CN102014090B - 数字预失真方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数字预失真方法及装置，该方法包括：提取两个频段的合路反馈信号；根据所述两个频段的前向合路信号、每个频段的前向信号和所述合路反馈信号估计预失真参数；以及根据所述预失真参数和两个频段的前向信号的幅度信息获得预失真处理所需的系数，并根据所述系数和所述前向合路信号输出预失真信号。上述数字预失真方法及装置，不仅克服了双频段宽带预失真技术对所需模数转换速率的苛刻要求，而且采用一个二维表处理方式降低了系统的硬件资源消耗，使本发明更适用于双频段的数字预失真处理。

Description

数字预失真方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其涉及数字预失真方法及装置。

背景技术

移动通信运营商获得的频谱资源一般是不连续的，往往分散在不同的频段，目前基站多个频段运行采用的技术都是独立功放、再合路的方式，它的缺点是成本高、效率低、体积大。如图1所示，为现有的双频段预失真技术采用的双功放的结构示意图，现有的双频段预失真技术采用两个独立功放，分别进行预失真，然后再合路的方式处理双频段信号。上述方案采用传统的数字预失真技术，处理简单，不需要很高的模数转换速率，其缺点是成本高、效率低、体积大。如图2所示，为现有的双频段预失真技术采用的单功放和单射频的结构示意图，它采用一个独立功放，在中频合路处理双频段信号，具有成本、效率和体积的巨大优势。但是上述方案基于传统的数字预失真技术需要极高的模数转换速率，目前的系统无法实现。

随着环境和能源压力日益严重，运营商要求采用一个基站支持多个频段运行，多频段共用功放的技术在成本、效率和体积方面体现出巨大优势，也是未来移动通信的发展方向。但基于现有的单功放线性化技术，已不能适应多频段共用功放的要求，为了进一步提高功放效率和改善功放线性，需要对多频段的功放线性化技术进行研究。

在移动通信系统中，通常的功放线性化技术有：前馈线性化技术和预失真线性化技术。数字预失真技术以其优良的性价比和灵活性的得到广泛应用。目前，采用的数字预失真技术可以是基于记忆多项式和查找表的方法，通过矩阵的QR分解能够有效地降低运算量和运算复杂度。数字预失真技术也适用于宽带功放。但是，目前的数字预失真技术可以有效地处理单独一个频段的功放非线性问题，对于双频段，尤其两个频段跨越频带很宽和反馈采样速率受限的情况下，上述的数字预失真技术改善能力很差，无法满足系统的线性要求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种数字预失真方法及装置，以有效地处理两个频段的功放非线性问题，从而满足系统的线性要求。

本发明提出了一种数字预失真方法，该方法包括：

提取两个频段的合路反馈信号；

根据所述两个频段的前向合路信号、每个频段的前向信号和所述合路反馈信号估计预失真参数；以及

根据所述预失真参数和两个频段的前向信号的幅度信息获得预失真处理所需的系数，并根据所述系数和所述前向合路信号输出预失真信号。

优选地，该数字预失真方法可具有如下特点：

所述根据所述两个频段的前向合路信号、每个频段的前向信号和所述合路反馈信号估计预失真参数包括：

分别计算所述每个频段的前向信号的模值，并按照预失真模型构造模值多项式矩阵；

按照所述预失真模型，将所述前向合路信号构造成前向合路信号矩阵，将所述合路反馈信号构造成反馈信号矩阵；以及

将所述预失真模型转换为预失真计算公式，并根据该预失真计算公式得到所述预失真参数。

优选地，该数字预失真方法还可具有如下特点：

所述预失真模型为：

$y_{\mathrm{MP}}\left(n\right)=\underset{p=1}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{h}_p\left(i\right){(x_F(n-i)+x_A(n-i))}^p$

$=\underset{p=1}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{h}_p\left(i\right)\underset{m=0}{\overset{p}{\mathrm{\Σ}}}{\tilde{x}}_{12}\left(n\right){\left|{\tilde{x}}_1\left(n\right)\right|}^m{\left|{\tilde{x}}_2\left(n\right)\right|}^{p-1-m}$

其中，P为多项式的阶数，为前向合路信号，和分别为两个频段的前向信号，h_p(i)为预失真模型多项式系数，M为预失真模型多项式记忆深度，m为预失真模型多项式交叉项阶数；

