專利名稱：一種用于移動通信系統(tǒng)的功率控制裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動通信系統(tǒng)高、中頻信號的定量衰減技術(shù)，具體涉及一種用 于全球移動通信系統(tǒng)功率控制的裝置及方法。
背景技術(shù)：
衰減器是一種常用的電子測量設(shè)備，它通常插在信號源與負載之間，用于 調(diào)節(jié)信號的大小，防止負載電路過載，數(shù)控衰減器作為一種新型的衰減器在電 子領(lǐng)域有著廣泛的應用。很多電子設(shè)備(例如，通訊設(shè)備、雷達或無線電局域 網(wǎng)設(shè)備等)都需要對高、中頻信號進行定量衰減，所述定量衰減實際上是對高、 中頻信號進行精確量化，而數(shù)控衰減器量化精度的高低將直接影響到這些電子 設(shè)備的性能指標以及它們的使用性能。GSM(全球移動通信系統(tǒng))作為以話音業(yè)務為主的第二代數(shù)字移動蜂窩通 信系統(tǒng)在全世界范圍內(nèi)已經(jīng)得到了廣泛的應用。在GSM系統(tǒng)中，通過功率控制 技術(shù)實現(xiàn)頻譜利用率的提高、信道間干擾的減少，以此提高系統(tǒng)的容量。為了 達到上述要求，根據(jù)GSM規(guī)范，需要實現(xiàn)0~6級靜態(tài)功率控制和0 15級動態(tài) 功率控制，共22級功率控制，其中每個等級大的功率間相差2dB,每個等級的 輸出功率波動范圍小于ldBm。同時，為了優(yōu)化調(diào)制頻譜，GSM規(guī)范還規(guī)定了 相鄰時隙的功率包絡變化范圍，要求過渡區(qū)是一個上、下坡曲線漸進的過程， 曲線最低點的功率小于時隙載波功率30dB，因此，GSM功率控制的動態(tài)范圍要 達到72dB。目前一般釆用數(shù)控衰減器來實現(xiàn)GSM功率控制，如圖l所示為現(xiàn)有技術(shù)中實現(xiàn)功率控制的裝置的具體實現(xiàn)框圖，功率控制單元101根據(jù)載波輸出功率等 級和前向功率反饋;險測值計算出功率包絡類型和功率衰減等參數(shù)，將功率包絡類型參數(shù)得到功率時間包絡曲線表存入存儲器102中，與已調(diào)制的正交上變頻 信號通過乘法器103相乘，得到包含調(diào)制信息的功率控制信號，通過DAC轉(zhuǎn)換 器(數(shù)模轉(zhuǎn)換器)104得到模擬中頻已調(diào)信號，再通過射頻處理電路105完成射 頻混頻、濾波等處理，得到射頻已調(diào)信號，根據(jù)輸入的功率衰減參數(shù)，數(shù)控衰 減器106對射頻已調(diào)信號進行衰減控制，并將衰減后的射頻信號送到功率放大 器107進行》文大輸出，并同時送往前向功率反4責^r測電^各108對當前時隙載頻 輸出的功率進行耦合、檢波，再通過ADC轉(zhuǎn)換器(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)109得到當前 時隙的前向功率反饋檢測值，通過功率反饋采集控制器將檢測值送給功率控制 單元101進行功率控制，所述數(shù)控衰減器106的標稱精度一般是士0.5dB。現(xiàn)有技術(shù)中采用兩片上述數(shù)控衰減器級聯(lián)的方式來實現(xiàn)22級的功率控制， 但是在具體實現(xiàn)時，所述數(shù)控衰減器很難精確地達到其標稱的控制步長和精度， 這大大影響了功率控制的精度。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提出 一種用于移動通信系統(tǒng)的功率控制的裝置及方法，用 以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的由于數(shù)控衰減器很難精確地達到其標稱的控制步長和 精度，而導致的功率控制精度不高的問題。