CN102143106B - 自适应数字预失真装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自适应数字预失真装置及方法。一种自适应数字预失真装置包括：根据查找表中存储的预失真参数对输入信号进行预失真的预失真单元；生成代价函数的代价函数生成单元；确定固定分段点的固定分段点确定单元；以及更新单元，根据代价函数更新参数(u₁，u₂，k_a)以基于根据更新后的参数(u₁，u₂，k_a)更新查找表，其中，k_a为更新后的自适应分段点，u₁、u₂为在自适应分段点k_a各侧的斜率；以及随后根据代价函数更新参数(v₁，v₂)以基于更新后的参数(v₁，v₂)以及固定分段点更新查找表，其中，v₁，v₂为在固定分段点各侧的斜率。因此，根据本发明的自适应数字预失真装置通过将自适应分段和固定分段相结合，可以在可接受的收敛时间内获得较好的性能。

Description

自适应数字预失真装置及方法

技术领域

本发明涉及应用于无线通信系统的自适应数字预失真装置及方法。

背景技术

随着无线通信技术的发展，各种高频谱效率的数字调制方式(如：16QAM/64QAM/OFDM)得到广泛的应用。与传统的恒包络调制相比，这种高频谱效率的数字调制方式发送信号的包络具有较高的峰均比(PAPR：Peak-to-Average-Power Ratio)。当这种发送信号通过非线性放大器时，会产生交调项。交调项既会对带内信号造成失真，又会产生频谱的泄漏从而对相邻信道产生干扰。

本质上说，预失真技术就是通过对功率放大器非线性特性的测量，得到其逆特性，并且作为预失真数据集成到功率放大器的预失真模块中，从而补偿信号通过非线性放大器时所带来的非线性失真。

通过曲线拟合技术来近似放大器的非线性的逆特性是一个比较常用的方法。图1示出了曲线拟合法来获得线性近似的示意图。如图1所示，可以用多段直线来拟合曲线。例如，如果已知各段直线端点u₁和u₂的值，那么在直线段中部的点u_k的值可以通过下式(1)来计算

$G\left(u_k\right)=\frac{G\left(u_2\right)-G\left(u_1\right)}{u_2-u_1}(u_k-u_1)+G\left(u_1\right)---\left(1\right)$

理论上可以通过无穷分段拟合来实现放大器逆特性的最佳逼近，但是，显然在实际预失真系统中过多的分段会造成电路的复杂度急剧增加。因此通常的做法是将分段点作为参数，然后通过搜索得到最佳分段点来减少过多的分段所带来的电路复杂度的增加。

图2示出了包括相关技术的自适应分段预失真装置的无线通信系统中的示例性框图。

如图2所示，无线通信系统包括：预失真器100、数模(D/A)转换器101、正交调制器102、混频器103、放大器104、天线105、耦合器106、衰减器107、混频器108、模拟带通滤波器109、功率检测器110、模数(A/D)转换器111、平均器112、参数更新器113、查找表更新器114、查找表115和功率计算器116。

功率计算器116计算数字基带输入信号的瞬时功率。查找表115存储有在对输入信号进行预失真处理中使用的预失真参数。可以根据计算出的数字基带输入信号的瞬时功率作为索引号，从查找表115中取出所对应的预失真参数。预失真器100根据所取出的预失真参数对数字基带信号进行预失真，以生成预失真信号。D/A转换器101对预失真信号进行数模转换，以生成模拟信号。正交调制器102将D/A转换器101生成的模拟信号进行正交调制，混频器103将正交调制后的信号转换为射频信号。放大器104对来自混频器103的射频信号进行放大并且将放大后的信号(即输出信号)输出给天线105，天线105将放大器104放大后的信号发送出去。

放大器104的一部分输出信号通过耦接到放大器104的输出端的耦合器106反馈至衰减器107。混频器108根据衰减器107衰减后的信号生成基带信号。模拟带通滤波器109从基带信号中滤出带外信号，并且功率检测器110算出该带外信号的瞬时功率。A/D转换器111将功率检测器110输出的带外信号的瞬时功率转换成数字功率信号。平均器112对A/D转换器111输出的多个数字功率信号进行平均并且得到的平均数字功率信号。该平均数字功率信号作为代价函数输入到参数更新器113。参数更新器113通过自适应分段算法更新参数(u₁，u₂，k_a)，其中k_a为分段点，u₁、u₂分别为分段点两侧曲线的斜率。查找表更新器114利用更新后的参数根据公式(2)更新查找表：

$L\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cc}{u}_1\×(L^{\′}\left(k\right)-L^{\′}\left(0\right))+L^{\′}\left(0\right)& k\≤k_a\\ u_2\×(L^{\′}\left(k\right)-L^{\′}\left(k_a\right))+L^{\′}\left(k_a\right)& k>k_a\end{array}\right.---\left(2\right)$

其中，L′(·)为更新前的查找表，L(·)为更新后的查找表，k为查找表中的索引号。更新前的查找表可以是初始查找表，例如，根据放大器的特性生成的查找表，或者是经过其它方法更新后或以前更新过的查找表。

上述自适应分段预失真方法中，采用自适应的方式更新分段点k_a。但是当为了获得更好的性能而增加分段点的数目时，需要不断更新多个分段点，从而导致自适应数字预失真装置的收敛时间增加。特别是，当在无线通信装置要补偿随着时间流逝放大器逆特性的变化时，自适应数字预失真装置收敛时间过度的增加是无法接受的。

