專利名稱:適用于非恒定包絡(luò)調(diào)制的射頻功率控制裝置和方法
本發(fā)明涉及一種射頻功率控制裝置和方法，尤其涉及一種適用于非恒定包絡(luò)調(diào)制的射頻功率控制裝置和方法。
在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，為了盡可能地降低周圍環(huán)境的電磁干擾電平，以減輕移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)其它無線通信系統(tǒng)以及本網(wǎng)絡(luò)的影響。移動(dòng)通信相關(guān)規(guī)范對(duì)設(shè)備及移動(dòng)終端提出了功率控制的要求。就GSM系統(tǒng)來說，GSM規(guī)范對(duì)基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)提出了6級(jí)靜態(tài)功率控制和15級(jí)動(dòng)態(tài)功率控制要求。
GSM規(guī)范規(guī)定，移動(dòng)設(shè)備對(duì)功率控制的支持，特別是動(dòng)態(tài)功率控制的支持，必須在“射頻載波平均發(fā)射功率”、“射頻載波發(fā)射功率時(shí)間包絡(luò)”及“開關(guān)瞬態(tài)頻譜”滿足一定的技術(shù)要求?！吧漕l載波平均發(fā)射功率”提出了對(duì)功率控制精度的要求，基站收發(fā)信臺(tái)應(yīng)支持6級(jí)靜態(tài)功率控制和15級(jí)動(dòng)態(tài)功率控制，以靜態(tài)功率控制為例，實(shí)際最大輸出功率在一般條件下誤差不超過±2dB。6級(jí)靜態(tài)功率調(diào)整的級(jí)差為2dB，允許±1dB的誤差。此外，靜態(tài)功率等級(jí)N的實(shí)際輸出功率比靜態(tài)功率等級(jí)0小2×N個(gè)dB，一般條件下的允許誤差為±3dB?；臼瞻l(fā)信臺(tái)還應(yīng)具有15級(jí)動(dòng)態(tài)功率控制功能，級(jí)差為2dB±1.5dB。功率控制等級(jí)N的實(shí)際輸出功率比功率控制等級(jí)0小2×N個(gè)dB，一般條件下允許的誤差為±3dB?！吧漕l載波發(fā)射功率時(shí)間包絡(luò)”在GMSK和8PSK調(diào)制下，對(duì)147比特有用信息部分的幅度平坦度有明確的要求，對(duì)±18μs、±10μs處其上升/下降沿功率要求應(yīng)不大于-30dBc、-6dBc。對(duì)非激活狀態(tài)的時(shí)隙，其時(shí)隙功率應(yīng)不大于-30dBc?！伴_關(guān)瞬態(tài)頻譜”則限定了設(shè)備由于使用了開關(guān)功率而可能對(duì)頻譜造成的展寬，一般至少不超過-36dBm。
現(xiàn)有功率控制技術(shù)可主要概括為兩種，一種是直接式功率控制方式，這種方式中射頻電路存在較大的離散性，因而很難保證功率控制精度。相比較而言，閉環(huán)功率控制可以保證獲得良好的功率控制精度，但是閉環(huán)功率控制由于存在對(duì)射頻信號(hào)包絡(luò)的再調(diào)制，一般僅適用于恒定包絡(luò)調(diào)制，如GSM系統(tǒng)的GMSK調(diào)制。但隨著GSM系統(tǒng)支持更高速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，已經(jīng)提出了向第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)過渡的解決方案，供GSM演進(jìn)用的增強(qiáng)型數(shù)據(jù)(EDGE)。EDGE的調(diào)制方式為8PSK，為非恒定包絡(luò)調(diào)制方案，顯然，使用閉環(huán)的功率控制方法已經(jīng)不適用。
與本發(fā)明同時(shí)遞交的相關(guān)專利“一種閉環(huán)射頻功率控制裝置和方法”，介紹了通過功率控制環(huán)，由發(fā)信機(jī)控制單元發(fā)出的具體等級(jí)控制命令，采用查表方法獲得一個(gè)控制參數(shù)，然后根據(jù)控制參數(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后由處理后的控制數(shù)據(jù)順序開啟、關(guān)閉相應(yīng)時(shí)隙的發(fā)射功率。
