一种无线通信设备的发射功率控制方法及装置与流程

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种无线通信设备的发射功率控制方法及装置。

背景技术

随着各种消费型电子设备和智能家电的不断增多，wifi、蓝牙(bt)等无线通信技术因其在数据传输和组网方面的优势而越来越受到设备厂商的青睐。

一方面，随着越来越多设备的接入，当这些设备处于不同的工作模式和工作场景下时，其发射功率的要求也是不一样的。比如，为了更好地优化通信设备的功耗及体验就需要对不同距离下的设备、不同使用人群的设备做不同的功率等级要求。这种情况下，需要考虑该功率等级是否能精准地达到。

另一方面，无线通信设备需要通过天线来进行信息的传输和交互，当天线本身或者设备pcb本身的阻抗不满足设计要求时，也会导致信号的传输性能变差，影响使用体验。

因此，在wifi、bt等无线通信系统中，为了确保发射信号功率符合标准要求的同时，精度在一定可控范围内，从而避免引起超出标准要求或因功率偏大而引起信号质量恶化的问题，就需要实现对发射功率的精度控制。然而，由于ieee并未对wlan的功率控制作出强制要求，业内普遍采用开环功率控制的策略，即，例如在芯片出厂时设置好功率曲线，并在该功率曲线的基础之上得到校准数据更新到芯片中，以完成增益与目标功率之间的对应关系。这种开环功率控制的方式取得的效果不理想，不仅是功率控制的精准度不足，而且对于信号质量恶化的问题无能为力。

技术实现要素：

基于上述现状，本发明的主要目的在于提供一种无线通信设备的发射功率控制方法及装置，能够达到较高的功率控制精度，并且能够兼顾信号质量，避免发射功率超出标准要求以及因功率偏大而引起信号质量恶化的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

根据本发明的第一方面，一种无线通信设备的发射功率控制方法，包括步骤：

s100、使所述无线通信设备发射信号；

s200、检测当前发射信号的功率值，并根据当前发射信号的功率值对发射功率进行调整；

s300、检测发射功率调整后的发射信号的质量，并根据发射信号的质量对发射功率进行微调。

优选地，所述无线通信设备为wifi设备或蓝牙设备。

优选地，若所述无线通信设备上电后首次发射信号，步骤s100中，使所述无线通信设备以预设的发射增益配置值发射信号。

优选地，所述步骤s200包括步骤：

s210、检测当前发射信号的功率值；

s220、判断当前发射信号的功率值是否在预设功率范围内，若是，则进入步骤s300，否则，进入步骤s230；

s230、调整发射增益配置，以便改变发射功率，并返回步骤s210。

优选地，所述步骤s220中，通过查询功率控制表得到所述预设功率范围，其中，所述功率控制表为预先确定的数据表，其中包括多组发射条件下的建议功率范围。

优选地，当所述无线通信设备为wifi设备时，所述功率控制表中，每组发射条件对应的参数包括协议类型、调制方式和/或数据速率。

优选地，所述步骤s230中，按照下式调整增益配置值：

其中，value2为调整后的增益配置值；

value1为调整前的增益配置值；

p2为期望达到的发射信号的功率值，单位为dbm；

p1为当前发射信号的功率值，单位为dbm。

优选地，所述步骤s300包括步骤：

s310、获取当前发射信号的信噪比或矢量误差幅度；

s320、判断当前发射信号的信噪比或矢量误差幅度是否达到预设阈值，若是，则结束发射功率控制，否则，进入步骤s330；

s330、调整发射增益配置，以便微调发射功率，并返回步骤s310。

优选地，所述步骤s310中，通过环回模式，将所述无线通信设备的tx通路和rx通路进行耦合，以便提取发射信号以计算其信噪比或矢量误差幅度。

优选地，所述步骤s320中，通过查询信号质量控制表得到所述预设阈值，其中，所述信号质量控制表为预先确定的数据表，其中包括多组发射条件下的信号质量建议阈值。

优选地，当所述无线通信设备为wifi设备时，所述信号质量控制表中，每组发射条件对应的参数包括协议类型、调制方式和/或数据速率。

优选地，所述步骤s330中，通过查询功率微调控制表得到发射功率的目标值和/或目标范围，并根据所述目标值和/或目标范围调整增益配置值，其中，所述功率微调控制表为预先确定的数据表，其中包括多组发射条件下的建议功率值和/或建议功率范围。

