CN103532902B

CN103532902B - Dpd训练序列生成方法和装置

Info

Publication number: CN103532902B
Application number: CN201310485362.XA
Authority: CN
Inventors: 熊军; 何艳辉; 孙华荣; 肖鹏; 王杰丽; 段滔
Original assignee: Datang Mobile Communications Equipment Co Ltd
Current assignee: Datang Mobile Communications Equipment Co Ltd
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2017-01-04
Anticipated expiration: 2033-10-16
Also published as: CN103532902A

Abstract

本发明涉及通信技术领域，公开了一种DPD训练序列生成方法和装置，包括：根据小区建立的载波信息，从预先存储的原始载波信号中提取载波信号；对提取的载波信号进行频谱搬移和载波叠加，以得到多载波信号；根据小区建立的功率配置信息，对载波叠加之后的多载波信号进行功率定标和频率搬移；根据均值功率和预设的峰均比对频率搬移后的信号进行削峰；对削峰后的信号进行频率搬移，得到训练序列。本发明的方法能够在需要训练DPD系数时可以自适应的生成各种带宽，功率，频谱的训练序列。

Description

DPD训练序列生成方法和装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种DPD训练序列生成方法和装置。

背景技术

数字预失真处理是通过一组数字预失真(Digital Pre-DistortiON，DPD)训练得到的系数对发射信号进行非线性加权处理的过程。

现有的专用训练信号生成器原理如图1所示。其中，训练序列生成器产生服从正态分布的随机数0/1用以模拟多用户合并后的信源，信号长度根据DPD训练要求来确定；不同的用户按照各自的调制方式，承载在不同的载波上进行合并。

信号长度取决于算法设计，原则上只要包含足够多的能描述PA失真的点就可以。满足这些条件，则发送数字信号功率应该在实际应用时达到最大，射频拉远单元(RadioRemote Unit，RRU)确定时从基带到天线口的信号变换将确定，最终射频(RadioFrequency，RF)输出功率一定也是最大。

因为DPD训练可以离线完成，训练信号可以重复，所以如图1中虚线框内的训练信号生成器可以离线运行生成所需要的信号，然后存储在RRU的存储单元(ROM)中。当需要DPD训练时再通过数字上变频(Digital Up Converter，DUC)内插获得适当采样速率的数字中频信号。训练信号所占用的存储空间较小，目前的设计方案最大只需存储16K个中频样点，对应32KB存储空间，训练序列的使用过程如下：

(1)等待时钟触发DPD系数更新功能。

(2)生成系统支持的最大载波，最多用户，最高阶调制时的训练信号。

(3)经过削峰(CFR)模块限制信号峰均比为目标峰均比(Peak-to-Average-PowerRatio，PAR)。

(4)使用下行导频时隙(DwPTS)传输DPD专用训练信号。

(5)经过DPD初始预失真后，调整发射信号电平满足最大配置功率要求进入RRU。

(6)设置RF开关通过反馈通道采集RRU-A的输出专用训练信号。

(7)调整反馈信号电平保持和发射信号电平相同。

(8)开始DPD系数训练。

(9)设置RF开关通过反馈通道采集RRU-B的输出专用训练信号。

(10)重复(8)～(9)。

(11)系数训练完成后分别更新RRU的A、B通道DPD系数。

(12)返回(2)并关闭反馈通道和DPD训练模块。

(13)对输入信号进行预失真处理。

随着移动通信的发展，RRU支持的载波数越来越多，一个RRU可能需要同时支持TD-SCDMA、LTE-TDD，并且可能跨越多个频段，每一个频段需要支持多个载波，这种多频段，多模式，多载波，多功率配置，多种峰均比要求，如果每一种配置都需要保存一组训练序列，这样就需要保存大量的训练序列，训练序列保存繁琐，不够灵活，同时无法根据需求实时修改。因此，固定训练序列的模式已经制约了DPD的使用。而现有技术针对训练序列提出的多种方案实际上无法真正解决DPD对训练序列的需求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：解决DPD进行系数计算时训练序列存储过多，配置不够灵活的问题。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种单频段DPD自适应训练序列生成方法，该方法包括：

