CN102055503B - 一种适用于时分双工模式的数字预失真补偿方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于时分双工模式的数字预失真补偿方法及装置，此装置的DPD时隙采集及补偿模块，用于将当前帧中各待补偿时隙的数据发送至DPD时隙补偿因子生成模块，并根据DPD时隙补偿因子生成模块返回的时隙补偿因子，对下一帧中各待补偿时隙进行数字预失真补偿；此装置的DPD时隙补偿因子生成模块，用于根据从DPD时隙采集及补偿模块接收到的当前帧中各待补偿时隙的数据，生成各待补偿时隙对应的时隙补偿因子并发送至DPD时隙采集及补偿模块。本发明针对3G标准的TD-SCDMA，WIMAX等TDD体制，利用时分系统特定的数据帧结构结合DPD算法达到优化邻道泄漏功率性能的目的。

Description

一种适用于时分双工模式的数字预失真补偿方法及装置
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及时分双工模式的大功率基站设备中的数字预失真(Digital Pre-Distortion，简称DPD)补偿方法及装置。
背景技术
基站中的功率放大器是通讯系统中极重要的组成部分之一，存在固有的非线性特征。非线性导致了信号带宽之外的频谱再生或扩展，对邻近信道造成干扰。同时，这种非线性在信号带宽内也造成失真，恶化了接收机的比特误码率。数字预失真是目前业界在频分双工模式(Frequency DivisionDuplex，简称FDD)如码分多址(Code-Division Multiple Access，简称CDMA)，宽带码分多址(Wideband CDMA，简称WCDMA)系统中应用较成熟的一种功放线性失真补偿技术。但是在时分双工模式(Time DivisionDuplex，简称TDD)系统应用中还不够广泛成熟，仍处于研究和摸索阶段。
随着3G大规模商用日渐开展，作为中国自己的3G标准时分同步的码分多址技术(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，简称TD-SCDMA)成为中国第一个拥有3G牌照的标准，对于通信基站设备制造商来说，在不增加成本的基础上，保证良好的性能是TD产品竞争的优势所在。DPD技术可以保证大功率输出的情况下，降低成本，提高功放效率。如何能更有效的利用DPD技术针对TD系统做功放线性失真补偿，是目前业界所研究的解决方案之一。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种适用于时分双工模式的数字预失真补偿方法及装置，优化TD系统数字预失真补偿性能，提高功放效率。
为了解决上述问题，本发明提供了一种适用于时分双工模式的数字预失真补偿方法，包括：数字预失真DPD时隙采集及补偿模块将当前帧中各待补偿时隙的数据发送至DPD时隙补偿因子生成模块，DPD时隙补偿因子生成模块根据接收到的当前帧中各待补偿时隙的数据，生成各待补偿时隙对应的时隙补偿因子并发送至所述DPD时隙采集及补偿模块；所述DPD时隙采集及补偿模块根据所述DPD时隙补偿因子生成模块返回的时隙补偿因子，对下一帧中各待补偿时隙进行数字预失真补偿。
进一步地，上述方法还具有以下特点：
所述DPD时隙补偿因子生成模块根据系统设定的待补偿时隙向所述DPD时隙采集及补偿模块输出各待补偿时隙的时隙号，所述DPD时隙补偿因子生成模块根据接收的时隙号，采集所述时隙号对应的时隙上的数据，并根据所述时隙控制单元指示的时隙号进行补偿。
进一步地，上述方法还具有以下特点：
所述DPD时隙采集及补偿模块根据周期收到的帧头信号利用各时隙对应的确定时延进行定时时隙数据采集，从已进行预失真补偿的下行数据中提取各待补偿时隙的数据称为发射时隙数据并发送至所述DPD时隙补偿因子生成模块；从放大后的反馈数据中提取各待补偿时隙的数据称为反馈时隙数据并发送至所述DPD时隙补偿因子生成模块；所述DPD时隙补偿因子生成模块根据所述发射时隙数据和反馈时隙数据生成各时隙的补偿因子。
进一步地，上述方法还具有以下特点：
所述DPD时隙补偿因子生成模块还向所述DPD时隙采集及补偿模块发送时隙地址指示各时隙补偿因子存储的位置，所述DPD时隙采集及补偿模块将接收到的时隙补偿因子存储至各时隙地址处。
进一步地，上述方法还具有以下特点：
所述DPD时隙采集及补偿模块中的时隙控制单元在收到下一帧头信号后，向所述时隙补偿因子存储单元发送补偿起始命令；时隙补偿因子存储单元收到所述补偿起始命令后向补偿单元提供时隙地址及时隙补偿因子。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种适用于时分双工模式的数字预失真补偿装置，包括数字预失真DPD时隙采集及补偿模块、DPD时隙补偿因子生成模块；所述DPD时隙采集及补偿模块，用于将当前帧中各待补偿时隙的数据发送至所述DPD时隙补偿因子生成模块，并根据所述DPD时隙补偿因子生成模块返回的时隙补偿因子，对下一帧中各待补偿时隙进行数字预失真补偿；所述DPD时隙补偿因子生成模块，用于根据从所述DPD时隙采集及补偿模块接收到的当前帧中各待补偿时隙的数据，生成各待补偿时隙对应的时隙补偿因子并发送至所述DPD时隙采集及补偿模块。
进一步地，上述装置还具有以下特点：
所述DPD时隙补偿因子生成模块包括控制单元，所述DPD时隙采集及补偿模块包括时隙控制单元、补偿单元；所述控制单元，用于根据系统设定的待补偿时隙，向所述时隙控制单元输出各待补偿时隙的时隙号；所述时隙控制单元，用于根据从所述控制单元接收的时隙号，采集所述时隙号对应的时隙上的数据；所述补偿单元，用于根据所述时隙控制单元指示的时隙号进行补偿。
进一步地，上述装置还具有以下特点：
所述DPD时隙采集及补偿模块还包括发射数据提取单元和反馈数据提取单元；所述DPD时隙补偿因子生成模块包括处理单元；所述时隙控制单元，还用于根据周期收到的帧头信号利用各时隙对应的确定时延进行定时时隙数据采集，控制发射数据提取单元和反馈数据提取单元获取各时隙的数据；所述发射数据提取单元，用于从已进行预失真补偿的下行数据中提取各待补偿时隙的数据称为发射时隙数据并发送至所述处理单元；所述反馈数据提取单元，用于从放大后的反馈数据中提取各待补偿时隙的数据称为反馈时隙数据并发送至所述处理单元；所述控制单元，还用于根据系统设定的待补偿时隙向所述处理单元发送处理控制信号；所述处理单元，用于在所述控制单元的处理控制信号的指示下，根据所述发射时隙数据和反馈时隙数据生成各时隙的补偿因子。
进一步地，上述装置还具有以下特点：
所述DPD时隙采集及补偿模块还包括时隙补偿因子存储单元；所述控制单元，还用于向所述时隙补偿因子存储单元发送时隙地址指示各时隙补偿因子存储的位置；所述处理单元，还用于向时隙补偿因子存储单元发送所生成各时隙的补偿因子；所述时隙补偿因子存储单元，用于将接收到的时隙补偿因子存储至各时隙地址处，并向所述补偿单元提供时隙地址及对应的时隙补偿因子。
进一步地，上述装置还具有以下特点：
所述时隙控制单元，还用于在收到下一帧头信号后，向所述时隙补偿因子存储单元发送补偿起始命令；所述时隙补偿因子存储单元，还用于收到所述补偿起始命令后，向所述补偿单元提供时隙地址及时隙补偿因子。
本发明针对3G标准的TD-SCDMA，微波存取全球互通(WorldwideInteroperability for Microwave Access，简称WIMAX)等TDD体制系统，利用时分系统特定的分时隙的数据帧结构，结合DPD算法达到优化邻道泄漏功率性能的目的，使功放在高功率输出的条件下，能够得到更优的非线性补偿效果。
附图说明
图1是切换时隙的发送数据和反馈数据的幅度变化示意图；
图2是切换时隙的发送数据和反馈数据的相位差变化示意图；
图3是TD-SCDMA系统子帧结构图；
图4是实施例中TDD系统的DPD补偿示意图；
图5是实施例中数字预失真补偿装置的组成结构图；
图6是图5中DPD时隙采集及补偿模块的结构组成图；
图7是图5中DPD时隙补偿因子生成模块的结构组成图。
具体实施方式
本发明适用于采用时分双工模式的系统，如TD-SCDMA系统，WIMAX系统；根据TD系统数据帧结构特点，通过对DPD参考数据分时隙提取，并分时隙做DPD补偿的方法，可以有效提高DPD技术在TD系统中的应用效果，有效降低系统邻道泄漏比，优化TD系统DPD性能，提高功放效率。
在TDD系统中，由于收发频点相同，收发数据是靠不同的时间切换通道开关实现的，在切换通道过程中引入功放的开关，在开关开启后，功放信号的功率和相位需要一定时间才能达到稳态。如图1和图2所示的，针对切换时隙的数据，功率放大器的在开关开启后发送数据和反馈数据的幅度和相位的变化情况，两幅图的横轴是采样点数，图1纵轴是量化后的幅度，图2纵轴是相位。从图中可以看出，切换时隙的数据，在上电后是有一个功率稳定的过程，相位变化是一个慢变化过程。在非切换时隙上数据幅度和相位的变化与切换时隙相比变化较小，因而需要分时隙地进行因子校准。
功放的非线性可以看成AM-AM，AM-PM调制，如下式所示：
z ( t ) = A [ r x ( t ) ] e j { Φ x ( t ) + Φ A [ r x ( t ) ] }
功放输入信号为rx(t)，输出信号为z(t)。从式中可知，不同时隙的AM-AM，AM-PM调制项，尤其是切换时隙和非切换时隙的AM-PM调制项差异会比较大，导致功放输出特性不同。
本发明的重点在于DPD时隙数据的获取和补偿，按时隙提取反馈数据和已进行预失真补偿的下行数据，并按时隙补偿失真。DPD是针对下行数据的预失真补偿，可以提取下行时隙数据做DPD参考数据。如图3所示，TD系统中的子帧有两个切换点，第一个切换点固定在TS0结束处，第二个切换点取决于小区上下行时隙的配置，现假设第二个切换点在TS3结束处，即把0，4，5，6时隙配置为下行时隙，将0，4，5，6时隙作为待补偿时隙，分别提取0，4，5，6时隙的数据做DPD处理。
如图4和图5所示，适用于时分双工模式的数字预失真补偿装置包括数字预失真DPD时隙采集及补偿模块、DPD时隙补偿因子生成模块。DPD时隙采集及补偿模块输入帧同步信号，基带数据以及经射频放大后反馈的帧数据。
DPD时隙采集及补偿模块，用于将当前帧中各待补偿时隙的数据发送至DPD时隙补偿因子生成模块，并根据DPD时隙补偿因子生成模块返回的时隙补偿因子，对下一帧中各待补偿时隙进行数字预失真补偿。根据TD系统的帧结构，在一个子帧(5ms)时间内，除特殊时隙外，每个业务时隙的CHIP数是固定的，子帧5ms的情况为864个CHIP，则每个时隙相对于帧头，都有固定的时延，只要周期接收一个同步的数据帧头指示，就可以通过每时隙所对应固定的时延关系，获取到下行数据和反馈帧里每个时隙对应的数据。具体实现可以通过逻辑器件做计数器来完成。帧头指示目前常用的方法是通过GPS同步本地时钟，产生帧数据同步帧头，对于目前的TD系统射频拉远系统(RRU)来讲，帧头是通过光纤从基带池(BBU)传送的基带数据里提取出来的。
DPD时隙补偿因子生成模块，用于根据从DPD时隙采集及补偿模块接收到的当前帧中各待补偿时隙的数据，生成各待补偿时隙对应的时隙补偿因子并发送至DPD时隙采集及补偿模块。
如图6所示，DPD时隙采集及补偿模块包括时隙控制单元、发射数据提取单元、发射数据提取单元、补偿单元、时隙补偿因子存储单元；
时隙控制单元，用于根据从控制单元接收的时隙号，采集这些时隙号对应的时隙上的数据；还用于根据周期收到的帧头信号利用各时隙对应的确定时延进行定时时隙数据采集，控制发射数据提取单元和反馈数据提取单元获取各时隙的数据；还用于在收到下一帧头信号后，向时隙补偿因子存储单元发送补偿起始命令；
发射数据提取单元，用于从已进行预失真补偿的下行数据中提取各待补偿时隙的数据称为发射时隙数据并发送至处理单元；
反馈数据提取单元，用于从放大后的反馈数据中提取各待补偿时隙的数据称为反馈时隙数据并发送至处理单元；
补偿单元，用于根据时隙控制单元指示的时隙号进行补偿；
时隙补偿因子存储单元，用于将接收到的时隙补偿因子存储至各时隙地址处，并向补偿单元提供时隙地址及对应的时隙补偿因子；还用于收到补偿起始命令后，向补偿单元提供时隙地址及时隙补偿因子。
如图7所示，DPD时隙补偿因子生成模块包括控制单元，处理单元；
控制单元，用于根据系统设定的待补偿时隙，向时隙控制单元输出各待补偿时隙的时隙号；还用于根据系统设定的待补偿时隙向处理单元发送处理控制信号；还用于向时隙补偿因子存储单元发送时隙地址指示各时隙补偿因子存储的位置；
处理单元，用于在控制单元的处理控制信号的指示下，根据发射时隙数据和反馈时隙数据生成各时隙的补偿因子；还用于向时隙补偿因子存储单元发送所生成各时隙的补偿因子。
在图6和图7所示的结构图中，还可以包括数据的缓存模块。如图6中包括下行数据缓存单元，图7中包括发射时隙数据和反馈时隙数据和缓存单元，以及时隙补偿因子的缓存单元。
适用于时分双工模式的数字预失真补偿方法包括：DPD时隙采集及补偿模块将当前帧中各待补偿时隙的数据发送至DPD时隙补偿因子生成模块，DPD时隙补偿因子生成模块根据从DPD时隙采集及补偿模块接收到的当前帧中各待补偿时隙的数据，生成各待补偿时隙对应的时隙补偿因子并发送至DPD时隙采集及补偿模块；DPD时隙采集及补偿模块根据DPD时隙补偿因子生成模块返回的时隙补偿因子，对下一帧中各待补偿时隙进行数字预失真补偿。
具体的还包括：
DPD时隙补偿因子生成模块根据系统设定的待补偿时隙向DPD时隙采集及补偿模块输出各待补偿时隙的时隙号，DPD时隙补偿因子生成模块根据接收的时隙号，采集此时隙号对应的时隙上的数据，并根据时隙控制单元指示的时隙号进行补偿。DPD时隙补偿因子生成模块还根据系统中主控实体发来的DPD处理任务，向DPD时隙采集及补偿模块发送数据采集使能命令，触发DPD时隙采集及补偿模块的运行。
DPD时隙采集及补偿模块根据周期收到的帧头信号利用各时隙对应的确定时延进行定时时隙采集，从已进行预失真补偿的下行数据中提取各待补偿时隙的数据称为发射时隙数据并发送至DPD时隙补偿因子生成模块；从放大后的反馈数据中提取各待补偿时隙的数据称为反馈时隙数据并发送至所述DPD时隙补偿因子生成模块；DPD时隙补偿因子生成模块根据发射时隙数据和反馈时隙数据生成各时隙的补偿因子。DPD时隙采集及补偿模块中的时隙控制单元在当前帧的各待补偿时隙的发射时隙数据和反馈时隙数据采集完成后，向DPD时隙补偿因子生成模块和控制单元发出数据采集完成应答信号，控制单元收到后向处理单元发出触发信号，处理单元开始生成各时隙的补偿因子。
DPD时隙补偿因子生成模块完成各时隙的补偿因子生成后，还向DPD时隙采集及补偿模块发送时隙地址指示各时隙补偿因子存储的位置，DPD时隙采集及补偿模块将接收到的时隙补偿因子存储至各时隙地址处。
DPD时隙采集及补偿模块中的时隙控制单元在收到下一帧头信号后，向时隙补偿因子存储单元发送补偿起始命令；时隙补偿因子存储单元收到补偿起始命令后向补偿单元提供时隙地址及时隙补偿因子，通过补偿单元将时隙补偿因子补偿在下行数据对应的时隙上，即完成当前帧的DPD时隙补偿过程。
本发明针对TDD体制，利用时分系统特有的分时隙的数据帧结构，结合DPD算法达到优化邻道泄漏功率性能的目的，使功放在高功率输出的条件下，能够得到更优的非线性补偿效果。
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 (10)

1.一种适用于时分双工模式的数字预失真补偿方法，其特征在于，
数字预失真DPD时隙采集及补偿模块将当前帧中各待补偿时隙的数据发送至DPD时隙补偿因子生成模块，DPD时隙补偿因子生成模块根据接收到的当前帧中各待补偿时隙的数据，生成各待补偿时隙对应的时隙补偿因子并发送至所述DPD时隙采集及补偿模块；所述DPD时隙采集及补偿模块根据所述DPD时隙补偿因子生成模块返回的时隙补偿因子，对下一帧中各待补偿时隙进行数字预失真补偿。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述DPD时隙补偿因子生成模块根据系统设定的待补偿时隙向所述DPD时隙采集及补偿模块输出各待补偿时隙的时隙号，所述DPD时隙采集及补偿模块根据接收的时隙号，采集所述时隙号对应的时隙上的数据，并根据所述DPD时隙采集及补偿模块的时隙控制单元指示的时隙号进行补偿。