优选地，当所述无线通信设备为wifi设备时，所述功率微调控制表中，每组发射条件对应的参数包括协议类型、调制方式和/或数据速率。

优选地，所述功率微调控制表中，所述建议功率值和/或建议功率范围为在当前功率和/或当前功率范围的基础上减去回退步进量，其中，所述回退步进量为预定值。

优选地，所述回退步进量的取值范围为0.1-2db。

优选地，所述回退步进量的值可调整，所述控制方法还包括调整所述功率微调控制表中的回退步进量的步骤。

根据本发明的第二方面，一种无线通信设备的发射功率控制装置，包括：

功率检测单元，与所述无线通讯设备的发射端相连，用于检测发射信号的功率值；

信号质量反馈单元，与所述无线通讯设备的发射端相连，用于形成信号质量反馈信号；

增益控制模块，用于接收发射增益配置值，并根据所接收到的发射增益配置值调整发射功率；和

控制单元，用于接收所述功率检测单元的输出信号和所述信号质量反馈单元的输出信号，并根据当前发射信号的功率值和/或发射信号的质量调整发射增益配置，并将调整后的发射增益配置值发送给所述增益控制模块。

优选地，所述信号质量检测单元包括所述无线通信设备的rx通路，用于与所述无线通信设备的tx通路连接或耦合以形成环回通路，以便产生所述信号质量反馈信号。

优选地，所述控制单元包括modem模块，用于接收所述信号质量反馈信号，并计算发射信号的质量。

优选地，所述控制单元包括soc模块，用于对当前发射信号的功率值和/或发射信号的质量进行判断分析，并调整发射增益配置。

优选地，所述控制单元包括sram模块，用于存储功率控制表、信号质量控制表、和/或功率微调控制表。

本发明的控制方法采用闭环控制方案来提高功率控制的精准度，特别是采用功率反馈和信号质量反馈相结合的双闭环控制方案来进行控制，能够同时兼顾发射功率和发射信号质量，达到联合调优的目的，具有成本低、精度高、以及能够自适应阻抗变化的优点。

附图说明

以下将参照附图对根据本发明的无线通信设备的发射功率控制方法及装置的优选实施方式进行描述。图中：

图1为根据本发明的一种优选实施方式的无线通信设备的发射功率控制方法流程图；

图2为图1中的步骤s200的优选实施方式的流程图；

图3为图1中的步骤s300的优选实施方式的流程图；

图4为根据本发明的一种优选实施方式的无线通信设备的发射功率控制装置的原理示意图；

图5为本发明中涉及的功率控制表的一个优选示例；

图6为本发明中涉及的信号质量控制表的一个优选示例；

图7为本发明中涉及的功率微调控制表的一个优选示例。

具体实施方式

针对现有技术中对于无线通信设备的发射功率控制方面存在的不足，本发明的第一方面提供了一种无线通信设备(优选为wifi设备或蓝牙设备)的发射功率控制方法，如图1所示，其包括步骤：

s100、使所述无线通信设备发射信号；

s200、检测当前发射信号的功率值，并根据当前发射信号的功率值对发射功率进行调整；

s300、检测发射功率调整后的发射信号的质量，并根据发射信号的质量对发射功率进行微调。

本发明的控制方法采用闭环控制方案来提高功率控制的精准度，特别是采用功率反馈和信号质量反馈相结合的双闭环控制方案来进行控制，能够同时兼顾发射功率和发射信号质量，达到联合调优的目的。本发明的控制方法还具有成本低、精度高、以及能够自适应阻抗变化的优点。

