CN102763389A - 信号序列处理方法和基站 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种信号序列处理方法和基站。该方法包括：获取信号序列；在所述获取的信号序列中形成具有设定信号属性的训练信号；将形成有所述训练信号的信号序列经过预失真模型进行预失真处理；将经过预失真处理的输出信号经功放模块进行放大处理后输出；在经功放模块放大输出的信号序列中采集放大后的训练信号；根据采集到的训练信号对所述预失真模型进行修正。本发明通过形成满足设定要求的训练信号，使得训练信号的信号属性能被主动控制，上述方案适应对预失真模型修正的反馈要求，从而能够及时、有效的采集训练信号经过功放后的非线性特征来修正预失真模型，进而优化预失真模型与功放模块的匹配性。

Description

信号序列处理方法和基站

技术领域

本发明实施例涉及通信技术，尤其涉及一种信号序列处理方法和基站。

背景技术

无线通信中使用的功放模块，通常是以硬件结合软件的形式实现所需的功放模型，然而，实际中使用的功放模块通常存在对信号序列的非线性放大问题，现有技术一般都使用功放预失真算法来修正功放模块的非线性，按照预失真模型的实现手段又可分为模拟的和数字的。目前，数字预失真算法(Digital Pre-Distortion，简称DPD)被广泛采用。

实际应用中，功放模块的非线性特性并不是一直不变的，而是随着温度、频率、时间等因素发生变化，所以功放预失真算法就要不断地去跟踪功放模块的特性，这样才能保证输出的不失真。

现有技术采用了典型的预反馈方案来修正预失真模型，在业务信号的发射过程中，不断检测功放模块的输出信号，然后识别功放模块输出与输入之间的非线性特征，根据非线性特征修正预失真模型。

然而，发明人在实现本发明的研究过程中，发现现有技术存在如下缺陷：目前的无线通信业务很多都是突发的，这使得功放模块实现的功放模型也会发生突变。由于业务信号和功放模型的突变性，所以难以有效修正预失真模型，以使其与功放模块匹配。

发明内容

本发明提供一种信号序列处理方法和基站，用以有效修正预失真模型，改善预失真模型与功放模块的匹配性。

本发明实施例提供一种信号序列处理方法，包括：

获取信号序列；

在所述获取的信号序列中形成具有设定信号属性的训练信号；

将形成有所述训练信号的信号序列经过预失真模型进行预失真处理；

将经过预失真处理的输出信号经功放模块进行放大处理后输出；

在经功放模块放大输出的信号序列中采集放大后的训练信号；

根据采集到的训练信号对所述预失真模型进行修正。

本发明实施例还提供了一种基站，包括信号序列处理装置，所述信号序列处理装置包括：

信号获取模块，用于获取信号序列；

信号形成模块，用于在所述获取的信号序列中形成具有设定信号属性的训练信号；

预失真模块，用于将形成有所述训练信号的信号序列经过预失真模型进行预失真处理；

功放模块，用于将经过预失真处理的输出信号经功放模块进行放大处理后输出；

模型修正模块，用于在经功放模块放大输出的信号序列中采集放大后的训练信号，且根据采集到的训练信号对所述预失真模型进行修正。

本发明实施例所提供的信号序列处理方法和基站，通过形成满足设定要求的训练信号，使得训练信号的信号属性能被主动控制。通过主动设定训练信号，而非被动地采用任意信号属性的业务信号，使得能够获得功放模块的准确特征。上述方案适应对预失真模型修正的反馈要求，从而能够及时、有效的采集训练信号经过功放后的非线性特征来修正预失真模型，进而优化预失真模型与功放模块的匹配性。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的信号序列处理方法的流程图；

图2A为本发明实施例所适用的功放预失真系统的结构示意图；

图2B为本发明实施例所适用的功放非线性特性曲线；

图2C为本发明实施例所适用的预失真特性曲线；

图2D为本发明实施例所适用的输出信号特性曲线；

图3为本发明实施例二所采用的T2帧的帧结构示意图；

图4为本发明实施例四提供的基站中信号序列处理装置的结构示意图；

图5为本发明实施例五提供的基站中信号序列处理装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

值得说明的是，无线通信中使用的功放，可以是支持多载波的功放，也可以是支持单载波的功放，本发明实施例的技术方案均可适用。

实际上，功放模块非线性问题的产生原因是，载波信号经功放模块放大后，其输出功率一般并不是和输入功率呈线性放大关系的，而是呈现为非线性，因此将信号直接通过功放模块后就会产生失真。预失真算法是预先识别功放模块的非线性特征，将这种非线性特征取反，建立预失真模型。具体的，可以由模拟器件或数字系统实现该预失真模型，使输入信号首先经过预失真模型进行取反，则预失真后的信号再通过实际的功放模块后就可以得到线性的输出。

为解决现有技术的缺陷，本发明实施例提供了多种实现方案，具体描述如下。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的信号序列处理方法的流程图，该方法适用于图2A所示的功放预失真系统。如图2A所示，预失真系统通常包括预失真模块210、功放模块220和模型修正模块230。预失真模块210中有预失真模型，功放模块220中通过硬件和/或软件的形式实现功放模型。功放模块的非线性特性可能如图2B所示，则预失真后的信号特性如图2C所示，经过预失真处理和功放之后，即形成图2D所示的理论上不失真信号。图2A所示的预失真系统为逻辑结构关系，其通过硬件实现时，并不限于如图2A所示的独立模块结构。例如，预失真模块210和功放模块220可以均承载于基站收发信机的功放设备中，预失真模块210可以由功放硬件设备中承载的软件来实现。模型修正模块230可以由软件实现，承载于基站收发信机的数字信号处理器中，或者也可以承载于其他能够与预失真模块210和功放模块220交互的硬件实体中，只要能实现本发明实施例所需功能即可。

信号序列经过预失真模型的取反处理后，再经过功放模块的放大，得到理论上无失真的放大输出信号。模型修正模块230用于从功放模块220的输出端采集输出的信号，而后经过比对输入的信号序列来重新修正预失真模块210中的预失真模型。

本实施例的处理方法可由模型修正模块来执行。该模型修正模块可以采用软件和/或硬件的方式实现，本实施例的处理方法包括如下步骤：

步骤110、获取信号序列；

本步骤具体可以是基站收发信机的数字信号处理器来执行，从前序装置中获取待放大发射的信号序列；

步骤120、在所述获取的信号序列中形成具有设定信号属性的训练信号；

本步骤具体可以由数字信号处理器或其他硬件中承载的模型修正模块来执行。设定信号属性是指预先设定训练信号的某个或某些信号属性。例如设定信号属性包括但不限于设定发射功率、设定频点和/或设定带宽(上述信号属性之一或其组合)。所谓训练信号具有设定发射功率，是指训练信号按照设定发射功率发射。训练信号具有设定频点是指训练信号在一个或多个载波的设定频点发射。对于已有的多载波技术，通过跳频技术可实现每个载波的多频点变化。训练信号具有设定带宽是指训练信号由多个载波发射时，两个载波频点之间的差值满足设定带宽的要求。

步骤130、将形成有所述训练信号的信号序列经过预失真模型进行预失真处理；

本步骤可以由基站收发信机的预失真模块来执行，通过预失真模型对信号序列进行处理。

步骤140、将经过预失真处理的输出信号经功放模块进行放大处理后输出；

本步骤可以由基站收发信机的功放模块来执行，输出后的信号序列可以通过天线进行发射。

步骤150、在经功放模块放大输出的信号序列中采集放大后的训练信号；

本步骤可以由数字信号处理器中的模型修正模块来执行，且具体可以通过数字信号处理器与功放模块之间的模拟通信信道来读取功放后输出的信号序列中的训练信号。

步骤160、根据采集到的训练信号对预失真模型进行修正。

本步骤可以由数字信号处理器中的模型修改模块来执行，修正的方式不限，例如，可以通过原始未失真的信号序列与功放后失真的信号序列来获取功放模块的非线性特征，而后基于此非线性特征来修正预失真模型。

