专利名称：基于dpd的远端机及直放站系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种基于DPD的远端机以及基于DPD的 直放站系统。
背景技术：
出于节约能源的需要，目前各个国家都提出了对电子产品的节能降耗的要求，对 移动通信设备的节能降耗更是提出了迫切的需求，这就要求我们提高移动通信设备的效率 以降低能量的消耗，节约能源。在一般的移动通信设备中，无论是模拟的射频拉远系统还是 数字的射频拉远系统，要么是没有进行预失真处理，如图1所示，要么是进行模拟预失真处 理，如图2所示，由于模拟预失真一般采用前馈技术，电路实现上复杂，而且模拟预失真的 对消能力较差，使得具有模拟预失真处理的直放站成本高、效率低、能源消耗大，而没有进 行预失真处理的射频拉远系统效率更低，能源消耗更大，无法满足节能降耗的需求。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于DPD的远端机 及基于DPD的直放站系统，其可以解决现有直放站系统成本高、效率低、能源消耗大的问 题，降低能量的消耗，满足节约能源的需求。为达到上述目的，本发明采用以下技术方案
一种基于DPD的远端机，其特征在于，包括与中继端机相连接的远端机数字处理单 元，与该远端机数字处理单元的输出端连接的DPD单元，与该DPD单元的输出端连接的I/ Q调制器，与该I/Q调制器的输出端连接的功放，分别与所述功放的输出端相连接的远端机 第一双工器、远端机第一下变频单元，所述远端机第一下变频单元的输出端与所述DPD单 元相连接。一种基于DPD的直放站系统，包括与中继端机连接的远端机，其特征在于，所述远 端机包括与中继端机相连接的远端机数字处理单元，与该远端机数字处理单元的输出端 连接的DPD单元，与该DPD单元的输出端连接的I/Q调制器，与该I/Q调制器的输出端连接 的功放，分别与所述功放的输出端相连接的远端机第一双工器、远端机第一下变频单元，所 述远端机第一下变频单元的输出端与所述DPD单元相连接。本发明的方案硬件结构简单，DPD单元与I/Q调制器、功放、远端机第一下变频单 元形成一个闭环，从而可以使得最终功率的输出曲线无限接近直线，效率高，在目前大功率 设备需求大的情况下更具节能降耗的优越性，解决了现有直放站成本高、效率低、能源消耗 大的问题，降低了能量的消耗，满足节约能源的需求。
图1是现有技术中未进行预失真处理的常用数字光纤远端机的示意图； 图2是现有技术中采用了模拟预失真处理的数字光纤远端机的示意4图3是本发明的直放站系统的系统结构图4是本发明的直放站系统的远端机的结构示意图5是图4中所示的远端机中的DPD单元的环路结构示意图6是直放站系统的中继端机的结构示意图7是未进行预失真处理的PA功率输出曲线示意图8是采用了本发明方案的I/Q调制器的功率输出曲线示意图9是采用了本发明方案的功放PA的功率输出曲线图。
具体实施例方式以下就其中的具体实施例对本发明的方案进行详细阐述。考虑到本发明的远端机 通常应用在直放站系统中，因此，在下述说明中是以直放站系统为基础进行说明。参见图3所示，是本发明方案应用的直放站系统的结构示意图，其包括中继端机 101与远端机102，中继端机101与远端机102之间可通过光纤103进行互联，其基本处理过 程可与常用的直放站系统类似在下行链路上，中继端机101耦合基站的射频信号，并进行 相关的信号处理成为光信号后通过光纤103传送给远端机102，远端机102再对该光信号进 行一系列处理操作，还原为射频信号后通过天线发射出去；在上行链路上，远端机102通过 主、分集天线吸收手机用户的信息，经过远端机102的相关处理成为光信号后通过光纤103 传送给中继端机101，中继端机101再对该光信号进行相应处理还原为射频信号后耦合给 基站。本发明方案主要是提供基于DPD (数字预失真)的直放站系统，而预失真处理过程 通常是在远端机进行，因此，本发明方案主要是对直放站系统的远端机进行了改进，更进一 步来说，主要是对远端机的下行链路进行了改进。