CN101174816A

CN101174816A - 数字预失真线性化处理装置及其功率检测方法

Info

Publication number: CN101174816A
Application number: CNA2006101378179A
Authority: CN
Inventors: 冯新平; 别业楠; 黄雄军
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2006-11-01
Filing date: 2006-11-01
Publication date: 2008-05-07
Anticipated expiration: 2026-11-01
Also published as: CN100568864C

Abstract

本发明提供了一种数字预失真线性化处理装置，用于移动通信基站的数字预失真线性化处理，其包括数字预失真处理模块、数模转换器、上变频电路、功放、天线、下变频电路、数模转换器，还包括：射频开关，其输入端分别连接至上变频电路、功放和天线，用于分别输入从功放输入口耦合出的一部分能量，输入从功放输出口耦合出的一部分能量，以及输入从天线端反射的能量经衰减后的能量，作为三路检测信号；其中，数字预失真处理模块还用于对经过射频开关、下变频电路、数模转换器反馈的三路检测信号进行功率检测。本发明还提供了该装置的功率检测方法。

Description

数字预失真线性化处理装置及其功率检测方法

技术领域

本发明涉及移动通信领域，具体而言，涉及移动通信系统中的基站设备，更具体而言，涉及一种具有改进的功率检测功能的数字预失真线性化处理装置及其功率检测方法，适用于移动通信基站发射功率和驻波检测。

背景技术

今天，移动通信技术发展飞速，人们对移动通信系统的需求日益增大，同时对通信系统的性能提出了更高的要求。环保、节能的移动通信系统已成为当今移动通信技术发展的趋势。近来提出的一种数字预失真线性化技术加上高效率功放，解决了移动通信系统效率低的难题，从而满足了人们的要求。

数字预失真线性化技术的基本原理框如图1所示。数字预失真线性化处理装置100的工作流程如下：

多载波数字基带信号经预失真处理模块102处理后，进入数模转换器104变为模拟信号，并由上变频电路106上变频至射频频段，射频信号经高功放108放大后通过天线116向外发射信号。为了补偿高功放对射频信号造成了非线性失真，从高功放输出口耦合出一小部分信号，通过预失真反馈链路中的下变频电路110下变频至多载波数字基带信号频段，并由模数转换器112转变为数字信号进入数字预失真模块。预失真反馈链路的主要功能是把高功放的失真信号提取出来，作为预失真自适应的参考信号。射频测量检测板用于调整基站输出功率。

发射功率和驻波检测是移动通讯基站不可缺少的两个功能。如图1所示，在目前的数字预失真线性化技术中，发射功率检测的功能是由射频检测测量板114实现。驻波检测的功能是由高功放内的检波管、或由射频检测测量板114实现。

然而采用上述的技术检测发射功率和驻波，需要为移动基站增加专门的检波管、射频检测测量板等设备，这一方面增加了移动基站的体积，另一方面增加了基站建设成本。

因此，人们需要一种新的数字预失真线性化处理方案，能够解决上述相关技术中的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种通信系统，具有改进的频谱使用方式，以解决本发明的目的是为了克服现有技术中基站成本大的缺点，节省了功率检测和驻波检测设备，减小基站体积。

根据本发明的一个方面，提供了一种数字预失真线性化处理装置(200)，用于移动通信基站的数字预失真线性化处理，其包括数字预失真处理模块(202)、数模转换器(204)、上变频电路(206)、功放(208)、天线(216)、下变频电路(210)、数模转换器(212)，还包括：射频开关(218)，其输入端分别连接至上变频电路(206)、功放(208)和天线(216)，用于分别输入从功放输入口耦合出的一部分能量，输入从功放输出口耦合出的一部分能量，以及输入从天线端反射的能量经衰减后的能量，作为三路检测信号；其中，数字预失真处理模块(202)还用于对经过射频开关(218)、下变频电路(210)、数模转换器(212)反馈的三路检测信号进行功率检测。

根据本发明的另一方面，提供了一种功率检测方法，采用数字预失真线性化处理装置(200)对移动通信基站的发射功率和驻波进行功率检测，包括以下步骤：射频开关(218)分别输入从功放输入口耦合出的一部分能量，输入从功放输出口耦合出的一部分能量，以及输入从天线端反射的能量经衰减后的能量，作为三路检测信号；下变频电路(210)将检测信号下变频至载波数字基带信号频段，模数转换器(212)将载波数字基带信号频段的检测信号转变为数字信号，并送入数字预失真处理模块(202)；以及数字预失真处理模块(202)对数字信号形式的检测信号进行功率检测。

根据本发明的另一方面，提供了一种数字预失真线性化处理装置(300)，用于移动通信基站的数字预失真线性化处理，其包括数字预失真处理模块(302)、数模转换器(204)、上变频电路(206)、功放(208)、天线(216)、下变频电路(210)、数模转换器(212)，还包括：射频开关(218)，其输入端分别连接至上变频电路(206)、功放(208)和天线(216)，用于分别输入从功放输入口耦合出的一部分能量，输入从功放输出口耦合出的一部分能量，以及输入从天线端反射的能量经衰减后的能量，作为三路检测信号；以及现场可编程门阵列(320)，其连接至数字预失真处理模块(302)，用于对来自数字预失真处理模块(302)的三路检测信号进行功率检测。

根据本发明的另一方面，提供了一种功率检测方法，采用数字预失真线性化处理装置(300)对移动通信基站的发射功率和驻波进行功率检测，包括以下步骤：射频开关(218)分别输入从功放输入口耦合出的一部分能量，输入从功放输出口耦合出的一部分能量，以及输入从天线端反射的能量经衰减后的能量，作为三路检测信号；下变频电路(210)将检测信号下变频至载波数字基带信号频段，模数转换器(212)将载波数字基带信号频段的检测信号转变为数字信号，并送入数字预失真处理模块(202)，数字预失真处理模块(202)将其转发给现场可编程门阵列(320)；以及现场可编程门阵列(320)对数字信号形式的检测信号进行功率检测。

根据本发明的另一方面，提供了一种数字预失真线性化处理装置(400)，用于移动通信基站的数字预失真线性化处理，其包括数字预失真处理模块(302)、数模转换器(204)、上变频电路(206)、功放(208)、天线(216)、下变频电路(210)、数模转换器(212)，还包括：射频开关(218)，其输入端分别连接至上变频电路(206)、功放(208)和天线(216)，用于分别输入从功放输入口耦合出的一部分能量，输入从功放输出口耦合出的一部分能量，以及输入从天线端反射的能量经衰减后的能量，作为三路检测信号；以及现场可编程门阵列(320)，其连接至数模转换器(212)，用于对来自数模转换器(212)的三路检测信号进行功率检测。

根据本发明的另一方面，提供了一种功率检测方法中，采用数字预失真线性化处理装置(400)对移动通信基站的发射功率和驻波进行功率检测，包括以下步骤：射频开关(218)分别输入从功放输入口耦合出的一部分能量，输入从功放输出口耦合出的一部分能量，以及输入从天线端反射的能量经衰减后的能量，作为三路检测信号；下变频电路(210)将检测信号下变频至载波数字基带信号频段，模数转换器(212)将载波数字基带信号频段的检测信号转变为数字信号，并送入数字预失真处理模块(202)和现场可编程门阵列(320)；以及现场可编程门阵列(320)对数字信号形式的检测信号进行功率检测。

因为数字预失真处理模块或者FPGA是很容易实现功率检测功能的，所以通过利用开关将检测信号反馈到数字预失真处理模块中，并采用带有功率检测功能的数字预失真处理模块，就可以检测发射功率和驻波，从而省去现有技术中的专门的检波管、射频检测测量板等设备，因此，减小了移动基站的体积，以及减小了基站建设成本。

