CN102148783A - 基带数字预失真方法、预失真装置以及功率放大装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基带数字预失真方法、预失真装置以及功率放大装置。所述基带数字预失真方法用于根据非线性系统反馈的标量信息对非线性系统的原始输入信号进行预失真，包括：根据所述原始输入信号来查询初始预失真查询表以得到初始预失真数据；根据所述反馈的标量信息来修正所述初始预失真数据；以及将所述原始输入信号与修正的预失真数据组合，以生成经预失真的输入信号。所述方法还包括：在所述非线性系统启动时，根据所述原始输入信号和所述反馈的标量信息来生成所述初始预失真查询表。

Description

基带数字预失真方法、预失真装置以及功率放大装置

技术领域

本发明涉及非线性系统的数字预失真线性化技术，具体而言，涉及一种基带数字预失真方法、预失真装置以及功率放大装置。

背景技术

作为非线性系统的典型代表，功率放大器(Power Amplifier，PA)是电子设备中的重要组成部分，它可以对微弱的电信号实现功率放大，以满足传输、发射的需要。在功率放大器中，用于放大的能量来自直流电源，即PA将直流能量转化为交流信号，使得交流信号的功率强度满足需要。这里，PA将直流能量转换为交流能量的比例被称作PA的效率。

根据功率放大器的物理特性，随着输入信号的功率由小到大，反映功率放大器的输入信号与输出信号的功率关系的特性曲线可以分为线性区、非线性区和饱和区。

当输入信号的包络仅在线性区内波动时，输入的信号被理想放大。而当输入信号的包络波动至非线性区时，输出信号将被畸变，在时域上这表现为输出信号不是输入信号的理想放大；在频域上则表现为：输出信号频谱的旁瓣升高，主瓣畸变。这是不希望发生的。

由于物理上的原因，当输入信号的包络波动深入至非线性区，PA的效率将会远高于仅在线性区波动时的情形。而且随着新式调制方式的出现，信号包络的动态范围越来越大，因此发生非线性畸变不可避免，关键就在于如何克服这种非线性。

基带数字预失真技术是一种有效的克服PA非线性的手段。它通过模拟PA非线性的逆特性来生成预失真数据，制作预失真曲线，利用预失真数据或预失真曲线预先对基带数字信号进行预畸变，从而在PA输出端获得理想的放大信号。

基础的PA逆特性可以通过测量获得，并且作为预失真数据集成到PA的预失真模块中。但是由于温度、湿度、器件老化等因素的影响，PA逆特性将会发生变化。为了实时调整预失真数据，经典方法(矢量法)需要在PA工作时，精确地比较PA的输入数据和反馈的输出数据，这就带来了精确同步、保障同相正交(Inphase and Quadrature，IQ)平衡等问题。为解决这些问题，往往需要在电路上付出巨大的代价。

后来的研究者建议仅利用PA反馈的标量信息作为选择或者更新预失真数据的依据。常用的标量信息有频谱的旁瓣功率或者主/旁瓣功率比等。使用标量信息时不需要精确同步，也不存在IQ不平衡问题。其关键在于预失真数据的设置。这类方法称为标量法。

图1示出标量法基带预失真方法的原理。如图1所示，在功率放大装置1000中，原始输入信号x(n)首先进入预失真器100，经预失真器形成预失真的输入信号z(n)之后，经数模转换器108和上变频器109后被送入功率放大器(简称功放)103。功放输出信号y(n)的一部分经耦合器104反馈回来作为反馈的标量信息，经衰减器105削弱，然后进入代价函数发生器106。代价函数发生器106生成的代价函数值J被送入控制更新单元107。耦合器104、衰减器105以及代价函数发生器106形成功率放大装置1000的反馈支路。代价函数值J可以根据各种反馈的标量信息获得。诸如旁瓣功率、ACLR等的反馈标量信息都可以用于计算代价函数值。出于简化系统的考虑，可以直接使用诸如旁瓣功率之类的标量信息的值作为代价函数的值。控制更新单元107将控制预失真器100的工作。预失真器100中主要包含：预失真数据生成单元101和乘法器102。预失真数据生成单元101根据原始输入信号x(n)和控制更新单元107给出的参数来生成预失真数据。生成的预失真数据与原始输入信号在乘法器102相乘，得到预失真输入信号z(n)。

传统标量法设置预失真数据的方法大致分为两大类：选择类、更新类。

选择类：存储大量的预失真数据或者其特征数据(例如多项式系数，插值关键点等)，根据标量信息选择合适的预失真数据或者特征数据。

更新类：根据标量信息，利用参数更新算法自适应更新预失真器的参数(例如多项式系数，插值关键点的数值等)。

考虑到节省存储空间，更新类标量法受到青睐。

图2示出更新类标量法基带预失真方法的原理。在该更新类标量法基带预失真方法中，针对原始输入信号的幅度特性和相位特性进行预失真。如图2所示，在一种传统的更新类预失真器200中，原始输入信号x(n)进入预失真器200后，分为两路。一路进入地址发生器210，生成查询地址。另一路用于与预失真数据相乘。生成的查询地址信息分别送入幅度预失真数据生成单元220和相位预失真数据生成单元230。幅度查询表单元221和相位查询表单元231中分别存储有幅度初始预失真查询表和相位初始预失真查询表。根据所述查询地址，从幅度预失真数据生成单元220中的幅度查询表单元221和相位预失真数据生成单元230中的相位查询表单元231中分别读出初始幅度预失真数据和初始相位预失真数据。幅度修正单元222和相位修正单元232分别根据用于修正的参数对初始幅度预失真数据和初始相位预失真数据进行修正并生成修正的幅度预失真数据a(n)和相位预失真数据p(n)，以应对PA特性随环境等因素的变化。修正的幅度预失真数据a(n)和相位预失真数据p(n)在乘法器240和250分别与另一路原始输入信号x(n)相乘，获得预失真的输入信号z(n)。其中，幅度修正单元222和相位修正单元232中使用的用于修正的参数由控制更新单元107生成。控制更新单元107根据代价函数值J和参数更新算法来计算获得用于修正的参数。

