Gsm時(shí)隙信號(hào)的功率控制方法與裝置及數(shù)字直放站的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種GSM時(shí)隙信號(hào)的功率控制方法與裝置，統(tǒng)計(jì)每個(gè)時(shí)隙的均值功率，從中找出最大均值功率，再通過(guò)查表法確定最大均值功率對(duì)應(yīng)的衰減量，最后按照確定的衰減量對(duì)GSM時(shí)隙信號(hào)進(jìn)行衰減。由于以時(shí)隙為對(duì)象來(lái)統(tǒng)計(jì)均值功率，本方法與裝置可以很好的控制各種情況的時(shí)隙信號(hào)的功率，又由于采用了查表法，本方法與裝置可以快速進(jìn)行功率衰減，且本方法與裝置可以用全數(shù)字方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，調(diào)試修改簡(jiǎn)單快捷，又省去了模擬電路的硬件成本。在現(xiàn)有數(shù)字直放站的FPGA上增加相應(yīng)的算法來(lái)實(shí)現(xiàn)上述裝置，即得到本發(fā)明的數(shù)字直放站。
【專(zhuān)利說(shuō)明】GSM時(shí)隙信號(hào)的功率控制方法與裝置及數(shù)字直放站
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及功放【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種GSM(Global System for Mobilecommunication，全球移動(dòng)通信系統(tǒng))時(shí)隙信號(hào)的功率控制方法與裝置及數(shù)字直放站。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，公知的功率放大電路存在三個(gè)工作區(qū)域:截止區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū)。其工作模型可直接以輸入信號(hào)大小X為自變量，輸出功率大小I為應(yīng)變量，放大倍數(shù)為β，對(duì)應(yīng)的傳輸函數(shù)表達(dá)式為y=0*x。功放工作在截止區(qū)時(shí)，由于輸入信號(hào)太小，信號(hào)被截?cái)啵Ψ挪黄鸱糯笞饔?，即β值為零；功放工作在放大區(qū)時(shí)，功放為線性放大狀態(tài)，輸出功率為輸入功率的β倍，其中β值為一固定常數(shù)；功放工作在飽和區(qū)，雖然輸出功率仍為輸入功率的放大倍數(shù)關(guān)系，但該放大倍數(shù)β值不為常量，一般隨輸入信號(hào)的增大，放大倍數(shù)β值逐漸減小，由于輸入飽和，功放的放大性能?chē)?yán)重下降，嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生信號(hào)失真。
[0003]為了避免信號(hào)失真，理論設(shè)計(jì)的功率放大電路均需工作在線性放大區(qū)，即輸入信號(hào)應(yīng)滿足一定大小范圍，防止功放進(jìn)入飽和區(qū)?，F(xiàn)有的技術(shù)均采用在功率放大電路前級(jí)，增加模擬ALC(Automatic Level Control，自動(dòng)增益控制)電路，以限制功放輸入信號(hào)功率。該模擬ALC電路通常由功率檢波電路、可變?cè)鲆嬲{(diào)整電路組成。其原理為通過(guò)功率檢波電路檢測(cè)功放輸入信號(hào)功率，當(dāng)輸入信號(hào)大于所需功放線性放大區(qū)最大輸入功率時(shí)，調(diào)整可變?cè)鲆嬲{(diào)整電路，設(shè)置相應(yīng)衰減，以使功放輸入信號(hào)功率低于門(mén)限值，當(dāng)輸入信號(hào)小于所需功放線性放大區(qū)最大輸入功率時(shí)，不調(diào)整可變?cè)鲆嬲{(diào)整電路。這種方法，能對(duì)全時(shí)隙信號(hào)起至IJ很好的功率控制作用，但對(duì)間隔時(shí)隙、單時(shí)隙信號(hào)控制能力較差，且對(duì)全時(shí)隙、間隔時(shí)隙、單時(shí)隙各自功率控制點(diǎn)不一致。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出了一種GSM時(shí)隙信號(hào)的功率控制方法與裝置及一種數(shù)字直放站，以完善對(duì)各種時(shí)隙信號(hào)的功率控制功能。
[0005]一種GSM時(shí)隙信號(hào)的功率控制方法，包括步驟:
[0006]計(jì)算GSM時(shí)隙信號(hào)的功率；