因此，需要一种能够在可接受的收敛时间内获得较好性能的自适应数字预失真装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种将自适应分段和固定分段相结合的自适应数字预失真装置及方法。

为了实现上述目的以及其它附加目的，本申请提供了以下方面。

根据本发明的一个方面，提供了一种自适应数字预失真装置，该自适应数字预失真装置包括：预失真单元，基于要被放大器放大的输入信号从查找表中取出预失真参数，根据所述预失真参数对所述输入信号进行预失真处理，以生成要被所述放大器放大的预失真信号；代价函数生成单元，根据所述放大器的输出信号，生成代价函数；固定分段点确定单元，其用于确定固定分段点；以及更新单元，根据所述代价函数更新参数(u₁，u₂，k_a)以基于更新后的参数(u₁，u₂，k_a)更新所述查找表，其中，k_a为自适应分段点，u₁为在所述自适应分段点k_a的一侧的斜率，u₂为在所述自适应分段点k_a的另一侧的斜率；以及根据所述代价函数更新参数(v₁，v₂)以基于更新后的参数(v₁，v₂)以及所述固定分段点更新所述查找表，其中，v₁为在所述固定分段点的一侧的斜率，v₂为在所述固定分段点的另一侧的斜率。

根据本发明的另一个方面，提供了一种自适应数字预失真方法，该自适应数字预失真方法包括以下步骤：预失真参数获取步骤，基于要被放大器放大的输入信号从查找表中获取预失真参数；以及预失真步骤，根据所述预失真参数对所述输入信号进行预失真处理，以生成要被所述放大器放大的预失真信号，其中，所述查找表是通过以下步骤自动更新的：在自适应分段阶段，根据所述放大器的输出信号，生成代价函数；根据所述代价函数更新参数(u₁，u₂，k_a)以根据更新后的参数(u₁，u₂，k_a)更新所述查找表，其中，k_a为自适应分段点，u₁为在所述自适应分段点k_a的一侧的斜率，u₂为在所述自适应分段点k_a的另一侧的斜率；以及在所述自适应分段阶段之后的固定分段阶段，重新根据所述放大器的输出信号生成代价函数，根据所述代价函数更新参数(v₁，v₂)，以及确定固定分段点，以根据更新后的参数(v₁，v₂)以及所述固定分段点更新所述查找表，其中，v₁为在所述固定分段点的一侧的斜率，v₂为在所述固定分段点的另一侧的斜率。

根据本发明的另一个方面，提供了一种包括机器可读程序代码的存储介质，当在无线通信系统或者信息处理系统上执行所述程序代码时，所述程序代码使得所述无线通信系统或者信息处理系统执行根据本发明的方法。

根据本发明的另一个方面，提供了一种包括机器可执行指令的程序产品，当在无线通信系统或信息处理系统上执行所述指令时，所述指令使得所述无线通信系统或者信息处理系统执行根据本发明的方法。

根据本发明的自适应数字预失真装置及方法，在自适应分段阶段获得一个分段点后，以此为基础通过固定分段获得更好的预失真性能，同时收敛时间也在可接受的范围之内。

通过以下结合附图对本发明的实施方式的详细说明，本发明的这些以及其他优点将更加明显。

附图说明

附图示出了本发明的优选实施例，构成了说明书的一部分，用于与文字说明一起详细地阐释本发明的原理。其中：

图1示出了曲线拟合法来获得线性近似的示意图；

图2示出了包括相关技术的自适应分段预失真装置的无线通信系统的示例性框图；

图3示出了包括根据本发明第一实施方式的自适应数字预失真装置的无线通信系统的示意性框图；

图4示出了根据本发明第一实施方式的自适应数字预失真方法的示意性流程图；

图5示出了包括根据本发明第一实施方式的自适应数字预失真装置的无线通信系统的更具体的框图；

图6示出了归一化后的功率谱的比较结果；

图7示出了根据本发明第二实施方式的自适应数字预失真方法的示意性流程图；

图8示出了OFDM信号通过非线性放大后计算出的带外功率的累积概率分布；

图9示出了包括根据本发明第三实施方式的预失真装置的无线通信系统的更具体的框图；以及

图10示出了分别使用梳状滤波器和不同平均次数的平均器得到的带外功率的归一化标准差的比较结果。

具体实施方式

下面参照附图来说明本发明的实施方式。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

在所述的说明和附图中，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

本发明提出了一种通过将自适应分段和固定分段相结合的自适应数字预失真装置及方法。在通过自适应分段获得一个分段点后，以此为基础，再通过固定分段获得更好的性能，同时收敛时间也在可接受的范围之内。

根据本发明的自适应数字预失真装置及方法可以应用于各种无线通信系统，例如GSM、CDMA、LTE、LTE-A的无线通信系统。而且在本发明所指的无线通信系统可以是基站或中继站，也可以是诸如手机等的用户设备。

第一实施方式

下面将结合图3、图4和图5来描述根据本发明的第一实施方式的自适应数字预失真装置及其方法。

图3示出了包括根据本发明第一实施方式的自适应数字预失真装置的无线通信系统的示意性框图；图4示出了根据本发明第一实施方式的自适应数字预失真方法的示意性流程图；而图5示出了包括根据本发明第一实施方式的自适应数字预失真装置的无线通信系统的更具体的框图。