然而更新类标量法也有缺点，其中收敛速度是其最重要的问题之一。

另外，标量法利用的反馈标量信息都是统计量。这一方面意味着需要比较长的时间来计算获取统计量，另一方面，统计量和完整的反馈矢量信息比起来，本身是不完整的信息，这也会影响到参数更新算法的收敛性。

发明内容

为了解决现有技术的一个或更多个问题，本发明提出了一种基带数字预失真方法、预失真装置以及功率放大装置。根据本发明的方法和装置能够减少用于修正预失真数据的参数，提高参数更新算法的收敛速度。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种基带数字预失真方法，用于根据非线性系统反馈的标量信息对非线性系统的原始输入信号进行预失真，所述方法包括：根据所述原始输入信号来查询初始预失真查询表以得到初始预失真数据；根据所述反馈的标量信息来修正所述初始预失真数据；以及将所述原始输入信号与修正的预失真数据组合，以生成经预失真的输入信号。其中，所述方法还包括：在所述非线性系统启动时，根据所述原始输入信号和所述反馈的标量信息来生成所述初始预失真查询表。

根据本发明的另一个方面，提供了一种基带数字预失真装置，用于根据非线性系统反馈的标量信息对非线性系统的原始输入信号进行预失真，以向所述非线性系统提供经预失真的输入信号，所述预失真装置包括：地址发生器，用于根据所述原始输入信号来生成用于查询初始预失真查询表的查询地址；预失真数据生成单元，用于根据所述查询地址来查询所述初始预失真查询表以得到初始预失真数据，以及修正所述初始预失真数据；乘法器，用于将所述原始输入信号与修正的预失真数据相乘以生成经预失真的输入信号；以及初始查询表生成器，用于根据所述原始输入信号和所述反馈的标量信息来生成所述初始预失真查询表。

根据本发明的另一个方面，提供了一种功率放大装置。所述功率放大装置包括：预失真装置，用于对原始输入信号进行预失真处理，输出经预失真的输入信号；数模转换器，用于将所述预失真装置所输出的经预失真的输入信号转换为模拟信号；上变频器，用于将从所述数模转换器输出的模拟信号上变频为射频信号；功率放大器，用于对所述上变频器输出的射频信号进行功率放大，并输出功率放大后的信号作为输出信号；以及反馈支路，用于将所述功率放大器的输出信号的一部分作为标量信息反馈给所述预失真装置。其中，所述预失真装置的结构与根据本发明实施例的预失真装置的结构相同。

根据本发明的另一方面，还提供了一种存储介质。所述存储介质包括机器可读的程序代码，当在信息处理设备上执行所述程序代码时，所述程序代码使得所述信息处理设备执行根据本发明的上述方法。

根据本发明的另一方面，还提供了一种程序产品。所述程序产品包括机器可执行的指令，当在信息处理设备上执行所述指令时，所述指令使得所述信息处理设备执行根据本发明的上述方法。

附图说明

参照下面结合附图对本发明实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本发明的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。

图1为示出标量法基带预失真方法的原理的示图。

图2为示出更新类标量法基带预失真方法的原理的示图。

图3为示出以不同参数数目描述PA特性的性能比较的示图。

图4为根据本发明的一个实施例的预失真装置的示图。

图5为根据本发明的一个实施例的初始查询表生成器的示图。

图6为根据本发明的一个实施例的功率放大装置的示图。

图7为根据本发明的一个实施例的基带数字预失真方法的流程图。

图8为根据本发明的另一实施例的基带数字预失真方法的流程图。

图9为根据本发明的一个实施例的生成初始预失真查询表的步骤的流程图。

图10为根据本发明的另一实施例的基带数字预失真方法的流程图。

图11为示出可用于实施根据本发明实施例的方法和装置的计算机的示意性框图。

具体实施方式

下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。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。

在对本发明的具体实施例进行描述之前，首先说明本发明的原理。

通常，为了生成细致的预失真数据，需要增加预失真器的参数数目。图3示出了以不同参数数目描述PA特性的性能比较。从图3中可见，随着参数的增多，所刻画的PA特性愈加逼近真实的PA特性。相应地，在刻画PA的逆特性时，也是相似的情况。即，增加参数数目，有利于精细刻画预失真曲线。然而，参数数目的增大不利于参数更新算法的收敛。

因此，为了提高参数更新算法的收敛速度，可以考虑减少预失真器的参数数目。但是还需要保持预失真器的灵活性，以便能够精细刻画预失真曲线。为此本发明使用基于初始预失真查询表(LUT)(以下简称初始查询表)的预失真器。初始预失真查询表中存储了初始预失真数据，即用于刻画初始预失真曲线的数据。在工作时，预失真器根据初始查询表对非线性系统例如非线性功率放大器的原始输入信号进行调整，获得新的预失真数据。由于参数更新算法是从初始查询表出发，因此预失真器结构可以比较简单，使用较少的参数，从而参数更新算法的收敛性也会得到改善。因此问题的关键在于初始查询表的生成。

传统地，采用典型特性查询表作为初始查询表。这种典型特性查询表来自对大量功放特性的测量。获取了这些功放特性之后，可以对其进行整理比较，以获得功放的典型特性。根据所述典型特性，可以构造其逆特性，从而获得典型特性查询表。但是这不仅需要大量测量工作，而且这种典型特性并不一定对每个功放都适用，反而有可能阻碍后续的预失真数据生成。

有鉴于此，在本发明中，提出了针对每个功率放大器生成对应的初始查询表，使生成的初始查询表能够很好地适用于对应的功率放大器，从而有益于后续的预失真数据生成。另外，本发明还提出了在功率放大器的工作过程中当发现功放特性剧烈变化时，可以重新创建初始查询表，从而使初始查询表更好地适应功放的特性变化。基于上述思路，以下结合图4至10来描述根据本发明的实施例的方法和装置。

为说明目的，在以下实施例中以原始输入信号的相位和幅度特性为例来说明本发明的方法和装置。

另外，为了描述方便，在以下实施例中使用多项式初始查询表。多项式初始查询表意味着初始查询表中的元素值来自于多项式。应当理解，在其他实施例中，也可以采用其他形式的初始查询表。

