CN103427770A - 低噪声放大器保护方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种低噪声放大器保护方法，该方法包括以下步骤：根据接收的信令信息设定信号帧起点，并将所述信号帧起点设置为开关转换起点；根据所述开关转换起点及控制信号的逻辑关系和时序关系，控制电源开关。本发明还公开一种低噪声放大器保护装置。本发明通过根据接收的信令信息设定信号帧起点，并将所述信号帧起点设置为开关转换起点、根据所述开关转换起点及控制信号的逻辑关系和时序关系，控制电源开关的方法，实现了灵活、可靠地对低噪声放大器进行保护的有益效果，且实现了在保护过程中对信号链路器件的延迟参数进行灵活补偿的功能，保证了模拟器件的电源开关延迟量不会对上下行时隙切换造成任何影响，提高了系统性能。
Description
技术领域
本发明涉及无线通讯技术领域，尤其涉及一种低噪声放大器保护方法及装置。
背景技术
根据TD-SCDMA（Time Division-Synchronization Code Division MultipleAccess，时分同步的码分多址技术）协议，TD-SCDMA系统按照TDD（TimeDivision Duplex，时分双工）方式工作，对多天线RRU（Radio Remote Unit，射频拉远单元）的射频开关进行时分控制，完成信道的上下行切换。
射频链路下行控制通常采用以下方式：首先接收DAC（Digital-to-AnalogConvert，数字模拟转换器）输出IQ（In-phase/Quadrature component，同相/正交部分）两路模拟高中频信号，然后通过低通滤波器完成对中频发射镜像信号的滤波，再通过IQ调制器变频到射频频率，所述信号经过射频滤波、数控衰减、射频放大后进入功放，由功放完成高功率放大后输出到腔体滤波器，腔体滤波器滤除带外杂散后由天线完成发射。
射频链路上行控制通常采用以下方式：腔体滤波器滤除天线接收信号中的带外干扰信号后，送入低噪放单元进行低噪声放大，再通过混频下变频到中频，然后经过滤波、放大、数控衰减器后送入ADC（Analog to DigitalConverter，模拟数字转换器）进行模数转换。
由于射频链路上下行链路之间使用相同的频率，无法利用双工器进行信号区分；因此，在射频链路中通常使用环形器来切换发射链路和接收链路到公用天线的连接。环形器将发射信号以低衰减送到天线，同时阻隔天线到接收链路的连接；同时，也可以使用环形器将天线发射的任何发射功率传回到接收机。
在RRU射频开关上下行切换的过程中，由于外部异常干扰、射频开关的惯性延迟和器件性能老化等因素的影响，可能导致射频前端的功率放大器和低噪声放大器的电源同时打开，烧毁低噪声放大器。现有技术中对低噪声放大器的保护方法大多基于电路实现。现有技术中，设计有“天线转换电路和无线通信系统”来保护低噪声放大器的，但该技术方案未考虑同频时分系统中功率放大器不稳定对低噪声放大器的影响；现有技术中，其他关于TDD接收机保护的方法大都采用如下方式实现：采用CPLD（Complex ProgrammableLogic Device，复杂可编程逻辑器件）或FPGA（Field Programmable Gata Array，现场可编程门阵列）作为TDD控制器，控制接收或发送链路上额外增加的保护电路，采用限幅、或者旁路或者链路开关隔离的方法实现低噪声放大器的保护功能。但现有技术所采用的上述方法存在如下缺陷：
1、附加的保护电路在信号链路上不可避免地会影响到业务信号；而采用旁路和限幅的方式，则需要考虑阻抗匹配；且开关阻断的方式也需要考虑电路上相关器件的承受功率等问题；
2、采用电路方式提供控制信号，并依靠器件本身的延迟信号来保证信号的时序关系，导致控制信号调整不灵活且信号精度比较差；
3、采用延时电路如RC（Resistor/Capacitor，电阻器电容器）积分电路进行信号控制，必然会增加电路的复杂性，但却不能解决电路的通用性和信号精度等一系列问题。
同时，现有技术所采用的在信号链路上附加电路保护的方式还会带来增加开发成本和开发难度等一系列问题，不能满足TD-SCDMA系统射频拉远单元多天线的应用要求。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种低噪声放大器保护方法及装置，旨在解决TD-SCDMA系统中RRU的低噪声放大器可能出现的故障问题，灵活、可靠地对低噪声放大器进行保护，且在保护过程中对信号链路器件的延迟参数进行灵活补偿，提高系统性能。
