用于DAS的自动增益校准控制方法

王忠文 刘志芳

【摘要】 本文介绍了一种用于DAS的自动增益校准控制方法，该方法设置了自动和手动模式两种模式校准，可以单独校准一个通道，也可以自动化的全部校准。采用了自发的内部信号进行校准处理，保证了信号的质量与校准的准确性，分别在远端和近端实现，都采用了独立的多任务操作系统，可以同时进行校准流程和其他模块的应用交互。

【关键词】 分布式天线系统 自动增益校准 射频单元 信号处理

一、概述

DAS遵循IEEE 802.11标准。它们还支持CDMA、GSM、IDEN（集成数字增强网络）、TDMA、GPRS和LTE等标准。它们可以支持从400MHz到2.6GHz之间连续的宽带频率范围。这一频率范围覆盖了绝大多数室内无线应用和新兴技术。

DAS可以处理用于融合语音与数据的多个频率，来自多家服务提供商的基站或有线中继器被集中放置在一间主机房中，并将RF信号放大，为特定区域提供可靠的无线覆盖。由于来自基站各个频段的信号大小不同，在我们DAS终端设备上对每个通道的增益分配要求就不一致，我们的设备具备1拖8和1拖16的能力，就要求各个通道进行增益自动校准和调节设置。

在我们的分布式天线系统中所包含的通道多，频段多，也可能信号制式不同，所以我们不可能开站的时候就直接设定固定的系统增益值，这样固定设置局限性很大，不能随着信号的改变来自适应系统要求，严重影响设备性能和信号强度等。

在实际使用的过程中，我们需要按照各个通道设定的目标功率等参数，自动计算调整各个频率的信号衰减，保障增益的稳定性。

二、系统架构

分布式天线系统（DAS）主要包含近端和远端两大部分，近端为多频接入单元（MU）接收并传输基站信号，主要包括各个频段的接入单元、分合路单元和光模块单元，近端配置了两个光模块单元，最大可以接8个远端，在自动增益校准时近端自身模拟基站信号发送给远端进行校准；远端（RU）为射频信号处理单元，接收处理基站和手持终端的信号，进行放大处理后发射出去进行交互，远端包括有控制管理单元（CMU管理光模块单元、分合路单元等）和射频信号处理单元（RFU），远端一共可以接8个RFU射频功放单元，如图1所示。

该DAS装置的自动增益校准控制方法是由近端开始校准流程，自动检测远端射频功放单元的连接在位情况，根据在线功放的频段信息，自发一个0dBm的信号，远端收到后根据设定的目标功率调节需要设置的衰减值和微调值，使输出功率逼近目标值，调节成功后保存设置的各项参数，并切换到下一通道继续开始，全部调节完成后返回调节结果。

三、近端控制流程

DAS系统装置主要分为两大部分的主机程序：近端（MU）和远端（RU），各自有一个CPU独立运行，中间通过光纤传输交互数据。

近端MU建立了多任务控制系统，分别与监控中心、接入单元、光单元和多个远端机等交互，处理各种机制和流程，该自动增益校准方法在近端需要完成以下步骤：

（1）接收指令

任务接收来自监控中心客户端的校准指令，判断是手动校准还是自动校准，并根据选择的校准类型统计需要校准的通道数量。若是手动校准，则只校准选好的射频单元；若是自动校准，则需要按照通道的顺序，逐个校准所有在线的射频单元。

（2）统计校准信息

任务根据需要校准的射频单元数量，从远端获取对应通道的中心频点、目标功率和频段信息。

（3）启动校准

根据上述步骤获得的信息，从第一个需要校准的射频单元开始，若该单元没有设定的中心频点，则根据频段信息与频点的关系查表，得到信号的中心频点，自发一个该中心频点的0dBm大小的信号给远端；

（4）判断校准结果

发送完信号后，等待查询远端返回该通道的校准结果，若返回是处理中，则继续发送查询命令，直到得到确切的结果，否则无论是校准成功还是失败，都记录并保存校准结果，关闭自发信号，并判断该通道是否为最后一个需要校准的通道，若不是则到下一个通道，并返回步骤（3）继续进行下一个通道的校准，若该通道为最后一个需要校准的通道，则完成此次校准。

（5）结果处理

得到此次校准完成的标志后，近端关闭自发的内部信号，并核实得到的校准结果和需要校准的通道数，若不对应则上报校准异常，询问是否需要重新开启校准流程，若无异议则完成校准任务，保存结果，退出任务流程。

四、远端控制流程

远端RU也同样是一个多任务系统，分别与近端、光模块和多个射频功放单元（RFU）交互，处理各种数据和流程。所述的自动增益校准方法在远端需要完成以下步骤：

（1）接收指令

接收校准的指令后，开启校准流程，找到需要校准的通道。

（2）初始化数据

先保存系统数据中的衰减值、增益微调值和射频开关状态。然后更新调节结果为“调解中”，设置调节次数为0，调节时，如果射频开关为关，则自动打开，调节完成后恢复为关。并将增益微调值设置为0，将下行衰减值设置为5dB。

（3）计算系数

读取下行功放的输出功率，调节差值dPA=Ptgt-Pout（Ptgt为该通道的目标功率，Pout为功放的实际输出功率），第一次调节以调节差值再回退2dB，设置增益调节值（使Pout接近于Ptgt时再进行微调，提高调节效率）。

（4）目标判断

判断调节次数是否大于10，若大于10，则进入步骤（5），否则调节次数加1，调节增益后等待10秒，再次读取功放的输出功率，按照公式dPA=Ptgt-Pout计算调节差值，若dPA的绝对值大于2，则以2位步进调节增益微调；若dPA的绝对值大于0.5，则以1为步进调节，并返回步骤（4）继续等待；若达到调节目标| Ptgt- Pout|<0.5，则认为调节成功，进入步骤（6）。

（5）调节失败

记录结果为失败，并设置增益微调值为0，还原衰减值和射频开关状态，退出调节流程。

（6）调节成功

记录结果为成功，保存设置的增益微调值，还原衰减值和射频开关状态，结束调节流程。

五、结论

通过以上的设计分析，分布式天线系统装置中进行自动化增益校准控制的方法，其可以适用于单个或者多个分布式天线系统装置，同时解决工程人员手动设定的错误和不合理性，以及因为基站接入信号变化间接引起的输出功率不稳定的问题，取得了较好的应用效果。

参 考 文 献

[1] W.Richard Stevens等.UNIX环境高级编程（第3版） [M]. 人名邮电出版社，2014.6.

[2] 苏华鸿，孙孺石等. 蜂窝移动通信射频工程（第二版） [M]. 人名邮电出版社2007.10.