功率放大器的保护方法及装置与流程

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种功率放大器的保护方法及装置。

背景技术：
无线通信基站系统为了改善天线口的相邻信道泄漏比(ACLR)，同时提高功率放大器的效率，射频单元需要对信号进行数字预失真处理。数字预失真是在数字域进行，根据采集的前向和反馈数据，拟合功率放大器的失真特性，然后对信号进行数字预失真处理，数字预失真处理后的信号经过功率放大器后的输出信号具有较好的线性，达到满足系统要求的ACLR指标。然而，由于多种原因可能会导致数字预失真后的信号产生非预想的畸变，比如信号带外产生毛刺，带外异常抬起等现象，而这些异常信号输入功率放大器可能会导致功率放大器烧毁等不可预料的现象。因此必须要加强功率放大器的保护措施，防止异常信号烧毁功率放大器。现有的功率放大器保护措施都是针对输入信号的功率均值，即将时间域上的输入信号的功率进行求均值计算，再根据功率均值的大小采取功率放大器的相应保护措施。但是，导致功率放大器烧毁的往往是由于超过系统的实际信号信道带宽的宽谱信号所引起的，但是目前的相关技术中没有针对上述超过信号信道带宽的宽谱信号所采取的功率放大器的保护措施。针对相关技术中都是根据输入信号的功率均值进行功率放大器的保护，而对于异常宽谱信号不能有效进行功率放大器保护的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：
针对相关技术中都是根据输入信号的功率均值进行功率放大器的保护，而对于异常宽谱信号不能有效进行功率放大器保护的问题，本发明提供了一种功率放大器的保护方法及装置，以至少解决上述问题。根据本发明的一个方面，提供了一种功率放大器的保护方法，该方法包括：对数字预失真后的信号数据进行采样；根据系统配置的信号信道的带宽值和采样速率值，获取信号信道带宽的带外信号的功率谱密度；根据上述带外信号的功率谱密度确定采样后的信号数据异常时，关闭功率放大器。根据系统配置的信号信道的带宽值和采样速率，获取带外信号的功率谱密度包括：根据系统配置的信号信道的带宽值和采样速率，计算带外信号的起止频点和带宽；根据上述带外信号的起止频点和带宽，计算上述带外信号的功率谱密度。根据上述带外信号的功率谱密度确定采样后的信号数据异常包括：获取上述信号信道带宽的带内信号的功率谱密度，根据上述带内信号的功率谱密度获取上述带外信号的功率谱密度的检测门限；判断上述带外信号的功率谱密度是否超过上述检测门限，如果超过，确定采样后的信号数据异常。根据上述带内信号的功率谱密度获取上述带外信号的功率谱密度的检测门限包括：将上述带内信号的功率谱密度减去相邻信道泄漏比ACLR，得到上述带外信号的功率谱密度的检测门限。上述ACLR的数值为20dBc。对数字预失真后的信号数据进行采样之前，上述方法还包括：对数字预失真前的信号数据进行采样；关闭功率放大器之后，上述方法还包括：检测上述数字预失真前的信号数据是否正常，如果正常，重新初始化数字预失真参数，其中，上述数字预失真参数用于对信号进行数字预失真操作。检测上述数字预失真前的信号数据是否异常包括：获取上述数字预失真前的信号数据的平均功率、峰值功率和带外功率谱密度，检测上述平均功率、上述峰值功率和上述带外功率谱密度中是否至少有一个异常，如果是，上述数字预失真前的信号数据异常。根据本发明的另一方面，提供了一种功率放大器的保护装置，该装置包括：第一信号数据采样模块，用于对数字预失真后的信号数据进行采样；功率谱密度获取模块，用于根据系统配置的信号信道的带宽值和采样速率值，获取信号信道带宽的带外信号的功率谱密度；检测模块，用于根据上述功率谱密度获取模块获取的上述带外信号的功率谱密度检测采样后的信号数据是否异常；功率放大器关闭模块，用于在上述检测模块确定采样后的信号数据异常时，关闭功率放大器。