Td-scdma信号中继放大器智能高效的调相锁频方法
【专利摘要】本发明涉及通信领域中的信号覆盖技术。本发明解决了现有通信设备工作时稳定性差的问题，提供了一种TD信号放大中继设备的智能高效控制方法，其技术方案包含两个处理平台MCU作为系统的智能控制系统和FPGA的数字同步系统，以及外围的电源系统和射频放大系统。该系统是基于工业领域中高效智能的锁相环（PLL）设计而成。MCU系统实现PLL中的环路滤波（LF）功能，FPGA系统实现鉴相器（PD）和压控振荡器（VCO）。该控制系统在各种环境工作时稳定性极好。
【专利说明】TD-SCDMA信号中继放大器智能高效的调相锁频方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信领域的智能控制技术，特别涉及TD-SCDMA信号中继放大设备的智能高效的控制系统和方法。
【背景技术】
[0002]由于我国3G移动通信事业的飞速发展，移动通信用户也随之不断增加，以至移动通信网络在农村不断向偏远地区延伸，在城市中3G蜂窝规划越来越小，基站位置越来越低，用户对3G移动通信服务质量的要求越来越高。但是另一方面，却始终存在大量局部区域的3G通信需求得不到满足:⑴高层建筑阴影区:随着城市建设的发展，高层建筑不断涌现，基于无线传播的阴影效应，在这些高层建筑的背后或中间层会形成信号盲区。⑵高层建筑中上部:蜂窝移动通信基站天线辐射场方向主瓣有较大下倾角，以避免邻近小区的干扰，以至高层建筑中上部一般不能有效接收信号。⑶密集小区较低楼层:建筑物及墙体的多重遮挡，造成信号盲区或弱区。⑷偏远地区:别墅、农村等离基站距离较远的区域，山区较远或有山体阻挡地区存在信号弱区。(5)电磁频蔽特殊场景:由于较厚的土层、混凝土或建筑钢材遮挡，使得隧道、地铁、电梯、地下商城、娱乐城、停车场以及酒店、写字楼等一些封闭的大型建筑物内也无法正常接收移动通信信号。
[0003]现阶段解决各大运营商的信号弱覆盖通常采用的是直放站和微基站等信号中继放大设备。但是由于中继设备各大厂商采用不合理的控制算法使得对基站造成干扰。在更严重的情况使手机用户都不能够正常通话，掉话、掉网现象频繁出现。我公司治理于发明智能和高效的控制方法使信号中继设备变得绿色、环保，使用户能够自由的通话、上网。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是克服信号中继设备不稳定工作时对基站大网信号的干扰。不合理的控制方法能够使信号中继设备产生自激等现象，我们推出的智能高效的锁频调相方法能够使TD信号放大中继设备工作稳定、在上电工作的时候做到对大网信号无干扰。
[0005]本发明的解决上述技术问题，采用的技术方案是，信号中继放大系统，所述系统包含一片MCU作为系统的智能控制系统，一片FPGA芯片作为系统的数字同步系统，以及外围的电源系统和射频放大系统。MCU系统和FPGA系统之间进行高效的SPI通信，该智能高效控制系统是基于工业领域中高效智能的锁相环(PLL)设计而成。所述MCU系统实现PLL中的环路滤波(LF)功能，FPGA系统实现鉴相器(PD)和压控振荡器(VC0)。
[0006]所述FPGA数字同步系统主要实现信号滤波、特征检测、鉴相、射频控制及工作模式设定。通过和MCU的通信传输实时相位，MCU高效的处理数据通过处理的数据FPGA实现快速的进行调相得到和大网信号的实时保持。
[0007]所述MCU智能控制系统主要实现的是功率控制、同步跟踪、工作点扫描以及失步恢复。通过和FPGA的通信获取实时相位并进行频率跟踪和调相，使信号中继放大系统能够长时间的工作不会掉线。
[0008]本发明MCU智能控制系统可以在初始状态检查系统是否存在自激(上下行)，找出最大可用增益。
[0009]本发明MCU智能控制系统具有同步信号功率档位扫描功能，寻找合适工作点。
