專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于基帶數(shù)字預(yù)失真技術(shù)的功放線性化方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信信號(hào)處理，尤其涉及通信設(shè)備中的一種對(duì)于功率放大器(PA， Power Amplifier)的線性化方法和裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，為有效的利用射頻頻譜帶寬和保證較低的誤碼率，多采用線性調(diào)制技術(shù)，如QAM，QPSK，OQPSK和ji/4DQPSK等。然而，采用這些線性調(diào)制技術(shù)的信號(hào)的包絡(luò)是變化的，而變化的包絡(luò)對(duì)于功率放大器，尤其是高功率放大器(HPA，High Power Amplifier)的非線性很敏感，會(huì)導(dǎo)致非線性失真。非線性失真會(huì)導(dǎo)致兩種嚴(yán)重結(jié)果一是接收機(jī)信號(hào)的失真；另一種是帶外功率。接收信號(hào)的失真將導(dǎo)致系統(tǒng)性能的下降，達(dá)不到信號(hào)傳輸?shù)哪康?；帶外功率和互調(diào)分量將對(duì)發(fā)射機(jī)載頻的鄰道產(chǎn)生干擾，影響其它用戶正常傳輸信號(hào)。對(duì)發(fā)射機(jī)中功率放大器進(jìn)行線性化有五種常見(jiàn)的方法前饋技術(shù)、負(fù)反饋技術(shù)、包絡(luò)消除及恢復(fù)方法(EER)、基于非線性器件的線性放大技術(shù)(LINC)、預(yù)失真技術(shù)。在這些技術(shù)中，預(yù)失真技術(shù)被作為補(bǔ)償放大器非線性失真最好的技術(shù)之一得到了廣泛采納，這是從帶寬、線性度提高指標(biāo)、三階互調(diào)提高指標(biāo)、效率、復(fù)雜度幾個(gè)因素橫向比較得出的。預(yù)失真技術(shù)就是在調(diào)制以后的輸入信號(hào)與主功放級(jí)之間插入一個(gè)非線性模塊， 這個(gè)非線性模塊準(zhǔn)確產(chǎn)生與功放產(chǎn)生的失真相反的失真產(chǎn)物，使得兩者組合后的傳輸特征呈現(xiàn)線性化特性，從而抵消功率放大器的非線性失真。如果設(shè)計(jì)的這種預(yù)失真模塊能跟蹤放大器非線性特性的變化，那么該方法就可以實(shí)時(shí)補(bǔ)償由溫度、電源電壓、管子老化等因素引的系統(tǒng)性能的下降。預(yù)失真技術(shù)的一種常見(jiàn)的實(shí)現(xiàn)方法是基于查找表(LUT，Look-Up Table)的方法， 預(yù)先將預(yù)失真參數(shù)存儲(chǔ)在LUT中，利用輸入信號(hào)的功率作為索引地址，從LUT索引到合適的預(yù)失真參數(shù)，再對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行預(yù)失真處理。在上述預(yù)失真技術(shù)中，由于預(yù)失真技術(shù)的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度與LUT的大小和信號(hào)變量的總線寬度有直接的關(guān)系。在傳統(tǒng)的生成X和Y索引的方法中，采用了信號(hào)功率作為量度手段，與利用信號(hào)幅度作為度量手段相比，信號(hào)功率是信號(hào)幅度的平方值，采用信號(hào)功率作為度量值遠(yuǎn)比采用信號(hào)幅度作為度量值需要的度量值信號(hào)總線寬度要大許多，這直接影響了系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。另外，預(yù)失真系統(tǒng)的性能與預(yù)失真LUT的大小存在著直接的關(guān)系。從理論上講， LUT越大，LUT內(nèi)部存儲(chǔ)的預(yù)失真參數(shù)的分辨率也就越高，就越能夠反映出輸入信號(hào)的細(xì)節(jié)變化，從而使預(yù)失真的效果越好，系統(tǒng)的線性化程度越高；反之，系統(tǒng)的性能就越差。但是， LUT的大小不可能無(wú)限大；或者在要求一定得系統(tǒng)系能下，也就是要求LUT反映信號(hào)精度一定的情況下，由于功率度量值的取值范圍遠(yuǎn)大于幅度度量值的取值范圍，所以功率法要求的復(fù)雜度將更高。據(jù)上述分析，傳統(tǒng)的預(yù)失真技術(shù)具有性能較差、復(fù)雜度較高的缺點(diǎn)。