上述功率谱密度获取模块包括：第一计算单元，用于根据系统配置的信号信道的带宽值和采样速率，计算带外信号的起止频点和带宽；第二计算单元，用于根据上述第一计算单元计算的上述带外信号的起止频点和带宽，计算上述带外信号的功率谱密度。上述检测模块包括：检测门限获取单元，用于获取上述信号信道带宽的带内信号的功率谱密度，根据上述带内信号的功率谱密度获取上述带外信号的功率谱密度的检测门限；判断单元，用于判断上述带外信号的功率谱密度是否超过上述检测门限获取单元获取的上述检测门限，如果超过，确定采样后的信号数据异常。上述检测门限获取单元包括：检测门限计算子单元，用于将上述带内信号的功率谱密度减去相邻信道泄漏比ACLR，得到上述带外信号的功率谱密度的检测门限。上述装置还包括：第二信号数据采样模块，用于对数字预失真前的信号数据进行采样；信号数据检测模块，用于在上述功率放大器关闭模块关闭功率放大器之后，检测上述数字预失真前的信号数据是否正常；初始化模块，用于在上述信号数据检测模块的检测结果为正常时，重新初始化数字预失真参数，其中，上述数字预失真参数用于对信号进行数字预失真操作。上述信号数据检测模块包括：信号数据检测单元，用于获取上述数字预失真前的信号数据的平均功率、峰值功率和带外功率谱密度，检测上述平均功率、上述峰值功率和上述带外功率谱密度中是否至少有一个异常，如果是，上述数字预失真前的信号数据异常。通过本发明，在频谱域对信号进行操作，即设备根据获取的上述带外信号的功率谱密度，检测采样后的信号数据是否异常，如果异常，则关闭功率放大器。解决了相关技术中都是根据输入信号的功率均值进行功率放大器的保护，而对于异常宽谱信号不能有效进行功率放大器保护的问题，避免了根据功率均值保护功率放大器的不充分，对于数字预失真导致的异常宽谱信号进行纠错，并避免了由异常宽谱信号导致功率放大器烧毁的情况，加强了对功率放大器的保护。附图说明此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1是根据本发明实施例的功率放大器的保护方法的流程图；图2是根据本发明实施例的功率放大器的保护系统操作的流程图；图3是根据本发明实施例的功率放大器的保护装置的结构框图；图4是根据本发明实施例的功率放大器的保护装置的另一种结构框图；图5是根据本发明实施例的功率放大器的保护装置的再一种结构框图；图6是根据本发明实施例的功率放大器的保护装置的结构示意图。具体实施方式下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。相关技术中都是根据时间域的信号功率进行功率放大器的保护，本发明实施例提供了一种功率放大器的保护方法及装置，该方法及装置是通过检测异常宽谱信号来进行功率放大器的保护，这样避免了异常宽谱信号输入到功率放大器。下面通过实施例进行详细说明。本实施例提供了一种功率放大器的保护方法，该方法可以在设备(例如无线通信基站等)或系统内实现，本实施例以在设备上实现进行说明，如图1所示的功率放大器的保护方法的流程图，该方法包括如下步骤(步骤S102-步骤S106)：步骤S102，设备对数字预失真后的信号数据进行采样；步骤S104，设备根据系统配置的信号信道的带宽值和采样速率值，获取信号信道带宽的带外信号的功率谱密度；步骤S106，设备根据上述带外信号的功率谱密度确定采样后的信号数据异常时，关闭功率放大器。通过上述方法，设备在频谱域对信号进行操作，即设备根据获取的上述带外信号的功率谱密度，检测采样后的信号数据是否异常，如果异常，则关闭功率放大器。