CN1165186C - 适用于非恒定包络调制的射频功率控制装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种适用于非恒定包络调制的射频功率控制装置包括电调衰减器，功率放大器，对数检波器，功率等级控制器，低通滤波器。方法包括将输出功率的不同等级所对应的检波输出数据贮存在一个数据表中，首先产生一个数据，可以是最大值，数据作为功率控制参数送出；功率控制参数经数/模转换，形成控制电压控制发信机的射频输出功率；读取检波输出数据，并与数据表中的数据进行比较；重复上述操作直到提取所有的参数。本发明在提供较高功率控制精度的同时，获得良好的射频载波发射功率时间包络和开关瞬态频谱性能。

Description

适用于非恒定包络调制的射频功率控制装置和方法

本发明涉及一种射频功率控制装置和方法，尤其涉及一种适用于非恒定包络调制的射频功率控制装置和方法。

在移动通信系统中，为了尽可能地降低周围环境的电磁干扰电平，以减轻移动网络对其它无线通信系统以及本网络的影响。移动通信相关规范对设备及移动终端提出了功率控制的要求。就GSM系统来说，GSM规范对基站收发信台(BTS)提出了6级静态功率控制和15级动态功率控制要求。

GSM规范规定，移动设备对功率控制的支持，特别是动态功率控制的支持，必须在“射频载波平均发射功率”、“射频载波发射功率时间包络”及“开关瞬态频谱”满足一定的技术要求。“射频载波平均发射功率”提出了对功率控制精度的要求，基站收发信台应支持6级静态功率控制和15级动态功率控制，以静态功率控制为例，实际最大输出功率在一般条件下误差不超过±2dB。6级静态功率调整的级差为2dB，允许±1dB的误差。此外，静态功率等级N的实际输出功率比静态功率等级0小2×N个dB，一般条件下的允许误差为±3dB。基站收发信台还应具有15级动态功率控制功能，级差为2dB±1.5dB。功率控制等级N的实际输出功率比功率控制等级0小2×N个dB，一般条件下允许的误差为±3dB。“射频载波发射功率时间包络”在GMSK和8PSK调制下，对147比特有用信息部分的幅度平坦度有明确的要求，对±18μs、±10μs处其上升/下降沿功率要求应不大于-30dBc、-6dBc。对非激活状态的时隙，其时隙功率应不大于-30dBc。“开关瞬态频谱”则限定了设备由于使用了开关功率而可能对频谱造成的展宽，一般至少不超过-36dBm。

现有功率控制技术可主要概括为两种，一种是直接式功率控制方式，这种方式中射频电路存在较大的离散性，因而很难保证功率控制精度。相比较而言，闭环功率控制可以保证获得良好的功率控制精度，但是闭环功率控制由于存在对射频信号包络的再调制，一般仅适用于恒定包络调制，如：GSM系统的GMSK调制。但随着GSM系统支持更高速率的数据业务，已经提出了向第三代移动通信系统过渡的解决方案，供GSM演进用的增强型数据(EDGE)。EDGE的调制方式为8PSK，为非恒定包络调制方案，显然，使用闭环的功率控制方法已经不适用。

与本发明同时递交的相关专利“一种闭环射频功率控制装置和方法”，介绍了通过功率控制环，由发信机控制单元发出的具体等级控制命令，采用查表方法获得一个控制参数，然后根据控制参数，进行数据处理，然后由处理后的控制数据顺序开启、关闭相应时隙的发射功率。

本发明的目的是在上述专利的基础上，提供一种适用于非恒定包络调制的射频功率控制装置和方法，本发明中数据表是开机时功率等级控制器在功率等级数据提取过程中形成的，从而，在实现较高的功率控制精度的同时，获得良好的“射频载波发射功率时间包络”及“开关瞬态频谱”性能。

为了达到上述目的，本发明的装置包括：电调衰减器，功率放大器，射频输入信号经过级联的电调衰减器和功率放大器后成为射频输出信号，通过功率控制环进行数据提取，所述功率控制环进一步包括：