尤其當(dāng)硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)，例如采用DSP(Digital Signal Processor，數(shù)字信號(hào)處理器)^ FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)實(shí)現(xiàn)時(shí)，信號(hào)的取值范圍也將直接影響系統(tǒng)的復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種預(yù)失真方法及裝置，能夠減少預(yù)失真過(guò)程的運(yùn)算量、提高精確度，降低系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度，可以有效快速的消除功放失真。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案如下一種功放線性化方法，包括如下步驟A、計(jì)算獲得輸入預(yù)失真單元的I、Q格式基帶信號(hào)的瞬時(shí)幅度Ai和瞬時(shí)相位θ i， 將基帶信號(hào)的瞬時(shí)幅度Ai作為預(yù)失真查找表的索引地址；B、再根據(jù)索引地址從幅度查找表中查到預(yù)失真處理后信號(hào)的瞬時(shí)幅度Bi,從相位偏移查找表中讀取相位偏移Φ ；C、將相位偏移Cti和輸入基帶信號(hào)的瞬時(shí)相位θ i相加得到預(yù)失真后信號(hào)的瞬時(shí)相位A，即A ，再將得到的預(yù)失真后信號(hào)5廣轉(zhuǎn)換為復(fù)數(shù)域I、Q格式的信號(hào)輸出，然后進(jìn)行上變頻處理和數(shù)模轉(zhuǎn)換，最后輸出至功放輸入端。D、在進(jìn)行預(yù)失真處理的同時(shí)，通過(guò)反饋通道獲取功放的輸出信號(hào)并轉(zhuǎn)換成基帶反饋信號(hào)，利用該信號(hào)與對(duì)應(yīng)的經(jīng)延時(shí)處理的基帶輸入信號(hào)對(duì)預(yù)失真查找表進(jìn)行自適應(yīng)更新。所述方法進(jìn)一步還包括在系統(tǒng)最初啟動(dòng)，開(kāi)始真正的業(yè)務(wù)處理前，利用雙音信號(hào)作為訓(xùn)練信號(hào)來(lái)捕捉功放的非線性特性，利用初始化算法來(lái)初始化預(yù)失真查找表。在初始化前，預(yù)失真查找表中的默認(rèn)值都認(rèn)為是u，i，-Ho在所述的方法中，所述的預(yù)失真查找表包括幅度查找表和相位偏移查找表，均為 IXN維查找表，都采用輸入基帶信號(hào)的瞬時(shí)幅度Ai作為索引地址。進(jìn)一步的，在所述的方法中，所述步驟A中獲得基帶信號(hào)瞬時(shí)幅度和瞬時(shí)相位的具體步驟為瞬時(shí)幅度Ai 假設(shè)當(dāng)前輸入I、Q形式基帶信號(hào)為Ii和Qi,首先兩路信號(hào)先分別平方再求和得到V+Q/，然后將V+Q/的整數(shù)部分Xi和小數(shù)部分Yi分開(kāi)，分別進(jìn)行處理。整數(shù)部分首先進(jìn)行差分處理v^T-A，然后和小數(shù)部分相乘得到(M-V^)I，
最后將(^/^TT-V^Pm和整數(shù)部分的開(kāi)平方A相加得到輸入信號(hào)的的瞬時(shí)幅度
份” 1+石,其實(shí)此計(jì)算過(guò)程得到的4 =V^t,但是比利用V^t得到的
幅度信息精確很多，因?yàn)樾盘?hào)的幅度是作為預(yù)失真查找表的索引地址，幅度信息越精確，預(yù)失真的效果就越好，系統(tǒng)的性能就越好。瞬時(shí)相位θ i 得到信號(hào)的瞬時(shí)幅度Ai后，結(jié)合Ii和A，利用反正切函數(shù)得出瞬時(shí)相位θ ρ由于基于查找表的預(yù)失真技術(shù)的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度與查找表的大小和信號(hào)變量的總線寬度有直接的關(guān)系。本發(fā)明所述的基于查找表的基帶預(yù)失真處理方法，采用信號(hào)的瞬時(shí)幅度直接作為查找表的索引值，所需要的信號(hào)總線寬度相比傳統(tǒng)非線性預(yù)失真處理方法中采用信號(hào)功率作為索引而言，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度明顯減小。另一方面，在一定系統(tǒng)性能下，也就是要求LUT反映信號(hào)分辨率一定的情況下，由于信號(hào)功率索引值的取值范圍遠(yuǎn)大于幅度索引值的取值范圍，因此采用信號(hào)幅度進(jìn)行預(yù)失真處理，則所要求的復(fù)雜度將更低。本發(fā)明還公開(kāi)了一種基于基帶數(shù)字預(yù)失真技術(shù)的功率放大器線性化裝置，包括 預(yù)失真單元、上變頻單元和反饋接收單元；預(yù)失真單元，用于對(duì)輸入基帶數(shù)字信號(hào)進(jìn)行預(yù)失真處理使其具有與功放非線性失真特性相反的特性；同時(shí)利用反饋接收單元輸出的基帶反饋信號(hào)和期望信號(hào)對(duì)預(yù)失真查找表進(jìn)行自適應(yīng)更新；上變頻單元，用于將預(yù)失真單元輸出的預(yù)失真信號(hào)上變頻為射頻信號(hào)，作為功放的輸入信號(hào)；反饋接收單元，用于獲取功放的輸出信號(hào)并轉(zhuǎn)換成基帶反饋信號(hào)。