解决了相关技术中都是根据输入信号的功率均值进行功率放大器的保护，而对于异常宽谱信号不能有效进行功率放大器保护的问题，避免了根据功率均值保护功率放大器的不充分，对于数字预失真导致的异常宽谱信号进行纠错，并避免了由异常宽谱信号导致功率放大器烧毁的情况，加强了对功率放大器的保护。对于带外信号的功率谱密度的获取，设备可以采取多种方式，本实施例提供了一种优选实施方式，即设备先根据系统配置的信号信道的带宽值和采样速率，计算带外信号的起止频点和带宽，设备再根据上述带外信号的起止频点和带宽，计算带外信号的功率谱密度。上述计算方式简单方便，并且准确性高。在获取到准确有效的带外信号的功率谱密度之后，才能根据上述带外信号的功率谱密度检测功率放大器的输入信号是否正常，进而起到对功率放大器的保护作用。设备在获取到带外信号的功率谱密度之后，需要根据上述带外信号的功率谱密度检测采样后的信号数据是否异常，具体的检测手段可以采取下述的方式：设备获取上述信号信道带宽的带内信号的功率谱密度，根据上述带内信号的功率谱密度获取带外信号的功率谱密度的检测门限，然后设备判断上述带外信号的功率谱密度是否超过上述检测门限，如果超过，设备确定采样后的信号数据异常。上述检测方式直接有效，可以保证检测异常宽谱信号的准确性。检测门限的大小是根据带内信号的功率谱密度进行自适应调整，具体的调整方式可以是将上述带内信号的功率谱密度减去相邻信道泄漏比(AdjacentChannelLeakageRatio，简称为ACLR)，得到上述检测门限。由于ACLR的值最差会达到20dBc(功率相对值)，所以上述计算方式可以是：带内信号的功率谱密度-20dBc＝带外信号的功率谱密度的检测门限。当然，检测门限的计算方式并不限于此，只要计算出合理的检测门限，为检测异常宽谱信号做好基础即可。如果设备确定采样后的信号数据正常，则清除告警，打开功率放大器，如果设备确定采样后的信号数据异常，则关闭功率放大器，禁止异常宽谱信号输入功率放大器，上报信号异常告警，这样就保证了功率放大器的安全。并且，还可以将上述异常宽谱信号进行保存，必要时可以将上述异常宽谱信号上传至后台进行分析。为了减少出现异常宽谱信号的几率，从而更好的保护功率放大器，可以对异常宽谱信号发生异常的位置进行分析，基于此，本实施例提供了一种优选实施方式，即在对数字预失真后的信号数据进行采样之前，设备对数字预失真前的信号数据进行采样，然后，在设备关闭功率放大器之后，设备检测上述数字预失真前的信号数据是否正常，如果正常，说明信号是在进行数字预失真处理时出现异常的，重新初始化数字预失真参数，其中，上述数字预失真参数用于对信号进行数字预失真操作；如果上述数字预失真前的信号数据不正常，说明信号是在进行数字预失真处理之前出现异常的，也就是说是在数字预失真的前级出现异常的，此时可以将上述分析结果上报给前级，便于前级对信号进行处理。对于上述数字预失真前的信号数据是否正常的检测方式，本实施例提供了一种优选实施方式，即获取上述数字预失真前的信号数据的平均功率、峰值功率和带外功率谱密度，检测上述平均功率、上述峰值功率和上述带外功率谱密度中是否至少有一个异常，如果至少有一个出现异常，则可以确定数字预失真前的信号数据出现异常。上述检测方式简单直观，并且准确性较高。下面结合优选实施例和附图对上述实施例的实现过程进行详细说明。本实施例以功率放大器的保护系统为例进行说明，图2是根据本发明实施例的功率放大器的保护系统操作的流程图，如图2所示，该操作包括如下步骤(步骤S202-步骤S220)：步骤S202，系统上电，对信号进行数字预失真(Digital-Pre-Distortion，简称为DPD)处理。步骤S204，采样数字预失真前的信号数据和数字预失真后的信号数据。