如图4所示，是本发明方案的远端机的结构示意图，在下行链路上，该远端机 主要包括有远端机数字处理单元301、DPD单元302、I/Q调制器303、功放(PA，Power Amplifier) 304、远端机第一下变频单元305、以及远端机第一双工器312，其中远端机数字 处理单元301通过光纤与中继端机101相连接，DPD单元302的输入端与远端机数字处理 单元301的输出端相连接，DPD单元302的输出端与I/Q调制器303的输入端相连接，I/Q 调制器303的输出端与功放PA304的输入端相连接，功放PA304的输出端与远端机第一双 工器312相连接，功放PA304的输出端还与远端机第一下变频单元305的输入端相连接，远 端机第一下变频单元305的输出端与DPD单元302相连接。在具体工作时，远端机数字处理单元301通过光纤接收到由中继端机101传送的 光信号后，将光信号转换成数字基带信号并对数字基带信号进行数字处理后送入到DPD单 元302，DPD单元302对所需的数字信号进行DUC (Digital Up Converter，数字上变频)、 CFR (Crest Factor Reduction，波峰因子衰减)消峰后变成I、Q调制信号，该I、Q调制信 号进入I/Q调制器303，由I/Q调制器303将该I、Q调制信号转变为射频信号后进入功放 PA304,由功放PA304进行射频放大，射频放大后的信号有两路输出一路主信号经过远端 机第一双工器312后通过发射天线发射到手机用户；一路从功放PA304耦合一个射频信号 进入远端机第一下变频单元305。远端机第一下变频单元305将该信号变成数字可以处理 的频率后反馈给DPD单元302，DPD单元302再根据反馈的信号与远端机数字处理单元301
5送过来的信号进行对比，然后对信号做出预失真处理。如图5所示，是上述远端机中的DPD单元跟与其相邻电路的具体的环路结构示意 图，其包括有具有DUC、CFR、DPD功能的功能处理单元401、数模转换器402、模数转换器 403，该功能处理单元401与远端机数字处理单元301相连接，数模转换器402连接于功能 处理单元401与I/Q调制器303之间，模数转换器403连接于功能处理单元401与远端机 第一下变频单元305之间，其中，数模转换器402可包含有两个，以分别对I、Q调制信号进 行数模转换。其通过反馈电路采得功放PA304的输出曲线，然后通过预失真处理使得功放 PA304最终工作在线性区域，从而减小其非线性失真，提高功放PA的工作效率，以达到节能 降耗的目的。上述对本发明的远端机的下行链路进行了说明，在本发明的远端机的上行链路 上，具体包括有上述远端机数字处理单元301、上述远端机第一双工器312，还包括远端机 主集LNA (低噪放)306、远端机主集上行射频放大器RF (radio frequency) 307、远端机主 集下变频单元308、远端机第二双工器313、远端机分集LNA (低噪放)309、远端机分集上行 射频放大器RF310、远端机分集下变频单元311，其中，远端机主集LNA (低噪放)306的输入 端与远端机第一双工器312连接，远端机主集LNA (低噪放)306的输出端与远端机主集上 行射频放大器RF307的输入端连接，远端机主集上行射频放大器RF307的输出端与远端机 主集下变频单元308的输入端相连接，远端机第二双工器313与分集天线连接，远端机分集 LNA (低噪放)309的输入端与远端机第二双工器313连接，远端机分集LNA (低噪放)309 的输出端与远端机分集上行射频放大器RF310的输入端连接，远端机分集上行射频放大器 RF310的输出端与远端机分集下变频单元311的输入端相连接，远端机主集下变频单元308 的输出端、远端机分集下变频单元311的输出端均与远端机数字处理单元301相连接。