CN1677889A - 功率放大方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及移动通信技术，公开了一种功率放大方法，使得能够和已经开发出来的功率放大单元一起良好地工作，真正在一些要求广覆盖的地区，如农村等，确保上下行的平衡，从而保证移动通信网络的正常运行。这种功率放大方法包含以下步骤：A确定平均内部功放输出检波电压值与预定值的差；B判断平均内部功放输出检波电压值与内部功放输出检波电压出厂设定值的差是否小于最大允许误差，如果是，则过程结束，否则，执行步骤C；C根据平均内部功放输出检波电压值与内部功放输出检波电压出厂设定值的差，调整衰减器的控制电压值，将平均内部功放输出检波电压值与内部功放输出检波电压出厂设定值的差减小到小于最大允许误差。

Description

功率放大方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术，特别涉及基站和手机之间上下行功率平衡的方法。

背景技术

在移动通信系统中，实现正常通话的前提是基站和手机都能够正确收到对方发来的信息，因此上下行平衡是移动通信网络的一个质量指标。

其中，下行是指基站到手机的方向，而上行是指手机到基站的方向。上下行平衡的条件是基站发射功率等于手机发射功率与基站和手机灵敏度差值的总和，即基站发射功率＝手机发射功率+基站和手机灵敏度的差值。如果能够满足上述条件，即可认为上下行平衡，在这种情况下，即使在小区覆盖边缘，都能够保证正常通信。由此可见上下行平衡对于正常通信十分有用。为了达到广覆盖、低成本的效果，在边际地区建网时应特别注意减少站点数量，提高覆盖范围。

对于上下行不平衡而言，可以分为两种情况，一种是由于基站的发射功率过小等原因而使得小区覆盖范围比较小，就称是下行受限引起上下行不平衡；另一种是由于上行干扰过大等原因而使得小区覆盖范围比较小，就称是上行受限引起上下行不平衡。为保证移动通信网络的正常运行，这两种情况都要及时解决。

目前有几种常用于基站系统中的基站收发信机(Transmitter-Receiver，简称″TRX″)，发射功率有40W和60W两种。在实际应用中，它们的合分路器和机架馈线等的功率损耗，导致发射功率比较小，虽然在覆盖范围不要求很大的地区可以满足上下行平衡，然而在一些要求广覆盖的地区，如农村等，基站发射功率往往达不到要求，造成下行受限引起上下行不平衡，成为实现广覆盖的瓶颈。

另一方面，通过测算可以肯定，在配置合分路器的情况下，当基站收发信机的发射功率在80W时，上下行可以达到平衡。  据此，本申请人投入了对解决广覆盖中的上下行平衡的研究。现在已经开发出一种功率放大单元(Power Booster Unit，简称″PBU″)并申请了专利，可参见专利申请号为××××××，发明名称为××××的专利申请，本说明书在此全文引用。这种PBU主要包含三个部分：PBU功放模块、功放监控单元(BoosterManagement Unit，简称″BMU″)和PBU控制软件。其中，PBU功放模块用于在BMU单元的控制下对输入的信号进行功率放大并输出；BMU单元用于模拟电压信号采集，传递给PBU控制软件，并根据PBU控制软件提供的指令通过控制信号对PBU功放模块进行控制。该PBU与合分路器及TRX的连接关系如图1所示，TRX的输出功率经由PBU放大，再送入合分路器，这样，基站的发射功率可以保证在80W左右。

在所开发的PBU中，PBU功放模块提供PBU输入功率(即TRX输出功率)检波电压、输出功率检波电压和内部60W功放输出功率检波电压三个模拟电压，其中内部功率检波电压主要用于幅度控制。BMU单元完成模拟电压信号采集，把检波电压数据传给PBU控制软件。PBU控制软件根据这三个实时监测的输入电压大小和出厂时保存在PBU单元中的三个预设初值，根据功率放大方法，输出幅度和相位控制电压值，由BMU单元驱动衰减器和移相器，使功放模块输出稳定功率。

在实际应用中，上述方案存在以下问题：对于上述功率放大单元，缺少一种能够与其很好配合工作的功率放大方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种功率放大方法，使得能够和已经开发出来的功率放大单元一起良好地工作，真正在一些要求广覆盖的地区，如农村等，确保上下行的平衡，从而保证移动通信网络的正常运行。