步骤S206，根据信号信道的带宽值和采样速率计算信号信道带宽的带外信号的起止频点和带宽。例如系统配置信号信道的带宽值为20M，采样速率为184.32M，快速傅氏变换(FastFourierTransformation，简称为FFT)点数为512，则可以通过如下公式，计算出带外信号上下边带的起止频点，进而求得带外信号带宽对应的点数。带外下边带起始点为1；带外下边带截止点为：FFT点数×(采样速率/2-带宽值/2)/采样速率＝512×(184.32/2-20/2)/184.32＝229。带外上边带起始点为FFT点数×(采样速率/2+带宽值/2)/采样速率＝512×(184.32/2+20/2)/184.32＝284。带外上边带截止点为512。步骤S208，根据计算的上述带外信号的起止频点和带宽计算带外信号的功率谱密度。可以根据带外信号的起止频点，对带外信号的各单点功率求和后再平均，即得到带外信号的功率谱密度。步骤S210，将带外信号的功率谱密度减去20dBc的值，作为带外信号的功率谱密度的检测门限。步骤S212，判断带外信号的功率谱密度是否超过检测门限。如果带外信号的功率谱密度超过检测门限，则说明带外信号的功率谱密度异常，执行步骤S214，如果带外信号的功率谱密度没有超过检测门限，则说明带外信号的功率谱密度正常，执行步骤S220；步骤S214，关闭功率放大器，上报信号异常告警，另外，也可以保存本次采集的异常数据，根据需要上传至后台进行分析。步骤S216，判断数字预失真前的信号数据是否正常，如果数字预失真前的信号数据的平均功率、峰值功率、信道带外功率谱密度中至少一个异常，则说明数字预失真前的信号数据异常，执行步骤S204，重新采集数据进行新一轮的功率放大器的保护操作；否则，执行步骤S218。在判断出数字预失真前的信号数据异常之后，可以将异常的数字预失真前的信号数据的情况上传至数字预失真的前级，方便前级进行异常的信号数据的分析。步骤S218，重新初始化数字预失真参数，然后执行步骤S204。步骤S220，信号异常告警恢复，打开功率放大器，然后执行步骤S204进行循环操作。对应于上述功率放大器的保护方法，本实施例还提供了一种功率放大器的保护装置，该装置用于实现上述实施例。图3是根据本发明实施例的功率放大器的保护装置的结构框图，如图3所示，该装置包括：第一信号数据采样模块30、功率谱密度获取模块32、检测模块34和功率放大器关闭模块36。下面对该结构进行说明。第一信号数据采样模块30，用于对数字预失真后的信号数据进行采样；功率谱密度获取模块32，连接至第一信号数据采样模块30，用于根据系统配置的信号信道的带宽值和上述第一信号数据采样模块30的采样速率值获取信号信道带宽的带外信号的功率谱密度；检测模块34，连接至功率谱密度获取模块32，用于根据上述功率谱密度获取模块32获取的上述带外信号的功率谱密度检测采样后的信号数据是否异常；功率放大器关闭模块36，连接至检测模块34，用于在上述检测模块34确定采样后的信号数据异常时，关闭功率放大器。通过上述装置，设备在频谱域对信号进行操作，即检测模块34根据上述功率谱密度获取模块32获取的上述带外信号的功率谱密度，检测第一信号数据采样模块30采样后的信号数据是否异常，如果异常，功率放大器关闭模块36关闭功率放大器。解决了相关技术中都是根据输入信号的功率均值进行功率放大器的保护，而对于异常宽谱信号不能有效进行功率放大器保护的问题，避免了根据功率均值保护功率放大器的不充分，对于数字预失真导致的异常宽谱信号进行纠错，并避免了由异常宽谱信号导致功率放大器烧毁的情况，加强了对功率放大器的保护。对于带外信号的功率谱密度的获取，可以采取多种方式，本实施例提供了一种优选实施方式，即功率谱密度获取模块32包括：第一计算单元，用于根据系统配置的信号信道的带宽值和采样速率，计算带外信号的起止频点和带宽；第二计算单元，用于根据上述第一计算单元计算的上述带外信号的起止频点和带宽，计算上述带外信号的功率谱密度。上述计算方式简单方便，并且准确性高。在功率谱密度获取模块32获取到带外信号的功率谱密度之后，检测模块34需要根据上述带外信号的功率谱密度检测采样后的信号数据是否异常，对于具体的检测手段，本实施例提供了一种优选实施方式，如图4所示的功率放大器的保护装置的另一种结构框图，该装置除了包括上述图3中的各个模块之外，检测模块34还包括：检测门限获取单元340和判断单元342。下面对该结构进行说明。检测门限获取单元340，用于获取上述信号信道带宽的带内信号的功率谱密度，根据上述带内信号的功率谱密度获取上述带外信号的功率谱密度的检测门限；判断单元342，连接至检测门限获取单元340，用于判断上述带外信号的功率谱密度是否超过上述检测门限获取单元获取的上述检测门限，如果超过，确定采样后的信号数据异常。检测门限的大小是根据带内信号的功率谱密度进行自适应调整，本实施例提供了一种优选的调整方式，即检测门限获取单元340包括：检测门限计算子单元，用于将上述带内信号的功率谱密度减去ACLR，得到上述带外信号的功率谱密度的检测门限。其中，上述ACLR的值可以是20dBc。当然，检测门限的计算方式并不限于此，只要计算出合理的检测门限，为检测异常宽谱信号做好基础即可。在确定采样后的信号数据异常，功率放大器关闭模块36关闭功率放大器之后，上述功率放大器的保护装置还可以将异常的信号数据进行保存，必要时可以将上述异常的信号数据上传至后台进行分析。为了减少出现异常宽谱信号的几率，从而更好的保护功率放大器，可以对异常宽谱信号发生异常的位置进行分析，基于此，本实施例提供了一种优选实施方式，如图5所示的功率放大器的保护装置的再一种结构框图，该装置除了包括上述图4中的各个模块之外，上述装置还包括：第二信号数据采样模块38、信号数据检测模块40和初始化模块42。下面对该结构进行说明。第二信号数据采样模块38，连接至第一信号数据采样模块30，用于对数字预失真前的信号数据进行采样；信号数据检测模块40，连接至功率放大器关闭模块36，用于在上述功率放大器关闭模块36关闭功率放大器之后，检测上述数字预失真前的信号数据是否正常；初始化模块42，连接至信号数据检测模块40，用于在上述信号数据检测模块40的检测结果为正常时，重新初始化数字预失真参数，其中，上述数字预失真参数用于对信号进行数字预失真操作。如果信号数据检测模块40检测到上述数字预失真前的信号数据不正常，说明信号是在进行数字预失真处理之前出现异常的，也就是说是在数字预失真的前级出现异常的，此时可以将上述分析结果上报给前级，便于前级对信号进行处理。对于上述数字预失真前的信号数据是否正常的检测方式，本实施例提供了一种优选实施方式，即信号数据检测模块40包括：信号数据检测单元，用于获取上述数字预失真前的信号数据的平均功率、峰值功率和带外功率谱密度，检测上述平均功率、上述峰值功率和上述带外功率谱密度中是否至少有一个异常，如果是，上述数字预失真前的信号数据异常。上述检测方式简单直观，并且准确性较高。图6是根据本发明实施例的功率放大器的保护装置的结构示意图，如图6所示，上述装置包括数字预失真模块60、数字预失真采集模块62、带宽自适应计算模块64、带外功率谱密度计算模块66、检测门限调整模块68、带外功率谱密度比较模块70、数字预失真前数据检查模块72和控制模块74。