本实施例的技术方案，通过形成满足设定要求的训练信号，使得训练信号诸如功率、频点、带宽等信号属性以及形成时机能被主动控制。通过主动设定训练信号的信号属性，而非被动地采用任意功率、频点或带宽等信号属性的业务信号，使得能够获得功放模块的准确特征。上述方案适应对预失真模型修正的反馈要求，从而能够及时、有效的采集训练信号经过功放后的非线性特征来修正预失真模型，进而优化预失真模型与功放模块的匹配性。

在本发明实施例中，设定信号属性有很多可选的实现方式，描述如下：

比如，发射功率优选等于使用该功放模块的发射机的最大发射功率。当采用最大发射功率发射训练信号时，能够修正最大发射功率所适用的功放模块，使其功放信号不失真，当发射机采用更小的发射功率时，也能保证信号的不失真效果。

再比如，设定带宽为发射训练信号的至少两个载波的频点之间的带宽，该设定带宽等于发射机的功放模块所用载波频点间的最大带宽，即功放模块上所配置的各载波的所有频点之间能够实现的最大带宽。该设置同样使修正的预失真模型能够满足最大带宽时的要求，覆盖整个发射机各载波的有效频点集。

另外，设定频点可以根据不同的情况来设定，也可以通过设置频点来满足设定带宽的要求。当发射机有多个载波，且每个载波可选择使用多个频点时，可以通过设置各载波的频点来满足设定带宽的要求。最大带宽的设置，并不限定特定两个载波的频点之差为最大带宽，也可以更换设置不同载波的频点，只要满足至少两个载波的频点之间的带宽等于功放模块所用载波频点间的最大带宽即可。

本发明实施例的技术方案尤其适用于目前业务突发的情况。举例说明业务突发的情况，铁路沿线的一个小区通常没有移动呼叫，但是当火车通过时，小区里会突然切换进很多呼叫业务。在通常没有移动呼叫业务时，这个小区内的基站无法用业务信号来作为训练信号修正预失真模型，或者即使有少量业务信号，其业务信号的发射频点、功率、时间等因素也是由业务信号本身决定的，与火车通过时的情况不一致。所以基于这样的训练信号修正的预失真模型并不适应于火车通过时业务信号的功放模块。这样预失真算法如果仅仅跟踪已有的输出来建立预失真模型，会导致跟踪不及时。突发的业务信号叠加到不准确的预失真模型上，会导致输出的信号质量变差，甚至产生杂散。本发明实施例的技术方案能够有效解决业务突发现象导致的修正不及时问题。

实施例二

本发明实施例二提供了一种信号序列处理方法。实际应用中，形成具有设定信号属性的训练信号的方式有多种，本实施例为优选方式之一，即在获取的信号序列中形成具有设定信号属性的训练信号的操作具体为：

在获取的信号序列的空闲时隙中添加训练信号，设置该训练信号具有设定发射功率、设定频点和/或设定带宽。

本实施例的技术方案更易于实现。按照通信协议的规定，经常会在逻辑信号中预留一些空闲时隙，且这些空闲时隙的位置依据协议而言是固定的、可预知的。在这些空闲时隙中添加训练信号，对已有业务信号的发射并不影响，而且可以根据需要设定训练信号的功率、频点和带宽。在哪个空闲时隙发射训练信号，可以通过命令设置来启动基站实现，或者基站也可以自动默认地在空闲时隙发射训练信号。

