一种数字预失真功放系统及其处理信号的方法 【技术领域】
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种数字预失真功放系统及其处理信号的方法。
背景技术
近年来，随着3G网络的大规模建设，为了降低CAPEX(CapitalExpenditure，资本性投资)和OPEX(Operating Expense，运营成本)，功率放大器的效率越来越成为运营商关注的焦点。
现有技术中的数字预失真功放系统，如图1，包括下变频单元、削峰单元CFR、数字预失真单元DPD、上变频单元、功率放大器PA及反馈下变频单元，下变频单元的输入端用于接收输入的射频信号，输出端依次通过削峰单元、数字预失真单元、上变频单元与功率放大器的输入端连接，反馈下变频单元的输入端与功率放大器的输出端耦合连接，反馈下变频单元的输出端与数字预失真单元的输入端连接；下变频单元将输入的射频信号下变频、模数转换成数字中频信号，再经过削峰单元的削峰处理后输出到数字预失真单元，数字预失真单元对输入的数字中频信号进行预失真处理后输出到上变频单元，上变频单元将该数字中频信号上变频、数模转换为射频信号，再经过功率放大器的功率放大后输出；反馈下变频单元耦合部分功率放大后的射频信号，并将耦合到的信号进行下变频、模数转换为数字信号输出到数字预失真单元，数字预失真单元比较该反馈下变频单元输出的数字信号和削峰单元输出的数字中频信号，根据比较结果计算出数字预失真参数，并根据计算出的预失真参数对削峰单元输出的数字中频信号进行预失真处理。
在该数字预失真功放系统中，由于削峰单元和数字预失真单元需要根据输入的射频信号的载波类型来进行参数配置，所以当输入的射频信号的载波类型不确定时，则不能对削峰单元和数字预失真单元的参数进行配置。则将导致削峰单元不能正确的对信号进行削峰处理，数字预失真单元不能正确的工作。
【发明内容】
本发明提供了一种数字预失真功放系统及其处理信号的方法，其能检测出下变频单元输出的数字中频信号的载波类型，根据载波类型能对削峰单元和数字预失真单元进行参数配置。
本发明的技术方案是：
一种数字预失真功放系统，其包括下变频单元、削峰单元、数字预失真单元、上变频单元、功率放大器及反馈下变频单元，下变频单元的输入端用于接收输入的射频信号，输出端依次通过削峰单元、数字预失真单元、上变频单元与功率放大器的输入端连接，反馈下变频单元的输入端与功率放大器的输出端耦合连接，反馈下变频单元的输出端与数字预失真单元的输入端连接；
还包括：载波搜索单元、控制单元和存储单元，所述载波搜索单元的输入端与所述下变频单元的输出端连接，所述存储单元与所述控制单元连接，所述控制单元与所述载波搜索单元的输出端连接；所述存储单元存储有所述削峰单元和数字预失真单元对不同载波类型的信号处理时的配置参数；
所述载波搜索单元确定所述下变频单元输出的数字中频信号的载波类型，并将该载波类型输出到所述控制单元；
所述控制单元根据所述载波类型从所述存储单元调出所述载波类型对应的配置参数，并将该对应的配置参数分别输出给所述削峰单元和数字预失真单元。
一种数字预失真功放系统处理信号的方法，所述数字预失真功放系统包括下变频单元、削峰单元、数字预失真单元、上变频单元、功率放大器及反馈下变频单元，所述下变频单元的输入端用于接收输入的射频信号，输出端依次通过削峰单元、数字预失真单元、上变频单元与功率放大器的输入端连接，所述反馈下变频单元的输入端与所述功率放大器的输出端耦合连接，所述反馈下变频单元的输出端与所述数字预失真单元的输入端连接；
所述方法包括：
步骤一、计算所述下变频单元输出的数字中频信号在预定采样频率段内的第一功率；
步骤二、按预定扫描间隔依次对预定频率段内的所述数字中频信号进行扫描；
步骤三、计算每次扫描出的频率点的信号的功率；