通过上述技术方案，本发明实现了如下技术效果：

采用本发明所述方法和装置，与现有技术相比，节省了一块用于发射功率校准的射频检测测量板，达到了降低基站成本、减小基站体积的效果。同时省去了功放模块内部用于发射功率和驻波检测的电路。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的数字预失真线性化技术的基本原理框；

图2是根据本发明第一实施例的数字预失真线性化处理装置的结构图；

图3是根据本发明第二实施例的经过数字预失真模块采用FPGA进行数字功率计算的数字预失真线性化处理装置的结构图；

图4是根据本发明第三实施例的不经过数字预失真模块采用FPGA进行数字功率计算的数字预失真线性化处理装置的结构图；

图5示出了使用本发明第一实施例的数字预失真线性化处理装置的功率检测方法的流程图；

图6示出了使用本发明第二实施例的数字预失真线性化处理装置的功率检测方法的流程图；

图7示出了使用本发明第三实施例的数字预失真线性化处理装置的功率检测方法的流程图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

为了实现上述目的，本发明提出了一种新的数字预失真线性化处理装置200，如图2所示，包括：带有功率检测功能的数字预失真处理模块202、模数转换器212、数模转换器204、上变频电路206、下变频电路210、射频开关218、功放208、天线216，其特征在于通过在反馈通道中增加了射频开关218，从而实现利用数字预失真技术的反馈通道进行功率检测。

其中，数字预失真处理模块202，其用于对输入的多载波基带信号进行数字预失真处理，以及用于功率检测；

数模转换器204，其连接至数字预失真处理模块202，用于将经过数字预失真处理的多载波基带信号转换为模拟信号；

上变频电路206，其连接至数模转换器204，用于上变频所述模拟信号至射频频段；

功放208，其连接至上变频电路206，用于放大所述射频频段的模拟信号；

天线216，其连接至功放208，用于向外发射所述放大的模拟信号；

射频开关218，其输入端分别连接至上变频电路206、功放208和天线216，用于分别使检测信号分三路进入开关，A路从功放输入口耦合出一部分能量进入，B路从功放输出口耦合出一部分能量进入，C路是天线端反射的能量经衰减后进入；

下变频电路210，其连接至射频开关218，用于将检测信号下变频至载波数字基带信号频段；以及

模数转换器212，其输入端连接至下变频电路210，其输出端连接至数模转换器204，用于将载波数字基带信号频段的检测信号转变为数字信号，并送入数字预失真处理模块202，由其进行功率检测。

具体来说，使检测信号分三路进入开关，A路从功放输入口耦合出一部分能量进入开关，B路从功放输出口耦合出一部分能量进入开关，C路是天线端反射的能量经衰减后进入开关。各路检测信号到达开关后，通过开关的切换依次进入反馈通道，经模数变换后，输入数字预失真模块作数字功率检测。移动通信基站的各项功能实现方案如下：功放输出功率检测功能由B路检测信号实现，功放输入功率检测功能由A路检测信号实现，高功放的失真信号反馈由B路检测信号实现，功放的输出驻波检测功能由B、C路检测信号实现。

这种发射功率和驻波检测的装置利用数字预失真技术的反馈通道进行功率校准。三路检测信号使用相同的通道进行功率检测，需要将三路检测信号的功率调整到适当的范围，不要让输入检测信号功率过大，导致ADC器件饱和。

图5示出了采用数字预失真线性化处理装置200对移动通信基站的发射功率和驻波进行功率检测的方法，其包括以下步骤：

步骤S502，射频开关218分别输入从功放输入口耦合出的一部分能量，输入从功放输出口耦合出的一部分能量，以及输入从天线端反射的能量经衰减后的能量，作为三路检测信号；

步骤S504，下变频电路210将所述检测信号下变频至载波数字基带信号频段，模数转换器212将载波数字基带信号频段的所述检测信号转变为数字信号，并送入数字预失真处理模块202；以及

步骤S506，数字预失真处理模块202对数字信号形式的所述检测信号进行功率检测。

因为数字预失真处理模块202是很容易实现功率检测功能的，所以通过利用开关218将检测信号反馈到数字预失真处理模块202中，并采用带有功率检测功能的数字预失真处理模块202，就可以检测发射功率和驻波，从而省去现有技术中的专门的检波管、射频检测测量板等设备，因此，减小了移动基站的体积，以及减小了基站建设成本。可选地，还可使用FPGA(现场可编程门阵列，FieldProgrammable Gate Array)来进行功率检测。

有三种方案对反馈回来的检测信号实施功率检测：

1)如图2所示，将反馈检测信号送入数字预失真处理模块，在数字预失真处理模块中实现功率检测。该方案上面已经详细描述，这里不再赘述。

2)如果数字预失真处理模块没有功率检测功能，也可以如图3所示，将反馈检测信号经过数字预失真处理模块输入FPGA 320(现场可编程门阵列，Field Programmable Gate Array)中进行功率检测。图3中所示的其他部件功能类似于图2中的相应模块，为了简明起见，这里不再赘述。

图6示出了采用数字预失真线性化处理装置200对移动通信基站的发射功率和驻波进行功率检测的方法，其包括以下步骤：

步骤S602，射频开关218分别输入从功放输入口耦合出的一部分能量，输入从功放输出口耦合出的一部分能量，以及输入从天线端反射的能量经衰减后的能量，作为三路检测信号；

步骤S604，下变频电路210将所述检测信号下变频至载波数字基带信号频段，模数转换器212将载波数字基带信号频段的所述检测信号转变为数字信号，并送入数字预失真处理模块202，数字预失真处理模块202将其转发给现场可编程门阵列320；以及

步骤S606，现场可编程门阵列320对数字信号形式的所述检测信号进行功率检测。

3)另外也可如图4所示，反馈检测信号也可以经过驱动器分两路，一路输入数字预失真处理模块，另一路输入FPGA 320中进行功率检测。图4中所示的其他部件功能类似于图2中的相应模块，为了简明起见，这里不再赘述。

图7示出了采用数字预失真线性化处理装置200对移动通信基站的发射功率和驻波进行功率检测的方法，其包括以下步骤：

步骤S702，射频开关218分别输入从功放输入口耦合出的一部分能量，输入从功放输出口耦合出的一部分能量，以及输入从天线端反射的能量经衰减后的能量，作为三路检测信号；

步骤S704，下变频电路210将所述检测信号下变频至载波数字基带信号频段，模数转换器212将载波数字基带信号频段的所述检测信号转变为数字信号，并送入数字预失真处理模块202和现场可编程门阵列320；以及

步骤S706，现场可编程门阵列320对数字信号形式的所述检测信号进行功率检测。

如果要进行各个载波的功率计算，就需要在FPGA里面加入DDC(数字下变频器，Digital Down Converter)中的部分功能(数字混频、成形滤波、抽取)，将各个载波提取出来，再进行功率计算。若为了节省FPGA资源，也可不对各个载波进行功率检测，只检测三载波的总功率。

基站的功率校准分为静态功率校准和动态功率校准，静态功率校准用于校准射频通道的增益平坦度，动态功率校准用于保证发射输出功率的准确性。为了满足上报精度的要求，系统需要对三路检测通道进行静态功率校准。具体的静态功率校准步骤如下。

第一步：对A路检测信号进行静态功率校准，通过调节基带输出功率，使A路检测信号在发射频段内的输出功率为一定值。

第二步：对B路检测通道进行前向静态功率校准，用单载波进行校准，记录发射频段功放输出口到ADC输入口的插损值，用于在动态功率校准时对发射功率上报进行补偿，实现功放输出功率检测。

第三步：对C路检测通道进行反向静态功率校准，用单载波进行校准，记录发射频段天线口到ADC输入口的插损值，用于在动态功率校准时对反射功率上报进行补偿，实现驻波检测。

动态功率校准是基站在正常工作时，根据功率检测器检测到的功率值，结合静态功率校准产生的校准数据，推算出基站实际输出功率，若基站实际输出功率与基站额定输出功率不同，通过调节发射通道增益，使得实际输出功率与基站额定输出功率一致，从而保证发射输出功率的准确性。

