CN110113117A - 一种统计lte tdd信号功率的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种统计LTE TDD信号功率的方法及装置，该方法包括以下步骤：S1：MCU上电，S2：切换到需要统计信号功率的通道；S3：当TDD子帧到来并触发MCU外部中断后，通过中断处理函数将中断计数变量自增1，判断当前中断计数变量是否大于等于预定的常数；S4、ADC连续采集N个ADC值，根据N个ADC值计算出本次中断的采样值；S5、重复步骤S3‑S4 M次，获取M个中断的采样值，根据M个中断的采样值计算出该通道本次信号功率统计的最终采样值；S6、根据步骤S5计算得到的最终采样值计算出对应的电压，根据对应的电压值计算得到该通道对应的功率值。本发明统计的功率值不会出现跳变现象，而且成本低。

Description

一种统计LTE TDD信号功率的方法及装置
【技术领域】
本发明涉及LTE TDD信号功率统计领域，具体的是涉及一种统计LTE TDD信号功率的方法及装置。
【背景技术】
随着移动通信技术的高速发展，目前已大规模使用4G网络，4G网络主要使用两种制式：TDD(时分双工)和FDD(频分双工)，其中LTE(长期演进)制式信号能够灵活配置频率，充分利用离散频段，因此在频谱资源日益紧张的当下得到了广泛的运用。信号功率是表征信号特性的一个重要参数，一些重要的监控参数，如驻波比等都需要功率值来计算出来，因此能精确检测到稳定的功率非常有必要。
目前一般采用FPGA(现场可编程门阵列)器件统计功率，该种方式精度高，速度快，但价格过高，对成本敏感的产品无法使用。还有使用检波管的统计方式，该种方式成本低，但是TDD信号为时隙信号，直接使用检波管检测到的数据上报，会有统计到的功率大幅度跳变的现象。
因此，亟需一种改进的统计LTE TDD信号功率的方法及装置来克服上述的技术缺陷。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述技术的不足，提供一种统计LTE TDD信号功率的方法及装置，统计的功率值不会出现跳变现象，而且成本低、精度高，速度快。
本发明的第一方面提供一种统计LTE TDD信号功率的方法，包括以下步骤：
S1：MCU上电，并初始化内部的ADC、使能外部中断功能、注册中断处理函数以及初始化相关变量，所述相关变量包括中断计数变量；
S2：切换到需要统计信号功率的通道；
S3：当TDD子帧到来并触发MCU外部中断后，通过中断处理函数将中断计数变量自增1，判断当前中断计数变量是否大于等于预定的常数，若是，则进行下一步，若否，则重复步骤S3；
S4、ADC启动信号采样，连续采集N个ADC值，根据N个ADC值计算出本次中断的采样值；其中N为大于2的整数；
S5、重复步骤S3-S4M次，获取M个中断的采样值，根据M个中断的采样值计算出该通道本次信号功率统计的最终采样值；其中M为大于2的整数；
S6、根据步骤S5计算得到的最终采样值计算出对应的电压，根据对应的电压值计算得到该通道对应的功率值；
S7、重复步骤S2-S6，即可得到每个需要统计信号功率的通道的对应的功率值。
进一步地，所述步骤S4中，在ADC启动信号采样之后、连续采集N个ADC值之前还包括初始化ADC的ADC值、ADC最大值、ADC最小值以及ADC值总和；在连续采集N个ADC值的过程中，每采集一个ADC值，则计算一次ADC值总和，并判断该ADC值与ADC最大值、ADC最小值的关系，若该ADC值大于ADC最大值，则将ADC最大值更新为该ADC值，若ADC值小于ADC最小值，则将ADC最小值更新为该ADC值。
进一步地，所述步骤S4中，根据N个ADC值计算出本次中断的采样值具体包括：将最后一次计算出的ADC值总和减去ADC最大值和ADC最小值并除以N-2，所得结果即为本次中断的采样值。
进一步地，所述ADC值、ADC最大值以及ADC值总和初始化为0，所述ADC最小值初始化为0xffffffff。
进一步地，所述步骤S1中，所述相关变量还包括采样统计值总和、采样最大值以及采样最小值；所述步骤S5中，在获取M个中断的采样值的过程中，每获取一个中断的采样值，则计算一次采样统计值总和，并判断该中断的采样值与采样最大值、采样最小值的关系，若该中断的采样值大于采样最大值，则将采样最大值更新为该中断的采样值，若该中断的采样值小于采样最小值，则将采样最小值更新为该中断的采样值。
