CN102595586B - 多载波控制方法、多载波削峰模块和基站 - Google Patents

多载波控制方法、多载波削峰模块和基站 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种多载波削峰模块，可以根据输入的下一时隙各个载波的功率控制信息，对多载波的非主BCCH载波进行削峰处理，得到削峰后的各个载波下一时隙的输出功率，进而得到下一时隙各个载波新的功率控制信息。本发明实施例还公开了一种多载波控制方法和基站。通过对GSM多载波通道内的主BCCH载波不进行削峰，对非主BCCH载波进行削峰处理的方法能降低多载波功放在功率超配情况下总的输出功率，保护主设备可靠运行的同时，形成稳定的GSM网络覆盖，保证GSM网络性能的稳定。

Description

多载波控制方法、多载波削峰模块和基站
技术领域
本发明实施例涉及多载波控制领域，特别涉及多载波控制方法、多载波削峰模块和基站。
背景技术
当前，GSM多载波功率共享技术应用越来越广泛。GSM多载波功率共享技术是指：GSM网络中，并不是所有的时隙都要连续满功率发射，对于GSM多载波基站，在多载波功放额定输出功率能力不变的前提下，可以将功放的输出功率在多个载波间进行功率调配，实现载波功率的超配。载波功率超配是指：多载波功放的每个多载波通道内配置的载波最大输出功率之和大于多载波功放的额定输出功率。载波功率超配技术可以提升多载波通道中各个载波被占用的时隙的输出功率。同时可以根据实际网络用户终端离基站距离的远近、耦合损耗的大小或用户终端接收到的基站下行信号的功率强度大小，结合基站控制器的下行功率控制算法，通过基站控制器的调度，动态调整各个多载波通道中各个载波的输出功率大小。使得在多载波功放额定输出功率不变的前提下，增大单个载波的功率发射能力，等效起到增强网络覆盖半径，降低网络建设成本的作用。
在实现本发明的过程中，发明人发现：基站采用多载波功率共享技术后，如果用户终端大量分布在小区边缘，基站控制器可能要求基站各个载波按照配置的最大发射功率工作。此时，多载波功放需要输出的总功率大于额定输出功率。如果对此不加控制，多载波功放的热耗就会大幅上升，功放模块温度也会随之不断升高。进而，可能造成射频切换谱、调制谱和调制精度等指标恶化。严重情况时，甚至可能造成多载波功放烧毁。同时，多载波功放输出功率过大，也会造成基站电源功率需求增大，电源热耗进而增大，进而导致电源本身输出能力下降，电源容易出现过载，进而可能影响基站设备的稳定可靠运行。
因此，迫切需要一种有效的GSM多载波控制技术来保障基站设备的稳定可靠运行和GSM网络性能的稳定。
发明内容
本发明实施例提供了多载波控制方法、多载波削峰模块和基站。
一方面，本发明实施例提供一种基站，包括：
多载波基带模块，用于：获取下一时隙各个载波的功率控制信息，并输出；
多载波削峰模块，包括：
功率计算单元，用于根据输入的各个载波功率控制信息，计算每一个载波的下一时隙功率，并输出；
多载波功率累加单元，用于根据输入的所述每一个载波的下一时隙功率计算下一时隙的多载波通道输出总功率K，并输出；
多载波削峰判断单元，用于将输入的所述K减去所述多载波通道的额定输出总功率N，得到下一时隙所述多载波通道的削峰幅度D，并输出；
削峰计算单元，用于根据输入的所述D对所述多载波通道的非主广播控制信道BCCH载波进行削峰处理，得到削峰后的各个载波下一时隙的输出功率，并输出；
功率换算单元，用于根据输入的所述削峰后的各个载波下一时隙的输出功率得到下一时隙各个载波新的功率控制信息，并输出；
功率控制模块，根据输入的下一时隙各个载波新的功率控制信息进行功率控制；
其中，如果所述K大于所述N，则取D为K与N的差值；如果所述K小于或等于所述N，则取D等于零。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下优点：本发明实施例一方面通过对多载波通道内的单个逻辑载波进行削峰的方式降低了整个多载波功放的输出功率，有效防止多载波功放输出过大功率，满足多载波功放的设计规格要求，防止功放的烧毁和主设备电源系统过载，进而实现多载波基站设备长期可靠运行。
