CN101247185A - 一种用于检测信号高低功率变化的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于检测信号高低功率变化的装置，包括瞬时功率计算模块、平滑滤波模块、子通道数据延迟模块、逻辑判断及高低功率标志信号生成模块和主通道数据延迟模块。用该装置检测信号高低功率变化的方法如下：首先瞬时功率计算模块计算输入单载波信号的瞬时功率值；其次由平滑滤波模块进行平滑处理；然后由子通道数据延迟模块进行延迟处理；再由逻辑判断及高低功率标志信号生成模块得到信号高低功率变化的标志信号；最后主通道数据延迟模块对输入的单载波信号进行延迟，使信号高低功率变化的标志信号与输入的单载波信号同步。本发明对瞬时功率值进行连续求平均，可随时正确判断高低功率变化，提高了信号高低功率检测的性能。
Description
技术领域
本发明属于数字预失真中的功率检测领域，尤其涉及一种用于检测信号高低功率变化的装置，以及用该装置检测信号高低功率变化的方法。
背景技术
在实际的通信系统中，信号的包络不是恒定的，也就是说信号瞬时功率会有不规律的波动，对这种波动如果不采取相应措施，会使预失真补偿起不到应有的效果。因此在功放前的预失真处理中，信号的高低功率检测是必要的。
现有检测信号高低功率变化的方法是：通过短时平均功率与长时平均功率相比较来产生高低功率标志信号。
对单载波信号，具体实现的步骤如下：
步骤A：求输入信号的瞬时功率值，即信号同相I、正交Q分量的平方和I2+Q2；
步骤B：对信号的瞬时功率值进行短时平滑处理，处理的方法是分段求取数据的均值，得到信号的短时平均功率Ps；
步骤C：对信号的短时平均功率进行二次平滑处理，同样是分段求取均值，得到信号的长时平均功率Pl；
步骤D：通过比较信号的短时平均功率值Ps与长时平均功率值Pl，来检测信号高低功率的变化，并给出标志信号，若Ps＞Pl，则标志信号为高电平；若Ps＜Pl，则标志信号为低电平。
上述现有检测信号高低功率变化的方法，存在一定的缺陷：
1、当信号的高或低功率的持续时间大于长时平均功率的平均时间时，无法正确判断高低功率变化，导致产生错误的高低功率标志信号；
2、当信号的占空比较大或较小时，长时平均功率值会随之发生改变，这会影响信号高低功率的检测，即长时平均功率值相当于功率检测的门限，门限改变就会影响高低功率检测的判断。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于检测信号高低功率变化的装置，以及用该装置检测信号高低功率变化的方法。本发明装置及用该装置检测信号高低功率变化的方法可用来辅助或替代现有的信号高低功率检测方法，提高信号高低功率检测的性能。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于检测信号高低功率变化的装置，包括：
瞬时功率计算模块，用于接收载波信号的同相I及正交Q分量，计算信号的瞬时功率值为I2+Q2并输出；
平滑滤波模块，用于接收信号的瞬时功率值并实时对连续的N点数据求均值，使信号功率平滑输出；
子通道数据延迟模块，用于接收平滑处理后的信号功率并进行数据的延迟，同时输出实时数据和延迟数据；
逻辑判断及高低功率标志信号生成模块，用于接收子通道数据延迟模块输出的实时数据和延迟数据，判断实时数据和延迟数据的大小得到信号高低功率的上升沿和下降沿标志信号，并通过组合判断上升沿和下降沿的标志信号得到信号高低功率变化的标志信号；
主通道数据延迟模块，用于接收载波信号的同相I及正交Q分量，并根据信号高低功率标志信号产生的延迟时间确定延迟量，使信号高低功率变化的标志信号与经延迟的信号数据同步。
上述各模块均由数字电路实现，处理数据为二进制数。
所述瞬时功率计算模块由两个有符号乘法器和一个无符号加法器组成，两个有符号乘法器用于信号同相I、正交Q分量的瞬时功率值计算，无符号加法器用于输出信号的瞬时功率值，所输出信号的瞬时功率值为I2+Q2。
所述平滑滤波模块包括减法器、移位寄存器和累加器，减法器、移位寄存器同时接收信号的瞬时功率值；移位寄存器接收信号的瞬时功率值后延迟信号的瞬时功率值，并将经延迟后的信号的瞬时功率值输送给减法器，减法器对接收到的信号的瞬时功率值和经移位寄存器延迟后的信号的瞬时功率值求差后送给累加器，累加器累加后输出平滑后的信号功率；所述累加器为有符号运算的累加器。
所述子通道数据延迟模块采用移位寄存器，其数据延迟的时间由该移位寄存器的移位长度决定，延迟时间可设置为固定的或是可控的。
