CN102202022B - 一种dpd系统中保护功放的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种DPD系统中保护功放的方法及装置，解决现有技术中保护功放时只对均值功率进行检测保护，有可能造成瞬间的大杂散烧毁功放的问题。本发明的装置包括：前向均值功率检测比较单元、基带信号开关单元、射频发送处理单元、功率放大单元、DPD运算单元、电平门限控制单元以及反馈单元。本发明的方法及装置，不仅对输入的均值功率进行检测，而且可以对输入的瞬间超高电平进行及时的检测控制，从而避免了瞬间的大杂散烧毁功放，增加了系统的可靠性；而且本发明的方法及装置，还能够对由功放输出的均值、峰值功率进行检测保护，这种四重保护的方式极大地提高了移动通信系统的竞争力。

Description

一种DPD系统中保护功放的方法及装置

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及DPD系统中由FPGA实现的保护功放的方法及装置。

背景技术

现有的移动通信基站系统中，功放模块完成将前向发射信号进行功率放大后由天线输出的功能，是基站系统的关键模块，如果该模块出现损坏故障导致没有信号输出，则影响该功放模块覆盖服务区用户的正常通信，后果非常严重。有基于此，基站设备厂商或功放厂商都要在功放模块中加入很多保护电路和措施，现有技术一般是采用检波电路对输出功率进行检测，一旦出现过功率则关闭功放，但是用检波电路检测功放输出功率存在积分时间的问题，如果出现瞬间的大的数字杂散，检波电路反映时间较慢，还是有可能烧毁功放。

申请号为200510036722.3的文件中公开了一种基于FPGA实现的保护功放的方法和装置，但该方案只公开了基于基带信号平均功率检测保护功放的实现方法和装置，没有提出对瞬间出现的超高电平进行检测的方法，而且上述文件只对输入功率进行检测保护，没有对输出功率进行检测保护。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种DPD系统中保护功放的方法和装置，能够对进入功率放大器以及由功率放大器输出的均值、峰值功率均进行检测保护，避免出现过功率烧毁功放，尤其是避免瞬间的大杂散烧毁功放。

本发明提供一种DPD系统中保护功放的方法，包括以下步骤：

步骤S1，对基带信号和反馈信号进行数字预失真运算，得到预失真信号；

步骤S2，对预失真信号进行检测，包括如下：

a)在一段时间内对预失真信号进行功率统计并计算出均值功率，然后和预先设定的前向均值功率门限值进行比较，若均值功率大于所述前向均值功率门限值，则发送告警电平；

b) 实时统计预失真信号的瞬间信号功率，判断瞬间信号功率电平是否低于预先设定的门限电平值，若是则输出瞬间信号功率电平；若否则输出预先设定的门限电平值；

步骤S3，判断是否接收到告警电平，若是则关断基带信号，若否则基带信号正常通过；

步骤S4，将基带信号转换成模拟信号，对模拟信号进行滤波，射频上变频处理后将射频信号进行发送；

步骤S5，对射频信号进行功率放大后输出；

步骤S6，从输出信号中耦合一个反馈信号，采用与步骤S2中相同的方法检测反馈信号的均值功率和瞬间信号功率电平，然后分别与预先设定的反馈均值功率门限值以及预先设定的反馈门限电平值进行比较，并根据比较结果判断是否发送告警电平。

另外本发明还提供一种DPD系统中保护功放的装置，包括：DPD运算单元、电平门限控制单元、前向均值功率检测比较单元、基带信号开关单元、射频发送处理单元、功率放大单元以及反馈单元；

DPD运算单元，用于对基带信号和反馈信号进行数字预失真运算，得到预失真信号；

前向均值功率检测比较单元，用于对预失真信号在一段时间内进行功率统计并计算出均值功率，然后和预先设定的前向均值功率门限值进行比较，若均值功率大于前向均值功率门限值，则发送告警电平给基带信号开关单元；

电平门限控制单元，用于实时统计预失真信号的瞬间信号功率，判断瞬间信号功率电平是否低于预先设定的门限电平值，若是则输出瞬间信号功率电平；若否则输出预先设定的门限电平值；

基带信号开关单元，用于接收电平门限控制单元中的基带信号，当接收到告警电平后关断基带信号；

射频发送处理单元，用于接收基带信号开关单元中的基带信号后，转换成模拟信号，并将模拟信号进行滤波，进行射频上变频处理后将射频信号发送给功率放大单元；

功率放大单元，用于对射频信号进行功率放大后输出；

反馈单元，用于从功率放大单元的输出信号中耦合一个反馈信号，发送给所述DPD运算单元，并检测反馈信号的均值功率和瞬间信号功率电平，然后分别与预先设定的反馈均值功率门限值以及预先设定的反馈门限电平值进行比较，并根据比较结果判断是否发送告警电平给基带信号开关单元。