所述预失真计算公式为：

Y₁₂＝W₁₂P_1，2X₁₂

其中，W₁₂为待估计的预失真参数矩阵，X₁₂为前向合路信号矩阵，P_1，2为模值多项式矩阵，Y₁₂为反馈信号矩阵。

优选地，该数字预失真方法还可具有如下特点：

所述根据所述预失真参数和两个频段的前向信号的幅度信息获得预失真处理所需的系数包括：

对两个频段的前向信号的幅度信息进行分段处理，按照系数计算公式和所述预失真参数计算出所述系数，并存储到查找表中；以及

对两个频段的前向信号进行求模处理，得到查找表索引值；将所述索引值作为地址，读取查找表中的数据；依据插值公式对所述数据进行插值处理得到所述系数。

优选地，该数字预失真方法还可具有如下特点：

所述系数计算公式为：

$f(x_{\mathrm{abs}1},x_{\mathrm{abs}2})=\underset{p=1}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m}{\overset{p-1}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{\mathrm{MP}}(p,m)x_{\mathrm{abs}1}^m{x}_{\mathrm{abs}2}^{p-m-1}$

其中，x_abs1和x_abs2为对两个频段的前向信号的幅度信息分段后查找表索引的幅度值，h_MP(p，m)为预失真参数，P为多项式的阶数，m为多项式交叉项阶数；

所述插值公式为：

f(|x₁(n)|，|x₂(n)|)＝f(x_abs1(1)，x_abs2(1))+[f(x_abs1(2)，x_abs2(1))-f(x_abs1(1)，x_abs2(1))]*Δx_abs1

                     +[f(x_abs1(1)，x_abs2(2))-f(x_abs1(1)，x_abs2(1))]*Δx_abs2

其中，x_abs1(1)，x_abs2(2)为距离|x₁(n)|，|x₂(n)|最近的索引值，且x_abs1(1)＜|x₁|＜x_abs1(2)，x_abs2(1)＜|x₂|＜x_abs2(2)，Δx_abs1＝x_abs1(2)-x_abs1(1)，Δx_abs2＝x_abs2(2)-x_abs2(1)。

本发明还提供了一种数字预失真装置，所述装置包括：

提取模块，用于提取两个频段的合路反馈信号；

预失真参数估计模块，用于根据所述两个频段的前向合路信号、每个频段的前向信号和所述合路反馈信号估计预失真参数；以及

预失真模块，用于根据所述预失真参数和两个频段的前向信号的幅度信息获得预失真处理所需的系数，并根据所述系数和所述前向合路信号输出预失真信号。

优选地，上述数字预失真装置可具有如下特点：

所述预失真参数估计模块包括：

求模单元，用于分别计算所述每个频段的前向信号的模值；

预失真参数估计单元，用于按照预失真模型将计算出的模值构造成模值多项式矩阵，将所述前向合路信号构造成前向合路信号矩阵，将所述合路反馈信号构造成反馈信号矩阵；以及将所述预失真模型转换为预失真计算公式，并根据该预失真计算公式得到所述预失真参数。

优选地，上述数字预失真装置还可具有如下特点：

所述预失真模型为：

$y_{\mathrm{MP}}\left(n\right)=\underset{p=1}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{h}_p\left(i\right){(x_F(n-i)+x_A(n-i))}^p$

$=\underset{p=1}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{h}_p\left(i\right)\underset{m=0}{\overset{p}{\mathrm{\Σ}}}{\tilde{x}}_{12}\left(n\right){\left|{\tilde{x}}_1\left(n\right)\right|}^m{\left|{\tilde{x}}_2\left(n\right)\right|}^{p-1-m}$

其中，P为多项式的阶数，为前向合路信号，和分别为两个频段的前向信号，h_p(i)为预失真模型多项式系数，M为预失真模型多项式记忆深度，m为预失真模型多项式交叉项阶数；

