用于DAS的自動(dòng)增益校準(zhǔn)控制方法

王忠文 劉志芳

【摘要】 本文介紹了一種用于DAS的自動(dòng)增益校準(zhǔn)控制方法，該方法設(shè)置了自動(dòng)和手動(dòng)模式兩種模式校準(zhǔn)，可以單獨(dú)校準(zhǔn)一個(gè)通道，也可以自動(dòng)化的全部校準(zhǔn)。采用了自發(fā)的內(nèi)部信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)處理，保證了信號(hào)的質(zhì)量與校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性，分別在遠(yuǎn)端和近端實(shí)現(xiàn)，都采用了獨(dú)立的多任務(wù)操作系統(tǒng)，可以同時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)流程和其他模塊的應(yīng)用交互。

【關(guān)鍵詞】 分布式天線系統(tǒng) 自動(dòng)增益校準(zhǔn) 射頻單元 信號(hào)處理

一、概述

DAS遵循IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)。它們還支持CDMA、GSM、IDEN（集成數(shù)字增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)）、TDMA、GPRS和LTE等標(biāo)準(zhǔn)。它們可以支持從400MHz到2.6GHz之間連續(xù)的寬帶頻率范圍。這一頻率范圍覆蓋了絕大多數(shù)室內(nèi)無線應(yīng)用和新興技術(shù)。

DAS可以處理用于融合語(yǔ)音與數(shù)據(jù)的多個(gè)頻率，來自多家服務(wù)提供商的基站或有線中繼器被集中放置在一間主機(jī)房中，并將RF信號(hào)放大，為特定區(qū)域提供可靠的無線覆蓋。由于來自基站各個(gè)頻段的信號(hào)大小不同，在我們DAS終端設(shè)備上對(duì)每個(gè)通道的增益分配要求就不一致，我們的設(shè)備具備1拖8和1拖16的能力，就要求各個(gè)通道進(jìn)行增益自動(dòng)校準(zhǔn)和調(diào)節(jié)設(shè)置。

在我們的分布式天線系統(tǒng)中所包含的通道多，頻段多，也可能信號(hào)制式不同，所以我們不可能開站的時(shí)候就直接設(shè)定固定的系統(tǒng)增益值，這樣固定設(shè)置局限性很大，不能隨著信號(hào)的改變來自適應(yīng)系統(tǒng)要求，嚴(yán)重影響設(shè)備性能和信號(hào)強(qiáng)度等。

在實(shí)際使用的過程中，我們需要按照各個(gè)通道設(shè)定的目標(biāo)功率等參數(shù)，自動(dòng)計(jì)算調(diào)整各個(gè)頻率的信號(hào)衰減，保障增益的穩(wěn)定性。

二、系統(tǒng)架構(gòu)

分布式天線系統(tǒng)（DAS）主要包含近端和遠(yuǎn)端兩大部分，近端為多頻接入單元（MU）接收并傳輸基站信號(hào)，主要包括各個(gè)頻段的接入單元、分合路單元和光模塊單元，近端配置了兩個(gè)光模塊單元，最大可以接8個(gè)遠(yuǎn)端，在自動(dòng)增益校準(zhǔn)時(shí)近端自身模擬基站信號(hào)發(fā)送給遠(yuǎn)端進(jìn)行校準(zhǔn)；遠(yuǎn)端（RU）為射頻信號(hào)處理單元，接收處理基站和手持終端的信號(hào)，進(jìn)行放大處理后發(fā)射出去進(jìn)行交互，遠(yuǎn)端包括有控制管理單元（CMU管理光模塊單元、分合路單元等）和射頻信號(hào)處理單元（RFU），遠(yuǎn)端一共可以接8個(gè)RFU射頻功放單元，如圖1所示。

該DAS裝置的自動(dòng)增益校準(zhǔn)控制方法是由近端開始校準(zhǔn)流程，自動(dòng)檢測(cè)遠(yuǎn)端射頻功放單元的連接在位情況，根據(jù)在線功放的頻段信息，自發(fā)一個(gè)0dBm的信號(hào)，遠(yuǎn)端收到后根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)功率調(diào)節(jié)需要設(shè)置的衰減值和微調(diào)值，使輸出功率逼近目標(biāo)值，調(diào)節(jié)成功后保存設(shè)置的各項(xiàng)參數(shù)，并切換到下一通道繼續(xù)開始，全部調(diào)節(jié)完成后返回調(diào)節(jié)結(jié)果。

三、近端控制流程

DAS系統(tǒng)裝置主要分為兩大部分的主機(jī)程序：近端（MU）和遠(yuǎn)端（RU），各自有一個(gè)CPU獨(dú)立運(yùn)行，中間通過光纖傳輸交互數(shù)據(jù)。

近端MU建立了多任務(wù)控制系統(tǒng)，分別與監(jiān)控中心、接入單元、光單元和多個(gè)遠(yuǎn)端機(jī)等交互，處理各種機(jī)制和流程，該自動(dòng)增益校準(zhǔn)方法在近端需要完成以下步驟：

（1）接收指令

任務(wù)接收來自監(jiān)控中心客戶端的校準(zhǔn)指令，判斷是手動(dòng)校準(zhǔn)還是自動(dòng)校準(zhǔn)，并根據(jù)選擇的校準(zhǔn)類型統(tǒng)計(jì)需要校準(zhǔn)的通道數(shù)量。若是手動(dòng)校準(zhǔn)，則只校準(zhǔn)選好的射頻單元；若是自動(dòng)校準(zhǔn)，則需要按照通道的順序，逐個(gè)校準(zhǔn)所有在線的射頻單元。

