CN103391140A - Cdma2000和evdo混合信号的功率检测方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种CDMA2000及EVDO混合信号的功率检测方法和系统，包括：射频下变频装置、数字化处理装置、数字控制装置。通过数字控制装置发送控制命令控制射频下变频装置将混合信号进行下变频处理得到中频信号，所述数字化处理装置将所述中频信号转换成数字信号，再对所述数字信号进行相关检测，确定所述混合信号中EVDO信号导频位置处的导频同步信号。由于EVDO载波满功率发射，在导频位置处的信号功率即为此载波的功率，因此计算混合信号导频位置处的功率实际上就是基站发出信号的实际功率，根据所述导频同步信号确定导频位置处信号功率的采样点数，累加采样点确定混合信号导频位置处的功率。这种方式克服了CDMA2000及EVDO混合信号的功率检测偏小以及起伏较大的问题。

Description

CDMA2000和EVDO混合信号的功率检测方法和系统

技术领域

本发明涉及信号功率检测领域，特别是涉及一种CDMA2000和EVDO混合信号的功率检测方法和系统。

背景技术

对于直放、塔放或者基放等放大器设备，能否准确的检测出所接收到基站信号的功率是设备能否发挥最大的功率放大效果的前提。目前CDMA（Code-Division Multiple Access，码分多址）2000基站一般都存在EVDO（Evolution-Data Optimized，演进资料最佳化）载波和CDMA2000载波共存的情况，对于CDMA2000载波，由于扩频类信号功率较为平稳，功率检测较为简单，需要累加一段时间的信号求平均即可；由于EVDO系统的前向链路为时分复用，一个前向物理层分组最多可以发送16个时隙，当时隙处于空闲状态时，只发送MAC（Multiple Access Channel，多址接入信道）信道和导频信道，因此实际发射信号会随着业务的多少而时有时无，这对于CDMA2000系统的检测而言，累计一段时间功率平均的方式会导致实际功率偏小，情况严重时，设备长期工作于深起控状态，导致设备发生工作异常情况。

一般的CDMA2000和EVDO混合信号的功率检测系统，主要是关于基站信号的功率检测，前提是在已知载波类型和频点，采用功率检测电路方式来完成各个载波的功率；然而在直放、塔放或者基放系统上，并不清楚载波类型或者频点，因此混合信号功率检测存在较大的误差。

发明内容

基于此，有必要针对现有的CDMA2000和EVDO混合信号功率检测误差较大的问题，提供一种检测结果较为准确的CDMA2000和EVDO混合信号的功率检测方法和系统。

一种CDMA2000和EVDO混合信号的功率检测方法，包括步骤：

将混合信号进行下变频处理得到中频信号，对所述中频信号进行数字化处理，转换成数字信号；

通过对所述数字信号进行相关检测的方式，确定所述混合信号中EVDO信号导频位置处的导频同步信号；

根据所述导频同步信号确定导频位置处信号功率的采样点数，累加采样点确定混合信号导频位置处的功率。

一种CDMA2000和EVDO混合信号的功率检测系统，包括：射频下变频装置、数字化处理装置、数字控制装置；

所述射频下变频装置包括增益控制单元、锁相环单元和变频单元，所述增益控制单元和所述锁相环单元分别与所述变频单元连接，所述锁相环单元与所述数字控制装置连接；

所述数字化处理装置包括模数转换单元和数字信号处理单元，所述模数转换单元分别与所述变频单元、所述数字信号处理单元和所述数字控制装置连接，所述数字信号处理单元与所述数字控制装置连接，所述数字信号处理单元通过对所述数字信号进行相关检测的方式，确定载波类型以及产生所述混合信号中EVDO信号导频位置处的导频同步信号；

所述数字控制装置发送控制命令至所述射频下变频装置和所述数字化处理装置，接收所述射频下变频装置和所述数字化处理装置回馈的数据结果。

上述CDMA2000和EVDO混合信号的功率检测方法和系统，将混合信号进行下变频处理得到中频信号，对所述中频信号进行数字化处理，转换成数字信号，通过对所述数字信号进行相关检测的方式，确定所述混合信号中EVDO信号导频位置处的导频同步信号。由于EVDO载波满功率发射，在导频位置处的信号功率即为此载波的功率，因此计算混合信号导频位置处的功率实际上就是基站发出信号的实际功率，最后根据所述导频同步信号确定导频位置处信号功率的采样点数，累加采样点确定混合信号导频位置处的功率。这种方式克服了CDMA2000及EVDO混合信号的功率检测偏小不准确以及起伏较大的问题。