数字预失真模块60，用于对数字信号进行数字预失真处理，改善天线口的ACLR；数字预失真数据采集模块62，相当于上述第一信号数据采样模块和上述第二信号数据采样模块，连接至数字预失真模块60，用于采集数字预失真模块60预失真前后的数据；带宽自适应计算模块64，相当于上述第一计算单元，连接至数字预失真数据采集模块62，用于根据系统配置信号信道的带宽值和采样速率，计算出信号信道带宽的带外信号的起止频点和带宽；带外功率谱密度计算模块66，相当于上述第二计算单元，连接至带宽自适应计算模块64，用于根据带宽自适应计算模块64计算的起止频点和带宽，计算带外功率谱密度；检测门限调整模块68，相当于上述检测门限获取单元，连接至带外功率谱密度计算模块66，用于根据带内信号的功率谱密度自适应的调整带外信号的功率谱密度的检测门限；带外功率谱密度比较模块70，相当于上述判断单元，连接至检测门限调整模块68，用于比较带外信号的功率谱密度和检测门限，如果带外信号的功率谱密度超过检测门限，则认为带外信号的功率谱密度异常，否则认为带外信号的功率谱密度正常；数字预失真前数据检查模块72，相当于上述信号数据检测模块和上述信号数据检测单元，连接至用于当带外功率谱密度比较模块70检测出带外信号的功率谱密度出现异常时，判断数字预失真前的信号数据是否异常，判断数字预失真前的信号数据的平均功率、峰值功率和带外功率谱密度中至少一个是否出现异常。控制模块74，相当于上述功率放大器关闭模块和上述初始化模块，连接至带外功率谱密度比较模块70、数字预失真前数据检查模块72和数字预失真模块60，用于启动数字预失真模块60，当带外功率谱密度比较模块70检测出带外信号的功率谱密度出现异常时，关闭功率放大器，上报告警，保存异常数据；当带外信号的功率谱密度正常时，打开功率放大器，上报告警恢复；当数字预失真前数据检查模块72，检测到数字预失真前的信号数据出现异常时，重新初始化数字预失真参数。对于图6中的功率放大器的保护装置，本实施例以在上述装置上实现功率放大器的保护为例进行说明。其工作流程如下所示：系统上电，上述装置中的各个模块开始启动准备运行；数字预失真模块60开启数字预失真操作；数字预失真数据采集模块62采集数字预失真前和数字预失真后的信号数据；带宽自适应计算模块64根据系统配置的信号信道的带宽值和采样速率，自适应的计算出带外信号的起止频点和带宽；带外功率谱密度计算模块66计算带外信号的功率谱密度；检测门限调整模块68根据带内信号的功率谱密度自适应的调整检测门限；然后，带外功率谱密度比较模块70把带外信号的功率谱密度和检测门限进行比较，进而判断带外信号的功率谱密度是否正常，如果正常，则开始进行下一次检测，如果异常，则通知控制模块74关闭功率放大器，上报信号异常告警，并存储上述异常的信号数据；然后，数字预失真前数据检查模块72判断数字预失真前的信号数据是否正常，进而判断数字预失真后信号宽谱的产生是由于数字预失真模块60出现故障而引起的，还是由数字预失真模块60的前级引起的。通过数字预失真前数据检查模块72的检测，在数字预失真后的信号数据出现异常的情况下，如果数字预失真前的信号数据正常，则通知控制模块74重新初始化数字预失真参数。最后再进行下一次采样分析。从以上的描述中可以看出，对于异常宽谱信号不能有效保护功率放大器的缺陷，本发明通过检测异常宽谱的方法来进行功率放大器的保护，并针对产生异常宽谱的各种原因，针对性的提出了故障处理措施。并且可以避免根据输入信号的功率均值进行功率放大器的保护导致的保护不充分，避免了因为异常宽谱信号导致功率放大器被烧毁，对于由数字预失真操作异常导致的异常宽谱信号还可以进行纠错，对功率放大器进行了充分保护，而且可以存储异常数据并上传后台分析。显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。