CN104580043B - 一种数字预失真系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字预失真系统，包括：用户设备和基站；本发明还公开了一种应用于数字预失真系统的数字预失真方法，包括以下步骤：1、用户设备准备与基站设备通信时，通过握手协议建立通信连接，并判断是否开启DPD模式，如果用户设备的发射信号功率过小则不开启，进入到步骤5，否则进入到步骤2；2、由用户设备定时发送大功率的训练信号给基站设备；3、基站设备接收训练信号后，计算预失真系数，然后通过基站发射链路发送给用户设备；4、用户设备通过接收链路接收预失真系数后，传给预失真单元使用，然后返回步骤2，直到用户设备与基站通信结束；5、关闭预失真模块，正常通信。具有提升了用户终端的效率和降低了功耗等优点。

Description

一种数字预失真系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种数字预失真硬件实现技术，特别涉及一种数字预失真系统及其方法。

背景技术

随着无线通信的发展，信号的带宽越来越宽，其包络起伏和峰均比也越来越大，这对功放提出了更高的线性要求。功放等半导体器件在大信号下具有不可避免的非线性特性，当宽带发信机工作在非线性区时，会产生严重的互调分量，在带内就可以造成信号间的相互干扰。

如何提高系统的线性度是宽带系统需要解决的一个重要问题，为了解决线性度的问题，可以采用三种方法：一种是选择合适的超线性半导体器件，设计出符合性能要求的宽带发信机，不过这种方法花费巨大，且技术难度很高；第二种方法是将整个发射通带进行功率回退，使发射通带工作在线性区，这种方法大大降低了系统的工作效率；第三种方法是采用线性化技术，即采用适当的外围电路，对发信通道的非线性进行校正，从而在电路整体上呈现对输入信号的线性放大效果，这种方法成本低，器件选择也较灵活，是目前来看最适合的方法。而线性化方法中，数字预失真(DPD)技术的性能最好。

现有的DPD系统如图1中虚线部分所示，包括数字信号处理单元和和反馈链路，所述数字信号处理单元包括DSP和FPGA，所述FPGA用于实现功放输入输出数据采集和预失真处理功能，DSP用于实现预失真参数提取功能，所述反馈链路包括混频器(RF-modulator)，滤波器，中频放大器(IF Gain)，以及模数转换单元(ADC)，在进行预失真处理时：FPGA采集功放输入和输出信号传送给DSP，DSP计算预失真系数后再发送给FPGA中的预失真模块。该DPD的硬件实现架构存在的问题是，对于手机等小功率无线设备，由于反馈链路和DSP，FPGA的使用，使得设备的硬件成本上升，电路板面积变大，同时这部分电路也会有一定的功耗，可能抵消DPD带来的效率提升。

用户设备与基站通信的原理图如图2所示，图中用户设备的发射链路(Transmitter)对应基站设备的接收链路(Receiver)，两者工作在同一频段，实现用户设备发送信号，基站设备接收信息的功能；而用户设备的接收链路(Receiver)对应基站设备的发射链路Transmitter)，两者工作在同一频段，实现基站设备发送信号，用户设备接收信息的功能。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种数字预失真系统，该系统通过降低手机等小功率通信设备的的硬件成本和减少电路板面积，从而有效地降低了成本。

本发明的另一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种应用于数字预失真系统的数字预失真方法，该方法在实现了DPD功能的前提下，有效提升了发射机的效率。

本发明的首要目的通过下述技术方案实现：一种数字预失真系统，包括：用户设备和基站，所述用户设备包括发射机、接收机和用户设备端的双工器；所述发射机包括依次连接的基带信号/训练信号、预失真单元、数模转换单元、射频调制器和射频功率放大器，所述用户设备端的双工器的一端和接收机的一端连接，所述接收机的另一端和发射机的一端相连，所述发射机的另一端和用户设备端的双工器的另一端相连；所述基站包括基站端双工器、接收机、预失真系数计算单元和发射机，所述接收机的一端和发射机的一端均与双工器连接，接收机的另一端和发射机的另一端均与预失真系数计算单元相连接；

其中，所述用户设备端将训练信号或基带信号传送给预失真单元，预失真单元对输入信号做预失真处理，再把预失真后的信号传送给数模转换单元，数模转换单元将输入的数字信号转化为模拟信号，再将模拟信号传送给射频调制器，射频调制器将输入信号转化为射频信号，再将射频信号传送给射频功率放大器，射频功率放大器对输入信号进行放大后传送给双工器，接收器通过双工器接收基站计算的预失真系数后再传送给预失真单元；所述基站通过基站侧双工器接收用户设备端的发射信号后计算预失真系数，再将预失真系数通过接收机和双工器发射给用户设备。