如图3所示，无线通信系统包括：由用于根据预失真参数对要输入信号进行预失真处理的预失真器211、存储有预失真参数的查找表212和用于计算所述输入信号的瞬时功率的功率计算器213组成的预失真单元210、根据放大器的输出信号生成代价函数的代价函数生成单元220、包括用于对参数进行更新的参数更新器232和用于更新查找表的查找表更新器234的更新单元230、用于确定固定分段点的固定分段点确定单元240、用于将预失真器输出的预失真信号转换成射频信号的信号转换单元260、用于对射频信号进行放大的放大器270和用于将放大后的射频信号发射出的天线280。其中，预失真单元210、代价函数生成单元220、参数更新器232、固定分段点确定单元240、查找表更新器234构成了根据本发明的第一实施方式的自适应数字预失真装置。

根据本发明的预失真器211、功率计算器213、代价函数生成单元220、参数更新器232、固定分段点确定单元240、查找表更新器234、信号转换单元260、放大器270可以由硬件电路实现，也可以由可执行代码来实现，例如软件、固件、专用电路部件、计算机可读介质上或机器可用介质中存储的程序等。而根据本发明的查找表212可以是各种存储器和存储单元，半导体设备，磁盘单元例如光、磁和磁光盘，以及其它适于存储信息的介质等。

下面将整个自适应数字预失真过程分成为自适应分段阶段和固定分段阶段来分别详细描述。

(一)自适应分段阶段

自适应分段阶段包括图4中所示的步骤ST402至步骤ST414。

首先，在步骤ST402，基于要被放大器放大的输入信号从查找表中获取预失真参数。具体而言，功率计算器213计算输入信号的瞬时功率，根据输入信号的瞬时功率，从查找表212中获取与瞬时功率相对应的预失真参数。但是本领域技术人员应该理解，从查找表212中获取与输入信号相对应的预失真参数并不限于上述方式，而是可以以其它方式实现。

在步骤ST404，根据预失真参数对输入信号进行预失真处理，以生成预失真信号。具体而言，预失真器211根据从查找表212中获取的预失真参数对输入信号进行预失真处理。如何根据预失真参数对输入信号进行预失真处理并不是本发明的发明点。本领域技术人员可以根据采用的预失真参数选择相应的预失真处理方式来对输入信号进行预失真处理，以生成预失真信号。

虽然图4中未示出，但是在无线通信系统中，信号转换单元260将预失真信号转换成射频信号，然后放大器270对射频信号进行放大。天线280将放大后的射频信号(即放大器的输出信号)发射出去。

在图5所示的无线通信系统中，数模转换器(D/A转换器)261、正交调制器262和混频器263构成了图3中的信号转换单元260。更具体而言，D/A转换器261对预失真信号进行数模转换，以生成模拟信号。正交调制器262将该模拟信号进行正交调制，然后混频器263将正交调制后的信号转换为射频信号。

根据本发明的数模转换器(D/A转换器)261、正交调制器262和混频器263可以由硬件电路实现，也可以由可执行代码来实现，例如软件、固件、专用电路部件、计算机可读介质上或机器可用介质中存储的程序等。

返回图4，在步骤ST408，根据放大器的输出信号，生成代价函数。更具体地而言，通过耦合将放大器270的输出信号的一部分反馈至代价函数生成单元220，代价函数生成单元220根据反馈回的输出信号，生成代价函数。可以采用各种表征输出信号的时频特性的适用函数作为代价函数，例如采用带外功率作为代价函数。本领域技术人员应该理解，可以根据实际需要选择适当的函数作为代价函数，并且根据输出信号生成代价函数。

下面结合图5，以带外功率为例详细说明如何生成代价函数。

图5中的耦合器221、衰减器222、混频器223、模拟带通滤波器224、功率检测器225、模数(A/D)转换器226和平均器227构成了图3中所示的代价函数生成单元220。

更具体而言，耦合器221耦合至放大器270的输出端，以将放大器270的一部分输出信号反馈至衰减器222。衰减器222对于来自耦合器221的信号进行衰减，使其信号的幅值适于混频器223。混频器223根据衰减器222衰减后的信号生成基带信号。模拟带通滤波器224从基带信号中滤出带外信号，并且将滤出的带外信号输出至功率检测器225。功率检测器225按照预定的算法计算出该带外信号的瞬时带外功率。A/D转换器226将功率检测器225输出的带外信号的瞬时带外功率转换成数字带外功率信号。平均器227将A/D转换器输出的多个数字功率信号进行平均并且得到的平均数字带外功率信号。该平均数字带外功率信号作为代价函数输入到参数更新器232。

本领域技术人员应该理解，上述各部件并不是必要的，而仅仅示例性的。

根据本发明的耦合器221、衰减器222、混频器223、模拟带通滤波器224、功率检测器225、模数(A/D)转换器226和平均器227可以由硬件电路实现，也可以由可执行代码来实现，例如软件、固件、专用电路部件、计算机可读介质上或机器可用介质中存储的程序等。

返回至图4，在步骤ST410，根据代价函数，对参数进行更新。更具体地说，参数更新器232根据代价函数生成单元220生成的代价函数，对参数进行更新。在自适应分段阶段要更新的参数包括：自适应分段点k_a、在自适应分段点k_a的一侧的斜率u₁，在自适应分段点k_a的另一侧的斜率u₂。

在步骤ST412，根据更新后的参数来更新查找表。更具体地说，查找表更新器234利用更新后的参数根据上述式(2)来更新查找表。

在步骤ST414，判断自适应分段阶段是否结束？如果结束，则进入固定分段阶段，而如果未结束，则返回至步骤ST402继续进行自适应分段阶段的处理。

如何更新参数以及如何判断自适应分段阶段是否结束并不是本发明的发明点，因此本领域技术人员可以采用现有或者以后开发的适合的方式来更新各个参数并且判断自适应分段阶段是否结束。

例如，对于参数(u₁，u₂，k_a)参数更新器232每次只更新其中的一个参数。例如，在更新自适应分段点k_a时，仅根据代价函数按照预定的算法更新自适应分段点k_a，而保持斜率u₁和u₂不变。然后，将更新后的自适应分段点k_a发送至查找表更新器234。查找表更新器234根据更新后的自适应分段点k_a和以前斜率u₁和u₂按照上述式(2)更新查找表。然后，通过判断带外功率是否小于预定阈值，来判断对该参数的自适应分段处理是否结束。当带外功率不是小于预定阈值时，判断对该参数的自适应分段处理结束，否则判断针对该参数的自适应分段处理未结束。当针对每一个参数的自适应分段处理结束时，自适应分段阶段结束。

本领域技术人员应该理解，上述描述仅仅是示例性的，本领域技术人员可以采用其它的方式实现参数的更新，也可以采用其它的条件作为判断针对各参数的自适应分段处理是否结束的条件(例如，两次的代价函数之差小于预定阈值，或者已经重复更新该参数达到预定次数)。

尽管在图4中以特定顺序例示了本发明的自适应数字预失真方法中自适应分段阶段中的各个步骤，但是这些步骤的执行顺序也可以相对于示出的顺序发生改变。此外，所示出的两个步骤或者多个步骤可以并发或部分并发地执行。此外，任何数量的命令、状态变量、信号量或消息都可以加入到逻辑流程中，以加强实用性、测量、故障检修等。可以理解，所有这些变型都在本发明的范围内。

(二)固定分段阶段

在自适应分段阶段结束之后，进入固定分段阶段。固定分段阶段包括图4中所示的步骤ST416至步骤ST428，其中，步骤ST416至步骤ST420与自适应分段阶段中的步骤ST402至步骤ST406相同，在此省略其描述。

在步骤ST422，根据代价函数，对参数进行更新。更具体地说，参数更新器232根据代价函数生成单元220生成的代价函数，对参数进行更新。在固定分段阶段要更新的参数包括：在分段点两侧的斜率v₁和v₂。同时，参数更新器232在参数更新后，将使能信号发送给固定分段点确定单元240，以通知固定分段点确定单元240参数已经更新。

在步骤ST424，读取固定分段点。更具体地说，固定分段点确定单元240在接收到来自参数更新器232的使能信号之后，从固定分段点确定单元240中的存储器中读取预先存储的固定分段点k_b，并且将确定的固定分段点k_b发送至查找表更新器234。另选地或附加地，固定分段点确定单元240通过输入装置(未示出)读取用户输入的分段点，作为固定分段点。例如，该用户可以根据放大器厂家提供的该类型的放大器的标准逆特性，预先确定固定分段点；或者用户可以根据在前的经验值预先确定固定分段点。

在步骤ST426，根据更新后的参数和所确定的固定分段点来更新查找表。更具体地说，查找表更新器234利用更新后的参数(v₁，v₂)和所确定的固定分段点k_b，根据下式(3)来更新查找表：

$L\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cc}{v}_1\×(L^{\′}\left(k\right)-L^{\′}\left(k_b\right))+L^{\′}\left(k_b\right)& k\≤k_b\\ v_2\×(L^{\′}\left(k\right)-L^{\′}\left(k_b\right))+L^{\′}\left(k_b\right)& k>k_b\end{array}\right.---\left(3\right)$

L′(·)为更新前的查找表，L(·)为更新后的查找表，k为查找表中的索引号。

在步骤ST428，判断固定分段阶段是否结束？如果未结束，则返回至步骤ST416继续进行固定分段阶段。如果结束，则整个预失真处理结束。

如何更新参数以及如何判断固定分段阶段是否结束并不是本发明的发明点，因此本领域技术人员可以采用现有或者以后开发的适合的方式来更新各个参数并且判断固定分段阶段是否结束。

例如，对于参数(v₁，v₂)参数更新器232每次只更新其中的一个参数。例如，在更新分段点一侧的斜率v₁时，仅根据代价函数按照预定的算法更新斜率v₁，而保持参数v₂不变。然后，将更新后的斜率v₁发送至查找表更新器234。查找表更新器234根据更新后的斜率v₁、未更新的倾斜v₂和固定分段点确定单元240所确定的固定分段点k_b按照公式(3)更新查找表。然后，通过判断带外功率是否小于预定阈值，来判断针对该参数v₁的固定分段处理是否结束。当带外功率不小于预定阈值时，判断针对该参数v₁的固定分段处理未结束，而当带外功率小于预定阈值时，判断针对该参数v₁的固定分段处理结束。当所有需要更新的参数中都已经被更新了时，判断固定分段阶段结束。作为替代或附加地，在存在多个固定分段点的情况下，可以多次重复上述固定分段阶段，直到完成针对每一个固定分段点的参数更新。