進(jìn)一步的，預(yù)失真單元采用數(shù)字信號(hào)處理器作為其核心處理器，用于接收輸入基帶數(shù)字信號(hào)，一方面，計(jì)算獲得輸入基帶信號(hào)的瞬時(shí)幅度，作為預(yù)失真查找表的索引地址， 利用查找表對(duì)輸入基帶信號(hào)的幅度和相位進(jìn)行預(yù)失真處理；另外，將基帶信號(hào)存儲(chǔ)作為期望信號(hào)，并利用基帶反饋信號(hào)和其對(duì)應(yīng)的期望信號(hào)自適應(yīng)更新預(yù)失真查找表。進(jìn)一步的，預(yù)失真查找表存儲(chǔ)于查找表存儲(chǔ)器中，查找表存儲(chǔ)器除了用于存儲(chǔ)預(yù)失真查找表外，還存儲(chǔ)及其它數(shù)據(jù)查找表，方便數(shù)字信號(hào)處理器實(shí)時(shí)調(diào)用。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例中功放線性化方法的流程示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)功放線性化方法的系統(tǒng)原理框具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖及實(shí)例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。本發(fā)明提出了一種基于基帶數(shù)字預(yù)失真的功放線性化方法，該方法是一種自適應(yīng)的功放線性化方法。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于該方法中提出了一種簡(jiǎn)單的預(yù)失真處理方法，首先生成查找表索引地址簡(jiǎn)單，和其它采用信號(hào)功率作為度量手段不同，本發(fā)明是直接采用輸入信號(hào)的幅度作為預(yù)失真查找表的索引地址，其次，通過(guò)索引地址直接可以從查找表中查出預(yù)失真信號(hào)的幅度和相位偏移，并經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理就可以得到預(yù)失真信號(hào)。此處理方法計(jì)算簡(jiǎn)單操作方便，有效地簡(jiǎn)化了預(yù)失真處理過(guò)程，不僅減小了系統(tǒng)的處理時(shí)延和系統(tǒng)負(fù)荷，還降低了系統(tǒng)的設(shè)備復(fù)雜度和控制復(fù)雜度。如圖1所示，給出了本發(fā)明中的功放線性化方法的流程示意圖，包括如下步驟步驟101，計(jì)算獲得輸入預(yù)失真單元的I、Q格式基帶信號(hào)的瞬時(shí)幅度Ai和瞬時(shí)相位θ i，將基帶信號(hào)的瞬時(shí)幅度Ai做為預(yù)失真查找表的索引地址；步驟102，再根據(jù)索引地址從幅度查找表中讀取預(yù)失真后信號(hào)的瞬時(shí)幅度Bi,從相位偏移查找表中讀取相位偏移Φ ；步驟103，將相位偏移Cti和輸入基帶信號(hào)的瞬時(shí)相位θ i相加得到預(yù)失真后信號(hào)的瞬時(shí)相位A ,即A =《丨，再將得到的預(yù)失真后信號(hào)β,^轉(zhuǎn)換為復(fù)數(shù)域I、Q格式的信號(hào)輸出，然后進(jìn)行上變頻處理和數(shù)模轉(zhuǎn)換，最后輸出至功放輸入端。步驟104，在進(jìn)行預(yù)失真處理的同時(shí)，通過(guò)反饋通道獲取功放的輸出信號(hào)并轉(zhuǎn)換成基帶反饋信號(hào)，利用該信號(hào)與對(duì)應(yīng)的經(jīng)延時(shí)處理的基帶輸入信號(hào)對(duì)預(yù)失真查找表進(jìn)行自適應(yīng)更新如圖2所示，描述了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例中的功放線性化方法的系統(tǒng)原理框圖。該系統(tǒng)主要包括三大單元預(yù)失真單元、上變頻單元和反饋接收單元等。系統(tǒng)工作流程如下前向通道預(yù)失真單元對(duì)輸入本單元的基帶數(shù)字信號(hào)進(jìn)行預(yù)失真處理，得到與功放非線性失真相反特性的預(yù)失真信號(hào)，此信號(hào)再經(jīng)上變頻單元處理，上變頻為射頻信號(hào)并轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)后，進(jìn)入功率放大器進(jìn)行信號(hào)放大，最后再通過(guò)天線將信號(hào)發(fā)射出去。反饋通道在進(jìn)行預(yù)失真處理的同時(shí)，系統(tǒng)還要對(duì)預(yù)失真查找表進(jìn)行自適應(yīng)更新調(diào)整，使預(yù)失真查找表參數(shù)始終保持和功放的失真特性一致。