在具体的上行链路的处理过程中，远端机102的主、分集天线接收到手机用户的 信号后分别经过远端机第一双工器312、远端机第二双工器313后分别进入到远端机主集 LNA (低噪放)306和远端机分集LNA (低噪放)309，对接收到的有用信号进行小信号放大， 然后再分别经过远端机主集上行射频放大器RF307、远端机分集上行射频放大器RF310进 行射频放大后分别进入远端机主集下变频单元308、远端机分集下变频单元311进行变频 处理后送入数字处理单元301进行数字处理，变换为光信号后经光纤传送到中继端机101。 即，通过主集天线TX/RX1接收到的手机用户的信号经过远端机第一双工器312后进入远端 机主集LNA (低噪放)306进行小信号放大、然后进入远端机主集上行射频放大器RF (radio frequency)307进行射频放大、处理，再经远端机主集下变频单元308的下变频处理的信号 进入远端机数字处理单元301进行数字处理。而通过分集天线RX2接收到的手机用户的信 号经过远端机第二双工器313后进入远端机分集LNA (低噪放)309进行小信号放大、然后 进入远端机分集上行射频放大器RF (radio frequency)310进行射频放大、处理，再经远端 机分集下变频单元311的下变频处理的信号进入远端机数字处理单元301进行数字处理。图6示出了将上述本发明的远端机应用在直放站系统时，直放站系统中的中继端 机的结构示意图。如图6所示，本发明中的中继端机具体包括中继端数字处理单元203、中继端双 工器204、低噪放LNA (Low Noise Amplifier) 201、中继端第一下变频单元202、中继端主 集上变频单元206、中继端主集上行射频放大器RF205、中继端分集上变频单元208、中继端分集上行射频放大器RF207，其中，中继端数字处理单元203通过光纤103与远端机102相 连接，低噪放LNA201的输入端与中继端双工器204相连接，低噪放LNA201的输出端与中继 端第一下变频单元202的输入端相连接，中继端第一下变频单元202的输出端与中继端数 字处理单元203相连接，中继端主集上变频单元206的输入端与中继端数字处理单元203 相连接，中继端主集上变频单元206的输出端与中继端主集上行射频放大器RF205的输入 端相连接，中继端主集上行射频放大器RF205的输出端与中继端双工器204相连接，中继端 分集上变频单元208的输入端与中继端数字处理单元203相连接，中继端分集上变频单 元208的输出端与中继端分集上行射频放大器RF207的输入端相连接，中继端分集上行射 频放大器RF207的输出端的输出信号耦合至基站。在具体应用处理过程中
在下行链路上，中继端机101耦合基站的射频信号，经过中继端双工器204滤得下行射 频信号，该下行射频信号经过低噪放LNA201进行放大、再经过中继端第一下变频单元202 的下变频处理将信号变换成中频后送到中继端数字处理单元203，在中继端数字处理单元 203里对信号进行DDC (数字下变频)处理变成数字基带信号，然后对该数字基带信号进行 数字处理后转换成光信号通过光纤103传送到远端机102 ；
在上行链路上，在中继端数字处理单元203通过光纤接收到由远端机102发送的分别 通过主、分集天线接收的处理后的信号后，分别进入到中继端主集上变频单元206、中继端 分集上变频单元208进行变频后，再分别经过中继端主集上行射频放大器RF205和中继端 分集上行射频放大器RF207进行射频放大，经中继端主集上行射频放大器RF205的上行主 集信号经中继端双工器204后耦合到基站，经中继端分集上行射频放大器RF207的上行分 集信号直接耦合到基站，即，通过远端机发送的主集信号进入中继端主集上变频单元206 进行上变频处理，然后经过中继端主集上行射频放大器RF205进行射频放大，射频放大后 的上行主集信号经过中继端双工器204后耦合到基站，而通过远端机发送的分集信号进入 中继端分集上变频单元208进行上变频处理，然后经过中继端分集上行射频放大器RF207 进行射频放大，射频放大后的上行分集信号直接耦合到基站。根据上述本发明的基于DPD的直放站系统，以下就其核心的DPD工作原理进行详 细阐述。