本发明的DPD系统中保护功放的方法及装置，不仅对均值功率进行检测，而且可以对瞬间出现的超高电平进行及时的控制，从而避免瞬间的大杂散烧毁功放，增加了系统的可靠性；而且本发明的方法及装置，能够分别对进入功放以及由功放输出的均值、峰值功率都进行检测保护，这种四重保护的方式极大地提高了移动通信系统的竞争力。

附图说明

图1为本发明DPD系统中保护功放的方法流程图；

图2为本发明DPD系统中保护功放的装置结构示意图；

图3为具体实施例中DPD系统中保护功放的装置结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种DPD系统中保护功放的装置及方法，以解决现有技术中保护功放时只对均值功率进行检测保护，有可能造成瞬间的大杂散烧毁功放的问题。

本发明提供的一种DPD系统中保护功放的方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤S1，对基带信号和反馈信号进行DPD（Digital Pre-Distortion，数字预失真）运算，得到预失真信号。

步骤S2，对预失真信号进行检测，包括如下：

a)在一段时间内对预失真信号进行功率统计并计算出均值功率，然后和预先设定的前向均值功率门限值进行比较，若均值功率大于预先设定的前向均值功率门限值，则发送告警电平；若均值功率小于预先设定的前向均值功率门限值，则不发送告警电平；

b) 实时统计预失真信号的瞬间信号功率，判断瞬间信号功率电平是否低于预先设定的门限电平值，若是则输出瞬间信号功率电平；若否则降低输入的瞬间信号功率电平值使其等于预先设定的门限电平值，并输出该预先设定的门限电平值。

前向均值门限值为根据输入功放的均值功率设置而确定的一个值，也可以由维护人员根据具体情况，例如记录上次烧坏功放时的功率大小，以确定一个相比记录的数据要稍小的数值作为门限值。门限电平值是根据输入功放的峰值功率设置而确定的一个确定的数值，一般情况下跟上述的前向均值功率门限值的大小不相同。

步骤S3，判断是否接收到告警电平，若是则关断基带信号，若否则基带信号正常通过。

步骤S4，将基带信号转换成模拟信号，对模拟信号进行滤波，射频上变频处理后将射频信号进行发送。

步骤S5，对射频信号进行功率放大后输出。

步骤S6，从输出信号中耦合一个反馈信号，采用与步骤S2中相同的方法，即分别检测反馈信号的均值功率以及瞬间信号功率电平，然后分别与预先设定的反馈均值功率门限值以及预先设定的反馈门限电平值进行比较，并根据比较结果判断是否发送告警电平。

步骤S6具体如下：耦合一个反馈信号（此反馈信号即为步骤S1中与基带信号一起进行DPD运算的反馈信号），在一段时间内进行功率统计并计算出该反馈信号的均值功率，然后和预先设定的反馈均值功率门限值进行比较，若反馈信号的均值功率大于预先设定的反馈均值功率门限值，则发送告警电平；否则不发送告警电平。以及

耦合一个反馈信号，实时检测该反馈信号的瞬间信号功率电平，判断反馈信号的瞬间信号功率电平值是否低于预先设定的反馈门限电平值，若是则发送告警电平；若否则不发送告警电平。

上述的反馈均值功率门限值以及反馈门限电平值均为根据功放输出信号的功率大小而预先设定的值，两者不尽相同。

从上面的描述可知，本发明的方法中发送了多个告警电平，这些告警电平本质上是一样的，因此步骤S3可以对多个告警电平（包括前向均值发送的告警电平、反馈均值发送的告警电平以及反馈峰值发送的告警电平）进行逻辑或运算，根据运算结果判断是否接收到了告警电平，即只要接收到其中任何一个告警电平，就关断基带信号；如果三部分都不告警，则基带信号开关打开，信号正常进入功放。

另外，由于步骤S6从输出信号中耦合的反馈信号是射频信号，为了方便处理，因此在检测反馈信号的均值功率和瞬间信号功率电平之前还包括步骤S601：将反馈的射频信号转换成基带信号。