本發(fā)明的目的是在上述專利的基礎(chǔ)上，提供一種適用于非恒定包絡(luò)調(diào)制的射頻功率控制裝置和方法，本發(fā)明中數(shù)據(jù)表是開機(jī)時(shí)功率等級(jí)控制器在功率等級(jí)數(shù)據(jù)提取過程中形成的，從而，在實(shí)現(xiàn)較高的功率控制精度的同時(shí)，獲得良好的“射頻載波發(fā)射功率時(shí)間包絡(luò)”及“開關(guān)瞬態(tài)頻譜”性能。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的裝置包括電調(diào)衰減器，功率放大器，射頻輸入信號(hào)經(jīng)過級(jí)聯(lián)的電調(diào)衰減器和功率放大器后成為射頻輸出信號(hào)，通過功率控制環(huán)進(jìn)行數(shù)據(jù)提取，所述功率控制環(huán)進(jìn)一步包括對(duì)數(shù)檢波器，用于對(duì)所述射頻輸出信號(hào)進(jìn)行檢波；功率等級(jí)控制器，用于根據(jù)系統(tǒng)控制單元發(fā)出的工作狀態(tài)控制命令，選取工作狀態(tài)，同時(shí)根據(jù)系統(tǒng)控制單元給出的功率等級(jí)控制信號(hào)，采用遞增/遞減方式產(chǎn)生控制電壓數(shù)據(jù)；低通濾波器，用于濾除功率等級(jí)控制器所產(chǎn)生電壓中的時(shí)鐘信號(hào)分量并將該電壓送入所述電調(diào)衰減器；A/D變換器，連接在對(duì)數(shù)檢波器和功率等級(jí)控制器之間，用于將所述對(duì)數(shù)檢波器采樣的射頻輸出信號(hào)進(jìn)行變換，然后送入功率等級(jí)控制器中；D/A變換器，連接在低通濾波器和功率等級(jí)控制器之間，用于將所述功率等級(jí)控制器的控制數(shù)據(jù)進(jìn)行變換，形成功率控制電壓，送入低通濾波器。
本發(fā)明的方法采用如下步驟a)進(jìn)行系統(tǒng)初始化，所述初始化包括發(fā)信機(jī)的射頻輸出功率與其對(duì)數(shù)檢波后的輸出數(shù)據(jù)成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，將輸出功率的不同等級(jí)所對(duì)應(yīng)的檢波輸出數(shù)據(jù)貯存在一個(gè)數(shù)據(jù)表中；b)查找所述數(shù)據(jù)表，得到一個(gè)數(shù)據(jù)，可以是最大值，所述數(shù)據(jù)作為功率控制參數(shù)送出；c)所述功率控制參數(shù)經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換，形成控制電壓控制發(fā)信機(jī)的射頻輸出功率；d)讀取檢波輸出數(shù)據(jù)，并與所述數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；e)重復(fù)上述操作直到提取所有的參數(shù)；f)當(dāng)所述參數(shù)提取完畢，系統(tǒng)進(jìn)入數(shù)據(jù)輸出狀態(tài)。
下面通過附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中直接式功率控制方法的示意圖。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)中閉環(huán)功率控制方法的示意圖。
圖3為本發(fā)明適用于非恒定包絡(luò)調(diào)制的射頻功率控制方法一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖4為圖3所示實(shí)施例中功率等級(jí)控制器所實(shí)現(xiàn)的控制流程圖。
下面參照附圖，通過關(guān)于本發(fā)明的詳細(xì)描述，可以使本發(fā)明的上述和其他特征、優(yōu)點(diǎn)顯而易見。各附圖中同一標(biāo)號(hào)表示相同含義。