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明具體是這樣實現(xiàn)的一種用于移動通信系統(tǒng)的功率控制裝置，包括，用于將已調(diào)正交上變頻信號與第一存儲器輸出的功率時間包絡曲線相乘的 第一乘法器；用于對數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出信號進行射頻混頻和濾波處理的射頻處理電路； 用于對射頻處理電路的輸出信號進行放大的功率放大器； 用于對功率放大器的輸出進行耦合、檢波的前向功率反饋檢測電路；用于對前向功率反饋檢測電路輸出的模擬檢波電壓信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換的模數(shù)轉(zhuǎn)換器；用于將模擬轉(zhuǎn)換器輸出的信號進行釆集并送入功率控制單元的功率反饋采集控制器；用于根據(jù)功率反饋采集控制器輸出的信號和獲取的輸出功率等級得到功率 包絡類型參數(shù)和功率衰減參數(shù)的功率控制單元，并將得到的功率包絡類型參數(shù) 送入所述第一存儲器；還包括，現(xiàn)場可編程門陣列FPGA,所述FPGA,根據(jù)所述第一乘法器輸出 的包含調(diào)制信息的功率控制信號和功率控制單元輸出的功率衰減參數(shù)得到衰減 的已調(diào)信號，并送入凝^莫轉(zhuǎn)換器。其中，所述的用于移動通信系統(tǒng)的功率控制裝置中，所述FPGA上設(shè)有第 二存儲器，用于存儲描述功率衰減參數(shù)和信號幅度調(diào)整比例對應關(guān)系的映射表；所述FPGA上設(shè)有第二乘法器，用于將第二存儲器輸出的信號幅度調(diào)整比 例與所述第一乘法器輸出的包含調(diào)制信息的功率控制信號進行相乘，得到衰減 的已調(diào)信號。其中，所述的用于移動通信系統(tǒng)的功率控制裝置中，所述映射表的輸入的功率衰減參數(shù)和輸出的信號幅度調(diào)整比例滿足如下條件 <formula>formula see original document page 7</formula>
其中，P(dB)是功率衰減參數(shù)，As是信號幅度調(diào)整比例，Amax是數(shù)模轉(zhuǎn)換器 的滿量程值。其中，所述的用于移動通信系統(tǒng)的功率控制裝置中，所述FPGA將所述功 率控制單元送入的待調(diào)制信號進行基帶數(shù)字調(diào)制、上變頻和正交調(diào)制處理得到 已調(diào)正交上變頻信號。其中，所述的用于移動通信系統(tǒng)的功率控制裝置中，所述功率控制單元包括數(shù)字信號處理器DSP。其中，所述的用于移動通信系統(tǒng)的功率控制裝置中，所述第一乘法器、功率反饋采集控制器和第一存儲器設(shè)在所述FPGA上。本發(fā)明還提出一種用于移動通信系統(tǒng)的功率控制方法，包括如下步驟 步驟1，通過功率控制單元確定功率包絡類型參數(shù)和功率衰減參數(shù)；變頻信號相乘得到包含調(diào)制信息的功率控制信號；步驟3，根據(jù)所述功率控制信號與功率衰減參數(shù)獲得衰減的已調(diào)信號； 步驟4,將所述已調(diào)信號進行數(shù)模變換、射頻混頻和濾波處理后送入功率放大器放大輸出。其中，所述的用于移動通信系統(tǒng)的功率控制方法中，所述步驟3具體是這 樣實現(xiàn)的步驟31，根據(jù)在FPGA上預先存儲的映射表，獲得與功率衰減參數(shù)對應的 信號幅度調(diào)整比例；步驟32，將所述功率控制信號與所述信號幅度調(diào)整比例相乘得到衰減的已 調(diào)信號。其中，所述的用于移動通信系統(tǒng)的功率控制方法中，所述功率衰減參數(shù)與信號幅度調(diào)整比例滿足如下關(guān)系 P, = 201g(As/Amax)其中，P(dB)是功率衰減參數(shù)，As是信號幅度調(diào)整比例，A^x是數(shù)模轉(zhuǎn)換器的滿量程值。其中，所述的用于移動通信系統(tǒng)的功率控制方法中，所述步驟l具體是這樣實現(xiàn)的步驟ll,對功率放大器的輸出信號進行耦合、檢波、模數(shù)變換后通過功率 反饋釆集控制器送入功率控制單元；步驟12，所述功率控制單元根據(jù)接收的功率反饋采集控制器的輸出信號， 和功率輸出等級確定功率包絡類型參數(shù)和功率衰減參數(shù)。本發(fā)明采用FPGA來實現(xiàn)信號衰減，實現(xiàn)數(shù)控衰減器的功能，由于FPGA處理的是純數(shù)字信號，所以在進行乘法運算時不存在非線性問題，可以精確的控制每個時隙的功率電平，保證功率控制的精度小于O.ldB,且僅受限于所用 DAC轉(zhuǎn)換器的精度，而且采用本發(fā)明不但可以筒化電路，降低成本且易于實現(xiàn)。


