CN105451243B - 动态功率控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动态功率控制方法，所述方法包括：在不同增益的两个或多个链路上切换，将待检测的射频信号送入当前切换到的链路，检测所述射频信号的功率值，得到检测结果；基于所述检测结果，调整所述射频信号。相应的，本发明还公开了动态功率控制装置，能在实验室对基站系统或终端上大范围变化的射频信号进行检测。

Description

动态功率控制方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种动态功率控制方法及装置。

背景技术

无线网络信道的复杂性、多样性以及时变性给无线基站系统设计和系统参数配置带来了很大难度。通常无线基站系统在批量商用以前，即使基站系统通过了实验室系统测试，也很难预知其在网络环境下的系统性能，同样，终端上市以前也面临类似的问题。

通常在基站系统或终端批量商用以前，需要建设一定规模商用实验局，模拟无线信道衰落，以充分检测基站系统或终端中存在的问题。规模商用实验局需要投入巨额资金，并且需要相当长的建设和开通时间，因此成为基站系统或终端产品批量上市前的奢望。

需要一种新的方案，能够在实验室模拟出尽可能接近外部真实无线环境的测试验证平台，以充分检测基站系统或终端上大范围变化的射频信号，确保基站系统或终端在推广使用之前不存在问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种动态功率控制方法及装置，能在实验室对基站系统或终端上大范围变化的射频信号进行功率检测。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种动态功率控制方法，所述方法包括：

在不同增益的两个或多个链路上切换，将待检测的射频信号送入当前切换到的链路，检测所述射频信号的功率值，得到检测结果；

基于所述检测结果，调整所述射频信号。

较佳地，先切换到功率最小的第一链路上，并将所述射频信号送入增益最小的第一链路，读取检波值；

如果所述检波值不正常，则切换到增益大于所述第一链路的第二链路，并将所述射频信号送入所述第二链路，重新读取检波值；

依次类推，在不同增益的两个或多个链路上切换，直到所述检波值正常时，在相应链路上检测所述射频信号的功率值，并得到检测结果。

较佳地，所述多个链路之间相邻链路的增益差值相同或不同。

较佳地，所述方法还包括：如果切换到最后一个链路上后，重新读取的检波值仍然不正常，则提示告警，说明发射链路或者检波链路故障。

较佳地，所述检测所述射频信号的功率值，得到检测结果，包括：

读取检波器的射频信号功率值，调用功率校准表、差损增益数据表和温度补偿表，计算所述射频信号的功率值，将该功率值与目标功率值进行比对，得到所述射频信号的功率值与目标功率值之间的差值、以及需要调整的步进；

所述功率校准表包含检波器的功率和电压对应关系；

所述差损增益数据表包含不同增益的链路及其对应的切换开关、耦合器在不同频段下的差损数据；

所述温度补偿表包含不同温度下各个所述链路的增益变化数据。

一种动态功率控制装置，所述装置包括：

功率检测模块，用于在不同增益的两个或多个链路上切换，将待检测的射频信号送入当前切换到的链路，检测所述射频信号的功率值，得到检测结果；

功率控制模块，用于基于所述功率检测模块的检测结果，调整所述射频信号。

较佳地，所述功率检测模块包括：切换开关、增益不同的两个或多个链路、检波器、切换控制模块、和CPU；

所述两个或多个链路，用于以设定的增益传输所述射频信号；

检波器，用于将通过所述多个链路传输过来的射频信号转换为电压信号；

切换控制模块，用于控制所述切换开关切换链路；

切换开关，用于在所述切换控制模块的控制下，先切换到功率最小的第一链路上，并将所述射频信号送入增益最小的第一链路；以及，在所述切换控制模块的控制下，切换到增益大于所述第一链路的第二链路，并将所述射频信号送入所述第二链路，依次类推，在不同增益的两个或多个链路上切换；

所述CPU，用于读取所述射频信号经过所述检波器处理之后得到的检波值，在所述检波值正常时，检测所述射频信号的功率值，并得到检测结果；在所述检波值不正常时，通知所述切换控制模块控制所述切换开关切换链路。

较佳地，所述多个链路之间相邻链路的增益差值相同或不同。

较佳地，所述CPU还用于切换到最后一个链路上重新读取的检波值仍然不正常，则说明发射链路或者检波链路故障，提示告警。

较佳地，所述CPU还用于调用功率校准表、差损增益数据表和温度补偿表，计算所述射频信号的功率值，将该功率值与目标功率值进行比对，得到所述射频信号的功率值与目标功率值之间的差值、以及需要调整的步进；

