CN112953869B - 基站数字中频预失真系统自适应数据筛选方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基站数字中频预失真系统自适应数据筛选方法及系统,其中方法包括以下步骤:S1、自适应调整待检测的下行链路数字信号的瞬时功率的峰值功率门限;S2、当收到采集数据请求时,对下行链路数字信号进行瞬时峰值功率检测;S3、当检测的瞬时峰值功率超过当前峰值功率门限时,对下行链路数据发起抓数请求;S4、采集相同长度的前向发射信号和反馈接收信号。本发明有效保证了预失真系统采数的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域,尤其涉及一种用于基站数字预失真系统参数估计的基站数字中频预失真系统自适应数据筛选方法。
背景技术
近年来,随着通信技术的飞速发展,特别是进入到4/5G时代,基站射频发射系统对功率放大器(Power Amplifier,PA)的线性度提出了更高的要求。PA非线性失真会引起信号带外频谱扩展和邻道干扰,降低通信系统性能。业界对PA非线性失真的校准多在数字域进行,即数字预失真(Digital Pre-Distortion,DPD),其做法是通过ADC器件采样反馈链路环回的接收信号(下称反馈接收信号),同时获取相同长度的发射链路数字中频信号(下称前向发射信号)保存在RAM等存储介质中,再利用专门的数字信号处理计算芯片(DSP)对采样保存的前向发射信号和反馈接收信号进行预处理和PA逆向建模,最终让发射链路信号实时查表到达校准失真的目的。由于DPD是通过采样前向发射信号和反馈接收信号来对PA的非线性失真进行建模,用于参数估计计算的采样信号应尽可能地包含PA非线性失真的信息以保证参数估计的准确性。考虑到非线性失真主要是大峰值信号进入PA非线性工作区被压缩引起的,因此,用于参数估计的采样信号应包含这部分被压缩的数据,即采样应该包含链路信号的大峰值部分。虽然已有一些文献和专利研究数字预失真的技术细节,但大多集中在反馈信号正交误差校准,链路时延校准和模型实现和计算优化上,对DPD系统建模的数据选择研究几乎没有。
发明内容
本发明主要目的在于提供一种可有效保证预失真系统采数可靠性的自适应数据筛选方法及系统。
本发明所采用的技术方案是:
提供一种基站数字中频预失真系统自适应数据筛选方法,包括以下步骤:
S1、自适应调整待检测的下行链路数字信号的瞬时功率的峰值功率门限;
S2、当收到采集数据请求时,对下行链路数字信号进行瞬时峰值功率检测;
S3、当检测的瞬时峰值功率超过当前峰值功率门限时,对下行链路数据发起抓数请求;
S4、采集相同长度的前向发射信号和反馈接收信号。
接上述技术方案,步骤S4中,下行链路数据发起抓数请求后,根据链路数据速率进行延迟采集,以使信号最大峰值处于所采集数据的中间位置。
接上述技术方案,步骤S1在采数等待阶段执行,具体包括:
对下行链路数字发射信号进行瞬时峰值功率检测,比较待检测的瞬时峰值功率与峰值功率门限高低;
如果瞬时峰值功率连续超过峰值功率门限到预设次数,按照预先设定的调整步进对峰值功率门限进行相应调高;
如果瞬时峰值功率连续低于峰值功率门限到预设次数,按照预先设定的调整步进对峰值功率门限进行相应调低。
本发明还提供一种基站数字中频预失真系统自适应数据选择系统,包括:
自适应功率门限调整模块,用于自适应调整待检测的下行链路数字信号的瞬时峰值功率的峰值功率门限;
功率检测模块,用于当收到采集数据请求时,对下行链路数字信号进行瞬时峰值功率检测;
数据筛选模块,用于当检测的瞬时峰值功率超过当前峰值功率门限时,对下行链路数据发起抓数请求;
采集模块,用于采集并保存相同长度的前向发射信号和反馈接收信号。
接上述技术方案,采集模块还用于在下行链路数据发起抓数请求后,根据链路数据速率进行延迟采集,以使信号最大峰值处于所采集数据的中间位置。