假定初始查询表为：

L_A0＝[la0_1，la0_2，...，la0_N]                  (1)

L_P0＝[lp0_1，lp0_2，...，lp0_N]                  (2)

其中N为自然数。这里L_A0和L_P0分别代表幅度特性查询表和相位特性查询表。它们当中的每一个元素代表了在不同输入信号强度下，用于对应PA畸变特性的补偿值。例如，表L_A0和L_P0中的每个元素可以由以下多项式获得：

$\mathrm{la}0\_i=1+{\mathrm{\α}}_1{\mathrm{\Δ}}_i^2+{\mathrm{\α}}_2{\mathrm{\Δ}}_i^4---\left(3\right)$

$\mathrm{lp}0\_i={\mathrm{\β}}_1{\mathrm{\Δ}}_i^2+{\mathrm{\β}}_2{\mathrm{\Δ}}_i^4---\left(4\right)$

这里

Δ_i＝Δ₀，...，Δ_N-1                            (5)

其中Δ₀，...，Δ_N-1是原始输入信号根据其幅度或功率被量化为的N个等级的信号。N为自然数，其值由原始输入信号的动态范围决定。

本领域技术人员应当理解，上述多项式(3)、(4)仅为说明的目的给出，而不是为了限制本发明。根据实际性能要求，用于获得初始查询表中的每个元素的具体多项式可以更复杂、更多样，以及采用其它基函数。

图4为根据本发明的一个实施例的预失真装置的示图。所述预失真装置用于根据非线性系统反馈的标量信息对非线性系统的原始输入信号进行预失真，以向所述非线性系统提供经预失真的输入信号。所述非线性系统例如是功率放大装置。

如图4所示，预失真装置400包括地址发生器410、作为预失真数据生成单元之一的幅度预失真数据生成单元420、作为预失真数据生成单元之一的相位预失真数据生成单元430、作为初始查询表生成器之一的幅度初始查询表生成器460、作为初始查询表生成器之一的相位初始查询表生成器470以及相应的两个乘法器440和450。其中幅度预失真数据生成单元420由作为预失真查询表单元之一的幅度查询表单元421和作为预失真数据修正单元之一的幅度修正单元422组成，相位预失真数据生成单元430由作为预失真查询表单元之一的相位查询表单元431和预失真数据修正单元之一的相位修正单元432组成。

预失真装置400中的地址发生器410、幅度预失真数据生成单元420和相位预失真数据生成单元430可以与现有技术的例如图2所示的预失真器200中的相应预失真数据生成单元相同。从结构上看，与图2所示的预失真器200相比，根据本发明实施例的预失真装置400还包括了初始查询表生成器，即幅度初始查询表生成器460及相位初始查询表生成器470，它们分别用于根据原始输入信号和反馈的标量信息来生成幅度预失真查询表和相位初始预失真查询表。

根据本发明的另一实施例，也可以将更新控制单元480包括在预失真装置400中。

下面将具体描述预失真装置400的工作原理。

原始输入信号x(n)进入预失真装置400后，分为三路。这里n表示时间点，n＝0，1，2，...。第一路原始输入信号x(n)进入地址发生器410，由地址发生器410根据输入的原始输入信号x(n)来生成查询地址。第二路原始输入信号x(n)用于与预失真数据相乘。第三路原始输入信号x(n)进入两个初始查询表生成器。地址发生器410生成的查询地址信息分别被发送到幅度查询表单元421和相位查询表单元431。幅度查询表单元421根据所述查询地址从幅度初始预失真查询表中读出初始幅度预失真数据，并将其发送到幅度修正单元422。相位查询表单元431根据所述查询地址从相位初始预失真查询表中读出初始相位预失真数据，并将其发送到相位修正单元432。其中，幅度初始预失真查询表和相位初始预失真查询表可以分别存储在幅度查询表单元421和相位查询表单元431中。幅度修正单元422和相位修正单元432根据用于修正的参数(本文中也称为修正预失真参数)分别对接收到的幅度初始预失真数据和相位初始预失真数据进行修正，以得到修正的幅度预失真数据a(n)和相位预失真数据p(n)。修正的幅度预失真数据a(n)和相位预失真数据p(n)分别在乘法器440和450与第二路原始输入信号x(n)相乘，获得预失真的输入信号z(n)。

其中，幅度修正单元422和相位修正单元432中使用的修正预失真参数将由控制更新单元480生成。控制更新单元480根据代价函数值J并利用参数更新算法来计算修正预失真参数。根据本发明的一个实施例，为了简化系统，可以直接取反馈的标量信息的值例如旁瓣功率值作为代价函数值。

在图4所示的预失真装置400中，初始查询表生成器460和470可以在功放开始工作的时候马上开始工作，根据来自控制更新单元480的用于生成初始查询表的参数(本文中也称为初始预失真参数)，在原始输入信号x(n)的基础上生成初始预失真查询表，并将生成的初始预失真查询表提供给预失真查询表单元。控制更新单元480根据代价函数值J并利用参数更新算法来计算初始预失真参数。

这里所说的参数更新算法，是指能够优化、搜索参数，例如上述多项式(3)中的参数(α₁，α₂)和多项式(4)中的参数(β₁，β₂)，从而极小化代价函数值J的算法。可以使用现有技术中常用的参数更新算法，例如梯度法、直接法、智能搜索算法等。

应理解，根据用于获得初始查询表中每个元素的多项式或基函数的内容，本领域技术人员能够容易地想到用于生成初始查询表的各种初始查询表生成器的多种实现方式。以下仅作为示例，说明图5所示的根据本发明的一个实施例的初始查询表生成器。

图5所示的初始查询表生成器是以图4中所示的相位初始查询表生成器470为例。如图5所示，初始查询表生成器470包括量化器471和表元素生成单元479。量化器471用于将所述原始输入信号量化为N个等级的信号分量，N为自然数。量化器471可以采用现有技术的量化器，例如根据原始输入信号的幅度或功率来量化原始输入信号。表元素生成单元479用于针对每个等级的信号分量，利用所述初始预失真参数来从该信号分量生成所述初始预失真查询表中的元素。

