專利名稱：遠端射頻單元系統(tǒng)功放過功率保護方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種遠端射頻單元系統(tǒng)，尤其涉及一種遠端射頻單元系統(tǒng)功放過功率 保護方法。
背景技術(shù)：
遠端射頻單元(RRU)是3G通信系統(tǒng)中重要的組成部分，為附屬于基站(NODE B)的 一個通信模塊。RRU主要功能是完成盲區(qū)覆蓋，減少基站數(shù)量，該模塊可以將數(shù)據(jù)通過光纖 送到所依附的上級基站。RRU具有射頻發(fā)射和接收功能，發(fā)射功能的實現(xiàn)依賴于功放模塊，功放模塊的優(yōu)劣 決定著RRU的射頻指標好壞以及覆蓋能力。同時RRU對整機功耗指標有著很高的要求，而 RRU的功耗又在很大程度上取決于功放模塊的效率，因此在設計中都會盡可能提高功放的 效率，讓功放工作于其極限的范圍。這樣帶來的弊端就是功放很脆弱，瞬時稍大的信號輸入 就有可能把功放燒掉。而大信號的產(chǎn)生在RRU的工作過程中由于鏈路的異常是有可能出現(xiàn) 的。因此如何對功放進行有效保護是RRU系統(tǒng)中一個重要問題。傳統(tǒng)方法是在功放中 加入模擬保護電路，這種方法一方面提高了功放的制造成本，增大了功放的體積；另一方面 它對大信號輸入的保護也是有限的，超過一定功率范圍的大信號同樣會使功放燒掉。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述傳統(tǒng)方法存在的缺陷，提供一種遠端射頻單元系統(tǒng) 功放過功率保護方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
本發(fā)明區(qū)別于只能保護一定范圍大信號的傳統(tǒng)方法，提供了一種可以完全抑制大信號 輸入的方法，該方法是在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)，其對所需抑制的大信號可以靈活定義，例如功率和時 長，這可以使其對不同特性的功放進行不同的保護策略，對于規(guī)定門限之上的大信號可以 達到完全屏蔽的效果，而且該方法無需增加額外的器件電路，只需作為一個功能模塊在RRU 中的現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)器件集成即可。具體地說，本方法是在遠端射頻單元系統(tǒng)中的現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的尾端設 置有功放過功率保護模塊；
功放過功率保護模塊包括可配延時模塊、可配功率計模塊和門控開關模塊； 其交互關系是
可配延時模塊對輸入信號進行延時輸出，延時值可以配置，其作用在于對規(guī)定時長的 信號進行緩存，為功率統(tǒng)計提供時間，保證大信號在功率統(tǒng)計過程中不會實際發(fā)射出去；
可配功率計模塊對規(guī)定時長的信號進行實時功率統(tǒng)計，時長可以任意配置，數(shù)值通常 與可配延時模塊的延時值設置相同；
門控開關模塊受控于單根控制線，有兩種狀態(tài)，直通和輸出零；當可配功率計模塊輸出統(tǒng)計功率大于指定門限時，也就是代表輸入信號功率過大，會把輸出關斷，輸出為零；當輸 入功率小于指定門限時，門控開關模塊的輸出與輸入連通。本發(fā)明的工作原理是在RRU系統(tǒng)中，少量的數(shù)微秒延時是可以接受的，本發(fā)明根 據(jù)這個特性，對發(fā)射信號進行適當延時，并在這段延時過程中對延時信號實時功率統(tǒng)計，一 旦發(fā)現(xiàn)功率過大的情況，門控開關就會進行關斷，只有當輸入信號的功率正常后，門控開關 才重新打開。本發(fā)明具有下列優(yōu)點和積極效果
①實現(xiàn)簡單，無需增加額外器件及電路，是一種純軟件實現(xiàn)方法；
