應(yīng)用于數(shù)字預(yù)失真功放的控制方法

劉志芳

廣東工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510520

應(yīng)用于數(shù)字預(yù)失真功放的控制方法

劉志芳

廣東工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510520

1 概述

數(shù)字預(yù)失真(DPD:Digital Pre-distortion)功放所采用的數(shù)字預(yù)失真技術(shù)，有利于提高基站功率放大器的效率和工作帶寬，是目前較先進(jìn)的提高功率放大器效率的技術(shù)。實(shí)際使用基站功率放大器中，如何避免功放旁路控制誤動作，則是現(xiàn)有技術(shù)中有待解決的問題之一。本文針對設(shè)備現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，設(shè)計(jì)了一種基站功率放大器裝置中DPD功放的訓(xùn)練和控制方法，可以完成DPD功放的訓(xùn)練，也包含單個或多個數(shù)字預(yù)失真功放的旁路和通路方法，同時(shí)解決了因?yàn)殚g接判斷功放故障而導(dǎo)致功放旁路控制誤動作的問題。

2 硬件原理

通路和旁路切換的開關(guān)電路如圖1所示。由基站功率放大器中的監(jiān)控設(shè)備控制一組電子開關(guān)，該電子開關(guān)再驅(qū)動射頻開關(guān)，該射頻開關(guān)為關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，稱為功放通路控制，這種狀態(tài)實(shí)現(xiàn)了射頻信號通往DPD功放進(jìn)行放大信號的功能，該射頻開關(guān)為打開狀態(tài)時(shí)，稱為旁路控制，這種狀態(tài)實(shí)現(xiàn)了射頻信號旁路功放，從輸入端直接連通到輸出端的功能，避免了基站信號無輸出的情況出現(xiàn)。

由監(jiān)控設(shè)備輸出一個高低電平，控制電子管MMBT3904的通斷，通過三極管來驅(qū)動控制開關(guān)芯片IRF7494，可以切換功放在整個設(shè)備的鏈接線路，使基站信號按照設(shè)定的鏈路有效的輸出放大。

圖1 旁路開關(guān)電路圖

3 軟件實(shí)現(xiàn)

當(dāng)基站功率放大器的監(jiān)控程序啟動后，進(jìn)入應(yīng)用軟件控制流程，建立一個DPD功放控制線程。

3.1 軟件架構(gòu)

該DPD功放控制線程包括DPD訓(xùn)練流程和功放控制流程，需要完成以下步驟:

（1）通過監(jiān)控設(shè)備與DPD功放的硬件接口，檢測和記錄DPD功放的狀態(tài)，包括訓(xùn)練狀態(tài)、告警狀態(tài)和輸出信號；

（2）創(chuàng)建功放控制單元類的對象。創(chuàng)建功放控制單元類的對象，以明確功放通路開關(guān)狀態(tài)、功放故障告警標(biāo)志、通路和旁路狀態(tài)等信息；

（3）執(zhí)行功放訓(xùn)練流程。根據(jù)功放控制單元類的對象中功放屬性，執(zhí)行DPD功放的訓(xùn)練；

（4）執(zhí)行功放控制流程。根據(jù)功放控制單元類的對象中功放屬性，執(zhí)行DPD功放的通路和旁路控制，其軟件架構(gòu)流程圖如圖2所示。

3.2 訓(xùn)練流程

如圖2所示，DPD功放訓(xùn)練具體流程如下:

（1）通過監(jiān)控設(shè)備和DPD功放的硬件和通信協(xié)議接口，判定DPD功放是否需要進(jìn)行預(yù)失真訓(xùn)練。如果數(shù)字預(yù)失真功放需要訓(xùn)練，則進(jìn)入步驟（2），否則進(jìn)入功放控制流程。

（2）執(zhí)行數(shù)字預(yù)失真功放訓(xùn)練過程。首先，旁路功放，保證基站信號不被中斷，預(yù)失真訓(xùn)練信號不往設(shè)備外發(fā)射。然后，啟動DPD功放的訓(xùn)練過程，并且啟動訓(xùn)練超時(shí)定時(shí)器和超時(shí)計(jì)數(shù)器。接著不間斷地檢測數(shù)字預(yù)失真功放的訓(xùn)練狀態(tài)，如果在設(shè)定的超時(shí)時(shí)間和超時(shí)計(jì)數(shù)值之內(nèi)，數(shù)字預(yù)失真功放正確地完成訓(xùn)練，則進(jìn)入步驟（3），否則進(jìn)入步驟（4）。

（3）執(zhí)行數(shù)字預(yù)失真功放通路控制過程。通過主機(jī)控制圖1中的DOE2端口，驅(qū)動三極管，控制通路開關(guān)IRF7494的狀態(tài)。

