专利名称：一种用于检测信号高低功率变化的装置及方法
技术领域：
本发明属于数字预失真中的功率检测领域，尤其涉及一种用于检测信号高低功率变化的 装置，以及用该装置检测信号高低功率变化的方法。
背景技术：
在实际的通信系统中，信号的包络不是恒定的，也就是说信号瞬时功率会有不规律的波 动，对这种波动如果不采取相应措施，会使预失真补偿起不到应有的效果。因此在功放前的 预失真处理中，信号的高低功率检测是必要的。
现有检测信号高低功率变化的方法是通过短时平均功率与长时平均功率相比较来产生 高低功率标志信号。
对单载波信号，具体实现的步骤如下
步骤A:求输入信号的瞬时功率值，即信号同相I、正交Q分量的平方和"+2、 步骤B:对信号的瞬时功率值进行短时平滑处理，处理的方法是分段求取数据的均值，
得到信号的短时平均功率P,;
步骤C:对信号的短时平均功率进行二次平滑处理，同样是分段求取均值，得到信号的
长时平均功率P,;
步骤D:通过比较信号的短时平均功率值g与长时平均功率值A，来检测信号高低功率 的变化，并给出标志信号，若P,",则标志信号为高电平；若户/P,，则标志信号为低电平。 上述现有检测信号高低功率变化的方法，存在一定的缺陷
1、 当信号的高或低功率的持续时间大于长时平均功率的平均时间时，无法正确判断高低 功率变化，导致产生错误的高低功率标志信号；
2、 当信号的占空比较大或较小时，长时平均功率值会随之发生改变，这会影响信号高低 功率的检测，即长时平均功率值相当于功率检测的门限，门限改变就会影响高低功率检测的 判断。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于检测信号高低功率变化的装置， 以及用该装置检测信号高低功率变化的方法。本发明装置及用该装置检测信号高低功率变化 的方法可用来辅助或替代现有的信号高低功率检测方法，提高信号高低功率检测的性能。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的
一种用于检测信号高低功率变化的装置，包括
瞬时功率计算模块，用于接收载波信号的同相I及正交Q分量，计算信号的瞬时功率值 为/2+22并输出；
平滑滤波模块，用于接收信号的瞬时功率值并实时对连续的N点数据求均值，使信号功 率平滑输出；
子通道数据延迟模块，用于接收平滑处理后的信号功率并进行数据的延迟，同时输出实 时数据和延迟数据；
逻辑判断及高低功率标志信号生成模块，用于接收子通道数据延迟模块输出的实时数据 和延迟数据，判断实时数据和延迟数据的大小得到信号高低功率的上升沿和下降沿标志信号， 并通过组合判断上升沿和下降沿的标志信号得到信号高低功率变化的标志信号；
主通道数据延迟模块，用于接收载波信号的同相I及正交Q分量，并根据信号高低功率 标志信号产生的延迟时间确定延迟量，使信号高低功率变化的标志信号与经延迟的信号数据 同步。
上述各模块均由数字电路实现，处理数据为二进制数。
所述瞬时功率计算模块由两个有符号乘法器和一个无符号加法器组成，两个有符号乘法 器用于信号同相I、正交Q分量的瞬时功率值计算，无符号加法器用于输出信号的瞬时功率 值，所输出信号的瞬时功率值为/2+02。
所述平滑滤波模块包括减法器、移:位寄存器和累加器，减法器、移位寄存器同时接收信 号的瞬时功率值；移位寄存器接收信号的瞬时功率值后延迟信号的瞬时功率值，并将经延迟 后的信号的瞬时功率值输送给减法器，减法器对接收到的信号的瞬时功率值和经移位寄存器 延迟后的信号的瞬时功率值求差后送给累加器，累加器累加后输出平滑后的信号功率；所述 累加器为有符号运算的累加器。
所述子通道数据延迟模块采用移位寄存器，其数据延迟的时间由该移位寄存器的移位长 度决定，延迟时间可设置为固定的或是可控的。所述逻辑判断及高低功率标志信号生成模块包括上升沿判断模块、下降沿判断模块、上 升沿计数器、下降沿计数器和逻辑判断模块，所述上升沿判断模块、下降沿判断模块用于接 收子通道数据延迟模块输出的实时数据和延迟数据并判断实时数据和延迟数据的大小，判断 后分别由上升沿计数器、下降沿计数，输出信号高低功率的上升沿标志信号、下降沿标志信 号；所述逻辑判断模块用于接收信号高低功率的上升沿和下降沿标志信号，组合判断上升沿 和下降沿的标志信号得到信号高低功率变化的标志信号。