所述功率校准表包含检波器的功率和电压对应关系；

所述差损增益数据表包含不同增益的链路及其对应的切换开关、耦合器在不同频段下的差损数据和增益数据；

所述温度补偿表包含不同温度下各个所述链路的增益变化数据。

本发明实施例中，通过两个或多个链路切换来检测并调整射频信号，能在实验室对基站系统或终端上大范围变化的射频信号进行检测，使得在实验室模拟出尽可能接近外部真实无线环境的测试验证平台，进一步拉近实验室测试和外部应用环境的差异，提升实验室测试的普适性，拓展实验室内测试的遍历性；本发明实施例能够模拟空间的大尺度衰落场景，无线网络设备(如基站系统或终端)在虚拟现实的测试网络环境下建立通讯链路，可在实验室就暴露出更多的设计和实现问题，从而减少把无线网络设备存在的问题泄漏到真实外场的可能性，提升了研发效率，降低了研发费用。

附图说明

图1为根据本发明实施例的动态功率控制方法流程图；

图2为根据本发明实施例的动态功率控制装置组成结构示意图；

图3为根据本发明实施例的功率检测模块组成结构示意图；

图4为根据本发明实施例的任一链路的组成结构示意图；

图5为根据本发明实施例的动态功率控制具体实现流程图；

图6为根据本发明实施例的动态功率控制装置应用中的结构示意图。

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，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明实施例，在闭环状态下随时检测发射机输出的射频信号功率大小，根据检测到的信号电平值，计算与需求的目标功率值的差异，再基于此差异调整当前设备(如基站系统的设备或终端)发射机的射频信号，使得相应设备输出的射频信号能够满足需求。

如图1所示，本发明实施例提供一种动态功率控制方法，所述方法主要可以包括：

步骤101：在不同增益的两个或多个链路上切换，将待检测的射频信号送入当前切换到的链路，检测所述射频信号的功率值，得到检测结果；

步骤102：基于所述功率检测模块的检测结果，调整所述射频信号。

如图2所示，本发明实施例还提供一种大动态功率控制装置，所述装置包括：功率检测模块21和功率控制模块22其中，功率检测模块21用于在不同增益的两个或多个链路上切换，将发射机输出的射频信号送入当前切换到的链路，检测所述射频信号的功率值，得到检测结果；功率控制模块22用于基于所述功率检测模块的检测结果，调整所述射频信号。

实际上，功率控制模块22主要由放大子模块和衰减子模块组成，调节射频信号的功率。

如图3所示，功率检测模块21主要由以下部分构成：耦合器31、切换开关(SWITCH)32、n(n为不小于2的整数)条链路、切换开关(SWITCH)33、检波器34、ADC 35、CPU36、FLASH38、切换控制模块37、温度传感器39。具体的，各部分之间按照射频芯片的连接方式进行连接，对外接口有信号输入输出端口和供电端口，如图3所示，Pin即为信号输入端口，n个链路分别连接在SWITCH 32与SWITCH 33的n个接口之间。

发射器输出的射频信号通过耦合器31耦合，称为Pin，耦合器31将所述射频信号送入到切换开关32，SWITCH 32将n个链路切换后，打开对应当前切换到的那个链路的接口，将所述射频信号送入当前切换到的那个链路上，射频信号经过所述链路传输到SWITCH33，SWITCH 33打开相应接口将所述射频信号送入检波器34，检波器34将所述射频信号转换成电压信号并送入ADC35，ADC 35将作为连续变量的模拟信号的所述电压信号转换为离散的数字信号后传输给CPU 36，CPU 36读取所述电压信号的检波值，判断检波值正常，则检测所述射频信号的功率值，并得到检测结果；判断所述检波值不正常时，通知切换控制模块37控制所述切换开关32、33切换链路，按照上述流程重新进行检测。

具体的，CPU 36判断检波值正常，则从温度传感器39读取当前温度、从FLASH 38调用功率校准表、差损增益数据表和温度补偿表，精确计算所述射频信号的功率值，将该功率值与目标功率值进行比对，得到所述射频信号的功率值与目标功率值之间的差值、以及需要调整的步进。

例如，CPU调用FLASH 38中各个表中的数据，通过下面公式(1)的精确计算，得到射频信号的功率值Pout，比对该功率值与目标功率值的差值，得到需要调整的步进，通知给功率控制模块，以便功率控制模块控制衰减模块进行衰减值调节。

Pout＝Px-Gcn-ILsn-ILsn-ILd (1)