圖1為所述現(xiàn)有技術(shù)中基于數(shù)控衰減器實現(xiàn)的功率控制裝置的具體實現(xiàn)框圖；圖2為本發(fā)明所述裝置的一具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明所述裝置的另一具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明所述方法進行詳細說明。本發(fā)明的基本技術(shù)思想是，在FPGA內(nèi)部實現(xiàn)已調(diào)制正交上變頻信號與信 號幅度調(diào)整比例相乘來代替數(shù)控衰減器完成信號衰減，具體而言，通過在FPGA 中預存的功率衰減值和信號幅度調(diào)整比例的映射表，以功率衰減值作為映射表 的地址，選擇對應的信號幅度調(diào)整比例，將其與包含調(diào)制信息的功率控制信號 相乘得到的結(jié)果通過DAC轉(zhuǎn)換器和射頻處理電路，送到功率放大器進行放大輸 出，其中代替1級或2級數(shù)控衰減器由DAC轉(zhuǎn)換器的動態(tài)范圍決定。如圖2所示的本發(fā)明所述裝置的一具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，具體包括功率控制單元201,用于整個鏈路的功率控制，包括前向功率反饋檢測值 的采集、輸出功率等級的獲取、計算功率包絡類型參數(shù)和功率衰減參數(shù)；第一存儲器202:用以存儲描述相鄰時隙間的上、下坡曲線的功率時間包絡 曲線表，根據(jù)功率包絡類型參數(shù)選擇相應的功率時間包絡曲線；第一乘法器203:用于已調(diào)制正交上變頻信號與功率時間包絡曲線相乘，輸 出包含調(diào)制信息的功率控制信號；第二存儲器204:用以存儲描述功率衰減參數(shù)和信號幅度調(diào)整比例對應關(guān)系的映射表，根據(jù)功率衰減參數(shù)選擇相應的信號幅度調(diào)整比例；第二乘法器205:用于包含調(diào)制信息的功率控制信號與信號幅度調(diào)整比例相乘，輸出衰減的已調(diào)信號；DAC轉(zhuǎn)換器206:將所述第二乘法器205的輸出結(jié)果進行數(shù)模變換，得到模擬中頻信號；射頻處理電路207:完成模擬中頻信號的射頻混頻、濾波等處理，輸出完成 功率衰減的射頻已調(diào)信號；功率放大器208:用于對通過射頻處理電路的輸出信號進行放大，實現(xiàn)載頻 信號的發(fā)射；前向功率反饋檢測電路209:對功率放大器208的輸出信號進行耦合、檢波，得到模擬檢波電壓信號；ADC轉(zhuǎn)換器210:用于將模擬檢波電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號； 功率反饋采集控制器211:采集ADC轉(zhuǎn)換器210轉(zhuǎn)換后的信號送入功率控制單元。從如下公式中得到所述功率衰減參數(shù)和信號幅度調(diào)整比例的映射表<formula>formula see original document page 10</formula>max 其中P(犯)表示功率衰減參數(shù)，以dB表示；lg為對數(shù)符號；An^表示DAC 轉(zhuǎn)換器滿量程數(shù)值，Amax=2n-1,其中n為DAC轉(zhuǎn)換器的位數(shù)，例如DAC轉(zhuǎn)換 器為14bit，則A隨為16383; As表示信號幅度的調(diào)整量，(A/A腿)即為信號幅 度調(diào)整比例，以系統(tǒng)需要的功率衰減步長為基準，對總衰減量進行遍歷，得到 對應所有功率衰減值的映射表。圖3所示為本發(fā)明一具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明應用于GSM基站收 發(fā)信機，如圖所示，F(xiàn)PGA31用以對待調(diào)制信號進行基帶數(shù)字調(diào)制、上變頻、 正交調(diào)制獲得已調(diào)制正交上變頻信號，以及生成功率時間包絡曲線表和映射表； 同時負責對前向功率反饋模擬檢波電壓信號經(jīng)過A/D變換后的結(jié)果進行控制采 集，送入DSP; DSP ( digital singnal processor,數(shù)字信號處理器)33用以完成信源編碼、信道編碼、交織等基帶處理，作為功率控制單元，完成GSM基站發(fā) 射功率控制。