CN103187934A - 一种射频功率放大器的保护方法及rru - Google Patents

Abstract

本发明提供一种射频功率放大器保护方法及RRU，该RRU包括：射频功率放大器和控制模块，其中，所述控制模块，与所述射频功率放大器电连接，用于实时监控数据链路的状态，若监控到数据链路异常，则将所述数据链路的增益调为最小或小于第一阈值。本发明可以在开机过程中、运行中、异常恢复时，实时检测系统状态，监控射频功率放大器状态，以避免系统中任何异常造成射频功率放大器的烧毁。本发明适用于各种RRU机型，提升系统中射频功率放大器的工作安全性，保证系统运行正常。

Description

一种射频功率放大器的保护方法及RRU

技术领域

本发明涉及RRU(Remote RF Unit，远端射频单元)的系统安全性保证技术领域，特别是涉及一种射频功率放大器的保护方法及RRU。

背景技术

在当前运营条件下，运营商对于CAPEX(Capital Expenditure，资本性支出)与OPEX(Operating Expense，运营本钱)的追求成了对于供应商的首位要求。而对于无线通信基站系统，大约80％功耗是射频功率放大器(PA)产生，因此随着数字移动通信技术的发展，高效率功放成为各大系统设备制造商的一个必须满足的要求。同时，随着频谱资源日益紧张，现代通信系统往往引入了数字预失真(DPD)技术来改善功率放大器的线性度，提高功率放大器的效率。

因此，目前的RRU系统变得很复杂，链路的各个功能模块必须精细设计，否则就会很容易引起射频功率放大器烧毁。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种射频功率放大器保护方法及远端射频单元，以实现整个工作流程中对射频功率放大器的全面保护。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种远端射频单元，包括：射频功率放大器和控制模块，其中，

所述控制模块，与所述射频功率放大器电连接，用于实时监控数据链路的状态，若监控到数据链路异常，则将所述数据链路的增益调为最小或小于第一阈值。

进一步地，上述远端射频单元还具有下面特点：还包括：数字预失真器、检测模块和保护模块，其中，

所述检测模块，所述检测模块与所述数字预失真器、所述控制模块和所述射频功率放大器电连接，用于实时检测所述数字预失真器的预失真前信号和预失真后信号和所述射频功率放大器的反馈信号；

所述保护模块，用于在所述检测模块检测到上述三个信号中任一个出现大于门限的峰值的情况下，关断所述射频功率放大器。

进一步地，上述远端射频单元还具有下面特点：

所述保护模块，还用于将所述数字链路的模拟衰减调至最大或大于第二阈值，并触发所述控制模块；

所述控制模块，还用于受触发后将所述数字链路的增益调为最小或小于第一阈值。

进一步地，上述远端射频单元还具有下面特点：

所述检测模块，还用于继续采集所述预失真前信号和所述预失真后信号，检测在预定数次的采集中，所述预失真前信号和所述预失真后信号中的任一个是否出现过大于所述门限的峰值；

所述保护模块，还用于在所述检测模块检测未出现过大于所述门限的峰值的情况下，开启所述射频功率放大器。

进一步地，上述远端射频单元还具有下面特点：还包括：

所述保护模块，还用于触发所述控制模块，并自适应调节模拟衰减，逐步增大所述射频功率放大器的输出功率，直至所述输出功率达到额定功率；

所述控制模块，还用于受触发后，将所述数字链路的增益调节至标定数字增益。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种射频功率放大器的保护方法，应用于上述的远端射频单元，包括：

实时监控数据链路的状态，若监控到数据链路异常，则将数据链路的增益调为最小或小于第一阈值。

进一步地，上述方法还具有下面特点：还包括：

实时检测所述数据链路中的预失真前信号、预失真后信号和所述射频功率放大器的反馈信号；

若检测到上述三个信号中任一个出现大于门限的峰值，则关断所述射频功率放大器。

进一步地，上述方法还具有下面特点：所述关断所述射频功率放大器的过程中还包括：

将所述数字链路的增益调为最小或小于第一阈值；

将所述数字链路的模拟衰减调至最大或大于第二阈值。

进一步地，上述方法还具有下面特点：所述关断所述射频功率放大器之后，还包括：

继续采集所述预失真前信号和所述预失真后信号；

若在预定数次的采集中，所述预失真前信号和所述预失真后信号中的任一个未出现过大于所述门限的峰值，则开启所述射频功率放大器。

进一步地，上述方法还具有下面特点：在开启所述射频功率放大器的过程中，还包括：

将所述数字链路的增益调节至标定数字增益；

自适应调节模拟衰减，逐步增大所述射频功率放大器的输出功率，直至所述输出功率达到额定功率。

综上，本发明提供一种射频功率放大器保护方法及远端射频单元，可以在开机过程中、运行中、异常恢复时，实时检测系统状态，监控射频功率放大器状态，以避免系统中任何异常造成射频功率放大器的烧毁。本发明适用于各种RRU机型，提升系统中射频功率放大器的工作安全性，保证系统运行正常。