附图说明

图1为CDMA2000和EVDO混合信号的功率检测方法其中一种实施例的方法流程图；

图2为EVDO存在业务以及无业务时的情况时的时隙结构图；

图3为PN偏置指数与PN图案的关系图；

图4为CDMA2000和EVDO混合信号的功率检测方法中FPGA其中一种实施例的内部检测流程示意图；

图5为CDMA2000和EVDO混合信号的功率检测方法其中另一种实施例的方法流程图；

图6为CDMA2000和EVDO混合信号的功率检测系统其中一种实施例的模块连接图；

图7为CDMA2000和EVDO混合信号的功率检测系统其中另一种实施例的模块连接图。

具体实施方式

如图1所示，一种CDMA2000和EVDO混合信号的功率检测方法，包括步骤：

步骤S110，将混合信号进行下变频处理得到中频信号，对所述中频信号进行数字化处理，转换成数字信号；在本实施例中将CDMA2000和EVDO混合信号进行下变频处理后得到没有镜频干扰的中频信号，再将所述中频信号进行数字化处理，由模拟信号转化为数字信号。

步骤S120，通过对所述数字信号进行相关检测的方式，确定所述混合信号中EVDO信号导频位置处的导频同步信号；在本实施例中，所述数字信号进行相关检测的方式可以包括混合信号的信号模式的检测、载波类型的检测等等，最终判断所述混合信号是否存在EVDO信号，并确定所述混合信号中EVDO信号导频位置处的导频同步信号用来标识导频位置。

步骤S130，根据所述导频同步信号确定导频位置处信号功率的采样点，累加采样点以确定混合信号导频位置处的功率。在本实施例中，计算功率需要多组导频位置处的信号采样点进行计算，计算功率过程为累加采样点后求平均方式。

在本实施例中，EVDO的帧结构可以如图2所示，其一帧的周期为26.67ms（32768个码片周期），对应的码片速率为1.2288Mchip/s，共由32个半时隙，16个时隙组成。对于EVDO载波检测的PN序列的特征多项式为：

P_I(x)=x¹⁵+x¹³+x⁹+x⁸+x⁷+x⁵+1

P_Q(x)=x¹⁵+x¹²+x¹¹+x¹⁰+x⁶+x⁵+x⁴+x³+1

对应的生成多项式为：

$i\left(n\right)=i(n-15)\⊕i(n-10)\⊕i(n-9)\⊕i(n-8)\⊕i(n-7)\⊕i(n-5)$

$q\left(n\right)=q(n-15)\⊕q(n-12)\⊕q(n-11)\⊕q(n-10)\⊕q(n-6)\⊕q(n-5)\⊕(n-4)\⊕q(n-3)$

其中，符号⊕表示模2加运算。PN短码为32768个码片长度，同频基站之间利用PN序列偏置指数进行区分，偏置指数共有512种可能，基站之间PN序列相差为64的整数倍，这里选取本地PN序列采用相差64个码片即可，由于EVDO半个时隙中导频长度为96个码片，可以根据图3，选取16的整数倍个连续本地PN序列组合可以捕获到载波的PN码，根据相关结果的峰值，不仅可以判断载波类型，可以获得导频同步信号，便于功率计算；对于CDMA2000载波，这个过程要简单一些，由于导频信道一直存在，选取的本地PN序列可以随机截取一段，计算过程一致。

为了便于理解，结合具体的实施例进行阐述，在本实施例中，可以预先设置本振频率为f₂，数字信号的具体实施过程可以如下：所接收的射频信号即CDMA2000和EVDO混合信号经过功率控制后假定为s(f₁)，本振频率为f₂，下变频处理后信号为s(f₁-f₂)和s(f₁+f₂)，混频后信号经过低通滤波器处理，滤除高频分量s(f₁+f₂)，滤波后信号为s(f₁-f₂)，放大器放大后信号频点不变，幅度增大，经过ADC处理后生成数字信号s(n)。

