专利名称：Edge载频的数字功率控制方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字功率控制方法，尤其涉及一种用于增强数据速率GSM演进方案(EDGE)载频的数字功率控制方法及装置。
背景技术：
GSM(全球移动通信系统)作为第二代数字移动蜂窝通信系统，在全世界范围内已经得到了广泛的应用，到2003年底，我国的移动用户已经超过了2.7亿，由于频率资源的紧张和对更多新业务的需求，3G(第三代移动通信系统)的发展是必然趋势。近年来一项新技术EDGE(增强数据速率的GSM演进方案)成为了移动领域关注的焦点，在现有GSM基础设施上部署EDGE技术以后，移动数据业务速率将提高至GPRS(通用分组无线业务)速率的3倍多，移动数据业务也能得到较大地增长，EDGE可以作为第二代移动网络向第三代移动网络的过渡方案，通常也被称为2.75G(第2.75代移动通信系统)。
在GSM系统中，采用了GMSK(高斯最小频移键控)的调制方式，由于相邻的两个时隙会形成射频单元功放开到开、开到关、关到开这三种不同形式的关系组合，因而在这三种情况下时隙边界处需要按照GSM规范实现功率控制的爬坡和下坡曲线，形成由动态功率控制信号和静态功率控制信号共同实现的22个功率等级的功率控制。
EDGE系统采用了GSMK和8PSK(8相键控)两种调制方式，GMSK调制技术的特点是一个时隙内的载频输出功率幅度没有变化。8PSK(8相键控)调制技术的特点是一个时隙内的载频输出功率幅度峰均比大，平均值小于峰值，一个时隙内的输出功率幅度是随调制数据变化的。载频功率控制技术的目的就是要保证载频功率输出口功率的准确与稳定，在某一时隙内载频功率输出要和该时隙对应的功率等级相匹配，同时EDGE系统在时隙边界处也要实现与GSM载频一样的22个等级的爬坡和下坡曲线，因此EDGE系统与原GSM系统相比，对载频功率控制技术提出了更高的要求。
现有的载频功率控制技术主要有载频功率的模拟开环控制、载频功率的模拟闭环控制两种。
现有的载频功率的模拟开环控制技术的技术方案的结构如图1所示其原理是利用功率控制算法得到不同功率等级的功率输出曲线，曲线数据以表格形式存放，每个时隙根据预定输出功率等级在给定的功率模板曲线查找表中取出一条功率控制曲线的数据，通过数模转换后形成控制电压，通过模拟压控衰减器的控制来控制载频的输出功率。该技术方案的优点是结构简单；缺点是频率、环境温度等因素都会对射频发射通道产生影响，该技术方案鲁棒性不强，输出功率精度差。
现有的载频功率的模拟闭环控制技术的技术方案的结构如图2所示其原理是利用功率控制算法得到不同等级的功率输出曲线，曲线数据以表格形式存放，每个时隙根据预定输出功率等级在给定的功率模板曲线查找表中取出一条功率控制曲线的数据，通过数模转换后形成模拟的功率爬坡曲线，同时，对载频输出功率进行耦合、检测，得到检波电压，形成一个负反馈电路，功率爬坡曲线与检波电压通过积分比较电路后输出一个稳定的控制电压，控制模拟压控衰减器的输出大小，进而控制载频的输出功率。该技术方案的缺点是该方案仅适用于一个时隙内输出功率幅度没有变化的GMSK调制方式，对于8PSK这种一个时隙内输出功率峰均比很大的调制方式，由于闭环控制的负反馈效应会抑制一个时隙内正常8PSK信号的功率变化，造成8PSK信号失真。
发明内容
鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种EDGE载频的数字功率控制方法及装置，一方面，要保证每个时隙输出的调制信号不失真；另一方面，要准确地输出每个时隙的功率电平。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的本发明提供了一种EDGE载频的数字功率控制方法，包括A、根据当前时隙的标准功率电平和当前时隙的实际功率电平间的关系对保存的和当前时隙功率等级相对应的功率控制信息进行调整，并保存调整后的功率控制信息；B、根据下一时隙的预定功率等级读取保存的该功率等级对应的功率控制信息，并利用该功率控制信息控制载频在下一个时隙的输出功率。