相比之下，现有技术的控制方法多采用开环控制方案进行功率控制，控制精准度不够，而且面对阻抗变化带来的性能恶化问题无法自动进行调整，只能手动调试匹配参数，费时费力。

优选地，本发明的控制方法中，若所述无线通信设备上电后首次发射信号，则在步骤s100中，可以使所述无线通信设备以预设的发射增益配置值发射信号。例如，打开wifi或蓝牙设备后，可以先根据某一预设的请求功率值及增益配置值发射信号，随后再经过步骤s200和步骤s300进行调整。

优选地，如图2所示，所述步骤s200包括步骤：

s210、检测当前发射信号的功率值；

s220、判断当前发射信号的功率值是否在预设功率范围内，若是，则进入步骤s300，否则，进入步骤s230；

s230、调整发射增益配置，以便改变发射功率，并返回步骤s210。

例如，步骤s210中，可通过图4中的功率检测单元5来获取当前信道下发射信号的功率值，并传递给控制单元1，优选传递给控制单元1中的soc模块(即系统级芯片处理模块)。随后，步骤s220中，控制单元1可将当前发射信号的功率值与预设功率范围进行比较，以确定是否需要调整发射信号的功率以及如何调整。若当前发射信号功率在预设功率范围内，则无需进行功率调整，直接进入步骤s300，否则，应在步骤s230中通过调整发射增益配置来实现对发射功率的调整，随后重复执行步骤s210和步骤s220，直至当前的发射信号功率值在预设功率范围内为止。

优选地，所述步骤s220中，通过查询功率控制表得到所述预设功率范围，其中，所述功率控制表为预先确定的数据表，其中包括多组发射条件下的建议功率范围，即预设功率范围。具体地，功率控制表例如存储在控制单元1中，优选存储在控制单元1中的sram模块(即，静态随机存取存储模块)中。

优选地，当所述无线通信设备为wifi设备时，所述功率控制表的一个优选示例如图5所示，该功率控制表中，每组发射条件对应的参数例如包括协议类型、调制方式和/或数据速率等。

于是，控制单元1可以采用查表法确定所述预设功率范围。仍以wifi设备为例，如图5所示，该功率控制表中存储有不同调制速率下的建议功率及建议功率范围，步骤s220中，通过查询当前调制速率下对应的建议功率范围(即所述预设功率范围)，即可判定当前发射信号的功率值是否在该预设功率范围内。例如，功率检测单元5检测到在11n65mbps条件下的当前发射信号的功率值为10dbm，查询图5所示的功率控制表，对应的预设功率范围为14±1dbm，即，13-15dbm，显然，当前发射信号的功率值并未在该预设功率范围内，因此将会进入步骤s230，对发射信号的功率进行调整。

在步骤s230中，若当前发射信号的功率值大于该预设功率范围的上限，则通过调整增益配置值来降低发射信号的功率，若当前发射信号的功率值小于该预设功率范围的下限，则通过调整增益配置值来提高发射信号的功率。

由于在放大器处于线性区域时，其输出功率p与增益配置值value之间的关系可以写为：p＝k*value，因此，对于两个不同的输出功率p1和p2，其单位为dbm，则它们的关系为：

于是，优选地，所述步骤s230中，按照上式调整增益配置值，此时：

value2为调整后的增益配置值；

value1为调整前的增益配置值；

p2为期望达到的发射信号的功率值，单位为dbm；

p1为当前发射信号的功率值，单位为dbm。

例如，在打开wifi设备后，以增益配置值value1发射信号，功率检测单元5检测到当前发射信号的功率值为p1dbm，查询图5所示的功率控制表，得到实际需要达到的发射信号的功率值为p2dbm，于是，可通过上式得到调整后的增益配置值value2，以该增益配置值value2发射信号，即可实现发射信号的功率值p2dbm。于是，本步骤中，控制单元1可将通过上式得到的增益配置值value2更新到相应的调制速率下增益控制表中，例如发送给相应的增益控制器，使得wifi设备以更新后的增益配置值value2发射信号。