S1.存储多组原始中频信号；

S2.根据小区建立的载波信息，从所述多组原始中频信号中选择中频信号并对所选择的中频信号进行第一次频谱搬移和载波叠加以生成预定频段的多载波信号；

S3.对所述预定频段的多载波信号进行峰值预测；

S4.基于该峰值预测并根据均值功率和预设的峰均比对所述预定频段的多载波信号进行削峰；

S5.根据目标频点对削峰后的信号进行第二次频谱搬移，生成训练序列。

本发明还提供一种双频段或多频段DPD自适应训练序列生成方法，该方法包括：

S1＇存储多组原始中频信号；

S2＇根据小区建立的载波信息，从所述多组原始中频信号中选择中频信号并对所选择的中频信号进行第一次频谱搬移和载波叠加以生成双频段或者多频段的多载波信号；

S3＇将所述双频段或者多频段的多载波信号进行合并，并对合并后的多载波信号进行峰值预测；

S4＇基于该峰值预测根据均值功率和预设的峰均比对每个频段的多载波信号进行削峰；

S5＇根据目标频点对削峰后的信号进行第二次频谱搬移，生成训练序列；

S6＇将每个频段的所述训练序列相加，生成双频段或者多频段训练序列。

可选的，在步骤S2与S3之间或者步骤S2＇与S3＇之间还包括：

S23根据小区建立的功率配置信息对所述预定频段的多载波信号或所述双频段或者多频段的多载波信号进行功率定标。

可选的，步骤S23具体包括：

根据DPD的定标功率和对应空口信号功率确定定标因子；

根据所述定标因子确定载波的增益；

利用所述确定的载波的增益对所述多载波信号进行功率定标。

可选的，所述DPD的定标功率为DPD的输入信号功率。

可选的，所述步骤S3或者S3＇具体包括：

根据削峰级数生成峰值预测信号。

可选的，所述步骤S4或者S4＇具体包括：

S41.根据所述峰值预测信号和削峰门限对每频段多载波信号的峰值点的幅度、相位进行定标；

S42.将上述定标后的信号乘以一削峰系数产生削峰噪声；

S43.将所述频段的多载波信号与所述削峰噪声进行相减，得到削峰后的训练序列。

可选的，所述方法还包括：

S56.对削峰后的训练序列或者第二次频谱搬移后的训练序列进行内插滤波。

可选的，所述多组原始中频信号包括不同频段和/或不同制式的中频信号。

本发明提供一种单频段DPD自适应训练序列生成装置，该装置包括：

存储单元，用于存储多组原始中频信号；

选择单元，用于根据小区建立的载波信息，从所述多组原始中频信号中选择中频信号；

第一频段多载波信号生成单元，用于对所选择的中频信号进行第一次频谱搬移和载波叠加以生成预定频段的多载波信号；

峰值预测单元，用于对所述预定频段的多载波信号进行峰值预测；

削峰单元，用于基于该峰值预测根据均值功率和预设的峰均比对所述预定频段的多载波信号进行削峰；

频谱搬移单元，用于根据目标频点对削峰后的信号进行第二次频谱搬移，生成训练序列。

本发明还提供一种双频段或多频段DPD自适应训练序列生成装置，该装置包括：

存储单元，用于存储多组原始中频信号；

第一频段多载波信号生成单元，用于对所选择的中频信号进行第一次频谱搬移和载波叠加以生成双频段或者多频段的多载波信号；

峰值预测单元，用于将所述双频段或者多频段的多载波信号进行合并，并对合并后的多载波信号进行峰值预测；

削峰单元，用于基于该峰值预测根据均值功率和预设的峰均比对每个频段的多载波信号进行削峰；

频谱搬移单元，用于根据目标频点对削峰后的信号进行第二次频谱搬移，生成训练序列；

加法逻辑单元，用于将每个频段的所述训练序列相加，生成双频段或者多频段训练序列。

可选的，所述装置还包括：

功率定标单元，用于根据小区建立的功率配置信息对所述预定频段的多载波信号或所述双频段或者多频段的多载波信号进行功率定标。

可选的，所述功率定标单元具体包括：

定标因子确定单元，用于根据DPD的定标功率和对应空口信号功率确定定标因子；

载波增益确定单元，用于根据所述定标因子确定载波的增益；

放大单元，用于利用所述确定的载波的增益对所述多载波信号进行功率定标。

可选的，所述DPD的定标功率为DPD的输入信号功率。

可选的，所述峰值预测单元根据削峰级数生成峰值预测信号。

可选的，削峰单元具体包括：

峰值幅度、相位定标单元，用于根据所述峰值预测信号和削峰门限对每频段多载波信号的峰值点的幅度、相位进行定标；

乘法逻辑单元，用于将上述定标后的信号乘以一削峰系数产生削峰噪声；

减法逻辑单元，用于将所述频段的多载波信号与所述削峰噪声进行相减，得到削峰后的训练序列。

