專利名稱：射頻接收通道增益校正系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信系統(tǒng)中的增益校正系統(tǒng)及其方法，特別涉及射頻通信中上行部件的接收通道的增益校正系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
如圖1所示，在無(wú)線通信接收系統(tǒng)中，射頻接收通道接收天線感應(yīng)的電磁信號(hào)并進(jìn)行處理，處理后的信號(hào)輸出到數(shù)字處理設(shè)備進(jìn)行數(shù)字處理。
一些蜂窩系統(tǒng)，如全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(Global System fbr MobileCommunication，簡(jiǎn)稱“GSM”)、寬帶碼分多址(Wideband Code DivisionMultiple Access，簡(jiǎn)稱“WCDMA”)系統(tǒng)中，一般需要計(jì)算射頻接收到的信號(hào)大小即接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)(Receive Signal Strength Indicator，簡(jiǎn)稱“RSSI”)，將RSSI送入接收系統(tǒng)的邏輯電路，為網(wǎng)絡(luò)切換和功率控制提供依據(jù)。這些系統(tǒng)中一般計(jì)算RSSI的方法如下由數(shù)字信號(hào)處理部分計(jì)算出射頻接收通道輸出的接收信號(hào)大小，然后推算出射頻通道接收到的信號(hào)大小RSSI，如下式，RSSI＝Power(射頻接收通道輸出信號(hào)功率)-Gain(射頻接收通道增益)其中的Gain為射頻接收通道增益，一般系統(tǒng)在運(yùn)行初期就設(shè)置好，為一個(gè)常量。需要說(shuō)明的是RSSI和Power均為功率電平，單位一般為dBm，Gain也為dB表示的增益。
射頻接收處理部分往往是采用模擬器件，射頻模擬器件存在批次一致性的問(wèn)題，所以射頻接收通道增益會(huì)存在比較大的波動(dòng)，一般可以達(dá)到6～8dB。這給系統(tǒng)計(jì)算RSSI帶來(lái)了比較大的誤差，所以在生產(chǎn)或開局初始一般需要校正射頻通道增益(Gain)。通過(guò)校正，減小射頻接收通道的增益誤差，使得誤差能夠滿足系統(tǒng)的要求。
現(xiàn)在比較通用的射頻通道增益校正方案的系統(tǒng)組成如圖2，下面結(jié)合圖2說(shuō)明該系統(tǒng)包括以下組成部分部件10是功率計(jì)，用于測(cè)量輸入功率計(jì)的功率；部件20為射頻接收通道，該射頻接收通道支持增益校正，設(shè)計(jì)有增益可調(diào)器件，可以是電壓可控增益放大器，也可以是電壓可控衰減器；部件30為信號(hào)源，用來(lái)輸出一定大小的信號(hào)。
功率計(jì)10的輸入端和射頻接收通道20的輸出端連接，射頻接收通道20的輸入端和信號(hào)源30的輸出端相連。
假設(shè)系統(tǒng)要求通道增益為Gain。
該方法的步驟如下步驟1、用信號(hào)源輸入射頻接收通道能夠接收的單音信號(hào)，輸入信號(hào)功率固定為P1，單位為dBm；步驟2、用功率計(jì)測(cè)量射頻接收通道輸出信號(hào)的功率P2，單位為dBm；步驟3、可以計(jì)算出射頻接收通道校正前實(shí)際通道增益為Gain1＝P2-P1；步驟4、計(jì)算出增益后，根據(jù)系統(tǒng)需求，調(diào)節(jié)射頻接收通道的增益；反復(fù)執(zhí)行步驟2、步驟3、步驟4，直至Gain1＝Gain。
在實(shí)際應(yīng)用中，上述方案存在以下問(wèn)題同時(shí)采用信號(hào)源和功率計(jì)進(jìn)行射頻接收通道的增益校正，系統(tǒng)的成本高，校正方法比較復(fù)雜。
