CN1627656A - 稳定基站输出功率的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种稳定基站输出功率的装置及方法。所述稳定基站输出功率的装置，包括：基带处理模块、发射机和增益计算控制模块；基带处理模块用于在数字域计算并调节输入信号功率，上报输入信号功率至增益计算控制模块，处理输入信号并输入发射机；增益计算控制模块用于计算发射通道增益，并向基带处理模块和发射机的收发模块发出控制指令。所述的一种稳定基站输出功率的方法，该方法使用本发明所述的装置，所述方法包括以下主要步骤：分别将发射机各收发模块的增益校正到标准增益；启动基站进入运行状态；实时循环调节发射通道增益。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信系统，特别涉及稳定基站输出功率的装置和方法。
背景技术
在移动通信系统中，基站(Base Station)输出功率一般不是稳定的，会受各种因素的影响而产生波动。引起基站的输出功率波动的主要因素有：环境温度的变化、基站模拟电路的老化等。基站输出功率的波动表现为：基站白天和夜晚的输出功率不同、基站在刚开通时和工作一段时间后的输出功率不一样。基站输出功率的波动直接引起基站覆盖范围的变化，导致网络覆盖边缘的手机用户时而能接入网络，时而又不能接入网络，因而在实际应用中必需采取相应技术措施以保持基站输出功率的稳定。
基站的射频(Radio Frequency)子系统，主要是由模拟电路构成的。与数字电路相比，模拟电路的特点是：其性能受环境因素影响大，相同电路间的一致性比较差。对于射频子系统的发射机来说，其输入信号的功率是一定的，输出功率的大小取决于发射机发射通道的增益，发射机发射通道增益的波动就会引起输出功率的波动，因此，控制发射增益使其保持稳定也就保证了输出功率的稳定。
现有技术中控制发射机增益的方法如图1所示，发射机一般由收发模块(101)、合路器(102)、功率放大器(103)、双工器(104)组成。一般的增益补偿方法是各模块内部设计增益校正电路，并进行实时校正，使各模块的增益保持稳定。在发射机的组成模块中，合路器(102)和双工器(104)是无源模块，增益波动较小，也不能调节。所以主要是在收发模块(101)和功率放大器(104)上设计增益校正电路。增益校正的原理是：在模块的输入端和输出端设计功率检波电路，检测模块的输入信号和输出信号的功率，并上报模块的中央处理单元(CPU)，计算模块的实际增益。如果实际增益比标准增益低，就调节模块内部的增益校正电路，提高收发模块增益；反之，就降低收发模块增益。
现有的技术方案中，由于检测环路在模块内部，不需要依靠外部连接电缆来形成环路，实现起来比较方便，但是存在以下缺陷：
1.输入功率检测是在收发模块(101)的输入端，由于这里的信号强度是最低的，一方面对检波器的检波范围要求比较高，另一方面在小信号时，检波器会存在较大的检波误差，从而影响控制精度；
2.现有技术方案只对有源模块进行了增益补偿，但无源模块(比如：合路器(102)、模块间的连接的电缆等)的误差却无法校正；
3.现有技术方案的电路构成中必须采用很多功率检测电路，从而积累起较大的检波误差，同时也增加了电路成本。这种缺陷尤其是在存在多个收发模块(101)的发射机中，体现得较为突出。
还有一类改进的技术方案与上述技术方案基本相同，只是采用了大的控制环路，即分别在收发模块(101)的输入端和功率放大器模块(103)的输出端检测功率，来计算整个通道的增益，从而进行增益补偿。但是，即使采用所述的改进方案，也仅仅对缺陷(2)有一定的改善作用，而对关键的缺陷(1)和(3)仍然起不到改进效果。
发明内容
本发明正是基于改进现有技术缺陷的目的，提出一种控制基站输出功率的装置及方法。
本发明所述一种稳定基站输出功率的装置，包括：基带处理模块、发射机和增益计算控制模块；
所述基带处理模块处理输入信号并输入发射机模块，计算输入信号功率并上报输入信号功率至增益计算控制模块；