所述逻辑判断及高低功率标志信号生成模块包括上升沿判断模块、下降沿判断模块、上升沿计数器、下降沿计数器和逻辑判断模块，所述上升沿判断模块、下降沿判断模块用于接收子通道数据延迟模块输出的实时数据和延迟数据并判断实时数据和延迟数据的大小，判断后分别由上升沿计数器、下降沿计数器输出信号高低功率的上升沿标志信号、下降沿标志信号；所述逻辑判断模块用于接收信号高低功率的上升沿和下降沿标志信号，组合判断上升沿和下降沿的标志信号得到信号高低功率变化的标志信号。
一种用上述装置检测信号高低功率变化的方法，包括如下步骤：
步骤A：瞬时功率计算模块计算输入单载波信号的瞬时功率值，即信号同相I、正交Q分量的平方和I2+Q2；
步骤B：平滑滤波模块对信号的瞬时功率值进行平滑处理，实时对连续的N点信号的瞬时功率值求平均值；
步骤C：子通道数据延迟模块对平滑后的功率数据Data进行延迟处理，得到一个数据Data_d，所述Data为实时数据，Data_d为延迟数据；
步骤D：逻辑判断及高低功率标志信号生成模块通过比较实时数据和延迟数据的大小判断功率信号包络的上升沿和下降沿，并产生上升沿和下降沿的标志信号；
步骤E：逻辑判断及高低功率标志信号生成模块通过判断步骤D中产生的上升沿和下降沿标志信号，得到信号高低功率变化的标志信号；
步骤F：与步骤A～E并行处理，主通道数据延迟模块对输入的单载波信号的同相I及正交Q分量进行延迟，延迟的时间为步骤A～E处理所用的时间和，使步骤E得到的信号高低功率变化的标志信号与输入的单载波信号数据同步。
步骤B中平滑滤波模块实时对连续的N点数据求均值，所述N的值可设置为固定的或是可控的。
所述步骤D中判断功率信号包络的上升沿如下：将延迟数据乘上一个比例系数k1后与实时数据进行比较，如果实时数据值大于延迟数据值与k1之积(即实时数据值＞延迟数据值×k1)条件成立，则上升沿计数器加1，如果条件不成立则上升沿计数器清零，然后通过判断上升沿计数器的值得到上升沿的标志信号：如果上升沿计数器的计数值大于等于门限值N1，则上升沿标志信号输出为1，否则为0；判断功率信号包络的下降沿如下：将实时数据乘上一个系数k2然后与延迟数据进行比较，如果延迟数据值大于实时数据值与k2之积(即延迟数据值＞实时数据值×k2)条件成立，则下降沿计数器加1，如果条件不成立则下降沿计数器清零，然后通过判断下降沿计数器的值得到下降沿的标志信号：如果下降沿计数器的计数值大于等于门限值N2，则下降沿标志信号输出为1，否则为0。
所述k1为上升沿判断的比例系数，是可控的；k2为下降沿判断的比例系数，是可控的。
与现有技术相比较，本发明具有以下有益效果：本发明对瞬时功率值进行平滑处理的方式不是分段求平均，而是连续求平均，具体是每次求N个数据的平均值(N为数据的点数，数据为1～N)，当第N+1个数据到时还是求N个数据的平均值，即求2～N+1这N个数据的平均值，做到每更新一个数据就求一次均值，可以随时正确判断高低功率变化，不会出现错误的高低功率标志信号，提高了信号高低功率检测的性能；本发明装置及方法可用来辅助或替代现有的信号高低功率检测方法。
附图说明
图1是本发明装置整体结构的示意图；
图2是本发明装置瞬时功率计算模块的示意图；
图3是本发明装置平滑滤波模块的示意图；
图4是本发明装置逻辑判断及高低功率标志信号生成模块的信号高低功率判断流程示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。
请参阅图1，本发明的用于检测信号高低功率变化的装置，包括瞬时功率计算模块1、平滑滤波模块2、子通道数据延迟模块3、逻辑判断及高低功率标志信号生成模块4和主通道数据延迟模块5，各模块均由数字电路实现，处理数据为二进制数。其中，瞬时功率计算模块1，用于接收载波信号的同相I及正交Q分量，计算信号的瞬时功率值为I2+Q2并输出；平滑滤波模块2，用于接收信号的瞬时功率值并实时对连续的N点数据求均值，使信号功率平滑输出；子通道数据延迟模块3，用于接收平滑处理后的信号功率并进行数据的延迟，同时输出实时数据和延迟数据；逻辑判断及高低功率标志信号生成模块4，用于接收子通道数据延迟模块3输出的实时数据和延迟数据，判断实时数据和延迟数据的大小得到信号高低功率的上升沿和下降沿标志信号，并通过组合判断上升沿和下降沿的标志信号得到信号高低功率变化的标志信号；主通道数据延迟模块5，用于接收载波信号的同相I及正交Q分量，并根据信号高低功率标志信号产生的延迟时间确定延迟量，使信号高低功率变化的标志信号与经延迟的信号数据同步。
下面按照方法实现流程对各个模块逐一介绍，以输入单载波信号为例。