本发明的另一目的通过以下技术方案实现：一种应用于数字预失真系统的数字预失真方法，包括以下步骤：

步骤1、用户设备准备与基站设备通信时，通过握手协议建立通信连接，根据用户设备的发射信号功率判断是否开启DPD模式，如果用户设备的发射信号功率过小则不开启，进入到步骤5，否则进入到步骤2；

步骤2、由用户设备定时发送大功率的训练信号给基站设备；

步骤3、基站设备接收训练信号后，计算预失真系数，然后将预失真系数通过基站发射链路发送给用户设备；

步骤4、用户设备通过接收链路接收预失真系数后，传给预失真单元，由预失真单元对输入信号进行预失真处理，然后返回步骤2，直到用户设备与基站通信结束；

步骤5、关闭预失真模块，正常通信。

本发明的工作原理：本发明的用户设备只需增加预失真处理功能模块，在基站设备增加预失真系数计算模块，其硬件框图如图3所示，其工作流程如下：在用户设备与基站设备实现握手协商后，用户设备定时发送训练信号，由基站设备接收后计算预失真系数，再通过基站发射链路发送给用户设备，用户设备通过接收链路接收后再提供给预失真处理模块使用。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

对于手机等小功率的通信设备其硬件成本和体积非常重要，而传统的DPD实现方案中需要反馈链路，包括射频，中频和ADC等数字电路，导致其硬件成本上升，电路面积变大，同时会增加额外的功耗，而本发明则省掉了反馈链路从而改变了DPD系统的硬件实现架构，降低了通信设备的成本，减小电路板面积，降低了用户终端的硬件成本，提升了用户终端的效率，降低了功耗。

附图说明

图1是现有的DPD系统硬件系统框图。

图2是用户终端与基站的通信原理图。

图3是本发明的数字预失真系统的硬件组成框图。

图4是本发明的数字预失真方法的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图3所示，一种数字预失真系统，包括用户设备中的预失真处理功能模块，该功能模块可以通过数字硬件如FPGA等实现，基站设备中计算预失真系数功能模块，该功能可通过基站设备中的数字芯片，如DSP等实现。

如图4所示，一种应用于数字预失真系统的数字预失真方法，包括以下步骤：

步骤1、用户设备准备与基站设备通信时，通过握手协议建立通信连接，根据用户设备的发射信号功率判断是否开启DPD模式，如果用户设备的发射信号功率过小则不开启，进入到步骤5，否则进入到步骤2；

步骤2、由用户设备定时发送大功率的训练信号给基站设备；

步骤3、基站设备接收训练信号后，计算预失真系数，然后通过基站发射链路发送给用户设备；

步骤4、用户设备通过接收链路接收预失真系数后，传给预失真单元使用，然后返回步骤2，直到用户设备与基站通信结束；

步骤5、关闭预失真模块，正常通信。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种数字预失真系统，其特征在于，包括：用户设备和基站，所述用户设备包括发射机、接收机和用户设备端的双工器；所述发射机包括依次连接的基带信号/训练信号、预失真单元、数模转换单元、射频调制器和射频功率放大器，所述用户设备端的双工器的一端和接收机的一端连接，所述接收机的另一端和发射机的一端相连，所述发射机的另一端和用户设备端的双工器的另一端相连；所述基站包括基站端双工器、接收机、预失真系数计算单元和发射机，所述接收机的一端和发射机的一端均与双工器连接，接收机的另一端和发射机的另一端均与预失真系数计算单元相连接；

所述的用户设备端将训练信号或基带信号传送给预失真单元，所述预失真单元对输入信号做预失真处理，再把预失真后的信号传送给数模转换单元，数模转换单元将输入的数字信号转化为模拟信号，再将模拟信号传送给射频调制器，射频调制器将输入信号转化为射频信号，再将射频信号传送给射频功率放大器，射频功率放大器对输入信号进行放大后传送给双工器，接收器通过双工器接收基站计算的预失真系数后再传送给预失真单元；所述基站通过基站侧双工器接收用户设备端的发射信号后计算预失真系数，再将预失真系数通过接收机和双工器发射给用户设备。

2.一种应用于权利要求1所述的数字预失真系统的数字预失真方法，包括以下步骤：

步骤1、用户设备准备与基站设备通信时，通过握手协议建立通信连接，根据用户设备的发射信号功率判断是否开启DPD模式，如果用户设备的发射信号功率大于门限，则进入到步骤2，否则进入到步骤5；

步骤2、由用户设备定时发送大功率的训练信号给基站设备；

步骤3、基站设备接收训练信号后，计算预失真系数，然后通过基站发射链路发送给用户设备；

步骤4、用户设备通过接收链路接收预失真系数后，传给预失真单元使用，然后返回步骤2，直到用户设备与基站通信结束；

步骤5、关闭预失真模块，正常通信。