造成這種情況的一個(gè)主要原因在于，無(wú)論是生產(chǎn)校正還是現(xiàn)場(chǎng)校正，都需要需要增加儀表配置一臺(tái)信號(hào)源和一臺(tái)功率計(jì)或頻譜儀，成本將會(huì)增加；如果射頻接收通道是由多個(gè)模塊在機(jī)架上連接而成，那么就不適合在生產(chǎn)時(shí)候進(jìn)行校正，需要在開局時(shí)候進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校正，現(xiàn)場(chǎng)攜帶儀表非常不方便，系統(tǒng)的可維護(hù)性會(huì)大大降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種射頻接收通道增益校正系統(tǒng)及其方法，使得射頻上行通道增益校正方案相對(duì)簡(jiǎn)單，成本降低，系統(tǒng)的可維護(hù)性大大提高。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種射頻接收通道增益校正系統(tǒng)，包含射頻接收通道，用于接收射頻信號(hào)，對(duì)所述射頻信號(hào)進(jìn)行處理后輸出；功率測(cè)量部件，用于測(cè)量所述射頻接收通道的輸出功率；其中，所述射頻接收通道的輸入端開路或匹配負(fù)載，所述射頻接收通道的輸出端和所述功率測(cè)量部件的輸入端相連。
其中，所述功率測(cè)量部件為功率計(jì)。
所述的功率測(cè)量部件為數(shù)字信號(hào)處理器。
本發(fā)明還提供了一種射頻接收通道增益校正方法，包含以下步驟A測(cè)量射頻接收通道的噪聲輸出功率；B根據(jù)測(cè)得的所述噪聲輸出功率計(jì)算所述射頻接收通道的增益；C判斷所述射頻接收通道的增益是否符合要求，如果不符合要求，則調(diào)節(jié)所述射頻接收通道的增益，進(jìn)入步驟A。
在一個(gè)方案中，所述射頻接收通道輸入端開路。
所述步驟B中，根據(jù)以下公式計(jì)算射頻接收通道的增益GG＝P/(K*T*Bd*(F-1))其中，P為所述射頻接收通道的噪聲輸出功率，K為波爾茲曼參數(shù)，T為系統(tǒng)工作溫度，Bd為所述射頻接收通道的帶寬，F(xiàn)為所述射頻接收通道的通道噪聲系數(shù)。
在另一個(gè)方案中，所述射頻接收通道輸入端接匹配負(fù)載。
所述步驟B中，根據(jù)以下公式計(jì)算射頻接收通道的增益GG＝P/(K*T*Bd*F)其中，P為所述射頻接收通道的噪聲輸出功率，K為波爾茲曼參數(shù)，T為系統(tǒng)工作溫度，Bd為所述射頻接收通道的帶寬，F(xiàn)為所述射頻接收通道的通道噪聲系數(shù)。
通過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別在于，本方案利用了射頻通道的噪聲系數(shù)相對(duì)比較穩(wěn)定的原理，利用射頻通道噪聲輸出功率計(jì)算通道的增益，不需要信號(hào)源輸入信號(hào)即可進(jìn)行測(cè)試。
這種技術(shù)方案上的區(qū)別，帶來(lái)了較為明顯的有益效果，即該方案測(cè)試簡(jiǎn)單，只需要測(cè)試射頻接收通道的輸出噪聲功率；測(cè)試成本下降，節(jié)約了測(cè)試信號(hào)源的成本；在系統(tǒng)開局維護(hù)時(shí)，不需要攜帶信號(hào)源就可以校正射頻通道增益，大大提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性；實(shí)際測(cè)量中，在開路方式下，系統(tǒng)噪聲系數(shù)的波動(dòng)一般可以控制在1dB以內(nèi)，增益計(jì)算的誤差一般在±1dB左右，在匹配方式下，系統(tǒng)噪聲系數(shù)的波動(dòng)一般可以控制在1dB以內(nèi)，增益計(jì)算的誤差一般小于±0.5dB，這些校正結(jié)果可以滿足一般工程應(yīng)用需要。


圖1是無(wú)線接收通道系統(tǒng)示意圖；圖2是傳統(tǒng)的射頻接收通道增益校正系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的射頻接收通道增益校正系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的射頻接收通道增益校方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