（4）判斷訓(xùn)練失敗定時(shí)器和失敗次數(shù)。若定時(shí)器沒有超時(shí)，則返回繼續(xù)訓(xùn)練；若定時(shí)器超時(shí)，則判斷失敗次數(shù)，若失敗次數(shù)不超過3次，則跳到步驟（2）重新訓(xùn)練，重新開啟定時(shí)器和計(jì)數(shù)器，否則進(jìn)入步驟（5），控制功放旁路。

（5）執(zhí)行數(shù)字預(yù)失真功放旁路控制。通過監(jiān)控設(shè)備與電子開硬件接口，控制通路開關(guān)為關(guān)閉狀態(tài)。如圖1所示，控制開關(guān)IRF7494的開關(guān)狀態(tài)，使通訊鏈路處于旁路狀態(tài)，再進(jìn)入步驟（6）。

（6）上報(bào)告警。將DPD訓(xùn)練失敗告警和功放旁路告警上報(bào)到監(jiān)控中心。

3.3 控制流程

DPD功放的狀態(tài)檢測與控制流程如下:

（1）通過監(jiān)控設(shè)備和DPD功放的硬件和通信協(xié)議接口，檢測DPD功放的狀態(tài)，并判斷功放當(dāng)前的旁路和通路狀態(tài)。若當(dāng)前狀態(tài)為通路態(tài)，則進(jìn)入步驟（4），否則進(jìn)入步驟（2）。

（2）嘗試通路。首先，判斷嘗試通路定時(shí)器，若定時(shí)時(shí)間沒到，則保持旁路后退出，若定時(shí)時(shí)間到，則繼續(xù)判斷嘗試次數(shù)是否小于3次，若大于等于3次，則保持旁路后退出，若嘗試次數(shù)小于3次，則嘗試通路，執(zhí)行步驟（3）。

（3）嘗試結(jié)果處理。判斷嘗試通路的結(jié)果，若嘗試通路成功，則保持通路，然后退出控制流程，若嘗試失敗，則記錄失敗次數(shù)，保持旁路功放，然后退出控制流程。

（4）功放異常判斷。若此時(shí)功放有旁路相關(guān)告警，則旁路功放，上報(bào)告警到監(jiān)控中心，然后啟動30分鐘旁路恢復(fù)定時(shí)器；若沒有告警，則直接退出此流程。

4 結(jié)語

本文中DPD功放的訓(xùn)練和控制方法采用了面向?qū)ο蟮奶幚矸绞?，在?gòu)建功放訓(xùn)練和控制方法的實(shí)例時(shí)，只需修改其中某些屬性，保持通路控制邏輯不變，就能對不同的功放完成控制方法，從而提高控制邏輯代碼的一致性、可移植性，提高了軟件的開發(fā)效率和質(zhì)量，可以適應(yīng)單個、兩個或兩個以上功放的控制，擴(kuò)大了系統(tǒng)的使用范圍，避免了通過檢測故障模塊來間接判定設(shè)備故障的方法帶來的誤動作的隱患，保證了功放旁路和通控制的正確性。

圖2 軟件流程圖

[1] 孫煜，吳曉芳，鄭寧井.基于波峰因子衰減與數(shù)字預(yù)失真的功放線性化技術(shù)[J].廈門大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010(4):719～723

[2] 劉寧.功放數(shù)字基帶預(yù)失真算法研究及硬件實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文，2011

[3] 莊建東,陶煜,武文娟.802.11n高線性功率放大器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電訊技術(shù),2012（2）:198～202

[4] 鄭寧井,吳曉芳.科技信息[J].數(shù)字預(yù)失真中關(guān)于增益控制的研究,2010（5）:52～55

The Control Method of Digital Pre-distortion Power Amplifier

Liu Zhifang
Guangdong Polytechnic College, Guangzhou 510520,China

本文提出了一種基站功率放大器裝置中控制數(shù)字預(yù)失真功放通路方法，是一種適用于單個或多個數(shù)字預(yù)失真功放的通路方法，解決了因?yàn)殚g接判斷功放故障而導(dǎo)致功放旁路控制誤動作的問題。文中詳細(xì)講述了其硬件原理和具體的軟件實(shí)現(xiàn)步驟，采用面向?qū)ο蟮奶幚矸绞?，?gòu)建了功放的訓(xùn)練和控制流程。

數(shù)字預(yù)失真；基站功率放大器；面向?qū)ο螅槐O(jiān)控中心

in this paper, a base station power amplifier device to control the digital pre-distortion amplifier was proposed.The path method can apply to single or multiple and solve the bypass control fault because of the indirect judgment.The paper described the hardware and software implementation steps, completed the function by the object-oriented approach.

digital pre-distortion; base station power amplifier; object-oriente; operation maintenance center

TN919

A

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.13.062

劉志芳 女，1981年出生，漢族，河北石家莊人，廣東工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系教師，主要研究方向:應(yīng)用電子及機(jī)電一體化。