步骤四、分别计算所述第一功率与所述每次扫描出的频率点地信号的功率的比值，比较所述比值与预定门限值的大小，根据比较结果判断所述每次扫描出的频率点有无信号；
步骤五、根据判断出的有无信号的频率点确定所述数字中频信号的载波类型；
步骤六、从预先存储的与不同的载波类型对应的配置参数中调出与所述载波类型对应的配置参数，并将该对应的配置参数分别输出给所述削峰单元和数字预失真单元。
本发明的数字预失真功放系统及其处理信号的方法，所述功放系统在输入的射频信号的载波类型不确定时，其载波搜索单元可以搜索到下变频单元输出的数字中频信号的载波类型并输出到控制单元，控制单元从存储单元中调出不同的载波类型对应的配置参数并分别输出到削峰单元和数字预失真单元，削峰单元和数字预失真单元即可根据相应的配置参数进行工作，保证了削峰单元能正确的对信号进行削峰处理、数字预失真单元也能正确的工作。
【附图说明】
图1是现有技术中数字预失真功放系统的原理框图；
图2是本发明数字预失真功放系统在实施例一中的原理框图；
图3是本发明数字预失真功放系统在实施例二中的原理框图；
图4是本发明载波搜索单元在实施例三、实施例四中的原理框图；
图5是本发明载波搜索单元在实施例五中的原理框图。
【具体实施方式】
本发明的数字预失真功放系统及其处理信号的方法，所述功放系统在输入的射频信号的载波类型不确定时，其载波搜索单元可以搜索到下变频单元输出的数字中频信号的载波类型并输出到控制单元，控制单元从存储单元中调出不同的载波类型对应的配置参数并分别输出到削峰单元和数字预失真单元，削峰单元和数字预失真单元即可根据相应的配置参数进行工作，保证了削峰单元能正确的对信号进行削峰处理、及数字预失真单元也能正确的工作。
下面结合附图对本发明的实施例做一详细的阐述。
实施例一
如图2所示的本发明数字预失真功放系统的一种实施方式，包括下变频单元、削峰单元CFR、数字预失真单元DPD、上变频单元、功率放大器、反馈下变频单元、载波搜索单元、控制单元和存储单元；下变频单元的输入端用于接收输入的射频信号，输出端依次通过削峰单元、数字预失真单元、上变频单元与功率放大器的输入端连接，反馈下变频单元的输入端与功率放大器的输出端耦合连接，反馈下变频单元的输出端与数字预失真单元的输入端连接；所述载波搜索单元的输入端与所述下变频单元的输出端连接，所述存储单元与所述控制单元连接，所述控制单元与所述载波搜索单元的输出端连接；所述存储单元存储有所述削峰单元和数字预失真单元对不同载波类型的信号处理时的配置参数；
所述下变频单元用于接收输入的射频信号，将该射频信号下变频及模数转换为数字中频信号，并输出到载波搜索单元和削峰单元，削峰单元对该数字中频信号进行相应处理后输出到数字预失真单元进行预失真处理，上变频单元将预失真处理后的信号数模及上变频为射频信号，经过功率放大器的放大处理后输出；同时所述反馈下变频单元从所述功率放大器的输出端耦合一部分射频信号，将该耦合的射频信号下变频及模数转换为反馈数字信号输出到数字预失真单元，数字预失真单元比较数字中频信号和反馈数字信号，根据比较结果计算出数字预失真参数，并根据该预失真参数对下变频单元输出的数字中频信号进行预失真处理；
所述载波搜索单元计算所述下变频单元输出的数字中频信号在预定采样频率段内的第一功率，预定采样频率段根据需要进行设置，该第一功率可以是平均功率；按预定扫描间隔依次对预定频率段内的所述数字中频信号进行扫描，该步骤是对所述数字中频信号在预定频率段内的各个频率点上的信号进行扫描；计算每次扫描出的频率点的信号的功率，并分别计算所述第一功率与所述每次扫描出的频率点的信号的功率的比值，比较所述比值与预定门限值的大小，根据比较结果判断所述每次扫描出的频率点有无信号，在具体实施中，如果比值大于预定门限值，则表示该次扫描的频率点无信号，如果小于，则表示该次扫描的频率点有信号，该预定门限值可以是-30dB，具体应用时根据实际情况可增大或减小，另外如果预定门限值设定为+30dB，则如果比值大于预定门限值，则表示该次扫描的频率点有信号，如果小于，表示该次扫描的频率点无信号；根据判断出的有无信号的频率点确定所述数字中频信号的载波类型，并将该载波类型输出到所述控制单元；
