CN101938448B - 具有自动载波跟踪功能的cfr处理方法及装置、通信*** - Google Patents
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Abstract
一种具有自动载波跟踪功能的CFR处理方法、装置及通信***，该方法包括步骤：根据载波的能量确定正在应用的载波，获取正在应用的载波的频点信息；根据所述正在应用的载波的频点信息，设置CFR所需应用的滤波器系数组合，进行CFR处理。其是根据各载波的信号能量确定出当前正在使用的载波，在确定了当前正在使用的载波之后，可以得到该正在使用的载波的频点信息，从而可以根据该频点信息准确地设置出CFR所需应用的滤波器系数组合，进行CFR处理，确保CFR功能的正常应用，避免了因无法获取载波频点信息而导致无法正确使用CFR技术的缺陷，提升了***性能，具有较好的应用前景和推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别是无线通信的数字信号处理领域，具体涉及一种具有自动载波跟踪功能的CFR处理方法、具有自动载波跟踪功能的CFR处理装置、以及具有自动载波跟踪功能的通信***。
背景技术
随着移动通信的快速发展，在2G和3G通信领域，多载波***的应用较为广泛，相比较于单载波***而言，多载波***由于有多个载波信号在时域上叠加，具有较高的PAPR(峰值平均功率比，Peak to Average Power Ratio，简称为峰均比或者PAPR)。而对于3G制式的***，包括WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三种制式的***，单载波信号本身的PAPR就比较高，如果是多载波***，PAPR将会更高，因此，在3G***中，为了无失真的传输这些PAPR的信号，对一些部件的线性要求很高，例如PA(PA：Power Amplifier，功放)，如果信号的变化范围超出器件的线性范围，就会产生明显的带内失真和带外辐射，从而导致误码率的升高，降低***性能，PAPR的大小对多载波***性能有着直接的影响。因此，有效的降低***的PAPR，就显得非常必要，这直接关系到整个***的性能和成本。
由此，出于对降低***的PAPR的需求，伴随3G***应用的技术之一就是削峰CFR(Crest Factor Reduction，波峰因子降低)技术，这是因为，如果不对信号进行CFR处理，将无法避免PA的非线性和效率问题，为了提升3G***的性能和PA的效率，必须通过结合CFR技术，以降低信号的峰均功率比，减少由于PA的非线性而导致的性能恶化和效率降低问题。
在目前的应用中，应用较多的CFR技术主要有两种：Peak Window CrestFactor Reduction(简称：PW-CFR)和Peak Cancellation Crest Factor Reduction(简称：PC-CFR)。对于PW-CFR技术来说，其无需获取对应的载波频点信息，且由于CFR内部使用的滤波器阶数低，引入的时延也比较少，对于一些要求较低的场合具有一定的应用价值，但是由于其削峰性能较弱，只能较少的降低PAPR，且容易导致带外频谱泄露，因此，在目前的应用中较少使用。
而对于PC-CFR技术来说，由于其削峰性能较好，适用于所有的制式，包括2G和3G，对单载波和多载波也同样适用，因此，在目前的实际应用中，应用比较广泛，是3G***必备的技术之一。但PC-CFR技术也有一些应用弊端，它需要准确的获知对应载波的频点信息，以便确定PC-CFR中所采用的滤波器系数组合的形式，否则，如果滤波器系数组合采用不当，将对没有载波的信道产生干扰，降低***性能。