進(jìn)行查找表更新調(diào)整時(shí)，反饋接收單元從發(fā)射天線端通過(guò)耦合器獲得功放的輸出信號(hào)，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)字下變頻處理后，最后轉(zhuǎn)換成基帶反饋信號(hào)發(fā)送給預(yù)失真單元與對(duì)應(yīng)的預(yù)失真處理前的經(jīng)延時(shí)處理的基帶輸入信號(hào)對(duì)預(yù)失真查找表進(jìn)行自適應(yīng)更新。本發(fā)明還公開(kāi)了一種預(yù)失真查找表初始化的方法，此法構(gòu)建的預(yù)失真查找表分為幅度查找表和相位偏移查找表，均為IXN維查找表，都采用輸入基帶信號(hào)的瞬時(shí)幅度Ai作為索引地址。幅度查找表代表了預(yù)失真單元輸入基帶信號(hào)幅度Ai與輸出預(yù)失真信號(hào)幅度 Bi的映射關(guān)系，相位偏移查找表代表了預(yù)失真器輸入基帶信號(hào)幅度Ai與相位偏移Cti的映射關(guān)系。在系統(tǒng)最初啟動(dòng)時(shí)，預(yù)失真查找表中的默認(rèn)值都是{1，1，"·1}，在開(kāi)始真正的業(yè)務(wù)處理前，首先要對(duì)預(yù)失真查找表進(jìn)行初始化處理，此建表方法利用雙音信號(hào)為訓(xùn)練信號(hào)， 具體建表過(guò)程描述如下a、預(yù)失真單元將沒(méi)經(jīng)過(guò)預(yù)失真處理的雙音信號(hào)經(jīng)前向通道發(fā)送出去，同時(shí)接收反饋接收單元輸出的基帶反饋信號(hào)；b、對(duì)基帶反饋信號(hào)進(jìn)行FFT處理，得到此時(shí)反饋接收單元輸出信號(hào)頻譜，由于功放存在非線性失真，反饋接收單元輸出信號(hào)頻譜中除原雙音信號(hào)外，還有三階、五階、七階等高階互調(diào)分量；C、以三階互調(diào)分量為例，假設(shè)功放產(chǎn)生的三階互調(diào)分量信號(hào)與原雙音信號(hào)的相對(duì)幅度為A1、相位差為Ct1，如果給原雙音信號(hào)疊加上一個(gè)與其相位差為Φ 2，相對(duì)幅度也為A1 的三階互調(diào)分量信號(hào)，把此信號(hào)經(jīng)前向通道發(fā)送出去，同時(shí)接收反饋接收單元輸出的基帶反饋信號(hào)，對(duì)基帶反饋信號(hào)進(jìn)行FFT處理，得到此時(shí)功放輸出信號(hào)幅頻特性，此時(shí)功放輸出的三階失真互調(diào)分量為因功放非線性產(chǎn)生的原三階失真互調(diào)分量與輸入信號(hào)中三階互調(diào)
分量的疊加，其幅度為V^l10 + ^他-也)。同理，如果給原雙音信號(hào)疊加上一個(gè)與它相位差
為Φ 3，相對(duì)幅度也為A1的三階互調(diào)分量信號(hào)，此時(shí)模擬通道輸出的三階互調(diào)分量幅度為
VL(,V1 + C0S(辦，疼)，由于小2和φ3以知，可求出(^1 ；d、根據(jù)步驟c求出的各階失真互調(diào)分量與原雙音信號(hào)的相位差和相對(duì)幅度，構(gòu)造與各階互調(diào)分量頻率、幅度相同，相位相反的信號(hào)，與原雙音信號(hào)疊加，得到原雙音信號(hào)的預(yù)失真后信號(hào)，根據(jù)原信號(hào)與預(yù)失真后信號(hào)構(gòu)造LUT，例如假設(shè)當(dāng)原輸入信號(hào)的為Ad0 時(shí)，預(yù)失真后信號(hào)為，則當(dāng)輸入信號(hào)幅度為A時(shí)，預(yù)失真幅度查找表在幅度A所對(duì)應(yīng)的地址單元的內(nèi)容為B，相位偏移查找表在幅度A所對(duì)應(yīng)的地址單元的內(nèi)容為口-、等到預(yù)失真查找表建立，就可以開(kāi)始正常的業(yè)務(wù)處理了。下面進(jìn)一步對(duì)圖2所示系統(tǒng)中的各個(gè)功能單元分別做詳細(xì)說(shuō)明。
(1)預(yù)失真單元如圖2所示，預(yù)失真單元主要包括數(shù)字信號(hào)處理器和查找表存儲(chǔ)器。其中數(shù)字信號(hào)處理器，用于接收輸入基帶信號(hào)，一方面，對(duì)輸入基帶信號(hào)進(jìn)行預(yù)失真處理；另一方面，將基帶信號(hào)存儲(chǔ)作為期望信號(hào)，并利用基帶反饋信號(hào)和對(duì)應(yīng)的期望信號(hào)自適應(yīng)更新預(yù)失真查找表。查找表存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)預(yù)失真查找表及其它數(shù)據(jù)查找表，方便數(shù)字信號(hào)處理器實(shí)時(shí)調(diào)用。