所述的步骤A进一步包括A1、对载频射频功放口的输出功率进行耦合，通过检波得到对应载频每个工作时隙输出功率大小的电压信号；A2、然后通过ADC转换器进行模数转换，得到当前工作时隙实际的功率电平；A3、当前工作时隙实际的功率电平与和当前工作时隙功率等级对应的标准功率电平进行比较；A4、如果实际功率电平高于标准功率电平，则通过调整该功率等级对应的功率控制信息来逐步调低内存中这个功率等级对应的输出控制值；反之则通过调整这个功率等级对应的功率控制信息来逐步调高内存中这个功率等级对应的输出控制值。
所述的步骤A还包括通过模数转换器定时采样一个时隙中固定训练序列比特的检波电压，采样多点后取其平均值作为当前工作时隙的实际功率电平。
所述的功率控制信息包括功率模板曲线和数字功率衰减器的控制值。
所述的数字功率衰减器一个单位的控制量是2db，精度是±0.5db，每个时隙输出功率的控制精度要求是0.1db；所述的功率模板曲线是按照全球移动通信系统协议要求以0.1db为步进拟合的，共31条，所有曲线数据以表格形式存放在闪存中。
所述的步骤B进一步包括在上一时隙末根据下一时隙的预定功率等级从内存中读出该功率等级对应的功率控制信息。
所述的步骤B进一步包括B1、根据在上一时隙末已经选定的内存中的功率控制曲线，到闪存中取出功率控制曲线数据；B2、功率控制曲线数据与经过数字调制的I、Q数据通过乘法器相乘，得到带有调制信息的功率模板；B3、带有调制信息的功率模板通过数模转换后形成带有功控信息的调制曲线；B4、带有功控信息的调制曲线通过已经设定衰减量的数字功率衰减器进行输出功率衰减处理，而这个衰减量是由预先选择的数字功率衰减器的控制值确定的；B5、经过数字功率衰减器的信号送到功率放大器放大，输出载频功率。
本发明还提供了一种EDGE载频的数字功率控制装置，包括闭环控制部分用于检测每个时隙的实际功率电平，并根据当前时隙的标准功率电平和当前时隙的实际功率电平间的关系对保存在内存中的和当前时隙功率等级相对应的功率控制信息进行闭环调整；开环控制部分用于根据当前工作时隙的预定功率等级读出该功率等级对应的功率控制信息，并且通过该功率控制信息控制载频输出功率。
所述的开环控制部分包括功率控制信息管理模块用于保存、调整功率控制信息，并根据当前工作时隙的预定功率等级输出对应的功率控制信息，所述的功率控制信息包括功率控制曲线和数字功率衰减器的控制值；乘法器用于将功率控制曲线数据与经过数字调制的I、Q数据相乘，得到带有调制信息的功率模板；DAC转换器用于将带有调制信息的功率模板转换后形成带有功控信息的调制曲线；数字功率衰减器用于对带有功控信息的调制曲线进行功率衰减处理，数字功率衰减器的衰减量是根据选择的数字功率衰减器的控制值来确定的；功率放大器用于将通过数字功率衰减器的信号放大，输出载频功率。
所述的闭环控制部分包括功率检测、检波装置用于对射频功放口的输出功率进行耦合，通过检波得到对应载频每个工作时隙输出功率大小的电压信号；ADC转换器用于将对应当前工作时隙输出功率大小的电压信号进行模数转换，得到当前工作时隙实际的功率电平，并输出给功率控制信息调整模块；功率控制信息调整模块根据当前时隙功率等级对应的标准功率电平和当前时隙实际的功率电平对功率控制信息管理模块中的功率控制信息进行调整。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明可以适应GMSK和8PSK两种调制方式，对于8PSK这种一个时隙内输出功率峰均比很大的调制方式，能够保证其输出信号不失真，同时可以将频率、环境温度等因素对射频发射通道的影响进行校正，准确地输出每个时隙的功率电平，本发明所述方案的输出功率的精度高，抗扰动能力强，稳定性强，有效地改进了现有的载频功率的模拟开环、闭环控制的缺点。
图1表示现有技术的载频功率的模拟开环控制技术的技术方案的结构；图2表示现有技术的载频功率的模拟闭环控制技术的技术方案的结构；图3表示本发明所述的开、闭环混合数字功率控制方案结构图；图4表示本发明所述的开、闭环混合数字功率控制方案的控制过程流程图。
具体实施例方式
本发明的核心是数字式的开、闭环混合功率控制方法。从单个时隙角度来看，当前时隙的功率控制是开环控制，但从整个系统的角度来看，又是闭环控制，属于慢速控制。
本方法的控制方案结构示意图如图3所示，为便于对本发明所述方法的描述，首先介绍一下功率模板曲线和数字功率衰减器的概念。
在EDGE系统中某一时隙的预定输出功率等级是由该时隙的载频的静态功率等级以及动态功率等级的和来决定的。
在本载频功率控制方法中某一时隙的输出功率等级主要是由和该功率等级相对应的功率控制信息来控制的，所述的功率控制信息又是由功率模板曲线和数字功率衰减器的控制值来组成的。
本发明所述方法中的数字功率衰减器一个单位的控制量是2db，精度是±0.5db，每个时隙输出功率的控制精度要求是0.1db，所述的功率模板曲线是按照GSM协议要求以0.1db为步进拟合的，共31条，可以覆盖一个单位的数字功率衰减器控制量范围，所有曲线数据以表格形式存放在FLASH(闪存)中。
本发明所述的EDGE载频的数字功率控制系统是由开环控制部分和闭环控制部分两部分组成的。
其中开环控制部分又是由以下5部分组成的1功率控制信息管理模块用于保存、更新功率控制信息，并根据当前工作时隙的预定功率等级输出对应的功率控制信息，所述的功率控制信息包括功率控制曲线和数字功率衰减器的控制值；2乘法器用于将功率控制曲线数据与经过数字调制的I、Q数据相乘，得到带有调制信息的功率模板；3DAC转换器用于将带有调制信息的功率模板转换后形成带有功控信息的调制曲线；4数字功率衰减器用于对带有功控信息的调制曲线进行功率衰减处理，数字功率衰减器的衰减量是根据所选择的数字功率衰减器控制值来确定的；5功率放大器用于将通过数字功率衰减器的信号放大，输出载频功率。
开环控制部分的主要功能为用于根据当前工作时隙的预定功率等级读出该功率等级对应的功率控制信息，并控制载频输出功率。
其中闭环控制部分又是由以下3部分组成的1功率检测、检波装置用于对载频射频功放口的输出功率进行耦合，通过检波得到对应载频每个工作时隙输出功率大小的电压信号；2ADC转换器用于对当前工作时隙输出功率大小的电压信号进行模数转换，得到当前工作时隙实际的功率电平，并输出给功率控制信息调整模块；3功率控制信息调整模块根据当前时隙功率等级对应的标准功率电平和当前时隙实际的功率电平对功率控制信息管理模块中的功率控制信息进行调整。
闭环控制部分的主要功能为用于检测每个时隙的实际功率电平，并根据当前时隙的标准功率电平和当前时隙的实际功率电平对保存在内存中的和当前时隙功率等级相对应的功率控制信息进行调整；下面结合图3详细描述本载频功率控制方法在一个时隙中从开始到结束的全过程的工作原理。
在一个时隙中本方法将经历一个先开环控制、后闭环控制的过程。
本方法的具体控制过程如下步骤31在一个工作时隙开始时，本方法已经通过功率控制信息管理模块在上一时隙末根据本时隙的预定输出功率等级读出了该时隙的功率控制信息，即在给定的功率模板曲线查找表中选择了一条合适的功率控制曲线和相应的数字功率衰减器的控制值。
步骤32根据步骤31已经选定的内存中的功率控制曲线，到FLASH(闪存)中取出功率控制曲线数据，然后与经过数字调制的I、Q数据通过乘法器相乘，得到带有调制信息的功率模板。
步骤33步骤32得到的带有调制信息的功率模板通过DAC转换器(数模转换器)转换后形成带有功控信息的调制曲线。
步骤34步骤33得到的带有功控信息的调制曲线通过已经设定衰减量的数字功率衰减器进行衰减处理，数字功率衰减器的衰减量是根据所选择的数字功率衰减器控制值来确定的。
步骤35通过数字功率衰减器的信号送到功率放大器放大，输出载频功率，结束数字功率开环控制的过程。
下面介绍载频功率闭环控制的过程步骤36对载频射频功放口的输出功率进行耦合，通过检波得到对应载频每个工作时隙输出功率大小的电压信号。
步骤37GMSK调制在一个时隙内功率是恒定的，但是8PSK调制在一个时隙内功率的峰均比很大，为了较准确的反映每个时隙的输出功率电平，只在一个时隙中固定训练序列数据的固定位置对检波电压进行采样、模数转换，连续采样多点，取其均值表示当前工作时隙实际的功率电平，并输出给功率控制信息调整模块。
步骤38步骤37得到的当前工作时隙实际的功率电平与当前工作时隙的标准功率电平进行比较，如果实际功率电平高于标准功率电平，则通过功率控制信息调整模块调整功率控制信息管理模块中该功率等级对应的功率控制曲线和数字功率衰减器的控制值来逐步调低内存中这个功率等级对应的输出控制值；如果实际功率电平低于标准功率电平，则通过功率控制信息调整模块调整功率控制信息管理模块中该功率等级对应的功率控制曲线和数字功率衰减器的控制值来逐步调高内存中这个功率等级对应的输出控制值。
步骤39根据下一时隙的预定输出功率等级通过功率控制信息管理模块读取下一时隙的功率控制曲线和数字功率衰减器的控制值，启动下一次数字功率开环控制。
为了进一步描述本发明所述的数字功率控制方法，我们将本方法的具体的控制流程用图4来描述，下面结合图4详细介绍该控制流程。
步骤41开始功率控制。
步骤42根据当前时隙的静态功率等级以及动态功率等级之和获取当前时隙的预定输出功率等级。
步骤43根据当前时隙的预定输出功率等级，从内存中取出对应的功率控制曲线以及数字功率衰减器的控制值。
步骤44根据内存中对应的功率控制曲线，到FLASH(闪存)中取出功率控制曲线数据与经过数字调制的I、Q数据相乘，得到带有调制信息的功率模板，通过数模转换后形成带有功控信息的调制曲线，然后通过已经设定衰减量的数字功率衰减器进行衰减处理，经过数字功率衰减器的信号送到功率放大器放大输出。同时，对输出功率进行耦合，通过检波得到反映当前工作时隙输出功率大小的电压信号，在时隙发射训练序列数据的固定位置对检波电压进行采样和模数转换，连续采样多点，取其均值表示当前时隙的实际功率电平。
步骤45根据当前时隙的功率等级从FLASH(闪存)中读取当前时隙的标准功率电平。
步骤46当前时隙实际的功率电平与当前时隙的标准功率电平进行比较，如果实际功率电平高于标准功率，则执行步骤47，否则执行步骤48。
步骤47通过调整该功率等级对应的功率控制曲线和数字功率衰减器的控制值来调低该功率等级对应的输出控制值。
步骤48通过调整该功率等级对应的功率控制曲线和数字功率衰减器的控制值来调高该功率等级对应的输出控制值。
步骤49根据下一时隙的静态功率等级以及动态功率等级的和获取下一时隙的功率等级。
步骤410根据下一时隙的功率等级读取下一时隙的数控衰减器控制值和功率控制曲线。
步骤411在下一时隙起始时刻输出时隙功率控制值。
步骤412结束功率控制。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求
1.一种EDGE载频的数字功率控制方法，其特征在于，包括A、根据当前时隙的标准功率电平和当前时隙的实际功率电平间的关系对保存的和当前时隙功率等级相对应的功率控制信息进行调整，并保存调整后的功率控制信息；B、根据下一时隙的预定功率等级读取保存的该功率等级对应的功率控制信息，并利用该功率控制信息控制载频在下一个时隙的输出功率。
2.根据权利要求1所述的EDGE载频的数字功率控制方法，其特征在于，所述的步骤A进一步包括A1、对载频射频功放口的输出功率进行耦合，通过检波得到对应载频每个工作时隙输出功率大小的电压信号；A2、然后通过ADC转换器进行模数转换，得到当前工作时隙实际的功率电平；A3、当前工作时隙实际的功率电平与和当前工作时隙功率等级对应的标准功率电平进行比较；A4、根据比较结果对保存的和当前时隙功率等级相对应的功率控制信息进行调整。
3.根据权利要求2所述的EDGE载频的数字功率控制方法，其特征在于，所述的步骤A4包括如果实际功率电平高于标准功率电平，则通过调整该功率等级对应的功率控制信息来逐步调低内存中这个功率等级对应的输出控制值；反之，则通过调整这个功率等级对应的功率控制信息来逐步调高内存中这个功率等级对应的输出控制值。
4.根据权利要求1、2或3所述的EDGE载频的数字功率控制方法，其特征在于，所述的步骤A还包括通过模数转换器定时采样一个时隙中固定训练序列比特的检波电压，采样多点后取其平均值作为当前工作时隙的实际功率电平。
5.根据权利要求1、2或3所述的EDGE载频的数字功率控制方法，其特征在于，所述的功率控制信息包括功率模板曲线和数字功率衰减器的控制值。
6.根据权利要求5所述的EDGE载频的数字功率控制方法，其特征在于，所述的数字功率衰减器一个单位的控制量是2db，精度是±0.5db，每个时隙输出功率的控制精度要求是0.1db；所述的功率模板曲线是按照全球移动通信系统协议要求以0.1db为步进拟合的，共31条，所有曲线数据以表格形式存放在闪存中。
7.根据权利要求1、2或3所述的的EDGE载频的数字功率控制方法，其特征在于，所述的步骤B进一步包括在上一时隙末根据下一时隙的预定功率等级从内存中读出该功率等级对应的功率控制信息。
8.根据权利要求7所述的EDGE载频的数字功率控制方法，其特征在于，所述的步骤B进一步包括B1、根据在上一时隙末已经选定的内存中的功率控制曲线，到闪存中取出功率控制曲线数据；B2、功率控制曲线数据与经过数字调制的I、Q数据通过乘法器相乘，得到带有调制信息的功率模板；B3、带有调制信息的功率模板通过数模转换后形成带有功控信息的调制曲线；B4、带有功控信息的调制曲线通过已经设定衰减量的数字功率衰减器进行输出功率衰减处理，所述衰减量是由预先选择的数字功率衰减器的控制值确定的；B5、经过数字功率衰减器的信号送到功率放大器放大，输出载频功率。
9.一种EDGE载频的数字功率控制装置，其特征在于，包括闭环控制部分用于检测每个时隙的实际功率电平，并根据当前时隙的标准功率电平和当前时隙的实际功率电平间的关系对保存在内存中的和当前时隙功率等级相对应的功率控制信息进行闭环调整；开环控制部分用于根据当前工作时隙的预定功率等级读出该功率等级对应的功率控制信息，并且通过该功率控制信息控制载频输出功率。
10.根据权利要求9所述的EDGE载频的数字功率控制装置，其特征在于，所述的开环控制部分包括功率控制信息管理模块用于保存、调整功率控制信息，并根据当前工作时隙的预定功率等级输出对应的功率控制信息，所述的功率控制信息包括功率控制曲线和数字功率衰减器的控制值；乘法器用于将功率控制曲线数据与经过数字调制的I、Q数据相乘，得到带有调制信息的功率模板；DAC转换器用于将带有调制信息的功率模板转换后形成带有功控信息的调制曲线；数字功率衰减器用于对带有功控信息的调制曲线进行功率衰减处理，数字功率衰减器的衰减量是根据选择的数字功率衰减器的控制值来确定的；功率放大器用于将通过数字功率衰减器的信号放大，输出载频功率。
11.根据权利要求9或10所述的EDGE载频的数字功率控制装置，其特征在于，所述的闭环控制部分包括功率检测、检波装置用于对射频功放口的输出功率进行耦合，通过检波得到对应载频每个工作时隙输出功率大小的电压信号；ADC转换器用于将对应当前工作时隙输出功率大小的电压信号进行模数转换，得到当前工作时隙实际的功率电平，并输出给功率控制信息调整模块；功率控制信息调整模块根据当前时隙功率等级对应的标准功率电平和当前时隙实际的功率电平对功率控制信息管理模块中的功率控制信息进行调整。
全文摘要
本发明涉及一种用于增强数据速率GSM演进方案(EDGE)载频的数字功率控制的方法。该方法采用了数字式的开、闭环混合功率控制方法在单个时隙上采用了开环控制输出的方式，对于8PSK这种一个时隙内输出功率峰均比很大的调制方式，能够保证其信号不失真；在同一调制方式下的多个相同功率等级的时隙上采用闭环控制输出的方式。本发明能够适应GMSK和8PSK两种调制方式，载频输出功率的精度高，抗扰动能力强，稳定性强。
文档编号H04L27/10GK1801795SQ20051000014
公开日2006年7月12日 申请日期2005年1月5日 优先权日2005年1月5日
发明者姚国强, 赵明, 杜智斌 申请人:华为技术有限公司