CN103686971B - Lte***上行发送功率控制的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种LTE***上行发送功率控制的方法和装置，其中，通过将第一放大增益与第二放大增益的差值限定在功率放大器的最大变化量之内，即限定了前后子帧之间的功率差别，由此使得功率放大器的变化幅度较小，在前后子帧的间隔内（通常为CP）便完成功率的爬升或者降低，从而不影响前后上行子帧的发送质量，提高LTE***上行发送的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种LTE***上行发送功率控制的方法和装置。
背景技术
在LTE（Long Term Evolution，长期演进）***中，上行发送的功率因为信道目标功率的差别，及前后子帧上行调度资源的差别，其会导致实际发送功率有较大的差别。比如PUCCH（Physical Uplink Control Channel，物理上行控制信道）和PUSCH（PhysicalUplink Shared Channel，物理上行共享信道）在占用的资源带宽上，PUCCH是固定一个RB（Resource Block，资源块，所占频谱带宽为180KHz），而PUSCH则是根据资源调度的多少最大会到100RB（所占频谱带宽为18MHz）；此外，在基站侧的期望接收功率方面，因为PUCCH的调制方式最多采用的是QPSK，而PUSCH则会采用16QAM以及后续会使用64QAM，所以期望接收功率方面一般配置是PUSCH会比PUCCH高。鉴于以上两点，PUSCH和PUCCH的发送功率的差别往往会非常大。
现有技术中，上行发送功率的实现方式是：基带信号/基带数据功率尽可能的达到最大（即基带信号满量程），以减少功率放大器（简称功放，也称自动功率控制器，APC）的放大增益，从而达到上行发送时候功耗较小的目的。但现有技术只是简单的考虑功放的效率，没有考虑因为子帧间发送功率的差别导致前后子帧功放放大增益变化过大，而射频器件因为成本的缘故，并不是理想的器件，功放前后放大增益差别越大，需要稳定时间就越长。而LTE***本身和之前的2/3G***存在差别，即LTE***前后子帧之间并未预留GP（GuardSpace，保护间隔）来对子帧进行保护，虽然LTE***前后子帧之间有CP（Cyclic Prefix，循环前缀）的保护，但是CP本身是有效数据，而且CP的长度也较之前的***中的GP要短（最短只有160Ts，即5.2μs），且LTE***因为带宽可变，从而引入的功率差别会更加的大。
由此可见，现有的LTE***上行发送功率控制的实现方法中，存在如下的问题：当上行连续发送时，没有足够的保护间隔来为前后子帧功率的爬升或降低进行保护，由此将导致在连续发送且前后子帧功率差别较大的时候，功放不稳定对发送质量造成负面影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种LTE***上行发送功率控制的方法和装置，以解决现有技术中当上行连续发送时，没有足够的保护间隔来为前后子帧功率的爬升或降低进行保护，由此将导致在连续发送且前后子帧功率差别较大的时候，功放不稳定对发送质量造成负面影响的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种LTE***上行发送功率控制的方法，包括：
获取一定时间内功率放大器的最大变化量；
获取第一放大增益，该第一放大增益为当前帧在基带信号功率最大时，所需要的功率放大器的放大增益；
获取第二放大增益，该第二放大增益为下一帧在基带信号功率最大时，所需要的功率放大器的放大增益；
获取第一放大增益与第二放大增益的差值；
若该差值大于最大变化量，则调整当前帧或者下一帧基带信号的功率，使得差值小于或者等于最大变化量。
可选的，在所述的LTE***上行发送功率控制的方法中，所述一定时间为3μs~5.2μs。