圖1為直接式功率控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該裝置由級(jí)聯(lián)的電調(diào)衰減器1和功率放大器2組成。射頻輸入信號(hào)11在送入功率放大器2進(jìn)行放大并最終饋入天線發(fā)送到空中之前，先經(jīng)過一電調(diào)衰減器1，電調(diào)衰減器1是根據(jù)功率控制電壓12的大小對(duì)輸入的射頻信號(hào)11進(jìn)行衰減的。功率控制電壓12來自于設(shè)備的控制部分，控制部分根據(jù)相關(guān)控制指令，產(chǎn)生相應(yīng)的控制電壓12，并最終通過電調(diào)衰減器1達(dá)到對(duì)射頻輸出信號(hào)21輸出功率的控制。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)中閉環(huán)功率控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。閉環(huán)功率控制裝置與直接式功率控制裝置相比，主要是增加了對(duì)數(shù)檢波器4和電壓比較器3，從而構(gòu)成功率控制環(huán)5。只有在功率控制電壓12與對(duì)數(shù)檢波輸出電壓完全相等時(shí)，功率控制環(huán)5才進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。若要增大射頻輸出信號(hào)21的功率時(shí)，可以先抬高功率控制電壓12的電平，環(huán)路穩(wěn)定時(shí)，對(duì)數(shù)檢波器4輸出電壓的電平將抬高，而該電壓的抬高與輸出信號(hào)21的功率成正比。從而達(dá)到增大輸出信號(hào)功率的目的。由于對(duì)數(shù)檢波器4具有良好的線性特性，因而，該方案提高了功率控制精度。
參考附圖3，功率控制環(huán)5包括對(duì)數(shù)檢波器4、A/D變換器9、功率等級(jí)控制器6、以及D/A變換器7和低通濾波器8，功率控制電壓7是功率等級(jí)控制器6的控制數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)模變換后形成，D/A變換器可以采用MAX5184芯片、A/D變換器采用MAX1426，低通濾波器采用通常截止頻率設(shè)計(jì)在200KHz左右的有源低通濾波器。功率等級(jí)控制器6可以采用美國ANOLOG DEVICES公司的ADSP2189MKST-300數(shù)字信號(hào)處理器芯片，受系統(tǒng)控制單元控制，其工作狀態(tài)分為兩種“功率等級(jí)數(shù)據(jù)提取”與“功率等級(jí)數(shù)據(jù)輸出”。下面對(duì)其工作原理進(jìn)行具體說明。
功率控制等級(jí)61為數(shù)字信號(hào)，通常由系統(tǒng)控制單元發(fā)出，要求對(duì)應(yīng)射頻單元據(jù)此進(jìn)行功率調(diào)整。系統(tǒng)控制單元可以根據(jù)需要通過工作狀態(tài)控制62向功率等級(jí)控制器6發(fā)送“功率等級(jí)數(shù)據(jù)提取”命令(如系統(tǒng)上電完成后)。功率等級(jí)控制器6在接到該命令后啟動(dòng)數(shù)據(jù)提取流程一面向D/A變換器7發(fā)送數(shù)據(jù)(從全0到全1，或從全1到全0)，一面從A/D變換器9讀取數(shù)據(jù)，送D/A變換器7的數(shù)據(jù)每增加1比特，就從A/D變換器9讀取一次數(shù)據(jù)。當(dāng)提取的A/D數(shù)據(jù)經(jīng)過與內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較并滿足某一等級(jí)要求時(shí)，功率等級(jí)控制器6將當(dāng)前送往D/A變換器7的數(shù)據(jù)記錄下來，作為正常工作下該功率等級(jí)的控制參數(shù)。功率等級(jí)由大到小(或由小到大)，直到提取完所有的功率等級(jí)控制參數(shù)為止。功率等級(jí)控制器6的外部接口主要包括三部分與系統(tǒng)控制單元的接口、與D/A變換器的接口和與A/D變換器的接口。系統(tǒng)控制單元一般是在設(shè)備上電時(shí)才會(huì)向功率等級(jí)控制器設(shè)置為“功率等級(jí)提取”狀態(tài)，完成參數(shù)提取后，功率等級(jí)控制器會(huì)被設(shè)置為功率等級(jí)設(shè)置，從而進(jìn)入正常工作狀態(tài)，在正常工作狀態(tài)下的工作原理與工作流程與本發(fā)明的相關(guān)發(fā)明“一種閉環(huán)射頻功率控制方法”相類似。
下面結(jié)合圖4的流程圖對(duì)功率等級(jí)控制器的工作流程詳細(xì)說明。