所述发射机模块包括收发模块、合路器、功率放大器、双工器和功率检测电路，收发模块接收来自基带处理模块的信号并传输至合路器，合路器对信号进行合路处理后依次经功率放大器、双工器输出，功率检测电路检测功率放大器的输出功率值并上报增益计算控制模块；
增益计算控制模块用于计算发射通道增益，并向基带处理模块和收发模块发出控制指令。
所述的发射机的收发模块包含D/A转换电路。
本发明所述的一种稳定基站输出功率的方法，包括以下步骤：
A.校正发射机各收发模块的增益到标准增益；
B.启动基站进入运行状态；
C.增益计算控制模块计算发射通道实际增益；
D.比较实际增益与标准增益，如果实际增益等于标准增益，返回步骤C，否则继续；
E.调节输入信号功率，如果实际增益大于标准增益，降低输入信号功率，否则，提高输入信号功率，返回步骤C。
所述步骤A具体包括以下步骤：
A1.输入需要校正的发射机的发射通道；
A2.关闭其他发射通道；
A3.输入一信号至待校正通道，上报信号功率至增益计算控制模块；
A4.功率检测电路检测输出信号功率并上报至增益计算控制模块；
A5.增计算控制模块计算发射通道增益，比较所计算的实际增益是否在标准范围之内，如果是，则转至步骤A7，否则继续；
A6.调节收发模块的增益，如果实际增益大于标准增益，降低收发模块的增益，反之，增大收发模块的增益，返回A3；
A7.判断是否还有待校正的通道，如果是，返回步骤A1，否则，转至步骤B。
所述步骤C具体包括以下步骤：
C1.基带处理模块计算所有收发模块的输入信号功率之和，上报计算结果至增益计算控制模块；
C2.功率检测电路检测输出信号功率并上报至增益计算控制模块；
C3.增益计算控制模块计算发射通道实际增益。
所述基带处理模块是在数字域计算输入信号功率。
根据本发明所述方法，为提高控制精度，所述步骤C1还包括进行各收发模块输入信号平均功率的计算，具体包括以下步骤：
C11.设定一时间段；
C12.基带处理模块分别计算所设时间段内各收发模块所有输入信号功率，并分别求每一收发模块输入信号的平均功率；
C13.计算各收发模块输入信号平均功率之和，并上报至增益计算控制模块。
所述步骤C2还包括进行输出信号平均功率的计算，具体包括以下步骤：
C21.使功率检测电路在所述步骤C11中设定的时间段内多次检测输出功率；
C22.求所测输出功率的平均功率并上报计算控制模块。
利用本发明所述的稳定基站输出功率的装置和方法，能够提高基站输出功率的控制精度，校正发射通道上的无源部件(如合路器、双工器)引入的误差，简化基站输出功率的控制电路，节省成本。
附图说明
图1为现有射频子系统结构示意图；
图2为本发明所述稳定基站输出功率装置的结构示意图；
图3为本发明所述方法实施例中校正各收发模块增益的流程图；
图4为本发明所述方法实施例中调节收发通道实际增益的流程图。
具体实施方式
现结合实施例并配合附图详细描述本发明所述装置和方法。
如图2所示，为本发明所述稳定基站输出功率装置一实施例的结构示意图，包括发射机，基带处理模块(105)和增益计算控制模块(106)。
所述发射机由收发模块(101)、合路器(102)、功率放大器(103)、双工器(104)组成。其中收发模块是数模混合模块，里面包含D/A转换电路，收发模块输出端连接合路器，合路器对信号进行合路处理后经功率放大器输出至双工器，功率放大器与双工器之间还连接有功率检测电路，功率检测电路能够检测输出功率并上报至增益计算控制模块(106)。
所述基带处理模块(105)对输入信号进行处理后输入发射机收发模块，其所包含的功率计算与调节子模块具有在数字域计算信号功率并对信号功率进行调节的功能，输入信号功率由基带处理模块上报至增益计算控制模块。
所述增益计算控制模块(106)根据接收到的输入、输出功率计算出发射通道的增益，并与标准增益进行比较，根据比较结果发出相应的调节指令。
利用本实施例提供的稳定基站输出功率的装置实现对输出功率进行控制的目的，具体的控制过程为：在基站进入正常工作状态之前，分别校正各收发模块的增益到标准值；启动基站进入正常运行状态后，实时循环调节收发通道的增益。