以下根据图5来说明生成上述等式(2)所表示的相位预失真初始查询表L_P0的原理。为生成相位预失真初始查询表L_P0，根据本发明的一个实施例，表元素生成单元479可以包括两个平方器472a和472b、两个乘法器473和474以及加法器475。

如图5所示，原始输入信号x(n)进入查询表生成装置，首先经过量化器471。量化器471将原始输入信号x(n)量化为N个等级的纯幅度信号Δ_i(i＝0，...，N-1)，N为自然数。然后，每个信号Δ_i经过平方器472a，得到每个信号的平方Δ_i ²。平方器472a的输出信号Δ_i ²分为两路。一路信号Δ_i ²在乘法器473与初始预失真参数β₁相乘。另一路信号Δ_i ²则经过平方器472b，得到Δ_i ⁴。平方器472b的输出信号在乘法器474与初始预失真参数β₂相乘。两个乘法器的输出在加法器475相加，获得相位初始查询表L_P0的元素lp0_i，作为初始查询表生成器470的输出。如图4所示，该输出将被送到相位查询表单元431，参与预失真过程。这样，通过逐个获得相位初始查询表L_P0的元素lp0_i，就可以得到相位预失真初始查询表L_P0。这里，参数β₁和β₂来自控制更新单元480。控制更新单元480将根据代价函数值J和参数更新算法来计算获得β1和β2。

应当理解，图5所示的初始查询表生成器仅是可以实现相位初始查询表生成器470的一种方式，本领域技术人员可以容易地想到实现相位初始查询表生成器470的其他方式。例如，可以改变图5中的初始查询表生成器4中的平方器的个数和排列等。

另外，应当理解，本领域技术人员可以容易地想到具有其他结构的初始查询表生成器。例如，当需要生成元素为上述多项式(3)的幅度初始查询表L_A0时，图5中的初始查询表生成器可以在量化器471处增加一个Δ_i的输出支路到加法器405。当控制更新单元480向该修改的初始查询表生成器470发送参数α₁和α₂时，就可以利用修改的初始查询表生成器470来逐个生成幅度初始查询表L_A0中的元素la0_i，从而获得幅度初始查询表L_A0。

另外，还应当理解，图5所示的初始查询表生成器还可以包括开关电路(未示出)。所述开关电路可以由控制更新单元480发送使能/禁止信号来控制，从而使初始查询表生成器的操作使能或禁止。本领域技术人员可以容易地想到各种现有技术的开关电路在图5所示的初始查询表生成器中的实施，因此这里不对此进行详细描述。

相应地，控制更新单元480还可以被配置用于当功率放大器的特性剧烈变化时，发送使能信号(未示出)给两个初始查询表生成器460和470，使它们重新工作，生成新的幅度初始查询表和相位初始查询表并将新的初始查询表存储到两个预失真数据生成单元420和430中；当功率放大器的特性平稳时，发送禁止信号(未示出)给两个初始查询表生成器460和470，使它们停止操作。

控制更新单元480可以通过衡量反馈的标量信息的值来确定功率放大器的特性的变化程度，并进行相应的控制操作。

通常，如果反馈的标量信息的值大于或等于预定阈值，则表明功率放大器的特性发生了变化。为了适应这种变化，需要修正预失真数据。在这种情况下，控制更新单元480重新计算修正预失真参数，以更新幅度修正单元422和相位修正单元432所使用的修正预失真参数，使它们能够生成新的修正的预失真数据。这种参数更新过程可以与现有技术的参数更新过程相同。

然而，当重新计算了修正预失真参数后，如果反馈的标量信息的值仍然大于或等于预定阈值，则可以确定功率放大器的特性发生了剧烈变化。此时，根据本发明的一个实施例，要重新生成初始查询表。在这种情况下，控制更新单元480根据代价函数值J并利用数据更新算法来重新计算初始预失真参数，例如参数(α₁，α₂)，(β₁，β₂)，并将重新计算出的初始预失真参数发送给两个初始查询表生成器460和470，以使它们能够根据原始输入信号和重新计算出的预失真参数来生成新的初始查询表。

如果反馈的标量信息的值小于预定阈值，则表明功率放大器的特性变化很小，在可接受范围内，无需调整预失真参数。在这种情况下，控制更新单元480不更新预失真参数，而是继续判断反馈的标量信息的值是否大于或等于预定阈值。

通过上述操作，可以更灵活地适应功率放大器的特性变化。

在图4所示的实施例中，预失真装置400针对原始输入信号的幅度特性和相位特性进行预失真，因此给出的预失真数据生成单元的例子是幅度预失真数据生成单元420和相位预失真数据生成单元430，且初始查询表生成器的例子是幅度初始查询表生成器460和相位初始查询表生成器470。然而本领域技术人员应当理解，在其他实施例中，预失真装置400也可能针对原始输入信号的其他特性进行预失真，并且相应地，也可以使用针对其他特性的预失真数据生成单元和初始查询表生成器。

另外，在图4所示的实施例中，预失真装置400包括两个预失真数据生成单元和相应的两个初始查询表生成器。然而本领域技术人员应当理解，在其他实施例中，取决于针对原始输入信号的哪个或哪些特性进行预失真，预失真装置400也可以包括一个、三个或更多个预失真数据生成单元和相应的初始查询表生成器。乘法器的数目也将与预失真数据生成单元的数目一致地变化。例如，图4所示的预失真装置400也可以仅包括地址发生器410、幅度预失真数据生成单元420和幅度初始查询表生成器460，以便仅针对幅度特性进行预失真。或者，图4所示的预失真装置400也可以仅包括地址发生器410、相位预失真数据生成单元430和相位初始查询表生成器470，以便仅针对相位特性进行预失真。在这两种情况下，预失真装置400都只需要一个乘法器。

另外，图4给出的幅度预失真数据生成单元420和相位预失真数据生成单元430的结构仅是现有技术中的一种示例，而不是要限制本发明。根据实际应用需要，可以采用现有技术中的各种可能的结构来实现预失真数据生成单元420和430。