进一步地，所述步骤S5中，根据M个中断的采样值计算出该通道本次信号功率统计的最终采样值具体包括：将最后一次计算出的采样统计值总和减去采样最大值以及采样最小值并除以M-2，所得结果即为该通道本次信号功率统计的最终采样值。
进一步地，所述中断计数变量、采样统计值总和以及采样最大值初始化为0，所述采样最小值初始化为0xffffffff。
进一步地，所述步骤S5中，每重复一次步骤S3-S4，均需判断当前中断计数变量是否小于预定的常数，若是，则继续重复步骤S3-S4，若否，则ADC结束采样。
本发明的第二方面提供一种统计LTE TDD信号功率的装置，包括MCU，所述MCU包括ADC、使能模块、注册模块、初始化模块、切换模块、判断模块、获取模块、最终采样值计算模块以及功率计算模块；
所述ADC包括采样模块和ADC计算模块，所述采样模块用于连续采集N个ADC值，其中N为大于2的整数，所述ADC计算模块用于根据所述采样模块采集的N个ADC值计算出本次中断的采样值；
所述使能模块用于使能外部中断功能以便TDD子帧到来能触发MCU外部中断；
所述注册模块用于注册中断处理函数；
所述初始化模块用于初始化内部的ADC以及相关变量，所述相关变量包括中断计数变量；
所述切换模块用于切换到需要统计信号功率的通道；
所述判断模块用于通过所述注册模块注册的中断处理函数将中断计数变量自增1并判断当前中断计数变量是否大于等于预定的常数；
所述获取模块用于获取M个根据所述ADC计算模块计算出的中断的采样值，其中M为大于2的整数；
所述最终采样值计算模块用于根据所述获取模块获取的M个中断的采样值计算出该通道本次信号功率统计的最终采样值；
所述功率计算模块用于根据所述最终采样值计算模块计算得到的最终采样值计算出对应的电压并根据对应的电压值计算得到需要统计信号功率的通道对应的功率值。
进一步地，所述ADC还包括ADC初始化模块，所述ADC初始化模块用于初始化ADC的ADC值、ADC最大值、ADC最小值以及ADC值总和，所述ADC值、ADC最大值以及ADC值总和初始化为0，所述ADC最小值初始化为0xffffffff；所述相关变量还包括采样统计值总和、采样最大值以及采样最小值，所述中断计数变量、采样统计值总和以及采样最大值初始化为0，所述采样最小值初始化为0xffffffff；所述判断模块还用于判断当前中断计数变量是否小于预定的常数。
本发明通过使用MCU对需要统计信号功率的通道的信号进行采集、处理并计算，最终得到该通道的对应的功率值，该功率值不会出现跳变现象，而且成本低、精度高，速度快，满足了目前通信系统检测功率的要求。
【附图说明】
图1为本发明一实施例提供的一种统计LTE TDD信号功率的装置的框图示意图；
图2为本发明基于图1的装置提供的一种统计LTE TDD信号功率的方法的流程框图示意图；
图3是图2所示方法的步骤S1-步骤S6的流程示意图；
图4是图2所示方法的ADC采样的流程示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
参考图1，本发明提供的一种统计LTE TDD信号功率的装置，包括MCU(微控制器)，MCU包括ADC(模数转换器)20、初始化模块11、使能模块12、注册模块13、切换模块14、判断模块15、获取模块16、采样值计算模块17以及功率计算模块18。
初始化模块11用于初始化内部的ADC20以及相关变量。相关变量包括中断计数变量gInterruptCount、采样统计值总和Sum、采样最大值Max以及采样最小值Min，优选地，中断计数变量gInterruptCount、采样统计值总和Sum以及采样最大值Max初始化为0，采样最小值Min初始化为0xffffffff(0xffffffff是-1的补码表示)。
使能模块12用于使能外部中断功能以便TDD子帧到来能触发MCU外部中断。
注册模块13用于注册中断处理函数。
切换模块14用于切换到需要统计信号功率的通道。
判断模块15用于通过注册模块13注册的中断处理函数将中断计数变量gInterruptCount自增1(即中断计数变量gInterruptCount+1)并判断当前中断计数变量gInterruptCount是否大于等于预定的常数C_Start以及用于判断当前中断计数变量gInterruptCount是否小于预定的常数C_Start。