本发明公开了一种低噪声放大器保护方法，包括以下步骤：
根据接收的信令信息设定信号帧起点，并将所述信号帧起点设置为开关转换起点；
根据所述开关转换起点及控制信号的逻辑关系和时序关系，控制电源开关。
优选地，所述根据接收的信令信息确定信号帧的起点，并将所述信号帧的起点设置为开关转换起点的步骤之前还包括步骤：
设置所述控制信号的逻辑关系和时序关系。
优选地，所述控制电源开关包括控制射频拉远单元RRU内部低噪声放大器LNA和功率放大器PA的电源控制信号以及扩展LNA和PA的电源控制信号的输出。
优选地，所述RRU内部LNA和PA的电源控制信号以及扩展LNA和PA的电源控制信号的输出方式为互斥输出。
优选地，所述控制信号的时序关系根据信号链路上各器件的延时参数和时分同步的码分多址技术TD-SCDMA帧结构的时隙切换关系获取。
本发明还公开一种低噪声放大器保护装置，包括：
开关设置模块，用于根据接收的信令信息设定信号帧起点，并将所述信号帧起点设置为开关转换起点；
主控模块，用于根据所述开关转换起点及控制信号的逻辑关系和时序关系，控制电源开关。
优选地，所述低噪声放大器保护装置，还包括：
控制关系设置模块，用于设置所述控制信号的逻辑关系和时序关系。
优选地，所述主控模块控制电源开关包括控制RRU内部LNA和PA的电源控制信号的输出以及扩展LNA和PA的电源控制信号的输出。
优选地，所述RRU内部LNA和PA的电源控制信号以及扩展LNA和PA的电源控制信号的输出方式为互斥输出。
优选地，所述控制信号的时序关系根据信号链路上各器件的延时参数和TD-SCDMA帧结构的时隙切换关系获取。
本发明通过根据接收的信令信息设定信号帧起点，并将所述信号帧起点设置为开关转换起点、根据所述开关转换起点及控制信号的逻辑关系和时序关系，控制电源开关的方法，实现了灵活、可靠地对低噪声放大器进行保护的有益效果，且实现了在保护过程中对信号链路器件的延迟参数进行灵活补偿的功能，保证了模拟器件的电源开关延迟量不会对上下行时隙切换造成任何影响，提高了系统性能。
附图说明
图1是本发明低噪声放大器保护方法第一实施例流程示意图；
图2是本发明低噪声放大器保护方法第二实施例流程示意图；
图3是本发明低噪声放大器保护方法中TD-SCDMA 5ms子帧结构图；
图4是本发明低噪声放大器保护方法中射频链路电源开关控制时序图；
图5是本发明低噪声放大器保护方法中TD-SCDMA系统RRU射频链路控制装置原理框图；
图6是本发明低噪声放大器保护装置第一实施例结构示意图；
图7是本发明低噪声放大器保护装置第二实施例结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本发明的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，图1是本发明低噪声放大器保护方法第一实施例流程示意图；如图1所示，本发明低噪声放大器保护方法包括以下步骤：
步骤S01、根据接收的信令信息设定信号帧起点，并将所述信号帧起点设置为开关转换起点；
在对链路进行操作之前，首先要对该链路进行初始化，关闭链路上所有模块的电源。根据得到的信令信息设定信号帧起点，在一优选的实施例中，所述帧起点为5ms的帧头，以信号帧的起点作为开关转换的起点，进行后续的链路控制。
步骤S02、根据所述开关转换起点及控制信号的逻辑关系和时序关系，控制电源开关。
根据设置的开关转换起点，以及链路控制信号的逻辑关系和时序关系，动态的控制链路各模块的电源开关。在一优选的实施例中，所述控制信号的时序关系是根据信号链路上各器件的延时参数和时分同步的码分多址技术TD-SCDMA帧结构的时隙切换关系而获取的。在一优选的实施例中，通过对链路电源开关的控制，可以实现对RRU的FPGA（Field Programmable GataArray，现场可编程门阵列逻辑器件）内部收发链路正常电源控制信号的输出以及扩展LNA（Low-Noise Amplifier，低噪声放大器）和PA（Power Amplifier，功率放大器）电源控制信号的输出，且FPGA内部的LNA和PA正常的电源控制信号以及扩展电源控制信号互斥保护输出，经过增强驱动和电平转换输出到模拟器件LNA和PA电源控制端。