通常一个收发模块(101)只能处理一个载波，而一个功率放大器模块(103)，则能处理多个载波。所以会存在将多个收发模块(101)的输出信号进行合路处理(102)后，送至一个功率放大器模块(103)放大输出。这样，就会出现几个发射通道之间，既有共用部分，也由各自独立的部分。在正常工作前，必须将各发射通道间独立的部分之间的增益差异校正过来。校正的方法就是各发射通道单独校正到标准增益，这一过程也称为初始增益校正过程，其目的在于消除各个发射通道之间固有的增益。然后，在基站进入正常工作状态之后，循环实时调节发射通道的增益波动，这一过程也可以称为正常校正过程，其目的在于补偿温度和模块老化等因素引发的增益波动。
如图3所示，初始增益校正流程说明如下：
1.选择并输入待校正的目标发射通道；
2.关闭其他发射通道，以免造成干扰；
3.启动测试信号，一般情况下，测试信号的输出功率是固定的，设为Pi；
4.利用功率检测电路检测功放的输出功率，设为Po，将输出功率上报增益计算控制模块；
5.增益计算控制模块计算发射通道的增益G＝Po-Pi，并与通道的标准增益Go比较，增益误差E＝G-Go。
6.判断增益误差是否在误差范围内，一般情况下误差范围为0.5dB-1dB，如果是，就认为通道增益正常，然后转至步骤1进行下一个发射通道的调整；反之，就需要对通道的增益进行调整；
7.如果增益误差超出标准范围，比如比标准增益高xdB，调整收发模块(101)的增益调整电路，将其增益下降xdB；反之，如果比标准增益低xdB，那么就将收发模块(101)的增益提高xdB；
8.返回步骤5，再检测、计算并比较增益；
9.判断是否还有待校正的发射通道，如果是，返回步骤1，反之，开始正常校正流程。
每次开机或者更换发射通道上的模块后，首先对需要校正的发射通道进行初始增益校正，直到所有发射通道的实际增益与标准增益的误差在标准误差范围之内，经过初始增益校正，各发射通道的固有偏差就校正完毕。基站正常工作后，就开始运行发射通道的正常增益校正流程，以补偿温度和模块老化造成的发射通道增益的波动。
如图4所示，正常校正流程说明如下：
1.基站正常工作后，系统启动正常增益校正流程；
2.基带处理模块(105)在数字域计算输入到各个收发模块(101-1、101-2、...)的信号功率，并计算所有功率之和；
3.功率检测电路同时检测输出功率，设为Po′，并上报至增益计算控制模块；
4.增益计算控制模块(106)计算射频通道的实际增益G′＝Po′-Pi′，并与标准增益Go比较；
5.如果G′＝Go，则系统不作增益调整，转至步骤2直接进入下一次校正流程，否则继续；
6.如果G′＞Go，那么增益计算控制模块(106)就指示基带处理模块(105)，在数字域将所有输入到收发模块(101-1、101-2...)的信号的功率下调，下调值可根据实际情况设定，例如0.1dB。反之如果G′＜Go，则将提高输入信号功率；
7.返回步骤2进入下一次校正流程。
一般基站的实时输出信号是有波动的，波动的范围与用户终端的数量及距离等有关，为了提高校正精度，步骤2中基带计算输入功率时，取每一收发模块Δt时间内所有输入信号的平均值，然后对平均值进行加和运算，设为Pi′，将其上报增益计算及控制模块(106)。对输出信号也可以作类似处理，功率检测电路(103)也在Δt时间内，多次检测其输出功率，作平均后，设为Po′，将其上报增益计算及控制模块(106)，增益计算控制模块以功率平均值计算实际增益，可以实现更高的控制精度。
正常校正流程是循环实时运行的，间隔一定的时间就校正一次。因为温度、模块老化都是缓变化，不会发生突变，所以校正的时间间隔不必太快。在正常校正时，无论计算出的增益误差有多大，增益计算控制模块指示基带处理模块对输入信号进行微小的精调，例如调节0.1dB。原因在于功率放大器模拟检波产生的误差，可能造成较大的增益计算误差，而非实际误差，每次调节0.1dB就可避免这种计算误差对校正环路的影响。
综上所述，初始增益校正可以看作是“初调”过程，而正常增益校正则是“精调”过程。初始增益校正过程的残余误差，在正常校正过程中仍然可以进一步校正。
