专利名称：远端射频单元系统功放过功率保护方法
技术领域：
本发明涉及一种远端射频单元系统，尤其涉及一种远端射频单元系统功放过功率 保护方法。
背景技术：
远端射频单元(RRU)是3G通信系统中重要的组成部分，为附属于基站(NODE B)的 一个通信模块。RRU主要功能是完成盲区覆盖，减少基站数量，该模块可以将数据通过光纤 送到所依附的上级基站。RRU具有射频发射和接收功能，发射功能的实现依赖于功放模块，功放模块的优劣 决定着RRU的射频指标好坏以及覆盖能力。同时RRU对整机功耗指标有着很高的要求，而 RRU的功耗又在很大程度上取决于功放模块的效率，因此在设计中都会尽可能提高功放的 效率，让功放工作于其极限的范围。这样带来的弊端就是功放很脆弱，瞬时稍大的信号输入 就有可能把功放烧掉。而大信号的产生在RRU的工作过程中由于链路的异常是有可能出现 的。因此如何对功放进行有效保护是RRU系统中一个重要问题。传统方法是在功放中 加入模拟保护电路，这种方法一方面提高了功放的制造成本，增大了功放的体积；另一方面 它对大信号输入的保护也是有限的，超过一定功率范围的大信号同样会使功放烧掉。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述传统方法存在的缺陷，提供一种远端射频单元系统 功放过功率保护方法。本发明的目的是这样实现的
本发明区别于只能保护一定范围大信号的传统方法，提供了一种可以完全抑制大信号 输入的方法，该方法是在数字域实现，其对所需抑制的大信号可以灵活定义，例如功率和时 长，这可以使其对不同特性的功放进行不同的保护策略，对于规定门限之上的大信号可以 达到完全屏蔽的效果，而且该方法无需增加额外的器件电路，只需作为一个功能模块在RRU 中的现场可编程门阵列(FPGA)器件集成即可。具体地说，本方法是在远端射频单元系统中的现场可编程门阵列(FPGA)的尾端设 置有功放过功率保护模块；
功放过功率保护模块包括可配延时模块、可配功率计模块和门控开关模块； 其交互关系是
可配延时模块对输入信号进行延时输出，延时值可以配置，其作用在于对规定时长的 信号进行缓存，为功率统计提供时间，保证大信号在功率统计过程中不会实际发射出去；
可配功率计模块对规定时长的信号进行实时功率统计，时长可以任意配置，数值通常 与可配延时模块的延时值设置相同；
门控开关模块受控于单根控制线，有两种状态，直通和输出零；当可配功率计模块输出统计功率大于指定门限时，也就是代表输入信号功率过大，会把输出关断，输出为零；当输 入功率小于指定门限时，门控开关模块的输出与输入连通。本发明的工作原理是在RRU系统中，少量的数微秒延时是可以接受的，本发明根 据这个特性，对发射信号进行适当延时，并在这段延时过程中对延时信号实时功率统计，一 旦发现功率过大的情况，门控开关就会进行关断，只有当输入信号的功率正常后，门控开关 才重新打开。本发明具有下列优点和积极效果
①实现简单，无需增加额外器件及电路，是一种纯软件实现方法；
②用户灵活定义大信号特性，对其定义下的大信号实现完全精确阻隔；
③适用于信号允许有适当延时，功放需要保护的信号发射系统。
图1是本系统的结构框图； 图2是RRU下行链路的结构框图3是设置有功放过功率保护模块的RRU下行链路的结构框图； 图4是功放过功率保护模块的结构框图。其中
100—远端射频单元，
110—高速串并转换模块；120——数字上变频模块； 130—削峰模块；140—数字预失真模块；
150—功放过功率保护模块， 151—可配延时模块，152—可配功率计模块，153—门控开关模块。160—数摸转换器；170——模拟变频器； 180—功率放大器。200—基站。300—手机。X—现场可编程逻辑阵列。
具体实施例方式下面结合附图和实施例详细说明 一、传统系统
如图1，传统系统包括依次连通的基站200、远端射频单元100和手机200。如图2，现有远端射频单元100的下行链路包括依次连接的现场可编程逻辑阵列 X、数摸转换器160、模拟变频器170和功率放大器180。现场可编程逻辑阵列X为硬件可编程芯片，通过硬件描述语言可对其进行编程实 现各种用户定制的功能，在远端射频单元100中，其实现的软件功能包括依次连通的高速 串并转换模块110、数字上变频模块120、削峰模块(CFR) 130、数字预失真模块(DPD) 140。二、本系统
