WO2012155515A1

WO2012155515A1 - 一种gsm系统中的信号校正方法及装置

Info

Publication number: WO2012155515A1
Application number: PCT/CN2011/084393
Authority: WO
Inventors: 李子荣; 岳亮; 朱登魁; 鲁照华
Original assignee: 中兴通讯股份有限公司
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2012-11-22
Also published as: CN102790978A; CN102790978B

Description

一种 GSM系统中的信号校正方法及装置技术领域

本发明涉及通讯技术，尤其涉及一种全球移动通信（GSM , Global System of Mobile communication ) 系统的信号校正方法及装置。背景技术

图 1 为现有技术中经非线性功率放大后，输入信号与输出信号之间的关系示意图。从图 1 中可以看出，由于非线性功率放大器的非线性，尤其当非线性功率放大器的输出接近饱和区时，信号失真严重，特别是在信号幅值较大的部分，但是，同时当非线性功率放大器工作在接近输出信号的饱和区时，工作效率较高。因此，需要减小非线性功率放大器的失真。数字预失真（DPD, Digital Predistortion )技术可以提前对信号进行校正，减少非线性功率放大器的失真，从而提高基站的非线性功率放大器的效率。图 2为现有技术中采用 DPD对信号进行提前校正的示意图，在该图中，输入信号首先经过 DPD处理，处理后的输出信号作为非线性功率放大器的输入信号。由于加入了 DPD处理，在理想情况下，输出信号 y为输入信号 X 的线性函数，即y=kx, 其中 k为常数。

DPD技术主要基于数学模型，该模型的参数估计需要使用从系统中实际抽取的样本数据，当样本数据失真比较严重时，将会影响数据模型的性能，因此，需要选择适当的样本数据，从而确定非线性功率放大器的工作点和估计模型参数。现有技术中一般基于信号时域的幅度相关性，确定样本数据。

但是，对于 GSM系统，由于系统的信号具有等幅调制的特性，仅仅依靠时域的相关性，很难辨识失真特别严重的数据，从而无法选择出较佳的样本数据，导致无法有效的对信号提前校正，非线性功率放大器的输出信号失真较严重。发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种 GSM 系统中的信号校正方法及装置，用以解决现有技术在 GSM系统中无法选择较佳的样本数据，导致无法有效对信号提前校正问题。

本发明实施例提供一种全球移动通信 GSM系统中的信号校正方法，该校正方法包括：

针对获取的前向数字信号序列和反馈数字信号序列的模构成的样本对集合，确定所述样本对集合中出现每个局部最小值时的前向数字信号序列和反馈数字信号序列的位置；

根据确定的所述样本对集合中出现每个局部最小值的前向数字信号序列和反馈数字信号序列的位置，确定出现每个局部最小值的前向数字信号和反馈数字信号的概周期；

针对不同的反馈信号的时延值，确定出现每个局部最小值的前向数字信号和反馈数字信号的概周期差的和值，将所述和值的最小值对应的时延值，确定为反馈信号的系统时延估计值；

选择确定的系统时延估计值中满足设定条件的样本对，作为进行数字预失真处理的数据，并根据选择的数据进行数字预失真处理，根据数字预失真处理的结果为信号进行校正。

本发明实施例提供一种全球移动通信 GSM系统中的信号校正装置，该装置包括：位置确定模块、概周期确定模块、时延确定模块、以及校正模块；其中，

位置确定模块，用于针对获取的前向数字信号序列和反馈数字信号序列的模构成的样本对集合，确定所述样本对集合中出现每个局部最小值时的前向数字信号序列和反馈数字信号序列的位置；

概周期确定模块，用于根据确定的所述样本对集合中出现每个局部最小值的前向数字信号序列和反馈数字信号序列的位置，确定出现每个局部最小值的前向数字信号和反馈数字信号的概周期；

时延确定模块，用于针对不同的反馈信号的时延值，确定出现每个局部最小值的前向数字信号和反馈数字信号的概周期差的和值，并将所述和值的最小值对应的时延值，确定为反馈信号的系统时延估计值；

校正模块，用于选择确定的系统时延估计值中满足设定条件的样本对，作为进行数字预失真处理的数据，并根据选择的数据进行数字预失真处理，根据数字预失真处理的结果为信号进行校正。