所述预失真计算公式为：

Y₁₂＝W₁₂P_1，2X₁₂

其中，W₁₂为待估计的预失真参数矩阵，X₁₂为前向合路信号矩阵，P_1，2为模值多项式矩阵，Y₁₂为反馈信号矩阵。

优选地，上述数字预失真装置还可具有如下特点：

所述预失真模块包括：

查找表，用于存储按照系数计算公式和所述预失真参数计算出的所述系数；

求模单元，用于对两个频段的前向信号进行求模处理，得到查找表索引值；

预处理单元，用于将所述索引值作为地址，读取查找表中的数据；依据插值公式对所述数据进行插值处理得到所述系数，并根据所述系数和所述前向合路信号输出预失真信号。

优选地，上述数字预失真装置还可具有如下特点：

所述系数计算公式为：

$f(x_{\mathrm{abs}1},x_{\mathrm{abs}2})=\underset{p=1}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m}{\overset{p-1}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{\mathrm{MP}}(p,m)x_{\mathrm{abs}1}^m{x}_{\mathrm{abs}2}^{p-m-1}$

其中，x_abs1和x_abs2为对两个频段的前向信号的幅度信息分段后查找表索引的幅度值，h_MP(p，m)为预失真参数，P为多项式的阶数，m为预失真模型多项式交叉项阶数；

所述插值公式为：

f(|x₁(n)|，|x₂(n)|)＝f(x_abs1(1)，x_abs2(1))+[f(x_abs1(2)，x_abs2(1))-f(x_abs1(1)，x_abs2(1))]*Δx_abs1

                     +[f(x_abs1(1)，x_abs2(2))-f(x_abs1(1)，x_abs2(1))]*Δx_abs2

其中，x_abs1(1)，x_abs2(2)为距离|x₁(n)|，|x₂(n)|最近的索引值，且x_abs1(1)＜|x₁|＜x_abs1(2)，x_abs2(1)＜|x₂|＜x_abs2(2)，Δx_abs1＝x_abs1(2)-x_abs1(1)，Δx_abs2＝x_abs2(2)-x_abs2(1)。

附图说明

图1为现有的双频段预失真技术采用的双功放的结构示意图；

图2为现有的双频段预失真技术采用的单功放和单射频的结构示意图；

图3为本发明数字预失真装置实施例的结构示意图；

图4为本发明预失真参数估计模块的结构示意图；

图5为本发明预失真模块的结构示意图；

图6为本发明双频段预失真装置应用实施例的结构示意图；

图7为本发明中使用的中国移动的TD-SCDMA系统的F和A频段的频谱示意图；

图8为本发明双频段预失真装置在中国移动的TD-SCDMA系统F和A频段应用的结构示意图；

图9为本发明双频段预失真方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的数字预失真方法，采用两个频段的前向信号和反馈信号估计预失真参数，然后通过更新查找表的方式对前向信号进行预失真处理，大大改善了发射机的功放线性性能。

本发明提供了一种数字预失真方法，该方法包括：

步骤一、提取两个频段的合路反馈信号；

该步骤具体为：对功放耦合反馈数据进行滤波处理，滤除带外高阶交调干扰；将滤波后的信号进行混频处理，得到模拟的解调信号；对解调后的信号进行模数转换，得到两个频段的合路反馈信号；

步骤二、根据上述两个频段的前向合路信号、每个频段的前向信号和上述合路反馈信号估计预失真参数；

该步骤可以包括：分别计算上述每个频段的前向信号的模值，并按照预失真模型构造模值多项式矩阵；按照上述预失真模型，将上述前向合路信号构造成前向合路信号矩阵，将上述合路反馈信号构造成反馈信号矩阵；以及将上述预失真模型转换为预失真计算公式，并根据该预失真计算公式得到上述预失真参数；

具体地，可以根据该预失真计算公式采用最小二乘(Least-Squares，LS)算法、递归最小二乘(Recursive Least-Squares，RLS)算法或者最小均方(LeastMean Square，LMS)算法得到上述预失真参数；

步骤三、根据上述预失真参数和两个频段的前向信号的幅度信息获得预失真处理所需的系数，并根据上述系数和上述前向合路信号输出预失真信号。

获得该系数的步骤为：对两个频段的前向信号的幅度信息进行分段处理，按照系数计算公式和上述预失真参数计算出上述系数，并存储到查找表中；以及对两个频段的前向信号进行求模处理，得到查找表索引值；将上述索引值作为地址，读取查找表中的数据；依据插值公式对上述数据进行插值处理得到上述系数。

