專利名稱：用于多載波線性功放的自適應(yīng)載波抑制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多載波線性功率放大器的自適應(yīng)載波抑制控制方法，尤其是一種采用數(shù)字前饋技術(shù)實現(xiàn)多載波線性功率放大器的自適應(yīng)載波抑制控制方法，適用于第三代移動通訊的WCDMA系統(tǒng)。所屬移動通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
數(shù)字移動通信技術(shù)的發(fā)展，尤其是窄帶CDMA和第三代移動通信技術(shù)的發(fā)展，對線性功放提出了新的要求。在移動通訊系統(tǒng)中，為了保證一定范圍的信號覆蓋，通常使用功率放大器來進行信號放大。如果采用一般的高功放(通常工作于AB類)將由于交調(diào)失真的影響產(chǎn)生頻譜再生效應(yīng)，干擾相鄰信道。為此，在高功放的基礎(chǔ)上必須對其進行線性化處理，它可以較好的解決信號的頻譜再生問題。多載波線性功放是國際上90年代發(fā)展起來的一項高性能功放技術(shù)，在包括GSM、N-CDMA、W-CDMA在內(nèi)的2、3代移動通訊系統(tǒng)基站中采用這項先進技術(shù)可以省掉昂貴的大功率合路器，從而達到節(jié)省基站成本之目的。
前饋技術(shù)是線性功放載波抑制的主流技術(shù)，前饋技術(shù)校正是一種頻域校正線性化技術(shù)，自適應(yīng)前饋技術(shù)可校正雜散的能力達30-35dB，工作帶寬約25MHz。目前線性功放的載波抑制技術(shù)多數(shù)采用的是查表法，缺點是自適應(yīng)效果差，對生產(chǎn)一致性要求高，例如專利申請?zhí)?8104491《采用前饋修正的放大器線性化方法》中提出了利用微處理器進行查表定標(biāo)的方法控制前饋環(huán)路的延時量，從而達到對載波的抑制，這對產(chǎn)品生產(chǎn)的一致性要求很高，而且不能動態(tài)的檢測載波抑制程度的好壞，及控制前饋的兩個環(huán)路的相位和幅度特性的功能。
采用的數(shù)字前饋自適應(yīng)載波抑制技術(shù)，是利用調(diào)整載波抵消環(huán)路和交調(diào)跟蹤環(huán)路的幅度和相位，來補償由于頻率，功率和溫度等參數(shù)變化而影響射頻功放的線性度，這是線性功放設(shè)計中一個很關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，引入自適應(yīng)搜索尋優(yōu)算法就是實現(xiàn)快速載波抑制的一種方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于多載波線性功放的自適應(yīng)載波抑制方法，以數(shù)字前饋技術(shù)為基礎(chǔ)，采用動態(tài)跟蹤功放特性的方法，具有很好的自適應(yīng)載波抵消的特點，提高了對功放控制的精度和靈敏度。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于多載波線性功放的自適應(yīng)載波抑制方法，對WCDMA多載波線性功放進行數(shù)字前饋的線性化處理，通過抑制交調(diào)分量，達到較好的解決信號的頻譜再生問題，同時提高整個基站的效率。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種用于多載波線性功放的自適應(yīng)載波抑制方法，它至少包括如下步驟開機上電后，對矢量調(diào)制器置入缺省的相位及幅度值，檢測當(dāng)前點的抵消情況；自適應(yīng)調(diào)整包括起始階段和穩(wěn)定階段；其中，起始階段自適應(yīng)調(diào)整為根據(jù)多邊跟蹤算法搜索，循環(huán)尋優(yōu)，并頻繁與門限值進行比較，判斷是否有較佳抵消；有較佳抵消后，監(jiān)視最佳點，并進入穩(wěn)定調(diào)整狀態(tài)自適應(yīng)調(diào)整；穩(wěn)定調(diào)整狀態(tài)自適應(yīng)調(diào)整繼續(xù)采用多邊跟蹤算法搜索，循環(huán)尋優(yōu)，并頻繁與門限值進行比較，判斷是否有較佳抵消，逼近最佳目標(biāo)點，設(shè)置穩(wěn)定階段標(biāo)志。
進行起始階段的自適應(yīng)調(diào)整包括判斷是否有抵消，如果沒有，則立刻跳到另一個區(qū)域重新尋找；如果有抵消，根據(jù)抵消值的大小確定相位和幅度的步長，開始搜索。穩(wěn)定調(diào)整狀態(tài)自適應(yīng)調(diào)整包括判斷抵消情況，根據(jù)抵消情況確定步長范圍。