本领域技术人员应该理解，上述描述仅仅是示例性的，本领域技术人员可以采用其它的方式实现参数的更新，也可以采用其它的条件作为判断针对每个参数的固定分段处理是否结束的条件(例如，两次的代价函数之差小于预定阈值，或者已经重复更新该参数达到预定次数)。

尽管在图4中以特定顺序例示了本发明的自适应数字预失真方法中固定分段阶段中的各个步骤，但是这些步骤的执行顺序也可以相对于示出的顺序发生改变。此外，所示出的两个步骤或者多个步骤可以并发或部分并发地执行。此外，任何数量的命令、状态变量、信号量或消息都可以加入到逻辑流程中，以加强实用性、测量、故障检修等。可以理解，所有这些变型都在本发明的范围内。

图4所示的方法可以在处理器、微处理器或者控制器中执行，也可以采用任意适当的方式执行。

图6示出了无预失真时、通过自适应分段进行预失真处理时以及通过自适应分段和固定分段进行预失真处理时的归一化后的功率谱的仿真结果。

在图6中，纵轴是归一化后的功率，单位为dB，横轴为相对于基带中心频率的频率偏移量，单位为MHz。在图6所示的示例中，固定分段中采用了一个固定分段点。通过图6可以看出，根据本发明的采用自适应分段加固定分段的预失真方法得到的带外功率比相关技术的仅采用自适应分段的预失真处理的带外功率降低了3dB左右。

根据本发明第一实施方式的自适应数字预失真装置及方法，由于固定分段阶段的收敛时间比自适应分段阶段的收敛时间短得多，因此收敛时间仍能处于可接受的范围之内。因此，根据本发明的第一实施方式的自适应数字预失真装置及方法，通过将自适应分段和固定分段相结合，从而能够在可接受的收敛时间内获得较好的性能。

第二实施方式

根据本发明的第二实施方式的自适应数字预失真装置和方法除了根据自适应分段阶段所更新后的分段点来确定固定分段点之外，与根据本发明的第一实施方式的自适应数字预失真装置和方法相同。由于根据本发明第二实施方式的自适应数字预失真装置的框图与图3相同，因此下面将参照图3说明根据本发明的第二实施方式的自适应数字预失真装置，并且省略相同部件的描述。

根据本发明第二实施方式的参数更新器232还将在自适应分段阶段更新的分段点k_a，发送至固定分段点确定单元240。固定分段点确定单元240根据参数更新器232发送来的自适应分段点k_a来确定固定分段点k_b。例如，固定分段点确定单元240可以选择在自适应分段点k_a附近的点(例如，值比自适应分段点k_a的值大的点和/或值比自适应分段点k_a的值小的点)作为固定分段点k_b。

图7示出了根据本发明第二实施方式的自适应数字预失真方法的示意性流程图。

根据本发明第二实施方式的自适应数字预失真方法的自适应分段阶段与第一实施方式中的自适应分段阶段相同，因此步骤ST702至步骤ST714分别与图4中的步骤ST402至步骤ST414相同，在此省略其描述。

在固定分段阶段中，由于步骤ST718至步骤ST726分别与图4中的步骤ST416至步骤ST424相同，以及步骤ST728和步骤ST730分别与图4中的步骤ST426和步骤ST428相同，出于简洁的目的，在此省略上述步骤的描述，而仅关注与图4中不同的步骤ST716和步骤ST726。

在自适应分段阶段结束之后，在步骤ST716，参数更新器232将自适应分段点k_a发送至固定分段点确定单元240。

在步骤ST726，根据自适应分段点确定固定分段点。具体而言，固定分段点确定单元240根据在自适应分段阶段更新的自适应分段点k_a，来确定固定分段点k_b。例如，固定分段点确定单元240可以选择在自适应分段点k_a附近的点(例如，值比自适应分段点k_a的值大的点和/或值比自适应分段点k_a的值小的点)作为固定分段点k_b。

根据本发明的第二实施方式，通过根据自适应分段阶段更新后的自适应分段点来确定固定分段点，使得可以更好地近似放大器的逆特性，从而获得更好的预失真效果。

第三实施方式

在以带外功率作为参数更新器的代价函数的预失真装置中，代价函数的波动经常会对参数的更新带来负面的影响，传统的方法是用长时间的平均器来减小代价函数的波动，但是长时间的平均会造成预失真装置收敛时间的增加。

图8示出了OFDM信号通过非线性放大后计算出的带外功率的累积概率分布(CDF：Cumulative Distribution Function)。在图8中，横轴表示带外功率，单位为dB，而纵轴为累积概率分布F(x)。

从图8可以看出，带外功率的波动范围为大约40dB，这个波动范围是非常大的。为了减少带外功率的波动对参数更新的影响，通常采用平均器来进行较多次数的平均，以减小这种波动。但是平均器的使用，使得预失真装置的收敛时间增加。收敛时间的这种增加对于一些对收敛时间要求高的应用来说可能无法接受。例如，由于使用环境温度的变化所引起放大器的性能变化，在这种情况下为了获得好的预失真效果就需要尽快根据放大器变化后的逆特性更新查找表。