另外，本发明还提供一种DPD系统中保护功放的装置，如图2所示，包括：DPD运算单元、电平门限控制单元、前向均值功率检测比较单元、基带信号开关单元、射频发送处理单元、功率放大单元以及反馈单元；其中，电平门限控制单元、前向均值功率检测比较单元并联在DPD运算单元以及基带信号开关单元之间，基带信号开关单元、射频发送处理单元以及功率放大单元、反馈单元依次连接，反馈单元还与基带信号开关单元相连接。 

DPD运算单元，对输入的基带信号和从射频发送处理单元耦合的一个反馈信号进行数字预失真运算，得到预失真信号。

前向均值功率检测比较单元，对预失真信号在一段时间内进行功率统计并计算出均值功率，然后和预先设定的前向均值功率门限值进行比较，若均值功率大于预先设定的前向均值功率门限值，则发送告警电平给基带信号开关单元；若均值功率小于预先设定的前向均值功率门限值则不发送告警电平。

电平门限控制单元，判断接收到的预失真信号的瞬间信号功率电平是否低于预先设定的门限电平值，若是则输出瞬间信号功率电平；否则降低输入的瞬间信号功率电平值使其等于预先设定的门限电平值，并输出该预先设定的门限电平值。本单元通过对基带信号瞬时功率电平的限制，防止了瞬间的高功率电平对功放的冲击。

需要说明的是，基带信号的传输是从DPD运算单元到电平门限控制单元，再到基带信号开关单元，在前向均值功率检测比较单元中是不会传输基带信号的，该单元的作用仅在于对基带信号进行一个检测，以及当检测的结果数据大于某规则时发送告警报告。这种信号在装置中以串行方式传输的做法，能确保装置的安全和可靠性，其中任意一个设备发生故障，整个装置的传输就会被迫中止，避免并行传输时其中一条线路发生故障不能传输，而导致其他线路上的功率突然增大，从而烧坏整个功放设备的情况。

基带信号开关单元，接收电平门限控制单元中的基带信号，当接收到告警电平后关断基带信号；无告警信号则基带信号正常通过。

射频发送处理单元，接收基带信号开关单元中的基带信号后，转换成模拟信号，并将模拟信号进行滤波，进行射频上变频处理后将射频信号发送给功率放大单元。

功率放大单元，对射频信号进行功率放大后输出；

反馈单元，从功率放大单元的输出信号中耦合一个反馈信号，发送给DPD运算单元，并获取该反馈信号的均值功率和瞬间信号功率电平值，然后分别与预先设定的反馈均值功率门限值以及预先设定的反馈门限电平值进行比较，并根据比较结果判断是否发送告警电平给基带信号开关单元。

由于反馈单元耦合的反馈信号是射频信号，因此反馈单元中可以包括一个反馈转换单元，将从功率放大单元的输出信号中耦合的射频信号转换成基带信号，如图3所示。

作为一个优选的实施例，反馈单元还可以包括：反馈均值功率检测比较单元以及反馈峰值功率检测比较单元：

反馈均值功率检测比较单元，接收反馈转换单元中转换后的基带信号，在一段时间内进行功率统计并计算出转换后的基带信号的均值功率，然后和预先设定的反馈均值功率门限值进行比较，若转换后的基带信号的均值功率大于预先设定的反馈均值功率门限值，则发送告警电平给基带信号开关单元；否则不发送告警电平；

反馈峰值功率检测比较单元，接收反馈转换单元中转换后的基带信号，实时检测该转换后的基带信号的瞬间信号功率电平，判断转换后的基带信号的瞬间信号功率电平值是否低于预先设定的反馈门限电平值，若是则发送告警电平给基带信号开关单元；否则不发送告警电平。

另外，本发明的DPD系统中保护功放的装置，还可以包括一个逻辑或运算器，该逻辑或运算器接收前向均值功率检测比较单元、反馈均值功率检测比较单元以及反馈峰值功率检测比较单元中的告警电平，进行逻辑或运算后送出一个运算结果电平给基带信号开关单元，即其中任何一部分告警，则向基带信号开关送告警信号，基带信号开关关闭；如果三部分都不告警，则基带信号开关打开，信号正常进入功放。

本发明的DPD系统中保护功放的方法及装置，不仅对均值功率进行检测，而且可以对瞬间出现的超高电平进行及时的控制，从而避免瞬间的大杂散烧毁功放，增加了系统的可靠性；而且本发明的方法及装置，能够对进入功放以及由功放输出的均值、峰值功率都进行检测保护，这种四重保护的方式极大地提高了移动通信系统的竞争力。

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。

Claims (5)

1.一种DPD系统中保护功放的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，对基带信号和反馈信号进行数字预失真运算，得到预失真信号；