另外，还应当理解，根据本发明实施例的初始查询表生成器也可以独立于整个预失真装置。尽管图4所示的初始查询表生成器460和470可以在功放启动时生成初始预失真查询表并提供给预失真查询表单元421和431，但是根据本发明的实施例的变型，预失真查询表单元421和431中也可以预先存储在厂家生成的预失真查询表。在厂家内部使用根据本发明实施例的初始查询表生成器来针对每个功率放大器生成相应的预失真查询表，并预先存储到与功率放大器对应的预失真装置中。

图6为根据本发明的一个实施例的功率放大装置的示图。其中，功率放大装置6000中的预失真装置600可以采用根据本发明实施例的预失真装置。

如图6所示，在功率放大装置6000中，原始输入信号x(n)首先进入预失真装置600。原始输入信号x(n)经预失真装置600形成预失真的输入信号z(n)之后，经数模转换器608转换成模拟信号，经上变频器609转换成射频，然后被送入功率放大器(PA)603中放大。放大后的信号y(n)的一部分经耦合器604作为标量信息反馈回来，经衰减器605削弱，然后进入代价函数发生器606。代价函数发生器606生成的代价函数值J被送入预失真装置600。耦合器604、衰减器605和代价函数发生器606形成功率放大装置6000的反馈支路。

在图6所示的功率放大装置6000中，除了预失真装置600之外的其他部件可以与图1中所示的现有技术功率放大装置1000中的对应部件相同。预失真装置600可以采用根据本发明实施例的预失真装置，因此其结构和工作原理在这里不再赘述。

以下结合图7至图10来描述根据本发明实施例的基带数字预失真方法。

图7为根据本发明的一个实施例的基带数字预失真方法的流程图。所述方法用于根据非线性系统反馈的标量信息对非线性系统的原始输入信号进行预失真。所述非线性系统可以例如是功率放大器。

如图7所示，首先，在步骤S710中，根据原始输入信号和反馈的标量信息来生成初始预失真查询表。这样，所生成的初始预失真查询表是针对单个非线性系统的特性生成的，因此能够更好地适用于该非线性系统。

在步骤S720中，根据原始输入信号来查询初始预失真查询表，以得到初始预失真数据。

然后，在步骤S730中，根据反馈的标量信息来修正初始预失真数据。

在步骤S740中，将原始输入信号与修正的预失真数据组合，以生成经预失真的输入信号。

这里，可以在非线性系统开始工作时执行步骤S710一次。在非线性系统随后的工作过程中，通常循环地执行步骤S720、S730和S740。

图8为根据本发明的另一实施例的基带数字预失真方法的流程图。与图7所示的实施例相比，在该实施例中，生成初始预失真查询表的步骤S710’可以进一步包括：根据反馈的标量信息来计算初始预失真参数，以及根据原始输入信号和初始预失真参数来生成初始预失真查询表。另外，修正初始预失真参数的步骤S730’可以进一步包括：根据反馈的标量信息来计算修正预失真参数，以及根据修正预失真参数来修正初始预失真参数。其他步骤与图7所示的方法中的相应步骤相同。

图9为根据本发明的一个实施例的生成初始预失真查询表的步骤的流程图。如图9所示，在该方法中，在步骤S711中将原始输入信号量化为N个等级的信号分量，N为自然数。然后在步骤S712中，针对每个等级的信号分量，根据初始预失真参数来从该信号分量生成初始预失真查询表中的元素。最终得到初始预失真查询表。

图10为根据本发明的另一实施例的基带数字预失真方法的流程图。在根据该实施例的方法中，为了更灵活地适应功率放大器的特性变化，需要根据功率放大器的特性变化程度进行不同的操作。通过衡量反馈的标量信息的值来确定功率放大器的特性的变化程度。

为了方便说明，在该实施例中使用了标记位C，该标记位的初始值可以在功放启动时设置为0。例如，在功放启动时，在生成初始预失真查询表时将标记位C设置为0。如图10所示，当判断反馈的标量信息的值大于或等于预定阈值并且标记位为0时，表明功率放大器的特性发生了变化。此时，设置标记位C＝1，并在步骤S730’中重新计算修正预失真参数，以便根据重新计算出的修正预失真参数来修正初始预失真数据。

而当重新计算修正预失真参数后(此时C已被设置为1)，如果判断反馈的标量信息的值仍大于或等于预定阈值，表明功率放大器的特性变化比较剧烈，则在步骤S710”中根据反馈的标量信息重新计算初始预失真参数，将标记位C复位为0，并且根据原始输入信号和重新计算出的初始预失真参数来重新生成初始预失真查询表。

关于根据本发明实施例的基带数字预失真方法的更具体的细节，可以参考以上对根据本发明实施例的装置的工作原理的描述。

在根据本发明实施例的方法和装置中，可以使用现有技术中的方法对初始预失真数据进行修正。以下，仅为说明目的，描述两个修正预失真数据的示例。

在一个示例中，可以在初始预失真查询表的基础上叠加新的数据，即对原始查询表的每个元素都叠加新的元素。例如，新元素可以按下式产生

$\mathrm{la}\_i={\mathrm{\α}}_3{\mathrm{\Δ}}_i^6+{\mathrm{\α}}_4{\mathrm{\Δ}}_i^8---\left(6\right)$

$\mathrm{lp}\_i={\mathrm{\β}}_3{\mathrm{\Δ}}_i^6+{\mathrm{\β}}_4{\mathrm{\Δ}}_i^8---\left(7\right)$

这里，la_i和lp_i可以分别叠加到公式(3)和(4)中的la0_i和lp0_i上。α₃、α₄及β₃和β₄即是修正预失真参数的示例。所叠加的新元素的形式不限于上式(6)和(7)，而是可以更复杂、更多样。

在另一个示例中，可以直接对初始预失真查询表的内容进行修正。该示例的具体内容可以参考本申请人于2008年6月30日向中国专利局提交的专利申请第200810127248.9号。这里只作简单说明。另外，与该示例相适应的预失真装置的结构上的变型，例如预失真数据生成单元的具体结构，可以参见该在先中国专利申请，这里不再描述。