另一方面通过对GSM多载波通道内的主BCCH载波不进行削峰，对非主BCCH载波进行削峰处理的方法能降低多载波功放在功率超配情况下总的输出功率的同时，形成稳定的GSM网络覆盖，保证GSM网络性能的稳定。
此外，通过以多载波削峰技术与GSM载频时隙级功率控制结合的方式实现GSM多载波削峰，对GSM多载波功放能做到及时、有效的保护。
附图说明
图1为现有技术应用多载波自动链路控制技术的多载波下行链路结构示意简图；
图2为现有技术应用GSM多载波均匀削峰技术的多载波下行链路结构示意简图；
图3为应用本发明实施例多载波控制方法的多载波下行链路结构示意简图；
图4为本发明实施例多载波削峰模块的结构示意简图；
图5为本发明另一实施例多载波削峰模块的结构示意简图。
具体实施方式
图1为现有技术应用多载波自动链路控制技术的多载波下行链路结构示意简图。图中的101为多载波合路、削波模块，DPD模块102为数字预失真(DigitalPre-Distortion)模块，DAC模块103为数模转换模块，TX模块104为发送模块，HPA105为功放，106为双工器，107为天线，RX模块108为用作反馈的接收模块，ADC模块109为用作反馈的模数转换模块，ALC模块110为自动链路控制(AutomaticLinkControl，简称ALC)模块。现有的多载波ALC技术通过控制下行方向上输入DAC模块103前的信号来对功放进行保护。
如无特殊说明，本申请文件中，下行方向为信号从基站到终端的方向。上行方向为信号从终端到基站的方向。
当检测到下行方向上输入DAC模块103的信号超过预先设定的保护门限时，ALC模块110能将下行信号平均功率限定在设定门限以内，保证数字域功率不超过基站的设计范围。
ALC模块110的工作原理是：在累加控制信号的控制下，对下行IQ信号采用平方和累加再求平均的方法，统计出多个下行IQ信号的平均功率；然后，比较平均功率与预先设定的保护门限；根据比较结果调整输入DAC模块103的IQ输入幅度。如果平均功率大于保护门限，则对输入的IQ信号削峰，即对输入的IQ信号乘以系数输出给DAC模块103。系数可以为预先设定的保护门限与计算的平均功率平方根的比值。如果平均功率小于保护门限，则保持输入DAC模块103的IQ信号幅度不变。
ALC技术对于功率连续发射的无线制式的功放保护比较有效。
在GSM多载波场景下，每一个时隙的输出功率都可能是不同的，而且峰均比很大，无法用前面时隙的平均功率来判断后一个时隙的输出功率。因此，ALC这种保护功放的技术对GSM多载波功放不能做到及时、有效的保护。
同时，ALC技术对下行IQ信号的削峰时机没有与时隙同步。如果在一个时隙的中间对输入DAC模块的信号进行削峰的话，会造成单个时隙内的信号幅度出现波动，容易使得下行数据出现误码，进而影响网络性能。
ALC技术是对合路后的IQ信号进行削峰，会使得整个下行通道内的载波功率都要下降。可能会造成整个小区的覆盖半径变小，导致小区边缘手机发生频繁切换，进而导致用户通话质量下降。
图2为现有技术应用GSM多载波均匀削峰技术的多载波下行链路结构示意简图。
图中的201为多载波合路、削波模块，DPD模块202为数字预失真(DigitalPre-Distortion)模块，DAC模块203为数模转换模块，TX模块204为发送模块，HPA205为功放，206为双工器，207为天线，RX模块208为用作反馈的接收模块，ADC模块209为用作反馈的模数转换模块，210为多载波均匀削峰模块。
GSM多载波均匀削峰技术是以多载波通道的总额定输出功率为基准，对超出总额定输出功率的差值功率在多载波通道中所有的逻辑载波上进行均摊削峰处理。
GSM多载波均匀削峰技术在物理通道中所有的逻辑载波上进行均摊削峰处理时，会使得整个下行通道内的载波功率都要下降，包括主广播控制信道(BroadcastControlChannel，简称：BCCH)载波功率也下降，进而造成整个小区的覆盖半径变小。
同时，终端会测量相邻小区的主BCCH载波的功率，并上报给基站控制器。基站控制器对终端测量上报的小区主BCCH载波信号强度进行排序，作为指导终端执行切换的依据。如果主BCCH载波功率下降，终端测量上报的小区主BCCH载信号强度就可能会下降，从而可能导致小区边缘的终端频繁执行切换。切换次数的增加将会导致小区掉话率上升，进而导致网络质量下降。