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述DPD时隙采集及补偿模块根据周期收到的帧头信号利用各时隙对应的确定时延进行定时时隙数据采集，从已进行预失真补偿的下行数据中提取各待补偿时隙的数据称为发射时隙数据并发送至所述DPD时隙补偿因子生成模块；从放大后的反馈数据中提取各待补偿时隙的数据称为反馈时隙数据并发送至所述DPD时隙补偿因子生成模块；所述DPD时隙补偿因子生成模块根据所述发射时隙数据和反馈时隙数据生成各时隙的补偿因子。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述DPD时隙补偿因子生成模块还向所述DPD时隙采集及补偿模块发送时隙地址指示各时隙补偿因子存储的位置，所述DPD时隙采集及补偿模块将接收到的时隙补偿因子存储至各时隙地址处。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述DPD时隙采集及补偿模块中的所述时隙控制单元在收到下一帧头信号后，向所述DPD时隙采集及补偿模块中的时隙补偿因子存储单元发送补偿起始命令；所述时隙补偿因子存储单元收到所述补偿起始命令后向补偿单元提供时隙地址及时隙补偿因子。
6.一种适用于时分双工模式的数字预失真补偿装置，其特征在于，包括数字预失真DPD时隙采集及补偿模块、DPD时隙补偿因子生成模块；
所述DPD时隙采集及补偿模块，用于将当前帧中各待补偿时隙的数据发送至所述DPD时隙补偿因子生成模块，并根据所述DPD时隙补偿因子生成模块返回的时隙补偿因子，对下一帧中各待补偿时隙进行数字预失真补偿；
所述DPD时隙补偿因子生成模块，用于根据从所述DPD时隙采集及补偿模块接收到的当前帧中各待补偿时隙的数据，生成各待补偿时隙对应的时隙补偿因子并发送至所述DPD时隙采集及补偿模块。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述DPD时隙补偿因子生成模块包括控制单元，所述DPD时隙采集及补偿模块包括时隙控制单元、补偿单元；
所述控制单元，用于根据系统设定的待补偿时隙，向所述时隙控制单元输出各待补偿时隙的时隙号；
所述时隙控制单元，用于根据从所述控制单元接收的时隙号，采集所述时隙号对应的时隙上的数据；
所述补偿单元，用于根据所述时隙控制单元指示的时隙号进行补偿。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，
所述DPD时隙采集及补偿模块还包括发射数据提取单元和反馈数据提取单元；
所述DPD时隙补偿因子生成模块包括处理单元；
所述时隙控制单元，还用于根据周期收到的帧头信号利用各时隙对应的确定时延进行定时时隙数据采集，控制发射数据提取单元和反馈数据提取单元获取各时隙的数据；
所述发射数据提取单元，用于从已进行预失真补偿的下行数据中提取各待补偿时隙的数据称为发射时隙数据并发送至所述处理单元；
所述反馈数据提取单元，用于从放大后的反馈数据中提取各待补偿时隙的数据称为反馈时隙数据并发送至所述处理单元；
所述控制单元，还用于根据系统设定的待补偿时隙向所述处理单元发送处理控制信号；
所述处理单元，用于在所述控制单元的处理控制信号的指示下，根据所述发射时隙数据和反馈时隙数据生成各时隙的补偿因子。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，
所述DPD时隙采集及补偿模块还包括时隙补偿因子存储单元；
所述控制单元，还用于向所述时隙补偿因子存储单元发送时隙地址指示各时隙补偿因子存储的位置；
所述处理单元，还用于向时隙补偿因子存储单元发送所生成各时隙的补偿因子；
所述时隙补偿因子存储单元，用于将接收到的时隙补偿因子存储至各时隙地址处，并向所述补偿单元提供时隙地址及对应的时隙补偿因子。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，
所述时隙控制单元，还用于在收到下一帧头信号后，向所述时隙补偿因子存储单元发送补偿起始命令；
所述时隙补偿因子存储单元，还用于收到所述补偿起始命令后，向所述补偿单元提供时隙地址及时隙补偿因子。
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