可选的，所述装置还包括第二内插滤波单元，用于对削峰后的训练序列或者第二次频谱搬移后的训练序列进行内插滤波，用于提高所述训练序列的采样速率。

本发明还提供一种包括前面所述的DPD训练序列生成装置的信号处理系统。

(三)有益效果

本发明通过预先存储少量的原始载波信号，能够在需要训练DPD系数时可以自适应的生成各种带宽，功率，频谱的训练序列。由于训练序列可以很好的匹配小区建立载波的情况，此时DPD效果相对固定的训练序列不仅灵活性提高，DPD性能也可以显著提升。

附图说明

图1是现有技术的一种数字预失真处理流程图；

图2是本发明的单频段DPD训练序列生成方法流程图；

图3是本发明存储的原始中频信号；

图4是本发明的双频段或者多频段DPD训练序列生成方法流程图；

图5是本发明的单频段DPD训练序列生成装置的结构图；

图6是本发明的双频段或者多频段DPD训练序列生成装置的结构图

图7是本发明一种实施方式的双频段或者多频段DPD训练序列生成装置的结构图；

图8是应用本发明的DPD训练序列生成装置的数字信号处理系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

本实施例提供一种单频段DPD自适应训练序列生成方法，如图2所示，该方法包括五大步骤，其中：

S1.存储多组原始中频信号。

所述多组原始中频信号包括不同频段和/或不同制式的中频信号。存储的原始中频信号可如图3所示，包括LTE-20MHZ中频信号1、LTE-20MHZ中频信号2、LTE-10MHZ中频信号1、TD6C-10MHZ中频信号1、TD3C-5MHZ中频信号1和TD9C-10MHZ中频信号1。

具体地，在DSP中存储多组不相关的频谱成型的原始载波信号，这些原始载波信号能够组合成要建立的载波信息。例如一个小区最大支持50MHZ LTE信号，为此可以存储两组20MHZ-LTE信号，一组10MHZ-LTE信号。

S2.根据小区建立的载波信息，从所述多组原始中频信号中选择中频信号并对所选择的中频信号进行第一次频谱搬移和载波叠加以生成预定频段的多载波信号。

例如建立一个2个20MHZ LTE载波信息，为此提取出2个20MHZ-LTE载波数据源(C1，C2)，将C1搬移到fl1＝-20MHZ，将C2搬移到fl2＝20MHZ，中频的采样速率是fsample，则得到各自搬移频谱后的信号如下：

C1_f1＝c1.*exp(j*2*pi*(fl1)/fsample.*[1:length(c1)])

C2_f2＝c2.*exp(j*2*pi*(fl2)/fsample.*[1:length(c1)])

然后两个载波叠加，生成多载波信号：

C12_f12＝c1_f1+c2_f2。

这40MHZ信号的中心频点fl0＝-30MHZ，为此对叠加之后的载波再进行频谱搬移

C12_f_cfr_before＝C12_f12.*exp(j*2*pi*(fl0)/fsample.*[1:length(C12_f12)])。

在载波叠加之后，可根据小区建立的功率配置信息对所述预定频段的多载波信号进行功率定标。所述功率定标具体可包括：

根据DPD的定标功率和对应空口信号功率确定定标因子；

根据所述定标因子确定载波的增益；

利用所述确定的载波的增益对所述多载波信号进行功率定标。可选的，所述DPD的定标功率为DPD的输入信号功率。例如：DPD模块输入信号功率为rated_am_dBFS＝-12dBFS，对应空口信号功率为输入削峰模块之前的功率。从而得到需求的均值幅度如下：

am_total＝2^15*(10^(rated_am_dBFS/20))；

通过如下公式计算得到信号的均值幅度如下，

mean_am＝sqrt(mean(abs(C12_f_cfr_before).^2))；

然后根据系统要求就可以调整载波叠加后的信号幅度C12_f_cfr_before＝(am_total/mean_am).*C12_f_cfr_before。

-12dBFS的含义是如果信号的最大幅度量程是2^15，那么信号功率-12dBFS对应的幅度就是8230，如下面公式计算amp_in_mean＝10^(-12/20)*2^15；数字部分发送-12dBFS的信号，通过DAC转换，对应空口信号功率(模拟链路和功放最终空口输出的信号功率)是43dBm。根据这个定标关系确定载波的增益。