优选地，如图3所示，所述步骤s300包括步骤：

s310、获取当前发射信号的信噪比(snr)或矢量误差幅度(evm)；

s320、判断当前发射信号的信噪比或矢量误差幅度是否达到预设阈值，若是，则结束发射功率控制，否则，进入步骤s330；

s330、调整发射增益配置，以便微调发射功率，并返回步骤s310。

也即，在功率反馈闭环控制符合要求后，开始执行信号质量反馈闭环控制，在以步骤s230中确定的更新后的增益配置值value2发射信号的情况下，在步骤s310中，首先利用信号质量反馈单元检测当前发射信号的信号质量，例如获取当前发射信号的信噪比或矢量误差幅度，具体地，信噪比或矢量误差幅度可以由控制单元1进行计算得出。随后，步骤s320中，控制单元1可以将当前发射信号的信噪比或矢量误差幅度与相应的预设阈值进行比较，以判断是否需要对发射信号的功率进行微调以及如何微调，以提高发射信号的质量。若当前发射信号的质量满足要求，例如信噪比或矢量误差幅度大于相应的预设阈值，则无需进行功率微调，可结束发射功率控制，相应的无线通信设备继续以当前的增益配置值发射信号即可，否则，应在步骤s330中通过调整发射增益配置来实现对发射功率的微调，随后重复执行步骤s310和步骤s320，直至当前的发射信号质量满足要求为止。

优选地，所述步骤s310中，通过环回(loopback)模式，将所述无线通信设备的tx通路(即发送通路)2和rx通路(即接收通路)3进行耦合(参见图4)，以便提取发射信号，并将提取到的信号反馈至控制单元1，以计算其信噪比或矢量误差幅度。当然，也可以通过单独设置的信号质量反馈单元来提取发射信号，并计算信号的信噪比或矢量误差幅度。容易理解，利用无线通信设备的rx通路来提取发射信号，能够节省硬件成本，同时减小相应的无线通信设备的体积。

优选地，所述步骤s320中，可通过查询信号质量控制表(示例性地，如图6所示)得到所述预设阈值，其中，所述信号质量控制表为预先确定的数据表，其中包括多组发射条件下的信号质量建议阈值，即为所述预设阈值，可用作不同发射条件下的解调门限值。其中，该建议阈值可以是信噪比snr，也可以是矢量误差幅度evm，二者之间的关系为：

具体地，所述信号质量控制表例如存储在控制单元1中，优选存储在控制单元1中的sram模块(即，静态随机存取存储模块)中。

优选地，当所述无线通信设备为wifi设备时，所述信号质量控制表的一个优选示例如图6所示，该信号质量控制表中，每组发射条件对应的参数例如包括协议类型、调制方式和/或数据速率等。

于是，控制单元1可以采用查表法确定所述预设阈值。仍以wifi设备为例，如图6所示，该信号质量控制表中存储有不同调制速率下的解调门限值，例如为建议矢量误差幅度阈值，步骤s320中，通过查询当前调制速率下对应的建议矢量误差幅度阈值(即预设阈值)，即可判定当前发射信号的矢量误差幅度值是否大于该预设阈值。例如，通过信号质量反馈单元检测到在11n65mbps下的当前发射信号的矢量误差幅度值为-26db，查询图6所示的信号质量控制表，对应的预设阈值为-28db，显然，当前发射信号的质量并未达到该预设阈值(此处是对二者的绝对值进行比较)，因此将会进入步骤s330，通过调整发射增益配置，对发射信号的功率进行微调，以改善发射信号质量。

优选地，所述步骤s330中，可通过查询功率微调控制表得到发射功率的目标值和/或目标范围，并根据所述目标值和/或目标范围调整增益配置值，其中，所述功率微调控制表为预先确定的数据表，其中包括多组发射条件下的建议功率值和/或建议功率范围。具体地，功率微调控制表例如存储在控制单元1中，优选存储在控制单元1中的sram模块(即，静态随机存取存储模块)中。

优选地，当所述无线通信设备为wifi设备时，所述功率微调控制表的一个优选示例如图7所示，该功率微调控制表中，每组发射条件对应的参数例如包括协议类型、调制方式和/或数据速率等。

