W-CDMA手机产品中内环功率控制方法的研究

论文摘要

在无线通讯高速发展的今天,频谱资源越来越稀缺,因此对已经分配的频段进行有效地管理和充分的利用,是各种无线应用中日益紧迫的议题,作为第三代无线通讯网络的优秀代表之一——W-CDMA通讯网络系统也不例外,功率控制是W-CDMA网络管理W-CDMA射频资源的主要手段,功率控制技术是W-CDMA系统中最为重要的关键技术之一,而功率控制技术中的内环功率控制——主要用于控制W-CDMA手机终端与W-CDMA基站之间的闭环功率控制则显得尤为重要,良好的内环功率控制,可以保证通讯网络系统的容量和通讯质量。因此,W-CDMA系统内环功率控制在W-CDMA手机产品中是一个十分关键和重要的研究课题,它不仅关系到手机的通信质量,而且还关系到整个手机网络的正常工作。内环功率控制是一种闭环的功率控制技术,在基站和手机之间的物理层上进行控制。手机根据接收到的基站功率控制命令来调整自身的发射功率。基站是通过测量移动终端发射信号的功率和信号干扰比（简称：信干比）,并与预置的目标功率和信干比相比较,从而产生功率控制命令使手机调整发射功率以弥补测量值与目标值的差距。本文采用软硬件相结合,即W-CDMA功率放大器的匹配电路加系统平台固件（Firmware）的方法,研究分析了四种优化手机内环功率控制性能的方法：良好的射频电路匹配、准确的终端射频发射功率校准以及精确的射频温度频率补偿和射频温度功率补偿（后两者通常一起使用）,并通过实例验证了其可行性,解决了手机生产、工程以及应用中的实际问题。从硬件上考虑,良好的射频电路匹配是整个手机终端射频性能的基础,如果W-CDMA功率放大器的发射电路失配,那么整个发射功率从-56dBm到24dBm都不可能达到系统的预期要求。从软件上考虑,通过对手机固件编程去校准W-CDMA手机的功率放大器的发射功率,补偿W-CDMA功率放大器因温度变化而产生的频率漂移和功率变化,可以显著地提高使用硬件方法所不能达到内环功率控制的性能,准确的终端射频发射功率校准可以有效提高输出功率的准确性,从而改善在一个功率控制命令下的E段、F段、G段、H段内环功率控制的性能。射频功率放大器的温度会随着射频输出功率的大小和手机通话时间的长短以及外界环境温度的变化而改变,这样就会直接影响射频功率放大器的输出功率以及射频功率放大器的工作频率,精确的射频温度频率补偿和射频温度功率补偿可以进一步提高输出功率的准确性,有效改善内环功率控制在E段和F段上的性能。测试结果表明,采取这四种有效措施之后,内环功率控制性能在A, B, C, D, E, F, G, H这8个区域均可以达到内环功率控制的目标要求。本文在解决W-CDMA手机的功率控制测试时,创新性地引入了综合硬件和固件的方法,同时紧密联系高通平台的优化算法,最终有效地解决了W-CDMA手机内环功率测试的问题。本文的研究成果已经成功应用于W-CDMA手机产品的生产实际中,并取得了良好的使用效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 第一章:内环功率控制的产业应用与现状
• 1.1 W-CDMA手机结构简介及基本工作原理
• 1.1.1 射频处理部分
• 1.1.2 基带处理部分
• 1.1.3 应用处理部分
• 1.2 内环功率控制的产业应用与现状
• 1.2.1 W-CDMA系统功率控制的过程、产生的原因及重要性
• 1.2.2 W-CDMA功率控制的分类
• 1.2.3 W-CDMA内环功率控制的过程及重要意义
• 1.2.4 论文的研究内容和贡献
• 1.2.5 论文结构
• 1.3 小结
• 第二章:W-CDMA功率放大器结构、工作原理及性能指标
• 2.1 功率放大器的分类
• 2.1.1 A类功率放大器
• 2.1.2 B类功率放大器
• 2.1.3 C类功率放大器
• 2.1.4 D类功率放大器
• 2.1.5 E类功率放大器
• 2.1.6 三阶谐波峰化F类功率放大器
• 2.1.7 S类功率放大器
• 2.2 W-CDMA手机所用的功率放大器
• 2.3 小结
• 第三章:影响W-CDMA内环功率控制的因素
• 3.1 良好的射频匹配
• 3.1.1 射频电路的阻抗匹配原理
• 3.1.2 射频匹配电路的分类
• 3.2 射频发射功率校准补偿
• 3.3 射频温度频率补偿和功率补偿
• 3.4 小结
• 第四章:内环功率控制的优化方法
• 4.1 射频阻抗匹配网络优化
• 4.2 射频发射功率校准补偿优化
• 4.3 射频温度频率补偿优化和射频温度功率补偿优化
• 4.4 优化测试平台的品质
• 4.5 小结
• 第五章:内环功率控制优化中存在的问题和解决方法
• 5.1 内环功率控制优化中存在的问题
• 5.2 解决这些问题的方法
• 5.3 小结
• 第六章:内环功率控制改进前后的性能指标（即测试结果）
• 6.1 良好的射频阻抗匹配电路
• 6.2 射频发射功率补偿的测试实例
• 6.3 射频温度频率补偿和温度功率补偿
• 6.3.1 射频温度频率补偿
• 6.3.2 射频温度功率补偿
• 6.4 小结
• 第七章:总结与展望
• 参考文献
• 致谢