与现有技术方案相比，本方案有以下优点：
1.发射通道的输入信号功率通过在数字域计算得到，计算精度非常高，且与信号的大、小没有关系；
2.各发射通道输入功率之和也是由基带处理模块在数字域计算得到，不会产生积累误差；
3.在数字域调节输入信号的功率，来补偿发射通道的增益，补偿精度可以达到0.1dB；
4.整个校正环路仅1个检波器，大大节省了成本。
Claims (10)
1、一种稳定基站输出功率的装置，其特征在于，包括：基带处理模块、发射机模块和增益计算控制模块；
所述基带处理模块处理输入信号并输入发射机模块，计算输入信号功率并上报输入信号功率至增益计算控制模块；
所述发射机模块包括收发模块、合路器、功率放大器、双工器和功率检测电路，收发模块接收来自基带处理模块的信号并传输至合路器，合路器对信号进行合路处理后依次经功率放大器、双工器输出，功率检测电路检测功率放大器的输出功率值并上报增益计算控制模块；
所述增益计算控制模块计算发射通道增益，判断实际增益与标准增益的偏差，依据判断结果向基带处理模块和收发模块发出控制指令。
2、如权利要求1所述的稳定基站输出功率的装置，其特征在于，所述的发射机的收发模块包含D/A转换电路。
3、一种稳定基站输出功率的方法，该方法使用权利要求1所述的装置，其特征在于，包括以下步骤：
A.校正发射机各收发模块的增益到标准增益；
B.启动基站进入运行状态；
C.增益计算控制模块计算发射通道实际增益；
D.比较实际增益与标准增益，如果实际增益等于标准增益，返回步骤C，否则继续；
E.调节输入信号功率，如果实际增益大于标准增益，降低输入信号功率，否则，提高输入信号功率，返回步骤C。
4、如权利要求3所述的稳定基站输出功率的方法，其特征在于，所述步骤A具体包括以下步骤：
A1.输入需要校正的发射机的发射通道；
A2.关闭其他发射通道；
A3.输入一信号至待校正通道，上报信号功率至增益计算控制模块；
A4.功率检测电路检测输出信号功率并上报至增益计算控制模块；
A5.增计算控制模块计算发射通道增益，比较所计算的实际增益是否在标准范围之内，如果是，则转至步骤A7，否则继续；
A6.调节收发模块的增益，如果实际增益大于标准增益，降低收发模块的增益，反之，增大收发模块的增益，返回A3；
A7.判断是否还有待校正的通道，如果是，返回步骤A1，否则，转至步骤B。
5、如权利要求3所述的稳定基站输出功率的方法，其特征在于，所述步骤C具体包括以下步骤：
C1.基带处理模块计算所有收发模块的输入信号功率之和，上报计算结果至增益计算控制模块；
C2.功率检测电路检测输出信号功率并上报至增益计算控制模块；
C3.增益计算控制模块计算发射通道实际增益。
6、如权利要求5所述的稳定基站输出功率的方法，其特征在于，所述基带处理模块是在数字域计算输入信号功率。
7、如权利要求5所述的稳定基站输出功率的方法，其特征在于，所述步骤C1还包括进行各收发模块输入信号平均功率的计算，具体包括以下步骤：
C11.设定一时间段；
C12.基带处理模块分别计算所设时间段内各收发模块所有输入信号功率，并分别求每一收发模块输入信号的平均功率；
C13.计算各收发模块输入信号平均功率之和，并上报至增益计算控制模块。
8、如权利要求5所述的稳定基站输出功率的方法，其特征在于，所述步骤C2还包括进行输出信号平均功率的计算，具体包括以下步骤：
C21.使功率检测电路在所述步骤C11中设定的时间段内多次检测输出功率；
C22.求所测输出功率的平均功率并上报计算控制模块。
9、如权利要求3所述的稳定基站输出功率的方法，其特征在于，所述步骤E中由基带处理模块调节输入信号功率，调节值为0.1dB。
10、如权利要求4所述的稳定基站输出功率的方法，其特征在于，所述测试信号为一功率固定的信号。
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| CN100382454C (zh) | 2008-04-16 |
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