一種解決移動體覆蓋的直放站及其控制方法
2023-04-30 06:56:01 1
專利名稱：一種解決移動體覆蓋的直放站及其控制方法
技術領域：
本發明涉及的直放站還包括控制單元，該下行鏈路中低噪聲放大器2、功率放大器 4和上行鏈路中低噪聲放大器2、功率放大器4均與控制單元6相連，該控制單元6測量下 行信號並自動調整下/上行鏈路的增益。 這樣，由於該直放站還包括有控制單元6，該控制單元6快速調整整個直放站的增 益，使得設置在車輛或船舶等移動物體上的直放站具有相對穩定的輸出功率，即使得船內、 車內的無線信號相對平穩，同時當直放站非常靠近基站時，其自動增益的控制也能實現不 幹擾基站的效用；且由於該上下行增益均由控制單元控制，從而可以避免系統在增益過大 時產生過高的上行噪聲，降低沿線基站系統的接收靈敏度。本發明不限於具體的通信系統， 而可適用於GSM、 DCS、 WCDMA、 CDMA、 GOTA、 iDEN、 TETRA等通信系統。 為了明示控制單元與下行鏈路中的低噪聲放大器2或功率放大器4之間的作用原 理，如圖2所示，該下行鏈路中的低噪聲放大器2與功率放大器4均包括依次相連的前級放 大模塊21、中級放大模塊22和末級放大模塊23，該控制單元6包括輸入檢測模塊61、輸出 檢測模塊62、自動電平控制模塊63以及衰減模塊64，該輸入檢測模塊61耦合上述放大器 的輸入端，該輸出檢測模塊62耦合上述放大器的輸出端，該自動電平控制模塊63與衰減模 塊64均連入上述放大器中的電路中，該輸出檢測模塊62還與自動電平控制模塊63相連， 該自動電平控制模塊63以及衰減模塊64根據輸入檢測模塊61以及輸出檢測模塊62得到 的值調整相應增益。該控制單元6根據上行鏈路的增益根據下行鏈路的增益自動調整，從 而避免系統在增益過大時產生過高的上行噪聲。 作為具體實施方式
，該自動增益控制模塊63連接在前級放大模塊21和中級放大 模塊22之間，該衰減模塊64連入中級放大模塊22和末級放大模塊23之間。
為了對該控制單元6進行監控、更新等操作，該控制單元6還連接有移動天線(圖 中未示出)，該移動天線與中心計算機的移動天線通信。 本發明涉及的一種解決移動體覆蓋的直放站的控制方法，其包括自動增益控制 (即AGC控制)以及自動電平控制(即ALC控制)，下面具體對自動增益控制進行說明
首先，對下行鏈路的低噪聲放大器的輸出進行檢測，並得到參考值；
然後，由於控制單元中預存有第一算法和第二算法，該第一算法涉及參考值所處 的範圍，而該第二算法涉及低噪聲放大器衰減值所處範圍；該控制單元通過該參考值以及 第一算法而計算得出下行鏈路中低噪聲放大器的具體衰減值，並同時根據該下行鏈路的衰 減值以及第二算法而得出上行功率門限；該上行鏈路中低噪聲放大器的衰減值則匹配該下 行鏈路中低噪聲放大器衰減值而設置。
下面具體對自動電平控制進行說明 首先，該控制單元預存有下行功率門限以及與該參考值和下行功率門限相關的第 三算法； 然後，該下行功率放大器的衰減值根據參考值與第三算法計算出來。該上行功率 門限的計算方法與該下行功率門限的計算方法相同。 需要說明的是，該低噪聲放大器以及功率放大器還均預設有最大輸出值和最小輸 出值，當通過控制單元調整的值大於最大值時，則選取最大值為當前值；當通過控制單元調 整的值小於最小值時，則選取最小值為當前值。 為了讓本發明能更加清楚地被實施，下面對本發明中控制單元中涉及的控制方法 的具體實施例進行進一步的說明。 為了實現直放站的動態增益控制，普通直放站的一個鏈路只有30dB的增益控制 功能，不能滿足直放站非常靠近基站時不幹擾基站的要求。當直放站非常靠近基站時為了 不幹擾基站，該直放站設計了單向鏈路具有60dB的增益控制功能。具體說明如下