一般情况下，没有进行预失真处理的直放站系统的功放PA的输出曲线如图7所 示，从图示可以看出，在OF这段，功放PA是工作在线性区域，而在FD这段，功放PA是工作在 非线性区域。为了提高功放PA的效率，在目前的方式中，一般都会将最大功率确定在P-3， 而从图7中可以看出，P-3刚好工作在功放PA的非线性区域，这样就会随之产生很多的互 调产物，而互调产物通常是不希望得到的，因此，为了减小这些互调产物，PA必须回退到线 性区域，而这样就会使得PA的利用率极低，效率大打折扣。通过采用本发明方案，参见图5所示，基带信号经过功能处理单元401的DUC、CFR 处理之后变为I/Q信号，该信号经过数模转换器DAC402之后变为模拟信号，然后经I/Q调 制器303转换为所需的射频信号后经功放PA304放大输出，其输出曲线如图7中的OFD所 示，从功放PA304耦合出来未预失真信号，该信号经过图5中的远端机第一下变频单元305 变为模拟中频信号，然后经过模数转换器ADC403变为数字信号进入到功能处理单元401进 行数字预失真处理及数模转换器DAC402的数模转换之后输入到I/Q调制器303，该信号经过I/Q调制器303后的信号如图8中的OFE所示，转换为所需的射频信号后经功放PA304 放大，从而使得最终的输出曲线信号如图9中的OFC所示，使得输出曲线无穷接近线性，从 而使得功放PA工作在P-3时其输出互调很小，有用功率很大，使得整个直放站的效率大大 提尚。其中，上述本发明的DPD单元可以采用多种方式来实现，在具体实现其硬件及架 构时也可以采用多种方式，例如自主算法、DSP等等。另外，中继端机101与远端机102之间的通信可以采用各种通信接口类型来实现， 相应地，即上述中继端机数字处理单元203、远端机数字处理单元301可以采用各种方式来 实现，例如CPRI(The Common Public Radio Interface)接口标准，由于CPRI定义了基站数 据处理控制单元 REC (Radio Equipment Control)与基站收发单元 RE (Radio Equipment) 之间的接口关系，其数据结构可直接适用于直放站射频信号的远端数据传输，方便便利。上述本发明的直放站系统，可以应用于多种通信制式，例如WCDMA、TD-SCDMA、 CDMA、GSM 等等。如上所述，本发明方案中，DPD单元与完成整个功能的电路形成了一个闭环，可以 使得最终功率输出曲线无限接近直线，效率高。此外，由于其硬件电路简单，基本上都是基 于软件无线电的原理来实现，进一步提高了其可靠性和稳定性。以上所述的本发明实施方式，仅仅是对本发明的最佳实施例的说明，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。
8
权利要求
一种基于DPD的远端机，其特征在于，包括与中继端机相连接的远端机数字处理单元，与该远端机数字处理单元的输出端连接的DPD单元，与该DPD单元的输出端连接的I/Q调制器，与该I/Q调制器的输出端连接的功放，分别与所述功放的输出端相连接的远端机第一双工器、远端机第一下变频单元，所述远端机第一下变频单元的输出端与所述DPD单元相连接。
2.根据权利要求1所述的基于DPD的远端机，其特征在于，所述DPD单元具体包括与 所述远端机数字处理单元相连接且具有DUC、CFR、DPD功能的功能处理单元，连接于所述功 能处理单元与所述I/Q调制器之间的数模转换器，以及连接于所述功能处理单元与所述远 端机第一下变频单元之间的模数转换器。
3.根据权利要求1或2所述的基于DPD的远端机，其特征在于，所述远端机还包括输 入端与所述远端机第一双工器连接的远端机主集LNA，输入端与所述远端机主集LNA的输 出端连接的远端机主集上行射频放大器，输入端与所述远端机主集上行射频放大器的输出 端连接的远端机主集下变频单元，与分集天线连接的远端机第二双工器，输入端与所述远 端机第二双工器连接的远端机分集LNA，输入端与所述远端机分集LNA的输出端连接的远 端机分集上行射频放大器，输入端与所述远端机分集上行射频放大器的输出端连接的远端 机分集下变频单元，所述远端机主集下变频单元的输出端、所述远端机分集下变频单元的 输出端与所述远端机数字处理单元相连接。