ADC20包括采样模块21和ADC计算模块22。采样模块21用于连续采集N个ADC值Adc_Val，其中N为大于2的整数。ADC计算模块22用于根据采样模块21采集的N个ADC值Adc_Val计算出本次中断的采样值Adc_Average。
ADC20还包括ADC初始化模块23，ADC初始化模块23用于初始化ADC20的ADC值Adc_Val、ADC最大值Adc_Max、ADC最小值Adc_Min以及ADC值总和AdcSum，优选地，ADC值Adc_Val、ADC最大值Adc_Max以及ADC值总和AdcSum初始化为0，ADC最小值Adc_Min初始化为0xffffffff(0xffffffff是-1的补码表示)。
获取模块16用于获取M个根据ADC计算模块22计算出的中断的采样值Adc_Average，其中M为大于2的整数。中断的采样值Adc_Average的个数M与预设的常数C_Start的取值确定了单个通道的功率更新的周期。本实施例中，预设的常数C_Start的取值在50-200之间。例如，假设预设的常数C_Start的取值为100，中断的采样值Adc_Average的个数M取值为20，则MCU会在中断计数变量为100-119的区间内采集对应通道的信号。
采样值计算模块17用于根据获取模块16获取的M个中断的采样值Adc_Average计算出该通道本次信号功率统计的最终采样值Average。
功率计算模块18用于根据采样值计算模块17计算得到的最终采样值Average计算出对应的电压并根据对应的电压值计算得到需要统计信号功率的通道对应的功率值。
本实施例中，ADC20的采样模块21还用于在连续采集N个ADC值Adc_Val的过程中，每采集一个ADC值Adc_Val则计算一次ADC值总和AdcSum，并判断该ADC值Adc_Val与ADC最大值Adc_Max、ADC最小值Adc_Min的关系，若该ADC值Adc_Val大于ADC最大值Adc_Max，则将ADC最大值Adc_Max更新为该ADC值Adc_Val，若ADC值Adc_Val小于ADC最小值Adc_Min，则将ADC最小值Adc_Min更新为该ADC值Adc_Val。
获取模块16还用于在获取M个中断的采样值Adc_Average的过程中，每获取一个中断的采样值Adc_Average则计算一次采样统计值总和Sum，并判断该中断的采样值Adc_Average与采样最大值Max、采样最小值Min的关系，若该中断的采样值Adc_Average大于采样最大值Max，则将采样最大值Max更新为该中断的采样值Adc_Average，若该中断的采样值Adc_Average小于采样最小值Min，则将采样最小值Min更新为该中断的采样值Adc_Average。
参考图2和图3，本发明提供的一种统计LTE TDD信号功率的方法，包括以下步骤：
S1：MCU上电，并初始化内部的ADC20、使能外部中断功能、注册中断处理函数以及初始化相关变量。相关变量包括中断计数变量gInterruptCount、采样统计值总和Sum、采样最大值Max以及采样最小值Min，优选地，中断计数变量gInterruptCount、采样统计值总和Sum以及采样最大值Max初始化为0，采样最小值Min初始化为0xffffffff。
S2：切换到需要统计信号功率的通道，该信号为LTE TDD信号。
S3：当TDD子帧到来并触发MCU外部中断后，通过中断处理函数将中断计数变量gInterruptCount自增1，判断当前中断计数变量gInterruptCount是否大于等于预定的常数C_Start，若是，则进行下一步，若否，则重复步骤S3。
S4、结合图4所示，ADC20启动信号采样；
初始化ADC20的ADC值Adc_Val、ADC最大值Adc_Max、ADC最小值Adc_Min以及ADC值总和AdcSum，优选地，ADC值Adc_Val、ADC最大值Adc_Max以及ADC值总和AdcSum初始化为0，ADC最小值Adc_Min初始化为0xffffffff；