附图说明

图1为本发明实施例的RRU的示意图；

图2为本发明实施例的射频功率放大器的保护方法的流程图；

图3为本发明实施例的RRU上电的流程图；

图4为本发明实施例的RRU在上电过程中处理异常的流程图；

图5为本发明实施例的RRU恢复上电的流程图；

图6为本发明应用示例的RRU上电的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

图1为本发明实施例的RRU的示意图，本实施例的RRU中增加了控制模块、检测模块和保护模块，如图1所示，其中，控制模块与数字预失真器和射频功率放大器电连接，检测模块和保护模块与控制模块、数字预失真器和射频功率放大器电连接，其中，

信号源，用于产生发射信号；

数字预失真器，处于数字发射链路中，来对射频功率放大器的非线性失真进行改善，提高系统的ACPR(Adjacent Channel Leakage Ratio，相邻频道泄漏比)指标；

控制模块，处于数字发射链路末级，DAC输入前，用于调节数字链路增益，改变输入DAC的信号大小，进而调节PA的输入信号大小；

检测模块，用于实时监控PA的工作状态；

保护模块，在有可能损毁PA的情况下，产生控制信号迅速关断PA；

数模转换器(DAC)，用于将数字信号转换成模拟信号输入PA；

模数转换器(ADC)，用于将采集到的反馈链路模拟信号转换成数字信号，便于进行信号处理；

射频功率放大器，用于系统放大射频信号。

本实施例中，所述控制模块，用于实时监控数据链路的状态，若监控到数据链路异常，则将所述数据链路的增益调为最小或小于第一阈值。

其中，所述检测模块，用于实时检测所述数字预失真器的预失真前信号和预失真后信号和所述PA的反馈信号；

所述保护模块，用于在所述检测模块检测到上述三个信号中任一个出现大于门限的峰值的情况下，关断所述PA。

这样在出现可能损毁射频功率放大器情况下，可以迅速关断射频功率放大器，并可以将数字链路增益降低至最低，随后异常恢复时，基于慢速小步增大的思想，采用自适应的步进算法来逐渐将射频功率放大器推到额定功率，充分实现对PA的保护。

本实施例中，在系统上电启动过程中，保证PA关闭、DAC无输入信号，保证PA输入链路上的衰减器默认值最大衰减；链路中各模块软件版本加载和初始化配置，这期间各模块产生初始化正常与否的标志信号；

数字链路控制模块运行，首先提取各模块标志信号进行逻辑运算，得到的链路正常或异常标志，若链路异常，则打印异常信息，根据不同的异常信息进行处理；若链路正常，则可以将数字增益配置为定标增益回退3dB，使DAC有小信号输入。

在PA上电过程中，检测模块采集数据，实时检测数据PA状态是否正常；保护模块按照PA上电流程，根据PA输出功率与额定功率之差，自适应计算出衰减器的步进并配置衰减器。

例如，输出功率与额定功率相差5W，则将差额分配成N次调整，保证每次调整值不超过一定范围。当推到额定功率-2dB后，每次步进减半配置衰减器，使得功率增大的幅度小，保证功放可控稳定地达到额定功率。

PA输出功率达到额定后，系统稳定运行，同时检测模块实时监控PA状态，若出现异常数据，保护模块产生控制信号迅速关断PA，并与控制模块通信，将数字链路增益调节至增益最小或小于一阈值；

异常恢复时，先打开PA，然后与控制模块通信，将数字链路增益调节至标定数字增益，然后打开模拟衰减器控制信号，按照上电流程将PA推至额定功率。

图2为本发明实施例的射频功率放大器的保护方法的流程图，如图2所示，包括下面步骤：

S11、实时监控数据链路的状态，若监控到数据链路异常，则将数据链路的增益调为最小或小于第一阈值。

进一步地，还可以包括：

S12、实时检测所述数据链路中的预失真前信号、预失真后信号和所述射频功率放大器的反馈信号；

S13、若检测到上述三个信号中任一个出现大于门限的峰值，则关断所述射频功率放大器。

结合附图和应用于GU(GSM和UMTS)混模系统的实施例对本发明进行详细说明。

首先，信号源产生发射信号，信号通过数字预失真器及数模转换，再经过功放模拟链路到反馈模数转换，PA状态检测与保护模块采集预失真前信号(X)，预失真后信号(Z)，PA反馈信号(Y)并将时延对齐后的信号存储起来。