系統(tǒng)上電后，DSP^妄時隙完成信源編碼、信道編碼、交織等基帶處理，輸 出待調(diào)制信號給FPGA;同時根據(jù)輸出功率等級和FPGA輸出的功率反饋檢測值 完成輸出功率控制，并得到功率衰減參數(shù)和功率包絡類型參數(shù)。根據(jù)功率包絡 類型參數(shù)到FPGA上存儲的功率時間包絡曲線表獲得功率時間包絡曲線，將所 述曲線與已調(diào)制正交上變頻信號相乘得到包含調(diào)制信息的功率控制信號，以功 率衰減參數(shù)作為FPGA上存儲的映射表的地址選擇相應的信號幅度調(diào)整比例與 所述包含調(diào)制信息的功率控制信號相乘，得到的乘積通過DAC轉(zhuǎn)換器32和射 頻處理電路，最終送到功率放大器進行放大輸出。所述DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換器32,負責把FPGA輸出的低中頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬中頻 信號。由于目前FPGA中有豐富的LUT ( Look Up Table,查找表)資源和內(nèi)嵌乘 法器，僅需幾十個LUTs就可以實現(xiàn)映射表的保存，再通過l個內(nèi)嵌乘法器就可 以實現(xiàn)數(shù)控衰減器的功能，此資源耗費不及整個FPGA資源的千分之一，更進 一步，如果BlockRAM (內(nèi)嵌塊RAM，不消耗FPGA邏輯資源)比較豐富，也 可由BlockRAM實現(xiàn)映射表的保存，即可更加節(jié)省FPGA的資源占用。本發(fā)明所述方法的一具體實施例的處理流程包括如下處理步驟步驟l,將射頻已調(diào)信號進行耦合、檢波、模數(shù)變換后通過功率反饋采集控 制器送入功率控制單元；步驟2，所述功率控制單元根據(jù)接收的功率反饋采集控制器的輸出信號和得 到的功率輸出等級，確定功率包絡類型參數(shù)和功率衰減參數(shù)；步驟3,根據(jù)功率包絡類型參數(shù)獲得功率時間包絡曲線與已調(diào)制的正交上變 頻信號相乘得到包含調(diào)制信息的功率控制信號；步驟4，根據(jù)在FPGA上預先存儲的映射表，獲得與功率衰減參數(shù)對應的信 號幅度調(diào)整比例；步驟5，將所述功率控制信號與所述信號幅度調(diào)整比例相乘得到衰減的已調(diào) 信號；步驟6，將所述已調(diào)信號進行數(shù)模變換、射頻混頻和濾波處理后送入功率放大器放大輸出。當然，本發(fā)明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情 這些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1、一種用于移動通信系統(tǒng)的功率控制裝置，包括，用于將已調(diào)正交上變頻信號與第一存儲器輸出的功率時間包絡曲線相乘的第一乘法器；用于對數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出信號進行射頻混頻和濾波處理的射頻處理電路；用于對射頻處理電路的輸出信號進行放大的功率放大器；用于對功率放大器的輸出進行耦合、檢波的前向功率反饋檢測電路；用于對前向功率反饋檢測電路輸出的模擬檢波電壓信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換的模數(shù)轉(zhuǎn)換器；用于將模擬轉(zhuǎn)換器輸出的信號進行采集并送入功率控制單元的功率反饋采集控制器；用于根據(jù)功率反饋采集控制器輸出的信號和獲取的輸出功率等級得到功率包絡類型參數(shù)和功率衰減參數(shù)的功率控制單元，并將得到的功率包絡類型參數(shù)送入所述第一存儲器；其特征在于，還包括，現(xiàn)場可編程門陣列FPGA；所述FPGA，根據(jù)所述第一乘法器輸出的包含調(diào)制信息的功率控制信號和功率控制單元輸出的功率衰減參數(shù)得到衰減的已調(diào)信號，并送入數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