預(yù)失真單元接收到的信號(hào)是I、Q形式基帶信號(hào)，而采用的基于查找表的預(yù)失真方法是對(duì)輸入基帶信號(hào)的幅度和相位分別進(jìn)行預(yù)失真校正，因此需要將I、Q形式數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換成極坐標(biāo)形式，得到輸入信號(hào)的幅度和相位信息，此過(guò)程如如圖2所示的A201數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊完成，得到輸入信號(hào)瞬時(shí)幅度Ai和瞬時(shí)相位θ i的具體過(guò)程如下瞬時(shí)幅度Ai 假設(shè)當(dāng)前輸入I、Q形式基帶信號(hào)為Ii和Qi,首先兩路信號(hào)先分別平方再求和得到V+Q/，然后將V+Q/的整數(shù)部分Xi和小數(shù)部分Yi分開(kāi)，分別進(jìn)行
處理。整數(shù)部分首先進(jìn)行差分處理然后和小數(shù)部分相乘得到(p-A)”,，
最后將和整數(shù)部分的開(kāi)平方乂相加得到輸入信號(hào)的的瞬時(shí)幅度
4.=(V^TT-V^>;v+V^，其實(shí)此計(jì)算過(guò)程得到的為但是比利用V^^7得到的
幅度信息精確很多，因?yàn)樾盘?hào)的幅度是作為預(yù)失真查找表的索引地址，幅度信息越精確，預(yù)失真的效果就越好，系統(tǒng)的性能就越好。瞬時(shí)相位θ i 得到信號(hào)的瞬時(shí)幅度Ai后，結(jié)合Ii和A，利用反正切函數(shù)得出瞬時(shí)相位θ i，。得到輸入信號(hào)的瞬時(shí)幅度Ai和瞬時(shí)相位θ i后，下一步將進(jìn)行預(yù)失真處理，具體步驟如下將輸入信號(hào)的瞬時(shí)幅度Ai做為預(yù)失真查找表的索引地址，根據(jù)索引地址從幅度查找表中讀取預(yù)失真處理后信號(hào)的瞬時(shí)幅度Bi,從相位偏移查找表中讀取相位偏移Cti ； 將相位偏移Φ 和輸入基帶信號(hào)的瞬時(shí)相位Qi相加得到預(yù)失真處理后信號(hào)的瞬時(shí)相位
,這樣就完成了預(yù)失真處理。預(yù)失真單元將預(yù)失真信號(hào)發(fā)送給上變頻單元前，要經(jīng)過(guò)圖2所示的Α202數(shù)據(jù)
轉(zhuǎn)換模塊，將極坐標(biāo)形式的預(yù)失真信號(hào)轉(zhuǎn)換成I、Q形式的預(yù)失真信號(hào)，即=^snCOS仍, Qpi。在進(jìn)行預(yù)失真處理的同時(shí)，系統(tǒng)還要對(duì)預(yù)失真查找表進(jìn)行自適應(yīng)更新調(diào)整，使預(yù)失真查找表參數(shù)始終保持和功放的失真特性一致。預(yù)失真查找表的自適應(yīng)調(diào)整過(guò)程是通過(guò)反饋通路獲取功放的輸出信號(hào)并轉(zhuǎn)換成基帶反饋信號(hào)，再利用該信號(hào)與對(duì)應(yīng)的期望信號(hào)對(duì)預(yù)失真查找表進(jìn)行自適應(yīng)更新。具體更新過(guò)程如下(bl)計(jì)算期望信號(hào)延時(shí)時(shí)間(如圖2所示的A203延時(shí)估計(jì))把輸入基帶信號(hào)s(i)延時(shí)τ個(gè)采樣時(shí)間后的信號(hào)v(i)作為自適應(yīng)更新預(yù)失真查找表的基帶期望信號(hào)，延時(shí)時(shí)間τ = τ1+τ2+τ3，τ工為預(yù)失真單元對(duì)輸入基帶信號(hào)的處理時(shí)間，τ2為包括功放在內(nèi)的模擬通道對(duì)預(yù)失真后基帶信號(hào)的處理時(shí)間，τ3為反饋通道對(duì)信號(hào)的處理時(shí)間，需要對(duì)τ進(jìn)行準(zhǔn)確估計(jì)。采用周期為Τ(Τ> τ)的Gold序列PN(i)為測(cè)試信號(hào)，利用Gold序列的自相關(guān)特性和高能量累計(jì)特性對(duì)τ進(jìn)行初始化得到τω。把 PN(i)經(jīng)預(yù)失真處理后送入后續(xù)前向通道，把此時(shí)接收到反饋基帶信號(hào)u (i)與PN(i)進(jìn)行延時(shí)互相關(guān)，τ int由式(1)確定，K為整數(shù)。
KT-ITmt = argmax ^PN'( -τ)*u{i) (1)系統(tǒng)的射頻部分是模擬通道，模擬通道具有慢時(shí)變性，其慢時(shí)變性體現(xiàn)在整個(gè)模擬通道的通帶幅頻特性、非線性特性、延時(shí)時(shí)間的變化，首先應(yīng)根據(jù)對(duì)延時(shí)時(shí)間τ的變化進(jìn)行估計(jì)，算法如下
0+2Α-]ζ(τ)=-T0 <r<Tint+r0