S3.对所述预定频段的多载波信号进行峰值预测。

其中，根据系统设定的削峰级数和所述预定频段的多载波信号生成峰值预测信号。

完成频谱搬移，载波叠加，功率定标后的信号进入CFR处理模块，完成CFR削峰处理。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(PeakCancellation)。

削峰处理的原因如下：(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)，并符合高斯分布。而通常功放(PA)的线性区是有限的，较大PAR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。波峰因子衰减(CFR)正是用来完成这一功能的，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。)

本实施例采用波峰消减，相对于波峰修整有较好的带外特性,处理流程参照图4，具体的削峰处理流程如下：

S42.将上述定标后的信号乘以一削峰系数产生削峰噪声；该削峰系数由系统进行配置。

在步骤S4之后，还具有：

可选的，对削峰后的训练序列或者第二次频谱搬移后的训练序列进行内插滤波，以提高所述训练序列的采样速率。

实施例2

本实施例提供一种双频段或多频段DPD自适应训练序列生成方法，如图4所示，该方法包括：

S1＇存储多组原始中频信号；

上述两个步骤的具体细节与实施例1相同，在此不再赘述。

本步骤和实施例一是不同的，实施例一中的单频段信号只要预测本频段峰值削除即可，而对于双频段或者多频段削峰，则需要将各频段的信号进行合并，然后进行峰值预测，之后，各频段信号按照各自比例削除峰值。进行峰值预测时要考虑系统配置的削峰级数。一般来说，削峰级数是固定值。

S4＇基于该峰值预测并根据均值功率和预设的峰均比对每个频段的多载波信号进行削峰；

本步骤和实施例一对应的步骤细节相同。

S5＇根据目标频点对削峰后的信号进行第二次频谱搬移，生成训练序列。

S6.将每个频段的所述训练序列相加，生成双频段或者多频段训练序列。

可选的，在步骤S2＇与S3＇之间还可包括：

S23根据小区建立的功率配置信息对所述双频段或者多频段的多载波信号进行功率定标。

可选的，步骤S23具体包括：

根据DPD的定标功率和对应空口信号功率确定定标因子；

根据所述定标因子确定载波的增益；

可选的，所述DPD的定标功率为DPD的输入信号功率。

可选的，所述方法还包括：

S56.对削峰后的训练序列或者第二次频谱搬移后的训练序列进行内插滤波，以提高所述训练序列的采样速率。

实施例3

本实施例提供一种单频段DPD自适应训练序列生成装置，如图5所示，该装置包括：

存储单元，用于存储多组原始中频信号；

预定频段多载波信号生成单元，用于对所选择的中频信号进行第一次频谱搬移和载波叠加以生成预定频段的多载波信号；

其中所述预定频段多载波信号生成单元具体可包括：变频单元，用于对所选择的中频信号第一次频谱搬移；载波叠加单元，用于对频谱搬移后的载波信号进行叠加，生成预定频段的多载波信号。当然，所述预定频段多载波信号也可利用内插滤波器实现频谱搬移和载波叠加，生成预定频段的多载波信号。所述预定频段多载波信号生成单元还可包括功率定标单元，用于根据小区建立的功率配置信息对所述预定频段的多载波信号进行功率定标。可选的，所述功率定标单元具体包括：定标因子确定单元，用于根据DPD的定标功率和对应空口信号功率确定定标因子；载波增益确定单元，用于根据所述定标因子确定载波的增益；放大单元，用于利用所述确定的载波的增益对所述多载波信号进行功率定标。