多邊跟蹤算法搜索為八方向的邊緣跟蹤算法遍歷搜索。具體地，多邊跟蹤算法搜索時，根據(jù)抵消狀況改變步長，步長若循環(huán)一周，則跳到另一個區(qū)域重新尋找；如沒有則繼續(xù)多邊跟蹤算法搜索。
多邊跟蹤算法搜索進一步包括包括設(shè)置一計數(shù)器，用以記錄遍歷搜索的次數(shù)，如果計數(shù)器為零，則進入穩(wěn)定狀態(tài)；如果計數(shù)器不為零，則繼續(xù)進行循環(huán)尋優(yōu)。
循環(huán)尋優(yōu)包括判斷多邊跟蹤算法搜索是否有更佳抵消，如果沒有則改變步長，再開始多邊跟蹤算法搜索；如果有，則移動到更佳抵消相鄰點，，判斷是否到達抵消值的門限，如果到達，設(shè)置穩(wěn)定階段標(biāo)志；如果沒有到達，則再開始多邊跟蹤算法搜索。到達抵消值的門限后，動態(tài)的調(diào)節(jié)門限值，以跟上抵消情況的變化，控制步長在小范圍內(nèi)變化，同時設(shè)置穩(wěn)定階段標(biāo)志。
其中，步長的改變?yōu)橐粋€循環(huán)遞增取模的過程。
另外，穩(wěn)定調(diào)整狀態(tài)自適應(yīng)調(diào)整階段，如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)前抵消值發(fā)生較大的惡化，將穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志置0，回到初始階段狀態(tài)，同時根據(jù)惡化程度修改步長，重新搜索最佳目標(biāo)點。
穩(wěn)定調(diào)整狀態(tài)自適應(yīng)調(diào)整階段，如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)前抵消值發(fā)生較小的降低和提高，重新進入穩(wěn)定狀態(tài)，根據(jù)變化的程度動態(tài)修改抵消的門限值，以小步長重新搜索最佳目標(biāo)點。
根據(jù)上述技術(shù)方案分析可知，本發(fā)明用于WCDMA多載波線性功放中，具有靈活的自適應(yīng)控制的特點，在載波抵消的指標(biāo)上也得到進一步的提高，帶外功率泄漏比ACLR達到了52db以上，其中交調(diào)信號的抵消達到20db，載波抵消達到30db以上。


圖1為多載波線性功放前饋功放原理框圖；
圖2為多載波線性功放抵消值與相位和幅度誤差的關(guān)系三維仿真圖；圖3為多載波線性功放抵消值與相位和幅度誤差的二維關(guān)系圖；圖4為本發(fā)明八方向搜索示意圖；圖5為本發(fā)明初始階段狀態(tài)搜索流程圖；圖6為本發(fā)明穩(wěn)定階段狀態(tài)搜索流程圖；圖7為本發(fā)明空閑、穩(wěn)定以及初始階段搜索狀態(tài)的主控制流程圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明首先，本發(fā)明多載波線性功放的數(shù)字前饋自適應(yīng)載波抑制控制方法的理論如下參見圖1，其為功放前饋技術(shù)的原理圖。
無論對于載頻抵消還是交調(diào)抵消，其抵消效果均與抵消合成器或耦合器兩輸入支路的相位和幅度誤差有關(guān)，參見下列公式Attn＝101g(1+10ΔA/10-2*10ΔA/20*COSΔΦ)式中Attn表示交調(diào)抵消的dB數(shù)，ΔA和ΔΦ誤差支路輸入和理想抵消所需的幅度和相位值偏離的dB數(shù)和角度值。
上述抵消計算公式的仿真效果如圖2所示。
參見圖3，其中畫出的一簇曲線模擬逼近目標(biāo)點的原理，圖中橫坐標(biāo)表示相位誤差，單位是度；縱坐標(biāo)是幅度誤差，單位是dB。圖中最大的一個環(huán)線表示抵消10dB時的相位和幅度誤差。從外環(huán)到坐標(biāo)原點的依次是抵消15、20、30、40、50dB時的相位和幅度誤差值曲線。
對應(yīng)于某一抵消dB數(shù)值，相位和幅度誤差不是單一值，而是一簇數(shù)據(jù)，是一個多值對應(yīng)關(guān)系。其中，優(yōu)化起始點1和優(yōu)化收斂點2之間的優(yōu)化軌跡近似為一條直線，所以收斂最快。
但是，實際的情形是假定檢測出環(huán)路抵消結(jié)果為某一數(shù)值時，由于多值的對應(yīng)關(guān)系，并不能確切地知道此時具體的相位和幅度誤差數(shù)值，因此線性功放抵消環(huán)優(yōu)化控制算法的數(shù)學(xué)模型是二維參數(shù)尋優(yōu)問題。
