TD-SCDMA直放站系統(tǒng)中的ALC控制原理介紹
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TD-SCDMA信號的結(jié)構(gòu)如上圖所示。其幀結(jié)構(gòu)將10ms的無線幀分成兩個5ms的子幀，每個子幀中有7個常規(guī)時隙和3個特殊時隙。三個特殊時隙分別為下行導頻時隙DwPTS、主保護時隙GP和上行導頻時隙UpPTS。在7個常規(guī)時隙中TS0總是分配給下行鏈路，而TS1總是分配給上行鏈路。通過靈活配置上下行時隙的個數(shù)，使TD-SCDMA適用于上下行對稱及非對稱業(yè)務(wù)模式。上行時隙和下行時隙之間由轉(zhuǎn)換點分開。在TD-SCDMA系統(tǒng)中，每個 5ms的子幀有兩個轉(zhuǎn)換點：第一個轉(zhuǎn)換點是從下行鏈路轉(zhuǎn)到上行鏈路，位置在DwPTS和UpPTS之間的GP；第二個轉(zhuǎn)換點是從上行鏈路轉(zhuǎn)到下行鏈路，位置在每個子幀中最后一個上行時隙和第二個下行時隙之間，TS0是第一個下行時隙。其中，第一個轉(zhuǎn)換點相對于每個子幀的開始時間是固定的；第二個轉(zhuǎn)換點隨著分配給上下行的時隙數(shù)不同而變化。
由于TD-SCDMA綜合使用了時分、頻分、碼分和空分多種復用技術(shù)，也就是說，在每個頻點的每個常規(guī)時隙都可同時承載多個用戶，這些用戶按照不同的擴頻碼來區(qū)分,在智能天線技術(shù)更加成熟之后甚至可以同擴頻碼根據(jù)空間區(qū)分。而系統(tǒng)根據(jù)一定的DCA算法動態(tài)的將信道分配給用戶,在某個時隙中的多個用戶距離基站的距離會有不同,移動的速度也會不同并且具有不同的信道衰落特性。實際上，在一個子幀中,不同的時隙會有不同的碼道占用情況,造成各時隙功率的差異，而多個連續(xù)子幀的同一常規(guī)時隙的功率也都是不同的。
2.3 ALC控制方案分析
由TD-SCDMA的信號子幀格式可以發(fā)現(xiàn)，這是一種高峰均比的突發(fā)脈沖信號，而并非連續(xù)信號，這就對普通放大器的自動電平控制帶來一定的困難，當信號出現(xiàn)的時候由于自動電平控制不能立即做出響應(yīng)，而自動電平控制開始響應(yīng)后造成突發(fā)信號已經(jīng)失真，沒有真正起到自動電平控制的作用。并且由于每個用戶在一個子幀中都只能分配到一個時隙，那么傳統(tǒng)的電平控制就存在這樣一個問題：在進行電平控制的時候是對于整個鏈路的衰減，所以當某個時隙功率過大后，會將整個鏈路進行衰減，這必然使其他沒有過功率的時隙的功率也跟著降低，那么必然影響其它時隙用戶通話。因此，我們提出一種分時隙ALC的方案。
2.3.1 硬件分時隙ALC根據(jù)ALC的控制原理和TD-SCDMA子幀的特點，直接的解決方案是通過減小ALC回路中RC濾波器的時間常數(shù)以提高反應(yīng)速度，使 ALC電路在每個時隙的突發(fā)時刻都進行一次增益控制，但同時帶來的問題就是當RC的時間常數(shù)較小時，高峰均比的TD突發(fā)信號就會通過RC低通濾波器頻繁控制壓控衰減器動作，使時隙內(nèi)鏈路增益波動，造成EVM指標惡化。
EVM （Error Vector Magnitude誤差矢量幅度）定義為誤差矢量功率與參考信號矢量功率的均方比，以百分數(shù)形式表示，測試的時間為一個時隙，它所表征的是測量信號同參考信號的誤差矢量，用于衡量總體調(diào)制質(zhì)量，反應(yīng)信號的損傷程度。經(jīng)過實驗，不同時間常數(shù)的EVM惡化情況可見下表（轉(zhuǎn)換點在TS3和TS4之間）：
本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/154156.htm
由于實驗所用ATT（attenuator衰減器）電路不能對TD突發(fā)信號有效的控制（即達到輸入增加1dB，輸出增加在0.2dB內(nèi)），因而我們用加在壓控ATT上的控制電壓的有效值來區(qū)別衰減量的大小，0.68V約對應(yīng)起控3dB；0.80V約對應(yīng)起控5dB。
可以發(fā)現(xiàn)：
ALC起控衰減越大，EVM惡化越嚴重；
起控回路濾波器的時間常數(shù)越小，EVM惡化越嚴重；
突發(fā)信號的前沿（TS4）比突發(fā)信號的后沿（TS0），EVM惡化嚴重；
同樣的時隙，碼道數(shù)少時EVM受ALC電路動作影響大。
由此可知，TD-SCDMA信號的突發(fā)特性和高峰均比用傳統(tǒng)的ALC硬件電路是難以實現(xiàn)分時隙電平控制的：時間常數(shù)大則無法對突發(fā)信號前沿進行控制，且易導致此時放大器工作于過功率等非線性狀態(tài)，造成放大器損壞；時間常數(shù)小則使得整個回路在一個子幀內(nèi)頻繁動作，造成各時隙信號削波，EVM指標惡化。
因此我們提出軟件分時隙上下行ALC的實現(xiàn)方案。
2.3.2 軟件分時隙ALC
此方案的主要思想是當直放站和基站建立同步以后，使用高速AD芯片對每個時隙功率進行采集，多幀對應(yīng)時隙累加取平均并將結(jié)果存入對應(yīng)各時隙輸出功率寄存器中，再根據(jù)所設(shè)置的ALC值、當前各時隙輸出功率以及第二轉(zhuǎn)換點，計算出各時隙的衰減值存入寄存器，然后根據(jù)系統(tǒng)同步計數(shù)器值分別在不同時隙命令按照衰減值寄存器中的值執(zhí)行衰減。
此方案的優(yōu)點在于使用軟件定時控制，軟件可以控制衰減鏈路在各時隙的保護間隔動作，起控后不會造成信號失真，因而也不會造成EVM的指標惡化；可以對各時隙分開控制，某時隙過功率后，只對這個時隙進行控制，而不會影響其它時隙功率，經(jīng)過驗證，即使在深度起控10dB情況下，直放站輸出信號各個時隙的射頻指標都不會受到影響；并且控制靈活，只需要軟件設(shè)置ALC值即可，不需要調(diào)節(jié)電位器來改變ALC值。
3. 小結(jié)
采用軟件分時隙ALC對TD-SCDMA信號進行功率控制輕易避免了傳統(tǒng)的硬件ALC電路所無法克服的控制電壓直流緩變特性與TD-SCDMA突發(fā)信號的矛盾，并且對不同的時隙有不同的衰減值，不僅保障本時隙射頻指標正常，對其它時隙也沒有影響，軟件控制衰減器在時隙保護間隔動作，保證不會損傷信號，且控制靈活，調(diào)測時易于修改，極好的解決了由于TD-SCDMA信號格式特殊性所引起的功率控制問題。但軟件控制畢竟需要一定的檢測計算時間，起控速度比硬件電路稍慢，可能造成短時間的過功率時不能正常起控。因此，如何以更低的檢測時間得到更高的檢測準確度是軟件分時隙ALC需要不斷改進的方向。
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