本发明实施例提供了一种 GSM系统中的信号校正方法及装置，该方法通过确定样本对集合中出现每个局部最小值时的前向数字信号序列和反馈数字信号序列的位置，并确定出现每个局部最小值的位置前向数字信号和反馈数字信号的概周期，根据每个前向数字信号和反馈数字信号的概周期差的和值对应的系统时延估计值，选择系统时延估计值满足设定条件的样本对作为进行数字预失真处理的数据，从而进行校正。采用基于本发明实施例的数字预失真训练样本数据的选择方法，可以保证选择的样本数据的正确性，控制反馈信号的误差向量幅度，避免相位失真，保证校正的准确性。附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图 1 为现有技术中经非线性功率放大后，输入信号及输出信号间的关图 2为现有技术中采用 DPD对信号进行提前校正的示意图；图 3为本发明实施例提供的 GSM系统中的信号校正过程；

图 4为本发明实施例提供的 DPD处理原理示意图；

图 5为本发明实施例提供的 DPD处理流程示意图；

图 6为本发明实施例提供的进行 DPD样本数据选择的过程；

图 7为本发明实施例提供的校正方法， Λ = 1⁸⁴·³²ΜΗζ，/。= 10ΜΗζ时，前向信号和反馈信号的幅度曲线；

图 8为本发明实施例提供的一种全球移动通信 GSM系统中的信号校正装置结构示意图。具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例为了选择较佳的样本数据，有效地对信号提前进行校正，减小非线性功率放大器输出信号的失真，提供了一种 GSM系统中的信号校正方法及装置。图 3为本发明实施例提供的 GSM系统中的信号校正过程，该过程包括以下步驟：

S301 : 针对获取的前向数字信号序列和反馈数字信号序列的模所构成的样本对集合，确定所述样本对集合中出现每个局部最小值时的前向数字信号序列和反馈数字信号序列的位置。

这里，所述确定所述样本对集合中出现每个局部最小值时的前向数字信号序列和反馈数字信号序列的位置，包括：

满足 l di l M + l 时，则为一个局部最

J、值， '为所述样本对集合中的第 Z '个局部最小值的位置, S302: 根据确定的所述样本对集合中出现每个局部最小值的前向数字信号序列和反馈数字信号序列的位置，确定出现每个局部最小值的前向数字信号和反馈数字信号的概周期。

所述确定出现每个局部最小值的前向数字信号和反馈数字信号的概周期，包括：

根据 ⁼κ ' , 确定出现每个局部最小值的前向数字信号和反馈数字信号的概周期。

tx fb 其中，为最小值的索引对应的前向数字信号的概周期，为最小值的索引对应的反馈数字信号的概周期。

S303: 针对不同的反馈信号的时延值，确定出现每个局部最小值的前向数字信号和反馈数字信号的概周期差的和值，将所述和值的最小值对应的时延值，确定为反馈信号的系统时延估计值。

所述将所述和值的最小值对应的时延值，确定为反馈信号的系统时延估计值，包括：根据 , 确定系统时延估计值，其中， ^为

系统时延估

计值，为 Τ个出现局部最小值的个数，对应的每个前向数字信号和反馈数字信号对应的概周期差的和。

S304: 选择确定的系统时延估计值中满足设定条件的样本对，作为进行 DPD处理的数据，并根据选择的数据进行 DPD处理，根据 DPD处理的结果为信号进行校正。

选择确定的系统时延估计值中满足设定条件的样本对，作为进行 DPD 处理的数据，包括：选择满足 ^_τ。Ι^≤ 的样本对，作为进行 DPD处理的数据，其中， ^为预设的阈值， ^τ。为用其它方法计算的反馈信号的系统时延。

在该 GSM系统中的信号校正过程中，较重要的是进行 DPD处理。图 4为本发明实施例提供的 DPD处理原理示意图，当获取了数字中频信号后，对该数字中频信号进行 DPD处理，将处理后的信号转换为数字信号，并进行上变频处理，之后将上变频后的数字信号输入到功率放大器，该功率放大器的输出与发射天线连接，该功率放大器的输出信号送入发射天线发送。同时，该功率放大器获取该发射天线发射的信号，对该信号进行 1/K的功率衰减系数、以及下变频处理，处理后的信号转换为模拟信号，并作为 DPD 处理的反馈信号，通过 DPD等校正处理输出到发射天线发送。从前向信号到反馈信号，系统存在时延，即：时刻 tl的中频信号，经反馈后在时刻 t2