所述控制单元根据所述载波类型从所述存储单元调出与所述载波类型对应的配置参数，并将该对应的配置参数分别输出给所述削峰单元和数字预失真单元。削峰单元即可根据该配置参数对信号进行相应的削峰处理，数字预失真单元也可以根据该配置参数进行相应的工作。
所述载波搜索单元根据判断出的有无信号的频率点确定所述数字中频信号的载波类型，具体可以为：将所述有无信号的频率点组成的载波形状和所述载波搜索单元预先存储的多种实际信号的频谱形状进行匹配，确定与所述载波形状匹配的实际信号的载波类型为所述数字中频信号的载波类型，具体实施时，可以把有信号的频率点计为1，无信号的频率点计为0，把检测结果以频率点为横坐标轴画出来，与预先存储的实际信号的频谱形状进行对比，即可知道数字中频信号的载波类型。
实施例二
本发明数字预失真功放系统的第二种实施方式，如图3所示，其相对于实施例一的改进之处在：所述控制单元还分别与所述下变频单元、上变频单元和反馈下变频单元连接；所述载波搜索单元还用于根据所述判断出的有无信号的频率点确定所述数字中频信号的中心频率，并将所述中心频率输出给所述控制单元；所述控制单元计算所述中心频率与预定中心频率的偏移值，根据所述偏移值分别调整所述下变频单元的锁相环、上变频单元的锁相环及所述反馈下变频单元的锁相环输出的本振频率。该预定中心频率根据数字预失真单元的工作带宽来设置，在应用时可以设为Fs/4，其中Fs为信号的采样频率。所述载波搜索单元还用于根据所述判断出的有无信号的频率点确定所述数字中频信号的中心频率，在一较优实施例中具体可以为：取最高的有信号频率点和最低的有信号频率点的中间值作为所述中心频点。
这样可以根据偏移值对下变频单元的锁相环、上变频单元的锁相环及所述反馈下变频单元的锁相环输出的本振频率进行调整，以调整下变频单元输出的信号的中心频率、上变频单元输出的信号的中心频率及反馈下变频单元输出的中心频率，以使上变频单元输出的信号的频率段、反馈下变频单元输出的信号的频率段及上变频单元输出的信号的频率段落在所述预失真处理单元工作的工作带宽内，这样就可以保证数字预失真单元可以有效的工作。
实施例三
本发明数字预失真功放系统的第三种实施方式，如图4所示，其相对于实施例一或实施例二的进一步改进在于：所述载波搜索单元可以包括第一功率计算模块、扫描模块、第二功率计算模块、处理模块和判断模块；所述第一功率计算模块和扫描模块的输入端分别与所述下变频单元的输出端连接，所述第二功率计算模块的输入端与所述扫描模块的输出端连接，所述第一功率计算模块和第二功率计算模块的输出端分别与所述处理模块连接，所述处理模块的输出端与所述判断模块连接，所述判断模块的输出端与所述控制单元连接；
所述第一功率计算模块计算所述下变频单元输出的数字中频信号在预定采样频率段内的第一功率；该预定采样频率段根据需要进行设置，该第一功率可以是平均功率；
扫描模块按预定扫描间隔依次对预定频率段内的所述数字中频信号进行扫描；在具体实施中，所述预定扫描间隔包括第一扫描间隔，所述预定频率段包括所述预定采样频率段；即所述扫描模块按第一扫描间隔依次对所述预定采样频率段内的所述数字中频信号进行扫描。所述第一扫描间隔在具体实施中，小于等于所述数字中频信号的载波带宽，这样不会出现漏扫描的情况，在实际中可以根据需要设置扫描间隔大小，如果为了快速扫描就可以将扫描间隔设置得大些；
第二功率计算模块计算所述扫描模块每次扫描出的频率点的信号的功率；
处理模块分别计算所述第一功率与所述第二功率计算模块输出的每次扫描出的信号的功率的比值，比较所述比值与预定门限值的大小，并根据所述比较结果判断每次扫描出的频率点有无信号；