如图4所示，以FPGA（Field－Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列）器件为例，实现步骤为：由于主链路的处理均是复操作，为了节省FPGA器件内部资源，将I、Q合路为I/Q。S21为数字下变频单元，由NCO单元和复数乘法器两部分组成，其中NCO（NCO，Numerical Controlled Oscillator，数字控制振荡器）单元由常见的DDS（Direct Digital Synthesizer,直接数字式频率合成器）模块构成，DDS模块频率控制字为待检测信道号，复数乘法器完成复数信号与I/Q的计算，信号经过成立后为I₁/Q₁。S22为信号的抽取处理单元，适当降低数据采样率可以有效的降低资源的消耗，信号的抽取过程需要CIC(Cascaded Integrator–Comb，级联积分-梳状)滤波器、FIR(Finite ImpulseResponse，有限长单位冲激响应)整形滤波器等，经过采样后数据I_d/Q_d。S23为信号功率计算单元，信号功率计算间隔选取EVDO半个时隙的长度即可，并将半个时隙多次等分，最大信号功率认定为该载波的功率，这样做的好处可以防止信号功率偏小；功率计算实现首先求取I_d/Q_d的幅度，累加既定的时间求取平均值获得。

上述CDMA2000和EVDO混合信号的功率检测方法，将混合信号进行下变频处理得到中频信号，对所述中频信号进行数字化处理，转换成数字信号，通过对所述数字信号进行相关检测的方式，确定所述混合信号中EVDO信号导频位置处的导频同步信号。由于EVDO载波满功率发射，在导频位置处的信号功率即为此载波的功率，因此计算混合信号导频位置处的功率实际上就是基站发出信号的实际功率，最后根据所述导频同步信号确定导频位置处信号功率的采样点数，累加采样点确定混合信号导频位置处的功率。这种方式克服了CDMA2000及EVDO混合信号的功率检测偏小不准确以及起伏较大的问题。

在其中的一种实施例中，所述的CDMA2000和EVDO混合信号的功率检测方法，所述通过对所述数字信号进行相关检测的方式，获取所述混合信号中EVDO信号导频位置处的导频同步信号的步骤，具体包括步骤：

截取预定组数的预定数量的本地PN序列；

混合信号经过载波的下变频、抽取以及整形滤波处理，得到零频信号；

读取本地PN序列并与零频信号进行复相关运算，确定复相关运算后结果的幅度；

判断是否存在EVDO信号，若所述复相关运算结果的幅度大于预先设定的门限值，则存在EVDO信号，根据检测过程中相关结果幅度峰值位置，延时生成所述混合信号中EVDO信号导频位置处的导频同步信号，若所述复相关运算结果小于预先设定的门限值，则继续选取其它本地PN序列进行所述复相关运算，确定复相关运算结果后判断是否存在EVDO信号。

如图4所示，在本实施例中，对所述数字信号进行相关检测可以通过本地PN序列存储单元和相关运算器实现，本地PN序列可以存储在FPGA的RAM中，在检测开始后，根据检测流程所产生的内部控制信号，RAM定时发出此时相关的本地PN序列；相关运算器实际为匹配滤波器设计，首先接收RAM发出的本地PN序列（1位），以本地PN序列为滤波器系数对输入信号进行加减操作，相关运算器为该部分的核心单元，由于涉及到的计算序列长，需要考虑资源的使用情况以及数据的实时处理，此处相关采用流水线操作保证了数据的实时输出，同时在内部累加过程中采用循环累加方式，即在每个I_d/Q_d数据周期内完成D(降采样倍数)次累加值累加，中间累加数据可以用FPGA内部的存储单元组成，数据相关后为I_c/Q_c。相关后数据仍然为复序列构成，S25主要完成复序列的幅度计算，可以采用CORDIC（Coordinate Rotation Digital Computer，坐标旋转数字计算方法）算法完成幅度计算，假定幅度为A(n)。计算完幅度后在S26内部完成幅度值的比较，首先，根据功率计算结果查表输出设定的门限值Th₁，在一帧数据内比较A(n)和Th₁的大小，如果A(n)>Th₁那么判定存在载波。S26为EVDO导频同步的脉冲信号产生单元，当在EVDO检测时间内获得A(n₁)>Th₁，那么根据A(n₁)的时刻，适当延时可以获得输入信号的同步导频信号s_sync。以上的S21～S26均可以在FPGA内部完成，关键是如何降低资源的消耗。