本方案利用射頻接收通道的噪聲系數(shù)相對(duì)比較穩(wěn)定的事實(shí)，利用射頻接收通道噪聲輸出功率計(jì)算通道的增益。
該方案有兩種不同的校正系統(tǒng)和方法第一種為開路方式開路射頻接收通道噪聲輸出功率(Pnoise-out)可以由下面的公式得出Pnoise-out＝K*T0*B*(F-1)*Gain其中，K為波爾茲曼參數(shù)1.38*10-23；T0為系統(tǒng)工作溫度可以取300K(K為溫度單位開爾文)；B為接收通道的帶寬，單位為Hz(赫茲)，可以直接根據(jù)設(shè)計(jì)得出；F為通道噪聲系數(shù)，可以直接根據(jù)設(shè)計(jì)得出，而且F比較穩(wěn)定。
所以Gain＝Pnoise-out/(K*T0*B*(F-1))通過(guò)分析可以得出在小范圍變化內(nèi)ΔG/G＝(ΔF/F)*(F/(F-1))2其中，ΔF為噪聲系數(shù)的變化，ΔG為增益變化，G為增益Gain的縮寫。
這種方式因?yàn)樯漕l通道輸入口開路，射頻通道屏蔽不好，在外界存在較大干擾的時(shí)候，會(huì)使得測(cè)試不正確。所以這種方式，適合外界干擾小的場(chǎng)合使用。
下面結(jié)合一個(gè)具體實(shí)施例來(lái)說(shuō)明該方案，該實(shí)施例系統(tǒng)組成如圖3，射頻接收通道增益校正系統(tǒng)由相互連接的功率測(cè)量部件40和射頻接收通道20組成，射頻接收通道20還包含射頻接收通道的輸入端21。
功率測(cè)量部件40用于測(cè)量射頻接收通道的輸出功率。在本實(shí)施例中為功率計(jì)。熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，用數(shù)字信號(hào)處理器替代功率計(jì)同樣可以實(shí)現(xiàn)功率的測(cè)量。
射頻接收通道20用于接收射頻信號(hào)，將信號(hào)進(jìn)行處理并送入功率測(cè)量部件，該部件即為需要校正增益的射頻接收通道，增益可以由電壓可控增益放大器或者電壓可控衰減器來(lái)調(diào)節(jié)，這取決于該部件的制造商。本實(shí)施例采用電壓可控增益放大器調(diào)節(jié)。
射頻接收通道的輸入端21用于連接射頻接收通道的負(fù)載，并且接收負(fù)載所傳送的信號(hào)，本實(shí)施例中射頻接收通道的輸入端21為開路。
下面結(jié)合圖4說(shuō)明使用開路方式校正的方法步驟如圖4所示，校正開始時(shí)進(jìn)入步驟110，用戶根據(jù)射頻接收通道的設(shè)計(jì)指標(biāo)得到射頻接收通道的帶寬B和通道噪聲系數(shù)F。
接著進(jìn)入步驟120，用戶用功率測(cè)量部件測(cè)量射頻接收通道的輸出功率，該功率單位mW，在該實(shí)施例中測(cè)量部件是功率計(jì)。熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，用數(shù)字信號(hào)處理器替代功率計(jì)同樣可以實(shí)現(xiàn)功率的測(cè)量。
接著進(jìn)入步驟130，根據(jù)公式計(jì)算射頻接收通道的增益，在本實(shí)施例中公式為Gain＝Pnoise-out/(K*T0*B*(F-1))。
接著進(jìn)入步驟140，判斷增益是否符合系統(tǒng)要求，如果符合則校正流程結(jié)束，如果不符合則進(jìn)入步驟150。
在步驟150中，判斷射頻接收通道的增益比要求的是否偏大，如果是進(jìn)入步驟170，否進(jìn)入步驟160。例如增益比要求偏小就進(jìn)入步驟步驟160。
在步驟160中，調(diào)節(jié)射頻接收通道的增益控制，使射頻接收通道增益增加，接著進(jìn)入步驟120。例如，在該實(shí)施例中增益的調(diào)節(jié)由電壓可控增益放大器來(lái)調(diào)節(jié)。
在步驟170中，調(diào)節(jié)射頻接收通道的增益控制，使射頻接收通道增益減少，接著進(jìn)入步驟120。其方法和步驟160中的操作相反。