所述装置还包括第二内插滤波单元，用于对削峰后的训练序列或者第二次频谱搬移后的训练序列进行内插滤波，用于提高所述训练序列的采样速率。

实施例4

本发明还提供一种双频段或多频段DPD自适应训练序列生成装置，如图6所示，该装置包括：

存储单元，用于存储多组原始中频信号；

多个预定频段多载波信号生成单元，用于对所选择的中频信号进行第一次频谱搬移和载波叠加以生成双频段或者多频段的多载波信号；

峰值预测单元，用于将所述双频段或者多频段的多载波信号进行合并，并对合并后的多载波信号进行峰值预测；所述峰值预测单元进行预测峰值时要考虑削峰级数。

可选的，所述装置还包括：

功率定标单元，用于根据小区建立的功率配置信息对所述双频段或者多频段的多载波信号进行功率定标。

可选的，所述功率定标单元具体包括：

可选的，所述DPD的定标功率为DPD的输入信号功率。

一种具体的利用波峰消减的多频段DPD自适应序列生成装置如图7所示，所述装置中的削峰单元具体包括：峰值幅度、相位定标单元，用于根据所述峰值预测信号和削峰门限对每频段多载波信号的峰值点的幅度、相位进行定标；乘法逻辑单元，用于将上述定标后的信号乘以一削峰系数产生削峰噪声；减法逻辑单元，用于将所述频段的多载波信号与所述削峰噪声进行相减，得到削峰后的训练序列。所述装置还包括第二内插滤波单元，用于对削峰后的训练序列或者第二次频谱搬移后的训练序列进行内插滤波，用于提高所述训练序列的采样速率。

通过上述实施例，可以通过中频多载波叠加组合，内插到不同速率，削峰到不同峰值，使得DPD的训练序列可以根据小区建立的载波个数，功率，带宽和速率自适应生成，极大的增加了训练序列的灵活性。

如图8所示，一种应用本发明所公开的自适应生成训练序列生成装置的信号处理系统，该信号处理系统根据RRU小区建立信息，可以自适应的生成各种带宽，功率，频谱的训练序列。由于训练序列可以很好的匹配小区建立载波的情况，此时DPD效果相对固定的训练序列不仅灵活性提高，DPD性能也可以显著提升。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims

1.一种单频段DPD自适应训练序列生成方法，其特征在于，该方法包括：

S1.存储多组原始中频信号；

S3.对所述预定频段的多载波信号进行峰值预测；

2.一种双频段或多频段DPD自适应训练序列生成方法，其特征在于，该方法包括：

S1＇存储多组原始中频信号；

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征还在于，在步骤S2与S3或者步骤S2＇与S3＇之间还包括：

4.如权利要求3所述的方法，其特征还在于，步骤S23具体包括：

根据DPD的定标功率和对应空口信号功率确定定标因子；

根据所述定标因子确定载波的增益；

5.如权利要求3或4所述的方法，所述DPD的定标功率为DPD的输入信号功率。

6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征还在于，所述步骤S3或者S3＇具体包括：

根据削峰级数生成峰值预测信号。

7.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征还在于，所述步骤S4或者S4＇具体包括：

S42.将上述定标后的信号乘以一削峰系数产生削峰噪声；

8.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征还在于，所述方法还包括：

9.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述多组原始中频信号包括不同频段和/或不同制式的中频信号。

10.一种单频段DPD自适应训练序列生成装置，其特征在于，该装置包括：

存储单元，用于存储多组原始中频信号；

预定频段多载波信号生成单元，用于根据小区建立的载波信息，从所述多组原始中频信号中选择中频信号，并对所选择的中频信号进行第一次频谱搬移和载波叠加以生成预定频段的多载波信号；

11.一种双频段或多频段DPD自适应训练序列生成装置，其特征在于，该装置包括：

存储单元，用于存储多组原始中频信号；

两个或者多个预定频段多载波信号生成单元，用于根据小区建立的载波信息，从所述多组原始中频信号中选择中频信号，并对所选择的中频信号进行第一次频谱搬移和载波叠加以生成双频段或者多频段的多载波信号；

12.如权利要求10或11所述的装置，其特征还在于，所述装置还包括：

13.如权利要求12所述的装置，其特征还在于，所述功率定标单元具体包括：

14.如权利要求12或13所述的装置，所述DPD的定标功率为DPD的输入信号功率。

15.如权利要求10-14任一项所述的装置，其特征还在于，所述峰值预测单元根据削峰级数生成峰值预测信号。

16.如权利要求10-14任一项所述的装置，其特征还在于，削峰单元具体包括：

17.如权利要求10-14任一项所述的装置，其特征还在于，所述装置还包括第二内插滤波单元，用于对削峰后的训练序列或者第二次频谱搬移后的训练序列进行内插滤波，用于提高所述训练序列的采样速率。

18.如权利要求10-14任一项所述的装置，其特征还在于，所述多组原始中频信号包括不同频段和/或不同制式的中频信号。

19.一种信号处理系统，其包括权利要求10-18任一项所述的装置。