CN101562478B

CN101562478B - 一种自适应调整cfr门限的方法及射频拉远系统

Info

Publication number: CN101562478B
Application number: CN200910059405A
Authority: CN
Inventors: 汤国东; 周祺睿; 周彦沛; 余春蕾
Original assignee: NTS Technology Chengdu Co Ltd
Current assignee: Chengdu core software Co., Ltd.
Priority date: 2009-05-25
Filing date: 2009-05-25
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2029-05-25
Also published as: CN101562478A

Abstract

本发明适用于TD-SCDMA通信领域，提供了一种自适应调整CFR门限的方法及射频拉远系统，所述方法包括下述步骤：A、从功放反馈给数字预失真(DPD)的信号中捕获一个下行时隙信号；B、从所述时隙信号中分析并计算出功放的输出指标，所述指标至少包括误差向量幅度(EVM)；C、判断所述指标是否符合预设标准，是则返回执行步骤A；否则，按照预设步进调整CFR门限后再返回执行步骤A。本发明通过利用DPD的反馈回路，能够实时地检测PA输出信号的指标，并根据指标自适应地调整CFR门限，使功放性能达到最佳。

Description

一种自适应调整CFR门限的方法及射频拉远系统

技术领域

本发明属于TD-SCDMA通信领域，尤其涉及一种自适应调整CFR门限的方法及射频拉远系统。

背景技术

随着移动通信的发展，输出功率增加，载波数量增加，支持的用户数增加，这样对射频拉远系统的各项指标提出了更高的要求。TD-SCDMA系统中，中频信号通常由多个独立的基带信号相加而成，合成的中频信号有较大的峰均比(Peak-to-Average Ratio，PAR)，并符合高斯分布。而通常功放(PA)的线性区是有限的，PAR较大的中频信号对应的PA的工作范围将被缩小，从而引起PA效率的降低。因此在PA之前减小中频信号的PAR是非常重要的，在数字上变频(Digital Up Converter，DUC)后需要增加波峰因子衰减(Crest FactorReduction，CFR)和数字预失真(Digital Predistortion，DPD)功能，它将有利于保证PA输出的线性度，降低带外辐射，提高PA效率。

目前，中频采用的CFR算法有：波峰箝位(Clip)、波峰修整(Peak Windowing)和波峰消减(Peak Cancellation)。不管哪种方法都需要设定CFR的门限，CFR门限和输出信号的大小相关，如果门限设定太低，消峰太多会导致输出信号的误差向量幅度(Error Vector Magnitude，EVM)不满足要求；如果门限设定太高，消峰太少会导致PAR太大，没起到消峰的作用，导致PA的效率低。所以CFR门限的设定对射频拉远系统的指标的影响是很大的。

射频拉远系统的典型结构如图1所示。下行多个基带信号通过DUC后合成一个多载波信号，经过CFR削峰后，送入到DPD的预失真器中，经过预失真器后输出到DAC和正交调制器后，通过放大后送到功放。反馈信号经过1/G的衰减和混频后，再经ADC抽样后，送入到预失真参数估计器中，进行预失真的参数计算，预失真参数估计器将估计出来的参数送到预失真器，对输入信号进行预失真处理。当

e (n) = z (n) - \hat{z} (n) = 0

时，Y(n)＝G×x(n)，从而达到线性化的效果。

目前，通常只配置了最大功率时的CFR门限值，并且只要载波不变，CFR门限值就不再发生变化，只是利用反馈通路来计算输出功率。对于不同功率的输出或者信号的峰均比发生变化后不做调整，导致功放输出的指标无法达到最佳状态。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种自适应调整CFR门限的方法，旨在解决现有的CFR门限不可调整导致功放输出的指标无法达到最佳状态的问题。

本发明的目的是这样实现的：

一种自适应调整CFR门限的方法，所述方法包括下述步骤：

A、从功放反馈给数字预失真(DPD)的信号中捕获一个下行时隙信号；

B、从所述时隙信号中分析并计算出功放的输出指标，所述指标至少包括误差向量幅度(EVM)；

C、判断所述指标是否符合预设标准，是则返回执行步骤A；否则，按照预设步进调整CFR门限后再返回执行步骤A。

所述步骤C具体为：判断EVM是否超过对应的预设标准，是则按照预设的步进提高CFR门限后再返回执行所述步骤A；否，则返回执行步骤A。

所述指标包括EVM和相邻频道泄漏比(ACLR)，所述步骤C具体为：判断EVM是否超过对应的预设标准，是则按照预设的步进提高CFR门限后再返回执行所述步骤A；否，则进一步判断ACLR是否符合对应的预设标准，如不符合，则按照预设的步进降低CFR门限后再返回执行步骤A，若ACLR符合标准，则返回执行步骤A。