根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的測(cè)試情況看(實(shí)際系統(tǒng)通道增益約為60dB，典型噪聲系數(shù)3dB)，系統(tǒng)噪聲系數(shù)的波動(dòng)一般可以控制在1dB以內(nèi)，增益計(jì)算的誤差一般達(dá)到±1dB，一般情況下這個(gè)精度能夠比較好的滿足系統(tǒng)要求。
第二種為匹配方式射頻通道噪聲輸出功率可以由下面的公式得出Pnoise-out＝K*T0*B*F*Gain，其中K為波爾茲曼參數(shù)1.38*10-23；T0為系統(tǒng)工作溫度可以取300K(K為溫度單位開爾文)；B為接收通道的帶寬，單位為Hz(赫茲)，可以直接根據(jù)設(shè)計(jì)得出；F為通道噪聲系數(shù)，可以直接根據(jù)設(shè)計(jì)得出，而且F比較穩(wěn)定。
所以Gain＝Pnoise-out/(K*T0*B*F)通過(guò)分析可以得出在小范圍動(dòng)態(tài)變化內(nèi)ΔG/G＝ΔF/F；其中，ΔF為噪聲系數(shù)的變化，ΔG為增益變化，G為增益Gain的縮寫。
下面結(jié)合一個(gè)具體的實(shí)施例來(lái)說(shuō)明具體實(shí)施方式
，該實(shí)施例的系統(tǒng)組成和開路方式的實(shí)施例的系統(tǒng)組成只有一個(gè)唯一的區(qū)別如圖3中，射頻接收通道輸入端21另外連接一個(gè)匹配負(fù)載，例如使用一個(gè)帶有50歐姆電阻的金屬帽。因此在此省略匹配方式的系統(tǒng)組成圖。
它的校正方法同樣可以結(jié)合圖4說(shuō)明如圖4所示，校正開始時(shí)進(jìn)入步驟110，用戶根據(jù)射頻接收通道的設(shè)計(jì)指標(biāo)得到接收通道的帶寬B和通道噪聲系數(shù)F。
接著進(jìn)入步驟120，用戶用功率測(cè)量部件測(cè)量射頻接收通道的輸出功率，該功率單位mW，在該實(shí)施例中測(cè)量部件是功率計(jì)。熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，用數(shù)字信號(hào)處理器替代功率計(jì)同樣可以實(shí)現(xiàn)功率的測(cè)量。
接著進(jìn)入步驟130，根據(jù)公式計(jì)算射頻接收通道的增益，在本實(shí)施例中公式為Gain＝Pnoise-out/(K*T0*B*F)。
接著進(jìn)入步驟140，判斷增益是否符合系統(tǒng)要求，如果符合則校正流程結(jié)束，如果不符合則進(jìn)入步驟150。
在步驟150中，判斷射頻接收通道的增益比要求的是否偏大，如果是進(jìn)入步驟170，否進(jìn)入步驟160。例如增益比要求偏小就進(jìn)入步驟步驟160。
在步驟160中，調(diào)節(jié)射頻接收通道的增益控制，使射頻接收通道增益增加，接著進(jìn)入步驟120。例如，在該實(shí)施例中增益的調(diào)節(jié)由電壓可控增益放大器來(lái)調(diào)節(jié)。
在步驟170中，調(diào)節(jié)射頻接收通道的增益控制，是射頻接收通道增益減少，接著進(jìn)入步驟120。其方法和步驟160中的操作相反。
匹配方式計(jì)算射頻接收通道增益的誤差來(lái)源主要是通道噪聲系數(shù)的批量一致性，根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的測(cè)試情況看(實(shí)際系統(tǒng)通道增益約為60dB，典型噪聲系數(shù)3dB)，系統(tǒng)噪聲系數(shù)的波動(dòng)一般可以控制在1dB以內(nèi)，所以增益計(jì)算的誤差一般小于±0.5dB，這個(gè)誤差系統(tǒng)一般是可以承受的。
由理論分析和實(shí)際實(shí)施例的測(cè)量結(jié)果都可以得出結(jié)論使用匹配方式的射頻通道增益校正的方式校正誤差會(huì)比使用開路方式的射頻通道增益校正的方式小。