在此过程中，控制模块根据输入的标志变量运算获得链路情况，若链路异常，则将链路数字增益调为最小，并打印异常信息。可以避免在异常情况下，有异常数据进入功放，对功放造成破坏。

接着，检测模块将时延对齐后的信号(X采样数据、Y采样数据、Z采样数据)进行信号平均功率计算以及峰值统计，若平均功率计算结果表明功放输出功率未达到额定功率，则进入上电流程，自适应计算出模拟衰减器的调节步进值，直至检测到功放输出功率达到额定功率，这一流程参见图3，包括下面步骤：

步骤41、采集X、Y、Z数据；

步骤42、计算比对X、Y、Z数据的功率；

步骤43、判断Y平均功率是否小于额定功率，若是，转向步骤44，否则转向步骤42；

步骤44、输出调节模拟衰减器控制信号；

步骤45、根据控制信号自适应算法计算模拟衰减器步进值；

步骤46、按照单步步进配置模拟衰减器衰减值，然后转向步骤42。

单步步进配置可以使PA在可控的速度下，稳定达到额定输出功率。

若峰值统计发现X、Y或Z中有超过预设峰值门限的大峰值出现，则产生控制信号，迅速关断PA，并将数字链路增益调至最小，将模拟衰减器衰减值调至最大，这一流程参见图4，包括下面步骤：

步骤51、采集X、Y、Z数据；

步骤52、判断X、Y、Z中是否存在大于峰值门限的大峰值，若存在，则转向步骤53；否则转向步骤51；

步骤53、输出关闭功率放大器的控制信号；

步骤54、关闭功率放大器；

步骤55、将链路增益调整为最小；

步骤56、将模拟衰减器增益调整为最大衰减。

最后，当统计的X、Z信息中连续N次统计，不再出现大峰值，则认为异常消失，进入系统异常恢复流程，这一流程参见图5。

步骤61、采集X、Y、Z数据；

步骤62、计算比对X、Y、Z数据功率；

步骤63、判断Y是否全部为0，并且判断在对X、Z的峰值进行N次统计中是否出现过大于门限的峰值，若是，转向步骤64，否则转向步骤62；

步骤64、开启PA；

步骤65、将数字链路增益调节至定标数字增益；

然后，上电流程自适应调节模拟衰减器衰减步进，直至检测到PA输出达到额定功率为止。

步骤66、输出打开模拟衰减器控制信号，输出调节模拟衰减器控制信号，根据控制信号计算模拟衰减器步进值。

步骤67、按照单步步进配置模拟衰减器衰减值。

步骤68、判断Y平均功率是否小于额定功率，若小于，则转向步骤67；否则转向步骤62。

在此期间，仍然实时检测PA状态，一旦采集数据中再次出现超过门限的大峰值，则中断当前一切操作，再次进入异常处理流程，关闭PA。

可见，本发明实施例的方法从开机启动阶段、异常处理阶段、异常恢复阶段、运行阶段，始终保证射频功率放大器安全工作。

本发明实施例的方法采用了实时数据处理与分析、功放状态监控、自适应增益调节技术。与传统的功放保护技术相比，不仅从流程上更全面覆盖了功放运行的所有工作状态，增加了功放保护的实时性，而且异常恢复流程的引入也使得本发明能既能快速关断功放，又能在异常恢复后，安全稳定重新开启功放，不致于影响小区通话，能更大地提升通信系统的运行稳定性，提高无线基站系统的效率。

下面是一本发明的应用示例，如图6所示，可以包括下面步骤：

步骤1、RRU上电；

硬件方面保证上电直到数字链路控制模块正常启动前，PA处于关断状态，DAC处于关闭状态；

步骤2、加载驱动程序，CPU小系统启动；

步骤3、时钟芯片初始化配置；

步骤4、加载FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)；

加载过程中，FPGA保证PA处于关断状态，射频硬件保证衰减器默认值为最大衰减。

步骤5，检测光口锁定状态，如果一定时间内无法达到“锁定”状态，则向数字链路控制模块下发“光口失锁”标志。

步骤6、加载DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)；

加载过程中，BSP(Board Support Package，板级支持包)保证PA处于关断状态，射频硬件保证衰减器默认值为最大衰减。

步骤7、配置射频锁相环；

如果出现锁相环失锁，则向数据链路控制模块下发“锁相环失锁”标志。

步骤8、数字链路控制模块检测是否有链路异常标志，如果没有任何链路异常，则进入将DAC的数字增益配置为定标增益，使得DAC有信号输入，同时射频硬件保证衰减器默认值为最大衰减。如果有不会引发PA烧毁的异常，仅上报告警，如果有PA烧毁风险，则直接关闭PA。