假设初始查询表为：

初始幅度LUT： $A_0^0=[a_0,a_1,...,a_{K-1}]---\left(8\right)$

初始相位LUT： $B_0^0=[b_0,b_1,...,b_{K-1}]---\left(9\right)$

其中，K是LUT的长度，a_p、b_p(0≤p≤K-1)分别表示初始幅度LUT和初始相位LUT中的元素。这里A₀ ⁰和B₀ ⁰采用了上下标，其中下标表示“平移操作”的参数，上标表示“弯曲操作”的参数。平移操作和弯曲操作将在以下解释。

根据初始LUT，可以衍生获得很多其它的LUT。

所谓的“平移操作”，即通过改变查询地址来获得新的LUT：

平移衍生幅度LUT： $A_i^0\left(k\right)=A_0^0(k+i),---\left(10\right)$

平移衍生相位LUT： $B_j^0\left(k\right)=B_0^0(k+j)---\left(11\right)$

这里，i、j为平移操作的参数，即修正预失真参数的示例，k表示新的LUT中的第k个元素。

所谓的“弯曲操作”，即通过修正初始LUT的数值来获得新的LUT：

弯曲衍生幅度LUT： $A_0^u\left(k\right)=u(A_0^0\left(k\right)-A_0^0\left(0\right))+A_0^0\left(k\right)---\left(12\right)$

弯曲衍生相位LUT： $B_0^v\left(k\right)=v(B_0^0\left(k\right)-B_0^0\left(0\right))+B_0^0\left(k\right)---\left(13\right)$

这里，u、v为弯曲操作的参数，即修正预失真参数的示例。

通过联合调整i、j、u、v，就可以得到各种各样的衍生LUT，从而得到修正的预失真数据。

为了更加细致地刻画衍生LUT的特性，还可以对初始LUT进行分段处理。以分两段为例，将上式(8)的初始幅度LUT分为两段：

前半段： ${A1}_0^0=[{\mathrm{\α}}_0,{\mathrm{\α}}_1,...,{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ka}-1}]---\left(14\right)$

后半段： ${A2}_0^0=[{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ka}},{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ka}+1},...,{\mathrm{\α}}_{K-1}]---\left(15\right)$

得到： $A_0^0=\left[\begin{array}{cc}{A1}_0^0& {A2}_0^0\end{array}\right]---\left(16\right)$

另外，将上式(9)的初始相位LUT分为两段：

前半段： ${B1}_0^0=[{\mathrm{\β}}_0,{\mathrm{\β}}_1,...,{\mathrm{\β}}_{\mathrm{kb}-1}]---\left(17\right)$

后半段： ${B2}_0^0=[{\mathrm{\β}}_{\mathrm{kb}},{\mathrm{\β}}_{\mathrm{kb}+1},...,{\mathrm{\β}}_{K-1}]---\left(18\right)$

得到： $B_0^0=\left[\begin{array}{cc}{B1}_0^0& {B2}_0^0\end{array}\right]---\left(19\right)$

其中0＜ka，kb＜K-1，是初始查询表被分段的位置。ka和kb既可以取一些固定值，也可以作为新的自变量。

为了说明方便，分别用At、Bt代替A1、B1。则根据“平移操作”：

平移衍生幅度LUT： ${\mathrm{At}}_{i_t}^0\left(k\right)={\mathrm{At}}_0^0(k+i_t)---\left(20\right)$

平移衍生相位LUT： ${\mathrm{Bt}}_{j_t}^0\left(k\right)={\mathrm{Bt}}_0^0(k+j_t)---\left(21\right)$

这里i_t、j_t表示第t段的平移参数。

根据“弯曲操作”：

弯曲衍生幅度LUT： ${\mathrm{At}}_0^{u_t}\left(k\right)=u_t({\mathrm{At}}_0^0\left(k\right)-{\mathrm{At}}_0^0\left(0\right))+{\mathrm{At}}_0^0\left(k\right))---\left(22a\right)$

或者 ${\mathrm{At}}_0^{v_t}\left(k\right)=u_t({\mathrm{At}}_0^0\left(k\right)-A_{\mathrm{Base}})+A_{\mathrm{Base}}---\left(22b\right)$

弯曲衍生相位LUT： ${\mathrm{Bt}}_0^{v_t}\left(k\right)=v_t({\mathrm{Bt}}_0^0\left(k\right)-{\mathrm{Bt}}_0^0\left(0\right))+{\mathrm{Bt}}_0^0\left(k\right))---\left(23a\right)$

或者 ${\mathrm{Bt}}_0^{v_t}\left(k\right)=v_t({\mathrm{Bt}}_0^0\left(k\right)-B_{\mathrm{Base}})+B_{\mathrm{Base}}---\left(23b\right)$

这里u_t、v_t表示第t段的弯曲参数。

在上式(22a)、(22b)、(23a)、(23b)中，

$A_{\mathrm{Base}}=\left\{\begin{array}{cc}{A1}_0^0\left(0\right)& t=1\\ {A1}_0^u(\mathrm{ka}-1)& t=2\end{array}\right.---\left(24\right)$

$B_{\mathrm{Base}}=\left\{\begin{array}{cc}{B1}_0^0\left(0\right)& t=1\\ {B1}_0^v(\mathrm{kp}-1)& t=2\end{array}\right.---\left(25\right)$

根据具体需要，还可以将初始LUT分为更多段，即t＝1，2，3，...。

另外，在某些情况下，可能还需要进行纵向的平移操作。于是可以定义：

纵向平移衍生幅度LUT： $A_{0-m}^0\left(k\right)=A_0^0\left(k\right)+m---\left(26\right)$

纵向平移衍生相位LUT： $B_{0-n}^0\left(k\right)=B_0^0\left(k\right)+n---\left(27\right)$

这里m和n分别为控制纵向平移量的参数。

在具体应用时，上述参数可以全部使用，也可只使用其中一部分并作相应修改。

上述关于修正预失真数据的两个示例仅为说明目的而提出，并不是要限制本发明的范围。

另外，上述装置中各个组成模块、单元可以通过软件、固件、硬件或其组合的方式进行配置。配置可使用的具体手段或方式为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。在通过软件或固件实现的情况下，从存储介质或网络向具有专用硬件结构的计算机(例如图11所示的通用计算机1100)安装构成该软件的程序，该计算机在安装有各种程序时，能够执行各种功能等。