空闲时隙可以有多种选择，在多载波技术应用到全球移动通讯系统(Global System for Mobile Communications，简称GSM)业务邻域时，GSM的T2帧包括多个逻辑信道，如业务信道(Traffic Channel，简称TCH)和分组数据信道(Packet Data CHannel，简称PDCH)，T2帧的第25个时隙为空闲时隙(idle)，如图3所示。T2(5bits)的时隙范围是0至25，等于“FN mod 26”，其中FN为TDMA的帧数量。可以利用这个空闲时隙来主动发送训练信号。因为是空闲时隙，所以可以通过主动设定来组合出最合适的包含有“功率、频率”的训练信号。例如可以选择空闲时刻在载波上发送最大功率的突发信号作为训练信号，同时选择最大发射带宽。因为是空闲时隙，此时发送不同于业务信号的训练信号是不影响业务的。可以周期性的发送训练信号，使得数字预失真算法始终获得功放实时的特性，从而提升数字功放预失真算法的性能，达到建立功放模块的最优效果。

本领域技术人员可以理解，空闲时隙并不限于是GSM中的T2帧，还可以适用于使用多载波技术的宽带码分多址(Wideband Code DivisionMultiple Access，简称WCDMA)、码分多址(Code Division MultipleAccess，简称CDMA)、时分同步码分多址存取(Time Division SynchronousCode Division Multiple Access，简称TDSCDMA)、长期演进(Long TermEvolution，简称LTE)等协议中所规定的空闲时隙。

由于空闲时隙是依据于协议规定的，所以根据训练信号在信号序列中的形成位置，在经功放模块放大输出的信号序列中采集放大后的训练信号的操作可以具体为：识别空闲时隙在信号序列中的位置，在经功放模块放大输出的信号序列中的空闲时隙位置采集放大后的训练信号。对空闲时隙的识别可以根据预定所执行的协议规定的空闲时隙位置来识别。

实施例三

本发明实施例三提供了一种信号序列处理方法，该方法与实施例二的差别在于形成训练信号的方法不同。即在获取的信号序列中形成具有设定信号属性的训练信号的操作具体为：在获取的信号序列中检测具有设定发射功率、设定频点和/或设定带宽的业务信号，作为所述训练信号。

本实施例通过检测业务信号，来主动选择符合设定要求的业务信号作为训练信号。由此，既能使训练信号的功率、带宽、频点等因素满足检测修正的要求，又能不影响已有的业务信号。

优选的是，在获取的信号序列中形成具有设定信号属性的训练信号的操作具体为：在获取的信号序列中检测具有设定频点和设定带宽的业务信号，并将检测到的业务信号的发射功率调整为设定发射功率，以形成训练信号。

上述方案可以不影响已有业务信号的频点和带宽，因为频点和带宽通常是业务信号固定对应的参数值，不宜调整。业务信号的发射功率可以强制调整，且优选是调整至最大发射功率，这样也并不影响业务信号的发射。

在上述各实施例的技术方案的基础上，在获取的信号序列中形成具有设定信号属性的训练信号之后，还可以执行如下操作：

产生所述训练信号的位置标识，用于标识所述训练信号在信号序列中的形成位置，以指示根据所述训练信号的位置标识采集放大后的训练信号。

上述指示训练信号采集位置的方式对于空闲时隙发射训练信号和选择业务信号作为训练信号的方式都适用。在选定训练信号时，即通知执行采集动作的部件，在对应的位置采集训练信号。

具体应用中，采用空闲时隙发射训练信号和选择业务信号作为训练信号的两种方式可以单独采用，也可以结合采用。可以周期性地在信号序列中形成训练信号，也可以按照设定的规则结合采用上述方式。例如优先执行选定业务信号作为训练信号，在设定时间长度内没有合适的业务信号时，则主动产生并发生训练信号。

实施例四

图4为本发明实施例四提供的基站中信号序列处理装置的结构示意图，该信号序列处理装置包括信号获取模块410、信号形成模块420、预失真模块430、功放模块440和模型修正模块450。