步骤9、初始化后打开DAC，此时射频硬件保证衰减器默认值为最大衰减。

步骤10，开启PA。

步骤11、PA状态检测与保护模块检测PA采集数据是否有异常，如果没有作何链路异常，则按照功放上电流程计算并配置衰减器。

综上，本实施例的射频功率放大器的保护方法可以保证开机过程中系统安全稳定，并在运行过程中实时检测系统状态，监控射频功率放大器状态，以避免系统中任何异常造成射频功率放大器的烧毁，并可以在异常恢复时使系统稳定安全恢复到正常工作态。本实施例的方法适用于各种RRU机型，大大提升RRU系统，甚至整个无线基站系统的工作安全性和性能稳定性，能更大地提升通信系统的运行稳定性。

本发明实施例的方法及RRU，适用于GSM(Global System of Mobilecommunication，全球移动通讯系统)、UMTS(Universal MobileTelecommunications System，通用移动通讯系统)、LTE(Long TermEvolution，长期演进)、WiMAX(World Interoperability for Microwave Access，全球微波接入互操作性)和TD-SCDMA(Time Division-Synchronous CodeDivision Multiple Access，时分同步的码分多址技术)单模或双模等宽带系统。本发明对于信号调制方式和带宽等没有特定要求，适合各种系统、各种功放类型的保护，其功放保护效果同样优于传统的功放保护技术。

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，所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。

以上仅为本发明的优选实施例，当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种远端射频单元，包括：射频功率放大器和控制模块，其中，

所述控制模块，与所述射频功率放大器电连接，用于实时监控数据链路的状态，若监控到数据链路异常，则将所述数据链路的增益调为最小或小于第一阈值。

2.如权利要求1所述的远端射频单元，其特征在于：还包括：数字预失真器、检测模块和保护模块，其中，

所述检测模块，所述检测模块与所述数字预失真器、所述控制模块和所述射频功率放大器电连接，用于实时检测所述数字预失真器的预失真前信号和预失真后信号和所述射频功率放大器的反馈信号；

所述保护模块，用于在所述检测模块检测到上述三个信号中任一个出现大于门限的峰值的情况下，关断所述射频功率放大器。

3.如权利要求2所述的远端射频单元，其特征在于：

所述保护模块，还用于将所述数字链路的模拟衰减调至最大或大于第二阈值，并触发所述控制模块；

所述控制模块，还用于受触发后将所述数字链路的增益调为最小或小于第一阈值。

4.如权利要求3所述的远端射频单元，其特征在于：

所述检测模块，还用于继续采集所述预失真前信号和所述预失真后信号，检测在预定数次的采集中，所述预失真前信号和所述预失真后信号中的任一个是否出现过大于所述门限的峰值；

所述保护模块，还用于在所述检测模块检测未出现过大于所述门限的峰值的情况下，开启所述射频功率放大器。

5.如权利要求4所述的远端射频单元，其特征在于：在开启所述射频功率放大器的过程中，还包括：

所述保护模块，还用于触发所述控制模块，并自适应调节模拟衰减，逐步增大所述射频功率放大器的输出功率，直至所述输出功率达到额定功率；

所述控制模块，还用于受触发后，将所述数字链路的增益调节至标定数字增益。

6.一种射频功率放大器的保护方法，应用于如权利要求1-5任一项所述的远端射频单元，包括：

实时监控数据链路的状态，若监控到数据链路异常，则将数据链路的增益调为最小或小于第一阈值。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：还包括：

实时检测所述数据链路中的预失真前信号、预失真后信号和所述射频功率放大器的反馈信号；

若检测到上述三个信号中任一个出现大于门限的峰值，则关断所述射频功率放大器。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述关断所述射频功率放大器的过程中还包括：

将所述数字链路的增益调为最小或小于第一阈值；

将所述数字链路的模拟衰减调至最大或大于第二阈值。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述关断所述射频功率放大器之后，还包括：

继续采集所述预失真前信号和所述预失真后信号；

若在预定数次的采集中，所述预失真前信号和所述预失真后信号中的任一个未出现过大于所述门限的峰值，则开启所述射频功率放大器。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：在开启所述射频功率放大器的过程中，还包括：

将所述数字链路的增益调节至标定数字增益；

自适应调节模拟衰减，逐步增大所述射频功率放大器的输出功率，直至所述输出功率达到额定功率。

Images