在图11中，中央处理单元(CPU)1101根据只读存储器(ROM)1102中存储的程序或从存储部分1108加载到随机存取存储器(RAM)1103的程序执行各种处理。在RAM 1103中，还根据需要存储当CPU 1101执行各种处理等等时所需的数据。CPU 1101、ROM 1102和RAM 1103经由总线504彼此连接。输入/输出接口1105也连接到总线1104。

下述部件连接到输入/输出接口1105：输入部分1106(包括键盘、鼠标等等)、输出部分1107(包括显示器，比如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等，和扬声器等)、存储部分1108(包括硬盘等)、通信部分1109(包括网络接口卡比如LAN卡、调制解调器等)。通信部分1109经由网络比如因特网执行通信处理。根据需要，驱动器1110也可连接到输入/输出接口1105。可拆卸介质1111比如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等可以根据需要被安装在驱动器1110上，使得从中读出的计算机程序根据需要被安装到存储部分1108中。

在通过软件实现上述系列处理的情况下，从网络比如因特网或存储介质比如可拆卸介质1111安装构成软件的程序。

本领域的技术人员应当理解，这种存储介质不局限于图11所示的其中存储有程序、与设备相分离地分发以向用户提供程序的可拆卸介质1111。可拆卸介质1111的例子包含磁盘(包含软盘(注册商标))、光盘(包含光盘只读存储器(CD-ROM)和数字通用盘(DVD))、磁光盘(包含迷你盘(MD)(注册商标))和半导体存储器。或者，存储介质可以是ROM 1102、存储部分1108中包含的硬盘等等，其中存有程序，并且与包含它们的设备一起被分发给用户。

本发明还提出一种存储有机器可读取的指令代码的程序产品。所述指令代码由机器读取并执行时，可执行上述根据本发明实施例的方法。

相应地，用于承载上述存储有机器可读取的指令代码的程序产品的存储介质也包括在本发明的公开中。所述存储介质包括但不限于软盘、光盘、磁光盘、存储卡、存储棒等等。

在上面对本发明具体实施例的描述中，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。

此外，本发明的方法不限于按照说明书中描述的时间顺序来执行，也可以按照其他的时间顺序地、并行地或独立地执行。因此，本说明书中描述的方法的执行顺序不对本发明的技术范围构成限制。

尽管上面已经通过对本发明的具体实施例的描述对本发明进行了披露，但是，应该理解，上述的所有实施例和示例均是示例性的，而非限制性的。本领域的技术人员可在所附权利要求的精神和范围内设计对本发明的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本发明的保护范围内。

附记

附记1.一种基带数字预失真方法，用于根据非线性系统反馈的标量信息对非线性系统的原始输入信号进行预失真，所述方法包括：

根据所述原始输入信号来查询初始预失真查询表以得到初始预失真数据；

根据所述反馈的标量信息来修正所述初始预失真数据；以及

将所述原始输入信号与修正的预失真数据组合，以生成经预失真的输入信号，

其中，所述方法还包括：

在所述非线性系统启动时，根据所述原始输入信号和所述反馈的标量信息来生成所述初始预失真查询表。

附记2.根据附记1所述的方法，其中，

生成初始预失真查询表的步骤进一步包括：

根据所述反馈的标量信息来计算初始预失真参数；以及

根据所述原始输入信号和所述初始预失真参数来生成所述初始预失真查询表；并且

修正所述初始预失真数据的步骤进一步包括：

根据所述反馈的标量信息来计算修正预失真参数；以及

根据所述修正预失真参数来修正所述初始预失真数据。

附记3.根据附记2所述的方法，其中，生成所述初始预失真查询表的步骤进一步包括：

将所述原始输入信号量化为N个等级的信号分量，N为自然数；以及

针对每个等级的信号分量，根据所述初始预失真参数来从该信号分量生成所述初始预失真查询表中的元素。

附记4.根据附记2所述的方法，还包括：

在所述反馈的标量信息的值大于或等于预定阈值时重新计算所述修正预失真参数，以便根据所述重新计算出的修正预失真参数来修正所述初始预失真数据。

附记5.根据附记4所述的方法，还包括：

在重新计算所述修正预失真参数后，如果所述反馈的标量信息的值仍大于或等于预定阈值，则根据所述反馈的标量信息重新计算所述初始预失真参数，并且根据所述原始输入信号和所述重新计算出的初始预失真参数来重新生成所述初始预失真查询表。

附记6.一种预失真装置，用于根据非线性系统反馈的标量信息对非线性系统的原始输入信号进行预失真，以向所述非线性系统提供经预失真的输入信号，所述预失真装置包括：

地址发生器，用于根据所述原始输入信号来生成用于查询初始预失真查询表的查询地址；

预失真数据生成单元，用于根据所述查询地址来查询所述初始预失真查询表以得到初始预失真数据，以及修正所述初始预失真数据；

乘法器，用于将所述原始输入信号与修正的预失真数据相乘以生成经预失真的输入信号；以及

初始查询表生成器，用于根据所述原始输入信号和所述反馈的标量信息来生成所述初始预失真查询表。

附记7.根据附记6所述的装置，还包括：

控制更新单元，用于根据所述反馈的标量信息来计算修正预失真参数和初始预失真参数，

其中，所述预失真数据生成单元进一步用于根据控制更新单元计算的所述修正预失真参数来修正所述初始预失真数据；并且

所述初始查询表生成器进一步用于根据所述原始输入信号和所述控制更新单元计算的所述初始预失真参数来生成所述初始预失真查询表。

附记8.根据附记7所述的装置，其中，所述控制更新单元还用于在所述反馈的标量信息的值大于或等于预定阈值时重新计算所述修正预失真参数，以便所述预失真数据生成单元根据所述重新计算出的修正预失真参数来修正所述初始预失真数据。