接上述技术方案,自适应功率门限调整模块具体包括:
比较模块,用于对下行链路数字发射信号进行瞬时峰值功率检测,比较待检测的瞬时峰值功率与峰值功率门限高低;
门限调高模块,用于如果瞬时峰值功率连续超过峰值功率门限到预设的连续超门限成功计数门限,按照预先设定的调整步进对峰值功率门限进行相应调高;
门限调低模块,用于如果瞬时峰值功率连续低于峰值功率门限到预设的连续超门限失败计数门限,按照预先设定的调整步进对峰值功率门限进行相应调低。
接上述技术方案,该系统通过FPGA实现。
接上述技术方案,整机上电后先完成软硬件初始化配置,预先烧写到FPGA内。
接上述技术方案,初始化配置包括初始化峰值功率门限、初始化峰值功率调整步进、初始化连续超门限成功计数门限、初始化连续超门限失败计数门限、连续超门限成功计数器清零以及连续超门限失败计数器清零。
接上述技术方案,预设的连续超门限成功计数门限远小于连续超门限失败计数门限;其中连续超门限成功计数门限范围为1~4,连续超门限失败计数门限范围为80~800;峰值功率门限范围为10000~40000,峰值功率调整步进范围为10~30。
本发明产生的有益效果是:本发明结合具体的工程实践,提出了一种DPD系统建模的数据选择方法,通过对下行链路数字中频信号大峰值功率自适应匹配的新算法,抓取超过峰值功率门限的数据用于DPD参数估计,有效保证了预失真系统采数的可靠性。应用本发明的数据选择方法能保证预失真建模数据的可靠性,提高基站通信系统的性能。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是本发明实施例基站数字中频预失真系统自适应数据筛选方法流程图;
图2是本发明实施例自适应功率门限调整流程图;
图3是本发明实施例大峰值信号筛选数据流程图;
图4是本发明实施例基站数字中频预失真系统自适应数据选择系统
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用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明是适用于数字中频预失真系统参数估计的数据选择方法,为保证能自适应捕获下行链路大峰值信号用于数字预失真系统建模,本发明提出了对下行链路数字中频信号大峰值功率自适应匹配的新算法,通过抓取超过峰值功率门限的数据用于DPD参数估计,有效保证了预失真系统采数的可靠性。
如图1所示,本发明实施例基站数字中频预失真系统自适应数据筛选方法,包括以下步骤:
S1、自适应调整待检测的下行链路数字信号的瞬时峰值功率的峰值功率门限;
S2、当收到采集数据请求时,对下行链路数字信号进行瞬时峰值功率检测;
S3、当检测的瞬时峰值功率超过当前峰值功率门限时,对下行链路数据发起抓数请求;
S4、采集相同长度的前向发射信号和反馈接收信号。
步骤S1在采数等待阶段执行,具体包括:
对下行链路数字发射信号进行瞬时峰值功率检测,比较待检测的瞬时峰值功率与峰值功率门限高低;
如果瞬时峰值功率连续超过峰值功率门限到预设次数(即预设的连续超门限成功计数门限),按照预先设定的调整步进对峰值功率门限进行相应调高;
如果瞬时峰值功率连续低于峰值功率门限到预设次数(即预设的连续超门限失败计数门限),按照预先设定的调整步进对峰值功率门限进行相应调低。
步骤S4中,下行链路数据发起抓数请求后,根据链路数据速率进行延迟采集,以使信号最大峰值处于所采集数据的中间位置。
本发明对于功率变化的链路数据,设置连续超门限成功计数门限远小于连续超门限失败计数门限。即通过设置连续超过峰值功率门限成功预设次数为较小值(一般置为个位数),同时设置连续低于峰值功率失败预设次数为一较大值(一般置为几百),使得峰值功率门限的调整呈现随链路信号变化快速拉升,缓慢衰落的变化趋势,准确筛选出大峰值信号用于预失真建模。