[0007]統(tǒng)計(jì)GSM時(shí)隙信號(hào)每個(gè)時(shí)隙的均值功率；
[0008]比較單載波每個(gè)時(shí)隙的均值功率,確定最大均值功率；
[0009]查找功率與衰減量的映射關(guān)系表，確定所述最大均值功率對(duì)應(yīng)的衰減量；
[0010]按照所述最大均值功率對(duì)應(yīng)的衰減量，對(duì)GSM時(shí)隙信號(hào)進(jìn)行衰減。
[0011]一種GSM時(shí)隙信號(hào)的功率控制裝置，包括:
[0012]功率計(jì)算模塊，用于計(jì)算GSM時(shí)隙信號(hào)的功率；
[0013]時(shí)隙均值功率統(tǒng)計(jì)模塊，用于統(tǒng)計(jì)GSM時(shí)隙信號(hào)每個(gè)時(shí)隙的均值功率；
[0014]時(shí)隙均值功率比較模塊，用于比較單個(gè)載波每個(gè)時(shí)隙的均值功率，確定最大均值功率;[0015]衰減量查表模塊，用于查找功率與衰減量的映射關(guān)系表，確定所述最大均值功率對(duì)應(yīng)的衰減量；
[0016]數(shù)字增益調(diào)整模塊，用于按照所述最大均值功率對(duì)應(yīng)的衰減量，對(duì)GSM時(shí)隙信號(hào)進(jìn)行衰減。
[0017]一種數(shù)字直放站,包括依次相連的FPGA (Field Programmable Gate Array,現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)、數(shù)/模變換器、混頻器和功率放大器，所述FPGA包括數(shù)字處理單元和功率控制裝置，所述功率控制裝置連接在所述數(shù)字處理單元與所述數(shù)/模變換器之間，為權(quán)利要求5-9任一項(xiàng)所述的GSM時(shí)隙信號(hào)的功率控制裝置。
[0018]本發(fā)明GSM時(shí)隙信號(hào)的功率控制方法與裝置，統(tǒng)計(jì)每個(gè)時(shí)隙的均值功率，從中找出最大均值功率，再通過(guò)查表法確定最大均值功率對(duì)應(yīng)的衰減量，最后按照確定的衰減量對(duì)GSM時(shí)隙信號(hào)進(jìn)行衰減。由于以時(shí)隙為對(duì)象來(lái)統(tǒng)計(jì)均值功率，本方法與裝置可以很好的控制各種情況的時(shí)隙信號(hào)的功率，又由于采用了查表法，本方法與裝置可以快速進(jìn)行功率衰減，且本方法與裝置可以用全數(shù)字方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，調(diào)試修改簡(jiǎn)單快捷，又省去了模擬電路的硬件成本。在現(xiàn)有數(shù)字直放站的FPGA上增加相應(yīng)的算法來(lái)實(shí)現(xiàn)上述裝置，即得到本發(fā)明的數(shù)字直放站，其有益效果不再贅述。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明GSM時(shí)隙信號(hào)的功率控制方法的流程示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明GSM時(shí)隙信號(hào)的功率控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明GSM時(shí)隙信號(hào)的功率控制裝置其中一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4為本發(fā)明數(shù)字直放站的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例詳細(xì)解釋本發(fā)明。
[0024]本發(fā)明GSM時(shí)隙信號(hào)的功率控制方法，如圖1所示，包括步驟:
[0025]步驟S1、計(jì)算GSM時(shí)隙信號(hào)的功率；
[0026]步驟S2、統(tǒng)計(jì)GSM時(shí)隙信號(hào)每個(gè)時(shí)隙的均值功率；
[0027]步驟S3、比較單載波每個(gè)時(shí)隙的均值功率，確定最大均值功率；
[0028]步驟S4、查找功率與衰減量的映射關(guān)系表，確定所述最大均值功率對(duì)應(yīng)的衰減量;
[0029]步驟S5、按照所述最大均值功率對(duì)應(yīng)的衰減量，對(duì)GSM時(shí)隙信號(hào)進(jìn)行衰減。
[0030]GSM單載波由8個(gè)時(shí)隙組成，每個(gè)時(shí)隙長(zhǎng)577us。本方法分別統(tǒng)計(jì)每個(gè)時(shí)隙的均值功率，并從中找出最大值作為單載波的最大均值功率，再查找找到對(duì)應(yīng)的衰減量，從而對(duì)GSM時(shí)隙信號(hào)進(jìn)行功率衰減。
[0031]為了減少運(yùn)算量，可以將GSM時(shí)隙信號(hào)I路數(shù)據(jù)和Q路數(shù)據(jù)的平方和或模之和作為GSM時(shí)隙信號(hào)的功率。
[0032]由于無(wú)法判斷單時(shí)隙開(kāi)始與結(jié)束的時(shí)刻，優(yōu)選地采用1/2時(shí)隙或1/4時(shí)隙均值功率統(tǒng)計(jì)法實(shí)現(xiàn)所述步驟統(tǒng)計(jì)GSM時(shí)隙信號(hào)每個(gè)時(shí)隙的均值功率。
[0033]作為一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述功率與衰減量的映射關(guān)系表中，最大衰減量為-15.5dbm,衰減精度為 0.1dbm 或 0.5dbm。
[0034]本發(fā)明GSM時(shí)隙信號(hào)的功率控制裝置，如圖2所示，包括:
[0035]功率計(jì)算模塊，用于計(jì)算GSM時(shí)隙信號(hào)的功率；
[0036]時(shí)隙均值功率統(tǒng)計(jì)模塊，用于統(tǒng)計(jì)GSM時(shí)隙信號(hào)每個(gè)時(shí)隙的均值功率；
[0037]時(shí)隙均值功率比較模塊，用于比較單個(gè)載波每個(gè)時(shí)隙的均值功率，確定最大均值功率;
[0038]衰減量查表模塊，用于查找功率與衰減量的映射關(guān)系表，確定所述最大均值功率對(duì)應(yīng)的衰減量；
[0039]數(shù)字增益調(diào)整模塊，用于按照所述最大均值功率對(duì)應(yīng)的衰減量，對(duì)GSM時(shí)隙信號(hào)進(jìn)行衰減。
[0040]由以上描述及圖2可知，功率計(jì)算模塊、時(shí)隙均值功率統(tǒng)計(jì)模塊、時(shí)隙均值功率比較模塊、衰減量查表模塊和數(shù)字增益調(diào)整模塊依次相連構(gòu)成了本裝置。
[0041]作為一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，如圖3所示，本裝置還包括最大時(shí)隙均值功率輸出模塊和時(shí)隙計(jì)數(shù)模塊。其中，最大時(shí)隙均值功率輸出模塊用于保存所述最大均值功率，并輸出至所述衰減量查表模塊；時(shí)隙計(jì)數(shù)模塊，用于在所述時(shí)隙均值功率比較模塊完成單載波8個(gè)時(shí)隙的均值功率比較后，對(duì)所述時(shí)隙均值功率比較模塊的數(shù)據(jù)清零，并更新所述最大時(shí)隙均值功率輸出模塊保存的所述最大均值功率。
[0042]GSM數(shù)字復(fù)信號(hào)X的表達(dá)式為x=I+Q*j，數(shù)字功率值P表達(dá)式為P~2=I~2+Q~2，由于后級(jí)采用查表計(jì)算方法，為降低計(jì)算量，功率計(jì)算模塊可以僅對(duì)I路數(shù)據(jù)和Q路數(shù)據(jù)求平方和，而不做開(kāi)方運(yùn)算，即取計(jì)算功率值的平方為功率值。或采用|I| + |Q|等效為功率值P，只做數(shù)據(jù)取模求和運(yùn)算，減少算法占用資源。
[0043]時(shí)隙均值功率統(tǒng)計(jì)模塊無(wú)法準(zhǔn)確判斷單時(shí)隙的開(kāi)始和結(jié)束，只能隨機(jī)默認(rèn)時(shí)隙開(kāi)始，統(tǒng)計(jì)相應(yīng)時(shí)長(zhǎng)，做為該時(shí)隙功率均值，這樣如果直接對(duì)單時(shí)隙577US計(jì)算平均功率，由于計(jì)算認(rèn)為的單時(shí)隙周期窗口與實(shí)際信號(hào)單時(shí)隙周期窗口不完全重合，計(jì)算統(tǒng)計(jì)的時(shí)隙周期窗口就會(huì)包含上一時(shí)隙功率和本時(shí)隙功率，當(dāng)實(shí)際信號(hào)只有一個(gè)時(shí)隙有功率時(shí)，顯然取其求平均并不能準(zhǔn)確的反應(yīng)該時(shí)隙的均值功率，這里可以采用1/2時(shí)隙或1/4時(shí)隙均值功率統(tǒng)計(jì)的方法。以1/2時(shí)隙均值功率統(tǒng)計(jì)方法為例，將GSM單載波8時(shí)隙信號(hào)均分為16分，即每次只統(tǒng)計(jì)1/2時(shí)隙均值作為該時(shí)隙的均值功率，這樣當(dāng)上述現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，雖然本次統(tǒng)計(jì)該時(shí)隙均值功率存在較大誤差，但其后一個(gè)1/2時(shí)隙均值功率能準(zhǔn)確反應(yīng)該時(shí)隙均值功率，從而降低統(tǒng)計(jì)誤差。