附记9.根据附记8所述的装置，其中，所述控制更新单元还用于在所述修正预失真参数重新计算后，如果所述反馈的标量信息的值仍大于或等于预定阈值，则根据所述反馈的标量信息重新计算所述初始预失真参数，以便所述初始查询表生成器根据所述原始输入信号和所述重新计算出的预失真参数来重新生成所述初始预失真查询表。

附记10.根据附记7所述的装置，其中，所述初始查询表生成器包括：

量化器，用于将所述原始输入信号量化为N个等级的信号分量，N为自然数；以及

表元素生成单元，用于针对每个等级的信号分量，根据所述初始预失真参数来从该信号分量生成所述初始预失真查询表中的元素。

附记11.一种功率放大装置，包括：

预失真装置，用于对原始输入信号进行预失真处理，输出经预失真的输入信号；

数模转换器，用于将所述预失真装置所输出的经预失真的输入信号转换为模拟信号；

上变频器，用于将从所述数模转换器输出的模拟信号上变频为射频信号；

功率放大器，用于对所述上变频器输出的射频信号进行功率放大，并输出功率放大后的信号作为输出信号；以及

反馈支路，用于将所述功率放大器的输出信号的一部分作为标量信息反馈给所述预失真装置，

其中，所述预失真装置的结构与根据附记6到10中的任一项所述的预失真装置的结构相同。

附记12.一种初始查询表生成器，用于生成在对非线性系统的原始输入信号进行预失真的过程中使用的初始预失真查询表，所述初始查询表生成器包括：

量化器，用于将所述非线性系统的原始输入信号量化为N个等级的信号分量，N为自然数；以及

表元素生成单元，用于针对每个等级的信号分量，根据外部输入的根据所述非线性系统反馈的标量信息计算得到的初始预失真参数来从该信号分量生成所述初始预失真查询表中的元素。

Claims (10)

1.一种基带数字预失真方法，用于根据非线性系统反馈的标量信息对非线性系统的原始输入信号进行预失真，所述方法包括：

根据所述原始输入信号来查询初始预失真查询表以得到初始预失真数据；

根据所述反馈的标量信息来修正所述初始预失真数据；以及

将所述原始输入信号与修正的预失真数据组合，以生成经预失真的输入信号，

其中，所述方法还包括：

在所述非线性系统启动时，根据所述原始输入信号和所述反馈的标量信息来生成所述初始预失真查询表。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，

生成初始预失真查询表的步骤进一步包括：

根据所述反馈的标量信息来计算初始预失真参数；以及

根据所述原始输入信号和所述初始预失真参数来生成所述初始预失真查询表；并且

修正所述初始预失真数据的步骤进一步包括：

根据所述反馈的标量信息来计算修正预失真参数；以及

根据所述修正预失真参数来修正所述初始预失真数据。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括：

在所述反馈的标量信息的值大于或等于预定阈值时重新计算所述修正预失真参数，以便根据所述重新计算出的修正预失真参数来修正所述初始预失真数据。

4.根据权利要求3所述的方法，还包括：

在重新计算所述修正预失真参数后，如果所述反馈的标量信息的值仍大于或等于预定阈值，则根据所述反馈的标量信息重新计算所述初始预失真参数，并且根据所述原始输入信号和所述重新计算出的初始预失真参数来重新生成所述初始预失真查询表。

5.一种预失真装置，用于根据非线性系统反馈的标量信息对非线性系统的原始输入信号进行预失真，以向所述非线性系统提供经预失真的输入信号，所述预失真装置包括：

地址发生器，用于根据所述原始输入信号来生成用于查询初始预失真查询表的查询地址；

预失真数据生成单元，用于根据所述查询地址来查询所述初始预失真查询表以得到初始预失真数据，以及修正所述初始预失真数据；

乘法器，用于将所述原始输入信号与修正的预失真数据相乘以生成经预失真的输入信号；以及

初始查询表生成器，用于根据所述原始输入信号和所述反馈的标量信息来生成所述初始预失真查询表。

6.根据权利要求5所述的装置，还包括：

控制更新单元，用于根据所述反馈的标量信息来计算修正预失真参数和初始预失真参数，

其中，所述预失真数据生成单元进一步用于根据控制更新单元计算的所述修正预失真参数来修正所述初始预失真数据；并且

所述初始查询表生成器进一步用于根据所述原始输入信号和所述控制更新单元计算的所述初始预失真参数来生成所述初始预失真查询表。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述控制更新单元还用于在所述反馈的标量信息的值大于或等于预定阈值时重新计算所述修正预失真参数，以便所述预失真数据生成单元根据所述重新计算出的修正预失真参数来修正所述初始预失真数据。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述控制更新单元还用于在所述修正预失真参数重新计算后，如果所述反馈的标量信息的值仍大于或等于预定阈值，则根据所述反馈的标量信息重新计算所述初始预失真参数，以便所述初始查询表生成器根据所述原始输入信号和所述重新计算出的预失真参数来重新生成所述初始预失真查询表。

9.根据权利要求6所述的装置，其中，所述初始查询表生成器包括：

量化器，用于将所述原始输入信号量化为N个等级的信号分量，N为自然数；以及

表元素生成单元，用于针对每个等级的信号分量，根据所述初始预失真参数来从该信号分量生成所述初始预失真查询表中的元素。

10.一种功率放大装置，包括：

预失真装置，用于对原始输入信号进行预失真处理，输出经预失真的输入信号；

数模转换器，用于将所述预失真装置所输出的经预失真的输入信号转换为模拟信号；

上变频器，用于将从所述数模转换器输出的模拟信号上变频为射频信号；

功率放大器，用于对所述上变频器输出的射频信号进行功率放大，并输出功率放大后的信号作为输出信号；以及

反馈支路，用于将所述功率放大器的输出信号的一部分作为标量信息反馈给所述预失真装置，

其中，所述预失真装置的结构与根据权利要求5到9中的任一项所述的预失真装置的结构相同。

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