"= 0Tnew = argmax|z(r)(} Δ φ =Z ζ( τ nJ上式中的τ C1為延時(shí)時(shí)間的最大可能變化量，為當(dāng)前確定出的延時(shí)時(shí)間，Δ φ 為模擬通道與反饋通道的固定相位差，則基帶期望信號(hào)V(i) = s(i-Tn )，基帶反饋信號(hào) u(i) =1!(υ^ΔΦ，利用V(i)和U(i)對(duì)預(yù)失真查找表進(jìn)行自適應(yīng)更新，(b2)預(yù)失真查找表更新由期望信號(hào)v(i)依據(jù)當(dāng)前預(yù)失真查找表預(yù)失真處理后信號(hào)^(1)和基帶反饋信號(hào)u(i)依據(jù)當(dāng)前預(yù)失真查找表預(yù)失真處理后信號(hào)ud(i)共同完成， 因?yàn)轭A(yù)失真查找表相當(dāng)于功放非線性特性的逆模型，如果當(dāng)前預(yù)失真查找表與當(dāng)前功放的非線性特性的逆模型完全吻合，則Vd (i) = ud (i)，否則應(yīng)對(duì)當(dāng)前預(yù)失真查找表進(jìn)行更新fa( I · I)和M I · I)分別為預(yù)失真處理單元的AM-AM特性和AM-PM特性，與功放的非線性特性相反。由于功放非線性幅度特性和相位特性相互獨(dú)立，其幅度誤差和相位誤差可分別表示為egain(i) = vd(i)|-fa(|u(i)|)|u(i)ephase(i) =Zvd(i)-Zu(i)-f$(|u(i) |)根據(jù)最陡下降法，可得到fa( |u (i) I)和fJIWi) I)的迭代公式為fM4+ 0.5 J—Vga, (0]/』4·)=/▲(/)+ 0.5"—“-▽—(/)]其中，μ—和Pphase是迭代步長(zhǎng)，VgaiJi) *Vphase(i)是斜率向量，可表示為V_(i) = 2fai\u{i}\u(if — 2\vd{i%u(i}VphaJf) = 2/』4.)—2[Zvd(i)-Zu{i)}利用以上算法完成對(duì)預(yù)失真查找表的實(shí)時(shí)更新。(2)上變頻單元如圖2所示，上變頻單元主要包括數(shù)字上變頻器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器。其中數(shù)字上變頻器，用于將預(yù)失真單元輸出的預(yù)失真基帶信號(hào)上變頻為射頻信號(hào)；數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將數(shù)字上變頻器輸出的數(shù)字射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬射頻信號(hào)；(3)反饋接收單元如圖2所示，反饋接收單元主要包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字下變頻器。其中模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將功放輸出的射頻模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為射頻數(shù)字信號(hào)；數(shù)字下變頻器，用于將射頻數(shù)字信號(hào)下變頻為基帶信號(hào)，并對(duì)該信號(hào)進(jìn)行低通濾波，濾除帶外信號(hào)，提取基帶反饋信號(hào)。
權(quán)利要求
1.一種基于基帶數(shù)字預(yù)失真技術(shù)的功放線性化方法，該方法包括如下步驟A、計(jì)算獲得輸入預(yù)失真單元的I、Q格式基帶信號(hào)的瞬時(shí)幅度Ai和瞬時(shí)相位θi，將基帶信號(hào)的瞬時(shí)幅度Ai做為預(yù)失真查找表的索引地址；B、再根據(jù)索引地址從幅度查找表中讀取預(yù)失真后信號(hào)的瞬時(shí)幅度Bi,從相位偏移查找表中讀取相位偏移Φ ；C、將相位偏移Φi和輸入基帶信號(hào)的瞬時(shí)相位Qi相加得到預(yù)失真后信號(hào)的瞬時(shí)相位 A，即A =6+‘再將得到的預(yù)失真后信號(hào)S,一轉(zhuǎn)換為復(fù)數(shù)域I、Q格式的信號(hào)輸出，然后進(jìn)行上變頻處理和數(shù)模轉(zhuǎn)換，最后輸出至功放輸入端。
2.權(quán)利要求1所述的功放線性化方法，還包括D、在進(jìn)行預(yù)失真處理的同時(shí)，通過(guò)反饋通道獲取功放的輸出信號(hào)并轉(zhuǎn)換成基帶反饋信號(hào)，利用該信號(hào)與對(duì)應(yīng)的經(jīng)延時(shí)處理的基帶輸入信號(hào)對(duì)預(yù)失真查找表進(jìn)行自適應(yīng)更新。
3.如權(quán)利要求1所述的功放線性化方法，其特征在于，所述步驟A中根據(jù)當(dāng)前輸入預(yù)失真單元的I、Q格式基帶信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，得到輸入基帶信號(hào)的瞬時(shí)相位Qi和預(yù)失真查找表的索引地址A”