雖然通過(guò)參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施例，已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了圖示和描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作各種各樣的改變，而不偏離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種射頻接收通道增益校正系統(tǒng)，其特征在于，包含射頻接收通道，用于接收射頻信號(hào)，對(duì)所述射頻信號(hào)進(jìn)行處理后輸出；功率測(cè)量部件，用于測(cè)量所述射頻接收通道的輸出功率；其中，所述射頻接收通道的輸入端開路或匹配負(fù)載，所述射頻接收通道的輸出端和所述功率測(cè)量部件的輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻接收通道增益校正系統(tǒng)，其特征在于，所述功率測(cè)量部件為功率計(jì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻接收通道增益校正系統(tǒng)，其特征在于，所述的功率測(cè)量部件為數(shù)字信號(hào)處理器。
4.一種射頻接收通道增益校正方法，其特征在于，包含以下步驟A測(cè)量射頻接收通道的噪聲輸出功率；B根據(jù)測(cè)得的所述噪聲輸出功率計(jì)算所述射頻接收通道的增益；C判斷所述射頻接收通道的增益是否符合要求，如果不符合要求，則調(diào)節(jié)所述射頻接收通道的增益，進(jìn)入步驟A。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的射頻接收通道增益校正方法，其特征在于，所述射頻接收通道輸入端開路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的射頻接收通道增益校正方法，其特征在于，所述步驟B中，根據(jù)以下公式計(jì)算射頻接收通道的增益GG＝P/(K*T*Bd*(F-1))其中，P為所述射頻接收通道的噪聲輸出功率，K為波爾茲曼參數(shù)，T為系統(tǒng)工作溫度，Bd為所述射頻接收通道的帶寬，F(xiàn)為所述射頻接收通道的通道噪聲系數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的射頻接收通道增益校正方法，其特征在于，所述射頻接收通道輸入端接匹配負(fù)載。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的射頻接收通道增益校正方法，其特征在于，所述步驟B中，根據(jù)以下公式計(jì)算射頻接收通道的增益GG＝P/(K*T*Bd*F)其中，P為所述射頻接收通道的噪聲輸出功率，K為波爾茲曼參數(shù)，T為系統(tǒng)工作溫度，Bd為所述射頻接收通道的帶寬，F(xiàn)為所述射頻接收通道的通道噪聲系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及無(wú)線通信系統(tǒng)中的增益校正系統(tǒng)及其方法，公開了一種射頻接收通道增益校正系統(tǒng)及其方法，使得射頻上行通道增益校正方案相對(duì)簡(jiǎn)單，成本降低，系統(tǒng)的可維護(hù)性大大提高。這種射頻接收通道增益校正系統(tǒng)及其方法包含射頻接收通道，用于用于接收射頻信號(hào)并對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行處理后輸出；功率測(cè)量部件，用于測(cè)量射頻接收通道的輸出功率；其中，射頻接收通道的輸入端開路或匹配負(fù)載，射頻接收通道的輸出端和功率測(cè)量部件的輸入端相連。
文檔編號(hào)H04B1/12GK1627650SQ200310123619
公開日2005年6月15日 申請(qǐng)日期2003年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月12日
發(fā)明者酈舟劍, 蒲濤 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司