在其中的一种实施例中，所述的CDMA2000和EVDO混合信号的功率检测方法，对所述中频信号进行数字化处理具体包括：滤波处理、信号功率放大处理和数字信号处理。信号经过频谱的搬移，实际上需要的是处于低频部分，此时采用对所述中频信号进行滤波处理即可滤出该信号。所述中频信号经过滤波器后，需要将中频信号进行一定的功率放大处理作为数字化处理的输入。

如图5所示，在其中的一种实施例中，所述的CDMA2000和EVDO混合信号的功率检测方法，在所述步骤S130后，还包括步骤S140：确定至少两组混合信号导频位置处的功率，累加平均获得最终混合信号导频位置处的功率。

在本实施例中为了是CDMA2000和EVDO混合信号的功率检测更为精确可以确定至少两组混合信号导频位置处的功率，累加平均获得最终混合信号导频位置处的功率。

如图6所示，在其中的一种实施例中，一种CDMA2000和EVDO混合信号的功率检测系统，包括：射频下变频装置110、数字化处理装置120、数字控制装置130；

所述射频下变频装置110包括增益控制单元112、锁相环单元114和变频单元116，所述增益控制单元112和所述锁相环单元114分别与所述变频单元116连接，所述锁相环单元114与所述数字控制装置130连接。在本实施例中，所述增益控制单元112用于混合信号进入变频模块前，为了防止信号过大，需要对输入信号的功率进行控制，使其在一定范围内输入到下一级电路中。所述锁相环单元114用于经过功率控制处理的信号与锁相环产生的本振信号进行变频处理，信号被搬移到两个不同频点上。所述数字控制装置130可以通过MCU控制芯片对整个系统进行配置和控制信号的发送与结果的接收。

所述数字化处理装置120包括模数转换单元122和数字信号处理单元124，所述模数转换单元122分别于所述变频单元116、所述数字信号处理单元124和所述数字控制装置130连接，所述数字信号处理单元124与所述数字控制装置130连接，所述数字信号处理单元124通过对所述数字信号进行相关检测的方式，确定载波类型以及产生所述混合信号中EVDO信号导频位置处的导频同步信号。所述数字信号处理单元124，所获得的数字信号以及接收到数字控制装置130的一系列控制信号，在其内部通过算法的硬件化产生检测电路，检测流程由数字控制装置130控制，检测完成后，通过总线将数据送到数字控制装置130。

所述数字控制装置130发送控制命令至所述射频下变频装置110和所述数字化处理装置120，接收所述射频下变频装置110和所述数字化处理装置120回馈的数据结果。

上述CDMA2000和EVDO混合信号的功率检测系统，通过数字控制装置发送控制命令控制射频下变频装置将混合信号进行下变频处理得到中频信号，所述数字化处理装置将所述中频信号转换成数字信号，再对所述数字信号进行相关检测，确定所述混合信号中EVDO信号导频位置处的导频同步信号。由于EVDO载波满功率发射，在导频位置处的信号功率即为此载波的功率，因此计算混合信号导频位置处的功率实际上就是基站发出信号的实际功率，最后根据所述导频同步信号确定导频位置处信号功率的采样点数，累加采样点确定混合信号导频位置处的功率。这种方式克服了CDMA2000及EVDO混合信号的功率检测偏小不准确以及起伏较大的问题。

在其中的一种实施例中，所述的CDMA2000和EVDO混合信号的功率检测系统，所述数字信号处理单元包括依次连接的本地PN序列截取模块、复相关运算模块、信号判断模块和导频同步信号生成模块。