上述的插值方法可以采用牛顿线性插值、拉格朗日插值或者曲面拟合插值，本发明不限于上述几种插值方法。

本发明提出的数字预失真方法，在两个频段跨越带宽很宽的情况下，重新推导基于记忆多项式的预失真模型，充分利用了两个频段的前向信号和反馈信号估计预失真参数，考虑了两个频段单独失真情况和两个频段之间的交调失真情况。本发明与传统的预失真技术相比，不仅克服了双频段宽带预失真技术对所需模数转换速率的苛刻要求，而且采用一个二维表处理方式降低了系统的硬件资源消耗，使本发明更适用于双频段的数字预失真处理。

本发明还提供了一种数字预失真装置，上述装置包括：提取模块，用于提取两个频段的合路反馈信号；预失真参数估计模块，用于根据上述两个频段的前向合路信号、每个频段的前向信号和上述合路反馈信号估计预失真参数；以及预失真模块，用于根据上述预失真参数和两个频段的前向信号的幅度信息获得预失真处理所需的系数，并根据上述系数和上述前向合路信号输出预失真信号。

如图3所示，为本发明数字预失真装置实施例的结构示意图，由图3可以看出，该数字预失真装置包括：成型滤波器模块31、频移合路模块32、混频模块33、模数转换模块34、预失真模块35和预失真参数估计模块36。

每个频段的基带信号经过成型滤波器模块处理得到零中频数字信号，再经过频移合路模块处理得到前向合路信号。功放的耦合反馈信号经过滤波处理、混频解调处理和模数转换处理得到反馈信号。在预失真参数估计模块，采用两个频段信号的幅度信息、前向合路信号和反馈信号估计预失真参数，并送到预失真模块查找表。预失真模块采用两个频段信号的幅度信息作为索引，通过插值方法得到预失真处理所需系数，然后与前向合路信号相乘，输出预失真处理后的信号。

其中，成型滤波器模块，用于对基带数据进行成型滤波和过采样处理，得到数字零中频信号。

频移合路模块，用于将两个频段的零数字中频信号频移到不同载频位置，合路处理，得到前向合路信号；具体地合路计算公式如下：

${\tilde{x}}_{12}={\tilde{x}}_1*e^{j2\mathrm{\π}{f}_1\mathrm{nT}}+{\tilde{x}}_2*e^{j2\mathrm{\π}{f}_2\mathrm{nT}}$ (式1)

其中，为前向合路信号矩阵，j为虚部，f₁和f₂为两个频段的数字中频信号对应的载频位置，T为采样周期，和分别为两个频段的中频信号。

混频模块，用于对功放耦合反馈信号进行模拟解调处理。

模数转换模块，用于对解调后模拟信号进行模数转换处理，得到反馈的两个频段的中频合路信号Y。

预失真参数估计模块处在频移合路模块和模数转换模块之间；输入参数包括：前向合路信号、每个频段的前向信号和合路反馈信号；输出参数为预失真参数。

如图4所示，为本发明预失真参数估计模块的结构示意图，其中，预失真参数估计模块包括：求模单元41和预失真参数估计单元42。

该预失真参数估计模块采用记忆多项式(Memory Polynomial，MP)预失真模型，

$y_{\mathrm{MP}}\left(n\right)=\underset{p=1}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{h}_p\left(i\right){(x_F(n-i)+x_A(n-i))}^p$ (式2)

$=\underset{p=1}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{h}_p\left(i\right)\underset{m=0}{\overset{p}{\mathrm{\Σ}}}{\tilde{x}}_{12}\left(n\right){\left|{\tilde{x}}_1\left(n\right)\right|}^m{\left|{\tilde{x}}_2\left(n\right)\right|}^{p-1-m}$

其中，P为记忆多项式的阶数，为前向合路信号，和分别为两个频段的前向信号，h_p(i)为预失真模型多项式系数，M为预失真模型多项式记忆深度，m为预失真模型多项式交叉项阶数。本发明采用的参数估计模型，不限于记忆多项式模型，也可以是通用记忆多项式(Generalized MemoryPolynomial，GMP)模型、Wiener模型等。

其中，求模单元，用于对输入的每个频带的数据进行求模值处理；

预失真估计单元，用于采用式(2)中的预失真模型估计预失真参数，对公式(2)进行转换，可变为公式(3)；

Y₁₂＝W₁₂P_1，2X₁₂                       (式3)