对数检波器，用于对所述射频输出信号进行检波；

功率等级控制器，用于根据系统控制单元发出的工作状态控制命令，选取工作状态，同时根据系统控制单元给出的功率等级控制信号，采用递增/递减方式产生控制电压数据；

低通滤波器，用于滤除功率等级控制器所产生电压中的时钟信号分量并将该电压送入所述电调衰减器；

A/D变换器，连接在对数检波器和功率等级控制器之间，用于将所述对数检波器采样的射频输出信号进行变换，然后送入功率等级控制器中；

D/A变换器，连接在低通滤波器和功率等级控制器之间，用于将所述功率等级控制器的控制数据进行变换，形成功率控制电压，送入低通滤波器。

本发明的方法采用如下步骤：

a)进行系统初始化，所述初始化包括发信机的射频输出功率与其对数检波后的输出数据成一一对应关系，将输出功率的不同等级所对应的检波输出数据贮存在一个数据表中；

b)查找所述数据表，得到一个数据，可以是最大值，所述数据作为功率控制参数送出；

c)所述功率控制参数经数/模转换，形成控制电压控制发信机的射频输出功率；

d)读取检波输出数据，并与所述数据表中的数据进行比较；

e)重复上述操作直到提取所有的参数；

f)当所述参数提取完毕，系统进入数据输出状态。

下面通过附图，对本发明进一步说明。

图1为现有技术中直接式功率控制方法的示意图。

图2为现有技术中闭环功率控制方法的示意图。

图3为本发明适用于非恒定包络调制的射频功率控制方法一个实施例的示意图。

图4为图3所示实施例中功率等级控制器所实现的控制流程图。

下面参照附图，通过关于本发明的详细描述，可以使本发明的上述和其他特征、优点显而易见。各附图中同一标号表示相同含义。

图1为直接式功率控制装置的结构示意图。该装置由级联的电调衰减器1和功率放大器2组成。射频输入信号11在送入功率放大器2进行放大并最终馈入天线发送到空中之前，先经过一电调衰减器1，电调衰减器1是根据功率控制电压12的大小对输入的射频信号11进行衰减的。功率控制电压12来自于设备的控制部分，控制部分根据相关控制指令，产生相应的控制电压12，并最终通过电调衰减器1达到对射频输出信号21输出功率的控制。

图2为现有技术中闭环功率控制装置的结构示意图。闭环功率控制装置与直接式功率控制装置相比，主要是增加了对数检波器4和电压比较器3，从而构成功率控制环5。只有在功率控制电压12与对数检波输出电压完全相等时，功率控制环5才进入稳定状态。若要增大射频输出信号21的功率时，可以先抬高功率控制电压12的电平，环路稳定时，对数检波器4输出电压的电平将抬高，而该电压的抬高与输出信号21的功率成正比。从而达到增大输出信号功率的目的。由于对数检波器4具有良好的线性特性，因而，该方案提高了功率控制精度。

参考附图3，功率控制环5包括对数检波器4、A/D变换器9、功率等级控制器6、以及D/A变换器7和低通滤波器8，功率控制电压7是功率等级控制器6的控制数据经数模变换后形成，D/A变换器可以采用MAX5184芯片、A/D变换器采用MAX1426，低通滤波器采用通常截止频率设计在200KHz左右的有源低通滤波器。功率等级控制器6可以采用美国ANOLOG DEVICES公司的ADSP2189MKST-300数字信号处理器芯片，受系统控制单元控制，其工作状态分为两种：“功率等级数据提取”与“功率等级数据输出”。下面对其工作原理进行具体说明。

功率控制等级61为数字信号，通常由系统控制单元发出，要求对应射频单元据此进行功率调整。系统控制单元可以根据需要通过工作状态控制62向功率等级控制器6发送“功率等级数据提取”命令(如：系统上电完成后)。功率等级控制器6在接到该命令后启动数据提取流程：一面向D/A变换器7发送数据(从全0到全1，或从全1到全0)，一面从A/D变换器9读取数据，送D/A变换器7的数据每增加1比特，就从A/D变换器9读取一次数据。当提取的A/D数据经过与内部存储的数据进行比较并满足某一等级要求时，功率等级控制器6将当前送往D/A变换器7的数据记录下来，作为正常工作下该功率等级的控制参数。功率等级由大到小(或由小到大)，直到提取完所有的功率等级控制参数为止。功率等级控制器6的外部接口主要包括三部分：与系统控制单元的接口、与D/A变换器的接口和与A/D变换器的接口。系统控制单元一般是在设备上电时才会向功率等级控制器设置为“功率等级提取”状态，完成参数提取后，功率等级控制器会被设置为功率等级设置，从而进入正常工作状态，在正常工作状态下的工作原理与工作流程与本发明的相关发明“一种闭环射频功率控制方法”相类似。