因此，本發(fā)明自適應(yīng)搜索算法的實現(xiàn)為一、搜索方向的選取載波抑制自適應(yīng)搜索算法在搜索具有最佳抵消值的目標(biāo)點時，存在一個方向選取的問題，由于可調(diào)支路和參考支路的相位誤差存在超前和滯后兩個方向，幅度誤差也存在超大或偏小兩個方向，對于抵消而言相位和幅度是個標(biāo)量，我們并不能確定相位和幅度的誤差方向如相位是超前或者是滯后；幅度是超大還是偏小。
參見圖4，本發(fā)明中，對搜索方向的定義采用八方向圖的方法，這個方法在圖像分析領(lǐng)域中多用于邊緣跟蹤算法進行逆時針的遍歷搜索；一方面可以避免單維參數(shù)尋優(yōu)的缺點，因為幅度的調(diào)整和相位的調(diào)整是相關(guān)的兩個因素，一個參數(shù)的改變會引起另一個參數(shù)的變化，特別是在接近目標(biāo)點的時候，兩者相關(guān)性較強，單一的調(diào)整一個參數(shù)，無法達到最佳點(在試驗里也證明了這一特性)；另一方面，也增加了搜索的方向和速度，在搜索的過程中，遍歷每個方向都會有一個抵消的前饋信號，通過比較各個方向的抵消情況，得到一個最有可能的方向，在下次搜索時，就可以從這個方向，以一定的步長再次開始遍歷，從而加快搜索的速度。
二、搜索步長選擇自適應(yīng)搜索程序在進行控制時，所采用的步長是一個難以統(tǒng)一給出的值；原因是步長值受硬件設(shè)計上的制約，不同的系統(tǒng)設(shè)計其取值也不同。本文對此所給出的是一個思想，具體的大小須根據(jù)實際的情況進行設(shè)置?？傊?，步長變化的趨勢是起始時較大，然后逐步減少，越接近目標(biāo)點，選取步長越小。
步長的選擇是分為兩個階段，一個是開機初始階段的尋優(yōu)搜索；一個是穩(wěn)定狀態(tài)的尋優(yōu)搜索，下面分別介紹開機階段，在起始點選擇起始步長時，要參考當(dāng)前點的抵消情況，來決定步長的大小，如果當(dāng)前的抵消很小，或者是產(chǎn)生了信號疊加的情況，那么就要立刻大范圍的移動(這里的“大范圍”是一個相對值，本系統(tǒng)將整個搜索平面劃分為N個區(qū)域)，直到有一定的抵消(如5DB)后，再細分步長值，例如抵消為大于8個DB時，步長為X；抵消為大于15個DB時，步長為Y；抵消為大于25個DB時，步長為Z；接著，進行八方向的搜索尋優(yōu)，若有發(fā)現(xiàn)，找到比自身抵消情況更佳的點，則移動到此點，并以此方向為起始，逆時針繼續(xù)搜索尋優(yōu)；如果在八個方向上都沒有找到理想點，那么按比例的增大步長，進一步搜索，另外，步長的增長變化是一個循環(huán)的過程，就是說，步長的增大是有閾值控制的(閾值不能太大，否則是沒有意義的)，當(dāng)步長達到閾值后還沒有找到期望的最佳點，就回到最小步長，繼續(xù)搜索，當(dāng)步長循環(huán)一周后都沒有結(jié)果，就應(yīng)該跳到另一個區(qū)域重新進行搜索；一旦前饋值達到門限，就立刻限制步長到一個小的范圍，逐漸逼近目標(biāo)點。這個階段的搜索過程所用時間較長。
在找到最佳點以后(這里還有涉及一個最佳點判斷的問題，也就是一個閾值選擇的問題，本系統(tǒng)采用動態(tài)閾值的方式，在下一小節(jié)中描述)，并不表示最佳點就一直穩(wěn)定不變，由于受功率變化的影響，溫度變化的影響等，會產(chǎn)生一定距離的偏移，這樣就需要穩(wěn)定狀態(tài)的調(diào)整控制，這時，步長的選擇要控制在一個很小的范圍里，因為最佳點的移動不是很快，而且算法的控制速度也要求能夠快速的跟上其變化，這個階段的調(diào)整是一個長期的循環(huán)的過程，時刻在監(jiān)視載波抑制情況的變化，及時的搜索最佳點，保證指標(biāo)的穩(wěn)定性。
三、最佳區(qū)域的門限設(shè)置在判斷最佳點或最佳區(qū)域的時候，需要一個門限值來進行比較抵消的效果，如果采用一個固定的門限值會對判斷帶來較大的誤差，因為在不同的功率和溫度等條件，最佳區(qū)域的門限值是不完全相同的，抵消情況也不相同。本模塊采用了一個動態(tài)門限的概念，實現(xiàn)對最佳區(qū)域的準(zhǔn)確跟蹤，具體如下在開機初始階段，門限需要選取一個初值，初值是一個寬松的條件，只有保證能搜索到接近目標(biāo)點的區(qū)域附近就可以，在搜索尋優(yōu)的過程中，當(dāng)前饋值達到門限初值后，就可以對門限值進行修改，例如門限值等于當(dāng)前最佳前饋值加一，這樣，隨著向最佳點的逼近，門限值也達到一個理想的位置，這里還需要增加一個計數(shù)器來保證向目標(biāo)點的足夠逼近，從而達到相對穩(wěn)定狀態(tài)。