步骤S2，对所述预失真信号进行检测，包括如下：

a)在一段时间内对所述预失真信号进行功率统计并计算出均值功率，然后和预先设定的前向均值功率门限值进行比较，若所述均值功率大于所述前向均值功率门限值，则发送告警电平；

b)实时统计所述预失真信号的瞬间信号功率，判断所述瞬间信号功率电平是否低于预先设定的门限电平值，若是则输出所述瞬间信号功率电平；若否则输出所述预先设定的门限电平值；

步骤S3，判断是否接收到所述告警电平，若是则关断基带信号，若否则基带信号正常通过；

步骤S4，将基带信号转换成模拟信号，对所述模拟信号进行滤波，射频上变频处理后将射频信号进行发送；

步骤S5，对所述射频信号进行功率放大后输出；

步骤S6，从输出信号中耦合一个反馈信号，采用与步骤S2中相同的方法检测所述反馈信号的均值功率和瞬间信号功率电平，然后分别与预先设定的反馈均值功率门限值以及预先设定的反馈门限电平值进行比较，并根据比较结果判断是否发送所述告警电平；

步骤S6检测所述反馈信号的均值功率和瞬间信号功率电平之前还包括步骤S601：将耦合的射频信号转换成基带信号。

2.根据权利要求1所述的DPD系统中保护功放的方法，其特征在于，步骤S3具体为：对多个所述告警电平进行逻辑或运算，根据运算结果判断是否接收到了所述告警电平，若是则关断基带信号，若否则基带信号正常通过。

3.一种DPD系统中保护功放的装置，包括：前向均值功率检测比较单元、基带信号开关单元、射频发送处理单元、功率放大单元，其特征在于，还包括：DPD运算单元、电平门限控制单元以及反馈单元；

所述DPD运算单元，用于对基带信号和反馈信号进行数字预失真运算，得到预失真信号；

所述前向均值功率检测比较单元，用于对所述预失真信号在一段时间内进行功率统计并计算出均值功率，然后和预先设定的前向均值功率门限值进行比较，若所述均值功率大于所述前向均值功率门限值，则发送告警电平给所述基带信号开关单元；

所述电平门限控制单元，用于实时统计所述预失真信号的瞬间信号功率，判断所述瞬间信号功率电平是否低于预先设定的门限电平值，若是则输出所述瞬间信号功率电平；若否则输出所述预先设定的门限电平值；

所述基带信号开关单元，用于接收所述电平门限控制单元中的基带信号，当接收到所述告警电平后关断基带信号；

所述射频发送处理单元，用于接收所述基带信号开关单元中的基带信号后，转换成模拟信号，并将所述模拟信号进行滤波，进行射频上变频处理后将射频信号发送给所述功率放大单元；

所述功率放大单元，用于对所述射频信号进行功率放大后输出；

所述反馈单元，用于从所述功率放大单元的输出信号中耦合一个反馈信号，发送给所述DPD运算单元，并检测所述反馈信号的均值功率和瞬间信号功率电平，然后分别与预先设定的反馈均值功率门限值以及预先设定的反馈门限电平值进行比较，并根据比较结果判断是否发送所述告警电平给所述基带信号开关单元；

所述反馈单元包括反馈转换单元，所述反馈转换单元用于从所述功率放大单元的输出信号中耦合一个射频信号，并转换成基带信号。

4.根据权利要求3所述的DPD系统中保护功放的装置，其特征在于，所述反馈单元还包括：反馈均值功率检测比较单元以及反馈峰值功率检测比较单元；

所述反馈均值功率检测比较单元用于接收转换后的基带信号，在一段时间内进行功率统计并计算出所述转换后的基带信号的均值功率，然后和预先设定的反馈均值功率门限值进行比较，若所述转换后的基带信号的均值功率大于所述预先设定的反馈均值功率门限值，则发送所述告警电平给所述基带信号开关单元；

所述反馈峰值功率检测比较单元用于接收所述转换后的基带信号，实时检测该转换后的基带信号的瞬间信号功率电平，判断所述转换后的基带信号的瞬间信号功率电平值是否低于预先设定的反馈门限电平值，若是则发送所述告警电平给所述基带信号开关单元。

5.根据权利要求4所述的DPD系统中保护功放的装置，其特征在于，所述装置还包括逻辑或运算器，所述逻辑或运算器用于接收所述前向均值功率检测比较单元、反馈均值功率检测比较单元以及反馈峰值功率检测比较单元中的告警电平，进行逻辑或运算后送出一个运算结果电平给所述基带信号开关单元。

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