如图3，本系统是在传统系统的基础上，在数字预失真模块140后设置有功放过功率保护模块150。为了提高功放效率以及射频指标性能，削峰(CFR)和数字预失真(DPD)等技术的 采用都已经成为主流。而且作为系统的高度集成以及设计灵活性，这些功能都已经作为模 块集成到FPGA中。本系统也是基于这种主流的RRU设计平台而实现，就是加入了攻防过功 率保护功能的RRU下行链路系统。功放过功率保护模块150是区别于传统系统而新增的功 能模块，它位于所有数字信号处理的最末端，在数模转换器之前，可以抑制数字域的异常大 信号。如图4，功放过功率保护模块150包括可配延时模块151、可配功率计模块152和 门控开关模块153。三、功放过功率保护模块150的工作流程 功放过功率保护模块150的工作流程包括下列步骤
①数据进入可配延时模块151，经过规定的延时数据才会输出；
②同时数据进入可配功率计模块152，功率计会实时计算缓存在可配延时模块151中 的信号功率；
③当步骤②中的信号功率大于过功率门限时，门控开关模块153对输出信号进行关断 处理，此时缓存于可配延时模块151中的过功率危险信号不对外输出；
④当步骤②中的信号功率小于过功率门限时，门控开关模块153让可配延时模块151 的输出信号正常通过。本发明的关键点是对末级输出的数字信号进行缓存处理，缓存的深度可根据实际 系统进行配置，对于过功率信号的定义在该模块中通过“信号时长”和“过功率门限”两个 参数进行描述，“信号时长”在模块中体现为“可配延时模块”和“可配功率计”的时延，“过 功率门限”在模块中体现为“门控开关”中的开关切换依据。实际系统中，不同的功放特性及不同的大信号，都可以通过上面的两个参数进行 描述，具体数值也会因系统不同而有差异。只要系统中存在这种数字化处理过程，而且允许有适当延时的情况下，该模块都 可以适用。另外为了采用该模块进行功放过功率保护而特别采用的模数转换，然后再进行 数模转换也是该模块使用的一种特例。
权利要求
1.一种远端射频单元系统功放过功率保护方法，其工作平台是由依次连通的基站 (200)、远端射频单元(100)和手机(200)组成的系统；远端射频单元(100)包括依次连 接的基于现场可编程逻辑阵列(X)、数摸转换器(160)、模拟变频器(170)和功率放大器 (180);现场可编程逻辑阵列(X)包括依次连通的高速串并转换模块(110)、数字上变频模块 (120 )、削峰模块(130 )、数字预失真模块(140)；其特征在于在数字预失真模块(140)后设置有功放过功率保护模块(150)；功放过功率保护模块(150)包括可配延时模块(151)、可配功率计模块(152)和门控开 关模块(153);其交互关系是可配延时模块对输入信号进行延时输出，延时值可以配置，其作用在于对规定时长的 信号进行缓存，为功率统计提供时间，保证大信号在功率统计过程中不会实际发射出去；可配功率计模块对规定时长的信号进行实时功率统计，时长可以任意配置，数值通常 与可配延时模块的延时值设置相同；门控开关模块受控于单根控制线，有两种状态，直通和输出零；当可配功率计模块输出 统计功率大于指定门限时，也就是代表输入信号功率过大，会把输出关断，输出为零；当输 入功率小于指定门限时，门控开关模块的输出与输入连通。
2.按权利要求所述的功放过功率保护方法，其特征在于功放过功率保护模块(150)的 工作流程包括下列步骤①数据进入可配延时模块(151)，经过规定的延时数据才会输出；②同时数据进入可配功率计模块(152)，功率计会实时计算缓存在可配延时模块 (151)中的信号功率；③当步骤②中的信号功率大于过功率门限时，门控开关模块(153)对输出信号进行关 断处理，此时缓存于可配延时模块(151)中的过功率危险信号不对外输出；④当步骤②中的信号功率小于过功率门限时，门控开关模块(153)让可配延时模块 (151)的输出信号正常通过。
全文摘要
本发明公开了一种远端射频单元系统功放过功率保护方法，涉及一种远端射频单元系统。本发明区别于只能保护一定范围大信号的传统方法，提供了一种可以完全抑制大信号输入的方法，该方法是在数字域实现，其对所需抑制的大信号可以灵活定义，例如功率和时长，这可以使其对不同特性的功放进行不同的保护策略，对于规定门限之上的大信号可以达到完全屏蔽的效果，而且该方法无需增加额外的器件电路，只需作为一个功能模块在RRU中的现场可编程门阵列(FPGA)器件集成即可。本发明适用于信号允许有适当延时，功放需要保护的信号发射系统。
文档编号H04B7/005GK102111195SQ20101061151
公开日2011年6月29日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者周世军, 曹雨, 杜仲, 江浩洋, 汪洋, 王冉, 邢凌燕, 陈付齐 申请人:武汉邮电科学研究院