下面结合图4的流程图对功率等级控制器的工作流程详细说明。

在系统上电时，系统控制单元将功率等级控制器设置为“功率等级数据提取”状态，当然这种设置可以在任何需要的情况下进行，进入提取状态即标志着系统进入功率等级参数的自动提取过程，该过程即图4中步骤600所示；接下来，进入步骤601，功率等级控制器向D/A变换器发送自0(或1)起始的数据，以八位二进制数据为例，功率等级控制器向D/A变换器发送从00000000(或从11111111)开始的数据，步骤602，以步进1比特进行累加(或累减)；转入步骤603，功率等级控制器每送一次数据，就在A/D变换器的输出读取一次数据，并将该数据与已知与功率等级一一对应的数据进行比较，如果满足设定的误差要求，则进入步骤604，记录下功率等级控制器向D/A变换器所发送的数据，否则回到步骤602，重复“累加—送数—读取—比较”操作；接下来的步骤604，将记录下来的功率等级控制器向D/A变换器所发送的数据添加到功率数据表中，并在步骤605中判断是否完成所有功率等级参数的提取，如果没有提取完毕，继续步骤602中的“累加—送数—读取—比较”操作，如果功率等级参数提取完毕，“功率等级控制器”将向系统控制单元上报，系统控制单元确认后，对其工作状态进行调整，进入正常的“功率等级数据输出”状态。后续的步骤完全按照本发明同时提交的相关专利“一种闭环射频功率控制方法”进行。

采用该实施例的装置和方法，其射频载波平均发射功率的级差精度优于±0.5dB，所有功率等级的输出功率比静态功率等级在一般条件下的误差优于±1.5dB，“射频载波发射功率时间包络”满足要求，并具有2比特的冗余；“开关瞬态频谱”对于在要求比较严格的GSM900频段，比技术要求仍有大于2dB的冗余。

上述对实施例的说明使本技术领域任何技术人员能生产或采用本发明。对这些实施例进行的多种改进在本领域技术人员都是显而易见的，之类规定的一般原则可以用于别的实施例，而无需用到创造技能。由此，本发明并不受这里所给实施例的限制，而是同包括在这里所揭示的基本原则和新颖性特征领域的最广范围一致。

Claims (7)

1.一种适用于非恒定包络调制的射频功率控制装置，包括电调衰减器，功率放大器，射频输入信号经过级联的电调衰减器和功率放大器后成为射频输出信号，通过功率控制环进行数据提取，所述功率控制环进一步包括：

对数检波器，用于对所述射频输出信号进行检波；

功率等级控制器，用于根据系统控制单元发出的工作状态控制命令，选取工作状态，同时根据系统控制单元给出的功率等级控制信号，采用递增/递减方式产生控制电压数据；

低通滤波器，用于滤除功率等级控制器所产生电压中的时钟信号分量并将该电压送入所述电调衰减器；

A/D变换器，连接在对数检波器和功率等级控制器之间，用于将所述对数检波器采样的射频输出信号进行变换，然后送入功率等级控制器中；

D/A变换器，连接在低通滤波器和功率等级控制器之间，用于将所述功率等级控制器的控制数据进行变换，形成功率控制电压，送入低通滤波器。

2.根据权利要求1所述的适用于非恒定包络调制的射频功率控制装置，其特征在于，所述工作状态包括功率等级数据提取和功率等级数据输出。

3.根据权利要求1或2所述的适用于非恒定包络调制的射频功率控制装置，其特征在于，所述功率等级控制为系统控制单元发出的数字信号。

4.一种适用于非恒定包络调制的射频功率控制方法，包括：

a)进行系统初始化，所述初始化包括将发信机的射频输出不同等级功率与其对数检波后的输出数据的一一对应关系存贮存在一个数据表中；

b)查找所述数据表，得到一个数据，所述数据作为功率控制参数送出；

c)所述功率控制参数经数/模转换，形成控制电压控制发信机的射频输出功率；

d)读取检波输出数据，并与所述数据表中的数据进行比较；

e)重复上述b)、c)、d)的操作直到提取所有的参数；

f)当所述参数提取完毕，系统进入数据输出状态。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述d)中的比较步骤包括：

a′)将读取的数据与所述数据表中贮存的数据进行比较，判断数据是否相等或相近；

b′)如果满足一定误差要求，记录当前的控制参数和对应的功率等级，如果不满足要求，对控制参数做加减处理；

c′)送出控制参数，控制发射信号功率进行调整。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤b′)中所述处理包括：当所给数据为最大值时，对控制参数中全1作减1处理。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤b′)中所述处理包括：当所给数据为最小值时，对控制参数中全0作加1处理。

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