可选的，在所述的LTE***上行发送功率控制的方法中，所述一定时间为12μs~16.67μs。
可选的，在所述的LTE***上行发送功率控制的方法中，若该差值大于最大变化量，且第一放大增益大于第二放大增益，则减小下一帧基带信号的功率。
可选的，在所述的LTE***上行发送功率控制的方法中，还包括：
功率放大器根据当前帧基带信号的功率及目标功率，对当前帧基带信号的功率进行放大。
可选的，在所述的LTE***上行发送功率控制的方法中，若该差值大于最大变化量，且第一放大增益小于第二放大增益，则减小当前帧基带信号的功率。
可选的，在所述的LTE***上行发送功率控制的方法中，还包括：
功率放大器根据减小后的当前帧基带信号的功率及目标功率，对减小后的当前帧基带信号的功率进行放大。
可选的，在所述的LTE***上行发送功率控制的方法中，通过移位、乘法或者除法调整当前帧或者下一帧基带信号的功率。
本发明还提供一种LTE***上行发送功率控制的装置，包括：
范围获取模块，用以获取一定时间内功率放大器的最大变化量；
第一增益获取模块，用以获取第一放大增益，该第一放大增益为当前帧在基带信号功率最大时，所需要的功率放大器的放大增益；
第二增益获取模块，用以获取第二放大增益，该第二放大增益为下一帧在基带信号功率最大时，所需要的功率放大器的放大增益；
比较模块，用以获取第一放大增益与第二放大增益的差值；
处理模块，用以当差值大于最大变化量时，调整当前帧或者下一帧基带信号的功率，使得差值小于或者等于最大变化量。
可选的，在所述的LTE***上行发送功率控制的装置中，所述一定时间为3μs~5.2μs。
可选的，在所述的LTE***上行发送功率控制的装置中，所述一定时间为12μs~16.67μs。
可选的，在所述的LTE***上行发送功率控制的装置中，当差值大于最大变化量，且第一放大增益大于第二放大增益时，所述处理模块减小下一帧基带信号的功率。
可选的，在所述的LTE***上行发送功率控制的装置中，还包括：
放大模块，通过功率放大器根据当前帧基带信号的功率及目标功率，对当前帧基带信号的功率进行放大。
可选的，在所述的LTE***上行发送功率控制的装置中，当差值大于最大变化量，且第一放大增益小于第二放大增益时，所述处理模块减小当前帧基带信号的功率。
可选的，在所述的LTE***上行发送功率控制的装置中，还包括：
放大模块，通过功率放大器根据减小后的当前帧基带信号的功率及目标功率，对减小后的当前帧基带信号的功率进行放大。
可选的，在所述的LTE***上行发送功率控制的装置中，所述处理模块通过移位、乘法或者除法调整当前帧或者下一帧基带信号的功率。
在本发明提供的LTE***上行发送功率控制的方法和装置中，通过将第一放大增益与第二放大增益的差值限定在功率放大器的最大变化量之内，即限定了前后子帧之间的功率差别，由此使得功率放大器的变化幅度较小，在前后子帧的间隔内（通常为CP）便完成功率的爬升或者降低，从而不影响前后上行子帧的发送质量，提高LTE***上行发送的可靠性。
附图说明
图1是LTE***上行发送数据处理示意图；
图2是本发明实施例的LTE***上行发送功率控制的方法的流程示意图；
图3是本发明实施例的LTE***上行发送功率控制的装置的框结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的LTE***上行发送功率控制的方法和装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图1，其为LTE***上行发送数据处理示意图。对于LTE***上行发送而言，发送数据的处理情况一般为：首先获取数字信号；接着通过所述数字信号生成基带信号，此处可以通过QPSK、QAM等调制方式实现；接着基带信号通过数/模（D/A）转换器形成模拟信号，模拟信号通过功率放大器（APC）生成功率放大的模拟信号，即生成满足目标功率的模拟信号（以下简称目标模拟信号）。
如果基带信号的信号强度大，那么对于满足目标功率一定的模拟信号（目标模拟信号），功放要放大的增益就会小，功放设置的APC值（功放系数，与功放要放大的增益相关，在本申请文件的使用中与放大增益等同）就相对小一些，这样发送端的功耗会较少。但是如果前后两帧（或者说前后两子帧）的目标功率差别较大，而基带信号差别不大的话，那么所有最后功率的差别就都会体现在功放上（即体现在功率放大器的放大增益上），此时，就要求功放质量非常高（或者说为理想功放），否则就对发送质量造成影响。
本发明的核心就在于，当上行发送的目标功率差别非常大时，或者说需要功放实现的爬升或者降低的变化量非常大时，利用基带信号分担功放需要的爬升或者降低的变化量，进而避免功放在放大增益的变化过程中对于上行发送的影响，以提高LTE***上行发送的可靠性。
请参考图2，其为本发明实施例的LTE***上行发送功率控制的方法的流程示意图。如图2所示，所述LTE***上行发送功率控制的方法包括：
步骤S20：获取一定时间内功率放大器的最大变化量；
步骤S21：获取第一放大增益，该第一放大增益为当前帧在基带信号功率最大时，所需要的功率放大器的放大增益；
步骤S22：获取第二放大增益，该第二放大增益为下一帧在基带信号功率最大时，所需要的功率放大器的放大增益；
步骤S23：获取第一放大增益与第二放大增益的差值；
步骤S24：若该差值大于最大变化量，则调整当前帧或者下一帧基带信号的功率，使得差值小于或者等于最大变化量。
在此，对于步骤S20、步骤S21及步骤S22之间的先后顺序并不做限定，也就是说可以先执行步骤S20，再执行步骤S21、步骤S22；也可以先执行步骤S21，再执行步骤S22、步骤S20；还可以同时执行步骤S20、步骤S21和步骤S22，当然，还可以采用其它执行顺序。
相应的，本发明还提供一种LTE***上行发送功率控制的装置。请参考图3，其为本发明实施例的LTE***上行发送功率控制的装置的框结构示意图。如图3所示，所述LTE***上行发送功率控制的装置包括：
范围获取模块30，用以获取一定时间内功率放大器的最大变化量；
第一增益获取模块31，用以获取第一放大增益，该第一放大增益为当前帧在基带信号功率最大时，所需要的功率放大器的放大增益；
第二增益获取模块32，用以获取第二放大增益，该第二放大增益为下一帧在基带信号功率最大时，所需要的功率放大器的放大增益；
比较模块33，用以获取第一放大增益与第二放大增益的差值；
处理模块34，用以当差值大于最大变化量时，调整当前帧或者下一帧基带信号的功率，使得差值小于或者等于最大变化量。
具体的，首先通过范围获取模块30获取一定时间内功率放大器的最大变化量ΔAPC_ADJ。所述功率放大器即为基带信号通过数/模转换器变成模拟信号后，该模拟信号变成目标模拟信号（即满足目标功率的模拟信号）所需经过的处理设备。
针对长度较短的CP类型（Normal CP）而言，所述一定时间优选为3μs~5.2μs，在此考虑到LTE***前后子帧之间所具有的保护间隔（或者说类似于保护间隔）最短只有160Ts，即5.2μs，为了能够在该保护间隔内实现功率放大器的爬升/降低，避免对于待发送数据的影响，以在略小于保护间隔内，使用该功率放大器为优。在本实施例中，以此种情况为例。
针对长度较长的CP类型（Extend CP）而言，所述一定时间优选为12μs~16.67μs，在此考虑到LTE***前后子帧之间所具有的保护间隔（或者说类似于保护间隔）为16.67μs，为了能够在该保护间隔内实现功率放大器的爬升/降低，避免对于待发送数据的影响，以在略小于保护间隔内，使用该功率放大器为优。
在此，可通过仿真设备对所述功率放大器进行多次仿真实验/检验，以获取一定时间内该功率放大器的最大变化量（或者说APC变化范围）。具体的，设定一变化量，测量在该变化量下功率放大器稳定所需的时间（即达到爬升量/降低量的稳定时间）；接着，改变变化量，继续测量该改变后的变化量下功率放大器稳定所需的时间，反复执行多次，最终得出在一定时间内该功率放大器的最大变化量。优选的，变化量的改变按一定规律做出，例如，每次的变化量均为增大1dB；或者每次的变化量均为减小1dB等等。