以下实施例中，所谓削峰，是以一个多载波通道的总额定输出功率为基准，对超出总额定输出功率的差值功率在该多载波通道中的逻辑载波上进行处理，使得该多载波通道的总输出功率不超过多载波通道的总额定输出功率。
图3为应用本发明实施例多载波控制方法的多载波下行链路结构示意简图。
图中的301为多载波合路、削波模块，DPD模块302为数字预失真(DigitalPre-Distortion)模块，DAC模块303为数模转换模块，TX模块304为发送模块，HPA305为功放，306为双工器，307为天线，RX模块308为用作反馈的接收模块，ADC模块309为用作反馈的模数转换模块，310为多载波削峰模块，311为功率控制模块，312为多载波基带模块。
下行方向上，一个物理通道可以包括：图中的多载波合路、削波模块301，DPD模块302，DAC模块303，TX模块304，HPA305，双工器306，天线307，RX模块308，ADC模块309。
本领域普通技术人员可以理解，一个基站在下行方向上，可以包括多个如前述的物理通道。
如无特殊说明，以下实施例均以下行方向上的一个物理通道为例进行说明，多个物理通道的情况可以类推，不再赘述。本领域普通技术人员可以理解，一个物理通道内的载波可以只包括一个或者多个非主BCCH载波，也可以同时进一步包括一个主BCCH载波。
多载波基带模块312将每个载波的功率控制信息发送到多载波削峰模块310进行削峰判断和处理。多载波削峰模块310的输出发送给功率控制模块311对各个载波进行功率控制。经过功率控制后的信号经过多载波合路和削波模块301、数字预失真模块302处理后通过DAC模块303转化成下行模拟信号，最后通过模拟的TX模块304发送到HPA305放大后从天线307发射出去。
图4为本发明实施例多载波削峰模块的结构示意简图。
下面结合图4，对本发明实施例多载波控制方法进一步进行介绍。
基站采用多载波功率共享技术后，可以通过提升主BCCH信道对应的载波功率来增加小区的覆盖半径。为保证小区覆盖半径稳定，本发明实施例多载波控制方法对主BCCH信道的载波不进行削峰处理。
多载波基带模块412提前获取下一时隙的各载波功率控制信息，输入给多载波削峰模块410中的功率计算单元401。功率计算单元401计算出每一个载波的下一时隙功率，然后输出给多载波功率累加单元402。
功率计算单元401可以进一步包括多个单载波功率计算单元，如图中的4011、4012、4013至401n。图中虚线表示省略示出若干单载波功率计算单元。每个单载波功率计算单元根据输入的单载波功控信息分别计算单个载波的下一时隙功率：K1、K2、K3…Kn。
多载波功率累加单元402根据输入的每一个载波的下一时隙功率计算出下一时隙的多载波通道输出总功率K(单位为瓦特)。然后将K输出给多载波削峰判断单元403。
多载波削峰判断单元403将下一时隙的多载波通道输出总功率K与多载波通道的额定总输出功率N(单位为瓦特)进行比较。则并根据比较结果得到削峰幅度D和对每个非主BCCH的载波进行多载波削峰处理的功率d。然后将D和d输出给削峰计算单元405。
多载波削峰判断单元403将输入的K减去N可以得到下一时隙多载波通道需要削峰的幅度D(单位为瓦特)。
如果K大于N，则D大于0；如果K小于或者等于N，则可以直接取D等于0。
进一步可以根据多载波通道非主BCCH载波数n，计算出每一个非主BCCH载波需要削峰的功率d(瓦特)，d的取值为D除以n，即：d＝D/n。
削峰计算单元405从多载波的每个非主BCCH载波的下一时隙输出功率K1、K2、K3…Kn中分别减去d，从而可以得到削峰后各个非主BCCH载波下一时隙的输出功率K1’、K2’、K3’…Kn’。主BCCH载波的下一时隙的输出功率不需要减去d。
削峰计算单元405可以进一步包括多个载波功率计算单元，如图中的4051、4052、4053…405n所示，用于从某个非主BCCH载波的下一时隙输出功率Kx中减去d，从而得到削峰后某个非主BCCH载波下一时隙的输出功率Kx’。主BCCH载波功率计算单元不需要从主BCCH载波的下一时隙的输出功率中减去d。图中虚线表示省略示出若干非主BCCH载波功率计算单元。
