專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基站功率控制方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中的基站功率控制，具體為通過(guò)數(shù)字技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)基站的功率控制。
在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，包括全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)、碼分多址(CDMA)和寬帶碼分多址(WCDMA)系統(tǒng)，基站和用戶(hù)終端之間的信號(hào)連接質(zhì)量不斷變化。這種變化的起因源于無(wú)線(xiàn)路徑上的多種干擾因素，例如多徑衰落、遠(yuǎn)近問(wèn)題、多普勒效應(yīng)等。另外，用戶(hù)終端彼此間相對(duì)于基站隨機(jī)分布，基站和用戶(hù)終端間的信號(hào)能量損耗隨著距離的增加而平方上升。為了提高頻譜的利用率，減少對(duì)其他呼叫的干擾，同時(shí)延長(zhǎng)用戶(hù)終端的電池壽命，需要在保證良好接收的條件下，盡量減少發(fā)射功率，但當(dāng)蜂窩環(huán)境惡化而影響了信號(hào)的接收時(shí)，又需要通過(guò)提高發(fā)射功率，來(lái)保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量，也就是說(shuō)保證通話(huà)質(zhì)量。功率控制是指在一定范圍內(nèi)，用無(wú)線(xiàn)方式改變用戶(hù)終端或者基站傳輸功率。
現(xiàn)有的基站功率控制有閉環(huán)和開(kāi)環(huán)兩種。

圖1為基站閉環(huán)功率控制的原理框圖，基站處理單元10輸出的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)正交調(diào)制11后，送入上變頻12，把信號(hào)調(diào)制到射頻(RF)域，衰減器13的目的是調(diào)整送入功放14的信號(hào)功率強(qiáng)度，功放14放大的調(diào)制信號(hào)通過(guò)耦合器15送入天線(xiàn)19進(jìn)行發(fā)射。通過(guò)耦合器15耦合出一部分信號(hào)，送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)18，以檢測(cè)天線(xiàn)19的信號(hào)發(fā)射功率，并以此作為判據(jù)，來(lái)控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)16的輸出電壓值，然后通過(guò)運(yùn)算放大器17，把信號(hào)加到衰減器13，進(jìn)一步控制輸出功率，使輸出功率達(dá)到要求。這種閉環(huán)功率控制對(duì)恒包絡(luò)的調(diào)制(GMSK)有效，對(duì)于非恒包絡(luò)的調(diào)制信號(hào)則無(wú)能為力。另外，該方案是基于等幅波的基礎(chǔ)上，因?yàn)殚]環(huán)跟蹤的原理就是對(duì)輸出進(jìn)行采樣，然后根據(jù)采樣結(jié)果對(duì)輸入進(jìn)行調(diào)整，使輸出穩(wěn)定在預(yù)期值上。如果輸出幅度是變化的，在閉環(huán)情況下其幅度會(huì)受環(huán)路調(diào)整而失真。對(duì)EDGE(Enhanced Data rates for Global/GSM Evolution，增強(qiáng)數(shù)據(jù)率型GSM)和CDMA來(lái)說(shuō)，幅度是時(shí)變的，由調(diào)制數(shù)據(jù)決定，無(wú)法可預(yù)測(cè)，因此閉環(huán)功率控制方案不能使用。
圖2為基站開(kāi)環(huán)功率控制的原理框圖，與閉環(huán)功率控制的區(qū)別在于少一個(gè)反饋回路，即少一個(gè)耦合器和一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器。開(kāi)環(huán)功率控制能夠解決非恒包絡(luò)的的調(diào)制信號(hào)的功率控制問(wèn)題，但功率控制的精度很差，最大時(shí)功率控制誤差可達(dá)10db。
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，提供一種基站的數(shù)字功率控制方法及實(shí)現(xiàn)該方法的裝置，將數(shù)字調(diào)制和功率控制都放在數(shù)字域完成，實(shí)現(xiàn)非恒定包絡(luò)信號(hào)的功率控制，同時(shí)又保障功率控制的精度。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種基站功率控制方法包括以下步驟將原始基帶信號(hào)與功率模板數(shù)據(jù)相乘得到帶功率控制信息的基帶信號(hào)；帶功率控制信息的基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波和數(shù)字上變頻得到高速率基帶信號(hào)；將所述的高速率基帶信號(hào)與載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制；調(diào)制后的基帶信號(hào)經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后，得到模擬的已調(diào)制信號(hào)，取已調(diào)制信號(hào)的諧波作為中頻信號(hào)送入射頻模塊；射頻模塊將上述中頻信號(hào)進(jìn)行上變頻得到射頻信號(hào)，放大后經(jīng)天線(xiàn)發(fā)射。
所述的載波信號(hào)是正交的載波信號(hào)，所述的高速率基帶信號(hào)與載波信號(hào)進(jìn)行正交調(diào)制。
所述功率控制方法中，在將中頻信號(hào)送入射頻模塊之前，先對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行濾波。
為實(shí)現(xiàn)上述功率控制方法，本發(fā)明提供的基站功率控制裝置包括基帶處理單元、功率模板數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元；將基帶處理單元輸出的原始基帶信號(hào)和功率模板數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元輸出的功率模板數(shù)據(jù)相乘的可編程門(mén)陣列(FPGA)；對(duì)相乘結(jié)果進(jìn)行濾波和數(shù)字上變頻的數(shù)字上變頻器；正交信號(hào)產(chǎn)生單元；將上變頻得到的高速率基帶信號(hào)調(diào)制到載波信號(hào)上的數(shù)字調(diào)制單元；將調(diào)制后的信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換的數(shù)模轉(zhuǎn)換單元；射頻模塊和天線(xiàn)。
所述的正交信號(hào)產(chǎn)生單元為產(chǎn)生正交信號(hào)的直接數(shù)字合成單元。
所述的數(shù)字調(diào)制單元為數(shù)字正交調(diào)制單元。
所述的功率控制裝置還在數(shù)模轉(zhuǎn)換單元和射頻模塊之間有一個(gè)射頻低通濾波器。
由于本發(fā)明將原始基帶數(shù)字信號(hào)和功率控制模板數(shù)據(jù)直接相乘，然后利用DDS(直接數(shù)字合成)得到相位、幅度信息一致性較好的正交信號(hào)，在數(shù)字域進(jìn)行數(shù)字調(diào)制，再進(jìn)行數(shù)模變化。因此本發(fā)明既能實(shí)現(xiàn)非恒定包絡(luò)信號(hào)的功率控制，同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)比較高的控制精度，能夠滿(mǎn)足協(xié)議對(duì)功率控制的要求，另外硬件電路實(shí)現(xiàn)也相對(duì)簡(jiǎn)單。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明方案做進(jìn)一步的說(shuō)明。
圖1現(xiàn)有技術(shù)中的基站閉環(huán)功率控制原理框圖；圖2現(xiàn)有技術(shù)中的基站開(kāi)環(huán)功率控制原理框圖3本發(fā)明實(shí)施例原理框圖。
圖1和圖2為現(xiàn)有技術(shù)的原理框圖，已經(jīng)在前邊進(jìn)行說(shuō)明，在此不再贅述。
如圖3所示，基站功率控制裝置包括基帶處理單元31、功率模板數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元32、FPGA33、數(shù)字上變頻器34、數(shù)字正交調(diào)制單元35、直接數(shù)字合成單元36、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元37、射頻模塊38和天線(xiàn)39。FPGA33將基帶處理單元31輸出的原始基帶信號(hào)(I、Q信號(hào))和功率模板數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元32輸出的功率模板數(shù)據(jù)相乘；數(shù)字上變頻器34對(duì)相乘結(jié)果進(jìn)行濾波并進(jìn)行數(shù)字上變頻，得到高速基帶信號(hào)；直接數(shù)字合成單元36產(chǎn)生相位和幅度信息一致性比較好的正弦和余弦正交信號(hào)；數(shù)字正交調(diào)制單元35由乘法器組成，將上變頻得到的高速率基帶信號(hào)調(diào)制到正交信號(hào)上；數(shù)模轉(zhuǎn)換單元37將調(diào)制后的信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換；射頻模塊38和天線(xiàn)39作為通道，把帶功率控制的中頻信號(hào)上變頻、放大，并進(jìn)行發(fā)射。由于中頻信號(hào)中的噪聲和雜波會(huì)影響信號(hào)質(zhì)量，所以在射頻模塊和天線(xiàn)之間加入一個(gè)低通濾波器，以濾出信號(hào)中的噪聲和雜波。
下面結(jié)合圖3對(duì)基站數(shù)字功率控制方法進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
由圖3可以看到，基帶處理單元31將原始的基帶信號(hào)I、Q輸出給FPGA，通過(guò)FPGA中的乘法器與功率模板數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元32提供功率模板數(shù)據(jù)相乘，得到帶有功率控制信息的基帶信號(hào)I’、Q’；功率模板數(shù)據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)在功率模板數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器32，是由基站控制器(BSC)根據(jù)接收到信號(hào)的強(qiáng)弱及協(xié)議(指GSM/EDGE/WCDMA協(xié)議)要求來(lái)確定的。
帶功率控制的基帶信號(hào)I’、Q’在數(shù)字上變頻器34經(jīng)過(guò)濾波處理和數(shù)字上變頻，得到高速率的基帶信號(hào)；該高速基帶信號(hào)在數(shù)字正交調(diào)制單元35與載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，所述的載波信號(hào)是由直接數(shù)字合成(DDS)單元36產(chǎn)生的正交的正弦、余弦信號(hào)，該正交信號(hào)具有良好的相位、幅度信息一致性。
經(jīng)正交調(diào)制后的基帶信號(hào)送入數(shù)模轉(zhuǎn)換(DAC)單元37進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，得到模擬的基帶調(diào)制信號(hào)，取其中的諧波映象信號(hào)作為中頻，送入射頻模塊38；由于送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)是帶有功率控制信息的基帶數(shù)據(jù)，故而得到的模擬基帶調(diào)制信號(hào)和中頻信號(hào)也是帶有功率控制信息的，把帶有功率控制信息的中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)上變頻得到射頻(RF)信號(hào)，然后經(jīng)功率放大，輸出到天線(xiàn)39發(fā)射，實(shí)現(xiàn)基站的數(shù)字功率控制。
為了能更好地除去發(fā)射信號(hào)中的噪聲和雜波，中頻信號(hào)送入射頻模塊之前還可以先經(jīng)射頻低通濾波器進(jìn)行濾波。
本發(fā)明中調(diào)制載波由直接數(shù)字合成(DDS)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)生相位、幅度信息一致性較好的正交的正弦和余弦載波信號(hào)，在本發(fā)明的數(shù)字正交調(diào)制單元中由乘法器將基帶信號(hào)和載波信號(hào)進(jìn)行數(shù)字正交調(diào)制，表達(dá)式可寫(xiě)為f(t)＝I′(t)*COS(wt)+Q′(t)*SIN(wt)。假設(shè)功率模板數(shù)據(jù)輸出的爬坡曲線(xiàn)表達(dá)式為g(t)，正交調(diào)制信號(hào)表達(dá)式為fg(t)＝g(t)*f(t)＝g(t)*[I′(t)*COS(wt)+Q′(t)*SIN(wt)]＝g(t)*I′(t)*COS(wt)+g(t)*Q′(t)*SIN(wt)令I(lǐng)g(t)＝g(t)*I(t)，Qg(t)＝g(t)*Q(t)；則fg(t)＝Ig(t)*COS(wt)+Qg(t)*SIN(wt)可見(jiàn)，將I、Q信號(hào)用爬坡曲線(xiàn)加權(quán)后再輸入調(diào)制單元進(jìn)行調(diào)制與對(duì)輸出已調(diào)信號(hào)進(jìn)行加權(quán)可以獲得相同的功率控制效果，但在電路實(shí)現(xiàn)上相對(duì)傳統(tǒng)功率控制方法要簡(jiǎn)單。
權(quán)利要求
1.一種基站功率控制方法，包括以下步驟將原始基帶信號(hào)與功率模板數(shù)據(jù)相乘得到帶功率控制信息的基帶信號(hào)；帶功率控制信息的基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波和數(shù)字上變頻得到高速率基帶信號(hào)；將所述的高速率基帶信號(hào)與載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制；調(diào)制后的基帶信號(hào)經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后，得到模擬的基帶調(diào)制信號(hào)，取本信號(hào)或者該信號(hào)的諧波映象信號(hào)作為中頻信號(hào)送入射頻模塊；射頻模塊和天線(xiàn)作為通道，把帶功率控制的中頻信號(hào)上變頻、放大送入天線(xiàn)，并進(jìn)行發(fā)射。
2.如權(quán)利要求1所述的基站功率控制方法，其特征在于在將中頻信號(hào)送入射頻模塊之前，先對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行濾波。
3.如權(quán)利要求1或2所述的基站功率控制方法，其特征在于所述的載波信號(hào)是正交的載波信號(hào)，所述的高速率基帶信號(hào)與載波信號(hào)進(jìn)行正交調(diào)制。
4.如權(quán)利要求3所述的基站功率控制方法，其特征在于所述的載波信號(hào)是正交的正弦和余弦信號(hào)。
5.如權(quán)利要求3所述的基站功率控制方法，其特征在于所述的載波信號(hào)是由直接數(shù)字合成產(chǎn)生；
6.如權(quán)利要求4所述的基站功率控制方法，其特征在于所述的正交的正弦和余弦信號(hào)是由直接數(shù)字合成產(chǎn)生。
7.一種實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1所述的基站功率控制方法的裝置包括基帶處理單元、射頻模塊、天線(xiàn)，其特征在于還包括功率模塊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元；將基帶處理單元輸出的原始基帶信號(hào)和功率模板數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元輸出的功率模板數(shù)據(jù)相乘的可編程門(mén)陣列；對(duì)相乘結(jié)果進(jìn)行濾波和上變頻的數(shù)字上變頻器；載波信號(hào)產(chǎn)生單元；將上變頻得到的高速率基帶信號(hào)調(diào)制到載波信號(hào)上的數(shù)字調(diào)制單元；將調(diào)制后的信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換的數(shù)模轉(zhuǎn)換單元。
8.如權(quán)利要求7所述的功率控制裝置，其特征在于所述的功率控制裝置還在數(shù)模轉(zhuǎn)換單元和射頻模塊之間有一個(gè)濾波器。
9.如權(quán)利要求7或8所述的功率控制裝置，其特征在于所述的載波信號(hào)產(chǎn)生單元為產(chǎn)生正交信號(hào)的直接數(shù)字合成單元。
10.如權(quán)利要求7或8所述的功率控制裝置，其特征在于所述的數(shù)字調(diào)制單元為數(shù)字正交調(diào)制單元，所述正交調(diào)制單元為乘法器。
全文摘要
基站功率控制裝置包括基帶處理單元、功率模板數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、FPGA、數(shù)字上變頻器、DDs、數(shù)字正交調(diào)制單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、射頻模塊和天線(xiàn)。其控制方法為:將原始基帶信號(hào)與功率模板數(shù)據(jù)相乘得到帶功率控制信息的基帶信號(hào);然后經(jīng)過(guò)濾波和數(shù)字上變頻得到高速率基帶信號(hào);再與正交的載波信號(hào)進(jìn)行正交調(diào)制后,經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換得到模擬的基帶調(diào)制信號(hào),取該信號(hào)或者信號(hào)的諧波映象信號(hào)作為中頻送入射頻模塊;射頻模塊和天線(xiàn)作為通道,把帶功率控制的中頻信號(hào)上變頻、放大送入天線(xiàn),并進(jìn)行發(fā)射。
文檔編號(hào)H04W52/52GK1348262SQ0013070
公開(kāi)日2002年5月8日 申請(qǐng)日期2000年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月9日
發(fā)明者韓富軍, 汪海, 王生牛, 鄭文龍 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司