用于DAS的自動增益校準控制方法

王忠文 劉志芳

【摘要】 本文介紹了一種用于DAS的自動增益校準控制方法，該方法設置了自動和手動模式兩種模式校準，可以單獨校準一個通道，也可以自動化的全部校準。采用了自發的內部信號進行校準處理，保證了信號的質量與校準的準確性，分別在遠端和近端實現，都采用了獨立的多任務操作系統，可以同時進行校準流程和其他模塊的應用交互。

【關鍵詞】 分布式天線系統 自動增益校準 射頻單元 信號處理

一、概述

DAS遵循IEEE 802.11標準。它們還支持CDMA、GSM、IDEN（集成數字增強網絡）、TDMA、GPRS和LTE等標準。它們可以支持從400MHz到2.6GHz之間連續的寬帶頻率范圍。這一頻率范圍覆蓋了絕大多數室內無線應用和新興技術。

DAS可以處理用于融合語音與數據的多個頻率，來自多家服務提供商的基站或有線中繼器被集中放置在一間主機房中，并將RF信號放大，為特定區域提供可靠的無線覆蓋。由于來自基站各個頻段的信號大小不同，在我們DAS終端設備上對每個通道的增益分配要求就不一致，我們的設備具備1拖8和1拖16的能力，就要求各個通道進行增益自動校準和調節設置。

在我們的分布式天線系統中所包含的通道多，頻段多，也可能信號制式不同，所以我們不可能開站的時候就直接設定固定的系統增益值，這樣固定設置局限性很大，不能隨著信號的改變來自適應系統要求，嚴重影響設備性能和信號強度等。

在實際使用的過程中，我們需要按照各個通道設定的目標功率等參數，自動計算調整各個頻率的信號衰減，保障增益的穩定性。

二、系統架構

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

該DAS裝置的自動增益校準控制方法是由近端開始校準流程，自動檢測遠端射頻功放單元的連接在位情況，根據在線功放的頻段信息，自發一個0dBm的信號，遠端收到后根據設定的目標功率調節需要設置的衰減值和微調值，使輸出功率逼近目標值，調節成功后保存設置的各項參數，并切換到下一通道繼續開始，全部調節完成后返回調節結果。

三、近端控制流程

DAS系統裝置主要分為兩大部分的主機程序：近端（MU）和遠端（RU），各自有一個CPU獨立運行，中間通過光纖傳輸交互數據。

近端MU建立了多任務控制系統，分別與監控中心、接入單元、光單元和多個遠端機等交互，處理各種機制和流程，該自動增益校準方法在近端需要完成以下步驟：

（1）接收指令

任務接收來自監控中心客戶端的校準指令，判斷是手動校準還是自動校準，并根據選擇的校準類型統計需要校準的通道數量。若是手動校準，則只校準選好的射頻單元；若是自動校準，則需要按照通道的順序，逐個校準所有在線的射頻單元。

（2）統計校準信息

任務根據需要校準的射頻單元數量，從遠端獲取對應通道的中心頻點、目標功率和頻段信息。

（3）啟動校準

根據上述步驟獲得的信息，從第一個需要校準的射頻單元開始，若該單元沒有設定的中心頻點，則根據頻段信息與頻點的關系查表，得到信號的中心頻點，自發一個該中心頻點的0dBm大小的信號給遠端；

（4）判斷校準結果

發送完信號后，等待查詢遠端返回該通道的校準結果，若返回是處理中，則繼續發送查詢命令，直到得到確切的結果，否則無論是校準成功還是失敗，都記錄并保存校準結果，關閉自發信號，并判斷該通道是否為最后一個需要校準的通道，若不是則到下一個通道，并返回步驟（3）繼續進行下一個通道的校準，若該通道為最后一個需要校準的通道，則完成此次校準。

（5）結果處理

得到此次校準完成的標志后，近端關閉自發的內部信號，并核實得到的校準結果和需要校準的通道數，若不對應則上報校準異常，詢問是否需要重新開啟校準流程，若無異議則完成校準任務，保存結果，退出任務流程。

四、遠端控制流程

遠端RU也同樣是一個多任務系統，分別與近端、光模塊和多個射頻功放單元（RFU）交互，處理各種數據和流程。所述的自動增益校準方法在遠端需要完成以下步驟：

（1）接收指令

接收校準的指令后，開啟校準流程，找到需要校準的通道。

（2）初始化數據

先保存系統數據中的衰減值、增益微調值和射頻開關狀態。然后更新調節結果為“調解中”，設置調節次數為0，調節時，如果射頻開關為關，則自動打開，調節完成后恢復為關。并將增益微調值設置為0，將下行衰減值設置為5dB。

（3）計算系數

讀取下行功放的輸出功率，調節差值dPA=Ptgt-Pout（Ptgt為該通道的目標功率，Pout為功放的實際輸出功率），第一次調節以調節差值再回退2dB，設置增益調節值（使Pout接近于Ptgt時再進行微調，提高調節效率）。

（4）目標判斷

判斷調節次數是否大于10，若大于10，則進入步驟（5），否則調節次數加1，調節增益后等待10秒，再次讀取功放的輸出功率，按照公式dPA=Ptgt-Pout計算調節差值，若dPA的絕對值大于2，則以2位步進調節增益微調；若dPA的絕對值大于0.5，則以1為步進調節，并返回步驟（4）繼續等待；若達到調節目標| Ptgt- Pout|<0.5，則認為調節成功，進入步驟（6）。

（5）調節失敗

記錄結果為失敗，并設置增益微調值為0，還原衰減值和射頻開關狀態，退出調節流程。

（6）調節成功

記錄結果為成功，保存設置的增益微調值，還原衰減值和射頻開關狀態，結束調節流程。

五、結論

通過以上的設計分析，分布式天線系統裝置中進行自動化增益校準控制的方法，其可以適用于單個或者多個分布式天線系統裝置，同時解決工程人員手動設定的錯誤和不合理性，以及因為基站接入信號變化間接引起的輸出功率不穩定的問題，取得了較好的應用效果。

參 考 文 獻

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

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