其中，Px为CPU 36读表得到的检波器34口的功率值，即读取FLASH38的功率校准表中对应所述检波值的功率值；Gcn为当前传输所述射频信号的第n条链路的增益ILsn表示SWITCH 32和SWITCH 33第n个接口的差损；ILd表示耦合器31的耦合度。

其中，FLASH38存储有三个表格：功率校准表、差损增益表和温度补偿表，其中，所述功率校准表包含检波器的功率和电压对应关系，用于校准不同的功率；所述差损增益表包含n个链路和其对应的切换开关的n个接口、以及耦合器在不同频段下的差损数据和增益数据；所述温度补偿表包含不同温度下各个所述链路的增益变化数据。

第一链路、第二链路、第三链路到第n链路为增益不同的n个链路，用于以设定的增益传输信号。实际使用时，一般设置四个或者五个链路为宜。需要检测的射频信号大小不同，信号大的射频信号一般选择切换到小增益的链路上，信号小的射频信号一般选择切换到大增益的链路上。本发明实施例中，各个链路的增益值不同。n条链路按照增益从小到大排列，第一链路增益最小，第二链路增益大于第一链路，第三链路增益大于第二链路，……，第n链路增益大于第n-1链路。每两个相邻链路之间的增益差值一般是固定的，也可以是不固定的，增益差值范围根据情况分解，大约在30～40dB以内。

每条链路的结构如图4所示，包括放大器41和衰减器42，其中，放大器41用于放大模拟信号，具有固定增益；衰减42用于调节信号大小，通过不同衰减值的配置，实现信号大小控制。

切换开关32，在切换控制模块37的控制下，按照链路的增益从小到大，依序在第一链路到第n链路之间切换。也就是说，先切换到功率最小的第一链路上，并将所述射频信号送入增益最小的第一链路；然后，再在切换控制模块37的控制下，切换到第二链路，并将所述射频信号送入第二链路，依次类推，在不同增益的两个或多个链路上切换。

本发明实施例的上述装置还具有温度传感器39，可以监控装置内部的温度变化，使得CPU36根据不同的温度，在计算功率值时对链路进行增益补偿。

本发明实施例中，通过上述装置进行大动态功率控制的具体实现流程如图5所示，具体包括如下步骤：

步骤501：将发射机输出的射频信号通过耦合器耦合到功率检测模块的SWITCH，SWITCH 32和SWITCH 33都切换到第一链路，打开第一链路的接口，CPU进行10s的延时，确保射频器件工作在稳定状态；

步骤502：读取检波值V，检波值V实际是一个电压值，判断检波值V是否小于预设设定的电压阈值，以确定检波值是否正常，小于设定的电压阈值则认为不正常，大于设定的电压阈值则认为正常，图5中0.8V即为预先设定的电压阈值；如果检波值V正常，则继续步骤503，如果检波值V不正常，继续步骤507；

步骤503～505：CPU调用FLASH中存储的各种表格，读取功率值，补偿第一链路的路损，补偿温度变化，精确计算射频信号的功率值，验证该功率值与目标功率值的差值是否满足要求，如果是，则功率正常，不需要调整，结束流程，如果否，则继续步骤506；计算判断检测功率与目标功率差异，满足的话，结束流程。

其中，图5为一个特例，功率值与目标功率值的差值绝对值小于1则认为满足要求，否则不满足要求。

步骤506：功率控制模块根据检测到的功率值与目标功率值的差异，调整发射模块ATT/VVA的衰减量设置，进行功率控制调整，并将调整后的射频信号送到SWITCH，返回步骤501继续上述流程；

步骤507：SWITCH 32和SWITCH 33都切换到第二链路，打开第二链路的接口，CPU进行10s的延时，确保射频器件工作在稳定状态；

步骤508：读取检波值V，判断检波值V是否小于预设设定的电压阈值，以确定检波值是否正常，如果检波值V正常，则继续步骤509，如果检波值V不正常，继续步骤511；

步骤509～510：CPU调用FLASH中存储的各种表格，读取检波器出口的功率值，并补偿第二链路的路损，补偿温度变化，精确计算射频信号的功率值，继续步骤505；

步骤511：按照上述步骤依序切换，直到SWITCH 32和SWITCH 33都切换到最后一个链路即第n链路，打开第n链路的接口，CPU进行10s的延时，确保射频器件工作在稳定状态；读取检波值V，判断检波值V是否小于预设设定的电压阈值，以确定检波值是否正常，如果检波值V正常，则继续步骤512，如果检波值V不正常，继续步骤514；