判断模块根据所述判断出的有无信号的频率点确定所述数字中频信号的载波类型，并将所述载波类型输出到所述控制单元，具体实施时，如果比值大于预定门限值，则表示该次扫描的频率点无信号，如果小于，则表示该次扫描的频率点有信号；该预定门限值可以是-30dB，具体应用时根据实际情况可增大或减小，另外如果预定门限值设定为+30dB，则如果比值大于预定门限值，则表示该次扫描的频率点有信号；如果小于，表示该次扫描的频率点无信号。另外所述判断模块还可以根据所述判断出的有无信号的频率点确定所述数字中频信号的中心频率，并将该中心频率输出到所述控制单元，控制单元可以计算该中心频率与预定中心频率的偏移值，根据该偏移值分别调整所述下变频单元的锁相环、上变频单元的锁相环及所述反馈下变频单元的锁相环输出的本振频率。
实施例四
本发明数字预失真功放系统的第四种实施方式，如图4所示，其相对于实施例三的进一步改进之处在于：所述判断模块还与所述扫描模块连接；
所述扫描模块在按第一扫描间隔依次对所述预定采样频率段内的所述数字中频信号扫描后，所述判断模块根据所述第一扫描间隔阶段判断出的有无信号的频率点确定所述数字中频信号所在的第一频率段(具体判断可以将有信号的频率点所在的频率范围作为该第一频率段，该第一频率段可以是判断出的有信号的频率点所在的大致频率范围)，并将所述第一频率段发送给所述扫描模块，所述扫描模块在收到所述第一频率段后按第二扫描间隔对所述第一频率段内的所述数字中频信号进行扫描，所述第二扫描间隔小于所述第一扫描间隔；
此时所述第二功率计算模块用于计算所述扫描模块在第二扫描间隔阶段每次扫描出的频率点的信号的功率；处理模块用于分别计算所述第一功率与所述第二功率计算模块第二扫描间隔阶段输出的每次扫描出的信号的功率的比值，比较所述比值与预定门限值的大小；并根据所述比较结果判断每次扫描出的频率点有无信号；
所述扫描模块在按第二扫描间隔依次对所述第一频率段内的所述数字中频信号进行扫描后，所述判断模块根据该第二扫描间隔阶段判断出的有无信号的频率点确定所述数字中频信号的中心频点和载波类型，而不需要根据第一扫描间隔阶段判断出的有无信号的频率点来确定所述数字中频信号的中心频点和载波类型。
由于第二扫描模块设定的第二扫描间隔小于第一扫描模块的第一扫描间隔，这样可以对所述数字中频信号进行更细致的扫描，提高载波搜索的准确度。实际中，可以尽量将第二扫描间隔设置得小些，这样载波搜索的准确度更高，即通过第一扫描间隔阶段实现对所述数字中频信号的粗扫描，以判断出数字中频信号所在的频率段，再通过第二扫描间隔阶段来实现对数字中频信号的细扫描，一方面可以提高扫描速度，另一方面也能提高扫描精确度。
实施例五
本发明数字预失真功放系统的第五种实施方式，如图5所示，其相对于实施例一的进一步改进之处在于：所述载波搜索单元可以包括：乘法器、扫描频率产生单元、中频窄带滤波器、第一功率计算单元、第二功率计算单元、除法器及载波信息判断单元；
所述乘法器的第一输入端和所述第一功率计算器的输入端分别与所述下变频单元的输出端连接；所述乘法器的第二输入端与所述扫描频率产生单元连接，所述乘法器的输出端依次通过所述中频窄带滤波器、第二功率计算单元与所述除法器的第二输入端连接；所述第一功率计算单元的输出端与所述除法器的第一输入端连接，所述除法器的输出端与所述载波信息判断单元连接，所述载波信息判断单元的输出端与所述控制单元连接；
所述第一功率计算单元计算所述下变频单元输出的数字中频信号在预定采样频率段内的第一功率；
所述扫描频率产生单元在预定频率段内按预定扫描间隔输出扫描频率到所述乘法器；在具体实施中，所述预定扫描间隔包括第一扫描间隔，所述预定频率段包括所述预定采样频率段；即所述扫描频率产生单元在所述预定采样频率段内按第一扫描间隔依次输出扫描频率。在具体实施中，所述第一扫描间隔小于等于所述数字中频信号的载波带宽，这样不会出现漏扫描的情况，在实际中可以根据需要设置扫描间隔大小，如果为了快速扫描就可以将扫描间隔设置得大些；