4.一种基于DPD的直放站系统，包括与中继端机连接的远端机，其特征在于，所述远端 机包括与中继端机相连接的远端机数字处理单元，与该远端机数字处理单元的输出端连 接的DPD单元，与该DPD单元的输出端连接的I/Q调制器，与该I/Q调制器的输出端连接的 功放，分别与所述功放的输出端相连接的远端机第一双工器、远端机第一下变频单元，所述 远端机第一下变频单元的输出端与所述DPD单元相连接。
5.根据权利要求4所述的基于DPD的直放站系统，其特征在于，所述DPD单元具体包 括与所述远端机数字处理单元相连接且具有DUC、CFR、DPD功能的功能处理单元，连接于 所述功能处理单元与所述I/Q调制器之间的数模转换器，以及连接于所述功能处理单元与 所述远端机第一下变频单元之间的模数转换器。
6.根据权利要求4或5所述的基于DPD的直放站系统，其特征在于，所述远端机还包 括输入端与所述远端机第一双工器连接的远端机主集LNA，输入端与所述远端机主集LNA 的输出端连接的远端机主集上行射频放大器，输入端与所述远端机主集上行射频放大器的 输出端连接的远端机主集下变频单元，与分集天线连接的远端机第二双工器，输入端与所 述远端机第二双工器连接的远端机分集LNA，输入端与所述远端机分集LNA的输出端连接 的远端机分集上行射频放大器，输入端与所述远端机分集上行射频放大器的输出端连接的 远端机分集下变频单元，所述远端机主集下变频单元的输出端、所述远端机分集下变频单 元的输出端与所述远端机数字处理单元相连接。
7.根据权利要求4或5或6所述的基于DPD的直放站系统，其特征在于，所述直放站 系统还包括所述中继端机，所述中继端机包括与所述远端机相连接的中继端数字处理单 元，与基站耦合连接的中继端双工器，输入端与所述中继端双工器相连接的低噪放，输入端 与所述低噪放的输出端相连接的中继端第一下变频单元，输入端与所述中继端数字处理单 元相连接的中继端主集上变频单元，输入端与所述中继端主集上变频单元的输出端连接的中继端主集上行射频放大器，输入端与所述中继端数字处理单元相连接的中继端分集上变 频单元，输入端与所述中继端分集上变频单元连接的中继端分集上行射频放大器，所述中 继端第一下变频单元的输出端与所述中继端数字处理单元相连接，所述中继端主集上行射 频放大器的输出端与所述中继端双工器相连接，所述中继端分集上行射频放大器的输出端 耦合至所述基站。
8.根据权利要求4至7任意一项所述的基于DPD的直放站系统，其特征在于，所述直放 站系统为WCDMA、TD-SCDMA, CDMA或者GSM直放站系统。
9.根据权利要求4至7任意一项所述的基于DPD的直放站系统，其特征在于，所述远端 机数字处理单元为CPRI接口类型，所述中继端数字处理单元为CPRI接口类型。
10.根据权利要求4至7任意一项所述的基于DPD的直放站系统，其特征在于所述DPD 单元采用自主算法或者DSP实现。
全文摘要
一种基于DPD的远端机及直放站系统，该远端机包括与中继端机相连接的远端机数字处理单元，与该远端机数字处理单元的输出端连接的DPD单元，与该DPD单元的输出端连接的I/Q调制器，与该I/Q调制器的输出端连接的功放，分别与功放的输出端连接的远端机第一双工器、远端机第一下变频单元，远端机第一下变频单元的输出端与DPD单元相连接。本发明方案硬件结构简单，DPD单元与I/Q调制器、功放、远端机第一下变频单元形成闭环，可以使得最终功率的输出曲线无限接近直线，效率高，在目前大功率设备需求大的情况下更具节能降耗的优越性，解决了现有直放站成本高、效率低、能源消耗大的问题，降低了能量的消耗，满足节约能源的需求。
文档编号H04W88/08GK101951701SQ20101051160
公开日2011年1月19日 申请日期2010年10月19日 优先权日2010年10月19日
发明者詹科麟, 赵建平 申请人:京信通信系统(中国)有限公司