其中，信号获取模块410用于获取信号序列；信号形成模块，用于在所述获取的信号序列中形成具有设定信号属性的训练信号；预失真模块420用于将形成有所述训练信号的信号序列经过预失真模型进行预失真处理；功放模块430用于将经过预失真处理的输出信号经功放模块进行放大处理后输出；模型修正模块440用于在经功放模块430放大输出的信号序列中采集放大后的训练信号，且根据采集到的训练信号对所述预失真模型进行修正。

本实施例的技术方案可以执行本发明实施例所提供的信号序列处理方法，具备相应地功能模块。

本实施例的技术方案，通过形成满足设定信号属性要求的训练信号，使得训练信号的功率、频点、带宽等信号属性以及形成时机能被主动控制。

优选是设定发射功率等于使用所述功放模块的发射机的最大发射功率。所述设定带宽为发射所述训练信号的至少两个载波的频点之间的带宽，该设定带宽等于所述功放模块所用载波频点间的最大带宽。

上述方案可适应对预失真模型修正的反馈要求，从而能够及时、有效的采集训练信号经过功放后的非线性特征来修正预失真模型，进而优化预失真模型与功放模块的匹配性。

实施例五

图5为本发明实施例五提供的基站中信号序列处理装置的结构示意图，本实施例可以以上述实施例为基础，优选是信号形成模块420包括：信号添加单元421、信号检测单元422和/或功率调整单元423(即上述单元之一或其组合)。

其中，信号添加单元421用于在获取的信号序列的空闲时隙中添加训练信号，设置所述训练信号具有设定发射功率、设定频点和/或设定带宽；信号检测单元422用于在获取的信号序列中检测具有设定发射功率、设定频点和/或设定带宽的业务信号，作为所述训练信号；功率调整单元423用于在获取的信号序列中检测具有设定频点和设定带宽的业务信号，且将检测到的业务信号的发射功率调整为设定发射功率，以形成训练信号。

采用空闲时隙发射训练信号以及选择合适业务信号作为训练信号的方式可以独立或结合实施。

对于采用空闲时隙发射训练信号的情况，模型修正模块优选包括：位置识别单元、信号采集单元和模型修正单元。其中，位置识别单元用于识别空闲时隙在信号序列中的位置；信号采集单元用于在经功放模块放大输出的信号序列中的空闲时隙位置采集放大后的训练信号；模型修正单元用于根据采集到的训练信号对所述预失真模型进行修正。

另外，该信号序列处理装置还可以包括位置指示模块460，用于在信号形成模块420形成所述训练信号时，产生所述训练信号的位置标识，用于标识所述训练信号在信号序列中的形成位置，以指示所述模型修正模块450根据所述训练信号的位置标识采集放大后的训练信号。

本发明实施例所提供的基站中的信号序列处理装置可以集成在基站的收发信机中，例如可以由收发信机中的功放设备、数字信号处理器等硬件设备来承载，结合软件实现。

本发明实施例的技术方案尤其适用于无线通讯的业务突发情况，根据业务进行负反馈的跟踪建立起来的预失真模型可能会导致和突发业务时使用的功放模块不匹配，从而导致了突发业务输出信号质量的恶化，本发明实施例的技术方案能够有效解决此问题。

本发明实施例提出了一种主动地发射训练信号，训练数字预失真算法，且该训练信号不影响现有的业务的方案。训练信号的信号属性可以主要包括功率信息、频率信息等。即在使用多载波的发射机上，在适当的时刻发送训练信号，通过对该训练信号的激励的采样，可以获得功放模块的最佳模型及预失真模型。而适当时机的选择则使得发送训练信号不影响现有的业务。

本发明提供的方法实施例和设备实施例的描述，可以相互参照引用。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种信号序列处理方法，其特征在于，包括：