首先单载波信号的同相I、正交Q分量，一路送入瞬时功率计算模块1，计算输出信号的瞬时功率值；另一路送到主通道数据延迟模块5，进行延迟处理。瞬时功率计算模块1的具体实现请参阅图2：其由两个有符号乘法器101、102和一个无符号加法器103组成，两个有符号乘法器101、102实现信号同相I、正交Q分量的瞬时功率值计算，无符号加法器103输出的即为信号的瞬时功率值I2+Q2。
由瞬时功率计算模块1得到的信号瞬时功率值，送到平滑滤波模块2进行平滑处理。平滑处理的方法是实时对连续的N点数据求均值，N可以是固定值也可以设置成可控配置。平滑滤波模块2的具体实现请参阅图3，它简化了均值的处理方式，达到了很好的效果，下面简述一下它的原理。
请参阅图3，平滑滤波模块2包括减法器201、移位寄存器202和累加器203，累加器203为有符号运算的累加器。a点数据表示输入信号的瞬时功率值，用data_p表示；b点数据表示经移位寄存器202延迟后的信号瞬时功率值，延迟时间为mT，T为数据速率周期，m为移位寄存器202延迟的数据个数。a点的信号瞬时功率值并不直接进行累加，而是先与移位寄存器202的输出值求差后再进行累加。设b的数据值为data_p[i]，则a点的数据值为data_p[i+m]，而此时累加器203的累加值为data_p[i]+data_p[i+1]+data_p[i+2]+…+data_p[i+m-1]共m个数据的累加值。在a点数据值与b点数据求差后送入累加器203，则累加器203的值为data_p[i]+data_p[i+1]+data_p[i+2]+…+data_p[i+m-1]+data_p[i+m]-data_p[i]，这样data_p[i]的值被减去，实际累加器203的值即为data_p[i+1]+data_p[i+2]+…+data_p[i+m-1]+data_p[i+m]共m个数据的累加，对累加器203的值进行截位处理就得到m个数据的均值c。这里需注意的是：m的值选取应为2n，n是累加器203截位的位数，累加值截断低n位相当于累加值除以2n，又m＝2n，则相当于累加值除以m，即得到m个数据的均值c。
平滑处理后的信号功率，送到子通道数据延迟模块3进行数据的延迟，并同时输出实时数据和延迟数据到逻辑判断及高低功率标志信号生成模块4。子通道数据延迟模块3可采用移位寄存器，数据延迟的时间由该移位寄存器的移位长度决定，延迟时间可设置为固定的或是可控配置。
逻辑判断及高低功率标志信号生成模块4是实现信号高低功率检测的逻辑判断模块，通过判断子通道数据延迟模块3送来的实时数据和延迟数据的大小，来得到信号高低功率的上升沿和下降沿标志信号，并通过组合判断上升沿和下降沿的标志信号，得到高低功率检测的标志信号。逻辑判断及高低功率标志信号生成模块4的判断逻辑分成三个部分：一部分是上升沿的判断，另一部分是下降沿的判断，第三部分是组合逻辑的判断，下面结合流程对各部分进行说明。
请参阅图4，逻辑判断及高低功率标志信号生成模块4包括上升沿判断模块401、下降沿判断模块402、上升沿计数器403、下降沿计数器404和逻辑判断模块405，上升沿判断模块401、下降沿判断模块402用于接收子通道数据延迟模块3输出的实时数据和延迟数据并判断实时数据和延迟数据的大小，判断后分别由上升沿计数器403、下降沿计数器404输出信号高低功率的上升沿标志信号、下降沿标志信号；逻辑判断模块405用于接收信号高低功率的上升沿和下降沿标志信号，组合判断上升沿和下降沿的标志信号得到信号高低功率变化的标志信号。
判断功率信号包络的上升沿时：实时数据和延迟数据送到上升沿判断模块401，先将延迟数据乘上一个比例系数k1(可控配置，上升沿判断的比例系数)，然后与实时数据进行比较，如果实时数据值大于延迟数据值与k1之积(即实时数据值＞延迟数据值×k1)条件成立，则上升沿计数器403加1，如果条件不成立则上升沿计数器403清零；再通过判断上升沿计数器403的值得到上升沿的标志信号：如果上升沿计数器403的计数值大于等于门限值N1，则上升沿标志信号输出为1，否则为0。判断功率信号包络的下降沿时：实时数据和延迟数据送到下降沿判断模块402，先将实时数据乘上一个系数k2(可控配置，下降沿判断的比例系数)，然后与延迟数据进行比较，如果延迟数据值大于实时数据值与k2之积(即延迟数据值＞实时数据值×k2)条件成立，则下降沿计数器404加1，如果条件不成立则下降沿计数器404清零；再通过判断下降沿计数器404的值得到下降沿的标志信号：如果下降沿计数器404的计数值大于等于门限值N2，则下降沿标志信号输出为1，否则为0。逻辑判断模块405，通过判断上升沿标志信号和下降沿标志信号的值，得到信号高低功率变化的标志信号。