本实施例低噪声放大器保护方法通过根据接收的信令信息设定信号帧起点，并将所述信号帧起点设置为开关转换起点、根据所述开关转换起点及控制信号的逻辑关系和时序关系，控制电源开关的方法，实现了灵活、可靠地对低噪声放大器进行保护的有益效果，提高了系统性能。
参照图2，图2是本发明低噪声放大器保护方法第二实施例流程示意图；如图2所示，本发明低噪声放大器保护方法在步骤S01、根据接收的信令信息确定信号帧的起点，并将所述信号帧的起点设置为开关转换起点的步骤之前还包括步骤：
步骤S11、设置所述控制信号的逻辑关系和时序关系。
在一优选的实施例中，所述信号帧为TD-SCDMA 5ms子帧。参照图3，图3是本发明低噪声放大器保护方法中TD-SCDMA 5ms子帧结构图；TD-SCDMA的5ms子帧结构和收发切换如图3所示，整个链路的射频模块电源开关按照图3中的切换点采用时分的方式控制。如图3所示，图3表示的是一个5ms子帧各时隙的工作状态，该子帧中各个时隙的工作状态可以通过链路中的CPU（CentralProcessing Unit，中央处理器）来配置。如图3所示的TD-SCDMA 5ms子帧结构图，所述链路中的CPU对各时隙的工作状态的配置是一典型的三三配置；具体地，如图3所述，TS0固定为下行时隙，DWPTS（Downlink Pilot Time Slot，下行导频）、GP（General Purpose，通用信号）、UPPTS（Uplink Pilot Time Slot，上行导频）为特殊时隙，TS1固定为上行时隙；通过CPU设置可以自由地将其他几个时隙配置成上行或者下行时隙，以满足实际工作的需要。
链路控制信号的逻辑关系是根据CPU配置收发开关提前滞后量及互斥保护间隔，产生收发开关状态控制逻辑。参照图4，图4是本发明低噪声放大器保护方法中射频链路电源开关控制时序图，如图4中T1、T2、T3和T4的设置值；所述T1、T2、T3和T4是对应控制电路模块电源开关控制的延时量，包括打开提前量和关闭滞后量，T1、T2、T3和T4的具体数值需要对每个通道单独测量，以确保对应通道先关闭接收链路，再打开发射链路，反之亦然。在一优选的实施例中所述链路的控制芯片为FPGA芯片；所述FPGA内部高频时钟产生高精度时标，并输出给链路的收发开关产生相关模块；具体地，在FPGA内部由5ms帧头来触发时标计数器，通过比较CPU的相应设置值，来完成整个高精度时标的产生。
本实施例仅对步骤S11作进一步说明，本发明低噪声放大器保护方法所涉及的其他步骤请参照上述实施例，在此不再赘述。
下面将结合具体电路原理框图进一步描述本发明低噪声放大器保护方法。
参照图5，图5是本发明低噪声放大器保护方法中TD-SCDMA系统RRU射频链路控制装置原理框图；如图5所示，本发明低噪声放大器保护方法中，TD-SCDMA系统RRU单元单路射频链路控制装置主要由五部分组成：CPU主控单元、时标系统产生单元、收发开关产生单元、互斥保护单元以及控制信号电平转换和增强驱动单元，其中控制信号电平转换和增强驱动单元为模拟电路部分，其余各单元为数字电路部分。其中，CPU主控单元主要负责灵活配置TDD时隙模式和收发开关的提前和滞后量以及收发开关互斥保护间隔参数。时标系统产生单元根据FPGA内部高频时钟产生高精度时标系统，输出给收发开关产生单元；收发开关产生单元根据时标系统产生单元产生的时标系统以及CPU主控单元配置的收发开关提前量，产生收发开关状态控制逻辑。收信道电源控制信号为S_POW_RX_n，发信道电源控制信号为S_POW_TX_n，前端LNA电源控制信号为S_POW_LNA_n,前端PA电源控制信号为S_POW_PA_n，其中TX表示下行发射，RX表示上行接收。尾缀n表示第n个通道。由图4可见这些开关在具体的时隙的工作状态。另外根据CPU主控单元配置的互斥保护间隔参数，产生互斥扩展LNA保护信号E_POW_LNA_n和互斥扩展PA保护信号E_PA_LNA_n。互斥保护单元是根据互斥扩展LNA保护信号E_POW_LNA_n、互斥扩展PA保护信号E_PA_LNA_n，前端LNA电源控制信号S_POW_LNA_n,前端PA电源控制信号S_POW_PA_n这四组信号进行逻辑互斥后，最终输出前端PA和LNA电源控制信号P_POW_PA_n和P_POW_LNA_n；使用互斥保护的目的是为了确保收发开关时序关系在系统处于干扰或者异常时，保证FPGA输出给模拟开关器件的控制信号不会出现LNA和PA在一定的保护间隔内同时打开，从而保护LNA不被烧毁；设计中要求链路的每路的发射和每路的接收均进行互斥功能。在一优选的实施例中，所述互斥逻辑要求如下：