优选的，所述一定时间为5μs，则经过多次仿真实验便可得出，在5μs中所述功率放大器的最大变化量ΔAPC_ADJ为10dB放大增益，也就是说在5μs中所述功率放大器能够在前一放大增益的基础上实现10dB的爬升量/降低量。
接着，所述第一增益获取模块31获取第一放大增益PMAX_APC，该第一放大增益为当前帧在基带信号功率最大时，所需要的功率放大器的放大增益。其中，所述当前帧指当前需要发送的一帧/子帧，或者说最近时刻需要发送的一帧/子帧数据。具体的，即为当基础数据功率处于最大时，达到目标功率，所述功率放大器所需要执行的放大增益。优选的，根据如下情况计算所述第一放大增益PMAX_APC：根据PUSCH最大带宽下的RB数，以及当前的路损，小区配置的PUSCH期望接收功率，计算出满调度下基带信号满量程时候，功放可能要使用的最大放大增益。
同时，所述第二增益获取模块32获取第二放大增益PNEXT_APC，该第二放大增益为下一帧在基带信号功率最大时，所需要的功率放大器的放大增益。其中，所述下一帧指紧接着当前帧之后的一帧/子帧数据。优选的，所述第二放大增益PNEXT_APC可根据如下情况予以计算：根据PUSCH最大带宽下的RB数，以及当前的路损，小区配置的PUSCH期望接收功率，计算出满调度下基带信号满量程时候，功放可能要使用的最大放大增益。
接着，利用比较模块33获取第一放大增益PMAX_APC与第二放大增益PNEXT_APC的差值。具体的，可通过如下公式一实现：
ΔAPC＝|PMAX_APC-PNEXT_APC| （公式一）
在此，所得到的差值ΔAPC即为在不对当前帧或者下一帧基带信号的功率进行调整的情况下，功率放大器需要进行的变化量，即功率放大器放大增益的爬升量/降低量。
假设第一放大增益PMAX_APC为50dB，第二放大增益PNEXT_APC为35dB，则所得到的差值ΔAPC即为15dB，并且是所功率放大器需要降低15dB；假设第一放大增益PMAX_APC为50dB，第二放大增益PNEXT_APC为65dB，则所得到的差值ΔAPC也为15dB，但是是所功率放大器需要爬升15dB。
在得到了第一放大增益PMAX_APC与第二放大增益PNEXT_APC的差值之后，所述处理模块34即可进行处理。具体的，若该差值ΔAPC大于最大变化量ΔAPC_ADJ，则调整当前帧或者下一帧基带信号的功率，使得差值ΔAPC小于或者等于最大变化量ΔAPC_ADJ。
在此，先说明一下若差值ΔAPC在不经过处理的情况下已经小于或者等于最大变化量ΔAPC_ADJ的处理情况，此时，也可以通过所述处理模块34将处理流程带入下一步，例如，进入利用功率放大器进行功率放大的步骤；也不经过处理模块34的操作而直接进入后续步骤，本申请对此并不做限定。
在此，在差值ΔAPC大于最大变化量ΔAPC_ADJ的情况下，根据功率放大器需要进行爬升还是降低的不同情况，所述处理模块34进行不同处理。
第一种情况：
当差值ΔAPC大于最大变化量ΔAPC_ADJ，且第一放大增益PMAX_APC大于第二放大增益PNEXT_APC时（即功率放大器需要降低），所述处理模块34减小下一帧基带信号的功率。
第二种情况：
当差值ΔAPC大于最大变化量ΔAPC_ADJ，且第一放大增益PMAX_APC小于第二放大增益PNEXT_APC时（即功率放大器需要爬升），所述处理模块34减小当前帧基带信号的功率。
首先，针对第二种情况进一步说明所述处理模块34的处理方法。若采用前述的两个假设：假设功率放大器的最大变化量ΔAPC_ADJ为10dB放大增益；及假设第一放大增益PMAX_APC为50dB，第二放大增益PNEXT_APC为65dB，则所得到的差值ΔAPC为15dB，所功率放大器需要爬升15dB。
由于本申请所针对的情况是，基带信号功率最大，所使用的功率放大器的放大增益最小，针对此种情况，主要就需要通过降低当前帧的基带信号功率、增大第一放大增益PMAX_APC予以实现。优选的，对第一放大增益PMAX_APC调高5dB，即使得所需要的第一放大增益PMAX_APC为55dB。对此，可通过多种方法予以实现，例如通过移位、乘法或者除法调整当前帧基带信号，以降低当前帧基带信号的功率。