4.如權(quán)利要求1所述的功放線性化方法，其特征在于，所述的基于查找表的預(yù)失真方法是對(duì)信號(hào)幅度和相位分別進(jìn)行校正，因此包括兩種預(yù)失真查找表幅度查找表和相位偏移查找表，均為IXN維查找表，均采用輸入信號(hào)幅度作為索引地址。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中幅度查找表代表了預(yù)失真單元輸入基帶信號(hào)幅度Ai 與輸出預(yù)失真信號(hào)幅度Bi的映射關(guān)系，幅度查找表列出了所有輸入基帶信號(hào)幅度和對(duì)應(yīng)的輸出預(yù)失真信號(hào)幅度的組合。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中相位偏移查找表代表了預(yù)失真單元輸入基帶信號(hào)幅度&與相位偏移Cti的映射關(guān)系，相位偏移查找表列出了所有輸入基帶信號(hào)幅度和對(duì)應(yīng)的相位偏移的組合。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中相位偏移Φ“戈表了預(yù)失真單元輸出預(yù)失真信號(hào)相位ft和輸入基帶信號(hào)相位θ i的差值，即φ,ι-θ、。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其中查找表為IXN維，N代表了預(yù)失真查找表的分辨率， N越大，預(yù)失真查找表的精度越高，查出的預(yù)失真信號(hào)越精確，功放的線性化程度越好。
9.一種預(yù)失真查找表初始化方法，該方法包括如下步驟a、預(yù)失真單元將沒(méi)經(jīng)過(guò)預(yù)失真處理的雙音信號(hào)經(jīng)前向通道發(fā)送出去，同時(shí)接收反饋接收單元輸出的基帶反饋信號(hào)；b、對(duì)基帶反饋信號(hào)進(jìn)行FFT處理，得到此時(shí)反饋接收單元輸出信號(hào)頻譜，由于功放存在非線性失真，反饋接收單元輸出信號(hào)頻譜中除原雙音信號(hào)外，還有三階、五階、七階等高階互調(diào)分量；C、以三階互調(diào)分量為例，假設(shè)功放產(chǎn)生的三階互調(diào)分量信號(hào)與原雙音信號(hào)的相對(duì)幅度為A1、相位差為Ct1，如果給原雙音信號(hào)疊加上一個(gè)與其相位差為Φ2，相對(duì)幅度也為~的三階互調(diào)分量信號(hào)，把此信號(hào)經(jīng)前向通道發(fā)送出去，同時(shí)接收反饋接收單元輸出的基帶反饋信號(hào)，對(duì)基帶反饋信號(hào)進(jìn)行FFT處理，得到此時(shí)功放輸出信號(hào)幅頻特性，此時(shí)功放輸出的三階失真互調(diào)分量為因功放非線性產(chǎn)生的原三階失真互調(diào)分量與輸入信號(hào)中三階互調(diào)分量的疊加，其幅度為
10.如權(quán)利要求9所述的查找表初始化方法，其特征在于，此方法是在系統(tǒng)最初啟動(dòng)， 開(kāi)始真正的業(yè)務(wù)處理前，用來(lái)初始化預(yù)失真查找表的。在初始化前，預(yù)失真查找表中的默認(rèn)值都認(rèn)為是u，i，-Ho
11.一種基于基帶數(shù)字預(yù)失真技術(shù)的功放線性化裝置，包括預(yù)失真單元、上變頻單元和反饋接收單元。預(yù)失真單元，用于對(duì)輸入基帶數(shù)字信號(hào)進(jìn)行預(yù)失真處理使其具有與功放非線性失真特性相反的特性；同時(shí)利用接收的基帶反饋信號(hào)和對(duì)應(yīng)的預(yù)失真處理前經(jīng)延時(shí)處理的基帶輸入信號(hào)，采用自適應(yīng)算法對(duì)預(yù)失真查找表進(jìn)行更新；上變頻單元，用于將預(yù)失真單元輸出的預(yù)失真信號(hào)上變頻為射頻信號(hào)并轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，作為功放的輸入信號(hào)；反饋接收單元，用于獲取功放的輸出信號(hào)并轉(zhuǎn)換成基帶反饋信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述預(yù)失真單元包括數(shù)字信號(hào)處理器，用于接收輸入基帶數(shù)字信號(hào)，一方面，計(jì)算獲得輸入信號(hào)的瞬時(shí)幅度，作為預(yù)失真查找表的索引地址，利用查找表對(duì)輸入基帶信號(hào)的幅度和相位進(jìn)行預(yù)失真處理；另一方面，將基帶信號(hào)存儲(chǔ)作為期望信號(hào)，并利用基帶反饋信號(hào)和對(duì)應(yīng)的期望信號(hào)自適應(yīng)更新預(yù)失真查找表。查找表存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)預(yù)失真查找表及其它數(shù)據(jù)查找表，方便數(shù)字信號(hào)處理器實(shí)時(shí)調(diào)用。