失真系统，闭环系统需要环路增益稳定在一定范围内为前提才能正常工作，因此，固定数字域增益调整模拟域增益的方法并不具有普遍性和可实现性。本发明所描述的功率校准控制方法，因为，G_{TX_digital}不在DPD环路内，调整G_{TX_digital}对DPD环路增益没有影响，不会对DPD的运行造成不良后果，因此该方法具有普遍性和可实现性。

如图4所示，为本发明功率校准控制装置实施例的结构示意图，该装置包括：调整模块41、计算模块42、控制回退模块43、控制增大模块44和增大模块45；其中，调整模块用于调整数字域增益，实现数字域基带载波间功率平衡并使基带合波功率达到指定值；计算模块用于计算天线口总功率达到预定值时，模拟域增益需要调整的变化量；控制回退模块用于控制所述数字域增益整体回退所述变化量；控制增大模块用于控制所述模拟域增益增大所述变化量；增大模块用于逐步增大数字域增益，直至天线口总功率达到所述预定值。

优选地，所述增大模块可以进一步用于开启数字预失真(DPD)功能，并在所述DPD进入预失真状态后，以设定的频率和步进逐步增大数字域增益，直至天线口总功率达到所述预定值。具体地，所述增大模块还可以进一步用于开启并运行所述DPD功能，建立适应大功率放大器(PA)非线性特征的预失真表；在满足无线通信系统邻道功率比(ACPR)指标的情况下，根据所述预失真表的更新速度，设置所述频率和步进。

其中，所述计算模块可以进一步用于在天线口总功率达到预定值时，且在满足功率检测的动态范围内以及增益动态调整的范围内，计算模拟域增益需要调整的变化量。

另外，所述天线口总功率为合载波信号经过无线收发信机下行链路数字域增益和模拟域增益两部分放大后在天线口所达到的功率预定值。

该功率校准控制装置可实现系统从开机到停止运行全时段无干扰，具体实现方法与上述功率校准控制方法实施例相同，在此不赘述。

该功率校准控制装置通过调整模块、计算模块、控制回退模块、控制增大模块和增大模块之间的交互，实现了系统从开机到停止运行全时段无干扰。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，上述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种功率校准控制方法，其特征在于，所述方法包括：

调整数字域增益，实现数字域基带载波间功率平衡并使基带合波功率达到指定值；

计算天线口总功率达到预定值时，模拟域增益需要调整的变化量；

控制所述数字域增益整体回退所述变化量；

控制所述模拟域增益增大所述变化量；以及

逐步增大数字域增益，直至天线口总功率达到所述预定值。

2.根据权利要求1所述的功率校准控制方法，其特征在于，所述逐步增大数字域增益，直至天线口总功率达到所述预定值包括：

开启数字预失真(DPD)功能，并在所述DPD进入预失真状态后，以设定的频率和步进逐步增大数字域增益，直至天线口总功率达到所述预定值。

3.根据权利要求1所述的功率校准控制方法，其特征在于，所述计算天线口总功率达到预定值时，模拟域增益需要调整的变化量包括：

在天线口总功率达到预定值，且在满足增益动态调整的范围内，计算模拟域增益需要调整的变化量。

4.根据权利要求2所述的功率校准控制方法，其特征在于，在所述开启DPD功能，并在所述DPD进入预失真状态时，以设定的频率和步进逐步增大数字域增益，直至天线口总功率达到所述预定值的处理中，

开启并运行所述DPD功能，建立适应大功率放大器(PA)非线性特征的预失真表；

在满足无线通信系统邻道功率比(ACPR)指标的情况下，根据所述预失真表的更新速度，设置所述频率和步进。

5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的功率校准控制方法，其特征在于，所述天线口总功率为合波信号经过无线收发信机下行链路数字域增益和模拟域增益两部分放大后在天线口所达到的功率预定值。

6.一种功率校准控制装置，其特征在于，所述装置包括：

调整模块，用于调整数字域增益，实现数字域基带载波间功率平衡并使基带合波功率达到指定值；

计算模块，用于计算天线口总功率达到预定值时，模拟域增益需要调整的变化量；

控制回退模块，用于控制所述数字域增益整体回退所述变化量；

控制增大模块，用于控制所述模拟域增益增大所述变化量；以及

增大模块，用于逐步增大数字域增益，直至天线口总功率达到所述预定值。

7.根据权利要求6所述的功率校准控制装置，其特征在于：

所述增大模块，进一步用于开启数字预失真(DPD)功能，并在所述DPD进入预失真状态后，以设定的频率和步进逐步增大数字域增益，直至天线口总功率达到所述预定值。

8.根据权利要求6所述的功率校准控制装置，其特征在于：

所述计算模块，进一步用于在天线口总功率达到预定值，且在满足增益动态调整的范围内，计算模拟域增益需要调整的变化量。

9.根据权利要求7所述的功率校准控制装置，其特征在于：

所述增大模块，进一步用于开启并运行所述DPD功能，建立适应大功率放大器(PA)非线性特征的预失真表；在满足无线通信系统邻道功率比(ACPR)指标的情况下，根据所述预失真表的更新速度，设置所述频率和步进。

10.根据权利要求6-9任一权利要求所述的功率校准控制装置，其特征在于，所述天线口总功率为合载波信号经过无线收发信机下行链路数字域增益和模拟域增益两部分放大后在天线口所达到的功率预定值。

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