为了清楚的说明通过移位、乘法或者除法调整基带信号，便能够改变（升高/降低）该基带信号的功率，接下去首先对此予以说明一下。
基带信号的表示方法以I路分量+Q路分量来表示，如下公式二所示：
sl(t)＝Re{sl(t)}×cos(2πf0t)-Im{sl(t)}×sin(2πf0t) （公式二）
其中，Re{sl(t)}表示的就是Q路的幅度，Im{sl(t)}表示的就是I路的幅度。
对应分路上的幅度用二进制数字表示，信号强度的大小是用幅度平方进行表示，一般认为信号强度的计算如下公式三所示：
RSSI＝I2+Q2 （公式三）
所以如果幅度改变，则必然引起信号强度的变化，对于某一个基带信号，如果同比例的改变了I路Q路的幅度，那么对应的基带信号也就发生了变化，如果将I路Q路幅度加大（未饱和的话），那么对应的基带信号变强，反之，如果将I路Q路幅度减小（未失真），那么对应的基带信号变弱；对于二进制表示的数据，移位操作一位表示信号变化2倍，转成dB就相当于幅度变化3dB（10log102＝3），对应的功率变化则是6dB（10log1022＝6）。
因此，针对第二种情况，所述处理模块34可通过右移基带信号予以实现，其中，右移的位数根据如下公式四计算得到：
（公式四）
具体为对向上取整，根据前述的假设情况，在此可得到移位的位数1位，即在此通过右移一位实现对当前帧基带信号的功率予以减小。
为了满足目标功率，当前帧基带信号的功率减小之后，需要通过功率放大器进行功率放大。在本实施例中，还提供一放大模块35，针对第二种情况，所述放大模块35通过功率放大器根据减小后的当前帧基带信号的功率及目标功率，对减小后的当前帧基带信号的功率进行放大，也就是说所述放大模块35对上述经过右移一位操作的基带信号进行功率放大，以达到目标功率。此时，所针对的基带信号的功率为：P′MAX_APC＝PMAX_APC+Sbits×6。
通常的，所述基带信号需要先通过数/模转换器变成模拟信号，然后所述功率放大器再针对变成模拟信号的数据执行功率放大操作，得到目标模拟信号。在此，主要说明所述功率放大器所针对的处理对象来自减小后的当前帧基带信号，中间过程本申请并不做限定。
当所述处理模块34通过移位操作改变基带信号的功率时，其实现方法简单，但同时，其没有最大化的利用一定时间内功率放大器的最大变化量ΔAPC_ADJ。在本发明的其他实施例中，还可通过乘法/除法实现基带信号的功率改变，此实现方法相对较为复杂，但是其能够最大化的利用一定时间内功率放大器的最大变化量ΔAPC_ADJ。在具体实现时，可根据不同要求，做出不同的选择。
再以乘法为例，为了使得信号强度/功率变化量改变ΔAPC-ΔAPC_ADJ，假设幅度变化为原来的x倍，那么要求10log10x2＝ΔAPC-ΔAPC_ADJ，
即：对应的乘法就是所有的I路Q路数字基带信号幅度要乘上x。
针对第一种情况，为了将第一放大增益PMAX_APC与第二放大增益PNEXT_APC的差值ΔAPC限定在功率放大器的最大变化量ΔAPC_ADJ内，由于本申请所针对的情况是，基带信号功率最大，所使用的功率放大器的放大增益最小，针对此种情况，所述处理模块34主要就需要通过降低下一帧的基带信号功率、增大第二放大增益PNEXT_APC予以实现。在此，将对当前帧基带信号功率不作改变。
针对该第一种情况，为了满足目标功率，仍利用放大模块35对当前帧基带信号功率进行放大，此时，功率放大器根据当前帧基带信号的功率及目标功率，对当前帧基带信号的功率进行放大。也就是，此时功率放大器所放大的基带信号为原始基带信号。
在该第一情况中，对于下一帧基带信号的处理，可当该下一帧基带信号变成当前帧基带信号时，再根据本申请的所公开的方法做相似处理，对此，本申请不再赘述。