1、 AGC智能控制(即自動增益控制)的說明 當上層軟體設置下行AGC (Automatic Gain Control)自動增益控制開關為"ON" 時，直放站進入自動增益控制狀態。通過檢測LNA(Low Noise Amplifier)低噪聲放大器的 輸出來判斷，自動進行ATT(即指衰減模塊)和上行功率門限設置。設X為LNA的輸出平， ATT設置方法(即預存的第一算法)如下
(1):當X > _8dBm時，即越來越靠近基站； 下行LNA ATT值二 (X_(-10) +原設置值(不管是原手動設置的還是自動設置的)， 如下行LNA的輸出檢測為_6dBm，原設置值為5dB，則設置下行LNA的ATT值為-6- (-10) +5 =9dB ;上行設置值=下行設置值；當求出的設置值大於31時，設置為最大值31 ;
(2):當-12dBm《X《_8dBm時，即最佳工作狀態；下行LNA的ATT值保持原設置 值(不管是原手動設置的還是自動設置的)，上行LNA的ATT值=下行LNA ATT值；如下行 LNA的輸出檢測為_9dBm，原設置值為5dB，則設置下行LNA的ATT值為5dB不變；
(3):當X < -12dBm時，即漸漸遠離基站時；下行LNA ATT值=(X-(_10) +原設置 值(不管是原手動設置的還是自動設置的)，如下行LNA的輸出檢測為_16dBm，原設置值為 9dB，則設置下行LNA的ATT值為-16-(-10)+9 = 3dB ;上行設置值=下行設置值；當求出的 設置值小於0時，設置為最小值0 ;如下行LNA的輸出檢測為_16dBm，原設置值為OdB，則設 置下行LNA的ATT值為-16-(-10)+0 = _6dB < 0，則上行設置值=下行設置值=0 ;
為了避免太靠近基站時，上行的輸出功率過大，該系統會根據下行的輸入功率自 動設置上行的輸出門限，避免基站的接收機飽和。 當上層軟體設置上行ALC自動電平控制開關為"ON"時，上行進入上行門限自動設 置。上行門限自動設置方法(即預存的第二算法)為
當LNA中ATT = 0 3時(Pin < -52dBm)，上行門限=33dBm ;
當LNA中ATT = 4 10時(_51dBm < Pin < -45dBm)，上行門限=30dBm ;
當LNA中ATT = 11 17時(_44dBm < Pin < -38dBm)，上行門限=27dBm
當LNA中ATT = 18 24時(_37dBm < Pin < -31dBm)，上行門限=21dBm
當LNA中ATT = 25 30時(_30dBm < Pin < -26dBm)，上行門限=17dBm
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當LNA中ATT = 25 31時(Pin > _25dBm)，上行門限=10dBm。
2 、 ALC (即自動電平模塊模塊)控制 根據設置的功率門限，自動設置功放的ATT。如下行設置的功率門限為40dBm，則 當輸出大於40dBm時，則自動衰減功放的ATT直到輸出為40士ldBm。設置方法(即預存的 第三算法)如下 (1)、當X >功率門限+1時 下行HPA ATT值二 (X_(功率門限)+原設置值(不管是原手動設置的還是自動 設置的)，如下行HPA的輸出檢測為43dBm，原設置值為5dB，則設置下行HPA的ATT值為 43- (40) +5 = 8dB ;當求出的設置值大於31時，設置為最大值31 。
(2)、當功率門限-1《X《功率門限+1時: 即最佳工作狀態；下行HPA的ATT值保持原設置值(不管是原手動設置的還是自 動設置的)，如下行HPA的輸出檢測為39dBm，原設置值為5dB，則設置下行HPA的ATT值為 5dB不變。