（2）統(tǒng)計(jì)校準(zhǔn)信息

任務(wù)根據(jù)需要校準(zhǔn)的射頻單元數(shù)量，從遠(yuǎn)端獲取對(duì)應(yīng)通道的中心頻點(diǎn)、目標(biāo)功率和頻段信息。

（3）啟動(dòng)校準(zhǔn)

根據(jù)上述步驟獲得的信息，從第一個(gè)需要校準(zhǔn)的射頻單元開始，若該單元沒有設(shè)定的中心頻點(diǎn)，則根據(jù)頻段信息與頻點(diǎn)的關(guān)系查表，得到信號(hào)的中心頻點(diǎn)，自發(fā)一個(gè)該中心頻點(diǎn)的0dBm大小的信號(hào)給遠(yuǎn)端；

（4）判斷校準(zhǔn)結(jié)果

發(fā)送完信號(hào)后，等待查詢遠(yuǎn)端返回該通道的校準(zhǔn)結(jié)果，若返回是處理中，則繼續(xù)發(fā)送查詢命令，直到得到確切的結(jié)果，否則無論是校準(zhǔn)成功還是失敗，都記錄并保存校準(zhǔn)結(jié)果，關(guān)閉自發(fā)信號(hào)，并判斷該通道是否為最后一個(gè)需要校準(zhǔn)的通道，若不是則到下一個(gè)通道，并返回步驟（3）繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)通道的校準(zhǔn)，若該通道為最后一個(gè)需要校準(zhǔn)的通道，則完成此次校準(zhǔn)。

（5）結(jié)果處理

得到此次校準(zhǔn)完成的標(biāo)志后，近端關(guān)閉自發(fā)的內(nèi)部信號(hào)，并核實(shí)得到的校準(zhǔn)結(jié)果和需要校準(zhǔn)的通道數(shù)，若不對(duì)應(yīng)則上報(bào)校準(zhǔn)異常，詢問是否需要重新開啟校準(zhǔn)流程，若無異議則完成校準(zhǔn)任務(wù)，保存結(jié)果，退出任務(wù)流程。

四、遠(yuǎn)端控制流程

遠(yuǎn)端RU也同樣是一個(gè)多任務(wù)系統(tǒng)，分別與近端、光模塊和多個(gè)射頻功放單元（RFU）交互，處理各種數(shù)據(jù)和流程。所述的自動(dòng)增益校準(zhǔn)方法在遠(yuǎn)端需要完成以下步驟：

（1）接收指令

接收校準(zhǔn)的指令后，開啟校準(zhǔn)流程，找到需要校準(zhǔn)的通道。

（2）初始化數(shù)據(jù)

先保存系統(tǒng)數(shù)據(jù)中的衰減值、增益微調(diào)值和射頻開關(guān)狀態(tài)。然后更新調(diào)節(jié)結(jié)果為“調(diào)解中”，設(shè)置調(diào)節(jié)次數(shù)為0，調(diào)節(jié)時(shí)，如果射頻開關(guān)為關(guān)，則自動(dòng)打開，調(diào)節(jié)完成后恢復(fù)為關(guān)。并將增益微調(diào)值設(shè)置為0，將下行衰減值設(shè)置為5dB。

（3）計(jì)算系數(shù)

讀取下行功放的輸出功率，調(diào)節(jié)差值dPA=Ptgt-Pout（Ptgt為該通道的目標(biāo)功率，Pout為功放的實(shí)際輸出功率），第一次調(diào)節(jié)以調(diào)節(jié)差值再回退2dB，設(shè)置增益調(diào)節(jié)值（使Pout接近于Ptgt時(shí)再進(jìn)行微調(diào)，提高調(diào)節(jié)效率）。

（4）目標(biāo)判斷

判斷調(diào)節(jié)次數(shù)是否大于10，若大于10，則進(jìn)入步驟（5），否則調(diào)節(jié)次數(shù)加1，調(diào)節(jié)增益后等待10秒，再次讀取功放的輸出功率，按照公式dPA=Ptgt-Pout計(jì)算調(diào)節(jié)差值，若dPA的絕對(duì)值大于2，則以2位步進(jìn)調(diào)節(jié)增益微調(diào)；若dPA的絕對(duì)值大于0.5，則以1為步進(jìn)調(diào)節(jié)，并返回步驟（4）繼續(xù)等待；若達(dá)到調(diào)節(jié)目標(biāo)| Ptgt- Pout|<0.5，則認(rèn)為調(diào)節(jié)成功，進(jìn)入步驟（6）。

（5）調(diào)節(jié)失敗

記錄結(jié)果為失敗，并設(shè)置增益微調(diào)值為0，還原衰減值和射頻開關(guān)狀態(tài)，退出調(diào)節(jié)流程。

（6）調(diào)節(jié)成功

記錄結(jié)果為成功，保存設(shè)置的增益微調(diào)值，還原衰減值和射頻開關(guān)狀態(tài)，結(jié)束調(diào)節(jié)流程。

五、結(jié)論

通過以上的設(shè)計(jì)分析，分布式天線系統(tǒng)裝置中進(jìn)行自動(dòng)化增益校準(zhǔn)控制的方法，其可以適用于單個(gè)或者多個(gè)分布式天線系統(tǒng)裝置，同時(shí)解決工程人員手動(dòng)設(shè)定的錯(cuò)誤和不合理性，以及因?yàn)榛窘尤胄盘?hào)變化間接引起的輸出功率不穩(wěn)定的問題，取得了較好的應(yīng)用效果。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] W.Richard Stevens等.UNIX環(huán)境高級(jí)編程（第3版） [M]. 人名郵電出版社，2014.6.

[2] 蘇華鴻，孫孺石等. 蜂窩移動(dòng)通信射頻工程（第二版） [M]. 人名郵電出版社2007.10.