所述乘法器(可以实现数字中频信号的频率搬移)将所述预定采样频率段内的所述数字中频信号依次与所述扫描频率进行相乘后输出到所述中频窄带滤波器进行窄带滤波；
第二功率计算单元分别计算窄带滤波后的各个频率点的信号的功率，所述除法器分别计算所述第一功率与所述各个频率点的信号的功率的比值；所述载波信息判断单元将所述比值和预定门限值进行比较，根据比较结果判断所述窄带滤波后的各个频率点有无信号，并根据判断出的有无信号的频率点确定所述数字中频信号的载波类型，并将所述载波类型输出到所述控制单元。另外所述载波信息判断单元还可以根据所述判断出的有无信号的频率点确定所述数字中频信号的中心频率，并将该中心频率输出到所述控制单元，控制单元可以计算该中心频率与预定中心频率的偏移值，根据该偏移值分别调整所述下变频单元的锁相环、上变频单元的锁相环及所述反馈下变频单元的锁相环输出的本振频率。
实施例六
本发明数字预失真功放系统的第六种实施方式，其相对于实施例五的进一步改进之处在于：所述载波信息判断单元还与所述扫描频率产生单元连接；所述扫描频率产生单元在所述预定采样频率段内按第一扫描间隔依次输出扫描频率后，所述载波信息判断单元根据所述第一扫描间隔阶段判断出的有无信号的频率点确定所述数字中频信号所在的第一频率段，并将所述第一频率段发送给所述扫描频率产生单元，所述扫描频率产生单元在收到所述第一频率段后，在所述第一频率段内按第二扫描间隔依次输出扫描频率，所述第二扫描间隔小于所述第一扫描间隔；
所述乘法器将所述数字中频信号依次与所述第二扫描间隔的扫描频率进行相乘后输出到所述中频窄带滤波器进行窄带滤波；第二功率计算单元分别计算该第二扫描间隔阶段每次窄带滤波后的信号的功率，所述除法器计算所述第一功率与第二扫描间隔阶段每次窄带滤波后输出的信号的功率的比值；
所述扫描频率产生单元在所述第一频率段内按第二扫描间隔依次输出扫描频率后，所述载波信息判断单元根据该第二扫描间隔阶段判断出的有无信号的频率点确定所述数字中频信号的中心频点和载波类型，而不需要根据第一扫描间隔阶段判断出的有无信号的频率点来确定所述数字中频信号的中心频点和载波类型。
由于第二扫描模块设定的第二扫描间隔小于第一扫描模块的第一扫描间隔，这样可以对所述数字中频信号进行更细致的扫描，提高载波搜索的准确度。实际中，可以尽量将第二扫描间隔设置得小些，这样载波搜索的准确度更高，即通过第一扫描间隔阶段实现对数字中频信号的粗扫描，以判断出数字中频信号所在的频率段，再通过第二扫描间隔阶段来实现对数字中频信号的细扫描，一方面可以提高扫描速度，另一方面也能提高扫描精确度。
实施例七
本发明还揭示了一种数字预失真功放系统处理信号的方法，其实施方式为：所述数字预失真功放系统包括下变频单元、削峰单元、数字预失真单元、上变频单元、功率放大器及反馈下变频单元，所述下变频单元的输入端用于接收输入的射频信号，输出端依次通过削峰单元、数字预失真单元、上变频单元与功率放大器的输入端连接，所述反馈下变频单元的输入端与所述功率放大器的输出端耦合连接，所述反馈下变频单元的输出端与所述数字预失真单元的输入端连接；
所述数字预失真功放系统处理信号的方法包括：
步骤一、计算所述下变频单元输出的数字中频信号在预定采样频率段内的第一功率；该预定采样频率段根据需要进行设置，该第一功率可以是平均功率；
步骤二、按预定扫描间隔依次对预定频率段内的所述数字中频信号进行扫描；在一较优实施例中，所述预定扫描间隔包括第一扫描间隔，所述预定频率段包括所述预定采样频率段；所述第一扫描间隔小于等于所述数字中频信号的载波带宽，这样不会出现漏扫描的情况，在实际中可以根据需要设置扫描间隔大小，如果为了快速扫描就可以将扫描间隔设置得大些；此时该步骤二，具体为：按所述第一扫描间隔依次对所述预定采样频率段内的所述数字中频信号进行扫描；