2、 如權(quán)利要求1所述的用于移動通信系統(tǒng)的功率控制裝置，其特征在于 所述FPGA上設(shè)有第二存儲器，用于存儲描述功率衰減參數(shù)和信號幅度調(diào)整比例對應關(guān)系的映射表；所述FPGA上設(shè)有第二乘法器，用于將第二存儲器輸出的信號幅度調(diào)整比 例與所述第 一乘法器輸出的包含調(diào)制信息的功率控制信號進行相乘，得到衰減 的已調(diào)信號。
3、 如權(quán)利要求2所述的用于移動通信系統(tǒng)的功率控制裝置，其特征在于 所述映射表的輸入的功率衰減參數(shù)和輸出的信號幅度調(diào)整比例滿足如下條件P(dB)=201g(As/Amax)其中，P(dB)是功率衰減參數(shù)，As是信號幅度調(diào)整比例，Amax是數(shù)模轉(zhuǎn)換器的滿量程值。
4、 如權(quán)利要求1或2所述的用于移動通信系統(tǒng)的功率控制裝置，其特征在于所述FPGA將所述功率控制單元送入的待調(diào)制信號進行基帶數(shù)字調(diào)制、上 變頻和正交調(diào)制處理得到已調(diào)正交上變頻信號。
5、 如權(quán)利要求4所述的用于移動通信系統(tǒng)的功率控制裝置，其特征在于 所述功率控制單元包括數(shù)字信號處理器DSP。
6、 如權(quán)利要求1或2所述的用于移動通信系統(tǒng)的功率控制裝置，其特征在于所述第一乘法器、功率反饋采集控制器和第一存儲器設(shè)在所述FPGA上。
7、 一種用于移動通信系統(tǒng)的功率控制方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟1，通過功率控制單元確定功率包絡類型參數(shù)和功率衰減參數(shù)；變頻信號相乘得到包含調(diào)制信息的功率控制信號；步驟3,根據(jù)所述功率控制信號與功率衰減參數(shù)獲得衰減的已調(diào)信號； 步驟4，將所述已調(diào)信號進行數(shù)模變換、射頻混頻和濾波處理后送入功率放大器放大輸出。
8、 如權(quán)利要求7所述的用于移動通信系統(tǒng)的功率控制方法，其特征在于 所述步驟3具體是這樣實現(xiàn)的步驟31,根據(jù)在現(xiàn)場可編程門陣列FPGA上預先存儲的映射表，獲得與功 率衰減參數(shù)對應的信號幅度調(diào)整比例；步驟32，將所述功率控制信號與所述信號幅度調(diào)整比例相乘得到衰減的已 調(diào)信號。
9、 如權(quán)利要求8所述的用于移動通信系統(tǒng)的功率控制方法，其特征在于 所述功率衰減參數(shù)與信號幅度調(diào)整比例滿足如下關(guān)系<formula>formula see original document page 4</formula>其中，P(dB)是功率衰減參數(shù)，As是信號幅度調(diào)整比例，An^是數(shù)模轉(zhuǎn)換器 的滿量程值。
10、 如權(quán)利要求7或8所述的用于移動通信系統(tǒng)的功率控制方法，其特征 在于所述步驟1具體是這樣實現(xiàn)的步驟ll，對功率放大器的輸出信號進行耦合、檢波、模數(shù)變換后通過功率 反饋采集控制器送入功率控制單元；步驟12，所述功率控制單元根據(jù)接收的功率反饋采集控制器的輸出信號， 和功率輸出等級確定功率包絡類型參數(shù)和功率衰減參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于移動通信系統(tǒng)的功率控制裝置及方法，所述方法包括，通過功率控制單元確定功率包絡類型參數(shù)和功率衰減參數(shù)；根據(jù)功率包絡類型參數(shù)獲得的功率時間包絡曲線與已調(diào)制的正交上變頻信號相乘得到包含調(diào)制信息的功率控制信號；根據(jù)所述功率控制信號與功率衰減參數(shù)獲得衰減的已調(diào)信號；將所述已調(diào)信號進行數(shù)模變換、射頻混頻和濾波處理后送入功率放大器放大輸出。采用本發(fā)明不但提高了功率控制的精度，還簡化電路，降低成本且易于實現(xiàn)。
文檔編號H04B7/005GK101232313SQ20081000759
公開日2008年7月30日 申請日期2008年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月29日
發(fā)明者馬麗珍 申請人:中興通訊股份有限公司