根据本发明第三实施方式的预失真装置中通过使用梳状滤波器来在短时间内获得较稳定的代价函数。

图9示出了包括根据本发明第三实施方式的预失真装置的无线通信系统的示意性框图。

除了用梳状滤波器327代替了平均器227之外，图9与图5中其余部件相同，同时相同的部件采用相同的标记表示并省略了其描述。其中，图9中的耦合器221、衰减器222、混频器223、模拟带通滤波器224、功率检测器225、模数(A/D)转换器226构成了本发明的带外功率计算部。

梳状滤波器327将A/D转换器226转换后的数字带外功率信号进行梳状滤波器。梳状滤波器的阶数越高，其频谱中的过渡带越陡，但是其过密的梳齿抑制带外功率的波动也是不利的。

例如，可以选用8阶的梳状滤波器。式(4)给出了一个8阶梳状滤波器的传递函数：

$H\left(z\right)=0.05\frac{1+z^{-8}}{1-0.9z^{-8}}---\left(4\right)$

通过使用梳状滤波器可以在短的时间内得到比较稳定的代价函数。

图10示出了分别使用梳状滤波器和不同平均次数的平均器所得到的带外功率的归一化标准差的比较结果。在图10中，纵轴表示归一化后的标准差，横轴表示平均器的平均次数。

从图10可以看出，使用上述式(4)所表示的梳状滤波器的归一化后的标准差与平均器在100次平均下的归一化后的标准差基本上相同。也就是说，上述式(4)所表示的梳状滤波器对波动的抑制效果与进行了100次平均的平均器的抑制效果基本上相当。也就数说，与100次平均的平均器相比，梳状滤波器能够使用更少的数据获得稳定度相同的代价函数。因此，在波动相同的情况下，使用梳状滤波器的自适应数字预失真装置和方法的收敛时间比使用平均器的自适应数字预失真装置和方法的收敛时间要短。

因此，根据本发明第三实施方式的自适应数字预失真装置和方法的收敛时间进一步缩短。

本发明还涉及一种包括机器可读程序代码的存储介质，当在无线通信系统或者信息处理系统上执行所述程序代码时，所述程序代码使得无线通信系统或者信息处理系统执行本发明的自适应数字预失真方法。

本发明还涉及一种包括机器可执行指令的程序产品，当在无线通信系统或信息处理系统上执行所述指令时，所述指令使得所述无线通信系统或者信息处理系统执行本发明的自适应数字预失真方法。

此外，显然，根据本发明的上述方法的各个操作过程也可以以存储在各种机器可读的存储介质中的计算机可执行程序的方式实现。

而且，本发明的目的也可以通过下述方式实现：将存储有上述可执行程序代码的存储介质直接或者间接地提供给系统或设备，并且该系统或设备中的计算机或者中央处理单元(CPU)读出并执行上述程序代码。此时，只要该系统或者设备具有执行程序的功能，则本发明的实施方式不局限于程序，并且该程序也可以是任意的形式，例如，目标程序、解释器执行的程序或者提供给操作系统的脚本程序等。

上述这些机器可读存储介质包括但不限于：各种存储器和存储单元，半导体设备，磁盘单元例如光、磁和磁光盘，以及其它适于存储信息的介质等。

另外，计算机通过连接到因特网上的相应网站，并且将依据本发明的计算机程序代码下载和安装到计算机中，然后执行该程序，也可以实现本发明。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如左和右、第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或标者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上虽然结合附图详细描述了本发明的实施例，但是应当明白，上面所描述的实施方式只是用于说明本发明，而并不构成对本发明的限制。对于本领域的技术人员来说，可以对上述实施方式作出各种修改和变更而没有背离本发明的实质和范围。因此，本发明的范围仅由所附的权利要求及其等效含义来限定。

附记

附记1、一种自适应数字预失真装置，该自适应数字预失真装置包括：

预失真单元，基于要被放大器放大的输入信号从查找表中取出预失真参数，根据所述预失真参数对所述输入信号进行预失真处理，以生成要被所述放大器放大的预失真信号；

代价函数生成单元，根据所述放大器的输出信号，生成代价函数；

固定分段点确定单元，其用于确定固定分段点；以及

更新单元，根据所述代价函数更新参数(u₁，u₂，k_a)以基于更新后的参数(u₁，u₂，k_a)更新所述查找表，其中，k_a为自适应分段点，u₁为在所述自适应分段点k_a的一侧的斜率，u₂为在所述自适应分段点k_a的另一侧的斜率；以及根据所述代价函数更新参数(v₁，v₂)以基于更新后的参数(v₁，v₂)以及所述固定分段点更新所述查找表，其中，v₁为在所述固定分段点的一侧的斜率，v₂为在所述固定分段点的另一侧的斜率。

附记2、根据附记1所述的自适应数字预失真装置，其中所述代价函数生成单元包括：

带外功率计算部，其用于根据所述放大器的输出信号计算带外功率；以及

梳状滤波器，其用于对所述带外功率进行滤波，并且将滤波后的带外功率输出给所述更新单元，作为所述代价函数。

附记3、根据附记2所述的自适应数字预失真装置，其中，所述梳状滤波器的传递函数为：

$H\left(z\right)=0.05\frac{1+z^{-8}}{1-0.9z^{-8}}.$

附记4、根据附记1所述的自适应数字预失真装置，其中，所述固定分段点确定单元根据所述自适应分段点k_a来确定所述固定分段点。

附记5、根据附记1所述的自适应数字预失真装置，其中，所述固定分段点是通过所述固定分段点确定单元读取预定的分段点作为所述固定分段点来确定的。

附记6、根据附记1所述的自适应数字预失真装置，其中，所述更新单元按照下式根据更新后的参数(u₁，u₂，k_a)来更新所述查找表：

$L\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cc}{u}_1\×(L^{\′}\left(k\right)-L^{\′}\left(0\right))+L^{\′}\left(0\right)& k\≤k_a\\ u_2\×(L^{\′}\left(k\right)-L^{\′}\left(k_a\right))+L^{\′}\left(k_a\right)& k>k_a\end{array}\right.,$