在穩(wěn)定狀態(tài)下，由于受功率變化等因素的影響，最佳目標(biāo)點的前饋抵消值不是完全一樣的，也就是說在圖3中，尖峰的高度是有變化的，大約會有5DB左右的偏差大小，當(dāng)最佳點抵消情況下降后，門限值也應(yīng)該動態(tài)的隨著其降低，當(dāng)最佳點抵消情況升高后，門限值也應(yīng)該動態(tài)的隨著其升高，具體可以考慮對門限值和當(dāng)前前饋值進行差分運算，其運算結(jié)果做為新的門限值，形成一種逐漸改變門限值的過程，避免產(chǎn)生較大的突變，實現(xiàn)了門限隨著抵消的好壞而動態(tài)變化。
參見圖5、圖6和圖7，其為本發(fā)明自適應(yīng)跟蹤搜索的控制流程圖，它的處理流程如下開機上電后，對矢量調(diào)制器置入缺省的相位及幅度值；根據(jù)當(dāng)前初始點的前饋檢測結(jié)果判斷是否有抵消，如果有抵消，就可以選擇步長開始搜索；如果沒有抵消或產(chǎn)生了疊加情況，則立刻跳到另一個區(qū)域重新尋找；比較前饋抵消值的大小，確定起始搜索的步長；根據(jù)八個方向的遍歷搜索的結(jié)果選擇移動的方向，開始進行循環(huán)尋優(yōu)，并頻繁與門限值進行比較，步長的選擇也是一個循環(huán)遞增取模的過程，一旦前饋值達到門限，就立刻限制步長到一個小的范圍，逐漸逼近最佳目標(biāo)點，并置上穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志。
進入穩(wěn)定狀態(tài)的跟蹤，需要不停監(jiān)視目標(biāo)點的變化，并動態(tài)的調(diào)節(jié)門限值，以跟上抵消情況的變化，同時對步長的要求較高，不能太大，因為通常最佳抵消點的移動范圍就在當(dāng)前點的附近；如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)前抵消值發(fā)生較大的惡化，就需要將穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志置0，回到初始狀態(tài)，同時根據(jù)惡化程度修改步長，重新搜索最佳目標(biāo)點。
如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)前抵消值發(fā)生較小的降低和提高，就需要重新進入穩(wěn)定狀態(tài)，并根據(jù)變化的程度動態(tài)修改抵消的門限值，以小步長重新搜索最佳目標(biāo)點。
以上實施例僅用以說明本發(fā)明而非限制，盡管參照以上較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明進行修改、變形或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種用于多載波線性功放的自適應(yīng)載波抑制方法，其特征在于它至少包括如下步驟開機上電后，對矢量調(diào)制器置入缺省的相位及幅度值，檢測當(dāng)前點的抵消情況；自適應(yīng)調(diào)整包括起始階段和穩(wěn)定階段；其中，起始階段自適應(yīng)調(diào)整為根據(jù)多邊跟蹤算法搜索，循環(huán)尋優(yōu)，并頻繁與門限值進行比較，判斷是否有較佳抵消；有較佳抵消后，監(jiān)視最佳點，并進入穩(wěn)定調(diào)整狀態(tài)自適應(yīng)調(diào)整；穩(wěn)定調(diào)整狀態(tài)自適應(yīng)調(diào)整繼續(xù)采用多邊跟蹤算法搜索，循環(huán)尋優(yōu)，并頻繁與門限值進行比較，判斷是否有較佳抵消，逼近最佳目標(biāo)點，設(shè)置穩(wěn)定階段標(biāo)志。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多載波線性功放的自適應(yīng)載波抑制方法，其特征在于多邊跟蹤算法搜索為八方向的邊緣跟蹤算法遍歷搜索。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多載波線性功放的自適應(yīng)載波抑制方法，其特征在于進行起始階段的自適應(yīng)調(diào)整包括判斷是否有抵消，如果沒有，則立刻跳到另一個區(qū)域重新尋找；如果有抵消，選擇步長開始搜索。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于多載波線性功放的自適應(yīng)載波抑制方法，其特征在于根據(jù)抵消值的大小確定相位和幅度的步長。