[0010]本发明MCU智能控制系统可以检测并且纠正200ppm以上的频率偏差，剩下的由瞬时调相完成。
[0011]本发明MCU智能控制系统具有可靠ALC及AGC设计，动态范围高达65dB以上，自动稳幅。
[0012]本发明MCU智能控制系统具有上行无业务自动关闭功能，可以有效降低功耗。
[0013]本发明MCU智能控制系统具有失步自动调整恢复功能，提高系统工作的抗干扰能力，使工作更加稳定。
[0014]本发明MCU智能控制系统具有多状态led指示功能，便于故障判断，使操作更加简单、直观。
[0015]本发明MCU智能控制系统可以实时跟踪TD网络信号，快速进行调频调相，系统反应时延少，动作有效可靠。
[0016]本发明MCU智能控制具有系统最佳同步电平获取功能，通过控制下行输出端检波电路中的衰减管来获取最佳同步电平。
[0017]本发明采用嵌入式数字信号采集及处理技术，功能可扩展性强。
[0018]本发明内置电路级防雷设计，保障设备及通信安全。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明智能高效的TD信号放大器控制系统的结构框图。
[0020]图2是本发明FPGA数字同步控制单元的结构框图。
[0021]图3是本发明MCU智能控制系统的顶层状态机框图。系统分成5个状态:S1功率检测、S2工作点扫描、S3同步、S4跟踪、S5重新同步。
[0022]S1:功率检测:检查系统是否存在自激(上下行)，找出最大可用增益。
[0023]S2:工作点扫描:在所有功率档位扫描同步信号，寻找合适工作点，检查下行信号功率是否能够开始同步。
[0024]S3:同步:计算并调整频率偏差，调整目标频率精度1ppm ;调整相位，使相位为O。
[0025]S4:跟踪:周期性测量无线工作状态，包括相位、功率。频率调整目标，频率精度2ppm,剩余由瞬时调相完成，上下行进行ALC控制。
[0026]S5:重新同步:当系统在S4状态失锁后,重新进行调频调相。
[0027]Tl:由SI进入S2状态。发生条件:当SI运行完毕，即可进入S2。
[0028]T2:由S2进入SI状态。发生条件:无法找到合适工作点，下行功率不满足同步条件。
[0029]T3:由S2进入S3状态。发生条件:找到合适工作点。
[0030]T4:由S3进入SI状态。发生条件:在规定时间内无法无法完成同步。
[0031]T5:由S3进入S4状态。发生条件:完成同步。
[0032]T6:保持S4状态。发生条件:跟踪正常。
[0033]T7:由S4进入SI状态。发生条件:在跟踪状态检测导频丢失严重。
[0034]T8:由S4进入S5状态。发生条件:失锁导致不能正常同步。
[0035]T9:由S5进入SI状态。发生条件:在规定时间内无法无法完成同步。
[0036]TlO:由S5进入S4状态。发生条件:完成同步。
[0037]Tll:保持S2状态。发生条件:扫描档位找不到合适的工作点且下行功率不满足同步条件。
【权利要求】
1.一种应用于TD-SCDMA信号中继放大器智能高效的调相锁频方法。
2.根据权利要求1所述的方法，其特点在于使用两种处理平台，相互之间进行高速通信，两个平台分工处理相应信息，MCU处理平台实现智能控制，FPGA处理平台实现数字同止/J/ O
3.根据权利要求2所设计的TD-SCDMA信号中继放大器，其特点是能够实时有效的控制硬件平台快速跟踪，实现快速调整数据，设备工作稳定性好，灵敏度高。
【文档编号】H04B7/15GK104052536SQ201310081361
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2013年3月14日 优先权日:2013年3月14日
【发明者】吴斌, 姚冰心, 郑探伟, 李腾, 张荣平, 杨寅, 庆东植 申请人:南京英锐祺科技有限公司