其中，L′(·)为更新前的查找表，L(·)为更新后的查找表，k为查找表索引号。

附记7、根据附记1所述的自适应数字预失真装置，其中，所述更新单元按照下式根据更新后的参数(v₁，v₂)以及所述固定分段点来更新所述查找表：

$L\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cc}{v}_1\×(L^{\′}\left(k\right)-L^{\′}\left(k_b\right))+L^{\′}\left(k_b\right)& k\≤k_b\\ v_2\×(L^{\′}\left(k\right)-L^{\′}\left(k_b\right))+L^{\′}\left(k_b\right)& k>k_b\end{array}\right.$

其中，k_b为所述固定分段点，L′(·)为更新前的查找表，L(·)为更新后的查找表，k为查找表索引号。

附记8、一种自适应数字预失真方法，该自适应数字预失真方法包括以下步骤：

预失真参数获取步骤，基于要被放大器放大的输入信号从查找表中获取预失真参数；以及

预失真步骤，根据所述预失真参数对所述输入信号进行预失真处理，以生成要被所述放大器放大的预失真信号，

其中，所述查找表是通过以下步骤自动更新的：

在自适应分段阶段，根据所述放大器的输出信号，生成代价函数；根据所述代价函数更新参数(u₁，u₂，k_a)以根据更新后的参数(u₁，u₂，k_a)更新所述查找表，其中，k_a为自适应分段点，u₁为在所述自适应分段点k_a的一侧的斜率，u₂为在所述自适应分段点k_a的另一侧的斜率；以及

在所述自适应分段阶段之后的固定分段阶段，重新根据所述放大器的输出信号生成代价函数，根据所述代价函数更新参数(v₁，v₂)，以及确定固定分段点，以根据更新后的参数(v₁，v₂)以及所述固定分段点更新所述查找表，其中，v₁为在所述固定分段点的一侧的斜率，v₂为在所述固定分段点的另一侧的斜率。

附记9、根据附记8所述的自适应数字预失真方法，其中，所述代价函数是通过以下步骤生成的：

根据所述放大器的输出信号，计算带外功率；

通过梳状滤波器对计算出的带外功率进行滤波，并且将滤波后的带外功率作为所述代价函数。

附记10、根据附记9所述的自适应数字预失真方法，其中，所述梳状滤波器的传递函数为：

$H\left(z\right)=0.05\frac{1+z^{-8}}{1-0.9z^{-8}}.$

附记11、根据附记8所述的自适应数字预失真方法，其中，所述固定分段点是根据所述自适应分段点k_a确定的。

附记12、根据附记8所述的自适应数字预失真方法，其中，所述固定分段点是预定的。

附记13、根据附记8所述的自适应数字预失真方法，其中，在所述自适应分段阶段，按照下式根据更新后的参数(u₁，u₂，k_a)来更新所述查找表：

$L\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cc}{u}_1\×(L^{\′}\left(k\right)-L^{\′}\left(0\right))+L^{\′}\left(0\right)& k\≤k_a\\ u_2\×(L^{\′}\left(k\right)-L^{\′}\left(k_a\right))+L^{\′}\left(k_a\right)& k>k_a\end{array}\right.$

其中，L′(·)为更新前的查找表，L(·)为更新后的查找表，k为查找表索引号。

附记14、根据附记8所述的自适应数字预失真方法，其中，在所述固定分段更新步骤中，按照下式根据更新后的参数(v₁，v₂)以及所述固定分段点来更新所述查找表的：

$L\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cc}{v}_1\×(L^{\′}\left(k\right)-L^{\′}\left(k_b\right))+L^{\′}\left(k_b\right)& k\≤k_b\\ v_2\×(L^{\′}\left(k\right)-L^{\′}\left(k_b\right))+L^{\′}\left(k_b\right)& k>k_b\end{array},,\right.$

其中，k_b为所述固定分段点，L′(·)为更新前的查找表，L(·)为更新后的查找表，k为查找表索引号。

附记15、一种包括机器可读程序代码的存储介质，当在无线通信系统或者信息处理系统上执行所述程序代码时，所述程序代码使得所述无线通信系统或者信息处理系统执行附记8-14中任意一项所述的自适应数字预失真方法。

附记16、一种包括机器可执行指令的程序产品，当在无线通信系统或信息处理系统上执行所述指令时，所述指令使得所述无线通信系统或者信息处理系统执行附记8-14中任意一项所述的自适应数字预失真方法。

Claims (8)