如图7所示，在其中的一种实施例中，所述的CDMA2000和EVDO混合信号的功率检测系统，所述数字化处理装置120还包括滤波处理单元126和信号功率放大单元128；所述滤波处理单元126与所述变频单元116连接，所述信号功率放大单元128分别与所述滤波处理单元126和所述模数转换单元122连接。

在其中的一种实施例中，所述的CDMA2000和EVDO混合信号的功率检测系统，还包括确定至少两组混合信号导频位置处的功率并累加平均获得最终混合信号导频位置处的功率的重复执行单元。

由于所述的CDMA2000和EVDO混合信号的功率检测系统其他部分技术特征与上述方法相同，在此不予赘述。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种CDMA2000和EVDO混合信号的功率检测方法，其特征在于，包括步骤：

将混合信号进行下变频处理得到中频信号，对所述中频信号进行数字化处理，转换成数字信号；

通过对所述数字信号进行相关检测的方式，确定所述混合信号中EVDO信号导频位置处的导频同步信号；

根据所述导频同步信号确定导频位置处信号功率的采样点数，累加采样点确定混合信号导频位置处的功率。

2.根据权利要求1所述的CDMA2000和EVDO混合信号的功率检测方法，其特征在于，所述通过对所述数字信号进行相关检测的方式，获取所述混合信号中EVDO信号导频位置处的导频同步信号的步骤，具体包括步骤：

截取预定组数的预定数量的本地PN序列；

混合信号经过载波的下变频、抽取以及整形滤波处理，得到零频信号；

读取本地PN序列并与零频信号进行复相关运算，确定复相关运算后结果的幅度；

判断是否存在EVDO信号，若所述复相关运算结果的幅度大于预先设定的门限值，则存在EVDO信号，根据检测过程中相关结果幅度峰值位置，延时生成所述混合信号中EVDO信号导频位置处的导频同步信号，若所述复相关运算结果小于预先设定的门限值，则继续选取其它本地PN序列进行所述复相关运算，确定复相关运算结果后判断是否存在EVDO信号。

3.根据权利要求1或2所述的CDMA2000和EVDO混合信号的功率检测方法，其特征在于，对所述中频信号进行数字化处理具体包括：滤波处理、信号功率放大处理和数字信号处理。

4.根据权利要求1或2所述的CDMA2000和EVDO混合信号的功率检测方法，其特征在于，在所述根据所述导频同步信号确定导频位置处信号功率的采样点数，累加采样点确定混合信号导频位置处的功率步骤后，还包括步骤：确定至少两组混合信号导频位置处的功率，累加平均获得最终混合信号导频位置处的功率。

5.一种CDMA2000和EVDO混合信号的功率检测系统，其特征在于，包括：射频下变频装置、数字化处理装置、数字控制装置；

所述射频下变频装置包括增益控制单元、锁相环单元和变频单元，所述增益控制单元和所述锁相环单元分别与所述变频单元连接，所述锁相环单元与所述数字控制装置连接；

所述数字化处理装置包括模数转换单元和数字信号处理单元，所述模数转换单元分别与所述变频单元、所述数字信号处理单元和所述数字控制装置连接，所述数字信号处理单元与所述数字控制装置连接，所述数字信号处理单元通过对所述数字信号进行相关检测的方式，确定载波类型以及产生所述混合信号中EVDO信号导频位置处的导频同步信号；

所述数字控制装置发送控制命令至所述射频下变频装置和所述数字化处理装置，接收所述射频下变频装置和所述数字化处理装置回馈的数据结果。

6.根据权利要求5所述的CDMA2000和EVDO混合信号的功率检测系统，其特征在于，所述数字信号处理单元包括依次连接的本地PN序列截取模块、复相关运算模块、信号判断模块和导频同步信号生成模块。

7.根据权利要求5或6所述的CDMA2000和EVDO混合信号的功率检测系统，其特征在于，所述数字化处理装置还包括滤波处理单元和信号功率放大单元；所述滤波处理单元与所述变频单元连接，所述信号功率放大单元分别与所述滤波处理单元和所述模数转换单元连接。

8.根据权利要求5或6所述的CDMA2000和EVDO混合信号的功率检测系统，其特征在于，还包括确定至少两组混合信号导频位置处的功率并累加平均获得最终混合信号导频位置处的功率的重复执行单元。

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