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述上變頻單元包括數(shù)字上變頻器，用于將預(yù)失真單元輸出的預(yù)失真基帶信號(hào)數(shù)字上變頻為射頻信號(hào)； 數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將數(shù)字上變頻器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述反饋接收單元包括 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將功放輸出的射頻模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為射頻數(shù)字信號(hào)；數(shù)字下變頻器，用于將射頻數(shù)字信號(hào)下變頻為基帶信號(hào)，并對(duì)該信號(hào)進(jìn)行低通濾波，濾除帶外信號(hào)，提取基帶反饋信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)字信號(hào)處理器工作步驟包括 初始化階段初始化數(shù)字信號(hào)處理器，從查找表存儲(chǔ)器讀取預(yù)失真查找表和其它數(shù)據(jù)查找表到數(shù)字信號(hào)處理器的片內(nèi)RAM中；對(duì)反饋通道進(jìn)行延時(shí)估計(jì)。 循環(huán)處理階段A01、接收輸入基帶數(shù)字信號(hào)和反饋通道輸入的基帶反饋信號(hào)；并存儲(chǔ)當(dāng)前基帶數(shù)字信號(hào)作為后續(xù)查找表更新的期望信號(hào)；A02、對(duì)輸入基帶數(shù)字信號(hào)利用預(yù)失真查找表進(jìn)行預(yù)失真處理； A03、利用基帶反饋信號(hào)和對(duì)應(yīng)的期望信號(hào)自適應(yīng)更新預(yù)失真查找表。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的步驟，其特征在于，所述步驟A02進(jìn)一步包括 計(jì)算獲得輸入當(dāng)前基帶信號(hào)的瞬時(shí)幅度和瞬時(shí)相位；利用瞬時(shí)幅度作為預(yù)失真查找表的索引地址，對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行預(yù)失真處理。將預(yù)失真信號(hào)發(fā)送給上變頻單元。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的步驟，其特征在于，所述步驟A03進(jìn)一步包括利用反饋基帶信號(hào)和對(duì)應(yīng)的期望信號(hào)對(duì)預(yù)失真查找表進(jìn)行自適應(yīng)更新。利用更新后的預(yù)失真查找表替換數(shù)字信號(hào)處理器片內(nèi)RAM中舊的查找表。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于基帶數(shù)字預(yù)失真技術(shù)的功率放大器線性化方法，包括計(jì)算獲得輸入基帶信號(hào)的瞬時(shí)幅度Ai和瞬時(shí)相位θi，利用瞬時(shí)幅度Ai做為預(yù)失真查找表的索引地址，分別查出預(yù)失真后信號(hào)幅度Bi和相位偏移φi，再進(jìn)行計(jì)算得到預(yù)失真后信號(hào)為然后將預(yù)失真信號(hào)輸出進(jìn)行上變頻處理和數(shù)模轉(zhuǎn)換，最后送至功放。在進(jìn)行預(yù)失真處理的同時(shí)，通過(guò)反饋通路獲取功放的輸出信號(hào)并轉(zhuǎn)換成基帶反饋信號(hào)，并利用該信號(hào)和期望信號(hào)對(duì)預(yù)失真查找表進(jìn)行自適應(yīng)更新。本發(fā)明還公開(kāi)了一種和本發(fā)明中線性化方法匹配的預(yù)失真查找表初始化方法和一種基于本發(fā)明的線性化裝置。本發(fā)明公開(kāi)的方法直接采用信號(hào)幅度作為預(yù)失真查找表的索引地址，獲取預(yù)失真信號(hào)方法簡(jiǎn)單，不僅減小了系統(tǒng)的處理時(shí)延和系統(tǒng)負(fù)荷，還降低了系統(tǒng)的設(shè)備復(fù)雜度和控制復(fù)雜度。
文檔編號(hào)H04L25/49GK102231620SQ20101028137
公開(kāi)日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2010年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月6日
發(fā)明者劉郁林, 徐舜, 楊磊, 王磊, 黃磊 申請(qǐng)人:劉郁林, 楊磊, 黃磊