其中，W₁₂为待估计的预失真参数矩阵，X₁₂为前向合路信号矩阵，P_1，2为频段1和频段2的模值多项式构造的矩阵，Y₁₂为反馈信号构造的矩阵。

令R_1，2＝P_1，2X₁₂，采用最小二乘辨识算法，得预失真参数为：

${\tilde{W}}_{12}=Y_{12}{R}_{\mathrm{1,2}}^T{\left(R_{\mathrm{1,2}}{R}_{\mathrm{1,2}}^T\right)}^{-1}$ (式4)

本发明不限于采用式(4)的最小二乘估计算法。

上述预失真参数估计模块输出预失真参数的过程包括：

步骤401、构造模值多项式矩阵；

分别计算两个频段的信号x₁(n)和x₂(n)的模值|x₁(n)|和|x₂(n)|，采用式(2)的预失真模型构造一个双频段的模值多项式矩阵；

步骤402、构造前向合路信号矩阵；

采用式(2)预失真模型将前向合路信号按照模型记忆深度情况构造为矩阵

步骤403、构造反馈信号矩阵；

首先对功放的耦合反馈数据进行滤波处理，滤除交调和镜像干扰，滤波后信号通过混频器解调，再由模数转换器将模拟信号转化为数字中频信号；中频合路反馈信号按照预失真模型记忆深度情况构造为矩阵Y₁₂；

步骤404、预失真参数计算；

采用LS算法、RLS算法或者其它估计算法求预失真参数，矩阵的逆阵可以采用迭代或者QR分解等方式获得。

如图5所示，为本发明预失真模块的结构示意图，该预失真模块包括：求模单元51、查找表52和预失真处理单元53。

其中，求模单元，用于对输入的每个频带的数据进行求模处理；查找表，用于存储根据预失真参数估计模块提供的预失真参数和两个频段的幅度信息计算得到的结果；预失真处理单元，用于对输入的前向合路数据进行预失真处理。

上述预失真模块的实现过程包括：

步骤501、更新查找表；

对两个频段幅度进行分段处理，按照公式(5)计算预失真所需数据(即系数)，并存储到查找表中；

$f(x_{\mathrm{abs}1},x_{\mathrm{abs}2})=\underset{p=1}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m}{\overset{p-1}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{\mathrm{MP}}(p,m)x_{\mathrm{abs}1}^m{x}_{\mathrm{abs}2}^{p-m-1}$ (式5)

其中，x_abs1和x_abs2为为对两个频段的前向信号的幅度信息分段后查找表索引的幅度值，h_MP(p，m)为预失真参数估计模块输出的预失真参数，P为多项式的阶数，m为预失真模型多项式交叉项阶数；

步骤502、读取查找表数据；

通过两个频段信号幅度信息查找表中最近两个索引值x_abs1(1)，x_abs2(2)，依据公式(6)插值得到预失真所需数据；

f(|x₁(n)|，|x₂(n)|)＝f(x_abs1(1)，x_abs2(1))+[f(x_abs1(2)，x_abs2(1))-f(x_abs1(1)，x_abs2(1))]Δx_abs1(式6)

                     +[f(x_abs1(1)，x_abs2(2))-f(x_abs1(1)，x_abs2(1))]*Δx_abs2

其中，x_abs1(1)，x_abs2(2)为距离|x₁(n)|，|x₂(n)|的最近索引值，且x_abs1(1)＜|x₁|＜x_abs1(2)，x_abs2(1)＜|x₂|＜x_abs2(2)，Δx_abs1＝x_abs1(2)-x_abs1(1)，Δx_abs2＝x_abs2(2)-x_abs2(1)；

步骤503、预失真处理。

对查找表的数据和前向合路信号进行相乘和多项式求和处理，得到预失真中频信号；

其中，进行预失真处理的公式为：

$Y_{12}={\tilde{W}}_{12}{\tilde{P}}_{\mathrm{1,2}}{X}_{12}$ (式7)

其中，为预失真参数估计模块提供的预失真参数矩阵，为频段1和频段2模值多项式构造的矩阵，可以由查找表索引值构造矩阵LUT₁₂代替，则

Y₁₂＝LUT₁₂X₁₂                                    (式8)