②用戶靈活定義大信號特性，對其定義下的大信號實現(xiàn)完全精確阻隔；
③適用于信號允許有適當延時，功放需要保護的信號發(fā)射系統(tǒng)。


圖1是本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是RRU下行鏈路的結(jié)構(gòu)框圖3是設置有功放過功率保護模塊的RRU下行鏈路的結(jié)構(gòu)框圖； 圖4是功放過功率保護模塊的結(jié)構(gòu)框圖。其中
100—遠端射頻單元，
110—高速串并轉(zhuǎn)換模塊；120——數(shù)字上變頻模塊； 130—削峰模塊；140—數(shù)字預失真模塊；
150—功放過功率保護模塊， 151—可配延時模塊，152—可配功率計模塊，153—門控開關模塊。160—數(shù)摸轉(zhuǎn)換器；170——模擬變頻器； 180—功率放大器。200—基站。300—手機。X—現(xiàn)場可編程邏輯陣列。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明 一、傳統(tǒng)系統(tǒng)
如圖1，傳統(tǒng)系統(tǒng)包括依次連通的基站200、遠端射頻單元100和手機200。如圖2，現(xiàn)有遠端射頻單元100的下行鏈路包括依次連接的現(xiàn)場可編程邏輯陣列 X、數(shù)摸轉(zhuǎn)換器160、模擬變頻器170和功率放大器180?，F(xiàn)場可編程邏輯陣列X為硬件可編程芯片，通過硬件描述語言可對其進行編程實 現(xiàn)各種用戶定制的功能，在遠端射頻單元100中，其實現(xiàn)的軟件功能包括依次連通的高速 串并轉(zhuǎn)換模塊110、數(shù)字上變頻模塊120、削峰模塊(CFR) 130、數(shù)字預失真模塊(DPD) 140。二、本系統(tǒng)
如圖3，本系統(tǒng)是在傳統(tǒng)系統(tǒng)的基礎上，在數(shù)字預失真模塊140后設置有功放過功率保護模塊150。為了提高功放效率以及射頻指標性能，削峰(CFR)和數(shù)字預失真(DPD)等技術(shù)的 采用都已經(jīng)成為主流。而且作為系統(tǒng)的高度集成以及設計靈活性，這些功能都已經(jīng)作為模 塊集成到FPGA中。本系統(tǒng)也是基于這種主流的RRU設計平臺而實現(xiàn)，就是加入了攻防過功 率保護功能的RRU下行鏈路系統(tǒng)。功放過功率保護模塊150是區(qū)別于傳統(tǒng)系統(tǒng)而新增的功 能模塊，它位于所有數(shù)字信號處理的最末端，在數(shù)模轉(zhuǎn)換器之前，可以抑制數(shù)字域的異常大 信號。如圖4，功放過功率保護模塊150包括可配延時模塊151、可配功率計模塊152和 門控開關模塊153。三、功放過功率保護模塊150的工作流程 功放過功率保護模塊150的工作流程包括下列步驟
①數(shù)據(jù)進入可配延時模塊151，經(jīng)過規(guī)定的延時數(shù)據(jù)才會輸出；
②同時數(shù)據(jù)進入可配功率計模塊152，功率計會實時計算緩存在可配延時模塊151中 的信號功率；
③當步驟②中的信號功率大于過功率門限時，門控開關模塊153對輸出信號進行關斷 處理，此時緩存于可配延時模塊151中的過功率危險信號不對外輸出；
④當步驟②中的信號功率小于過功率門限時，門控開關模塊153讓可配延時模塊151 的輸出信號正常通過。本發(fā)明的關鍵點是對末級輸出的數(shù)字信號進行緩存處理，緩存的深度可根據(jù)實際 系統(tǒng)進行配置，對于過功率信號的定義在該模塊中通過“信號時長”和“過功率門限”兩個 參數(shù)進行描述，“信號時長”在模塊中體現(xiàn)為“可配延時模塊”和“可配功率計”的時延，“過 功率門限”在模塊中體現(xiàn)為“門控開關”中的開關切換依據(jù)。實際系統(tǒng)中，不同的功放特性及不同的大信號，都可以通過上面的兩個參數(shù)進行 描述，具體數(shù)值也會因系統(tǒng)不同而有差異。只要系統(tǒng)中存在這種數(shù)字化處理過程，而且允許有適當延時的情況下，該模塊都 可以適用。另外為了采用該模塊進行功放過功率保護而特別采用的模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后再進行 數(shù)模轉(zhuǎn)換也是該模塊使用的一種特例。
權(quán)利要求
1.一種遠端射頻單元系統(tǒng)功放過功率保護方法，其工作平臺是由依次連通的基站 (200)、遠端射頻單元(100)和手機(200)組成的系統(tǒng)；遠端射頻單元(100)包括依次連 接的基于現(xiàn)場可編程邏輯陣列(X)、數(shù)摸轉(zhuǎn)換器(160)、模擬變頻器(170)和功率放大器 (180);現(xiàn)場可編程邏輯陣列(X)包括依次連通的高速串并轉(zhuǎn)換模塊(110)、數(shù)字上變頻模塊 (120 )、削峰模塊(130 )、數(shù)字預失真模塊(140)；其特征在于在數(shù)字預失真模塊(140)后設置有功放過功率保護模塊(150)；功放過功率保護模塊(150)包括可配延時模塊(151)、可配功率計模塊(152)和門控開 關模塊(153);其交互關系是可配延時模塊對輸入信號進行延時輸出，延時值可以配置，其作用在于對規(guī)定時長的 信號進行緩存，為功率統(tǒng)計提供時間，保證大信號在功率統(tǒng)計過程中不會實際發(fā)射出去；可配功率計模塊對規(guī)定時長的信號進行實時功率統(tǒng)計，時長可以任意配置，數(shù)值通常 與可配延時模塊的延時值設置相同；門控開關模塊受控于單根控制線，有兩種狀態(tài)，直通和輸出零；當可配功率計模塊輸出 統(tǒng)計功率大于指定門限時，也就是代表輸入信號功率過大，會把輸出關斷，輸出為零；當輸 入功率小于指定門限時，門控開關模塊的輸出與輸入連通。
2.按權(quán)利要求所述的功放過功率保護方法，其特征在于功放過功率保護模塊(150)的 工作流程包括下列步驟①數(shù)據(jù)進入可配延時模塊(151)，經(jīng)過規(guī)定的延時數(shù)據(jù)才會輸出；②同時數(shù)據(jù)進入可配功率計模塊(152)，功率計會實時計算緩存在可配延時模塊 (151)中的信號功率；③當步驟②中的信號功率大于過功率門限時，門控開關模塊(153)對輸出信號進行關 斷處理，此時緩存于可配延時模塊(151)中的過功率危險信號不對外輸出；④當步驟②中的信號功率小于過功率門限時，門控開關模塊(153)讓可配延時模塊 (151)的輸出信號正常通過。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種遠端射頻單元系統(tǒng)功放過功率保護方法，涉及一種遠端射頻單元系統(tǒng)。本發(fā)明區(qū)別于只能保護一定范圍大信號的傳統(tǒng)方法，提供了一種可以完全抑制大信號輸入的方法，該方法是在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)，其對所需抑制的大信號可以靈活定義，例如功率和時長，這可以使其對不同特性的功放進行不同的保護策略，對于規(guī)定門限之上的大信號可以達到完全屏蔽的效果，而且該方法無需增加額外的器件電路，只需作為一個功能模塊在RRU中的現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)器件集成即可。本發(fā)明適用于信號允許有適當延時，功放需要保護的信號發(fā)射系統(tǒng)。
文檔編號H04B7/005GK102111195SQ20101061151
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者周世軍, 曹雨, 杜仲, 江浩洋, 汪洋, 王冉, 邢凌燕, 陳付齊 申請人:武漢郵電科學研究院