将K1’、K2’、K3’…Kn’(单位为瓦特)输入给功率换算单元406。功率换算单元406查表后将输入的K1’、K2’、K3’…Kn’换算成K1”、K2”、K3”…Kn”(单位为毫瓦分贝dbm)，从而得到下一个时隙各个载波新的功率控制信息，并输出给功率控制模块411用于进行载波的功率控制。
功率控制模块411之后根据每个载波新的功率控制信息完成多载波信号数字域和模拟域的功率控制。
最后，参阅图3，经过功率控制后的信号经过多载波合路和削波模块301、数字预失真模块302处理后通过DAC模块303转化成下行模拟信号，最后通过模拟的TX模块304发送到HPA305放大后从天线307发射出去。
图5为本发明另一实施例多载波削峰模块的结构示意简图。
下面结合图5，对本发明多载波控制方法的另一实施例进一步进行介绍。
本实施中的多载波控制方法和多载波削峰模块的结构与上一实施例基本相同。下面主要对两个实施例不相同的部分进行详细介绍。
在本实施例中，多载波削峰判断单元503将下一时隙的多载波通道输出总功率K与多载波通道的额定总输出功率N(单位为瓦特)进行比较。则并根据比较结果得到削峰幅度D。然后将D输出给削峰计算单元505。
多载波削峰判断单元503将输入的K减去N可以得到下一时隙多载波通道需要削峰的幅度D(单位为瓦特)。
如果K大于N，则D大于0；如果K小于或者等于N，则可以直接取D等于0。
削峰计算单元505可以进一步包括选择单元507，当D大于0，用于从多个非主BCCH载波中选择一个或者多个非主BCCH载波。后续只对这个或者这几个选出来的非主BCCH载波进行削峰处理。选择的方式可以是随机的方式。
比如说，一个多载波通道中配置有4个GSM载波。当某一个时隙4个GSM载波输出功率之和大于多载波通道额定总输出功率5W。那么，这4个GSM载波中的主BCCH载波不削波，从其余3个非主BCCH载波中随机选择一个载波，在这个载波上削峰5W，其它2个非主BCCH载波不削峰。当然，也可以是从其余3个非主BCCH载波中随机选择2个载波，在这2个载波上削峰2.5W，其它1个非主BCCH载波不削峰。还可以是其它方式，当然，最终要保证多载波通道实际总输出功率不超出多载波通道额定总输出功率。
回到图5，假定选择单元507随机选择了一个非主BCCH载波n，则削峰计算单元505只从多载波的非主BCCH载波n的下一时隙输出功率Kn中减去D，从而可以得到削峰后各个非主BCCH载波下一时隙的输出功率K1’、K2’、K3’…Kn’。主BCCH载波的下一时隙的输出功率不需要减去D。
削峰计算单元505可以进一步包括多个非主BCCH载波功率计算单元，如图中的4051、4052、4053…405n所示，用于根据选择单元507的选择结果从某个非主BCCH载波的下一时隙输出功率Kx中减去D，或者从m个非主BCCH载波的下一时隙输出功率Kx中减去D/m，从而得到削峰后某个非主BCCH载波下一时隙的输出功率Kx’。图中虚线表示省略示出若干非主BCCH载波功率计算单元。
本发明实施例还提供一种基站，包括：如图3和/或图4所示的多载波下行链路。具体描述可以参考前述多载波控制技术方法实施例和多载波削峰模块实施例，在此不再赘述。
从以上描述可以看到，本发明实施例在GSM多载波功率共享技术的基础上，一方面通过对多载波通道内的单个逻辑载波进行削峰的方式降低了整个多载波功放的输出功率，有效防止多载波功放输出过大功率，满足多载波功放的设计规格要求，防止功放的烧毁和主设备电源系统过载，进而实现多载波基站设备长期可靠运行。
另一方面主BCCH载波功率提升后，增大了小区的覆盖半径，通过对GSM多载波通道内的主BCCH载波不进行削峰，对非主BCCH载波进行削峰处理的方法能降低多载波功放在功率超配情况下总的输出功率的同时，形成稳定的GSM网络覆盖，保证GSM网络性能的稳定。
此外，通过以多载波削峰技术与GSM载频时隙级功率控制结合的方式实现GSM多载波削峰，对GSM多载波功放能做到及时、有效的保护。
本发明实施例的技术方案还可以应用于功放功率超配、电源功率超配的多载波无线制式的功放、电源保护场景中。在发射通道能力范围内，优先保障重要信道或主载波的发射功率，对功率超配情况下的非重要载波进行削峰处理，保障网络设备的稳定可靠运行和网络性能的稳定