综上，在本实施例中，通过将第一放大增益与第二放大增益的差值限定在功率放大器的最大变化量之内，即限定了前后子帧之间的功率差别，由此使得功率放大器的变化幅度较小，在前后子帧的间隔内（通常为CP）便完成功率的爬升或者降低，从而不影响前后上行子帧的发送质量，提高LTE***上行发送的可靠性。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (16)
1.一种LTE***上行发送功率控制的方法，其特征在于，包括：
获取一定时间内功率放大器的最大变化量；
获取第一放大增益，该第一放大增益为当前帧在基带信号功率最大时，所需要的功率放大器的放大增益；
获取第二放大增益，该第二放大增益为下一帧在基带信号功率最大时，所需要的功率放大器的放大增益；
获取第一放大增益与第二放大增益的差值；
若该差值大于最大变化量，则调整当前帧或者下一帧基带信号的功率，使得差值小于或者等于最大变化量。
2.如权利要求1所述的LTE***上行发送功率控制的方法，其特征在于，所述一定时间为3μs～5.2μs。
3.如权利要求1所述的LTE***上行发送功率控制的方法，其特征在于，所述一定时间为12μs～16.67μs。
4.如权利要求1所述的LTE***上行发送功率控制的方法，其特征在于，若该差值大于最大变化量，且第一放大增益大于第二放大增益，则减小下一帧基带信号的功率。
5.如权利要求4所述的LTE***上行发送功率控制的方法，其特征在于，还包括：
功率放大器根据当前帧基带信号的功率及目标功率，对当前帧基带信号的功率进行放大。
6.如权利要求1所述的LTE***上行发送功率控制的方法，其特征在于，若该差值大于最大变化量，且第一放大增益小于第二放大增益，则减小当前帧基带信号的功率。
7.如权利要求6所述的LTE***上行发送功率控制的方法，其特征在于，还包括：
功率放大器根据减小后的当前帧基带信号的功率及目标功率，对减小后的当前帧基带信号的功率进行放大。
8.如权利要求1至7中的任一项所述的LTE***上行发送功率控制的方法，其特征在于，通过移位、乘法或者除法调整当前帧或者下一帧基带信号的功率。
9.一种LTE***上行发送功率控制的装置，其特征在于，包括：
范围获取模块，用以获取一定时间内功率放大器的最大变化量；
第一增益获取模块，用以获取第一放大增益，该第一放大增益为当前帧在基带信号功率最大时，所需要的功率放大器的放大增益；
第二增益获取模块，用以获取第二放大增益，该第二放大增益为下一帧在基带信号功率最大时，所需要的功率放大器的放大增益；
比较模块，用以获取第一放大增益与第二放大增益的差值；
处理模块，用以当差值大于最大变化量时，调整当前帧或者下一帧基带信号的功率，使得差值小于或者等于最大变化量。
10.如权利要求9所述的LTE***上行发送功率控制的装置，其特征在于，所述一定时间为3μs～5.2μs。
11.如权利要求9所述的LTE***上行发送功率控制的装置，其特征在于，所述一定时间为12μs～16.67μs。
12.如权利要求9所述的LTE***上行发送功率控制的装置，其特征在于，当差值大于最大变化量，且第一放大增益大于第二放大增益时，所述处理模块减小下一帧基带信号的功率。
13.如权利要求12所述的LTE***上行发送功率控制的装置，其特征在于，还包括：
放大模块，通过功率放大器根据当前帧基带信号的功率及目标功率，对当前帧基带信号的功率进行放大。
14.如权利要求9所述的LTE***上行发送功率控制的装置，其特征在于，当差值大于最大变化量，且第一放大增益小于第二放大增益时，所述处理模块减小当前帧基带信号的功率。
15.如权利要求14所述的LTE***上行发送功率控制的装置，其特征在于，还包括：
放大模块，通过功率放大器根据减小后的当前帧基带信号的功率及目标功率，对减小后的当前帧基带信号的功率进行放大。
16.如权利要求9至15中的任一项所述的LTE***上行发送功率控制的装置，其特征在于，所述处理模块通过移位、乘法或者除法调整当前帧或者下一帧基带信号的功率。
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