1 引言

本文所討論的ALC（Automatic level control自動電平控制）是直放站系統中極為重要的一環，它是指當放大器輸出信號電平到達ALC設定值時，增加輸入信號電平，放大器對輸出信號電平的控制能力。對于直放站來說，ALC技術所實現的功能就是一方面控制輸出電平保證功放器件不會工作在過功率狀態下，另一方面控制直放站的輸出功率在覆蓋允許范圍內，既能夠滿足網絡規劃時的覆蓋距離要求，又不會產生過強的輸出信號對相鄰基站造成干擾。

2．ALC控制方案研究

2.1 ALC的控制原理

要做到在輸出信號到達設定值時，增加輸入信號電平，而輸出信號電平基本保持不變，也就是使放大電路的增益自動地隨信號強度而調整，使系統的輸出電平保持在一定范圍內，因此稱為自動電平控制。一般的ALC電路可以分成增益受控放大電路和控制電壓形成電路兩部分。其工作原理示意圖如下：

圖1 ALC電路工作原理圖

增益受控放大電路位于正向放大通路，其增益隨控制電壓而改變。控制電壓形成電路的基本部件是檢波器和低通平滑濾波器，有時也包含門電路和直流放大器等部件。放大電路的輸出信號Uo 經檢波并經濾波器濾除低頻調制分量和噪聲后，與設定的最大輸出功率進行比較，產生用以控制增益受控放大器的電壓Uc 。當輸入信號Ui增大時，Uo和Uc亦隨之增大 。而作為一個負反饋網絡， Uc 增大使放大電路的增益下降，從而使輸出信號的變化量顯著小于輸入信號的變化量，達到自動增益控制的目的。也就是說，ALC電路的主要工作原理是用反應信號幅度變化趨勢的直流緩變電壓去控制壓控衰減器，以達到控制輸出電平的目的。

2.2 TD-SCDMA信號的特點

圖2 TD-SCDMA信號結構

TD-SCDMA信號的結構如上圖所示。其幀結構將10ms的無線幀分成兩個5ms的子幀，每個子幀中有7個常規時隙和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，使TD-SCDMA適用于上下行對稱及非對稱業務模式。上行時隙和下行時隙之間由轉換點分開。在TD-SCDMA系統中，每個 5ms的子幀有兩個轉換點：第一個轉換點是從下行鏈路轉到上行鏈路，位置在DwPTS和UpPTS之間的GP；第二個轉換點是從上行鏈路轉到下行鏈路，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，第一個轉換點相對于每個子幀的開始時間是固定的；第二個轉換點隨著分配給上下行的時隙數不同而變化。

由于TD-SCDMA綜合使用了時分、頻分、碼分和空分多種復用技術，也就是說，在每個頻點的每個常規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分，在智能天線技術更加成熟之后甚至可以同擴頻碼根據空間區分。而系統根據一定的DCA算法動態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，而多個連續子幀的同一常規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現，這是一種高峰均比的突發脈沖信號，而并非連續信號，這就對普通放大器的自動電平控制帶來一定的困難，當信號出現的時候由于自動電平控制不能立即做出響應，而自動電平控制開始響應后造成突發信號已經失真，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濾波器的時間常數以提高反應速度，使 ALC電路在每個時隙的突發時刻都進行一次增益控制，但同時帶來的問題就是當RC的時間常數較小時，高峰均比的TD突發信號就會通過RC低通濾波器頻繁控制壓控衰減器動作，使時隙內鏈路增益波動，造成EVM指標惡化。