一种用上述装置检测信号高低功率变化的方法，包括如下步骤-
步骤A:瞬时功率计算模块计算输入单载波信号的瞬时功率值，即信号同相I、正交Q 分量的平方和/2+^2;
步骤B:平滑滤波模块对信号的瞬时功率值进行平滑处理，实时对连续的N点信号的瞬 时功率值求平均值；
步骤C:子通道数据延迟模块对平滑后的功率数据Data进行延迟处理，得到一个数据 Data—d，所述Data为实时数据，Data—<|为延迟数据；
步骤D:逻辑判断及高低功率标志信号生成模块通过比较实时数据和延迟数据的大小判 断功率信号包络的上升沿和下降沿，并产生上升沿和下降沿的标志信号；
步骤E:逻辑判断及高低功率标志信号生成模块通过判断步骤D中产生的上升沿和下降 沿标志信号，得到信号高低功率变化的标志信号；
步骤F:与步骤A E并行处理，主通道数据延迟模块对输入的单载波信号的同相I及正 交Q分量进行延迟，延迟的时间为步骤A E处理所用的时间和，使步骤E得到的信号高低功 率变化的标志信号与输入的单载波信号数据同步。
步骤B中平滑滤波模块实时对连续的N点数据求均值，所述N的值可设置为固定的或是 可控的。
所述步骤D中判断功率信号包络的上升沿如下将延迟数据乘上一个比例系数kl后与 实时数据进行比较，如果实时数据值大于延迟数据值与kl之积(即实时数据值>延迟数据值 Xkl)条件成立，则上升沿计数器加1，如果条件不成立则上升沿计数器清零，然后通过判 断上升沿计数器的值得到上升沿的标志信号:如果上升沿计数器的计数值大于等于门限值N1， 则上升沿标志信号输出为l，否则为0;判断功率信号包络的下降沿如下将实时数据乘上一
个系数k2然后与延迟数据进行比较，如果延迟数据值大于实时数据值与k2之积(即延迟数 据值〉实时数据值Xk2)条件成立，则下降沿计数器加1，如果条件不成立则下降沿计数器清零，然后通过判断下降沿计数器的值得到下降沿的标志信号如果下降沿计数器的计数值 大于等于门限值N2，则下降沿标志信号输出为l,否则为0。
所述kl为上升沿判断的比例系数，是可控的；k2为下降沿判断的比例系数，是可控的。 与现有技术相比较，本发明具有以下有益效果本发明对瞬时功率值进行平滑处理的方 式不是分段求平均，而是连续求平均，具体是每次求N个数据的平均值(N为数据的点数， 数据为1 N)，当第N+1个数据到时还是求N个数据的平均值，即求2 N+1这N个数据的平 均值，做到每更新一个数据就求一次均值，可以随时正确判断高低功率变化，不会出现错误 的高低功率标志信号，提高了信号高低功率检测的性能；本发明装置及方法可用来辅助或替 代现有的信号高低功率检测方法。
图1是本发明装置整体结构的示意图2是本发明装置瞬时功率计算模块的示意图3是本发明装置平滑滤波模块的示意图4是本发明装置逻辑判断及高低功率标志信号生成模块的信号高低功率判断流程示意图。
具体实施例方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。 请参阅图l，本发明的用于检测信号高低功率变化的装置，包括瞬时功率计算模块l、平
滑滤波模块2、子通道数据延迟模块3、逻辑判断及高低功率标志信号生成模块4和主通道数 据延迟模块5，各模块均由数字电路实现，处理数据为二进制数。其中，瞬时功率计算模块1， 用于接收载波信号的同相I及正交Q分量，计算信号的瞬时功率值为/2+^2并输出；平滑滤 波模块2，用于接收信号的瞬时功率值并实时对连续的N点数据求均值，使信号功率平滑输 出；子通道数据延迟模块3,用于接收平滑处理后的信号功率并进行数据的延迟，同时输出 实时数据和延迟数据；逻辑判断及高低功率标志信号生成模块4,用于接收子通道数据延迟 模块3输出的实时数据和延迟数据，判断实时数据和延迟数据的大小得到信号高低功率的上 升沿和下降沿标志信号，并通过组合判断上升沿和下降沿的标志信号得到信号高低功率变化 的标志信号；主通道数据延迟模块5，用于接收载波信号的同相I及正交Q分量，并根据信号高低功率标志信号产生的延迟时间确定延迟量，使信号高低功率变化的标志信号与经延迟 的信号数据同步。