为实现上述目的，本发明提供了一种功率放大方法，包含以下步骤：

A确定平均内部功放输出检波电压值与预定值的差；

B判断所述平均内部功放输出检波电压值与内部功放输出检波电压出厂设定值的差是否小于最大允许误差，如果是，则过程结束，否则，执行步骤C；

C根据所述平均内部功放输出检波电压值与内部功放输出检波电压出厂设定值的差，调整衰减器的控制电压值，将平均内部功放输出检波电压值与内部功放输出检波电压出厂设定值的差减小到小于所述最大允许误差。

其中，所述步骤A还包含以下步骤：

A1读入一组内部功放输出检波电压值；

A2计算所述一组平均内部功放输出检波电压值

A3计算所述平均平均内部功放输出检波电压值与预定值的差。

所述预定值为设置在功率放大单元中的内部功放输出检波电压出厂设定值。

本发明还提供了一种功率放大方法，包含以下步骤：

M确定当前相位控制状态下的功率检波电压的平均增益，并根据相位控制状态相应保存为中间增益、左增益和右增益；

N判断所述中间增益与预定值的差是否小于最大允许值，如果是，则流程结束，否则，进入步骤O；

O确定并保存左增益、右增益，并在所述中间增益、左增益和右增益中确定最大值，将移相器控制电压值调整到对应所述最大值，将此时的相位控制状态设置为当前相位控制状态，并返回步骤M。

其中，在步骤M中，当第一次确定所述功率检波电压的平均增益时，保存为中间增益，并且左增益对应移相器控制电压值减小一个步长值时得到的平均增益；右增益对应移相器控制电压值增加一个步长值时得到的平均增益。

通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的区别在于，提出了一种新的功率放大方法，通过调整衰减器控制电压值，将平均内部功放输出检波电压值与内部功放输出检波电压出厂设定值的差减小到小于所述最大允许误差的方法，或者是通过使最大平均增益逐步靠近预定值的方式，达到实际功率输出尽可能接近设定值的目的。

这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即通过更为良好地确保上下行功率的平衡，实现广覆盖。

附图说明

图1是PBU与合分路器及TRX的连接关系示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的功率放大方法的流程示意图；

图3是根据本发明的另一个实施例的功率放大方法的流程示意图。

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，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

总的来说，上述PBU控制软件的功率放大方法分为两个部分：幅度控制和相位控制。在通过幅度控制实现功率放大的过程中，输入变量为当前衰减器控制电压、内部功放输出检波电压出厂设定值和当前内部功放输出检波电压，通过调整衰减器的控制电压值，使当前内部功放输出检波电压逼近内部功放出厂设定值。

具体的说，根据实际采集的内部功放输出检波电压值，与内部功放输出检波电压出厂设定值进行比较，如果误差在正常范围内，则不进行幅度调整；如果误差超出正常范围，则按照两者的误差，调整衰减器的控制电压。幅度控制流程如下图2所示。首先在步骤110：读入一组内部功放输出检波电压值。具体的说，根据一定时间间隔，连续采集一组内部功放输出检波电压值。接着进入步骤120：计算所述一组平均内部功放输出检波电压值。此后进入步骤130：计算所述平均内部功放输出检波电压值与预定值，即内部功放输出检波电压出厂设定值的差。其中，内部功放输出检波电压出厂设定值是PBU出厂时保存在PBU中的预先设定的初值。此后进入步骤140：判断所述平均内部功放输出检波电压值与内部功放输出检波电压出厂设定值的差是否小于最大允许误差。其中，所述最大允许误差可以根据需要设定的。在该步骤中，如果判定平均内部功放输出检波电压值与内部功放输出检波电压出厂设定值的差小于最大允许误差，则过程结束。否则，若大于最大允许误差，则进入步骤150。

在步骤150，由于在上一个步骤中判定平均内部功放输出检波电压值与内部功放输出检波电压出厂设定值的差超出了最大允许误差，表明超出了正常范围，因此在本步骤中，根据所述平均内部功放输出检波电压值与内部功放输出检波电压出厂设定值的差，调整衰减器的控制电压值，将平均内部功放输出检波电压值与内部功放输出检波电压出厂设定值的差减小到小于所述最大允许误差。

下面描述通过相位控制实现功率放大的过程。相位控制的原理在于，当功放相位平衡时，在当前相位控制值上增加一个步长值或者减小一个步长值，功放合成增益由于射频的缘故都将减小，利用控制合成增益最大的方式得到相位控制的最优值。另外，由于幅度控制环路与相位控制环路存在耦合，所以还要对幅度控制和相位控制的频度进行控制。

首先，采集一组输出功率检波电压和输入功率检波电压，在此基础上计算平均增益并保存。其中，将输出功率检波电压减去输入功率检波电压即得到一个增益值，对一组增益值取平均值，即得到平均增益。另外，将第一次计算得到平均增益的相位控制状态设置为中间状态，该平均增益设置为中间增益。