如图6所示，为本发明双频段预失真装置应用实施例的结构示意图，该双频段预失真装置包括成型滤波器模块61、频移合路模块62、混频模块63、模数转换模块64、预失真处理模块65和预失真参数估计模块66。与图3相比，预失真参数估计模块输入参数变为前向合路信号和反馈的合路信号，其它模块处理方式与图3相同。

经过模数转换得到数字中频合路信号y₁₂，经过频移处理，得到和频移后的中频信号低通滤波处理，得到每个频段反馈信号，送入预失真参数估计模块。

${\tilde{x}}_1\left(n\right)=\underset{m=0}{\overset{N_{\mathrm{upimage}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{y}_{12}(n-m)e^{-j2\mathrm{\π}{f}_1(n-m)T}*h\left(m\right)$ (式9)

${\tilde{x}}_2\left(n\right)=\underset{m=0}{\overset{N_{\mathrm{upimage}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{y}_{12}(n-m)e^{-j2\mathrm{\π}{f}_2(n-m)T}*h\left(m\right)$ (式10)

其中，h(m)为低通滤波器系数，n代表第n个采样点，m代表滤波器的第m个系数。

本发明的通过反馈信号估计预失真参数可以在前向两路数据的峰均比较高，反馈信号的峰均比较低的情况下，降低查找表的复杂度。

如图7所示，为本发明中使用的中国移动的时分同步码分多址(TD-SCDMA)系统的F和A频段的频谱示意图；基于本发明提出的双频段预失真技术，采用单功放和单射频基站可以支持F频段和A频段信号带宽达到145MHz。

如图8所示，为本发明双频段预失真装置在中国移动的TD-SCDMA系统F和A频段应用的结构示意图，该双频段预失真装置包括：求模单元81、频移合路单元82、查找表83、预失真参数估计单元84、预失真处理单元85、模数转换单元86、混频单元87、带通滤波单元88。与图3相比，在模数转换单元之前增加了一个带通滤波单元来消除交调和镜像干扰，其它单元的处理方式与图3中的相应模块的处理方式一致。

应用本发明提供的数字预失真装置进行数字预失真处理的过程如图9所示，该过程包括：

步骤901、对双频段基带信号进行成型滤波和对数字域的频率进行偏移处理；

步骤902、对数字域的两个频带信号进行合路；

步骤903、根据前向合路信号、每个频段的前向信号和合路反馈信号估计预失真参数；

步骤904、根据上述预失真参数和两个频段的前向信号的幅度信息获得预失真处理所需的系数，并根据上述系数和上述前向合路信号输出预失真信号。

本发明可以根据实际通信系统设计中的硬件资源和业务延时要求，采用一个二维表的预失真处理方式，获得更好的预失真性能和较低的系统复杂度。本发明提供的方案，其数字信号处理采用顺序处理方式，不涉及任何反馈处理模块，从而很方便在实际硬件系统中实现。

这里已经通过具体的实施例子对本发明进行了详细描述，提供上述实施例的描述为了使本领域的技术人员制造或适用本发明，这些实施例的各种修改对于本领域的技术人员来说是容易理解的。本发明不限于只对TD-SCDMA宽带双频段信号进行预失真，对于全球移动通讯系统(GSM)信号、通用移动通信系统(UMTS)信号、长期演进(LTE)信号、全球微波互联接入(WiMAX)、LTE&UMTS混模等宽带双频段信号，其预失真效果同样优于传统的预失真技术。本发明适用于GSM、UMTS、LTE、WiMAX和TD-SCDMA单模或双模等宽带双频段系统。本发明并不限于这些例子，或其中的某些方面。本发明的范围通过附加的权利要求进行详细说明。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，上述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种数字预失真方法，其特征在于，所述方法包括：

