专利名称：一种个人手持电话系统功率控制方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种个人手持电话系统(PHS系统)无线通讯基站设备实现功率控制的方法。
背景技术：
无线通讯设备，随着环境温度的变化，输出功率容易波动，往往波动的范围较大，无法满足系统设计的要求。因此通常需要在射频功率控制电路实现温度补偿，以保证在较大的温度变化范围内，设备输出的功率保持相对稳定。有的功率控制温度补偿电路是在射频部分实现，运用温度敏感电路测知外界温度，根据温度变化获得相应的温补信号，输出给自动功率控制电路，改变输出功率。在射频部分实现的功率控制温度补偿电路比较复杂，温度调整的动态范围有限，受器件温度特性等因素的影响，要实现较高的精度也比较困难。
GSM、CDMA系统目前功率控制的方法较多，也比较成熟。功率控制的实现主要集中在两个方面，一个是平衡所有通信链路的信号干扰比(SIR)，最大化发射机的功率，使系统达到最大所能达到的SIR，当系统中用户数发生变化时，使所有通信链路的SIR都下降或提高；另一方面是调整发射功率，在各通信链路到达要求的SIR时，最小化发射机的功率，以提高系统容量。功率控制可以分为开环，闭环，内环和外环功率控制，根据链路方向还可分为正向链路和反向链路功率控制。
相对其它系统多种功率控制方法，目前PHS系统基本上处于空白状态。一方面由于PHS系统是微蜂窝或微微蜂窝系统，蜂窝半径小，基站和终端设备的发射功率都明显较小。相同大小的区域，需要的基站设备较多，同时需要一定程度的重叠覆盖。当信号电平降低后，手机能够方便的选择其它基站，并切换到其它基站上工作。对功率控制的需求显得不是那么迫切。另一方面，PHS系统无线协议在支持功率控制方面也存在明显不足，这都为闭环功率控制的实现带来了障碍。随着PHS网络容量的发展，需要最大限度的满足用户对通信质量的要求，因此需要尽量避免手机终端在基站间频繁切换，尽可能使手机长时间稳定工作在一个基站上，减少切换次数。通信质量更高的要求，提升了PHS系统实现功率控制的需求。另外，由于系统容量迅速的扩大，基站架设越来越密，基站之间的干扰也越发严重，出于减少系统之间干扰的目的，也对功率控制提出了要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提出一种个人手持电话系统功率控制的方法，能根据环境温度对系统发射功率进行控制。并在此基础上，提供一种实施该方法的装置。
本发明的个人手持电话系统功率控制方法，是通过获得环境温度和经验值来得到温度补偿系数，并用该温度补偿系数来控制基带信号的幅度从而对系统的发射功率进行控制。
上述方法中的经验值通过以下方法得到在常温下对基站的发射功率进行校正，使常温下基站的发射功率是正常值；通过多次试验测试在不同环境温度下，基站的发射功率值，绘出发射功率—温度曲线；根据发射功率—温度曲线，计算得到补偿因子—温度曲线；统计多组补偿因子—温度曲线，得出一个补偿因子—温度对应表，作为温度补偿的经验值。所述补偿因子是对应信号幅度补偿的系数。
本发明的方法，在进行温度补偿后，还可以再根据通话质量对发射功率进行微调设定RSSI电平高门限RH和低门限RL，实时检测各个通话时隙接收信号电平强度，当接收电平强度指示RSSI高于RH时，降低发信功率；当接收电平强度指示RSSI低于RL时，增大发信功率；通话结束后，功率恢复默认值。
在上述方法的基础上，还可以增加一个时间条件，在设定的通话时长门限内，多次实时检测各个通话时隙接收信号电平强度，RSSI的统计结果以较大概率高于RH门限时，降低发信功率；RSSI的统计结果以较大概率低于RL门限时，增大发信功率。
上述以较大概率高于RH门限时或低于RL门限时，是指设置一个降低功率计数器和一个增大功率计数器，在设定的通话时长门限内，每检测到一次RSSI数值大于高门限RH，则降低功率计数器加一，每检测到一次低于低门限RL，则增大功率计数器加一；如果降低功率计数器记录的数据大于规定的门限，或增大功率计数器的数据大于规定的门限，则视为以较大的概率高于RH门限时或低于RL门限时。
在增加一个时间条件的基础上，还可以再增加上行接收的切换条件，在设定的通话时长门限内，如果RSSI以较大概率高于RH并且没有发生HO切换，则降低发信功率；如果RSSI以较大概率低于RL并且发生了多次切换(如3次及以上)，则增大发信功率。
在本发明中，降低或增大发信功率按照固定步长降低或增大；当功率调整达到允许改变的上限或下限时，不再进行调整。
为实施上述方法，本发明提供的个人手持电话系统功率控制装置，包括温度采集和处理器模块，基带码元处理模块，数字上变频器，以及数模变换器；所述温度采集和处理器模块包括温度传感器芯片、中央处理器CPU和功率因子寄存器；中央处理器从温度传感器芯片得到环境的温度，然后根据经验值计算得到需要进行发射功率补偿的因子，并把该因子存储于功率因子寄存器中；所述基带码元处理模块包括串并转换和码元映射模块、乘法器；串并转换和码元映射模块对下行数字码流进行串并转换，并根据PHS协议的数字调制方式 进行码元映射，得到下行基带I、Q信号，并用该I、Q信号分别和温度采集和处理模块得到的发射功率补偿系数在乘法器中相乘，得到功率补偿后的基带I、Q信号；所述数字上变频器(DUC)对基带码元处理模块输出的功率补偿后的基带数字I、Q信号进行数字插值和低通滤波，得到比基带数据速率高的多的高速数字I、Q信号，并利用数控振荡器(NCO)、乘法器和加法器进行正交频率变换，输出高速数字中频信号。
所述数模变换器(DAC)对数字上变频模块输出的高速数字中频信号进行数模变换得到模拟中频信号，供后级的射频单元处理并得到下行的射频信号。
本发明在基带部分实现功率控制，功率温度补偿精度高；去除了复杂的射频补偿电路，简化了系统，降低了成本；调节步长灵活，易于控制。一方面有效地解决了功率温度补偿问题，另一方面，根据通话质量的要求进一步合理改善输出功率，对于降低系统间的干扰、提高系统容量、减少切换，均起到了良好的效果。
图1是本发明方法的一个实施例详细流程图；图2是基站发射功率补偿系数—温度曲线图；图3是本发明的装置示意图。
具体实施例方式
下面结合具体实施例和附图对本发明进行详细描述。
本发明实现下行功率控制，先根据环境温度(可调温度范围-35度到+60度)，在较大范围内同时调整系统各个通道的输出功率(如调整范围+2.5到-1DB)。之后，各个通道根据各自的通话情况(通话质量)，采用优化的软件算法决定是否进一步微调功率，调整范围在一比较小的范围以内(如1DB)。
一、根据环境温度对功率进行调整射频电路使用的主要器件都是模拟器件，其工作特性跟温度有很大的关系。环境温度的大范围变化会导致射频电路的发射功率有很大的波动，所以射频电路中都有对发射功率进行自动温度补偿的电路，如使用温度敏感器件、闭环的功率控制电路等。但这些方法不是不准确，就是很复杂。
本发明先获得功率—温度之间的关系曲线，也就是得到功率补偿系数—温度对应表。具体的步骤如下所述第一步、在常温(25摄氏度)下对基站的发射功率进行校正，使常温下基站的发射功率是正常值；第二步、通过多次试验测试在不同环境温度下基站的发射功率值，绘出发射功率—温度曲线；第三步、根据发射功率—温度曲线，可以计算得到补偿因子—温度曲线(这里的补偿因子是对应信号幅度的补偿)，附图2所示的就是一组补偿因子—温度曲线。常温环境下(25摄氏度)补偿因子是1，由于环境温度降低时，基站的发射功率会比常温下偏高，所以相对于常温下补偿因子会小于1，使发射信号的幅度减小，即降低了发射功率；第四步、统计多组补偿因子—温度曲线，得出一个补偿因子—温度对应表，作为温度补偿的经验值。
二、根据通话质量微调功率根据通话质量实现功率控制，其核心思想是要实时检测基站系统与当前各个用户通信质量是否满足要求(每个用户单独考虑分别控制)。在满足要求并有一定余量的前提下，适当降低基站下行的发信功率，以期减少系统之间的干扰。在不满足通信质量，并且手机发起的切换次数较多的情况下，则适当增大基站下行发信功率，以期改善手机的信号干扰比SIR，减少手机的解调误码和发生切换的次数，从而在一定程度上改善通话质量。其详细实施步骤如下。
步骤一检测上行接收信号的强度条件中央处理器CPU可以实时检测各个通话时隙接收信号电平强度指示RSSI，根据基站解调的特性，可以知道当接收信号RSSI足够强时(SIR足够大)，上行的解调不会出现误码。可以认为此时的无线环境良好(手机距离基站距离较近，或没有阻挡)。对于PHS系统时分多址(TDMA)和时分双工(TDD)无线信道模型，可以认为上下行信道是对称的，如果基站上行接收环境良好，则下行发信环境也较好。因此上行接收信号的强度可以作为下行功率控制的一个依据。具体实施的步骤是设定两级RSSI电平门限高门限RH和低门限RL，当接收电平强度指示RSSI高于RH时，作为启动降低发信功率的必要且非充分条件。当接收电平强度指示RSSI低于RL时，作为启动增大发信功率的必要且非充分条件。实时检测上行RSSI，统计其与两级门限比较的结果并记录缓存，供后续步骤使用。
步骤二检测上行接收信号的时间条件可以设定一个时间条件(如通话一分钟以上)作为启动功率控制的必要条件。无线环境信号是会发生波动的，比较好的方法是，在规定的时间内(即通话时长门限内多次检测)，步骤一检测RSSI的统计结果以较大概率高于RH门限，或较大概率低于RL门限时，则允许启动功率控制，反之不然。
步骤三检测上行接收的切换条件统计在通话时长门限内，手机发起的再呼叫型HO切换次数。如果步骤二的一个条件RSSI以较大概率高于RH并且没有发生HO切换，则按照固定步长减小基站下行发信功率。如果步骤二另一个条件RSSI以较大概率低于RL并且发生了多次切换(如3次及以上)，则按照固定步长增大下行发信功率。
步骤四计算功率补偿系数实施功率调整根据步骤三的检测结果，计算按照固定步长(如0.25DB)降低或增大发信功率对应的功率补偿系数，写入相应的寄存器供基带码元处理模块部分处理。功率控制规定最多允许改变功率的上下限值，到达上下限后不再进行调整(本系统可以考虑±0.5DB作为上下限)。当通话结束后，所有统计计数清除，功率恢复默认值。
图1是本发明方法的一个实施例详细流程图。
如图所示，周期性定时器(或者中断等)触发功率补偿处理(301)，通过读取温度传感器上报的温度(302)，把当前温度和上一次温度进行比较，判断两者的差别是不是超出了当前功率保持的温度范围(303)，如果没有，则不进行温度补偿；如果超出了当前功率保持的温度范围，则功率进行相应的调整，系统产生相应的温度功率调整系数(304)然后系统进行话音功率补偿处理程序。
读取通道的RSSI数据，并与两级RSSI电平门限(高门限RH和低门限RL)比较，如果读取的RSSI数值大于高门限RH，则降低功率计数器加一，如果低于低门限RL，则增大功率计数器加一，其它情况不做处理(305)。判断是否到了统计结束时间(306)，如果没有，则直接返回。如果统计时间已经满足，则，进入下面的处理首先，对计数器的数据进行分析(307)。如果降低功率计数器记录的数据大于规定的门限，则进入功率降低补偿过程(308)。如果增大功率计数器的数据大于规定的门限，则进入功率增大补偿过程(309)。其余的进行进入其他处理程序(310)。
在功率降低补偿过程中，首先判断HO切换次数是否为0(311)，如果是，则产生功率降低的功率补偿系数(314)。如果HO切换次数大于0，则清除相关的计数器(313)。
在功率增大补偿过程中，首先判断HO切换次数是否大于规定的门限(312)，如果是，则产生功率增大补偿系数(314)。如果HO切换次数不满足要求，则清除相关计数器(315)。
对于其他情况，则直接清除相关计数器(315)。
系统根据温度功率补偿系数和生成的语音功率补偿系数产生最后的功率补偿系数(316)，在修正前先判断功率调整幅度是否在上下限(317)范围内，如果在上下限范围内则进行调整(318)。如果不满足要求，清除相关计数器，返回。
图3是本发明提供的为实施上述方法而设置装置。
该装置由四个部分组成，分别是温度采集和处理器模块101，基带码元处理模块102，数字上变频器103，以及数模变换器104。下面对分别对这四部分进行详细介绍。
温度采集和处理模块101中央处理器(CPU)106从温度传感器芯片105得到环境的温度，然后根据经验值计算得到需要进行发射功率补偿的因子，并把该因子存储于功率因子寄存器107中，这里的经验值可以通过试验统计来得到。
基带码元处理模块102串并转换和码元映射模块109对下行数字码流进行串并转换，并根据PHS协议的数字调制方式 进行码元映射，得到下行基带I、Q信号，并用该I、Q信号和温度采集和处理模块101得到的发射功率补偿系数在乘法器108中相乘，得到功率补偿后的基带I、Q信号。
数字上变频器103数字上变频器(DUC)对基带码元处理模块102输出的功率补偿后的基带数字I、Q信号进行数字插值和低通滤波，得到比基带数据速率高的多的高速数字I、Q信号，并利用数控振荡器(NCO)、乘法器和加法器进行正交频率变换，输出高速数字中频信号。
数模变换器104数模变换器(DAC)104对数字上变频器103输出的高速数字中频信号进行数模变换得到模拟中频信号，该模拟中频信号供后级的射频单元处理，就可以得到下行的射频信号。
权利要求
1.一种个人手持电话系统功率控制方法，通过获得环境温度和经验值来得到温度补偿系数，并用该温度补偿系数来控制基带信号的幅度从而对系统的发射功率进行控制。
2.权利要求1所述的个人手持电话系统功率控制方法，其特征在于，所述经验值通过以下方法得到2.1在常温下对基站的发射功率进行校正，使常温下基站的发射功率是正常值；2.2通过多次试验测试在不同环境温度下，基站的发射功率值，绘出发射功率—温度曲线；2.3根据发射功率—温度曲线，计算得到补偿因子—温度曲线；2.4统计多组补偿因子—温度曲线，得出一个补偿因子—温度对应表，作为温度补偿的经验值。
3.权利要求2所述的个人手持电话系统功率控制方法，其特征在于，所述补偿因子是对应信号幅度补偿的系数。
4.权利要求2所述的个人手持电话系统功率控制方法，其特征在于，在进行温度补偿后，再根据通话质量对发射功率进行微调设定RSSI电平高门限RH和低门限RL，实时检测各个通话时隙接收信号电平强度，当接收电平强度指示RSSI高于RH时，降低发信功率；当接收电平强度指示RSSI低于RL时，增大发信功率；通话结束后，功率恢复默认值。
5.权利要求4所述的个人手持电话系统功率控制方法，其特征在于，增加一个时间条件，在设定的通话时长门限内，多次实时检测各个通话时隙接收信号电平强度，RSSI的统计结果以较大概率高于RH门限时，降低发信功率；RSSI的统计结果以较大概率低于RL门限时，增大发信功率。
6.权利要求5所述的个人手持电话系统功率控制方法，其特征在于，所述以较大概率高于RH门限时或低于RL门限时，是指设置一个降低功率计数器和一个增大功率计数器，在设定的通话时长门限内，每检测到一次RSSI数值大于高门限RH，则降低功率计数器加一，每检测到一次低于低门限RL，则增大功率计数器加一；如果降低功率计数器记录的数据大于规定的门限，或增大功率计数器的数据大于规定的门限，则视为以较大的概率高于RH门限时或低于RL门限时。
7.权利要求5所述的个人手持电话系统功率控制方法，其特征在于，再增加上行接收的切换条件，在设定的通话时长门限内，如果RSSI以较大概率高于RH并且没有发生HO切换，则降低发信功率；如果RSSI以较大概率低于RL并且发生了多次切换，则增大发信功率。
8.权利要求4至7任一权利要求所述的个人手持电话系统功率控制方法，其特征在于，降低或增大发信功率按照固定步长降低或增大；当功率调整达到允许改变的上限或下限时，不再进行调整。
9.一种个人手持电话系统功率控制装置，包括温度采集和处理器模块(101)，基带码元处理模块(102)，数字上变频器(103)，以及数模变换器(104)；所述温度采集和处理器模块(101)包括温度传感器芯片(105)、中央处理器(106)和功率因子寄存器(107)；所述中央处理器(106)从温度传感器芯片(105)得到环境的温度，然后根据经验值计算得到需要进行发射功率补偿的因子，并把该因子存储于功率因子寄存器(107)中；所述基带码元处理模块(102)包括串并转换和码元映射模块(109)、乘法器(108)；所述串并转换和码元映射模块(109)对下行数字码流进行串并转换，并根据PHS协议的数字调制方式 DQPSK进行码元映射，得到下行基带I、Q信号，并用该I、Q信号分别和温度采集和处理模块(101)得到的发射功率补偿系数在乘法器中相乘，得到功率补偿后的基带I、Q信号；所述数字上变频器对基带码元处理模块(102)输出的功率补偿后的基带数字I、Q信号进行数字插值和低通滤波，得到比基带数据速率高的多的高速数字I、Q信号，并利用数控振荡器、乘法器和加法器进行正交频率变换，输出高速数字中频信号；所述数模变换器(104)，对数字上变频器(103)输出的高速数字中频信号进行数模变换得到模拟中频信号，供后级的射频单元处理并得到下行的射频信号。
全文摘要
一种个人手持电话系统功率控制方法及装置，方法为通过获得环境温度和经验值来得到温度补偿系数，并用该温度补偿系数来控制基带信号的幅度从而对系统的发射功率进行控制。装置包括温度采集和处理器模块，基带码元处理模块，数字上变频器，以及数模转换器。本发明在基带部分实现功率控制，功率温度补偿精度高；去除了复杂的射频补偿电路，简化了系统，降低了成本；调节步长灵活，易于控制。一方面有效地解决了功率温度补偿问题，另一方面，根据通话质量的要求进一步合理改善输出功率，对于降低系统间的干扰、提高系统容量、减少切换，均起到了良好的效果。
文档编号H04B7/005GK1874176SQ20051003501
公开日2006年12月6日 申请日期2005年5月31日 优先权日2005年5月31日
发明者李业, 刘兵, 余程钢 申请人:中兴通讯股份有限公司