优选地，如图7所示，所述功率微调控制表中，所述建议功率值和/或建议功率范围为在当前功率和/或当前功率范围的基础上减去一个回退步进量step，其中，所述回退步进量step为预定值。也即，在步骤s330的功率微调过程中，相应的功率调整量由回退步进量step决定，通过使当前功率降低一个回退步进量，来达到改善信号质量的目的。例如，设定回退步进量step＝0.5db，则，查询图7的功率微调控制表，可得到在11n65mbps条件下的建议功率值例如为14-step＝14-0.5＝13.5dbm，相应的建议功率范围为(14-step)±1，即为12.5-14.5dbm。

于是，步骤s330中，可以根据查询功率微调控制表中得到的建议功率值和/或建议功率范围来调整发射增益配置，具体调整方式例如与步骤s230中的调整方式相同，即，通过下式计算调整后的增益配置值value2：

优选地，所述回退步进量step的取值范围为0.1-2db，试验证明，当step的取值满足该范围时，能够较为快速地改善信号质量。

优选地，所述回退步进量的值可调整，所述控制方法还包括调整所述功率微调控制表中的回退步进量的步骤，借此来获得合适的功率微调量。

尽管本发明中仅给出了适用于wifi设备的功率控制表、信号质量控制表和功率微调控制表的示例，容易理解，适用于蓝牙设备的相应数据表的形式与之类似，只是相应的参数有所不同，本领域的技术人员根据本发明给出的启示以及前述示例便可参照实施。

本发明的第二方面还提供了一种无线通信设备的发射功率控制装置，如图4所示，包括：

功率检测单元5，与所述无线通讯设备的发射端(例如天线4)相连，用于检测发射信号的功率值；

信号质量反馈单元，与所述无线通讯设备的发射端(例如天线4)相连，用于形成信号质量反馈信号；

增益控制模块(例如tx通路2中的增益控制器)，用于接收发射增益配置值，并根据所接收到的发射增益配置值调整发射功率，例如提高或降低发射信号功率；和

控制单元1，用于接收所述功率检测单元5的输出信号和所述信号质量反馈单元的输出信号，并根据当前发射信号的功率值和/或发射信号的质量调整发射增益配置，并将调整后的发射增益配置值发送给所述增益控制模块。

本发明的控制装置具有功率反馈和信号质量反馈相结合的双闭环结构，能够同时兼顾发射功率和发射信号质量，达到联合调优的目的，具有成本低、精度高、以及能够自适应阻抗变化的优点。

优选地，如图4所示，所述信号质量检测单元包括所述无线通信设备的rx通路3，用于与所述无线通信设备的tx通路2连接或耦合以形成环回通路，以便产生所述信号质量反馈信号。

优选地，如图4所示，所述控制单元1包括modem模块，用于接收所述信号质量反馈信号，并计算发射信号的质量，例如计算信噪比或矢量误差幅度的值。

优选地，如图4所示，所述控制单元1包括soc模块(系统级芯片处理模块)，其用于执行运算和处理工作，例如，用于对当前发射信号的功率值和/或发射信号的质量进行判断分析，并调整发射增益配置。

优选地，如图4所示，所述控制单元1包括sram模块(静态随机存取存储模块)，用于存储功率控制表、信号质量控制表、和/或功率微调控制表等。在具体实施时，在相应的无线通信设备每次上电时，可以通过配置文件将这些数据表中的信息存储到sram模块中。

特别地，本发明中所涉及的功率控制表和功率微调控制表中的数据可通过试验予以确定，是在不超过ieee802.11的最大输出功率条件下试验得到，试验过程中主要基于以下两个原则：

(1)符合ieee802.11标准规范；

(2)充分发挥无线通信设备本身的性能，例如传输距离、功耗等指标考量。

而本发明中所涉及的信号质量控制表则可以根据ieee802.11的标准规定予以确定。

优选地，控制单元1的上述多个模块可以是彼此分离的模块或元件，也可以是集成于同一个元件中。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。