CN103458430B - Gsm时隙信号的功率检测方法与功率检测电路 - Google Patents

Gsm时隙信号的功率检测方法与功率检测电路 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种GSM时隙信号的功率检测方法，针对GSM时隙信号的特点，设定相应的采样时间窗，并对采样数据进行预处理以得到有效且正常的数据，通过计算预处理后数据的平均值得到GSM时隙信号的功率，整个过程不涉及复杂的运算和数据处理，使GSM时隙信号的功率检测简单易行。在前述方法基础上，本发明设计了相应的功率检测电路，包括检波电路、采样电路和MCU处理器等，当应用于功率放大器时，可以形成反馈链路，根据检测出的输出信号的功率调整输入信号，从而实现功率放大器的功率控制、增益调节和自我保护等。

Description

GSM时隙信号的功率检测方法与功率检测电路
技术领域
本发明涉及移动通信系统中网络管理技术领域，特别是涉及一种GSM时隙信号的功率检测方法与功率检测电路。
背景技术
GSM信号以8个时隙为一个周期，其信号跳变的特点致使传统的功率检测方法对其不适用。现有的时隙信号功率检测方法是在数据解扩时将相关结果表示为功率值，但某些结构简单的元器件或设备，如功率放大器，并不涉及数据解扩过程，使得功率放大器等元器件在处理GSM时隙信号时，难以了解输入输出信号的功率，从而对功率放大器等的安全使用造成威胁。
发明内容
基于上述情况，本发明实施例提出了一种GSM时隙信号的功率检测方法与功率检测电路，采用简单而准确的方法实现GSM时隙信号的功率检测。
一种GSM时隙信号的功率检测方法，包括步骤：
以大于等于GSM时隙信号周期的时间为时间窗对GSM时隙信号进行采样；
按照预设门限对采样数据进行抽取，得到有效数据；
从有效数据中滤除GSM时隙信号上升沿的数据；
将滤除上升沿数据后的有效数据累加并作平均；
计算累加并平均后的数据的功率，得到GSM时隙信号的功率。
一种GSM时隙信号的功率检测电路，包括：
检波电路，用于检测GSM时隙信号的包络；
ADC采样电路，用于对所述检波电路输出的包络信号进行采样并模数转换，且采样的时间窗大于等于GSM时隙信号周期；
MCU处理器包括：
有效数据抽取模块，用于按照预设门限对所述ADC采样电路输出的采样数据进行抽取，得到有效数据；
上升沿数据滤除模块，用于从有效数据中滤除GSM时隙信号上升沿的数据；
累加平均模块，用于将滤除上升沿数据后的有效数据累加并作平均；
功率计算模块，用于计算累加并平均后的数据的功率，得到GSM时隙信号的功率。
本发明实施例GSM时隙信号的功率检测方法，针对GSM时隙信号的特点，设定相应的采样时间窗，并对采样数据进行预处理以得到有效且正常的数据，通过计算预处理后数据的平均值得到GSM时隙信号的功率，整个过程不涉及复杂的运算和数据处理，使GSM时隙信号的功率检测简单易行。在前述方法基础上，本发明设计了相应的功率检测电路，包括检波电路、采样电路和MCU处理器等，当应用于功率放大器时，可以形成反馈链路，根据检测出的输出信号的功率调整输入信号，从而实现功率放大器的功率控制、增益调节和自我保护等。
附图说明
图1为本发明实施例GSM时隙信号的功率检测方法的流程示意图；
图2为GSM单时隙信号波形与检波电路理论输出信号波形的对比图；
图3为本发明实施例GSM时隙信号的功率检测电路的结构示意图；
图4为本发明实施例GSM时隙信号的功率检测电路应用于功率放大器时的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例GSM时隙信号的功率检测方法主要建立于时间窗口形式的采样及对采样数据的预处理基础上，下面结合附图与实施例详细解释本发明。
本发明实施例GSM时隙信号的功率检测方法，如图1所示，包括步骤：
步骤S1、以大于等于GSM时隙信号周期的时间为时间窗对GSM时隙信号进行采样；
步骤S2、按照预设门限对采样数据进行抽取，得到有效数据；
步骤S3、从有效数据中滤除GSM时隙信号上升沿的数据；
步骤S4、将滤除上升沿数据后的有效数据累加并作平均；
步骤S5、计算累加并平均后的数据的功率，得到GSM时隙信号的功率。
GSM信号以8个时隙为一个周期，单时隙波形如图2所示，单时隙的时间长度为0.577us，那么8个时隙的时间为4.616us。进行采样时，需要以大于4.616us的时间为时间窗，优选地以4.616*n us(n为正整数)为时间窗进行连续采样，以保证采样数据落在完整的信号周期内。采用本检测方式，对硬件有如下要求：1、检波电路能实时反映信号的波形，即波形的上升沿时间不能过长，以减少采样得到的无效数据的个数，且检波电路输出的电压随输出信号的功率增大而增大。2、采样速度要足够快，在0.557us内进行4次采样以上，以确保得到有效数值。
步骤S2和步骤S3都是为了功率计算所做的预处理，步骤S2是为了滤除无信号区的采样数据，得到有效数据，步骤S3是为了滤除上升沿的采样数据，得到正常值，具体滤除的门限可以根据情况设定。通过步骤S4和步骤S5的运算最终得到GSM时隙信号的功率，为功率控制提供数据支持。
本发明实施例GSM时隙信号的功率检测电路是在上述检测方法基础上，所搭建的具体检测电路。
如图3所示，本GSM时隙信号的功率检测电路包括依次相连的检波电路、ADC采样电路和MCU处理器。其中，检波电路用于检测GSM时隙信号的包络；ADC采样电路用于对所述检波电路输出的包络信号进行采样并模数转换，且采样的时间窗大于等于GSM时隙信号周期；MCU处理器用于对ADC采样电路的采样数据进行处理得到对应的功率值。
上述MCU处理器完成上述功率检测方法步骤S2-S5的工作，其具体包括依次相连的有效数据抽取模块、上升沿数据滤除模块、累加平均模块和功率计算模块：
有效数据抽取模块，用于按照预设门限对所述ADC采样电路输出的采样数据进行抽取，得到有效数据；
上升沿数据滤除模块，用于从有效数据中滤除GSM时隙信号上升沿的数据；
累加平均模块，用于将滤除上升沿数据后的有效数据累加并作平均；
功率计算模块，用于计算累加并平均后的数据的功率，得到GSM时隙信号的功率。
当本GSM时隙信号的功率检测电路应用于功率放大器时，如图4所示，还包括耦合电路、DAC输出电路和电桥衰减电路。耦合电路一端接功率放大器的输出端，一端接检波电路，电桥衰减电路一端连接输入信号，一端连接功率放大器的输入端，DAC输出电路则连接于电桥衰减电路和MCU处理器之间。
GSM时隙信号经所述电桥衰减电路进入功率放大器，耦合电路耦合功率放大器输出的GSM时隙信号并转发至检波电路，功率计算模块根据所得GSM时隙信号的功率输出控制信号，DAC输出电路对所述控制信号进行数模转换后转发给电桥衰减电路，电桥衰减电路按照所述控制信号对GSM时隙信号进行衰减使其功率小于功率放大器的额定功率并输出至功率放大器。由此，本功率检测电路形成功率放大器的反馈链路，将输出端信号的功率反馈至输入端，以实现功率控制和增益调节。
作为一个优选的实施例，本功率检测电路还包括第一衰减电路和第二衰减电路，所述第一衰减电路连接在所述电桥衰减电路和功率放大器之间，用于进一步衰减所述电桥衰减电路输出的GSM时隙信号，所述第二衰减电路连接在所述耦合电路和检波电路之间，用于对所述耦合电路输出的GSM时隙信号进行衰减，使衰减后的GSM时隙信号落在所述检波电路的检波范围内。
作为一个优选的实施例，所述第一衰减电路和第二衰减电路均为∏行衰减电路。
为了避免功率放大器输出端的反向信号对耦合电路的干扰，本功率检测电路还包括信号隔离电路，其一端连接在功率放大器的输出端与耦合器的输入端之间，另一端接功率放大器的输出端初始连接的元器件。
另外，本功率检测电路的ADC采样电路与上述功率检测方法的步骤S1对应，因此其采样参数设置与步骤S1相同，即时间窗优选地为GSM时隙信号周期的整数倍，采样速率以在GSM时隙信号单时隙持续时间内进行4次采样为最低标准。
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 (10)

1.一种GSM时隙信号的功率检测方法，其特征在于，包括步骤：
以大于等于GSM时隙信号周期的时间为时间窗对GSM时隙信号进行采样；
按照预设门限对采样数据进行抽取，得到有效数据；
从有效数据中滤除GSM时隙信号上升沿的数据；
将滤除上升沿数据后的有效数据累加并作平均；
计算累加并平均后的数据的功率，得到GSM时隙信号的功率。
2.根据权利要求1所述的GSM时隙信号的功率检测方法，其特征在于，所述时间窗为GSM时隙信号周期的整数倍。
3.根据权利要求1或2所述的GSM时隙信号的功率检测方法，其特征在于，对GSM时隙信号采样的采样速率以在GSM时隙信号单时隙持续时间内进行4次采样为最低标准。
4.一种GSM时隙信号的功率检测电路，其特征在于，包括：
检波电路，用于检测GSM时隙信号的包络；
ADC采样电路，用于对所述检波电路输出的包络信号进行采样并模数转换，且采样的时间窗大于等于GSM时隙信号周期；
MCU处理器包括：
有效数据抽取模块，用于按照预设门限对所述ADC采样电路输出的采样数据进行抽取，得到有效数据；
上升沿数据滤除模块，用于从有效数据中滤除GSM时隙信号上升沿的数据；
累加平均模块，用于将滤除上升沿数据后的有效数据累加并作平均；
功率计算模块，用于计算累加并平均后的数据的功率，得到GSM时隙信号的功率。
5.根据权利要求4所述的GSM时隙信号的功率检测电路，其特征在于，本GSM时隙信号的功率检测电路应用于功率放大器时，还包括耦合电路、DAC输出电路和电桥衰减电路，
GSM时隙信号经所述电桥衰减电路进入功率放大器，所述耦合电路耦合功率放大器输出的GSM时隙信号并转发至所述检波电路，所述功率计算模块根据所得GSM时隙信号的功率输出控制信号，所述DAC输出电路对所述控制信号进行数模转换后转发给所述电桥衰减电路，所述电桥衰减电路按照所述控制信号对GSM时隙信号进行衰减使其功率小于功率放大器的额定功率并输出至功率放大器。
6.根据权利要求5所述的GSM时隙信号的功率检测电路，其特征在于，还包括第一衰减电路和第二衰减电路，所述第一衰减电路连接在所述电桥衰减电路和功率放大器之间，用于进一步衰减所述电桥衰减电路输出的GSM时隙信号，所述第二衰减电路连接在所述耦合电路和检波电路之间，用于对所述耦合电路输出的GSM时隙信号进行衰减，使衰减后的GSM时隙信号落在所述检波电路的检波范围内。
7.根据权利要求6所述的GSM时隙信号的功率检测电路，其特征在于，所述第一衰减电路和第二衰减电路均为∏行衰减电路。
8.根据权利要求5或6或7所述的GSM时隙信号的功率检测电路，其特征在于，还包括信号隔离电路，用于阻隔功率放大器输出信号的反向信号对所述耦合电路的干扰。
9.根据权利要求4或5或6或7所述的GSM时隙信号的功率检测电路，其特征在于，所述ADC采样电路进行采样的时间窗为GSM时隙信号周期的整数倍。
10.根据权利要求4或5或6或7所述的GSM时隙信号的功率检测电路，其特征在于，所述ADC采样电路进行采样的采样速率以在GSM时隙信号单时隙持续时间内进行4次采样为最低标准。
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