在BBU-RRU的组合应用中，CFR是用于RRU端，而由于BBU是产生信号的装置，能够准确地知道自身所产生的信号的载波频点信息，从而可以通过BBU和RRU之间的传输协议将载波频点信息传输到RRU，RRU端获取对应的载波频点信息，可以准确的设置CFR所需要的滤波器系数组合，实现正确的CFR功能。而对于BBU-RRU以外的场合，例如：数字射频拉远***、数字直放站***或数字无线直放站，由于数字直放站的中继端或数字无线直放站一般无法获取对应的载波频点信息，导致无法正确的设置CFR所需要的滤波器系数组合，从而也导致大大降低了CFR的性能，直接影响***的整体性能。
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具有自动载波跟踪功能的CFR处理方法、具有自动载波跟踪功能的CFR处理装置以及具有自动载波功能的通信***，其可以自动跟踪对应的载波的频点信息，从而准确地设置CFR所需要的滤波器系数组合，确保CFR功能的正常应用，提升***性能。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种具有自动载波跟踪功能的CFR处理方法，包括步骤：
根据载波的能量确定正在应用的载波，获取正在应用的载波的频点信息；
根据所述正在应用的载波的频点信息，设置CFR所需应用的滤波器系数组合，进行CFR处理。
一种具有自动载波跟踪功能的CFR处理装置，包括：
自动载波跟踪子***，用于根据载波的能量确定正在应用的载波，获取正在应用的载波的频点信息，并将该正在应用的载波的频点信息输出给CFR子***；
CFR子***，用于根据所述正在应用的载波的频点信息，设置CFR所需应用的滤波器系数组合，进行CFR处理。
一种具有自动载波跟踪功能的通信***，包括如上所述的具有自动载波跟踪功能的CFR处理装置。
根据上述本发明方案，其是根据各载波的信号能量确定出当前正在使用的载波，在确定了当前正在使用的载波之后，可以得到该正在使用的载波的频点信息，从而可以根据该频点信息准确地设置出CFR所需应用的滤波器系数组合，进行CFR处理，确保CFR功能的正常应用，避免了因无法获取载波频点信息而导致无法正确使用CFR技术的缺陷，提升了***性能，具有较好的应用前景和推广价值。
附图说明
图1是本发明的具有自动载波跟踪功能的CFR处理方法实施例的流程示意图；
图2是本发明的具有自动载波跟踪功能的CFR处理装置实施例的结构示意图；
图3是在其中一种方式下的本发明的具有自动载波跟踪功能的CFR处理装置的结构示意图；
图4是将本发明的具有自动载波跟踪功能的CFR处理装置应用到数字无线直放站***时的示意图；
图5在另外一种方式下的本发明的具有自动载波跟踪功能的CFR处理装置的结构示意图；
图6是现有技术中的数字光纤直放站或者数字射频拉远***的下行链路数字处理原理示意图；
图7是将本发明的具有自动载波跟踪功能的CFR处理装置应用到数字光纤直放站***或者数字射频拉远***中时的下行链路数字处理原理示意图。
具体实施方式
以下以具体实施例的方式对本发明的方案进行详细阐述。
如图1所示，是发明的具有自动载波跟踪功能的CFR处理方法的流程示意图，其包括步骤：
步骤S101：根据载波的能量确定正在应用的载波，获取正在应用的载波的频点信息，进入步骤S102；
步骤S102：根据所述正在应用的载波的频点信息，设置CFR所需应用的滤波器系数组合，进行CFR处理。
据此，其是根据各载波的信号能量确定出当前正在使用的载波，在确定了当前正在使用的载波之后，可以得到该正在使用的载波的频点信息，从而可以根据该频点信息准确地设置出CFR所需应用的滤波器系数组合，进行CFR处理，确保CFR功能的正常应用，提升了***性能。
其中，在得到了正在应用的载波的频点信息之后，根据正在应用的载波的频点信息设置CFR所需应用的滤波器***组合的过程，可以是用现有的方式来实现，例如在前所述的PC-CFR技术，在此不予对该过程多加赘述。
而其中根据载波的能量确定正在应用的载波、获取正在应用的载波的频点信息的过程，可以有不同的实现方法，不同的实现方法可以适用于不同的通信制式：