此后，判断中间增益与出厂设定值的差是否小于最大允许值，如果是，则不需要进行相位调整，过程结束。如果是大于，则表明差值超出了正常范围。

在这种情况下，根据本发明的原理，在上述中间状态的左一步和右一步状态分别测出一组输出功率检波电压和输入功率检波电压，由此分别计算得出平均增益，并分别设置为″左增益″和″右增益″。其中，左一步状态即指移相器控制电压值增加一个步长值；右一步状态即指移相器控制电压值减小一个步长值。

然后，在上述″中间增益″、″左增益″和″右增益″中确定最大值，并将移相器控制电压值调整到对应该最大值。

此后，再重新开始第一个步骤，直至判定上述中间增益与出厂设定值的差异小于最大允许值。

下面参照图3，详细描述根据上述方法的一个实施例。如图所示：首先在步骤210，读入一组功率检波电压和输入功率检波电压。此后进入步骤220，根据这组功率检波电压和输入功率检波电压计算各个增益值，并计算平均增益，其中，将第一次得到的平均增益保存为″中间增益″，如果是在当前相位状态为″右一步状态″，则将得到的平均增益保存为″右增益″，反之，如果是在″左一步状态″，则保存为″左增益″。另外，将得到″中间增益″时的当前相位控制状态设置为中间状态。此后进入步骤204：判断当前相位状态是中间状态，还是左一步状态，或是右一步状态。

如果判定是中间状态，则进入步骤251，计算中间增益与预定值，即出厂设定值的差。出厂设定值是在出厂时保存在PBU中的预先设置的初值。此后进入步骤252，判断中间增益与出厂设定值的差是否小于最大允许值。如果判定是，则不需要进行相位调整，流程结束。如果大于最大允许值，则表明超出了正常范围，进入步骤253。在步骤253，移相器控制电压值增加1个步长值，并将当前相位控制状态设置为右一步状态。

如果判定是右一步状态，则进入步骤261，移相器控制电压值减小2个步长值。此后进入步骤262，将当前相位控制状态设置为左一步状态。

如果判定为左一步状态，则进入步骤271，将移相器控制电压值调整到最大增益。这里需要说明的是，在本实施例中，如上所述已经计算并保存了″中间增益″、″左增益″及″右增益″，从中确定最大的增益，并将移相器控制电压值调整到对应上述最大值。此后进入步骤272，将当前相位控制状态设置为中间状态。

在步骤254、步骤262和步骤272之后，返回步骤210，直到在步骤252判定平均增益与出厂设定值的差小于最大允许值，即平均增益已经足够接近出厂设定值，则流程结束。

虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (5)

1.一种功率放大方法，其特征在于，包含以下步骤：

A确定平均内部功放输出检波电压值与预定值的差；

B判断所述平均内部功放输出检波电压值与内部功放输出检波电压出厂设定值的差是否小于最大允许误差，如果是，则过程结束，否则，执行步骤C；

C根据所述平均内部功放输出检波电压值与内部功放输出检波电压出厂设定值的差，调整衰减器的控制电压值，将平均内部功放输出检波电压值与内部功放输出检波电压出厂设定值的差减小到小于所述最大允许误差。

2.根据权利要求1所述的功率放大方法，其特征在于，所述步骤A还包含以下步骤：

A1读入一组内部功放输出检波电压值；

A2计算所述一组平均内部功放输出检波电压值

A3计算所述平均平均内部功放输出检波电压值与预定值的差。

3.根据权利要求1或2所述的功率放大方法，其特征在于，所述预定值为设置在功率放大单元中的内部功放输出检波电压出厂设定值。

4.一种功率放大方法，其特征在于，包含以下步骤：

M确定当前相位控制状态下的功率检波电压的平均增益，并根据相位控制状态相应保存为中间增益、左增益和右增益；

N判断所述中间增益与预定值的差是否小于最大允许值，如果是，则流程结束，否则，进入步骤O；

O确定并保存左增益、右增益，并在所述中间增益、左增益和右增益中确定最大值，将移相器控制电压值调整到对应所述最大值，将此时的相位控制状态设置为当前相位控制状态，并返回步骤M。

5.根据权利要求4所述的功率放大方法，其特征在于，在步骤M中，当第一次确定所述功率检波电压的平均增益时，保存为中间增益，并且左增益对应移相器控制电压值减小一个步长值时得到的平均增益；右增益对应移相器控制电压值增加一个步长值时得到的平均增益。