下面按照方法实现流程对各个模块逐一介绍，以输入单载波信号为例。
首先单载波信号的同相I、正交Q分量， 一路送入瞬时功率计算模块l,计算输出信号的 瞬时功率值；另一路送到主通道数据延迟模块5，进行延迟处理。瞬时功率计算模块1的具 体实现请参阅图2:其由两个有符号乘法器101、 102和一个无符号加法器103组成，两个有 符号乘法器101、 102实现信号同相I、正交Q分量的瞬时功率值计算，无符号加法器103输 出的即为信号的瞬时功率值/2+^2。
由瞬时功率计算模块1得到的信号瞬时功率值，送到平滑滤波模块2进行平滑处理。平 滑处理的方法是实时对连续的N点数据求均值，N可以是固定值也可以设置成可控配置。平 滑滤波模块2的具体实现请参阅图3,它简化了均值的处理方式，达到了很好的效果，下面 简述一下它的原理。
请参阅图3，平滑滤波模块2包括减法器201、移位寄存器202和累加器203，累加器203 为有符号运算的累加器。a点数据表示输入信号的瞬时功率值，用dataj表示；b点数据表 示经移位寄存器202延迟后的信号瞬时功率值，延迟时间为mT， T为数据速率周期，m为移 位寄存器202延迟的数据个数。a点的信号瞬时功率值并不直接进行累加，而是先与移位寄 存器202的输出值求差后再进行累加。设b的数据值为dataj[i]，则a点的数据值为 data_p[i+m]，而此时累加器203的累加值为data_p[i]+ data_p[i+l]+ data_p[i+2]+'"+ datajD[i+m-l]共m个数据的累加值。在a点数据值与b点数据求差后送入累加器203，则累 加器203的值为data_p[i]+ data_p[i+:t]+ data_p[i+2]+ + data_p[i+m-l]+ data_p[i+m]— data_p[i]，这样data_p[i]的值被减去，实际累加器203的值即为data_p[i+l] + data_p[i+2]+ + data_p[i+m-l]+ dataj[i+m]共m个数据的累加，对累加器203的值进行 截位处理就得到m个数据的均值c。这里需注意的是m的值选取应为2"， 《是累加器203截 位的位数，累加值截断低"位相当于累加值除以2"，又nF2"，则相当于累加值除以m，即得 到m个数据的均值c。
平滑处理后的信号功率，送到子通道数据延迟模块3进行数据的延迟，并同时输出实时 数据和延迟数据到逻辑判断及高低功率标志信号生成模块4。子通道数据延迟模块3可采用 移位寄存器，数据延迟的时间由该移位寄存器的移位长度决定，延迟时间可设置为固定的或 是可控配置。逻辑判断及高低功率标志信号生成模块4是实现信号高低功率检测的逻辑判断模块，通 过判断子通道数据延迟模块3送来的实时数据和延迟数据的大小，来得到信号高低功率的上 升沿和下降沿标志信号，并通过组合判断上升沿和下降沿的标志信号，得到高低功率检测的 标志信号。逻辑判断及高低功率标志信号生成模块4的判断逻辑分成三个部分 一部分是上 升沿的判断，另一部分是下降沿的判断，第三部分是组合逻辑的判断，下面结合流程对各部 分进行说明。
请参阅图4，逻辑判断及高低功率标志信号生成模块4包括上升沿判断模块401、下降沿 判断模块402、上升沿计数器403、下降沿计数器404和逻辑判断模块405,上升沿判断模块 401、下降沿判断模块402用于接收子通道数据延迟模块3输出的实时数据和延迟数据并判断 实时数据和延迟数据的大小，判断后分别由上升沿计数器403、下降沿计数器404输出信号 高低功率的上升沿标志信号、下降沿标志信号；逻辑判断模块405用于接收信号高低功率的 上升沿和下降沿标志信号，组合判断上升沿和下降沿的标志信号得到信号高低功率变化的标 志信号。