其中一种实现方式，是通过对协议进行解析处理，获取正在应用的SCH信道信息，然后根据各SCH信道的能量大小，将能量值最大、且能量值大于预设阈值的SCH信道确定为正在使用的载波信道，并据此可以得知正在使用的载波。这种实现方式，可以适用于GSM、DCS、CDMA等制式。具体来说，以GSM制式为例，通过对GSM协议进行解析处理，获取正在应用的SCH信道信息，并获得每个信道的信道能量，按照能量值的大小进行排序，优先选择能量大的信道；如果相邻的两个信道的能量都较大，则留下能量大的那一个信道，剔除能量相对较小的那个信道；当信道能量小于设定的预设阈值，直接剔除该信道，从而保留下有用的信道；从而最终确定保留下来的信道，是能量值大于预设阈值、且能量值最大的信道，并将该信道确定为正在使用的载波信道，并据此得知正在使用的载波，实现对正在使用的载波的准确识别。在确定了正在使用的载波之后，就可以进一步确定相应的载波频点信息，依据载波确定载波的频点信息的过程可以采用现有技术中已有的方式，在此不予赘述。
这种实现方式，较佳地应用于数字无线直放站***，可以在数字无线直放站***具有较好的应用前景。这是因为，在数字无线直放站***中，存在外界的无线信号，受到的干扰较多，信号强度也忽大忽小，对自动载波跟踪的要求较高，而通过对协议的解析处理，可以具有较好的抗干扰性能，能够保证准确地捕获到对应的载波频点信息。
而另外一种根据载波的能量确定正在应用的载波、获取正在应用的载波的频点信息的实现方式，则是可以通过对A/D变换后的数字信号进行数字下变频处理，得到对应的基带信号，统计各基带信号的信号能量，将信号能量大于预设阈值、且与相邻的任意一个载波的信号能量的差值大于预设差距阈值的基带信号对应的载波确定为正在使用的载波。这种实现方式，同样适用于GSM、DCS、CDMA等通信制式，同时也适用于WCDMA、CDMA2000、Wimax和TD-SCDMA通信制式。具体来说，是基于能量统计的判决策略，对A/D转换后的数字信号，进行数字下变频处理，也即进行混频、抽取和滤波处理，得到对应的基带信号，统计基带信号的能量，同时也统计与该基带信号左右相邻的两个载波的能量的大小，只要同时满足下述三个条件，则可以判定该基带信号为有效载波，是当前正在使用的载波：当前载波的信号能量大于设定的预设阈值、该载波的信号能量比与其相邻的左右两个载波的信号能量大、且当前载波与左右相邻的两个载波的信号能量的差值大于预设差距阈值，从而实现对正在使用的载波的准确识别。在确定了正在使用的载波之后，就可以进一步确定相应的载波频点信息，依据载波确定载波的频点信息的过程可以采用现有技术中已有的方式，在此不予赘述。
这种实现方式，较佳地适用于数字光纤直放站和数字射频拉远***，这是因为，数字光纤直放站或者数字射频拉远***中的中继端直接耦合基站的下行信号，该信号稳定且功率较大，适合于进行这种方式的自动载波跟踪处理。
根据上述本发明的具有自动载波跟踪功能的CFR处理方法，本发明还提供一种具有自动载波跟踪功能的CFR处理装置。
如图2所示，是本发明的具有自动载波跟踪功能的CFR处理装置实施例的结构示意图，其包括：
自动载波跟踪子***201，用于根据载波的能量确定正在应用的载波，获取正在应用的载波的频点信息，并将该正在应用的载波的频点信息输出给CFR子***202；
CFR子***202，用于根据所述正在应用的载波的频点信息，设置CFR所需应用的滤波器系数组合，进行CFR处理。
据此，其是由自动载波跟踪子***201根据各载波的信号能量确定出当前正在使用的载波，在确定了当前正在使用的载波之后，可以得到该正在使用的载波的频点信息，并将该正在使用的载波的频点信息发送给CFR子***202，从而CFR子***202可以根据该频点信息准确地设置出CFR所需应用的滤波器系数组合，进行CFR处理，确保CFR功能的正常应用，提升了***性能。
其中，在得到了正在应用的载波的频点信息之后，CFR子***根据正在应用的载波的频点信息设置CFR所需应用的滤波器***组合的过程，可以是用现有的方式来实现，例如在前所述的PC-CFR技术，在此不予对该过程多加赘述。