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多載波線性功放的自適應(yīng)載波抑制方法，其特征在于穩(wěn)定調(diào)整狀態(tài)自適應(yīng)調(diào)整包括判斷抵消情況，根據(jù)抵消情況確定步長范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于多載波線性功放的自適應(yīng)載波抑制方法，其特征在于多邊跟蹤算法搜索時，根據(jù)抵消狀況改變步長，步長若循環(huán)一周，則跳到另一個區(qū)域重新尋找；如沒有則繼續(xù)多邊跟蹤算法搜索。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于多載波線性功放的自適應(yīng)載波抑制方法，其特征在于多邊跟蹤算法搜索進一步包括包括設(shè)置一計數(shù)器，用以記錄遍歷搜索的次數(shù)，如果計數(shù)器為零，則進入穩(wěn)定狀態(tài)；如果計數(shù)器不為零，則繼續(xù)進行循環(huán)尋優(yōu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于多載波線性功放的自適應(yīng)載波抑制方法，其特征在于循環(huán)尋優(yōu)包括判斷多邊跟蹤算法搜索是否有更佳抵消，如果沒有則改變步長，再開始多邊跟蹤算法搜索；如果有，則移動到更佳抵消相鄰點，，判斷是否到達抵消值的門限，如果到達，設(shè)置穩(wěn)定階段標(biāo)志；如果沒有到達，則再開始多邊跟蹤算法搜索。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于多載波線性功放的自適應(yīng)載波抑制方法，其特征在于到達抵消值的門限后，動態(tài)的調(diào)節(jié)門限值，以跟上抵消情況的變化，控制步長在小范圍內(nèi)變化，同時設(shè)置穩(wěn)定階段標(biāo)志。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于多載波線性功放的自適應(yīng)載波抑制方法，其特征在于步長的改變?yōu)橐粋€循環(huán)遞增取模的過程。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多載波線性功放的自適應(yīng)載波抑制方法，其特征在于穩(wěn)定調(diào)整狀態(tài)自適應(yīng)調(diào)整階段，如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)前抵消值發(fā)生較大的惡化，將穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志置0，回到初始階段狀態(tài)，同時根據(jù)惡化程度修改步長，重新搜索最佳目標(biāo)點。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多載波線性功放的自適應(yīng)載波抑制方法，其特征在于穩(wěn)定調(diào)整狀態(tài)自適應(yīng)調(diào)整階段，如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)前抵消值發(fā)生較小的降低和提高，重新進入穩(wěn)定狀態(tài)，根據(jù)變化的程度動態(tài)修改抵消的門限值，以小步長重新搜索最佳目標(biāo)點。
全文摘要
一種用于多載波線性功放的自適應(yīng)載波抑制方法，它包括開機上電后，對矢量調(diào)制器置入缺省的相位及幅度值，檢測當(dāng)前點的抵消情況，進行自適應(yīng)調(diào)整；自適應(yīng)調(diào)整的起始階段自適應(yīng)調(diào)整根據(jù)多邊搜索，循環(huán)尋優(yōu)，與門限值進行比較，判斷是否有較佳抵消；有較佳抵消后，監(jiān)視最佳點，并進入穩(wěn)定調(diào)整狀態(tài)自適應(yīng)調(diào)整；穩(wěn)定調(diào)整狀態(tài)自適應(yīng)調(diào)整繼續(xù)采用多邊搜索，循環(huán)尋優(yōu)，與門限值進行比較，判斷是否有較佳抵消，逼近最佳目標(biāo)點，標(biāo)志穩(wěn)定階段標(biāo)志。本發(fā)明采用動態(tài)跟蹤功放特性的方法，提高了對功放控制的精度和靈敏度，對于WCDMA多載波線性功放進行數(shù)字前饋的線性化處理，抑制交調(diào)分量，達到較好的解決信號的頻譜再生問題，提高整個基站的效率。
文檔編號H04B7/005GK1507188SQ0215512
公開日2004年6月23日 申請日期2002年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月10日
發(fā)明者王偉, 杜承法, 偉 王 申請人:深圳市中興通訊股份有限公司