提取两个频段的合路反馈信号；

根据所述两个频段的前向合路信号、每个频段的前向信号和所述合路反馈信号估计预失真参数；以及

根据所述预失真参数和两个频段的前向信号的幅度信息获得预失真处理所需的系数，并根据所述系数和所述前向合路信号输出预失真信号；

其中，所述根据所述两个频段的前向合路信号、每个频段的前向信号和所述合路反馈信号估计预失真参数包括：

分别计算所述每个频段的前向信号的模值，并按照预失真模型构造模值多项式矩阵；

按照所述预失真模型，将所述前向合路信号构造成前向合路信号矩阵，将所述合路反馈信号构造成反馈信号矩阵；以及

将所述预失真模型转换为预失真计算公式，并根据该预失真计算公式得到所述预失真参数；

所述根据所述预失真参数和两个频段的前向信号的幅度信息获得预失真处理所需的系数包括：

对两个频段的前向信号的幅度信息进行分段处理，按照系数计算公式和所述预失真参数计算出所述系数，并存储到查找表中；以及

对两个频段的前向信号进行求模处理，得到查找表索引值；将所述索引值作为地址，读取查找表中的数据；依据插值公式对所述数据进行插值处理得到所述系数。

2.根据权利要求1所述的数字预失真方法，其特征在于，所述预失真模型为：

$\begin{array}{c}{y}_{\mathrm{MP}}\left(n\right)=\underset{p=1}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{h}_p\left(i\right){(x_F(n-i)+x_A(n-i))}^p\\ =\underset{p=1}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{h}_p\left(i\right)\underset{m=0}{\overset{p}{\mathrm{\Σ}}}{\tilde{x}}_{12}\left(n\right){\left|{\tilde{x}}_1\left(n\right)\right|}^m{\left|{\tilde{x}}_2\left(n\right)\right|}^{p-1-m}\end{array}$

其中，n为信号的时间序列，n>0，x_F为频段1的预失真函数，x_A为频段2的预失真函数，P为多项式的阶数，为前向合路信号，和分别为两个频段的前向信号，h_p(i)为预失真模型多项式系数，M为预失真模型多项式记忆深度，m为预失真模型多项式交叉项阶数；

所述预失真计算公式为：

Y₁₂＝W₁₂P_1,2X₁₂

其中，W₁₂为待估计的预失真参数矩阵，X₁₂为前向合路信号矩阵，P_1,2为模值多项式矩阵，Y₁₂为反馈信号矩阵。

3.根据权利要求2所述的数字预失真方法，其特征在于，所述系数计算公式为：

$f(x_{\mathrm{abs}1},x_{\mathrm{abs}2})=\underset{p=1}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m}{\overset{p-1}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{\mathrm{MP}}(p,m)x_{\mathrm{abs}1}^m{x}_{\mathrm{abs}2}^{p-m-1}$

其中，x_abs1和x_abs2为对两个频段的前向信号的幅度信息分段后查找表索引的幅度值，h_MP(p,m)为预失真参数，P为多项式的阶数，m为多项式交叉项阶数，为频段1信号模值的m次方，为频段2信号模值的p-m-1次方；

所述插值公式为：

$\begin{array}{c}f\left(\right|x_1\left(n\right)|,|x_2\left(n\right)\left|\right)=f(x_{\mathrm{abs}1}\left(1\right),x_{\mathrm{abs}2}\left(1\right))+[f(x_{\mathrm{abs}1}\left(2\right),x_{\mathrm{abs}2}\left(1\right))-f{(x}_{\mathrm{abs}1}\left(1\right),x_{\mathrm{abs}2}\left(1\right))]*\mathrm{\Δ}{x}_{\mathrm{abs}1}\\ +[f(x_{\mathrm{abs}1}\left(1\right),x_{\mathrm{abs}2}\left(2\right))-f(x_{\mathrm{abs}1}\left(1\right),x_{\mathrm{abs}2}\left(1\right))]*\mathrm{\Δ}{x}_{\mathrm{abs}2}\end{array}$

其中，n为信号的时间序列，n>0，x_abs1(1),x_abs2(2)为距离|x₁(n)|,|x₂(n)|最近的索引值，且x_abs1(1)＜|x₁|＜x_abs1(2)，x_abs2(1)＜|x₂|＜x_abs2(2)，Δx_abs1＝x_abs1(2)-x_abs1(1)，Δx_abs2＝x_abs2(2)-x_abs2(1)。