本发明的一个较佳实施例中,通过FPGA来实现上述方法,整机上电后先完成软硬件初始化配置,预先烧写到FPGA内的自适应数据筛选模块使能。
具体地,整机上电后进行正常的软硬件初始化和数字预失真系统数据选择参数配置,包括初始化峰值功率门限,初始化峰值功率调整步进,初始化连续超门限成功计数门限,初始化连续超门限失败计数门限,连续超门限成功计数器清零,连续超门限失败计数器清零等。等待软件系统完成载波配置后,预先烧写到FPGA内部的自适应数据筛选模块使能。
在采数等待阶段,即峰值功率门限调整模式开始工作,用于实时匹配下行链路信号瞬时峰值功率。在DPD离线计算预失真系数的采数等待时间内,FPGA峰值功率门限调整模块实时对下行链路数字发射信号进行瞬时峰值功率检测,比较待检测的瞬时峰值功率与峰值功率门限高低。如果瞬时峰值功率连续超过峰值功率门限到预设次数,按照预先设定的调整步进对峰值功率门限进行相应调高;如果瞬时峰值功率连续低于峰值功率门限到预设次数,按照预先设定的调整步进对峰值功率门限进行相应调低。实时检测实时调整,自适应地匹配下行数字链路的最大峰值功率,峰值功率门限调整模块流程如图2所示。
采数请求阶段,大峰值信号筛选采数模式开始工作,筛选大峰值信号用于DPD参数估计
DSP发起采数请求后,峰值功率门限调整模块暂停工作,锁存峰值功率门限并更新。FPGA对下行链路数字信号进行瞬时峰值功率检测,当检测的瞬时峰值功率超过更新的峰值功率门限时,对链路数据发起抓数请求,保存相同长度的前向发射信号和反馈接收信号到RAM。需要指出的是,发起抓数请求后要根据链路数据速率设定一固定延迟,保证信号最大峰值处于采到数据的中间位置,避免峰值信号在时延对齐校准时被截去,大峰值信号筛选采数流程如图3所示。采数结束阶段,已抓取数据回传DSP进行信号处理,峰值功率调整模式使能,继续工作。
本发明的另一实施例中,以Xilinx XC7Z035硬件平台,信号配置为20兆赫兹LTE信号,信号速率为122.88Msps,峰均比为7.5dB,数字功率为-14dBfs为例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图2所示,自适应功率门限调整流程主要包括以下步骤:
S201、在采数等待阶段,峰值功率门限调整模块使能,峰值功率门限调整模式开始工作,用于筛选链路数据瞬时峰值功率峰值。
S202、整机上电启动先完成软硬件初始化和预失真系统参数配置,预先烧写到FPGA内的自适应数据筛选模块开始工作。
具体地,整机上电后进行正常的软硬件初始化,包括但不限于数字板驱动的初始化,PA工作状态配置,接口和寄存器读写状态检查,看门狗电路检查,信号载波配置,ADC/DAC状态检查等。进行数字预失真系统数据选择参数配置,初始化峰值功率门限范围:10000~40000,初始化峰值功率调整步进范围:10~30,初始化连续超门限成功计数门限范围:1~4,初始化连续超门限失败计数门限范围:80~800。本实施例中初始化峰值功率门限Power_thr为20000,初始化峰值功率调整步进Adj_step为20,初始化连续超门限成功计数门限Succ_cnt_thr为2,初始化连续超门限失败计数门限Fail_cnt_thr为800,连续超门限成功计数器Succ_cnt置0,连续超门限失败计数器Fail_cnt置0。等待软件系统完成载波配置后,预先烧写到FPGA内部的自适应数据筛选模块使能。
S203、DPD离线计算预失真系数的采数等待时间内,FPGA峰值功率门限调整模块对下行数字链路信号进行实时瞬时峰值功率power_peak检测。
S204、判断瞬时峰值功率power_peak是否大于峰值功率门限Power_thr。