连续采集N个ADC值Adc_Val，其中N为大于2的整数。在连续采集N个ADC值Adc_Val的过程中，每采集一个ADC值Adc_Val，则计算一次ADC值总和AdcSum，并判断该ADC值Adc_Val与ADC最大值Adc_Max、ADC最小值Adc_Min的关系，若该ADC值Adc_Val大于ADC最大值Adc_Max，则将ADC最大值Adc_Max更新为该ADC值Adc_Val，若否则判断ADC值Adc_Val与ADC最小值Adc_Min的关系，若ADC值Adc_Val小于ADC最小值Adc_Min，则将ADC最小值Adc_Min更新为该ADC值Adc_Val，若否则进行下一步；
根据N个ADC值Adc_Val计算出本次中断的采样值Adc_Average，具体包括：将最后一次计算出的ADC值总和AdcSum减去ADC最大值Adc_Max和ADC最小值Adc_Min并除以N-2，即(ADC值总和AdcSum-ADC最大值Adc_Max-ADC最小值Adc_Min)/N-2，所得结果即为本次中断的采样值Adc_Average。
S5、重复步骤S3-S4M次，获取M个中断的采样值Adc_Average，其中M为大于2的整数；在获取M个中断的采样值Adc_Average的过程中，每获取一个中断的采样值Adc_Average，则计算一次采样统计值总和Sum，并判断该中断的采样值Adc_Average与采样最大值Max、采样最小值Min的关系，若该中断的采样值Adc_Average大于采样最大值Max，则将采样最大值Max更新为该中断的采样值Adc_Average，若否则判断该中断的采样值Adc_Average与采样最小值Min的关系，若该中断的采样值Adc_Average小于采样最小值Min，则将采样最小值Min更新为该中断的采样值Adc_Average，若否则进行下一步；
根据M个中断的采样值Adc_Average计算出该通道本次信号功率统计的最终采样值Average，具体包括：将最后一次计算出的采样统计值总和Sum减去采样最大值Max以及采样最小值Min并除以M-2，即(采样统计值总和Sum-采样最大值Max-采样最小值Min)/M-2，所得结果即为该通道本次信号功率统计的最终采样值Average。
S6、根据步骤S5计算得到的最终采样值Average计算出对应的电压，根据对应的电压值计算得到该通道对应的功率值。
S7、重复步骤S2-S6，即可得到每个需要统计信号功率的通道的对应的功率值。
进一步地，所述步骤S5中，每重复一次步骤S3-S4，均需判断当前中断计数变量gInterruptCount是否小于预定的常数C_Start，若是，则继续重复步骤S3-S4，若否，则ADC20结束采样。
本发明通过使用MCU对需要统计信号功率的通道的信号进行采集、处理并计算，最终得到该通道的对应的功率值，该功率值不会出现跳变现象，而且成本低、精度高，速度快，满足了目前通信系统检测功率的要求。
以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，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，如对各个实施例中的不同特征进行组合等，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种统计LTE TDD信号功率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：MCU上电，并初始化内部的ADC、使能外部中断功能、注册中断处理函数以及初始化相关变量，所述相关变量包括中断计数变量；
S2：切换到需要统计信号功率的通道；
S3：当TDD子帧到来并触发MCU外部中断后，通过中断处理函数将中断计数变量自增1，判断当前中断计数变量是否大于等于预定的常数，若是，则进行下一步，若否，则重复步骤S3；
S4、ADC启动信号采样，连续采集N个ADC值，根据N个ADC值计算出本次中断的采样值；其中N为大于2的整数；
S5、重复步骤S3-S4M次，获取M个中断的采样值，根据M个中断的采样值计算出该通道本次信号功率统计的最终采样值；其中M为大于2的整数；
S6、根据步骤S5计算得到的最终采样值计算出对应的电压，根据对应的电压值计算得到该通道对应的功率值；
S7、重复步骤S2-S6，即可得到每个需要统计信号功率的通道的对应的功率值。
2.根据权利要求1所述的统计LTE TDD信号功率的方法，其特征在于，所述步骤S4中，在ADC启动信号采样之后、连续采集N个ADC值之前还包括初始化ADC的ADC值、ADC最大值、ADC最小值以及ADC值总和；在连续采集N个ADC值的过程中，每采集一个ADC值，则计算一次ADC值总和，并判断该ADC值与ADC最大值、ADC最小值的关系，若该ADC值大于ADC最大值，则将ADC最大值更新为该ADC值，若ADC值小于ADC最小值，则将ADC最小值更新为该ADC值。
3.根据权利要求2所述的统计LTE TDD信号功率的方法，其特征在于，所述步骤S4中，根据N个ADC值计算出本次中断的采样值具体包括：将最后一次计算出的ADC值总和减去ADC最大值和ADC最小值并除以N-2，所得结果即为本次中断的采样值。
4.根据权利要求2所述的统计LTE TDD信号功率的方法，其特征在于，所述ADC值、ADC最大值以及ADC值总和初始化为0，所述ADC最小值初始化为0xffffffff。
5.根据权利要求1所述的统计LTE TDD信号功率的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述相关变量还包括采样统计值总和、采样最大值以及采样最小值；所述步骤S5中，在获取M个中断的采样值的过程中，每获取一个中断的采样值，则计算一次采样统计值总和，并判断该中断的采样值与采样最大值、采样最小值的关系，若该中断的采样值大于采样最大值，则将采样最大值更新为该中断的采样值，若该中断的采样值小于采样最小值，则将采样最小值更新为该中断的采样值。
6.根据权利要求5所述的统计LTE TDD信号功率的方法，其特征在于，所述步骤S5中，根据M个中断的采样值计算出该通道本次信号功率统计的最终采样值具体包括：将最后一次计算出的采样统计值总和减去采样最大值以及采样最小值并除以M-2，所得结果即为该通道本次信号功率统计的最终采样值。
7.根据权利要求5所述的统计LTE TDD信号功率的方法，其特征在于，所述中断计数变量、采样统计值总和以及采样最大值初始化为0，所述采样最小值初始化为0xffffffff。
8.根据权利要求1所述的统计LTE TDD信号功率的方法，其特征在于，所述步骤S5中，每重复一次步骤S3-S4，均需判断当前中断计数变量是否小于预定的常数，若是，则继续重复步骤S3-S4，若否，则ADC结束采样。
9.一种统计LTE TDD信号功率的装置，其特征在于，包括MCU，所述MCU包括ADC、使能模块、注册模块、初始化模块、切换模块、判断模块、获取模块、最终采样值计算模块以及功率计算模块；
所述ADC包括采样模块和ADC计算模块，所述采样模块用于连续采集N个ADC值，其中N为大于2的整数，所述ADC计算模块用于根据所述采样模块采集的N个ADC值计算出本次中断的采样值；
所述使能模块用于使能外部中断功能以便TDD子帧到来能触发MCU外部中断；
所述注册模块用于注册中断处理函数；
所述初始化模块用于初始化内部的ADC以及相关变量，所述相关变量包括中断计数变量；
所述切换模块用于切换到需要统计信号功率的通道；
所述判断模块用于通过所述注册模块注册的中断处理函数将中断计数变量自增1并判断当前中断计数变量是否大于等于预定的常数；
所述获取模块用于获取M个根据所述ADC计算模块计算出的中断的采样值，其中M为大于2的整数；
所述最终采样值计算模块用于根据所述获取模块获取的M个中断的采样值计算出该通道本次信号功率统计的最终采样值；
所述功率计算模块用于根据所述最终采样值计算模块计算得到的最终采样值计算出对应的电压并根据对应的电压值计算得到需要统计信号功率的通道对应的功率值。
10.根据权利要求9所述的统计LTE TDD信号功率的装置，其特征在于，所述ADC还包括ADC初始化模块，所述ADC初始化模块用于初始化ADC的ADC值、ADC最大值、ADC最小值以及ADC值总和，所述ADC值、ADC最大值以及ADC值总和初始化为0，所述ADC最小值初始化为0xffffffff；所述相关变量还包括采样统计值总和、采样最大值以及采样最小值，所述中断计数变量、采样统计值总和以及采样最大值初始化为0，所述采样最小值初始化为0xffffffff；所述判断模块还用于判断当前中断计数变量是否小于预定的常数。
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