判断功率信号包络的上升沿时实时数据和延迟数据送到上升沿判断模块401,先将延 迟数据乘上一个比例系数kl (可控配置，上升沿判断的比例系数)，然后与实时数据进行比 较，如果实时数据值大于延迟数据值与kl之积(即实时数据值 > 延迟数据值Xkl)条件成立， 则上升沿计数器403加1，如果条件不成立则上升沿计数器403清零；再通过判断上升沿计 数器403的值得到上升沿的标志信号如果上升沿计数器403的计数值大于等于门限值Nl， 则上升沿标志信号输出为1，否则为O。判断功率信号包络的下降沿时实时数据和延迟数据 送到下降沿判断模块402，先将实时数据乘上一个系数k2 (可控配置，下降沿判断的比例系 数)，然后与延迟数据进行比较，如果延迟数据值大于实时数据值与k2之积(即延迟数据值 〉实时数据值Xk2)条件成立，则下降沿计数器404加1，如果条件不成立则下降沿计数器 404清零；再通过判断下降沿计数器404的值得到下降沿的标志信号如果下降沿计数器404 的计数值大于等于门限值N2，则下降沿标志信号输出为1，否则为O。逻辑判断模块405，通 过判断上升沿标志信号和下降沿标志信号的值，得到信号高低功率变化的标志信号。
另一路送到主通道数据延迟模块5的信号数据，根据信号高低功率标志信号产生的延迟 时间，来确定主通道数据延迟模块5的延迟量，保证高低功率标志信号与经延迟的信号数据 同步。
以上实施例仅就单载波信号进行高低功率检测，对多载波系统，可分别检测每路载波的高低功率标志信号，然后将各标志信号组合得到多载波的高低功率标志信号。
最后要说明的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，应当指出， 对于本领域的普通技术人员来说，凡是本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换 或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种用于检测信号高低功率变化的装置，其特征在于，包括瞬时功率计算模块，用于接收载波信号的同相I及正交Q分量，计算信号的瞬时功率值为I2+Q2并输出；平滑滤波模块，用于接收信号的瞬时功率值并实时对连续的N点数据求均值，使信号功率平滑输出；子通道数据延迟模块，用于接收平滑处理后的信号功率并进行数据的延迟，同时输出实时数据和延迟数据；逻辑判断及高低功率标志信号生成模块，用于接收子通道数据延迟模块输出的实时数据和延迟数据，判断实时数据和延迟数据的大小得到信号高低功率的上升沿和下降沿标志信号，并通过组合判断上升沿和下降沿的标志信号得到信号高低功率变化的标志信号；主通道数据延迟模块，用于接收载波信号的同相I及正交Q分量，并根据信号高低功率标志信号产生的延迟时间确定延迟量，使信号高低功率变化的标志信号与经延迟的信号数据同步。
2. 根据权利要求1所述的用于检测信号高低功率变化的装置，其特征在于，所述各模块 均由数字电路实现，处理数据为二进制数。
3. 根据权利要求2所述的用于检测信号高低功率变化的装置，其特征在于，所述瞬时功 率计算模块由两个有符号乘法器和一个无符号加法器组成，两个有符号乘法器用于信号同相 I、正交Q分量的瞬时功率值计算，无符号加法器用于输出信号的瞬时功率值，所输出信号的 瞬时功率值为/2+02。
4. 根据权利要求3所述的用于检测信号高低功率变化的装置，其特征在于，所述平滑滤 波模块包括减法器、移位寄存器和累加器，减法器、移位寄存器同时接收信号的瞬时功率值; 移位寄存器接收信号的瞬时功率值后延迟信号的瞬时功率值，并将经延迟后的信号的瞬时功 率值输送给减法器，减法器对接收到的信号的瞬时功率值和经移位寄存器延迟后的信号的瞬 时功率值求差后送给累加器，累加器累加后输出平滑后的信号功率；所述累加器为有符号运 算的累加器。