An=POW_PA_n=POW_TX_n
Bn=POW_LNA_n=POW_TX_n
其中：An,Bn为对应的通道功能模块电源控制信号，Aout_n，Bout_n为对应链路保护之后的实际控制信号；后缀m表示有m个通道。此逻辑关系保证了任一个通道的LNA和PA均不可能处于同时打开的状态。控制信号电平转换和增强驱动单元根据FPGA输出控制信号后，通过缓冲器和功率MOS（MetalOxide Semiconductor，金属氧化物半导体）管转换为驱动电平和增强驱动功率。所述控制信号电平转换和增强驱动单元由四部分模拟电路模块组成：射频信号链路的收信道模块200、射频信号链路的发信道模块300、射频信号链路的前端低噪声放大器模块400和射频信号链路的前端功率放大器模块500。该模拟电路的输出时序完全由FPGA数字逻辑部分产生的输出时序控制，收发切换关系也同样如图4所示。上行链路的200模块、500模块和双工开关TDD_SW（switch，开关）采用相同的开关状态；下行链路300模块和400模块采用相同的开关状态。图5中的TX表示下行发射，RX表示上行接收，尾缀n表示第n给通道。通过上述设置和方法，可以确保整个RRU上下行链路按照协议要求正常工作，且在异常状态下也能有效的保护低噪声放大器。
本发明低噪声放大器保护方法可实施于TDD系统射频拉远单元，包含并不限于TDD-SCDMA、TDD-LTE（Long Term Evolution，长期演进）等现有无线通信方案。
本实施例低噪声放大器保护方法通过设置所述控制信号的逻辑关系和时序关系、根据接收的信令信息设定信号帧起点，并将所述信号帧起点设置为开关转换起点、根据所述开关转换起点及控制信号的逻辑关系和时序关系，控制电源开关的方法，实现了灵活、可靠地对低噪声放大器进行保护的有益效果，且实现了在保护过程中对信号链路器件的延迟参数进行灵活补偿的功能，保证了模拟器件的电源开关延迟量不会对上下行时隙切换造成任何影响，提高了系统性能。
参照图6，图6是本发明低噪声放大器保护装置第一实施例结构示意图；如图6所示，本发明低噪声放大器保护装置包括：
开关设置模块01，用于根据接收的信令信息设定信号帧起点，并将所述信号帧起点设置为开关转换起点；
在对链路进行操作之前，首先要对该链路进行初始化，关闭链路上所有模块的电源。开关设置模块01根据接收的信令信息设定信号帧起点，在一优选的实施例中，所述帧起点为5ms的帧头，设定信号帧的起点作为开关转换的起点，进行后续的链路控制。
主控模块02，用于根据所述开关转换起点及控制信号的逻辑关系和时序关系，控制电源开关。
根据设置的开关转换起点，以及链路控制信号的逻辑关系和时序关系，主控模块02动态的控制链路各模块的电源开关。在一优选的实施例中，所述控制信号的时序关系是根据信号链路上各器件的延时参数和时分同步的码分多址技术TD-SCDMA帧结构的时隙切换关系而获取的。在一优选的实施例中，通过主控模块02对链路电源开关的控制，可以实现对RRU的FPGA内部收发链路正常电源控制信号的输出以及扩展LNA和PA电源控制信号的输出，且FPGA内部的LNA和PA正常的电源控制信号以及扩展电源控制信号互斥保护输出，经过增强驱动和电平转换输出到模拟器件LNA和PA电源控制端。
本实施例低噪声放大器保护装置通过根据接收的信令信息设定信号帧起点，并将所述信号帧起点设置为开关转换起点、根据所述开关转换起点及控制信号的逻辑关系和时序关系，控制电源开关的方法，实现了灵活、可靠地对低噪声放大器进行保护的有益效果，提高了系统性能。
参照图7，图7是本发明低噪声放大器保护装置第二实施例结构示意图。如图7所示，本发明低噪声放大器保护装置还包括：
控制关系设置模块11，用于设置所述控制信号的逻辑关系和时序关系。
控制关系设置模块11设置所述控制信号的逻辑关系和时序关系。在一优选的实施例中，所述信号帧为TD-SCDMA 5ms子帧。参照图3，图3是本发明低噪声放大器保护方法中TD-SCDMA 5ms子帧结构图；TD-SCDMA的5ms子帧结构和收发切换如图3所示，整个链路的射频模块电源开关按照图3中的切换点采用时分的方式控制。如图3所示，图3表示的是一个5ms子帧各时隙的工作状态，该子帧中各个时隙的工作状态可以通过链路中的控制关系设置模块11来配置。如图3所示的TD-SCDMA 5ms子帧结构图，所述链路中控制关系设置模块11对各时隙的工作状态的配置是一典型的三三配置；具体地，如图3所述，TS0固定为下行时隙，DWPTS（Downlink Pilot Time Slot，下行导频）、GP（General Purpose，通用信号）、UPPTS（Uplink Pilot Time Slot，上行导频）为特殊时隙，TS1固定为上行时隙；通过CPU设置可以自由地将其他几个时隙配置成上行或者下行时隙，以满足实际工作的需要。