本发明提出的基站发射功率和驻波检测的装置不仅可在预失真技术中使用，只要收发信单板具备射频反馈通道，就可使用该装置行功率检测，节省基站成本，缩小基站体积。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。应该明白，这些具体实施中的变化对于本领域的技术人员来说是显而易见的，不脱离本发明的精神保护范围。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种数字预失真线性化处理装置(200)，用于移动通信基站的数字预失真线性化处理，其包括数字预失真处理模块(202)、数模转换器(204)、上变频电路(206)、功放(208)、天线(216)、下变频电路(210)、数模转换器(212)，其特征在于，还包括：射频开关(218)，其输入端分别连接至上变频电路(206)、功放(208)和天线(216)，用于分别输入从功放输入口耦合出的一部分能量，输入从功放输出口耦合出的一部分能量，以及输入从天线端反射的能量经衰减后的能量，作为三路检测信号；

其中，数字预失真处理模块(202)还用于对经过射频开关(218)、下变频电路(210)、数模转换器(212)反馈的所述三路检测信号进行功率检测。

2.一种功率检测方法，其特征在于，采用权利要求1所述的数字预失真线性化处理装置(200)对移动通信基站的发射功率和驻波进行功率检测，包括以下步骤：

射频开关(218)分别输入从功放输入口耦合出的一部分能量，输入从功放输出口耦合出的一部分能量，以及输入从天线端反射的能量经衰减后的能量，作为三路检测信号；

下变频电路(210)将所述检测信号下变频至载波数字基带信号频段，模数转换器(212)将载波数字基带信号频段的所述检测信号转变为数字信号，并送入数字预失真处理模块(202)；以及

数字预失真处理模块(202)对数字信号形式的所述检测信号进行功率检测。

3.一种数字预失真线性化处理装置(300)，用于移动通信基站的数字预失真线性化处理，其包括数字预失真处理模块(302)、数模转换器(204)、上变频电路(206)、功放(208)、天线(216)、下变频电路(210)、数模转换器(212)，其特征在于，还包括：

射频开关(218)，其输入端分别连接至上变频电路(206)、功放(208)和天线(216)，用于分别输入从功放输入口耦合出的一部分能量，输入从功放输出口耦合出的一部分能量，以及输入从天线端反射的能量经衰减后的能量，作为三路检测信号；以及

现场可编程门阵列(320)，其连接至数字预失真处理模块(302)，用于对来自数字预失真处理模块(302)的所述三路检测信号进行功率检测。

4.一种功率检测方法，其特征在于，采用权利要求3所述的数字预失真线性化处理装置(300)对移动通信基站的发射功率和驻波进行功率检测，包括以下步骤：

下变频电路(210)将所述检测信号下变频至载波数字基带信号频段，模数转换器(212)将载波数字基带信号频段的所述检测信号转变为数字信号，并送入数字预失真处理模块(202)，数字预失真处理模块(202)将其转发给现场可编程门阵列(320)；以及

现场可编程门阵列(320)对数字信号形式的所述检测信号进行功率检测。

5.一种数字预失真线性化处理装置(400)，用于移动通信基站的数字预失真线性化处理，其包括数字预失真处理模块(302)、数模转换器(204)、上变频电路(206)、功放(208)、天线(216)、下变频电路(210)、数模转换器(212)，其特征在于，还包括：

现场可编程门阵列(320)，其连接至数模转换器(212)，用于对来自数模转换器(212)的所述三路检测信号进行功率检测。

6.一种功率检测方法，其特征在于，采用权利要求3所述的数字预失真线性化处理装置(400)对移动通信基站的发射功率和驻波进行功率检测，包括以下步骤：

下变频电路(210)将所述检测信号下变频至载波数字基带信号频段，模数转换器(212)将载波数字基带信号频段的所述检测信号转变为数字信号，并送入数字预失真处理模块(202)和现场可编程门阵列(320)；以及