步骤512～513：CPU调用FLASH中存储的各种表格，读取检波器出口的功率值，补偿第n链路的路损，补偿温度变化，精确计算射频信号的功率值，继续步骤505；

步骤514：说明发射链路或者检波链路异常，CPU提示出错，提示进行人工修复，流程结束。

本发明实施例的上述装置和方法均可以应用到基站系统或终端上进行功率检测调整，例如，可以用于信道模拟器中，实现大尺度衰落；还可以用于基站中，实现发射功率的精确控制。实际应用时，本发明实施例的上述动态功率控制装置部设方式如图6所示，功率控制模块设置在发射机中，功率检测模块与所述功率控制模块连接，并设置在发射机之外。发射机的射频信号可以通过功率控制模块传输到功率检测模块进行检测，功率检测模块检测之后将检测结果返回给发射机，发射机内的功率控制模块再根据检测结果调整射频信号之后输出。

本发明实施例，能够在较大频率范围内(例如0.7GHz～4GHz)检测并控制射频信号的功率，拥有100dB以上的输出功率控制动态范围(例如输出功率范围在-30～-140dBm内)，并达到+1dB的功率控制精度，从而满足实验室信道模拟对较大模拟动态范围的要求。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种动态功率控制方法，其特征在于，所述方法包括：

在不同增益的两个或多个链路上切换，将待检测的射频信号送入当前切换到的链路，检测所述射频信号的功率值，得到检测结果；

基于所述检测结果，调整所述射频信号；

其中，在不同增益的两个或多个链路上切换，将待检测的射频信号送入当前切换到的链路，检测所述射频信号的功率值，得到检测结果；包括：

先切换到功率最小的第一链路上，并将所述射频信号送入增益最小的第一链路，读取检波值；

如果所述检波值不正常，则切换到增益大于所述第一链路的第二链路，并将所述射频信号送入所述第二链路，重新读取检波值；

依次类推，在不同增益的两个或多个链路上切换，直到所述检波值正常时，在相应链路上检测所述射频信号的功率值，并得到检测结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个链路之间相邻链路的增益差值相同或不同。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：如果切换到最后一个链路上后，重新读取的检波值仍然不正常，则提示告警，说明发射链路或者检波链路故障。

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述检测所述射频信号的功率值，得到检测结果，包括：

读取检波器的射频信号功率值，调用功率校准表、差损增益数据表和温度补偿表，计算所述射频信号的功率值，将该功率值与目标功率值进行比对，得到所述射频信号的功率值与目标功率值之间的差值、以及需要调整的步进；

所述功率校准表包含检波器的功率和电压对应关系；

所述差损增益数据表包含不同增益的链路及其对应的切换开关、耦合器在不同频段下的差损数据；

所述温度补偿表包含不同温度下各个所述链路的增益变化数据。

5.一种动态功率控制装置，其特征在于，所述装置包括：

功率检测模块，用于在不同增益的两个或多个链路上切换，将待检测的射频信号送入当前切换到的链路，检测所述射频信号的功率值，得到检测结果；

功率控制模块，用于基于所述功率检测模块的检测结果，调整所述射频信号；

其中，所述功率检测模块包括：切换开关、增益不同的两个或多个链路、检波器、切换控制模块、和CPU；

所述两个或多个链路，用于以设定的增益传输所述射频信号；

检波器，用于将通过所述多个链路传输过来的射频信号转换为电压信号；

切换控制模块，用于控制所述切换开关切换链路；

切换开关，用于在所述切换控制模块的控制下，先切换到功率最小的第一链路上，并将所述射频信号送入增益最小的第一链路；以及，在所述切换控制模块的控制下，切换到增益大于所述第一链路的第二链路，并将所述射频信号送入所述第二链路，依次类推，在不同增益的两个或多个链路上切换；

所述CPU，用于读取所述射频信号经过所述检波器处理之后得到的检波值，在所述检波值正常时，检测所述射频信号的功率值，并得到检测结果；在所述检波值不正常时，通知所述切换控制模块控制所述切换开关切换链路。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述多个链路之间相邻链路的增益差值相同或不同。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述CPU还用于切换到最后一个链路上重新读取的检波值仍然不正常，则说明发射链路或者检波链路故障，提示告警。

8.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述CPU还用于调用功率校准表、差损增益数据表和温度补偿表，计算所述射频信号的功率值，将该功率值与目标功率值进行比对，得到所述射频信号的功率值与目标功率值之间的差值、以及需要调整的步进；

所述功率校准表包含检波器的功率和电压对应关系；

所述差损增益数据表包含不同增益的链路及其对应的切换开关、耦合器在不同频段下的差损数据和增益数据；

所述温度补偿表包含不同温度下各个所述链路的增益变化数据。

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