链路控制信号的逻辑关系是根据控制关系设置模块11配置收发开关提前滞后量及互斥保护间隔，产生收发开关状态控制逻辑。参照图4，图4是本发明低噪声放大器保护方法中射频链路电源开关控制时序图，如图4中T1、T2、T3和T4的设置值；所述T1、T2、T3和T4是对应控制电路模块电源开关控制的延时量，包括打开提前量和关闭滞后量，T1、T2、T3和T4的具体数值需要对每个通道单独测量，以确保对应通道先关闭接收链路，再打开发射链路，反之亦然。在一优选的实施例中所述链路的控制芯片为FPGA芯片；所述FPGA内部高频时钟产生高精度时标，并输出给链路的收发开关产生相关模块；具体地，在FPGA内部由5ms帧头来触发时标计数器，通过比较CPU的相应设置值，来完成整个高精度时标的产生。
本实施例仅对控制关系设置模块11作进一步说明，本发明低噪声放大器保护装置所涉及的其他模块请参照上述实施例，在此不再赘述。
对本发明低噪声放大器保护装置中所涉及的TD-SCDMA系统RRU射频链路控制装置原理请参照图5实施例的具体描述，在此不再赘述。
本实施例低噪声放大器保护装置通过设置所述控制信号的逻辑关系和时序关系、根据接收的信令信息设定信号帧起点，并将所述信号帧起点设置为开关转换起点、根据所述开关转换起点及控制信号的逻辑关系和时序关系，控制电源开关的方法，实现了灵活、可靠地对低噪声放大器进行保护的有益效果，且实现了在保护过程中对信号链路器件的延迟参数进行灵活补偿的功能，保证了模拟器件的电源开关延迟量不会对上下行时隙切换造成任何影响，提高了系统性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制其专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种低噪声放大器保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据接收的信令信息设定信号帧起点，并将所述信号帧起点设置为开关转换起点；
根据所述开关转换起点及控制信号的逻辑关系和时序关系，控制电源开关。
2.根据权利要求1所述的低噪声放大器保护方法，其特征在于，所述根据接收的信令信息确定信号帧的起点，并将所述信号帧的起点设置为开关转换起点的步骤之前还包括步骤：
设置所述控制信号的逻辑关系和时序关系。
3.根据权利要求1或2所述的低噪声放大器保护方法，其特征在于，所述控制电源开关包括控制射频拉远单元RRU内部低噪声放大器LNA和功率放大器PA的电源控制信号以及扩展LNA和PA的电源控制信号的输出。
4.根据权利要求3所述的低噪声放大器保护方法，其特征在于，所述RRU内部LNA和PA的电源控制信号以及扩展LNA和PA的电源控制信号的输出方式为互斥输出。
5.根据权利要求2所述的低噪声放大器保护方法，其特征在于，所述控制信号的时序关系根据信号链路上各器件的延时参数和时分同步的码分多址技术TD-SCDMA帧结构的时隙切换关系获取。
6.一种低噪声放大器保护装置，其特征在于，包括：
开关设置模块，用于根据接收的信令信息设定信号帧起点，并将所述信号帧起点设置为开关转换起点；
主控模块，用于根据所述开关转换起点及控制信号的逻辑关系和时序关系，控制电源开关。
7.根据权利要求6所述的低噪声放大器保护装置，其特征在于，还包括：
控制关系设置模块，用于设置所述控制信号的逻辑关系和时序关系。
8.根据权利要求6或7所述的低噪声放大器保护装置，其特征在于，所述主控模块控制电源开关包括控制RRU内部LNA和PA的电源控制信号的输出以及扩展LNA和PA的电源控制信号的输出。
9.根据权利要求8所述的低噪声放大器保护装置，其特征在于，所述RRU内部LNA和PA的电源控制信号以及扩展LNA和PA的电源控制信号的输出方式为互斥输出。
10.根据权利要求7所述的低噪声放大器保护装置，其特征在于，所述控制信号的时序关系根据信号链路上各器件的延时参数和TD-SCDMA帧结构的时隙切换关系获取。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |