CN1138432C - 宽带多载波基站的开环功率控制装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供宽带多载波基站的开环功率控制装置及方法，该装置包含：N个数字上变频器、控制数据产生单元、N个数字乘法器、加法器、数模转换器、滤波器以及数控衰减器；控制数据产生单元包含：数据处理单元，从功率控制数据和载频信息分离出各个载频的动态功率等级控制信号和静态功率控制信号；地址产生单元，读取上下坡功率控制数据并输出，这些控制信号分别提供给乘法器和数控衰减器进行开环功能控制。

Description

宽带多载波基站的开环功率控制装置及其方法

本发明涉及数字移动通信系统中的功率控制装置及其控制方法，尤其涉及宽带多载波GSM基站的开环功率控制装置及其控制方法。

GSM是目前世界上市场占有率最高的一种数字蜂窝移动通信系统。在GSM系统中，为了提高系统容量，其有效的措施之一是提高频谱的利用率，具体表现形式是减少信道间的干扰。目前减少干扰的方法主要有3种：自动功率控制、跳频与不连续发射(DTX)。不连续发射实际上是通过功率控制来实现的，由此可见，GSM的功率控制对于增加系统容量和提高信道质量意义重大。

自动功率控制的基本原理是：当不需要最大发射功率就能达到良好传输质量的情况时，系统自适应地降低发射机的发射功率。即在保证传输质量高于给定门限的前提下降低移动台和基站的平均发射功率，从而减少了对其它信道的干扰。

传统的窄带GSM基站一般采用如图1所示的闭环功率控制技术。它是针对每个载波单独进行功率控制的。控制过程为：检测器105检测得到功放输出的正向功率检测电压，然后将该功率检测电压与按照一定的算法预先得到的模板曲线106在加法器104处实现减法运算，其差值再通过积分器103去控制发射通道中的压控衰减器101，改变信号的发射功率。若在某时刻检测到的功率电压低于的已知模板电压106，则积分器103输出电压上升，衰减器101衰减量降低，输出功率增加，促使正向功率检测电压提升；当检测电压高于模板电压106时，积分器103输出电压下降，衰减器101衰减量增加，功放的最终输出功率下降，导致检测器输出电压下降。

宽带多载波GSM系统的功率控制是GSM基站由窄带到宽带演变过程中出现的一个新课题，它也是宽带多载波GSM基站必须解决的一个问题。由于宽带基站与传统的基站结构有很大的区别，传统的单载波功率控制方法很难实用于宽带基站中，目前在国内外尚未见到有关GSM多载波功率控制的相关资料。

多载波信号是各单载波信号的合成。由于各载波的频点和功率的可变性以及多载波合成信号包络的难以预测性，很难通过简单的方法检测出各个载频的功率包络，而实时检测出每个载波的功率包络是实现功率闭环控制的前提条件。因此实现多载波信号的闭环功率控制难度较大。

因此，本发明的目的在于提供一种基于宽带GSM基站的开环功率控制装置，它能较佳地解决宽带多载波基站的自动功率控制。

同时，本发明的另一个目的在于提供一种基于宽带GSM基站的开环功率控制方法，利用上述控制装置以解决宽带多载波基站的自动功率控制。

本发明的基于宽带GSM基站的开环功率控制方案是利用多载波发信通道具有超线性特性这一固有特性，可以使多个载波同时完成功率控制，并能同时满足GSM功率控制对时域和频域模板的要求。另外本发明提供的功率控制方法使各载波的功率控制相互独立，能够灵活方便地改变任意载波任一时隙的发射功率。

根据上述的本发明的目的，本发明的目的是提供一种宽带多载波基站的开环功率控制装置，包含：

N个数字上变频器，每个数字上变频器接收一路基带信号，并对该基带信号进行上变频；

控制数据产生单元，其具有功率控制数据和载频信息输入端，用于接收功率控制数据和载频信息；所述控制数据产生单元包含：

上下坡功率控制曲线存储器，存储上下坡功率控制曲线；

数据处理单元，接收所述功率控制数据和载频信息，从所述功率控制数据和载频信息分离出各个载频的动态功率等级控制信号和静态功率控制信号；

地址产生单元，根据时分多址系统中的时隙时钟产生读取上下坡功率控制曲线的地址，并根据该地址从所述上下坡功率控制曲线存储器中读取上下坡功率控制曲线并输出；

N个数字乘法器，分别与所述N个数字上变频器和所述控制数据产生单元相连，将所述N个数字上变频器输出的载频信号与所述控制数据产生单元中的所述数据处理单元输出的各个载频的动态功率等级控制信号和所述上下坡功率控制曲线存储器输出的上下坡功率控制曲线相乘，输出经动态功率等级控制和上下坡功率控制的信号；

加法器，与所述N个数字乘法器相连，将所述N个数字乘法器的输出信号进行相加，得到多载波信号；

数模转换器，与所述加法器相连，对所述加法器输出的多载波信号进行数模转换；

滤波器，与所述数模转换器相连，对数模转换器输出的信号进行滤波；

以及数控衰减器，与所述滤波器和所述控制数据产生单元相连，根据所述控制数据产生单元的静态功率等级控制信号，对所述滤波器输出的信号进行静态功率控制。

根据本发明的另一目的，本发明还提供一种宽带多载波基站的开环功率控制方法，用于对多载波信号进行功率控制，包含下列步骤：

接收各路基带信号和功率控制数据和载频信息；

对各路基带信号分别进行数字上变频；

从功率控制数据和载频信息中分离出各个载频的动态功率等级控制信号；

根据时分多址系统中的时隙时钟产生读取上下坡功率控制数据的地址；

根据该地址取得上下坡功率控制数据；

将各个经数字上变频的信号与所述动态功率等级控制信号和所述上下坡功率控制数据相乘，输出经动态功率等级控制和上下坡功率控制的输出信号；

将所述经动态功率等级控制和上下坡功率控制的输出信号相加，得到多载波合路后信号；

将所述经动态功率等级控制和上下坡功率控制的多载波合路后信号进行数模转换和滤波；

根据从所述功率控制数据和载频信息中分离出的静态功率等级控制信号对所述经滤波的输出信号进行静态功率等级控制。

如上所述，由于本发明的功率控制方法利用宽带发信机的良好的线性，将功率等级控制与上下坡功率控制分离，同时将静态功率等级控制放在射频部分进行，将动态功率等级控制放在数字域中进行，因此，如有如下的优点：

1、可以同时完成多个载波的功率控制，并能同时满足协议规定的时域和频域模板的要求；

2、各载波的动态功率控制和上下坡控制相互独立，能够灵活方便地改变任意载波任一时隙的发射功率；

3、各个载波在不同功率等级对应不同的上下坡功率控制曲线，其控制在数字域完成；

4、不同的动态功率等级对应不同的上下坡功率控制曲线，功率等级切换时上下坡曲线平滑过渡。

下面参照附图并结合实施例，详细描述本发明的实施例，附图中：

图1是传统单载波GSM基站闭环功率控制的原理框图；

图2是本发明的多载波基站的开环功率控制装置的结构框图。

如图2所示，多载波信号可以由多个基带信号经上变频然后相加形成。在图2中，有N个基带信号201、202、…、20N，相应地，为处理这些基带信号201、202、…、20N，开环功率控制装置包含有N个数字上变频器301、302、…、30N，每个数字上变频器301、302、…、30N可实现对基带信号的数字上变频的功能。控制数据产生单元40是输出动态功率等级分载频控制信号、静态功率等级控制和上下坡功率控制信号的单元。

控制数据产生单元40包括数据处理单元401、地址产生单元402和上下坡功率控制数据存储器403。数据处理单元401接收功率控制数据和载频信息。在功率控制数据和载频信息中包括了各载频的动态功率等级控制信号和静态功率等级控制信号。数据处理单元401将功率控制数据和载频信息中包含的各载频的动态功率等级控制信号和静态功率等级控制信号分离出来，将各载频的动态功率等级控制信号分别提供给相应的数字乘法器501、502、…、50N，进行动态功率等级控制；将静态功率等级控制信号提供给多载波宽带发信机90中的数控衰减器DCA，进行静态功率等级控制。

控制数据产生单元40中的上下坡功率控制数据存储器403中存储了上下坡功率控制数据，该功率控制数据是上下坡功率控制曲线，该数据用于上下坡功率控制。控制数据产生单元40中的地址产生单元402根据时分多址系统中的时隙时钟产生读取上下坡控制数据所需要的地址，然后，从上下坡功率控制数据存储器403中选取出上下坡功率控制数据，提供给数字乘法器501、502、…50N，在数字乘法器501、502、…、50N中，进行上下坡功率控制。数字乘法单元501、502、…、50N将经上变频的载频信号与控制数据产生单元40提供的动态功率等级控制信号和上下坡功率控制数据相乘，产生经动态功率等级控制和上下坡功率控制的信号。然后，在加法器60中，将这些经动态功率等级控制和上下坡功率控制的信号相加，得到多载波信号。然后提供给后续的数模转换器(DAC)70，进行数模转换和滤波(在滤波器80中进行)。

如上所述，在本实施例中，上下坡功率控制是通过数字乘法器501、502、…、50N来实现的。数字乘法单元由于不存在非线性问题，因此，控制准确度大为提高，而且还可以通过预先对上下坡曲线进行预失真处理的方法来降低对宽带发射通道的线性要求。也就是说，可以预先根据宽带发射通的失真程度，对上下功率控制数据进行预失真处理，以补偿宽带发射通道的失真。

如图2所示，在宽带发信机90中，包括有一个数控衰减器DCA，该数控衰减器DCA可以在控制数据产生单元40提供的静态功率等级控制信号的控制下，对滤波器80输出的多载波信号进行静态功率等级控制。

以上详细描述了本发明的宽带多载波基站的开环功率控制装置，在上面的描述中也包含了宽带多载波基站的开环功率控制方法，现将该方法归纳如下：

开环功率控制方法包含下列步骤：

接收各路基带信号和功率控制数据和载频信息；

对各路基带信号分别进行数字上变频；

从功率控制数据和载频信息中分离出各个载频的动态功率等级控制信号；

根据时分多址系统中的时隙时钟产生读取上下坡功率控制数据的地址；

根据该地址取得上下坡功率控制数据；

将各个经数字上变频的信号与动态功率等级控制信号和上下坡功率控制数据相乘，输出经动态功率等级控制和上下坡功率控制的输出信号；

将经动态功率等级控制和上下坡功率控制的输出信号相加，得到多载波信号；

将经动态功率等级控制和上下坡功率控制的多载波信号进行数模转换和滤波；

根据从功率控制数据和载频信息中分离出的静态功率等级控制信号对经滤波的输出信号进行静态功率等级控制。

Claims (5)

1、一种宽带多载波基站的开环功率控制装置，包含：

N个数字上变频器，每个数字上变频器接收一路基带信号，并对该基带信号进行上变频；

控制数据产生单元，其具有功率控制数据和载频信息输入端，用于接收功率控制数据和载频信息；所述控制数据产生单元包含：

上下坡功率控制曲线存储器，存储上下坡功率控制曲线；

数据处理单元，接收所述功率控制数据和载频信息，从所述功率控制数据和载频信息分离出各个载频的动态功率等级控制信号和静态功率控制信号；

地址产生单元，根据时分多址系统中的时隙时钟产生读取上下坡功率控制曲线的地址，并根据该地址从所述上下坡功率控制曲线存储器中读取上下坡功率控制曲线并输出；

N个数字乘法器，分别与所述N个数字上变频器和所述控制数据产生单元相连，将所述N个数字上变频器输出的载频信号与所述控制数据产生单元中的所述数据处理单元输出的各个载频的动态功率等级控制信号和所述上下坡功率控制曲线存储器输出的上下坡功率控制曲线相乘，输出经动态功率等级控制和上下坡功率控制的信号；

加法器，与所述N个数字乘法器相连，将所述N个数字乘法器的输出信号进行相加，得到多载波信号；

数模转换器，与所述加法器相连，对所述加法器输出的多载波信号进行数模转换；

滤波器，与所述数模转换器相连，对数模转换器输出的信号进行滤波；

以及数控衰减器，与所述滤波器和所述控制数据产生单元相连，根据所述控制数据产生单元的静态功率等级控制信号，对所述滤波器输出的信号进行静态功率控制。

2、如权利要求1所述的宽带多载波基站的开环功率控制装置，其特征在于，所述上下坡功率控制曲线存储器是预先根据宽带发射通道的失真程序对所述上下坡功率控制曲线进行预失真处理的存储器。

3、一种宽带多载波基站的开环功率控制方法，用于对多载波信号进行功率控制，包含下列步骤：

接收各路基带信号和功率控制数据和载频信息；

对各路基带信号分别进行数字上变频；

从功率控制数据和载频信息中分离出各个载频的动态功率等级控制信号；

根据时分多址系统中的时隙时钟产生读取上下坡功率控制数据的地址；

根据该地址取得上下坡功率控制数据；

将各个经数字上变频的信号与所述动态功率等级控制信号和所述上下坡功率控制数据相乘，输出经动态功率等级控制和上下坡功率控制的输出信号；

将所述经动态功率等级控制和上下坡功率控制的输出信号相加，得到多载波合路后信号；

将所述经动态功率等级控制和上下坡功率控制的多载波合路后信号进行数模转换和滤波；

根据从所述功率控制数据和载频信息中分离出的静态功率等级控制信号对所述经滤波的输出信号进行静态功率等级控制。

4、如权利3所述的宽带多载波基站的开环功率控制方法，其特征在于，所述上下坡功率控制数据为上下坡功率控制曲线。

5、如权利要求3或4所述的宽带多载波基站的开环功率控制方法，其特征在于，所述上下坡功率控制数据预先根据宽带发射通道的失真程度进行了预失真处理。

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