4.一种数字预失真装置，其特征在于，所述装置包括：

提取模块，用于提取两个频段的合路反馈信号；

预失真参数估计模块，用于根据所述两个频段的前向合路信号、每个频段的前向信号和所述合路反馈信号估计预失真参数；以及

预失真模块，用于根据所述预失真参数和两个频段的前向信号的幅度信息获得预失真处理所需的系数，并根据所述系数和所述前向合路信号输出预失真信号；

其中，所述预失真参数估计模块包括：

求模单元，用于分别计算所述每个频段的前向信号的模值；

预失真参数估计单元，用于按照预失真模型将计算出的模值构造成模值多项式矩阵，将所述前向合路信号构造成前向合路信号矩阵，将所述合路反馈信号构造成反馈信号矩阵；以及将所述预失真模型转换为预失真计算公式，并根据该预失真计算公式得到所述预失真参数；

所述预失真模块包括：

查找表，用于存储按照系数计算公式和所述预失真参数计算出的所述系数；

求模单元，用于对两个频段的前向信号进行求模处理，得到查找表索引值；

预处理单元，用于将所述索引值作为地址，读取查找表中的数据；依据插值公式对所述数据进行插值处理得到所述系数，并根据所述系数和所述前向合路信号输出预失真信号。

5.根据权利要求4所述的数字预失真装置，其特征在于，所述预失真模型为：

$\begin{array}{c}{y}_{\mathrm{MP}}\left(n\right)=\underset{p=1}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{h}_p\left(i\right){(x_F(n-i)+x_A(n-i))}^p\\ =\underset{p=1}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{h}_p\left(i\right)\underset{m=0}{\overset{p}{\mathrm{\Σ}}}{\tilde{x}}_{12}\left(n\right){\left|{\tilde{x}}_1\left(n\right)\right|}^m{\left|{\tilde{x}}_2\left(n\right)\right|}^{p-1-m}\end{array}$

其中，n为信号的时间序列，n>0，x_F为频段1的预失真函数，x_A为频段2的预失真函数，P为多项式的阶数，为前向合路信号，和分别为两个频段的前向信号，h_p(i)为预失真模型多项式系数，M为预失真模型多项式记忆深度，m为预失真模型多项式交叉项阶数；

所述预失真计算公式为：

Y₁₂＝W₁₂P_1,2X₁₂

其中，W₁₂为待估计的预失真参数矩阵，X₁₂为前向合路信号矩阵，P_1,2为模值多项式矩阵，Y₁₂为反馈信号矩阵。

6.根据权利要求5所述的数字预失真装置，其特征在于，所述系数计算公式为：

$f(x_{\mathrm{abs}1},x_{\mathrm{abs}2})=\underset{p=1}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m}{\overset{p-1}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{\mathrm{MP}}(p,m)x_{\mathrm{abs}1}^m{x}_{\mathrm{abs}2}^{p-m-1}$

其中，x_abs1和x_abs2为对两个频段的前向信号的幅度信息分段后查找表索引的幅度值，h_MP(p,m)为预失真参数，P为多项式的阶数，m为预失真模型多项式交叉项阶数，为频段1信号模值的m次方，为频段2信号模值的p-m-1次方；

所述插值公式为：

$\begin{array}{c}f\left(\right|x_1\left(n\right)|,|x_2\left(n\right)\left|\right)=f(x_{\mathrm{abs}1}\left(1\right),x_{\mathrm{abs}2}\left(1\right))+[f(x_{\mathrm{abs}1}\left(2\right),x_{\mathrm{abs}2}\left(1\right))-f{(x}_{\mathrm{abs}1}\left(1\right),x_{\mathrm{abs}2}\left(1\right))]*\mathrm{\Δ}{x}_{\mathrm{abs}1}\\ +[f(x_{\mathrm{abs}1}\left(1\right),x_{\mathrm{abs}2}\left(2\right))-f(x_{\mathrm{abs}1}\left(1\right),x_{\mathrm{abs}2}\left(1\right))]*\mathrm{\Δ}{x}_{\mathrm{abs}2}\end{array}$

其中，n为信号的时间序列，n>0，x_abs1(1),x_abs2(2)为距离|x₁(n)|,|x₂(n)|最近的索引值，且x_abs1(1)＜|x₁|＜x_abs1(2)，x_abs2(1)＜|x₂|＜x_abs2(2)，Δx_abs1＝x_abs1(2)-x_abs1(1)，Δx_abs2＝x_abs2(2)-x_abs2(1)。