获取信号序列；

在所述获取的信号序列中形成具有设定信号属性的训练信号；

将形成有所述训练信号的信号序列经过预失真模型进行预失真处理；

将经过预失真处理的输出信号经功放模块进行放大处理后输出；

在经功放模块放大输出的信号序列中采集放大后的训练信号；

根据采集到的训练信号对所述预失真模型进行修正。

2.根据权利要求1所述的信号序列处理方法，其特征在于，所述在所述获取的信号序列中形成具有设定信号属性的训练信号包括：

在所述获取的信号序列的空闲时隙中添加训练信号，设置所述训练信号具有设定发射功率、设定频点和/或设定带宽。

3.根据权利要求2所述的信号序列处理方法，其特征在于，所述在经功放模块放大输出的信号序列中采集放大后的训练信号包括：

识别空闲时隙在信号序列中的位置，在经功放模块放大输出的信号序列中的空闲时隙位置采集放大后的训练信号。

4.根据权利要求1所述的信号序列处理方法，其特征在于，所述在所述获取的信号序列中形成具有设定信号属性的训练信号包括：

在所述获取的信号序列中检测具有设定发射功率、设定频点和/或设定带宽的业务信号，作为所述训练信号；或者

在所述获取的信号序列中检测具有设定频点和设定带宽的业务信号，并将检测到的业务信号的发射功率调整为设定发射功率，以形成训练信号。

5.根据权利要求1或2或4所述的信号序列处理方法，其特征在于，在所述获取的信号序列中形成具有设定信号属性的训练信号之后，还包括：

产生所述训练信号的位置标识，用于标识所述训练信号在信号序列中的形成位置，以指示根据所述训练信号的位置标识采集放大后的训练信号。

6.根据权利要求2至4任一项所述的信号序列处理方法，其特征在于：

所述设定发射功率等于使用所述功放模块的发射机的最大发射功率；

所述设定带宽为发射所述训练信号的至少两个载波的频点之间的带宽，所述设定带宽的值等于所述功放模块所用载波频点间的最大带宽。

7.一种基站，其特征在于，包括信号序列处理装置，所述信号序列处理装置包括：

信号获取模块，用于获取信号序列；

信号形成模块，用于在所述获取的信号序列中形成具有设定信号属性的训练信号；

预失真模块，用于将形成有所述训练信号的信号序列经过预失真模型进行预失真处理；

功放模块，用于将经过预失真处理的输出信号经功放模块进行放大处理后输出；

模型修正模块，用于在经功放模块放大输出的信号序列中采集放大后的训练信号，且根据采集到的训练信号对所述预失真模型进行修正。

8.根据权利要求7所述的基站，其特征在于，所述信号形成模块包括如下单元之一或其组合：

信号添加单元，用于在所述获取的信号序列的空闲时隙中添加训练信号，设置所述训练信号具有设定发射功率、设定频点和/或设定带宽；

信号检测单元，用于在所述获取的信号序列中检测具有设定发射功率、设定频点和/或设定带宽的业务信号，作为所述训练信号；

功率调整单元，用于在所述获取的信号序列中检测具有设定频点和设定带宽的业务信号，且将检测到的业务信号的发射功率调整为设定发射功率，以形成训练信号。

9.根据权利要求8所述的基站，其特征在于，模型修正模块包括：

位置识别单元，用于识别空闲时隙在信号序列中的位置；

信号采集单元，用于在经功放模块放大输出的信号序列中的空闲时隙位置采集放大后的训练信号；

模型修正单元，用于根据采集到的训练信号对所述预失真模型进行修正。

10.根据权利要求7或8所述的基站，其特征在于，所述信号序列处理装置还包括：

位置指示模块，用于在信号形成模块形成所述训练信号时，产生所述训练信号的位置标识，用于标识所述训练信号在信号序列中的形成位置，以指示所述模型修正模块根据所述训练信号的位置标识采集放大后的训练信号。

11.根据权利要求7-9任一所述的基站，其特征在于：

所述设定发射功率等于使用所述功放模块的发射机的最大发射功率；

所述设定带宽为发射所述训练信号的至少两个载波的频点之间的带宽，所述设定带宽的值等于所述功放模块所用载波频点间的最大带宽。

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