另一路送到主通道数据延迟模块5的信号数据，根据信号高低功率标志信号产生的延迟时间，来确定主通道数据延迟模块5的延迟量，保证高低功率标志信号与经延迟的信号数据同步。
以上实施例仅就单载波信号进行高低功率检测，对多载波系统，可分别检测每路载波的高低功率标志信号，然后将各标志信号组合得到多载波的高低功率标志信号。
最后要说明的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，凡是本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于检测信号高低功率变化的装置，其特征在于，包括：
瞬时功率计算模块，用于接收载波信号的同相I及正交Q分量，计算信号的瞬时功率值为I2+Q2并输出；
平滑滤波模块，用于接收信号的瞬时功率值并实时对连续的N点数据求均值，使信号功率平滑输出；
子通道数据延迟模块，用于接收平滑处理后的信号功率并进行数据的延迟，同时输出实时数据和延迟数据；
逻辑判断及高低功率标志信号生成模块，用于接收子通道数据延迟模块输出的实时数据和延迟数据，判断实时数据和延迟数据的大小得到信号高低功率的上升沿和下降沿标志信号，并通过组合判断上升沿和下降沿的标志信号得到信号高低功率变化的标志信号；
主通道数据延迟模块，用于接收载波信号的同相I及正交Q分量，并根据信号高低功率标志信号产生的延迟时间确定延迟量，使信号高低功率变化的标志信号与经延迟的信号数据同步。
2.根据权利要求1所述的用于检测信号高低功率变化的装置，其特征在于，所述各模块均由数字电路实现，处理数据为二进制数。
3.根据权利要求2所述的用于检测信号高低功率变化的装置，其特征在于，所述瞬时功率计算模块由两个有符号乘法器和一个无符号加法器组成，两个有符号乘法器用于信号同相I、正交Q分量的瞬时功率值计算，无符号加法器用于输出信号的瞬时功率值，所输出信号的瞬时功率值为I2+Q2。
4.根据权利要求3所述的用于检测信号高低功率变化的装置，其特征在于，所述平滑滤波模块包括减法器、移位寄存器和累加器，减法器、移位寄存器同时接收信号的瞬时功率值；移位寄存器接收信号的瞬时功率值后延迟信号的瞬时功率值，并将经延迟后的信号的瞬时功率值输送给减法器，减法器对接收到的信号的瞬时功率值和经移位寄存器延迟后的信号的瞬时功率值求差后送给累加器，累加器累加后输出平滑后的信号功率；所述累加器为有符号运算的累加器。
5.根据权利要求4所述的用于检测信号高低功率变化的装置，其特征在于，所述子通道数据延迟模块采用移位寄存器，其数据延迟的时间由该移位寄存器的移位长度决定，延迟时间是固定的或是可控的。
6.根据权利要求5所述的用于检测信号高低功率变化的装置，其特征在于，所述逻辑判断及高低功率标志信号生成模块包括上升沿判断模块、下降沿判断模块、上升沿计数器、下降沿计数器和逻辑判断模块，所述上升沿判断模块、下降沿判断模块用于接收子通道数据延迟模块输出的实时数据和延迟数据并判断实时数据和延迟数据的大小，判断后分别由上升沿计数器、下降沿计数器输出信号高低功率的上升沿标志信号、下降沿标志信号；所述逻辑判断模块用于接收信号高低功率的上升沿和下降沿标志信号，组合判断上升沿和下降沿的标志信号得到信号高低功率变化的标志信号。
7.一种用权利要求6所述的装置检测信号高低功率变化的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A：瞬时功率计算模块计算输入单载波信号的瞬时功率值，即信号同相I、正交Q分量的平方和I2+Q2；
步骤B：平滑滤波模块对信号的瞬时功率值进行平滑处理，实时对连续的N点信号的瞬时功率值求平均值；
步骤C：子通道数据延迟模块对平滑后的功率数据Data进行延迟处理，得到一个数据Data_d，所述Data为实时数据，Data_d为延迟数据；
步骤D：逻辑判断及高低功率标志信号生成模块通过比较实时数据和延迟数据的大小判断功率信号包络的上升沿和下降沿，并产生上升沿和下降沿的标志信号；
步骤E：逻辑判断及高低功率标志信号生成模块通过判断步骤D中产生的上升沿和下降沿标志信号，得到信号高低功率变化的标志信号；
步骤F：与步骤A～E并行处理，主通道数据延迟模块对输入的单载波信号的同相I及正交Q分量进行延迟，延迟的时间为步骤A～E处理所用的时间和，使步骤E得到的信号高低功率变化的标志信号与输入的单载波信号数据同步。
8.根据权利要求7所述的检测信号高低功率变化的方法，其特征在于，步骤B中平滑滤波模块实时对连续的N点数据求均值，所述N的值为固定的或是可控的。