[0044]時(shí)隙均值功率比較模塊，對(duì)單載波8個(gè)時(shí)隙的均值功率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較，找出其中最大的單時(shí)隙均值功率值。以1/2時(shí)隙均值功率統(tǒng)計(jì)方法為例，為找出單載波8時(shí)隙最大的均值時(shí)隙功率，以16次比較為一周期，每個(gè)比較周期完成后找出其中最大的單時(shí)隙功率值，并輸出給后級(jí)模塊。
[0045]最大時(shí)隙均值功率輸出模塊，完成每個(gè)比較周期產(chǎn)生的最大均值功率輸出，主要起數(shù)據(jù)緩沖作用。
[0046]時(shí)隙計(jì)數(shù)模塊，控制完成每個(gè)比較周期后，對(duì)時(shí)隙均值比較模塊數(shù)據(jù)清零，并更新最大時(shí)隙均值功率輸出模塊。
[0047]衰減量查表模塊，完成最大均值功率與所需衰減的一一映射關(guān)系轉(zhuǎn)換，這里可根據(jù)實(shí)際指標(biāo)需求確定衰減值精度，通常以0.5dbm或0.1dbm為精度值，表長(zhǎng)深度以所需控制的范圍為參考。由于數(shù)字信號(hào)處理為獲得較好數(shù)字量化性能，鏈路均滿足數(shù)值最大化要求，這樣通常衰減查表表長(zhǎng)范圍以15.5dbm可控即可滿足實(shí)際設(shè)計(jì)需求，即最大衰減量為-15.5dbm，這樣如果以0.5dbm為精度值，則表長(zhǎng)為31 ;以0.1dbm精度值，則表長(zhǎng)為156。
[0048]衰減量查表模塊可以采用邏輯判斷方法，即首先將起控功率值按數(shù)值大小順序排成數(shù)據(jù)表，每相鄰兩個(gè)數(shù)據(jù)之間為一個(gè)衰減區(qū)間，對(duì)應(yīng)一個(gè)衰減值，統(tǒng)計(jì)得到的最大時(shí)隙平均功率值，分別與各個(gè)區(qū)間比較，判斷落于那個(gè)功率區(qū)間，從而得到對(duì)應(yīng)衰減值控制增益數(shù)字調(diào)整模塊。
[0049]衰減量查表模塊還可以采用按地址讀取方法，即首先將衰減量按大小順序存入一個(gè)只讀ROM (Read-Only Memory，只讀內(nèi)存)中，只讀ROM的數(shù)據(jù)地址對(duì)應(yīng)功率值大小，統(tǒng)計(jì)得到的最大均值功率作為只讀ROM的尋址地址，讀取相應(yīng)地址空間的ROM數(shù)據(jù)即衰減值控制增益數(shù)字調(diào)整模塊。
[0050]作為一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，衰減量查表模塊采用多張數(shù)據(jù)表監(jiān)控控制選擇模式，每張數(shù)據(jù)表對(duì)應(yīng)一個(gè)最大輸出均值功率等級(jí)。即對(duì)不同輸出功率等級(jí)需求，可通過(guò)監(jiān)控配置選擇，滿足不同功率功放輸入功率要求。
[0051]數(shù)字增益調(diào)整模塊，實(shí)際上完成的是對(duì)輸入數(shù)字信號(hào)經(jīng)相應(yīng)衰減量衰減后輸出。
[0052]為了克服模擬ALC電路的缺陷，本裝置可以采用全數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)。具體地可以通過(guò)在數(shù)字主芯片F(xiàn)PGA內(nèi)增加相應(yīng)算法模塊，即可省去功放模擬ALC電路，實(shí)現(xiàn)數(shù)字輸出的最大均值功率控制。
[0053]本發(fā)明數(shù)字直放站，如圖4所示，包括依次相連的FPGA、數(shù)/模變換器、混頻器和功率放大器，所述FPGA包括數(shù)字處理單元和功率控制裝置，所述功率控制裝置連接在所述數(shù)字處理單元與所述數(shù)/模變換器之間，與上述GSM時(shí)隙信號(hào)的功率控制裝置具有同樣的特征。主芯片F(xiàn)PGA的數(shù)字處理單元輸出復(fù)數(shù)信號(hào)給功率控制裝置，功率控制裝置完成限功率控制，限功率輸出信號(hào)由數(shù)/模轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M中頻信號(hào)，再經(jīng)模擬混頻器上變頻至射頻信號(hào)，射頻信號(hào)經(jīng)功率放大器，放大輸出后由天線發(fā)射出去。
[0054]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種GSM時(shí)隙信號(hào)的功率控制方法，其特征在于，包括步驟: 計(jì)算GSM時(shí)隙信號(hào)的功率； 統(tǒng)計(jì)GSM時(shí)隙信號(hào)每個(gè)時(shí)隙的均值功率； 比較單載波每個(gè)時(shí)隙的均值功率，確定最大均值功率； 查找功率與衰減量的映射關(guān)系表，確定所述最大均值功率對(duì)應(yīng)的衰減量； 按照所述最大均值功率對(duì)應(yīng)的衰減量，對(duì)GSM時(shí)隙信號(hào)進(jìn)行衰減。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GSM時(shí)隙信號(hào)的功率控制方法，其特征在于，將GSM時(shí)隙信號(hào)I路數(shù)據(jù)和Q路數(shù)據(jù)的平方和或模之和作為GSM時(shí)隙信號(hào)的功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的GSM時(shí)隙信號(hào)的功率控制方法，其特征在于，采用1/2時(shí)隙或1/4時(shí)隙均值功率統(tǒng)計(jì)法實(shí)現(xiàn)所述步驟統(tǒng)計(jì)GSM時(shí)隙信號(hào)每個(gè)時(shí)隙的均值功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的GSM時(shí)隙信號(hào)的功率控制方法，其特征在于，所述功率與衰減量的映射關(guān)系表中，最大衰減量為-15.5dbm，衰減精度為0.1dbm或0.5dbm。
5.—種GSM時(shí)隙信號(hào)的功率控制裝置，其特征在于，包括: 功率計(jì)算模塊，用于計(jì)算GSM時(shí)隙信號(hào)的功率； 時(shí)隙均值功率統(tǒng)計(jì)模塊，用于統(tǒng)計(jì)GSM時(shí)隙信號(hào)每個(gè)時(shí)隙的均值功率； 時(shí)隙均值功率比較模塊，用于比較單個(gè)載波每個(gè)時(shí)隙的均值功率，確定最大均值功率； 衰減量查表模塊，用于查找功率與衰減量的映射關(guān)系表，確定所述最大均值功率對(duì)應(yīng)的衰減量； 數(shù)字增益調(diào)整模塊，用于按照所述最大均值功率對(duì)應(yīng)的衰減量，對(duì)GSM時(shí)隙信號(hào)進(jìn)行衰減。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的GSM時(shí)隙信號(hào)的功率控制裝置，其特征在于， 還包括最大時(shí)隙均值功率輸出模塊，用于保存所述最大均值功率，并輸出至所述衰減量查表模塊； 還包括時(shí)隙計(jì)數(shù)模塊，用于在所述時(shí)隙均值功率比較模塊完成單載波8個(gè)時(shí)隙的均值功率比較后，對(duì)所述時(shí)隙均值功率比較模塊的數(shù)據(jù)清零，并更新所述最大時(shí)隙均值功率輸出模塊保存的所述最大均值功率。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的GSM時(shí)隙信號(hào)的功率控制裝置，其特征在于，所述功率計(jì)算模塊用于將GSM時(shí)隙信號(hào)I路數(shù)據(jù)和Q路數(shù)據(jù)的平方和或模之和作為GSM時(shí)隙信號(hào)的功率。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的GSM時(shí)隙信號(hào)的功率控制裝置，其特征在于，所述時(shí)隙均值功率統(tǒng)計(jì)模塊采用1/2時(shí)隙或1/4時(shí)隙均值功率統(tǒng)計(jì)法實(shí)現(xiàn)所述步驟統(tǒng)計(jì)GSM時(shí)隙信號(hào)每個(gè)時(shí)隙的均值功率。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的GSM時(shí)隙信號(hào)的功率控制裝置，其特征在于，所述功率與衰減量的映射關(guān)系表中，最大衰減量為-15.5dbm，衰減精度為0.1dbm或0.5dbm。
10.一種數(shù)字直放站，其特征在于，包括依次相連的FPGA、數(shù)/模變換器、混頻器和功率放大器，所述FPGA包括數(shù)字處理單元和功率控制裝置，所述功率控制裝置連接在所述數(shù)字處理單元與所述數(shù)/模變換器之間，為權(quán)利要求5-9任一項(xiàng)所述的GSM時(shí)隙信號(hào)的功率控制裝置。
【文檔編號(hào)】H04B7/155GK103633958SQ201210306798
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月24日
【發(fā)明者】徐節(jié)濤 申請(qǐng)人:京信通信系統(tǒng)（中國(guó)）有限公司