應用于數(shù)字預失真功放的控制方法

劉志芳

廣東工程職業(yè)技術學院，廣東 廣州 510520

應用于數(shù)字預失真功放的控制方法

劉志芳

廣東工程職業(yè)技術學院，廣東 廣州 510520

1 概述

數(shù)字預失真(DPD:Digital Pre-distortion)功放所采用的數(shù)字預失真技術，有利于提高基站功率放大器的效率和工作帶寬，是目前較先進的提高功率放大器效率的技術。實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)有技術中有待解決的問題之一。本文針對設備現(xiàn)有技術中存在的問題，設計了一種基站功率放大器裝置中DPD功放的訓練和控制方法，可以完成DPD功放的訓練，也包含單個或多個數(shù)字預失真功放的旁路和通路方法，同時解決了因為間接判斷功放故障而導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電路如圖1所示。由基站功率放大器中的監(jiān)控設備控制一組電子開關，該電子開關再驅(qū)動射頻開關，該射頻開關為關閉狀態(tài)時，稱為功放通路控制，這種狀態(tài)實現(xiàn)了射頻信號通往DPD功放進行放大信號的功能，該射頻開關為打開狀態(tài)時，稱為旁路控制，這種狀態(tài)實現(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)動控制開關芯片IRF7494，可以切換功放在整個設備的鏈接線路，使基站信號按照設定的鏈路有效的輸出放大。

圖1 旁路開關電路圖

3 軟件實現(xiàn)

當基站功率放大器的監(jiān)控程序啟動后，進入應用軟件控制流程，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狀態(tài)、功放故障告警標志、通路和旁路狀態(tài)等信息；

（3）執(zhí)行功放訓練流程。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 訓練流程

如圖2所示，DPD功放訓練具體流程如下:

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

（2）執(zhí)行數(shù)字預失真功放訓練過程。首先，旁路功放，保證基站信號不被中斷，預失真訓練信號不往設備外發(fā)射。然后，啟動DPD功放的訓練過程，并且啟動訓練超時定時器和超時計數(shù)器。接著不間斷地檢測數(shù)字預失真功放的訓練狀態(tài)，如果在設定的超時時間和超時計數(shù)值之內(nèi)，數(shù)字預失真功放正確地完成訓練，則進入步驟（3），否則進入步驟（4）。

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

（4）判斷訓練失敗定時器和失敗次數(shù)。若定時器沒有超時，則返回繼續(xù)訓練；若定時器超時，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）重新訓練，重新開啟定時器和計數(shù)器，否則進入步驟（5），控制功放旁路。

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

（6）上報告警。將DPD訓練失敗告警和功放旁路告警上報到監(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)，并判斷功放當前的旁路和通路狀態(tài)。若當前狀態(tài)為通路態(tài)，則進入步驟（4），否則進入步驟（2）。

（2）嘗試通路。首先，判斷嘗試通路定時器，若定時時間沒到，則保持旁路后退出，若定時時間到，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。若此時功放有旁路相關告警，則旁路功放，上報告警到監(jiān)控中心，然后啟動30分鐘旁路恢復定時器；若沒有告警，則直接退出此流程。

4 結(jié)語

本文中DPD功放的訓練和控制方法采用了面向?qū)ο蟮奶幚矸绞剑跇?gòu)建功放訓練和控制方法的實例時，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，可以適應單個、兩個或兩個以上功放的控制，擴大了系統(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)字預失真的功放線性化技術[J].廈門大學學報(自然科學版),2010(4):719～723

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

[3] 莊建東,陶煜,武文娟.802.11n高線性功率放大器的設計與實現(xiàn)[J].電訊技術,2012（2）:198～202

[4] 鄭寧井,吳曉芳.科技信息[J].數(shù)字預失真中關于增益控制的研究,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)字預失真功放通路方法，是一種適用于單個或多個數(shù)字預失真功放的通路方法，解決了因為間接判斷功放故障而導致功放旁路控制誤動作的問題。文中詳細講述了其硬件原理和具體的軟件實現(xiàn)步驟，采用面向?qū)ο蟮奶幚矸绞剑瑯?gòu)建了功放的訓練和控制流程。

數(shù)字預失真；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)技術學院機電工程系教師，主要研究方向:應用電子及機電一體化。