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例中仅对所涉及的基站的部分结构进行了描述，一些通用的结构、模块、单元，比如说：电源、处理器等予以省略描述，不再赘述。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述方法实施例中的全部或者部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成。该计算机软件产品可以存储在一个计算机可读存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明实施例所述的方法。所述的存储介质可以是：ROM、RAM、磁碟、光盘等。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于多载波功率共享的基站，其特征在于，包括多载波基带模块、多载波削峰模块、功率控制模块、多载波合路和削波模块、DPD数字预失真模块、DAC数模转换模块、TX发送模块、HPA功放和天线：
所述多载波基带模块，用于：获取下一时隙各个载波的功率控制信息，并输出；
所述多载波削峰模块，包括：
功率计算单元，用于根据输入的各个载波功率控制信息，计算每一个载波的下一时隙功率，并输出；
多载波功率累加单元，用于根据输入的所述每一个载波的下一时隙功率计算下一时隙的多载波通道输出总功率K，并输出；
多载波削峰判断单元，用于将输入的所述K减去所述多载波通道的额定输出总功率N，得到下一时隙所述多载波通道的削峰幅度D，并输出；
削峰计算单元，用于根据输入的所述D对所述多载波通道的非主广播控制信道BCCH载波进行削峰处理，得到削峰后的各个载波下一时隙的输出功率，并输出；
功率换算单元，用于根据输入的所述削峰后的各个载波下一时隙的输出功率得到下一时隙各个载波新的功率控制信息，并输出；
所述功率控制模块，根据输入的所述下一时隙各个载波新的功率控制信息进行功率控制；
所述多载波合路和削波模块，用于接收所述功率控制模块发送的经过功率控制后的信号，并将所述信号处理后发送给所述DPD模块；
所述DPD模块，用于接收所述多载波合路和削波模块发送的处理后的所述信号，并将所述信号处理后发送给所述DAC模块；
所述DAC模块，用于接收所述DPD模块发送的处理后的所述信号，并将所述信号转化成下行模拟信号发送给所述TX模块；
所述TX模块，用于接收所述DAC模块发送的所述下行模拟信号，并将所述下行模拟信号发送给所述HPA；
所述HPA，用于接收所述TX模块发送的所述下行模拟信号，并将所述下行模拟信号进行放大后通过所述天线发射出去；
其中，如果所述K大于所述N，则取D为K与N的差值；如果所述K小于或等于所述N，则取D等于零。
2.如权利要求1所述的基站，其特征在于：
所述多载波削峰判断单元进一步用于：根据所述D，以及所述多载波通道的非主BCCH载波数n，计算每一个非主BCCH载波需要削峰的功率d并输出，d的取值为D除以n，；
其中，所述削峰计算单元，用于根据输入的所述d对所述非主BCCH载波进行削峰处理，得到削峰后的各个载波下一时隙的输出功率，并输出；
其中，所述的对多载波通道的非主BCCH载波进行削峰处理包括：从每一个所述非主BCCH载波的下一时隙输出功率中分别减去所述d。
3.如权利要求1所述的基站，其特征在于，进一步包括选择单元，用于从多个所述非主BCCH载波中选择一个；
其中，所述的对多载波通道的非主BCCH载波进行削峰处理包括：从所述选择出来的非主BCCH载波的下一时隙输出功率中减去所述D。
4.如权利要求1所述的基站，其特征在于，进一步包括选择单元，用于从多个所述非主BCCH载波中选择m个，m小于所述多载波通道的非主BCCH载波数n；
其中，所述的对多载波通道的非主BCCH载波进行削峰处理包括：从所述选择出来的m个非主BCCH载波的下一时隙输出功率中减去所述D除以m的值：D/m。
5.如权利要求1至4任一项所述的基站，其特征在于，
所述功率计算单元进一步包括多个单载波功率计算单元，分别用于根据输入的一个载波功率控制信息计算该载波的下一时隙功率，并输出；
所述削峰计算单元进一步包括多个载波功率计算单元，分别用于计算削峰后的一个载波下一时隙的输出功率，并输出。
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