S205、当检测的瞬时峰值功率power_peak小于峰值功率门限Power_thr(该实施例中峰值功率门限Power_thr为20000)时,Fail_cnt会自增1,Succ_cnt置0,转入执行步骤S207。
S206、当检测的瞬时峰值功率power_peak大于峰值功率门限20000时,Succ_cnt会自增1,Fail_cnt置0,转入执行步骤S209。
S209、当峰值功率门限与信号实际峰值功率差异较大时,会触发连续比较,其结果是Succ_cnt或Fai_cnt增加。即判断Succ_cnt是否超过Succ_cnt_thr。
S210、当Succ_cnt超过Succ_cnt_thr时,并触发峰值功率门限调整,Power_thr按照预先设定的调整步进Adj_step自增20,Succ_cnt和Fai_cnt置0,重新计数;
S211、Power_thr调整后,更新峰值功率门限Power_thr;
S207、判断连续超门限失败次数Fail_cnt是否超过连续超门限失败计数门限Fail_cnt_thr;
S208、当Fail_cnt超过Fail_cnt_thr时,也会触发峰值功率门限调整,Power_thr会按照预先设定的调整步进自减20,Succ_cnt/Fai_cnt均置0重新计数比较,转入执行步骤S211。
多次实时检测实时调整,使得峰值功率门限最终通过自适应算法匹配到链路实际的最大峰值功率。
采数请求阶段,大峰值信号筛选采数模式开始工作,筛选大峰值信号用于DPD参数估计。如图3所示,大峰值信号筛选数据流程主要包括以下步骤:
S301、DSP发起采数请求;
S302、峰值功率门限调整模块去使能,暂停工作,锁存峰值功率门限Power_thr并保存;
S303、FPGA对下行链路数字信号进行抓取,并对瞬时峰值功率检测,计算瞬时峰值功率Power_peak;
S304、判断瞬时峰值功率Power_peak是否超过峰值功率门限Power_thr;
S305、当待检测瞬时峰值功率Power_peak超过Power_thr时,FPGA对链路数据发起抓数请求,预设一固定延迟值后(此例为512采样点对应延迟),保存相同长度的前向发射信号和反馈链路经ADC采样后的接收信号到指定RAM;
S306、采数请求响应结束,峰值功率门限调整模块使能。即采数响应结束后,已采样数据传回DSP做进一步的信号处理,FPGA恢复采数等待状态。峰值功率调整模块使能,峰值功率门限Power_th根据链路信号峰值变化自适应调整,等待下一次采数请求。
本发明实施例基站数字中频预失真系统自适应数据选择系统,主要用于实现上述自适应数据选择方法,可通过FPGA实现。如图4所示,该系统包括:
自适应功率门限调整模块401,用于自适应调整待检测的下行链路数字信号的瞬时峰值功率的峰值功率门限;
功率检测模块402,用于当收到采集数据请求时,对下行链路数字信号进行瞬时峰值功率检测;
数据筛选模块403,用于当检测的瞬时峰值功率超过当前峰值功率门限时,对下行链路数据发起抓数请求;
采集模块404,用于采集并保存相同长度的前向发射信号和反馈接收信号。
采集模块404还用于在下行链路数据发起抓数请求后,根据链路数据速率进行延迟采集,以使信号最大峰值处于所采集数据的中间位置。
自适应功率门限调整模块401具体包括:
比较模块,用于对下行链路数字发射信号进行瞬时峰值功率检测,比较待检测的瞬时峰值功率与峰值功率门限高低;
门限调高模块,用于如果瞬时峰值功率连续超过峰值功率门限到预设次数,按照预先设定的调整步进对峰值功率门限进行相应调高;
门限调低模块,用于如果瞬时峰值功率连续低于峰值功率门限到预设次数,按照预先设定的调整步进对峰值功率门限进行相应调低。
该系统的每个模块均是用于实现上述方法步骤,在此不赘述。
综上,本发明通过对下行链路数字中频信号大峰值功率自适应匹配的新算法,通过抓取超过峰值功率门限的数据用于DPD参数估计,有效保证了预失真系统采数的可靠性。
应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种基站数字中频预失真系统自适应数据筛选方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、自适应调整待检测的下行链路数字信号的瞬时功率的峰值功率门限;
S2、当收到采集数据请求时,对下行链路数字信号进行瞬时峰值功率检测;
S3、当检测的瞬时峰值功率超过当前峰值功率门限时,对下行链路数据发起抓数请求;
S4、采集相同长度的前向发射信号和反馈接收信号;
步骤S1在采数等待阶段执行,具体包括:
对下行链路数字发射信号进行瞬时峰值功率检测,比较待检测的瞬时峰值功率与峰值功率门限高低;预先设置连续超过峰值功率门限成功的第一预设次数远小于连续超过峰值功率门限失败的第二预设次数;
如果瞬时峰值功率连续超过峰值功率门限到第一预设次数,按照预先设定的调整步进对峰值功率门限进行相应调高;
如果瞬时峰值功率连续低于峰值功率门限到第二预设次数,按照预先设定的调整步进对峰值功率门限进行相应调低。
2.根据权利要求1所述的基站数字中频预失真系统自适应数据筛选方法,其特征在于,步骤S4中,下行链路数据发起抓数请求后,根据链路数据速率进行延迟采集,以使信号最大峰值处于所采集数据的中间位置。
3.一种基站数字中频预失真系统自适应数据选择系统,其特征在于,包括:
自适应功率门限调整模块,用于自适应调整待检测的下行链路数字信号的瞬时峰值功率的峰值功率门限;
功率检测模块,用于当收到采集数据请求时,对下行链路数字信号进行瞬时峰值功率检测;
数据筛选模块,用于当检测的瞬时峰值功率超过当前峰值功率门限时,对下行链路数据发起抓数请求;
采集模块,用于采集并保存相同长度的前向发射信号和反馈接收信号;
其中自适应功率门限调整模块具体包括:
比较模块,用于对下行链路数字发射信号进行瞬时峰值功率检测,比较待检测的瞬时峰值功率与峰值功率门限高低;预先设置连续超过峰值功率门限成功的第一预设次数远小于连续超过峰值功率门限失败的第二预设次数;
门限调高模块,用于如果瞬时峰值功率连续超过峰值功率门限到第一预设次数,按照预先设定的调整步进对峰值功率门限进行相应调高;
门限调低模块,用于如果瞬时峰值功率连续低于峰值功率门限到第二预设次数,按照预先设定的调整步进对峰值功率门限进行相应调低。
4.根据权利要求3所述的基站数字中频预失真系统自适应数据选择系统,其特征在于,采集模块还用于在下行链路数据发起抓数请求后,根据链路数据速率进行延迟采集,以使信号最大峰值处于所采集数据的中间位置。
5.根据权利要求3所述的基站数字中频预失真系统自适应数据选择系统,其特征在于,该系统通过FPGA实现。
6.根据权利要求5所述的基站数字中频预失真系统自适应数据选择系统,其特征在于,整机上电后先完成软硬件初始化配置,预先烧写到FPGA内。
7.根据权利要求6所述的基站数字中频预失真系统自适应数据选择系统,其特征在于,初始化配置包括初始化峰值功率门限、初始化峰值功率调整步进、初始化连续超门限成功计数门限、初始化连续超门限失败计数门限、连续超门限成功计数器清零以及连续超门限失败计数器清零。
8.根据权利要求7所述的基站数字中频预失真系统自适应数据选择系统,其特征在于,预设的连续超门限成功计数门限远小于连续超门限失败计数门限;其中连续超门限成功计数门限范围为1~4,连续超门限失败计数门限范围为80~800;峰值功率门限范围为10000~40000,峰值功率调整步进范围为10~30。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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