( t2>tl )到达 DPD模块， ^{7 =} _ 称为中频信号的系统时延。

图 5为本发明实施例提供的 DPD处理流程示意图，在该 DPD处理流程中包括： DPD模型、模型参数求取、以及信号误差计算。当获取了数字中频信号后，该数字中频信号的一部分作为 DPD模型的一个输入信号，另一部分作为信号误差计算的输入信号，并且反馈信号作为信号误差计算的另一输入信号，信号误差计算的输出信号作为模拟参数求取的输入信号，模拟参数求取的输出信号作为 DPD模型的另一输入信号， DPD模型的输出取负值作为加法器的一个输入信号，数字中频信号的再一部分作为加法器的另一输入信号，加法器的输出信号发送到模数转换器。

采用本发明实施例中的 DPD技术中的训练样本选择方案，可以有效地选择训练样本数据，保证采用 DPD技术的 GSM系统可以防止相位失真。

对于 GSM系统，基带信号可以表示为下式：

被

q(t-iT_b) = g(u)du

(1.1) 具体地，在（i.i ) 式中， =^1/2, ^r-^48/(^L3*¹⁰⁷), ')表示第 '·个发送的符号，并且，其中, g{t) = h{t)®rect (1.2)

@为卷积，在（1.2) 式中， ^reciW定义如下:

另外， WO为高斯滤波器的输入函数，其定义如下:

并且， (1.4) 式中， _Δ Q₃ (1.5)

下面以两路 GSM基带中频信号为例进行说明，其中，所述两路 GSM 基带中频信号的中频零点不一定在两个频段的重点。

所述两路中频信号的和为 ^O), 其中， s_IF(t,b) = A-exp _FYb_x{i)q{t-iT_b)-2 f₀t

+A - ex π b₂{i)q{t - iT_b) + Ιπ/

_:

从（ 1.6

)式可以看出，相当于：信号 = cos 0.5^_F∑ (-^ (i) + b₂ (i))q(t - iT_b ) + 2π _οΙ

调制，调制的瞬时频率为: d .5πΗ_Ρ X ( -b, (i) + b₂(i))q(t- iT_b ) + 2π _ο,

( 1.7 )

才艮据（1.7 )式，令 '·=ι , 当 + 全为 2时， ² )存在最大值, 当 + ('·)全为 -₂时，存在最小值。并且：

J

其中， ^erf0是误差函数 ( error function ), 因 it匕可口，

_7j ^ ^ f } f ^ f f

dt ( 1.9 ) 其中， Φ为 W对应的函数，为两路中频信号距离中频信号频域中心 f 6 KHz

点的距离。对于 GSM系统， ——― ⁴ ， ^为一个周期的包络函数，对于一个抽样频率为的中频信号来说，一般有 ^/()远大于其数字信号周期 N_p约为：

其中，数字信号周期^是指：从谷峰到谷峰的距离，准确来说，该周期应该为概周期。例如，在/_s ⁼¹⁸⁴·^32MHZ，/。^=1()MHZ的配置下，一般情况下, 数字信号周期在 18和 19个点之间，由于是信号的模，因此, 为 9 10 jOM^b^ + b^qit-iT,) 并且根据（ 1.6 )式可知， ' 的相位由 '·=ι 确定，并且在一个符号内连续变化；若 ^+ ^≠(),则长度约 /⁴,对应 ⁶⁸⁽⁾ 个采样点，变化緩慢，若^ + ^^^, 则基本没有变化。

因此，从上面分析可知，由于信号的变化周期较短，对于 GSM系统中信号进行大幅度的削峰、或不当的提升功放的工作点，由于相位变化较緩慢，使得容量引入大量的失真，造成信号性能的恶化。而经实际数据分析，信号失真后仍然表现出与原信号相似的波形，反馈信号的误差向量幅度 ( error vector magnitude, EVM ) =1%, 相位会严重失真。

同时，（ 1.6)式为一个概周期函数，概周期函数经过功率放大的非线性失真后仍然是概周期函数。因此，提出了本发明实施例中的信号校正方法，在该信号校正方法中，首先要进行 DPD样本数据的选择。

图 6为本发明实施例提供的进行 DPD样本数据选择的过程，该过程包括以下步驟：

S601: 针对前向数字信号序列和反馈数字信号序列 ^("), 分别求两个数字信号序列的模。

其中，前向数字信号序列包括：数字中频信号序列、或经 DPD处理后的数字中频信号序列。反馈信号序列包括：来自功率放大器输出端的、最接近发射天线的信号序列、或经处理后接入 DPD处理模块的信号序列。

S602: 针对获取的前向数字信号序列和反馈数字信号序列的模所构成的样本对集合 s, 确定所述样本对集合 s中出现每个局部最小值时的前向数字信号和反馈数字信号的位置。这里，所述样本对集合 s为 { (")，^(")}, 确定所述样本对集合 S中出现每个局部最小值时的前向数字信号和反馈数字信号的位置，即：确定所述样本对集合 w'^ )}中每个局部最小值的索引。