1.一种自适应数字预失真装置，该自适应数字预失真装置包括：

预失真单元，基于要被放大器放大的输入信号从查找表中取出预失真参数，并且根据所述预失真参数对所述输入信号进行预失真处理，以生成要被所述放大器放大的预失真信号；

代价函数生成单元，根据所述放大器的输出信号，生成代价函数；

固定分段点确定单元，其用于确定固定分段点；以及

更新单元，根据所述代价函数更新参数(u₁,u₂,k_a)以基于更新后的参数(u₁,u₂,k_a)更新所述查找表，其中，k_a为自适应分段点，u₁为在所述自适应分段点k_a的一侧的斜率，u₂为在所述自适应分段点k_a的另一侧的斜率；以及根据所述代价函数更新参数(v₁,v₂)以基于更新后的参数(v₁,v₂)以及所述固定分段点更新所述查找表，其中，v₁为在所述固定分段点的一侧的斜率，v₂为在所述固定分段点的另一侧的斜率，

所述更新单元按照下式根据更新后的参数(u₁,u₂,k_a)来更新所述查找表：

$L\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cc}{u}_1\×(L^{\′}\left(k\right)-L^{\′}\left(0\right))+L^{\′}\left(0\right)& k\≤k_a\\ u_2\×(L^{\′}\left(k\right)-L^{\′}\left(k_a\right))+L^{\′}\left(k_a\right)& k>k_a\end{array}\right.,$

其中，L'(·)为更新前的查找表，L(·)为更新后的查找表，k为查找表索引号，

其中，所述更新单元按照下式根据更新后的参数(v₁,v₂)以及所述固定分段点来更新所述查找表：

$L\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cc}{v}_1\×(L^{\′}\left(k\right)-L^{\′}\left(k_b\right))+L^{\′}\left(k_b\right)& k\≤k_b\\ v_2\×(L^{\′}\left(k\right)-L^{\′}\left(k_b\right))+L^{\′}\left(k_b\right)& k>k_b\end{array}\right.$

其中，k_b为所述固定分段点，L'(·)为更新前的查找表，L(·)为更新后的查找表，k为查找表索引号。

2.根据权利要求1所述的自适应数字预失真装置，其中所述代价函数生成单元包括：

带外功率计算部，其用于根据所述放大器的输出信号计算带外功率；以及

梳状滤波器，其用于对所述带外功率进行滤波，并且将滤波后的带外功率输出给所述更新单元，作为所述代价函数。

3.根据权利要求2所述的自适应数字预失真装置，其中，所述梳状滤波器的传递函数为：

$H\left(z\right)=0.05\frac{1+z^{-8}}{1-0.9z^{-8}}.$

4.根据权利要求1所述的自适应数字预失真装置，其中，所述固定分段点确定单元根据所述自适应分段点k_a来确定所述固定分段点。

5.一种自适应数字预失真方法，该自适应数字预失真方法包括以下步骤：

预失真参数获取步骤，基于要被放大器放大的输入信号从查找表中获取预失真参数；以及

预失真步骤，根据所述预失真参数对所述输入信号进行预失真处理，以生成要被所述放大器放大的预失真信号，

其中，所述查找表是通过以下步骤自动更新的：

在自适应分段阶段，根据所述放大器的输出信号，生成代价函数；根据所述代价函数更新参数(u₁,u₂,k_a)以根据更新后的参数(u₁,u₂,k_a)更新所述查找表，其中，k_a为自适应分段点，u₁为在所述自适应分段点k_a的一侧的斜率，u₂为在所述自适应分段点k_a的另一侧的斜率；以及

在所述自适应分段阶段之后的固定分段阶段，重新根据所述放大器的输出信号生成代价函数，根据所述代价函数更新参数(v₁,v₂)并且确定固定分段点，以根据更新后的参数(v₁,v₂)以及所述固定分段点更新所述查找表，其中，v₁为在所述固定分段点的一侧的斜率，v₂为在所述固定分段点的另一侧的斜率，

在所述自适应分段阶段，按照下式根据更新后的参数(u₁,u₂,k_a)来更新所述查找表：

$L\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cc}{u}_1\×(L^{\′}\left(k\right)-L^{\′}\left(0\right))+L^{\′}\left(0\right)& k\≤k_a\\ u_2\×(L^{\′}\left(k\right)-L^{\′}\left(k_a\right))+L^{\′}\left(k_a\right)& k>k_a\end{array}\right.$

其中，L'(·)为更新前的查找表，L(·)为更新后的查找表，k为查找表索引号，

其中，在所述固定分段阶段中，按照下式根据更新后的参数(v₁,v₂)以及所述固定分段点来更新所述查找表的：

$L\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cc}{v}_1\×(L^{\′}\left(k\right)-L^{\′}\left(k_b\right))+L^{\′}\left(k_b\right)& k\≤k_b\\ v_2\×(L^{\′}\left(k\right)-L^{\′}\left(k_b\right))+L^{\′}\left(k_b\right)& k>k_b\end{array}\right.,$

其中，k_b为所述固定分段点，L'(·)为更新前的查找表，L(·)为更新后的查找表，k为查找表索引号。

6.根据权利要求5所述的自适应数字预失真方法，其中，所述代价函数是通过以下步骤生成的：

根据所述放大器的输出信号，计算带外功率；

通过梳状滤波器对计算出的带外功率进行滤波，并且将滤波后的带外功率作为所述代价函数。

7.根据权利要求6所述的自适应数字预失真方法，其中，所述梳状滤波器的传递函数为：

$H\left(z\right)=0.05\frac{1+z^{-8}}{1-0.9z^{-8}}.$

8.根据权利要求5所述的自适应数字预失真方法，其中，所述固定分段点是根据所述自适应分段点k_a确定的。

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