步骤三、计算每次扫描出的频率点的信号的功率；
步骤四、分别计算所述第一功率与所述每次扫描出的频率点的信号的功率的比值，比较所述比值与预定门限值的大小，根据比较结果判断所述每次扫描出的频率点有无信号；在一较优实施例中，如果比值大于预定门限值，则表示该次扫描的频率点无信号，如果小于，则表示该次扫描的频率点有信号；该预定门限值可以是-30dB，具体应用时根据实际情况可增大或减小。另外如果预定门限值设定为+30dB，则如果比值大于预定门限值，则表示该次扫描的频率点有信号；如果小于，表示该次扫描的频率点无信号；
步骤五、根据判断出的有无信号的频率点确定所述数字中频信号的载波类型；该步骤在一较优实施例中，具体可以为：将所述有无信号的频率点组成的载波形状和预先存储的多种实际信号的频谱形状进行匹配，确定与所述载波形状匹配的实际信号的载波类型为所述数字中频信号的载波类型，具体实施时，可以把有信号的频率点计为1，无信号的频率点计为0，把检测结果以频率点为横坐标轴画出来，与预先存储的实际信号的频谱形状进行对比，即可知道所述数字中频信号的载波类型；
步骤六、从预先存储的与不同的载波类型对应的配置参数中调出与所述载波类型对应的配置参数，并将该对应的配置参数分别输出给所述削峰单元和数字预失真单元；削峰单元即可根据该配置参数对信号进行相应的削峰处理，数字预失真单元也可以根据该配置参数进行相应的工作。
另外，在具体实施中，步骤五，还包括：根据判断出的有无信号的频率点确定所述数字中频信号的中心频率，计算所述中心频率与预定中心频率的偏移值，根据所述偏移值分别调整所述下变频单元的锁相环、上变频单元的锁相环和反馈下变频单元的锁相环输出的本振频率。
在具体实施中，根据判断出的有无信号的频率点取得所述数字中频信号的中心频率具体可以为：取最高的有信号频率点和最低的有信号频率点的中间值作为所述中心频点。
这样可以根据偏移值对下变频单元的锁相环、上变频单元的锁相环及所述反馈下变频单元的锁相环输出的本振频率进行调整，以调整下变频单元输出的信号的中心频率、上变频单元输出的信号的中心频率及反馈下变频单元输出的中心频率，以使上变频单元输出的信号的频率段、反馈下变频单元输出的信号的频率段及上变频单元输出的信号的频率段落在所述预失真处理单元工作的工作带宽内，这样就可以保证数字预失真单元可以有效的工作。
实施例八
本发明一种数字预失真功放系统处理信号的方法的第二种实施方式：其相对于实施例七的改进之处在于：在步骤四和步骤五之间，还可以包括步骤：
根据判断出的有无信号的频率点确定所述数字中频信号所在的第一频率段；具体判断可以将有信号的频率点所在的频率范围作为该第一频率段，该第一频率段可以是判断出的有信号的频率点所在的大致频率范围；
按第二扫描间隔依次对该第一频率段内的所述数字中频信号进行扫描；所述第二扫描间隔小于所述第一扫描间隔；
之后依次执行步骤三、步骤四；
此时，步骤五是根据第二扫描间隔扫描判断出的有无信号的频率点确定所述数字中频信号的中心频点和/或载波类型，而不需要根据第一扫描间隔扫描判断出的有无信号的频率点来确定所述数字中频信号的中心频点和/或载波类型。
由于第二扫描间隔小于第一扫描间隔，这样可以对所述数字中频信号进行细致的扫描，提高载波搜索的准确度。实际中，可以尽量将第二扫描间隔设置得小些，这样载波搜索的准确度更高，即通过第一扫描间隔扫描实现对数字中频信号的粗扫描，以判断出数字中频信号所在的大致频率段，再通过第二扫描间隔扫描来实现对数字中频信号的细扫描，一方面可以提高扫描速度，另一方面也能提高扫描精确度。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。