而其中根据自动载波跟踪子***201载波的能量确定正在应用的载波、获取正在应用的载波的频点信息的过程，可以有不同的实现方法，不同的实现方法可以适用于不同的通信制式：
其中一种实现方式，是通过对协议进行解析处理，获取正在应用的SCH信道信息，然后根据各SCH信道的能量大小，将能量值最大、且能量值大于预设阈值的SCH信道确定为正在使用的载波信道。这种实现方式，可以适用于GSM、DCS、CDMA等通信制式。具体来说，以GSM制式为例，通过对GSM协议进行解析处理，获取正在应用的SCH信道信息，并获得每个信道的信道能量，按照能量值的大小进行排序，优先选择能量大的信道；如果相邻的两个信道的能量都较大，则留下能量大的那一个信道，剔除能量相对较小的那个信道；当信道能量小于设定的预设阈值，直接剔除该信道，从而保留下有用的信道；从而最终确定保留下来的信道，是能量值大于预设阈值、且能量值最大的信道，并将该信道作为正在使用的载波信道，实现对正在使用的载波信道的准确识别，并据此得知正在使用的载波。在确定了正在使用的载波之后，就可以进一步确定相应的载波频点信息，该过程可以采用现有技术中已有的方式，在此不予赘述。
如图3所示，是在采用这种方式下的本发明的具有自动载波跟踪功能的CFR处理装置的结构示意图，在此情况下，该自动载波跟踪子***包括有：
协议解析单元20111，用于对协议进行解析处理，获取正在应用的SCH信道信息；
能量统计比较单元20112，用于统计并比较协议解析单元20111所解析得到的各SCH信道的能量大小，确定出能量值最大、且能量值大于预设阈值的SCH信道；
载波确定单元20113，用于将能量统计比较单元20112比较得出的能量值最大、且能量值大于预设阈值的SCH信道对应的载波确定为正在使用的载波；
频点信息单元20114，用于确定载波确定单元20113确定的当前正在使用的载波的频点信息。
这种实现方式，较佳地应用于数字无线直放站***，可以在数字无线直放站***具有较好的应用前景。这是因为，在数字无线直放站***中，外界的无线信号受到的干扰较多，信号强度也忽大忽小，对自动载波跟踪的要求较高，而通过对协议的解析处理，可以具有较好的抗干扰性能，能够保证准确地捕获到对应的载波频点信息。
参见图4所示，是将本发明的具有自动载波跟踪功能的CFR处理装置应用到数字无线直放站***时的示意图。由于CFR处理主要应用于下行链路，而一般不需要应用到上行链路中，因此，对于传统的数字无线直放站***，在其数字中频子***中内嵌本发明的具有自动载波跟踪功能的CFR处理装置，或者说将本发明的具有自动载波跟踪功能的CFR处理技术内嵌到数字中频子***中，即可以保证准确地跟踪到当前正在应用的载波，并获取相应的载波频点信息，保证准确的应用CFR技术。
而另外一种根据载波的能量确定正在应用的载波、获取正在应用的载波的频点信息的实现方式，则是可以通过对A/D变换后的数字信号进行数字下变频处理，得到对应的基带信号，统计各基带信号的信号能量，将信号能量大于预设阈值、与相邻的任意一个载波的信号能量的差值大于预设差距阈值的基带信号对应的载波确定为正在使用的载波。这种实现方式，同样适用于GSM、DCS、CDMA通信制式，同时也可以适用于WCDMA、CDMA2000、Wimax和TD-SCDMA通信制式。具体来说，是基于能量统计的判决策略，对A/D转换后的数字信号，进行数字下变频处理，也即进行混频、抽取和滤波处理，得到对应的基带信号，统计基带信号的能量，同时也统计与该基带信号左右相邻的两个载波的能量的大小，只要同时满足下述三个条件，则可以判定该基带信号为有效载波，是当前正在使用的载波：当前载波的信号能量大于设定的预设阈值、该载波的信号能量比与其相邻的左右两个载波的信号能量大、且当前载波与左右相邻的两个载波的信号能量的差值大于预设差距阈值，从而实现对正在使用的载波的准确识别。在确定了正在使用的载波之后，就可以进一步确定相应的载波频点信息，该过程可以采用现有技术中已有的方式，在此不予赘述。
如图5所示，是在采用这种方式下的本发明的具有自动载波跟踪功能的CFR处理装置的结构示意图，在此情况下，该自动载波跟踪子***包括有：
数字下变频单元20121，用于对A/D变换后的数字信号进行数字下变频处理，得到对应的基带信号；
能量统计比较单元20122，用于统计并比较数字下变频单元20121得到的基带信号及其相邻载波的能量大小，确定出信号能量大于预设阈值、与相邻的任意一个载波的信号能量的差值大于预设差距阈值的载波；
载波确定单元20123，用于将能量统计比较单元20122比较得出的信号能量大于预设阈值、与相邻的任意一个载波的信号能量的差值大于预设差距阈值的载波确定为正在使用的载波；
频点信息单元20124，用于确定载波确定单元20123确定的当前正在使用的载波的频点信息。
这种实现方式，较佳地适用于数字光纤直放站和数字射频拉远***，这是因为，数字光纤直放站或者数字射频拉远***的中继端直接耦合基站的下行信号，该信号稳定且功率较大，适合于进行这种方式的自动载波跟踪处理。
参见图6所示，是现有技术中、传统的数字光纤直放站***或者数字射频拉远***中的下行链路数字处理流程原理示意图，其是使用传统的数字处理方式，没有使用CFR技术。
参见图7所示，是将本发明的具有自动载波跟踪功能的CFR处理装置应用到数字光纤直放站***或者数字射频拉远***中时的下行链路数字处理原理结构示意图。由图可以看出，在其下行链路采用了本发明的具有自动载波跟踪功能的CFR处理装置。需要注意的是，在该示例中，是将自动载波跟踪子***和CFR子***分开来进行设置，将自动载波跟踪子***应用于数字光纤直放站或者数字射频拉远***的中继端，设置在DDC子***与CPRI组帧子***之间，而将CFR子***应用于数字光纤直放站或者数字射频拉远***的覆盖端，使其输入端与DUC子***的输出端相连接。进行这样设置的原因，是为了能够充分利用光纤带宽，这是考虑到，从根本上来说，传输DDC处理后的信号，将会占用较多的带宽，而传输载波的频点信息，频点信息只有少量的信息量，所占用的带宽也少，因此，这种处理方式，是合理且有效的，而且能够降低***成本。在这种应用方式中，自动载波跟踪子***跟踪对应的载波频点，并将载波频点信息通过CPRI子***传输到覆盖端，覆盖端通过CPRI解帧处理，恢复出载波频点信息，传输给CFR子***，以保证正确地设置CFR所要求的滤波器系数组合，从而保证CFR功能的正确应用。
上述本发明的具有自动载波跟踪功能的CFR处理装置，可以利用专用ASIC芯片实现，也可以利用DSP、FPGA、CPLD、EPLD等可编程逻辑器件来实现。在作为整体应用时，例如应用到图4中所示的数字无线直放站***时，可以用一个ASIC芯片来实现，在进行分拆使用时，例如应用到图7中所示的数字光纤直放站或者数字射频拉远***时，则自动载波跟踪子***和CFR子***分别用一个ASIC芯片来实现。
此外，上述本发明的具有自动载波跟踪功能的CFR处理方法及装置，具体可应用于GSM、CDMA、DCS、JDC、TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000、Wimax等通信制式的基站、基站子***、射频拉远***和载波调度等***，在此不予赘述。
另外，依据上述本发明的具有自动载波跟踪功能的CFR处理装置，本发明还提供一种通信***，其包括有上述本发明的具有自动载波跟踪功能的CFR处理装置，该具有自动载波跟踪功能的CFR处理装置在通信***中的应用方式可如上所述，在此不予赘述。
以上所述的本发明实施方式，仅仅是对本发明的较佳实施例的详细说明，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。
Claims (8)
1.一种具有自动载波跟踪功能的CFR处理方法，包括步骤：