(3)、當X <功率門限_1時 下行HPA ATT值二 (X-(-10) +原設置值(不管是原手動設置的還是自動設置的)， 如下行LNA的輸出檢測為36dBm，原設置值為9dB，則設置下行HPA的ATT值為formula see original document page 7;當求出的設置值小於O時，設置為最小值O ;如下行HPA的輸出檢測為36dBm，原設 置值為OdB，則設置下行LNA的ATT值為formula see original document page 7，則HPA ATT設置值=0 ; 上行的方法同下行，故不贅述。 下面對具體應用時的數據進行具體分析說明
基本參數說明 接入基站發射功率Pb :設基站為4載波，每載波輸出為43dBm，則合路後的輸出為
formula see original document page 7 基站的饋線損耗Lb = 3dB ; 基站的發射天線增益Gb = 16dBi ; 直放站的接收天線增益Gr = 12dBi ; 直放站的下行輸出功率Po-d，下行輸入功率Pi-d ; 直放站的上行輸出功率Po-u = 37dBm/CH，下行輸入功率Pi-u ; 直放站的上行增益Gr-u = 90dB，下行增益Gr-d = 95dB， 直放站的上下行AGC = 60dB ; 設基站與直放站的最近距離Db-r = 100m，則900MHz時，100m的自由空間損耗；
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1、下行鏈路分析直放站的下行輸入功率formula see original document page 7
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formula see original document page 7直放站允許的最大輸入功率
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所以直放站的最大輸入功率遠大於實際最靠近基站時的輸入功率，不會造成過功率自激。
2、上行鏈路分析 上行鏈路主要考慮的是手機信號到達基站能夠被解調；上行放大後到達基站的噪 聲電平要小於基站所能允許的最大噪聲電平，以保證不幹擾基站。
(1)基站接收電平分析 GSM協議規定，手機發射功率是可以被基站控制的。基站通過下行SACCH信道，發 出命令控制手機的發射功率級別，每個功率級別差2dB， GSM900手機最大發射功率級別是 5 (33dBm)，最小發射功率級別是19 (5dBm) ， DCS1800手機最大發射功率級別是0 (30dBm)，最 小發射功率級別是15(0dBm)。基站的最小接收電平為_104dBm。
設手機在天線下的接收場強為_35dBm，則直放站到達手機的鏈路損耗為
37-(-35) = 72dB ; 假設手機以最小發射功率5dBm發射，直放站在最靠近基站時工作增益為最小增 益Gr-u-AGC = 90-60 = 30dB ; 則直放站的上行輸出功率Po-u = 5-72+30 = _37dBm
到達基站的電平為Rx-u = Po-u-Lr+Gr-LDb-r+Gb-Lb
= -37-3+12-71. 5+16-3 = -86. 5 > -104dBm
所以基站可以解調。 假設當手機用戶開機時以最大功率33dBm發射，則
上行輸出功率Po-u = 33-72+30 = _9dBm < +10dBm，
所以上行不會出現過功率自激。
(2)上行噪聲分析 為了不幹擾基站上行，要求上行經過放大後，到達基站的上行底噪小於_120dBm ; 直放站的噪聲係數一般為5dB，則 設備白噪聲=-174dBm/HZ = -121dBm/200KHz 到達基站的上行底噪=上行工作增益_純路徑損耗+設備的白噪聲+噪聲係數= (90-60)-(43-(-12. 5) ) + (-121)+5 = -141. 5 < -120dBm。
所以不會干擾基站。 經以上分析，AGC控制範圍為60dB完全滿足系統要求。 上述實施例和圖式並非限定本發明的產品形態和式樣，任何所屬技術領域的普通 技術人員對其所做的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明的專利範疇。