满足（1.11)式时，则 ι ι为一个局部最小值，其中， ^/ ^为样本对 S第个局部最小值的索引；

即：第个数值较其前的第个数值小，并且较其后的个数值也小时，则为最小值的索引。

S603 : 根据确定的所述样本对集合 s 中出现每个局部最小值的前向数字信号序列和反馈数字信号序列的位置，确定出现每个局部最小值的前向数字信号和反馈数字信号的概周期。

即. ^ ⁼ ¾÷i -¾ ( 1 12 )

d

S604: 针对不同的反馈信号的时延值，确定出现每个局部最小值的前向数字信号和反馈数字信号的概周期差的和值，将所述和值的最小值对应的时延值，确定为反馈信号的系统时延估计值。

即：对于由前向数字信号序列及反馈数字信号序列构成的样本序对

{χ;' (η ) , χ^ (η )} ^ τ是出现局部最小值的个数，用下式求反馈信号的系统时延估计值：

d

其中， ^为系统时延估计值， ^P 为 T个出现局部最小值的个数，对应的每个前向数字信号和反馈数字信号对应的概周期差的和。

S605 : 选择确定的系统时延估计值中满足设定条件的样本对，作为进行 DPD处理的数据。

该满足设定条件是指， ^T。l^≤ , 其中是预设的阈值， ^T。是用其它方法计算的反馈信号的系统时延，即：用概周期估计出来的时延估计与其它方法计算出来的时延之差在一定范围内。当确定的系统时延估计值满足设定条件时，将确定的系统时延估计值对应的样本序对，作为确定的处理的数据，即作为训练样本。

下面以一个具体的例子进行说明，中频信号符合（ 1.6 ) 式，且 s= 184.32MHz, ₀=10MHz. 其中， Λ是中频信号的抽样频率， Λ是两路中频信号离中频信号频域中心点的距离。在发射 GSM信号时，采集 10组前向数字信号序列和反馈数字信号序列的中频数据，每个数据为 8192点的数字信号，即

s=l, 2, ..., 10, 概周期一般不超过 20。

测定反馈信号时延 ^τ。=119, 阈值^ ⁼⁵, 在（1.13)式中， c。=90，C = 50, 按照（ 1.11 ) ~ ( 1.13 ) 式，假设求得系统时延估计值 } = [120,127,116,118,123,113,119,120,110,122] , 根据 | _s- τ。|≤ , 选出 = [l，³，⁴，⁵，⁷，⁸，10]共七个训练样本；其中，一个训练样本包含一个样本序对，即：一个训练样本包含一个样本对。

设所有样本个数为 ^， ^内的样本个数为若謂 ^{< r}L , 则射频的功放工作点下调 IdBm, 务 ^{M I N > r}H , 则射频的功放工作点上调 IdBm, 这里为预设值。上述过程可多次执行。

图 7为本发明实施例提供的校正方法， /_s=l⁸⁴.³²MHz,/。=10MHz时，前向信号和反馈信号的幅度曲线。从该图中可以看出，前向信号的幅度曲线和反馈信号的幅度曲线很接近，失真较小。

其中，横轴表示离散时间，纵轴表示幅度绝对值（模），前向数据采用虚线表示，反馈数据采用实线表示。

图 8为本发明实施例提供的一种全球移动通信 GSM系统中的信号校正装置结构示意图，所述装置包括：位置确定模块 81 , 用于针对获取的前向数字信号序列和反馈数字信号序列的模所构成的样本对集合，确定所述样本对集合中出现每个局部最小值时的前向数字信号序列和反馈数字信号序列的位置；

概周期确定模块 82, 用于根据确定的所述样本对集合中出现每个局部最小值的前向数字信号序列和反馈数字信号序列的位置，确定出现每个局部最小值的前向数字信号和反馈数字信号的概周期；

时延确定模块 83, 用于针对不同的反馈信号的时延值，确定出现每个局部最小值的前向数字信号和反馈数字信号的概周期差的和值，并将所述和值的最小值对应的时延值，确定为反馈信号的系统时延估计值；

校正模块 84, 用于选择确定的系统时延估计值中满足设定条件的样本对，作为进行 DPD处理的数据，并根据选择的数据进行 DPD处理，根据 DPD处理的结果为信号进行校正。所述位置确定模块 81 , 具体用于：当