5. 根据权利要求4所述的用于检测信号高低功率变化的装置，其特征在于，所述子通道 数据延迟模块采用移位寄存器，其数据延迟的时间由该移位寄存器的移位长度决定，延迟时间是固定的或是可控的。
6. 根据权利要求5所述的用于检测信号高低功率变化的装置，其特征在于，所述逻辑 判断及高低功率标志信号生成模块包括上升沿判断模块、下降沿判断模块、上升沿计数器、 下降沿计数器和逻辑判断模块，所述上升沿判断模块、下降沿判断模块用于接收子通道数据 延迟模块输出的实时数据和延迟数据并判断实时数据和延迟数据的大小，判断后分别由上升 沿计数器、下降沿计数器输出信号高低功率的上升沿标志信号、下降沿标志信号；所述逻辑 判断模块用于接收信号高低功率的上升沿和下降沿标志信号，组合判断上升沿和下降沿的标 志信号得到信号高低功率变化的标志信号。
7. —种用权利要求6所述的装置检测信号高低功率变化的方法，其特征在于，包括如 下步骤步骤A:瞬时功率计算模块计算输入单载波信号的瞬时功率值，即信号同相I、正交Q 分量的平方和/2+22;步骤B:平滑滤波模块对信号的瞬时功率值进行平滑处理，实时对连续的N点信号的瞬 时功率值求平均值；步骤C:子通道数据延迟模块对平滑后的功率数据Data进行延迟处理，得到一个数据 Data_d,所述Data为实时数据，Data—d为延迟数据；步骤D:逻辑判断及高低功率标志信号生成模块通过比较实时数据和延迟数据的大小判 断功率信号包络的上升沿和下降沿，并产生上升沿和下降沿的标志信号；步骤E:逻辑判断及高低功率标志信号生成模块通过判断步骤D中产生的上升沿和下降 沿标志信号，得到信号高低功率变化的标志信号；步骤F:与步骤A E并行处理，主通道数据延迟模块对输入的单载波信号的同相I及正 交Q分量进行延迟，延迟的时间为步骤A E处理所用的时间和，使步骤E得到的信号高低功 率变化的标志信号与输入的单载波信号数据同步。
8. 根据权利要求7所述的检测信号高低功率变化的方法，其特征在于，步骤B中平滑 滤波模块实时对连续的N点数据求均值，所述N的值为固定的或是可控的。
9. 根据权利要求8所述的检测信号高低功率变化的方法，其特征在于，所述步骤D中 判断功率信号包络的上升沿如下将延迟数据乘上一个比例系数kl后与实时数据进行比较， 如果实时数据值大于延迟数据值与kl之积条件成立，则上升沿计数器加l,如果条件不成立 则上升沿计数器清零，然后通过判断上升沿计数器的值得到上升沿的标志信号如果上升沿计数器的计数值大于等于门限值N1，则上升沿标志信号输出为1，否则为0;判断功率信号 包络的下降沿如下将实时数据乘上一个系数k2然后与延迟数据进行比较，如果延迟数据值 大于实时数据值与k2之积条件成立，则下降沿计数器加l，如果条件不成立则下降沿计数器 清零，然后通过判断下降沿计数器的值得到下降沿的标志信号如果下降沿计数器的计数值 大于等于门限值N2，则下降沿标志信号输出为1，否则为0。
10.根据权利要求9所述的检测信号高低功率变化的方法，其特征在于，所述kl为上升 沿判断的比例系数，是可控的；k2为下降沿判断的比例系数，是可控的。
全文摘要
本发明公开了一种用于检测信号高低功率变化的装置，包括瞬时功率计算模块、平滑滤波模块、子通道数据延迟模块、逻辑判断及高低功率标志信号生成模块和主通道数据延迟模块。用该装置检测信号高低功率变化的方法如下首先瞬时功率计算模块计算输入单载波信号的瞬时功率值；其次由平滑滤波模块进行平滑处理；然后由子通道数据延迟模块进行延迟处理；再由逻辑判断及高低功率标志信号生成模块得到信号高低功率变化的标志信号；最后主通道数据延迟模块对输入的单载波信号进行延迟，使信号高低功率变化的标志信号与输入的单载波信号同步。本发明对瞬时功率值进行连续求平均，可随时正确判断高低功率变化，提高了信号高低功率检测的性能。
文档编号H04B17/00GK101247185SQ200810065778
公开日2008年8月20日 申请日期2008年3月5日 优先权日2008年3月5日
发明者波 孙, 李从伟, 李小飞 申请人:中兴通讯股份有限公司