根据载波的能量确定正在应用的载波，获取正在应用的载波的频点信息；
根据所述正在应用的载波的频点信息，设置CFR所需应用的滤波器系数组合，进行CFR处理；
所述根据载波的能量确定正在应用的载波的方式包括：
对协议进行解析处理，获取正在应用的SCH信道信息，根据各SCH信道的能量大小，将能量值最大、且能量值大于预设阈值的SCH信道对应的载波确定为正在使用的载波
或者
对A/D变换后的数字信号进行数字下变频处理，得到对应的基带信号，统计各基带信号的信号能量，将信号能量大于预设阈值、与相邻的任意一个载波的信号能量的差值大于预设差距阈值的基带信号对应的载波确定为正在使用的载波。
2.根据权利要求1所述的具有自动载波跟踪功能的CFR处理方法，其特征在于，该具有自动载波跟踪功能的CFR方法用于GSM、DCS或者CDMA制式的通信***，或者用于数字无线直放站***。
3.根据权利要求1所述的具有自动载波跟踪功能的CFR处理方法，其特征在于，该具有自动载波跟踪功能的CFR方法用于GSM、CDMA、WCDMA、CDMA2000、Wimax、或者TD-SCDMA制式的通信***，或者用于数字光纤直放站、或者数字射频拉远***。
4.一种具有自动载波跟踪功能的CFR处理装置，包括：
自动载波跟踪子***，用于根据载波的能量确定正在应用的载波，获取正在应用的载波的频点信息，并将该正在应用的载波的频点信息输出给CFR子***；
CFR子***，用于根据所述正在应用的载波的频点信息，设置CFR所需 应用的滤波器系数组合，进行CFR处理。
5.根据权利要求4所述的具有自动载波跟踪功能的CFR处理装置，其特征在于：
所述自动载波跟踪子***具体包括：
协议解析单元，用于对协议进行解析处理，获取正在应用的SCH信道信息；
能量统计比较单元，用于统计并比较所述协议解析单元所解析得到的各SCH信道的能量大小，确定出能量值最大、且能量值大于预设阈值的SCH信道；
载波确定单元，用于将所述能量统计比较单元比较得出的能量值最大、且能量值大于预设阈值的SCH信道对应的载波确定为正在使用的载波；
频点信息单元，用于确定所述载波确定单元确定的当前正在使用的载波的频点信息；
或者
所述自动载波跟踪子***具体包括：
数字下变频单元，用于对A/D变换后的数字信号进行数字下变频处理，得到对应的基带信号；
能量统计比较单元，用于统计并比较所述数字下变频单元得到的基带信号及其相邻载波的能量大小，确定出信号能量大于预设阈值、与相邻的任意一个载波的信号能量的差值大于预设差距阈值的载波；
载波确定单元，用于将所述能量统计比较单元比较得出的信号能量大于预设阈值、与相邻的任意一个载波的信号能量的差值大于预设差距阈值的载波确定为正在使用的载波；
频点信息单元，用于确定所述载波确定单元确定的当前正在使用的载波的频点信息。
6.根据权利要求4或5所述的具有自动载波跟踪功能的CFR处理装置，其特征在于：
该具有自动载波跟踪功能的CFR处理装置通过ASIC芯片、DSP、FPGA、CPLD、或者EPLD实现；
或者
所述自动载波跟踪子***、所述CFR子***分别通过ASIC芯片、DSP、FPGA、CPLD、或者EPLD实现。
7.一种具有自动载波跟踪功能的通信***，其特征在于，包括如权利要求4至6任意一项权利要求所述的具有自动载波跟踪功能的CFR处理装置。
8.根据权利要求7所述的具有自动载波跟踪功能的通信***，其特征在于：
所述通信***为数字光纤直放站***或者数字射频拉远***，所述自动载波跟踪子***连接于DDC子***与CPRI组帧子***之间，所述CFR子***的输入端与DUC子***的输出端相连接；
或者
所述通信***为数字无线直放站***，所述具有自动载波跟踪功能的CFR处理装置设置于连接于下行射频下变频子***与下行射频上变频子***之间的下行信号数字中频处理子***。
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