满足 i)|>| ^+^Μ^ 时，则

为一个局部最小值， ^为所述样本对集合中的第个局部最小值的位置。

所述概周期确定模块 82, 具体用于：根据确定出现每个局部最小值的前向数字信号和反馈数字信号的概周期，其中，为最小值的索引 ^对应的前向数字信号的概周期，为最小值的索引 ^对应的反馈数字信号的概周期。所述时延确定模块 83, 具体用于：根据

，

T ,

确定系统时延估计值，其中， ^为系统时延估计值， '=ι ^| " " 为丁个出现局部最小值的个数，对应的每个前向数字信号和反馈数字信号对应的概周期差的和。

所述校正模块 84, 具体用于：选择满足 ^_T。l^≤ 的样本对，作为进行

DPD处理的数据，其中，为预设的阈值， ^τ。为用其它方法计算的反馈信号的系统时延。

本发明实施例提供了一种 GSM系统中的信号校正方法及装置，该方法通过确定样本对集合中出现每个局部最小值时的前向数字信号序列和反馈数字信号序列的位置，并确定每个最小值的位置前向数字信号和反馈数字信号的概周期，根据每个前向数字信号和反馈数字信号的概周期差的和值对应的系统时延估计值，选择确定的系统时延估计值中满足设定条件的样本对，作为进行 DPD处理的数据，从而进行校正。采用基于本发明实施例的 DPD训练样本数据的选择方法，可以保证选择的样本数据的正确性，控制反馈信号的误差向量幅度，避免相位失真，保证校正的准确性。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims

权利要求书

1、一种全球移动通信 GSM系统中的信号校正方法，其特征在于，该方法包括：

2、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述确定所述样本对集合中出现每个局部最小值时的前向数字信号序列和反馈数字信号序列的位置，包括：

- i)|>| ( ,| ,+i)|>| ,)|时，则 ( ·)|

为一个局部最小值， '为所述样本对集合中的第个局部最小值的位置。

3、根据权利要求 2所述的方法，其特征在于，所述确定出现每个局部最小值的前向数字信号和反馈数字信号的概周期，包括：

根据 ^=k^ , 确定出现每个局部最小值的前向数字信号和反馈数字信号的概周期；其中，为最小值的索引^对应的前向数字信号的概周期，为最小值的索引 ^对应的反馈数字信号的概周期。

4、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述将和值的最小值对应的时延值，确定为反馈信号的系统时延估计值，包括：根据 , 确定系统时延估计值；其中， ^为系统时延估

计值， ' 为 T个出现局部最小值的个数，对应的每个前向数字信号和反馈数字信号对应的概周期差的和。

5、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述选择确定的系统时延估计值中满足设定条件的样本对，作为进行数字预失真处理的数据，包括：选择满足 ^_T。l^≤ 的样本对，作为进行数字预失真处理的数据；其中，

^为预设的阈值， ^τ。为用其它方法计算的反馈信号的系统时延。

6、一种全球移动通信 GSM系统中的信号校正装置，其特征在于，装置包括：位置确定模块、概周期确定模块、时延确定模块、以及校正模块；其中，

时延确定模块，用于针对不同的反馈信号的时延值，确定出现每个局部最小值的前向数字信号和反馈数字信号的概周期差的和值，并将所述和值的最小值对应的时延值，确定为反馈信号的系统时延估计值；校正模块，用于选择确定的系统时延估计值中满足设定条件的样本对，作为进行数字预失真处理的数据，并根据选择的数据进行数字预失真处理，根据数字预失真处理的结果为信号进行校正。

7、根据权利要求 6所述的装置，其特征在于，所述位置确定模块，具体用于：当满足丄)1 ( ，l ⁺¹)l ( 时, 则 IUI为—个局部最小值， ^为所述样本对集合中的第个局部最小值的位置。

8、根据权利要求 7所述的装置，其特征在于，所述概周期确定模块，

具体用于：确定出现每个局部最小值的前向数字信号和反馈数字信号的概周期；其中，为最小值的索引^对应的前向数字信号

fb ；

的概周期，为最小值的索引对应的反馈数字信号的概周期。

9、根据权利要求 6所述的装置，其特征在于，所述时延确定模块，具体用于：根据确定系统时延估计值；其中,

^为系统时延估

计值，为 T个出现局部最小值的个数，对应的每个前向数字信号和反馈数字信号对应的概周期差的和。

10、根据权利要求 6所述的装置，其特征在于，所述校正模块，具体用于：选择满足 ^_T。l^≤ 的样本对，作为进行数字预失真处理的数据；其中，为预设的阈值， ^τ。为用其它方法计算的反馈信号的系统时延。