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權利要求
一種解決移動體覆蓋的直放站，包括施主天線、轉發天線、兩個雙工器以及設置在兩個雙工器之間的下行鏈路和上行鏈路，該施主天線和轉發天線分別與一雙工器相連，該下行鏈路和上行鏈路均包括依次相連的低噪聲放大器、帶通濾波器和功率放大器；其特徵在於，該直放站還包括控制單元，該下行鏈路中低噪聲放大器、功率放大器和上行鏈路中低噪聲放大器、功率放大器均與控制單元相連，該控制單元測量下行信號並自動調整下/上行鏈路的增益。
2. 如權利要求1所述的一種解決移動體覆蓋的直放站，其特徵在於，該下行鏈路中的 低噪聲放大器與功率放大器均包括依次相連的前級放大模塊、中級放大模塊和末級放大模 塊，該控制單元包括輸入檢測模塊、輸出檢測模塊、自動電平控制模塊以及衰減模塊，該輸 入檢測模塊耦合上述放大器的輸入端，該輸出檢測模塊耦合上述放大器的輸出端，該自動 電平控制模塊與衰減模塊均連入上述放大器中的電路中，該輸出檢測模塊還與自動電平控 制模塊相連，該自動電平控制模塊以及衰減模塊根據輸入檢測模塊以及輸出檢測模塊得到 的值調整相應增益。
3. 如權利要求2所述的一種解決移動體覆蓋的直放站，其特徵在於，該自動增益控制 模塊連接在前級放大模塊和中級放大模塊之間，該衰減模塊連入中級放大模塊和末級放大 模塊之間。
4. 如權利要求2或3所述的一種解決移動體覆蓋的直放站，其特徵在於，該控制單元根 據上行鏈路的增益根據下行鏈路的增益自動調整。
5. 如權利要求1至3任一項所述的一種解決移動體覆蓋的直放站，其特徵在於，該控制 單元還連接有移動天線，該移動天線與中心計算機的移動天線通信。
6. —種解決移動體覆蓋的直放站的控制方法，其特徵在於，包括 自動增益控制，對下行鏈路的低噪聲放大器的輸出進行檢測，並得到參考值，該控制單元預存有與該參考值所處範圍相對應的第一算法以及與低噪聲放大器衰減值所處範圍對 應的第二算法，結合該參考值以及該參考值所對應的第一算法，從而得到低噪聲放大器具 體的衰減值，並根據具體的衰減值以及第二算法而得到上行功率門限；以及自動電平控制，該控制單元還預存有下行或上行功率門限以及與該參考值和下行或 上行功率門限相關的第三算法，該下行功率放大器的衰減值根據參考值與第三算法計算出 來。
7. 如權利要求6所述的一種解決移動體覆蓋的直放站的控制方法，其特徵在於，該低 噪聲放大器以及功率放大器還均預設有最大輸出值和最小輸出值，當通過控制單元調整的 值大於最大值時，則選取最大值為當前值；當通過控制單元調整的值小於最小值時，則選取 最小值為當前值。
8. 如權利要求6所述的一種解決移動體覆蓋的直放站的控制方法，其特徵在於，上行 鏈路中低噪聲放大器的衰減值根據下行鏈路中低噪聲放大器的衰減值自動調整。
全文摘要
本發明公開一種解決移動體覆蓋的直放站，包括施主天線、轉發天線、兩個雙工器以及設置在兩個雙工器之間的下行鏈路和上行鏈路，該施主天線和轉發天線分別與一雙工器相連，該下行鏈路和上行鏈路均包括依次相連的低噪聲放大器、帶通濾波器和功率放大器；該直放站還包括控制單元，該下行鏈路中低噪聲放大器、功率放大器和上行鏈路中低噪聲放大器、功率放大器均與控制單元相連，該控制單元測量下行信號並自動調整下/上行鏈路的增益。本發明具有低噪聲、接收靈敏度高以及無線信號平穩的特點，並可適用於GSM、DCS、WCDMA、CDMA、GOTA、iDEN、TETRA等通信系統。
文檔編號H04W52/00GK101742631SQ20091022329
公開日2010年6月16日 申請日期2009年11月23日 優先權日2009年11月23日
發明者卓開泳, 康忠林, 賈斌 申請人:福建京奧通信技術有限公司