EVM对应的预设标准为12.5％或8％。

ACLR对应的预设标准为40dB，或者为常温下44dB及高、低温下43dB。

所述指标还包括功放的输出功率，所述步骤C还包括：判断输出功率是否处于正常范围内，如果不正常，则进行通道故障的告警。

所述下行时隙信号具体为下行转换时隙信号，对时隙信号的捕获在每个TD-SCDMA子帧中的同一位置进行，或者每隔1个或多个子帧在同一位置进行。

本发明的另一目的在于：提供一种自适应调整CFR门限的射频拉远系统，包括依次连接的控制及信号处理器、下行通路以及反馈通路，所述下行通路包括依次连接的DUC、CFR、DPD、DAC、正交调制器和功放，所述反馈通路包括依次连接的可控衰减器、下变频器、放大滤波器和ADC，所述控制及信号处理器用于从反馈通路发送给DPD的反馈数据中捕获下行时隙信号，根据该信号获得功放输出信号的指标，并根据指标与相应的预设标准的比较结果自动步进调整CFR的门限值。

所述指标包括EVM和ACLR。

所述指标还包括输出功率，所述控制及信号处理器还用于在输出功率超出正常范围值时发出通道故障的告警。

本发明的突出优点是：本发明通过利用DPD的反馈回路，能够实时地检测PA输出信号的指标，并根据指标自适应地调整CFR门限，使功放性能达到最佳，还能够检测和告警下行物理通路的损坏，具有调整的实时性好、精度高等优点。

附图说明

图1是现有的射频拉远系统的结构图；

图2是本发明实施例提供的射频拉远系统的结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的自适应调整CFR门限方法通过从功放反馈给DPD的信号中捕获一个时隙信号，从所述时隙信号中分析并计算出功放的输出信号的指标，将所述指标与预设标准进行比较，并根据比较结果相应地调整CFR门限，再继续捕获和计算调整后功放的输出信号的指标，如此迭代调整后，可以使功放的输出信号的指标达到最佳状态。

在本发明的一个实施例中，可以仅根据所述捕获的时隙信号计算出功放的EVM，如果EVM的值超过了预设的系统要求的标准，则表示CFR门限设定太低，消峰太厉害，将按照预设的步进提高门限；如果没有超过，则不调整门限，继续下一个时隙信号的捕获和指标的分析。

一般要求功放输出的EVM应达到12.5％，不过，经实验检测，将EVM的预设标准设定为8％时，可以使功放的输出信号的指标更优。

所述EVM是指测量波形与理想调制波形之间的矢量差，为误差向量平均功率与参考信号平均功率之比的平方根，用％表示，测量间隔为一个时隙。矢量误差的大小称为误差矢量幅度。一般情况下，任何数字调制都可以用一个信号波形Z(t)＝A(t)cos(wct+Q(t))描述，其中Z(t)表示瞬时幅度变量，Q(t)表示瞬时相位变量。一般情况下，将基带数据分解成I向量和Q向量，再用正交调制器或直接合成将其调制成期望的载波角频率wc。通过从所述捕获的功放输出信号中分析出I、Q基带向量数据，从而可以计算出每个发送符号的幅度和相位，继而计算出被测向量与最靠近理想星座点之间的误差向量。EVM的具体计算公式如下：

EVM = \sqrt{\frac{Σ_{k = 1}^{N} {(Z_{k}^{ideal} - Z_{k}^{distorted})}^{2}}{N}}

其中，Z_k ^ideal为I、Q向量的期望位置，Z_k ^distorted为I、Q向量的实际位置，N为数据的个数。

在本发明的一个优选实施例中，除了参考功放输出信号的EVM指标，还将参考相邻频道泄漏比(Adjacent Channel Leakage Ratio，ACLR)来更好地调整CFR门限。具体方法是：

首先判断EVM是否超过对应的预设标准，是则按照预设的步进提高CFR门限；否则，进一步判断ACLR是否符合相应的预设标准，如不符合，则按照预设的步进降低CFR门限，若ACLR也符合标准，则此次对门限不做调整，转而继续捕获和检测功放输出信号的指标。

一般而言，所述ACLR的预设标准为40dB，在本发明实施例中，经实验检测，将所述ACLR的预设标准为常温下44dB及高、低温下43dB，可以使调整后的功放输出信号的指标更优。

所述ACLR是为防止发射机对邻近频点信道造成干扰而设定的指标，它也是衡量发射机非线性失真程度的一个重要指标。TD-SCDMA信号属于非恒包络调制，它的成型滤波器是根升余弦滤波器，滚降系数为0.22，因此当通道存在非线性幅度压缩时，在TD-SCDMA信号频谱两侧会产生新的频谱成份，ACLR指标是指落入邻近信道的信号与主信道信号功率之比。通过捕获的信号计算出邻近信道的信号功率和主信道信号功率，将这两者相减即可得到ACLR的值。

通过如此自适应地迭代调整CFR门限，能够使得ACLR和EVM在比较合适的值，从而可以使功放性能达到最佳状态。

在获取所述ACLR和EVM指标的同时，还可以进一步根据捕获的时隙信号计算出功放的输出功率，并判断该输出功率是否处于正常范围内，以此来判断下行链路物理通路是否正常，如果不正常，则可以立即进行通道故障的告警。

所述输出功率通过计算一个时隙的平均功率来得到，其计算公式如下：

P_{out_TX} = P_{out_TX_nom} + 20 \cdot \log (\frac{A_{IQ_RX}}{A_{IQ_TX_nom}}) + G

其中，P_{out_TX_nom}表示TX、通路的空口输入信号的标称功率值，A_{IQ_TX_nom}表示TX、通路对应的输入信号的基带标称幅度值，A_{IQ_RX}是计算出来的IQ幅度值，G表示反馈通路的固定增益。P_{out_TX_nom}、A_{IQ_TX_nom}和G均是已知的常数。

上述从功放反馈给DPD的信号中捕获的时隙信号是下行时隙信号，由于下行转换时隙的EVM最差，所以最好配置成转换时隙，可以在每个TD-SCDMA子帧中的同一位置捕获，也可以每隔1个或多个子帧捕获同一位置的下行转换时隙信号。

图2示出了本发明实施例提供的射频拉远系统的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

射频拉远系统主要由控制及信号处理器(例如MPU等)、下行通路和反馈通路组成，下行通路主要包括依次连接的数字上变频器(DUC)、波峰因子衰减器(CFR)、数字预失真器(DPD)、DAC、正交调制器和功放，其中，DUC、CFR和DPD可在一个可编程逻辑门阵列(FPGA)中实现；反馈通路包括依次连接的可控衰减器(1/G)、下变频器、放大滤波器和ADC。

与现有的射频拉远系统相比，本发明实施例提供的射频拉远系统没有增加新的硬件电路，而是由控制及信号处理器采集DPD的反馈回路的数据，捕获时隙信号(固定在下行时隙)，控制及信号处理器根据捕获的时隙信号计算出功放输出信号的指标(EVM、输出功率、ACLR)，并根据指标与相应的预设标准的比较结果自动步进调整CFR的门限值，并继续捕获信号和分析指标，多次迭代调整后后，使功放输出信号的指标达到最佳值。

本发明实施例在不增加任何硬件的情况下，充分的利用DPD的反馈回路，能够实时地检测PA输出信号的指标，并根据指标自适应调整CFR门限，使功放性能达到最佳，还能够检测和告警下行物理通路的损坏，具有调整的实时性好、精度高等优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种自适应调整CFR门限的方法，其特征在于,所述方法包括下述步骤：

从功放反馈给数字预失真DPD的信号中捕获一个下行时隙信号；

从所述时隙信号中分析并计算出功放的输出指标，所述指标至少包括误差向量幅度EVM；

判断所述指标是否符合预设标准，是则返回执行步骤A；否则，按照预设步进调整CFR门限后再返回执行步骤A。

2.如权利要求1所述的自适应调整CFR门限的方法，其特征在于,所述步骤C具体为：判断EVM是否超过对应的预设标准，是则按照预设的步进提高CFR门限后再返回执行所述步骤A；否，则返回执行步骤A。

3.如权利要求1所述的自适应调整CFR门限的方法，其特征在于,所述指标包括EVM和相邻频道泄漏比ACLR，所述步骤C具体为：判断EVM是否超过对应的预设标准，是则按照预设的步进提高CFR门限后再返回执行所述步骤A；否，则进一步判断ACLR是否符合对应的预设标准，如不符合，则按照预设的步进降低CFR门限后再返回执行步骤A，若ACLR符合标准，则返回执行步骤A。

4.如权利要求2或3所述的自适应调整CFR门限的方法，其特征在于,EVM对应的预设标准为12.5%或8%。

5.如权利要求3所述的自适应调整CFR门限的方法，其特征在于,ACLR对应的预设标准为40dB,或者为常温下44dB及高、低温下43dB。

6.如权利要求1-3中任一项所述的自适应调整CFR门限的方法，其特征在于,所述指标还包括功放的输出功率，所述步骤C还包括：判断输出功率是否处于正常范围内，如果不正常，则进行通道故障的告警。

7.如权利要求1所述的自适应调整CFR门限的方法，其特征在于,所述下行时隙信号具体为下行转换时隙信号，对时隙信号的捕获在每个TD-SCDMA子帧中的同一位置进行，或者每隔1个或多个子帧在同一位置进行。

8.一种自适应调整CFR门限的射频拉远系统，包括依次连接的控制及信号处理器、下行通路以及反馈通路，所述下行通路包括依次连接的DUC、CFR、DPD、DAC、正交调制器和功放，所述反馈通路包括依次连接的可控衰减器、下变频器、放大滤波器和ADC，其特征在于,所述控制及信号处理器用于从反馈通路发送给DPD的反馈数据中捕获下行时隙信号，根据该信号获得功放输出信号的指标，并根据指标与相应的预设标准的比较结果自动步进调整CFR的门限值，其中所述指标包括EVM和ACLR。

9.如权利要求8所述的自适应调整CFR门限的射频拉远系统，其特征在于,所述指标还包括输出功率，所述控制及信号处理器还用于在输出功率超出正常范围值时发出通道故障的告警。