在系統(tǒng)上電時(shí)，系統(tǒng)控制單元將功率等級(jí)控制器設(shè)置為“功率等級(jí)數(shù)據(jù)提取”狀態(tài)，當(dāng)然這種設(shè)置可以在任何需要的情況下進(jìn)行，進(jìn)入提取狀態(tài)即標(biāo)志著系統(tǒng)進(jìn)入功率等級(jí)參數(shù)的自動(dòng)提取過程，該過程即圖4中步驟600所示；接下來，進(jìn)入步驟601，功率等級(jí)控制器向D/A變換器發(fā)送自0(或1)起始的數(shù)據(jù)，以八位二進(jìn)制數(shù)據(jù)為例，功率等級(jí)控制器向D/A變換器發(fā)送從00000000(或從11111111)開始的數(shù)據(jù)，步驟602，以步進(jìn)1比特進(jìn)行累加(或累減)；轉(zhuǎn)入步驟603，功率等級(jí)控制器每送一次數(shù)據(jù)，就在A/D變換器的輸出讀取一次數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)與已知與功率等級(jí)一一對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果滿足設(shè)定的誤差要求，則進(jìn)入步驟604，記錄下功率等級(jí)控制器向D/A變換器所發(fā)送的數(shù)據(jù)，否則回到步驟602，重復(fù)“累加—送數(shù)—讀取—比較”操作；接下來的步驟604，將記錄下來的功率等級(jí)控制器向D/A變換器所發(fā)送的數(shù)據(jù)添加到功率數(shù)據(jù)表中，并在步驟605中判斷是否完成所有功率等級(jí)參數(shù)的提取，如果沒有提取完畢，繼續(xù)步驟602中的“累加—送數(shù)—讀取—比較”操作，如果功率等級(jí)參數(shù)提取完畢，“功率等級(jí)控制器”將向系統(tǒng)控制單元上報(bào)，系統(tǒng)控制單元確認(rèn)后，對(duì)其工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)入正常的“功率等級(jí)數(shù)據(jù)輸出”狀態(tài)。后續(xù)的步驟完全按照本發(fā)明同時(shí)提交的相關(guān)專利“一種閉環(huán)射頻功率控制方法”進(jìn)行。
采用該實(shí)施例的裝置和方法，其射頻載波平均發(fā)射功率的級(jí)差精度優(yōu)于±0.5dB，所有功率等級(jí)的輸出功率比靜態(tài)功率等級(jí)在一般條件下的誤差優(yōu)于±1.5dB，“射頻載波發(fā)射功率時(shí)間包絡(luò)”滿足要求，并具有2比特的冗余；“開關(guān)瞬態(tài)頻譜”對(duì)于在要求比較嚴(yán)格的GSM900頻段，比技術(shù)要求仍有大于2dB的冗余。
上述對(duì)實(shí)施例的說明使本技術(shù)領(lǐng)域：
任何技術(shù)人員能生產(chǎn)或采用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行的多種改進(jìn)在本領(lǐng)域技術(shù)人員都是顯而易見的，之類規(guī)定的一般原則可以用于別的實(shí)施例，而無需用到創(chuàng)造技能。由此，本發(fā)明并不受這里所給實(shí)施例的限制，而是同包括在這里所揭示的基本原則和新穎性特征領(lǐng)域的最廣范圍一致。
權(quán)利要求
1.一種適用于非恒定包絡(luò)調(diào)制的射頻功率控制裝置，包括電調(diào)衰減器，功率放大器，射頻輸入信號(hào)經(jīng)過級(jí)聯(lián)的電調(diào)衰減器和功率放大器后成為射頻輸出信號(hào)，通過功率控制環(huán)進(jìn)行數(shù)據(jù)提取，所述功率控制環(huán)進(jìn)一步包括對(duì)數(shù)檢波器，用于對(duì)所述射頻輸出信號(hào)進(jìn)行檢波；功率等級(jí)控制器，用于根據(jù)系統(tǒng)控制單元發(fā)出的工作狀態(tài)控制命令，選取工作狀態(tài)，同時(shí)根據(jù)系統(tǒng)控制單元給出的功率等級(jí)控制信號(hào)，采用遞增/遞減方式產(chǎn)生控制電壓數(shù)據(jù)；低通濾波器，用于濾除功率等級(jí)控制器所產(chǎn)生電壓中的時(shí)鐘信號(hào)分量并將該電壓送入所述電調(diào)衰減器；A/D變換器，連接在對(duì)數(shù)檢波器和功率等級(jí)控制器之間，用于將所述對(duì)數(shù)檢波器采樣的射頻輸出信號(hào)進(jìn)行變換，然后送入功率等級(jí)控制器中；D/A變換器，連接在低通濾波器和功率等級(jí)控制器之間，用于將所述功率等級(jí)控制器的控制數(shù)據(jù)進(jìn)行變換，形成功率控制電壓，送入低通濾波器。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的適用于非恒定包絡(luò)調(diào)制的射頻功率控制裝置，其特征在于，所述工作狀態(tài)包括功率等級(jí)數(shù)據(jù)提取和功率等級(jí)數(shù)據(jù)輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的適用于非恒定包絡(luò)調(diào)制的射頻功率控制裝置，其特征在于，所述功率等級(jí)控制為系統(tǒng)控制單元發(fā)出的數(shù)字信號(hào)。
4.一種適用于非恒定包絡(luò)調(diào)制的射頻功率控制方法，包括a)進(jìn)行系統(tǒng)初始化，所述初始化包括將發(fā)信機(jī)的射頻輸出不同等級(jí)功率與其對(duì)數(shù)檢波后的輸出數(shù)據(jù)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系存貯存在一個(gè)數(shù)據(jù)表中；b)查找所述數(shù)據(jù)表，得到一個(gè)數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)作為功率控制參數(shù)送出；c)所述功率控制參數(shù)經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換，形成控制電壓控制發(fā)信機(jī)的射頻輸出功率；d)讀取檢波輸出數(shù)據(jù)，并與所述數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；e)重復(fù)上述b)、c)、d)的操作直到提取所有的參數(shù)；f)當(dāng)所述參數(shù)提取完畢，系統(tǒng)進(jìn)入數(shù)據(jù)輸出狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的方法，其特征在于，所述d)中的比較步驟包括a′)將讀取的數(shù)據(jù)與所述數(shù)據(jù)表中貯存的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，判斷數(shù)據(jù)是否相等或相近；b′)如果滿足一定誤差要求，記錄當(dāng)前的控制參數(shù)和對(duì)應(yīng)的功率等級(jí)，如果不滿足要求，對(duì)控制參數(shù)做加減處理；c′)送出控制參數(shù)，控制發(fā)射信號(hào)功率進(jìn)行調(diào)整。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的方法，其特征在于，步驟b′)中所述處理包括當(dāng)所給數(shù)據(jù)為最大值時(shí)，對(duì)控制參數(shù)中全1作減1處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的方法，其特征在于，步驟b′)中所述處理包括當(dāng)所給數(shù)據(jù)為最小值時(shí)，對(duì)控制參數(shù)中全0作加1處理。
專利摘要
一種適用于非恒定包絡(luò)調(diào)制的射頻功率控制裝置包括電調(diào)衰減器，功率放大器，對(duì)數(shù)檢波器，功率等級(jí)控制器，低通濾波器。方法包括將輸出功率的不同等級(jí)所對(duì)應(yīng)的檢波輸出數(shù)據(jù)貯存在一個(gè)數(shù)據(jù)表中，首先產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)，可以是最大值，數(shù)據(jù)作為功率控制參數(shù)送出；功率控制參數(shù)經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換，形成控制電壓控制發(fā)信機(jī)的射頻輸出功率；讀取檢波輸出數(shù)據(jù)，并與數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；重復(fù)上述操作直到提取所有的參數(shù)。本發(fā)明在提供較高功率控制精度的同時(shí)，獲得良好的射頻載波發(fā)射功率時(shí)間包絡(luò)和開關(guān)瞬態(tài)頻譜性能。
文檔編號(hào)H04W52/08GKCN1165186SQ01105653
公開日2004年9月1日 申請(qǐng)日期2001年3月14日
發(fā)明者徐光爭(zhēng), 楊勇軍 申請(qǐng)人:上海大唐移動(dòng)通信設(shè)備有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan