专利名称：一种无线通讯系统发射功率检测装置及方法
技术领域：
本发明涉及移动通讯发射功率检测，尤其涉及一种无线通讯系统发射功率 检测装置及方法。
背景技术：
在无线通讯系统中，前向发射功率决定了前向的覆盖范围。通常，前向覆 盖范围受到反向覆盖范围和前向覆盖范围需要的限制.。例如，如果前向覆盖范 围大于反向覆盖范围，会造成前反向覆盖范围的不一致，在有前向信号的情况 下终端无法接入无线通讯系统；在蜂窝通讯系统中，如果前向覆盖范围过大， 会造成对相邻小区的干扰。
以码分多址(CDMA)技术为基础的WCDMA禾卩CDMA系统中，所有 的用户通过最长线性反馈移位寄存器序列(PN码)的使用来共享相同的射频 频带。对于其它用户而言，每个用户看起来更像随机噪声，所以每个单独用户 的功率必须谨慎控制，以便保证每个用户既能符合最低的通讯要求，伺时又不 至于对共享相同频带的其它用户产生不必要的干扰。也就是说，CDMA系统 中所有资源的管理和控制都是以系统中基站和移动台的发射功率和总干扰电 平为中心的，其根本目标就是尽可能地降低系统中的干扰电平，减少基站和移 动台的发射功率，以提高系统的容量。
可以看出，发射功率是无线通讯系统中需要确定的一个重要指标。
在多载波无线通讯系统中，各个载波的发射功率也需要一致，保证各个载 波的覆盖范围一致，所以在确定前向发射功率时，需要定标每一个载波的功率。
如果不检测功率，盲调射频链路增益，由于器件参数离散性，各个载波或 者射频链路的发射功率误差较大。现在通常的做法，在基站机顶天馈口，测量 每个载波的功率，然后调整每个载波的增益，定标每个载波的功率；同时，由 于测量有精度限制，多个载波功率叠加后，误差会叠加，总功率可能超过最大 功率限制，需要同时测量总功率，从而调整增益，控制总功率。所以，功率定
标时，测量功率需要支持总功率的测量和载波功率的测量，总功率测量与频段 可以无关，但检测载波功率和载波的频段密切相关，需要不同的功率检测装置 来实现。
目前，常用的移动通讯系统发射功率检测装置如图1所示，射频信号处
理模块101接收待检信号并对其进行处理，结果输入功率检测芯片102变为 直流电压，然后将该直流电压经A/D转换模块103变为数字信号，并输入 CPU104进行处理，得到与上述信号对应的发射功率值。现有技术中的发射功 率检测装置的优点是电路简单，但其不足之处也很明显。由于移动通讯系统特 别是WCDMA和CDMA系统的信号峰均比较大，对信号功率检测精度的要 求也比较高，如按照3GPP 25133—350协议要求，WCDMA系统下行信号的 功率检测精度需达到额定功率的5%，歩进为额定功率的1% ，如果额定功率 为10W ，则精度要求为士 0.2dB ，步进要求为0.04dB ，为保证通讯系统信 5J^)竿0、Jl^汉Mlf/叉，—一H又而木州"^刀TR 、Koot jv丄ean square , Kjvia乂 T^N汉tfJ刀 法，而现有的发射功率检测系统中RMS检波的芯片精度不高，只能达到士 0.5dB ，根本无法满足通讯系统的要求，特别是WCDMA禾P CDMA系统对 发射功率检测系统检测精度的较高要求。
在中国发明专利申请号03135994.9对比文件中，公布了一种功率检测装 置，包括下变频单元201、高速AD转换器202、 DSP控制与分析处理单元 203、频综单元204;待检测信号经过下变频单元201处理后变频到中频，输 入高速AD转换器202进行量化，量化的信号输入控制与分析处理单元进行 分析、计算、查表，得到该频率相应的发射功率值，当需要得到其他颇率的相 应功率值时，由DSP控制与分析处理单元203改变频综单元204的频率，继 而控制将待检测信号中其它频率的信号变频到与已经过下变频单元201处理 后的中频信号相同的中频信号，再进行AD量化及分析处理后得到该频率的 功率。这种功率检测装置对于不同的频段需要不同的下变频单元和频综单元， 在测量不同频率时需要改变频综单元的频率，电路设计较复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种无线通讯系统发射功率检测装 置及方法，以克服现有技术中的移动通讯系统发射功率检测装置带宽低，精度
低、无法满足通讯系统要求的缺陷。
为达到上述目的，本发明提供的无线通讯系统发射功率检测装置，包括 衰减器单元，用于对输入信号进行衰减处理，以包括衰减处理后该输入信
号的幅值在宽带AD转换器的输入范围内；
宽带AD转换器，用于对所述衰减后的输入信号进行欠采样，并输出采样
值给控制与分析处理单元；
控制与分析处理单元，用于将得到的采样值以检测功率频段进行低通滤波 后，计算获得功率值。
上述无线通讯系统发射功率检测装置，还包括一滤波器单元，用于对输入 信号进行滤波后输入衰减器单元，以滤除移动通信频段外的信号。 .进一步的，本发明还提供了无线通讯系统发射功率检测方法，用于包括宽
带AD转换器、衰减器单元、及控制与分析处理单元的检测装置，该方法包括
歩骤一，将输入信号通过所述衰减器单元进行衰减，保证信号幅度在所述
宽带AD转换器的输入范围内后，再输入该宽带AD转换器；
步骤二，通过所述宽带AD转换器对输入信号进行欠采样，并将采样信号 输出给所述控制与分析处理单元；
步骤三，所述控制与分析处理单元以检测功率频段的带宽对所述采样信号 进行低通滤波后，计算获得功率值。
上述无线通讯系统发射功率检测方法，在所述歩骤一之前，还包括对输入 信号进行滤波的歩骤，用于滤除移动通信频段外的信号。
上述无线通讯系统发射功率检测方法，所述宽带AD转换器的AD采样值 与AD输入端信号的电压之间呈线性关系，该线性关系用以下公式表示V = KA;其中V表示AD输入端信号的电压单(单位mv) ; A表示AD采样 值，K为常数。
上述无线通讯系统发射功率检测方法，所述宽带AD转换器的AD输入
端信号的功率用以下公式表示Pad二VZ/E^K^Z/R二K^;其中R是宽带
AD转换器输入端电阻，且为常量；K1=K2/R ，则&是常量。
上述无线通讯系统发射功率检测方法，如果用dBm表示所述宽带AD转 换器的AD输入端信号的功率，P=101gPAD=101g(KA2)= 101gld + 101gA2 。
上述无线通讯系统发射功率检测方^^所述输入信号的实际功率用以下公
式表示Po-G + P-G+lOlgld + lOlgA2:其中P。表示待输入信号的实际功
率，是射频通道总的增益，P为AD输入端信号的功率。
上述无线通讯系统发射功率检测方法，为保证所述射频通道总的增益G
为常量，应保证整个通道对整个需要测量功率的带宽内增益是平坦的。
上述无线通讯系统发射功率检测方法，所述AD采样值A需要进行均方
根运算
其中，A为均方根值，Ap A2'，…A。'为滤波后采样值，n为采样次数。
与现有技术相比，本发明的装置和方法通过对待测信号进行欠采样、滤波， 计算获得信号的功率值。满足了通讯系统，特别是CDMA和WCDMA系统 对发射功率检精度的要求；另外，采用宽带A/D转换器，对整个无线通讯的 频段内信号均可以检测功率，多个频段功率检测装置、检测方法一致，降低功 率检测装置的复杂度。
图1是现有技术中一种移动通讯系统发射功率检测装置结构示意图； 图2是现有技术中另一种移动通讯系统发射功率检测装置结构示意图； 图3是本发明无线通讯系统发射功率检测装置结构示意图； 图4是本发明一较佳实施例的移动通讯系统发射功率检测装置结构图； 图5是本发明无线通讯系统发射功率检测方法流程图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一 步了解本发明之目的、方案及功效，但并非作为对本发明所附权利要求保护范 围的限制。
图3是本发明移动通讯系统发射功率检测装置结构示意图，参考图3，本 发明移动通讯系统发射功率检测装置包括衰减器单元301、宽带AD转换器 302、控制与分析处理单元303，其中该控制与分析处理单元303可以是处理 器，例如通用处理器或者数字信号处理器等。待检测信号经过所述衰减器单元 301进行衰减，控制信号幅度，保证信号幅度在宽带AD转换器302的输入范 围内，再输入所述宽带AD转换器302进行量化，量化的信号输入控制与分析 处理单元303进行分析、计算，得到该频率相应的发射功率值。
参考图4，本发明所述移动通讯系统发射功率检测装置还可以增加一滤波 器单元304，滤除移动通讯频段外的信号，这是一个较优的解决方案。滤波器 单元304是一个带通滤波器，其通带支持检测功率的所有频段，支持400MHz 频段到2.5GHz频段的功率检测，例如其通带从400MHz到2.5GHz。
本发明提供的移动通讯系统发射功率检测装置中的宽带AD转换器302支 持的带宽需要包括检测功率的所有频段，例如，支持400MHz频段到2.5GHz 频段，其带宽是从400MHz到2.5GHz;所述宽带AD转换器302的采样率需 要大于检测功率频段的宽度的2倍，例如，需要检测的频段在2.5GHz频段， 其宽度是50MHz，那么，宽带AD转换器的采样率需要大于IOOMSPS。
图5是本发明无线通讯系统发射功率检测方法的流程凰结合图3和图5， 详细说明本发明方法的实施歩骤
步骤S501 ，宽带AD转换器302对输入信号进行欠采样；
歩骤S502，控制与分析处理单元303获得采样值；进行低通滤波，低通 滤波带宽是检测功率频段的带宽；
步骤S503，控制与分析处理单元303计算获得功率值。
在上述步骤S501之前，还需要对输入信号进行滤波以滤除移动通信频段 外的信号。
本发明方法的核心是对信号进行欠采样，欠采样时，采样率只是需要检测 的频段带宽的2倍多，根据采样定理，欠采样情况下相当于对信号进行下变 频，经过低通滤波后，低通滤波带宽是检测功率频段的带宽，只保留基带频谱 内信号。
对于宽带AD转换器302来说，AD采样值和AD输入端信号的电压之 间存在线性关系，可用以下公式表示
<formula>formula see original document page 8</formula>(1)
其中V是AD输入端信号的电压(单位mv) ， A是AD采样值，K
是一个常数。根据公式(l)可以得到
<formula>formula see original document page 8</formula> (2)
其中R是AD输入端电阻，也是一个常量；K,二K"R ，则K,也
是一个常量。
AD瑜入端信号的功率Pad二V2/11 ，因此，可以得到
Pad= KtA2............................................................ (3)
从公式(3)中可以看出，AD输入端信号的功率和采样值的平方成线性
关系，根据上面关系得到AD输入端信号的功率单位是mW，如果用dBm来
表示功率，则有
P= 101gPAD=101g (KA2) = lOlgK! + 101gA2......................... (4)
由于K,是一个常数，因此，AD输入端的功率和lg^是线性关系，因 此，只要得到AD采样值，就可以通过计算得到实际的功率。
在具体实现的电路中，由于待检测信号需要通过衰减器单元301进行衰 减，控制信号幅度，保证信号幅度在宽带AD转换器的输入范围内，才输入所 述宽带AD转换器302进行AD采样，假设通道总的增益为G ，因此，待测 信号的功率为-
P0 = G + P........................................................................,................... (5)
其中P。表示待检测信号的实际功率，G是射频通道总的增益，P为AD 端输入信号的功率。
P0 = G + P = G+101gKi + 101gA2.......................................... (6)
对具体单板来说，G应是一个常量，为了保证G为常量，,应保证整个通 道是对整个需要测量功率的带宽内增益是平坦的，例如，支持400MHz频段到 2.5GHz频段，通带从400MHz到2.5GHz范围内整个增益是平坦的，需要滤波 器单元304和衰减器单元301的特性在通带内一致，如果信号通过耦合获得， 那么耦合的特性在通带内也需要保持一致，保证G是一个常量。当电路的形 式和器件确定后，G和&都是固定的，因此，根据AD采样值，就可以准确 得到待检信号的实际功率值。
从以上的分析可以看出， 一旦电路的形式确定，只要知道采样的AD值， 就可以得到正确的输出功率值。检测信号的功率是指平均功率，现在所使用 移动通讯技术的信号峰均比较大，需要对采样的信号应进行均方根运算。宽带 AD转换器302将送来的信号抽样量化后，抽样的数据为 AP A2，…An
进行低通滤波，低通滤波通带是基带频谱宽度，获得基带信号滤波后的采
样值<formula>formula see original document page 10</formula>
根据均方根RMS的原理，求均方根
A为均方根值，Ap A2'，…Aj为滤波后采样值，采样次数为n。 可以通过A计算出信号的平均功率；同时，可以根据最大值就计算出最 大功率。
虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，在不 背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作 出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权 利要求的保护范围。
肿
权利要求
1、一种无线通讯系统发射功率检测装置，其特征在于，包括衰减器单元，用于对输入信号进行衰减处理，以包括衰减处理后该输入信号的幅值在宽带AD转换器的输入范围内；宽带AD转换器，用于对所述衰减后的输入信号进行欠采样，并输出采样值给控制与分析处理单元；控制与分析处理单元，用于将得到的采样值以检测功率频段进行低通滤波后，计算获得功率值。
2、 根据权利要求1所述的无线通讯系统发射功率检测装置，其特征在于， 还包括一滤波器单元，用于对输入信号进行滤波后输入衰减器单元，以滤除移 动通信频段外的信号。
3、 一种无线通讯系统发射功率检测方法，用于包括宽带AD转换器、衰 减器单元、及控制与分析处理单元的检测装置，其特征在于，该方法包括步骤一，将输入信号通过所述衰减器单元进行衰减，保证信号幅度在所述 宽带AD转换器的输入范围内后，再输入该宽带AD转换器；步骤二，通过所述宽带AD转换器对输入信号进行欠采样，并将采样信号 输出给所述控制与分析处理单元；歩骤三，所述控制与分析处理单元以检测功率频段的带宽对所述采样信号 进行低通滤波后，计算获得功率值。
4、 根据权利要求3所述的无线通讯系统发射功率检测方法，其特征在于， 在所述步骤一之前，还包括对输入信号进行滤波的步骤，用于滤除移动通信频 段外的信号。
5、 根据权利要求3所述的无线通讯系统发射功率检测方法，其特征在于， 所述宽带AD转换器的AD采样值与AD输入端信号的电压之间呈线性关系，该线性关系用以下公式表示V =KA;其中V表示AD输入端信号的电压单(单位mv) ; A表示AD采样值，K为常数。
6.根据权利要求5所述的无线通讯系统发射功率检测方纟去，其特征在于， 所述宽带AD转换器的AD输入端信号的功率用以下公式表示Pad=V2/R = K、s/R二K,A 其中R是宽带AD转换器输入端电阻，且为常量；K广K2/R ，则K,是常量。
7、 根据权利要求6所述的无线通讯系统发射功率检测方法，其特征在于， 如果用dBm表示所述宽带AD转换器的AD输入端信号的功率，P = lOlg PAD 二101g (KA2) = 101gK! + 101gA2 。
8、 根据权利要求3所述的无线通讯系统发射功率检测方法，其特征在于， 所述输入信号的实际功率用以下公式表示PC = G + P = G+ lOlgK, + lOlgA2: 其中Po表示待输入信号的实际功率，是射频通道总的增益，P为AD输入 端信号的功率。
9、 根据权利要求8所述的无线通讯系统发射功率检测方法，其特征在于， 为保证所述射频通道总的增益G为常量，应保证整个通道对整个需要测量功率的带宽内增益是平坦的。
10、 根据权利要求5所述的无线通讯系统发射功率检测方纟去其特征在于，所述AD采样值A需要进行均方根运算其中，A为均方根值，A/, A2'，…An为滤波后采样值，n为采样次数。
全文摘要
本发明公开了一种无线通讯系统发射功率检测装置，包括衰减器单元，用于对输入信号进行衰减处理，以包括衰减处理后该输入信号的幅值在宽带AD转换器的输入范围内；宽带AD转换器，用于对所述衰减后的输入信号进行欠采样，并输出采样值给控制与分析处理单元；控制与分析处理单元，用于将得到的采样值以检测功率频段进行低通滤波后，计算获得功率值。本发明进一步公开了一种采用上述装置的无线通讯系统发射功率检测方法，本发明的应用能够满足通讯系统，特别是CDMA和WCDMA系统对发射功率检精度的要求。
文档编号H04W24/08GK101184312SQ20071017939
公开日2008年5月21日 申请日期2007年12月12日 优先权日2007年12月12日
发明者潘甲山, 肖荣建, 龙始华 申请人:中兴通讯股份有限公司