9.根据权利要求8所述的检测信号高低功率变化的方法，其特征在于，所述步骤D中判断功率信号包络的上升沿如下：将延迟数据乘上一个比例系数k1后与实时数据进行比较，如果实时数据值大于延迟数据值与k1之积条件成立，则上升沿计数器加1，如果条件不成立则上升沿计数器清零，然后通过判断上升沿计数器的值得到上升沿的标志信号：如果上升沿计数器的计数值大于等于门限值N1，则上升沿标志信号输出为1，否则为0；判断功率信号包络的下降沿如下：将实时数据乘上一个系数k2然后与延迟数据进行比较，如果延迟数据值大于实时数据值与k2之积条件成立，则下降沿计数器加1，如果条件不成立则下降沿计数器清零，然后通过判断下降沿计数器的值得到下降沿的标志信号：如果下降沿计数器的计数值大于等于门限值N2，则下降沿标志信号输出为1，否则为0。
10.根据权利要求9所述的检测信号高低功率变化的方法，其特征在于，所述k1为上升沿判断的比例系数，是可控的；k2为下降沿判断的比例系数，是可控的。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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Effective date of registration: 20170905 Address after: 100085 No. 3-9, building 3, building 8, Haidian District Road, Beijing, 6 Patentee after: BEIJING VRICH HAODI TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: 518116 Guangdong Province, Shenzhen New District of Longhua City, Dalang street, Longsheng Gold Dragon Road community e-commerce incubator exhibition Tao Commercial Plaza E block 706 Patentee before: Shenzhen Meliao Technology Transfer Center Co.,Ltd. Effective date of registration: 20170905 Address after: 518116 Guangdong Province, Shenzhen New District of Longhua City, Dalang street, Longsheng Gold Dragon Road community e-commerce incubator exhibition Tao Commercial Plaza E block 706 Patentee after: Shenzhen Meliao Technology Transfer Center Co.,Ltd. Address before: 518057 Nanshan District, Guangdong high tech Industrial Park, science and Technology Industrial Park, ZTE building, block A, layer 6, layer Patentee before: ZTE Corp. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
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Denomination of invention: A device and method for detecting high and low power change of signal Effective date of registration: 20210429 Granted publication date: 20110622 Pledgee: Beijing first financing Company limited by guarantee Pledgor: BEIJING VRICH HAODI TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2021990000375 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110622 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |