CN102983820B - 一种非线性注入式线性化系统及数字预失真方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非线性注入式线性化系统及数字预失真方法，非线性注入式线性化系统包括用于控制预失真器和提取预失真参数的数字信号处理器、再生频谱数字预失真器、n个残余频谱数字预失真器、矢量加法器、数模转换器、上变频器、模数转换器、下变频器和定向耦合器，数字信号处理器实时接收处理非线性系统的再生频谱分量或残余频谱分量后，输出相应的数字预失真参数对再生频谱数字预失真器或残余频谱数字预失真器进行更新，再生频谱数字预失真器和各个残余频谱数字预失真器对非线性系统的非线性进行补偿；优点是消除线性化时普遍存在的残余频谱分量，进一步抑制非线性系统的非线性，从而获得具有超线性的输出频谱，同时降低了参数提取的复杂度。

Description

一种非线性注入式线性化系统及数字预失真方法

技术领域

本发明涉及一种线性化系统及数字预失真方法，尤其是涉及一种非线性注入式线性化系统及数字预失真方法。

背景技术

现代宽带无线通信系统广泛采用了正交频分复用（OFDM）和正交幅度调制（QAM）等非恒包络调制方式，这对传输系统的线性度要求很高。同时随着系统容量的增大，频谱利用率的提高，超高调制度的调制方式如256QAM、512QAM，甚至1024QAM已经投入实际应用或即将应用于实际的大容量无线通信系统中。这些超大容量的调制方式对通信系统的线性度提出了极高的要求。在各种线性化技术中，数字预失真线性化技术既能保证射频功率放大器工作于高效率状态，又能有效地提高其线性度，目前在无线通信系统中得到了广泛的应用。但是在现阶段，数字预失真线性化技术普遍采用基于某种非线性模型的数字预失真器进行循环迭代使预失真参数收敛，得到稳定的数字预失真器。虽然这个预失真器性能稳定，但是非线性系统（射频功率放大器、射频发射机或者光纤无线电发射机等）的输出频谱再生现象仍然较为严重，因此研究如何消除现阶段数字预失真器存在的残余带外频谱再生分量的问题具有重要的现实意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以消除利用数字预失真技术对非线性系统进行线性化时普遍存在的残余频谱再生分量，进一步抑制非线性系统的非线性，从而获得具有超线性的输出频谱的非线性注入式线性化系统及数字预失真方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种非线性注入式线性化系统，包括用于控制预失真器和提取预失真参数的数字信号处理器、再生频谱数字预失真器、n个残余频谱数字预失真器、矢量加法器、数模转换器、上变频器、模数转换器、下变频器和定向耦合器，所述的再生频谱数字预失真器、n个残余频谱数字预失真器和所述的数字信号处理器均接入基带输入信号，所述的再生频谱数字预失真器和n个残余频谱数字预失真器分别与所述的数字信号处理器连接，所述的再生频谱数字预失真器和所述的n个残余频谱数字预失真器均与所述的矢量加法器连接，所述的矢量加法器与所述的数模转换器连接，所述的数模转换器与所述的上变频器连接，所述的定向耦合器与所述的下变频器连接，所述的下变频器与所述的模数转换器连接，所述的模数转换器与所述的数字信号处理器连接，所述的数字信号处理器由控制电路模块和预失真参数鉴别模块组成，其中n≥1。

所述的再生频谱数字预失真器及n个残余频谱数字预失真器为基于相同非线性模型的数字预失真器。

所述的再生频谱数字预失真器及n个残余频谱数字预失真器为基于不同非线性模型的数字预失真器。

所述的再生频谱数字预失真器及n个残余频谱数字预失真器为Volterra级数数字预失真器、记忆多项式数字预失真器、Wiener模型数字预失真器、类Wiener模型数字预失真器、Wiener-Hammerstein模型数字预失真器、Hammerstein模型数字预失真器、类Hammerstein模型数字预失真器或FIR线性滤波数字预失真器。

所述的定向耦合器与所述的下变频器通过衰减器连接。

所述的衰减器为可调衰减器。

一种基于非线性注入式线性化系统的非线性注入式数字预失真方法，包括以下步骤：

①将非线性注入式线性化系统与非线性系统连接，其中非线性系统的输入端与所述的上变频器的输出端连接，非线性系统的输出端与所述的定向耦合器的输入端连接；

②初始化再生频谱数字预失真器和n个残余频谱数字预失真器，使其增益全部为零分贝，并根据系统设计要求在数字信号处理器中设定输出信号容许的最大带外残余频谱功率值；

③将基带输入信号同步输入到数字信号处理器、再生频谱数字预失真器和n个残余频谱数字预失真器中；

④数字信号处理器中的控制电路模块首先选择再生频谱数字预失真器对非线性系统进行线性化，直到再生频谱数字预失真器对非线性系统的线性化效果保持稳定，此时保持再生频谱数字预失真器的参数不变；

⑤将再生频谱数字预失真器与非线性系统作为第一个新的非线性系统，数字信号处理器中的控制电路模块选择第1个残余频谱数字预失真器对第一个新的非线性系统进行线性化，利用基带输入信号和第一个新的非线性系统的输出信号中的非线性分量在数字信号处理器中求解第1个残余频谱数字预失真器的参数，然后将第一个残余频谱数字预失真器通过矢量加法器引入第一个新的非线性系统，构成第二个新的非线性系统；

⑥将第二个新的非线性系统的输出信号与数字信号处理器中设定的非线性系统输出信号容许的最大带外残余频谱功率值进行比较，如果第二个新的非线性系统的输出信号频谱满足系统设计要求，则结束线性化过程，如果第二个新的非线性系统的输出信号频谱未达到系统设计要求，则数字信号处理器中的控制电路模块选择第2个残余频谱数字预失真器对第二个新的非线性系统进行线性化，依此类推，直至非线性系统的输出信号满足系统设计要求为止。

再生频谱数字预失真器对非线性系统进行线性化的具体步骤为：

④-1数字信号处理器中的预失真参数鉴别模块利用非线性系统的输入信号和该非线性系统输出信号求解出再生频谱数字预失真器的参数，并用该参数更新再生频谱数字预失真器的参数；

④-2将再生频谱数字预失真器输出的预失真非线性补偿信号输入到非线性系统中补偿非线性系统的非线性；利用经过再生频谱数字预失真器线性化后的非线性系统的输入输出信号求解出此时再生频谱数字预失真器的参数，并用该参数更新再生频谱数字预失真器的参数；

④-3重复步骤④-2，直到再生频谱数字预失真器对非线性系统的线性化效果保持稳定。

第1个残余频谱数字预失真器对第一个新的非线性系统进行线性化的具体步骤为：

⑤-1数字信号处理器中的预失真参数鉴别模块提取并分析第一个新的非线性系统的输出信号中的非线性分量，求解出第1个残余频谱数字预失真器的参数，并用该参数更新第1个残余频谱数字预失真器的参数；

⑤-2将第1个残余频谱数字预失真器输出的预失真非线性补偿信号通过矢量加法器注入到第一个新的非线性系统中补偿非线性系统的非线性；提取并分析通过第1个残余频谱数字预失真器线性化后的第一个新的非线性系统的输出信号中的非线性分量，如果该非线性分量满足要求，则结束线性化过程，否则，数字信号处理器中的控制电路模块继续选择第2个残余频谱数字预失真器对由再生频谱数字预失真器、第1个残余频谱数字预失真器和非线性系统组成的第二个新的非线性系统进行线性化。

与现有技术相比，本发明的优点在于非线性注入式线性化系统中通过数字信号处理器实时接收处理非线性系统的再生频谱分量或残余频谱分量后，输出相应的数字预失真参数到相应的再生频谱数字预失真器或残余频谱数字预失真器中以更新其参数，再生频谱数字预失真器和各个残余频谱数字预失真器输出的非线性补偿信号在矢量加法器叠加后输入到非线性系统，对非线性系统的非线性进行补偿，消除利用数字预失真技术对非线性系统进行线性化时普遍存在的残余频谱再生分量，进一步抑制非线性系统的非线性，从而获得具有超线性的输出频谱；非线性注入式数字预失真方法既具有数字预失真器间接学习结构离线训练的优点，又具有数字预失真器直接学习结构多次循环，稳定收敛的优点，而且还避免了直接学习结构需要提取非线性系统模型的问题，有利于提高所提取的数字预失真器的精度，同时还降低了参数提取的复杂度；

当非线性注入式线性化系统中定向耦合器与下变频器通过衰减器连接时，对模数转换器进行过载保护，避免模数转换器损坏，保证非线性注入式线性化系统的稳定性和可靠性。

附图说明

图1为本发明的非线性注入式线性化系统的原理框图；

图2为本发明的非线性注入式线性化系统的实施例一的原理框图；

图3为本发明的非线性注入式线性化系统的实施例一的基带输入信号的频谱图；

图4为本发明的非线性注入式线性化系统的实施例一中非线性注入式线性化系统开始工作前射频功率放大器输出信号的频谱图；

图5为本发明的非线性注入式线性化系统的实施例一中再生频谱记忆多项式数字预失真器线性化校正后射频功率放大器输出信号的频谱图；

图6为本发明的非线性注入式线性化系统的实施例一中再生频谱记忆多项式数字预失真器和第一残余频谱记忆多项式数字预失真器共同线性化校正后射频功率放大器输出信号的频谱图；

图7为本发明的非线性注入式线性化系统的实施例一中再生频谱记忆多项式数字预失真器、第一残余频谱记忆多项式数字预失真器和第二残余频谱记忆多项式数字预失真器共同线性化校正后射频功率放大器输出信号的频谱图；

图8为本发明的非线性注入式线性化系统的实施例二的原理框图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明提供了一种非线性注入式线性化系统，如图1所示，包括用于控制预失真器和提取预失真参数的数字信号处理器、再生频谱数字预失真器、n个残余频谱数字预失真器、矢量加法器、数模转换器、上变频器、模数转换器、下变频器和定向耦合器，再生频谱数字预失真器、n个残余频谱数字预失真器和数字信号处理器均接入基带输入信号，再生频谱数字预失真器和n个残余频谱数字预失真器分别与数字信号处理器连接，再生频谱数字预失真器和n个残余频谱数字预失真器均与矢量加法器连接，矢量加法器与数模转换器连接，数模转换器与上变频器连接，定向耦合器与下变频器连接，下变频器与模数转换器连接，模数转换器与数字信号处理器连接，数字信号处理器由控制电路模块和预失真参数鉴别模块组成，其中n≥1。

在本发明的非线性注入式线性化系统中，n个残余频谱数字预失真器可以为基于相同非线性模型的数字预失真器也可以为基于不同非线性模型的数字预失真器。再生频谱数字预失真器和残余频谱数字预失真器可以为Volterra级数数字预失真器、记忆多项式数字预失真器、Wiener模型数字预失真器、类Wiener模型数字预失真器、Wiener-Hammerstein模型数字预失真器、Hammerstein模型数字预失真器、类Hammerstein模型数字预失真器或FIR线性滤波数字预失真器等。

本发明的非线性注入式线性化系统的工作原理为：在非线性注入式线性化系统工作前，先将再生频谱数字预失真器、n个残余频谱数字预失真器进行初始化，使其增益均为零分贝，并根据系统设计的线性化要求在数字信号处理器中设定输出信号容许的最大带外残余频谱功率值。非线性注入式线性化系统开始工作，数字信号处理器中的控制电路模块首先选择再生频谱数字预失真器对非线性系统进行线性化。基带输入信号C_in直接输入到非线性系统中。非线性系统的输出信号经过定向耦合器耦合出部分输出信号C_out与基带输入信号C_in通过数字信号处理器中的预失真参数鉴别模块进行信号处理以提取预失真器的参数，然后数字信号处理器将提取的预失真器参数传输给再生频谱数字预失真器，再生频谱数字预失真器输出的预失真信号输入到非线性系统中对其进行非线性矫正。数字信号处理器将此时非线性系统的输出信号与数字信号处理器里预设的最大带外残余频谱功率值进行比较，如果经再生频谱数字预失真器矫正后的非线性系统输出信号中的带外残余频谱功率大于数字信号处理器里预设的最大带外残余频谱功率值，则继续提取再生频谱数字预失真器的参数，并用新提取的预失真器参数更新再生频谱数字预失真器的参数。此时输入到预失真参数鉴别模块的信号是非线性系统的输入信号和非线性系统的输出信号，并且在循环迭代过程中，一直采用这种工作方式，直到再生频谱数字预失真器的矫正效果保持稳定。当再生频谱数字预失真器的矫正效果保持稳定（即数字信号处理器提取的相邻两次的预失真误差参数相近，归一化误差为-20dB以下）且矫正后的非线性系统输出信号中的带外残余频谱功率大于数字信号处理器里预设的最大带外残余频谱功率值时，数字信号处理器选择第1个残余频谱数字预失真器继续对非线性系统行线性化，此时，C_out是经过再生频谱数字预失真器线性化后的非线性系统的输出信号，再生频谱数字预失真器继续工作，并保持其经过前述线性化得到的预失真器参数不变，数字信号处理器将再生频谱数字预失真器和非线性系统视为第一个新的非线性系统，对基带输入信号C_in和第一个新的非线性系统的输出信号C_out进行处理以获得此时非线性系统输出的非线性分量，利用此非线性分量和基带输入信号C_in提取第1个残余频谱数字预失真器的参数，然后将得到的第1个残余频谱数字预失真器参数传输到第1个残余频谱数字预失真器中，第1个残余频谱数字预失真器输出的预失真信号和再生频谱数字预失真器输出的预失真信号通过矢量加法器进行矢量叠加后输入到非线性系统中进行非线性矫正。数字信号处理器将此时非线性系统的输出信号与数字信号处理器里预设的最大带外残余频谱功率值进行比较，如果矫正后带外残余频谱功率等于或者小于数字信号处理器里预设的最大带外残余频谱的功率值，则完成对非线性系统的数字预失真参数的提取过程，此时整个数字预失真器将仅由再生频谱数字预失真器和第1个残余频谱数字预失真器并联构成；如果矫正后带外残余频谱功率大于数字信号处理器里预设的最大带外残余频谱功率值，则数字信号处理器选择第2个残余频谱数字预失真器，然后继续提取由第1个残余频谱数字预失真器和第一个新的非线性系统构成的第二个新的非线性系统的输出信号中的非线性分量，并利用该非线性分量和预失真器的基带输入信号C_in来提取第2个残余频谱数字预失真器的参数，然后传递给第2个残余频谱数字预失真器。第2个残余频谱数字预失真器对由非线性系统、再生频谱数字预失真器和第1个残余频谱数字预失真器组成的第二个新的非线性系统进行线性化。此时，C_out是经过再生频谱数字预失真器和第1个残余频谱数字预失真器共同线性化后的非线性系统的输出信号，再生频谱数字预失真器和第1个残余频谱数字预失真器继续工作，并保持其线性化得到的预失真参数不变。依据上述步骤类推，根据线性化结果能否符合系统要求决定是否进一步引入更多的残余频谱再生数字预失真器，直至非线性系统的输出信号与数字信号处理器里预设的最大带外残余频谱功率值进行比较时，其矫正后的带外残余频谱功率小于或者等于数字信号处理器里预设的最大带外残余频谱功率值，则完成对非线性系统的数字预失真线性化参数提取过程。当由于外界环境变化、非线性系统自身温度变化或者非线性系统老化等原因，导致非线性系统的带外残余频谱增大时，非线性注入式线性化系统相应地进行参数更新，重新启动线性化过程，对再生频谱数字预失真器和各残余频谱数字预失真器的参数进行更新，以保证非线性系统的线性度符合系统要求。本发明在改善带外残余频谱的同时，其带内的EVM（误差向量幅度）也会得到相应的改善。

实施例一：如图2所示，一种非线性注入式线性化系统，包括用于控制预失真器和提取并输送预失真参数的数字信号处理器、再生频谱数字预失真器、2个残余频谱数字预失真器、矢量加法器、数模转换器、上变频器、模数转换器、下变频器和定向耦合器，再生频谱数字预失真器、2个残余频谱数字预失真器和数字信号处理器均接入基带输入信号，再生频谱数字预失真器和2个残余频谱数字预失真器分别与数字信号处理器连接，再生频谱数字预失真器和2个残余频谱数字预失真器均与矢量加法器连接，矢量加法器与数模转换器连接，数模转换器与上变频器连接，上变频器与射频功率放大器的信号输入端连接，射频功率放大器的信号输出端与定向耦合器连接，定向耦合器与下变频器连接，下变频器与模数转换器连接，模数转换器与数字信号处理器连接，其中再生频谱数字预失真器为记忆多项式数字预失真器，记为再生频谱记忆多项式数字预失真器，第1个残余频谱数字预失真器和第2个残余频谱数字预失真器均为记忆多项式数字预失真器，分别记为第一残余频谱记忆多项式数字预失真器和第二残余频谱记忆多项式数字预失真器。

本实施例中非线性注入式线性化系统用于对射频功率放大器进行线性补偿，其中再生频谱记忆多项式数字预失真器为5抽头5阶记忆多项式数字预失真器，第一残余频谱记忆多项式数字预失真器和第二残余频谱记忆多项式数字预失真器均为3抽头3阶记忆多项式数字预失真器。数字信号处理器用来提取传递给预失真器的参数和监测控制射频功率放大器的输出信号的带外残余频谱功率值。

本实施例中，如图3所示，基带输入信号C_in为3载波WCDMA信号，峰值均值比为7.5dB，非线性注入式线性化系统开始工作前射频功率放大器输出信号的频谱如图4所示；根据系统设计的线性化要求在数字信号处理器中设定输出信号临信道带外残余频谱功率的最大值为-15dBm，临信道功率比为-55dBc，射频功率放大器输出功率为40dBm。将3个数字预失真器初始化，使其增益均为零分贝。非线性注入式线性化系统开始工作时，射频功率放大器的输出信号经过定向耦合器耦合出部分输出信号C_out与基带输入信号C_in在数字信号处理器进行信号处理提取预失真参数，然后将提取的预失真参数传递给再生频谱记忆多项式数字预失真器。再生频谱记忆多项式数字预失真器输出的预失真信号输入到射频功率放大器中进行非线性矫正。数字信号处理器将此时射频功率放大器的输出信号与数字信号处理器里预设的最大带外残余频谱功率值进行比较，此时矫正后的带外残余频谱功率大于数字信号处理器里预设的最大带外残余频谱功率值，则继续提取再生频谱记忆多项式数字预失真器的参数，并用新提取的预失真器参数更新再生频谱记忆多项式数字预失真器的参数。此时输入到预失真参数鉴别模块的信号是射频功率放大器的输入信号和射频功率放大器的输出信号，并且在循环迭代过程，一直采用这种提取方式，直到再生频谱记忆多项式数字预失真器的矫正效果保持稳定，此时射频功率放大器输出信号的频谱如图5所示。当再生频谱记忆多项式数字预失真器的矫正效果保持稳定且矫正后的带外残余频谱功率大于数字信号处理器里预设的最大带外残余频谱功率值时，数字信号处理器选择第一残余频谱记忆多项式数字预失真器继续对射频功率放大器进行线性化，再生频谱记忆多项式数字预失真器继续工作，并保持再生频谱记忆多项式数字预失真器的参数不变，数字信号处理器将再生频谱记忆多项式数字预失真器和射频功率放大器看做第一个新的非线性系统并对该新的非线性系统进行线性化处理。此时射频功放输出信号C_out是经过再生频谱记忆多项式数字预失真器数字预失真器线性化后的射频功率放大器的输出信号。数字信号处理器对基带输入信号C_in和当前射频功率放大器的输出信号C_out进行处理并提取相应的预失真误差参数传输到第一残余频谱记忆多项式数字预失真器中，第一残余频谱记忆多项式数字预失真器输出的误差信号与再生频谱记忆多项式数字预失真器输出的预失真信号通过矢量加法器进行矢量叠加后输入到射频功率放大器中进行非线性矫正，此时射频功率放大器输出信号的频谱如图6所示。数字信号处理器将此时射频功率放大器的输出信号与数字信号处理器里预设的带外残余频谱功率的最大值进行比较，如果矫正后带外残余频谱功率小于或者等于数字信号处理器里预设的带外残余频谱功率的最大值，则完成对射频功率放大器的数字预失真线性化过程，否则数字信号处理器选择第二残余频谱记忆多项式数字预失真器继续提取预失真误差参数，提取方法与第一残余频谱记忆多项式数字预失真参数提取相同。第二残余频谱记忆多项式数字预失真器输出误差信号对射频功率放大器继续进行线性化时，再生频谱记忆多项式数字预失真器和第一残余频谱记忆多项式数字预失真器继续工作，并保持其线性化得到的预失真参数不变，我们得到如图7所示的射频功率放大器输出信号的频谱图。比较图5、图6和图7可知，通过这种方法有效地消除了射频功率放大器的输出信号带外残余频谱，射频功率放大器线性度得到了进一步的改善。

实施例二：如图8所示，本实施例与实施例一基本相同，区别在于第2个残余频谱数字预失真器为FIR线性滤波数字预失真器，射频功率放大器在经过再生频谱记忆多项式数字预失真器和第一残余频谱记忆多项式数字预失真器并联线性化后，带外残余频谱主要由记忆效应所引起，此时只需要用简单的FIR线性滤波数字预失真器就可以完成对剩下残余频谱的线性化补偿，相对于实施例一，实施例二的系统计算复杂度更低，资源开销也更少。

上述两个实施例中，定向耦合器与下变频器可以通过衰减器连接，衰减器可以为可调衰减器。

本发明还提供了一种基于非线性注入式线性化系统的非线性注入式数字预失真方法，包括以下步骤：

①将非线性注入式线性化系统与非线性系统连接，其中非线性系统的输入端与所述的上变频器的输出端连接，非线性系统的输出端与所述的定向耦合器的输入端连接；

②初始化再生频谱数字预失真器和n个残余频谱数字预失真器，使其增益全部为零分贝，并根据系统设计要求在数字信号处理器中设定输出信号容许的最大带外残余频谱功率值；

③将基带输入信号同步输入到数字信号处理器、再生频谱数字预失真器和n个残余频谱数字预失真器中；

④数字信号处理器中的控制电路模块首先选择再生频谱数字预失真器对非线性系统进行线性化，直到再生频谱数字预失真器对非线性系统的线性化效果保持稳定，此时保持再生频谱数字预失真器的参数不变；

⑤将再生频谱数字预失真器与非线性系统作为第一个新的非线性系统，数字信号处理器中的控制电路模块选择第1个残余频谱数字预失真器对第一个新的非线性系统进行线性化，利用基带输入信号和第一个新的非线性系统的输出信号中的非线性分量在数字信号处理器中求解第1个残余频谱数字预失真器的参数，然后将第一个残余频谱数字预失真器通过矢量加法器引入第一个新的非线性系统，构成第二个新的非线性系统；

⑥将第二个新的非线性系统的输出信号与数字信号处理器中设定的非线性系统输出信号容许的最大带外残余频谱功率值进行比较，如果第二个新的非线性系统的输出信号频谱满足系统设计要求，则结束线性化过程，如果第二个新的非线性系统的输出信号频谱未达到系统设计要求，则数字信号处理器中的控制电路模块选择第2个残余频谱数字预失真器对第二个新的非线性系统进行线性化，依此类推，直至非线性系统的输出信号满足系统设计要求为止。

本实施例中，再生频谱数字预失真器对非线性系统进行线性化的具体步骤为：

④-1数字信号处理器中的预失真参数鉴别模块利用非线性系统的输入信号和该非线性系统输出信号求解出再生频谱数字预失真器的参数，并用该参数更新再生频谱数字预失真器的参数；

④-2将再生频谱数字预失真器输出的预失真非线性补偿信号输入到非线性系统中补偿非线性系统的非线性；利用经过再生频谱数字预失真器线性化后的非线性系统的输入输出信号求解出此时再生频谱数字预失真器的参数，并用该参数更新再生频谱数字预失真器的参数；

④-3重复步骤④-2，直到再生频谱数字预失真器对非线性系统的线性化效果保持稳定。

本实施例中，第1个残余频谱数字预失真器对第一个新的非线性系统进行线性化的具体步骤为：

⑤-1数字信号处理器中的预失真参数鉴别模块提取并分析第一个新的非线性系统的输出信号中的非线性分量，求解出第1个残余频谱数字预失真器的参数，并用该参数更新第1个残余频谱数字预失真器的参数；

⑤-2将第1个残余频谱数字预失真器输出的预失真非线性补偿信号通过矢量加法器注入到第一个新的非线性系统中补偿非线性系统的非线性；提取并分析通过第1个残余频谱数字预失真器线性化后的第一个新的非线性系统的输出信号中的非线性分量，如果该非线性分量满足要求，则结束线性化过程，否则，数字信号处理器中的控制电路模块继续选择第2个残余频谱数字预失真器对由再生频谱数字预失真器、第1个残余频谱数字预失真器和非线性系统组成的第二个新的非线性系统进行线性化。

Claims (3)

1.一种非线性注入式数字预失真方法，所述的非线性注入式数字预失真方法使用非线性注入式线性化系统，所述的非线性注入式线性化系统包括用于控制预失真器和提取预失真参数的数字信号处理器、再生频谱数字预失真器、n个残余频谱数字预失真器、矢量加法器、数模转换器、上变频器、模数转换器、下变频器和定向耦合器，所述的再生频谱数字预失真器、n个残余频谱数字预失真器和所述的数字信号处理器均接入基带输入信号，所述的再生频谱数字预失真器和n个残余频谱数字预失真器分别与所述的数字信号处理器连接，所述的再生频谱数字预失真器和所述的n个残余频谱数字预失真器均与所述的矢量加法器连接，所述的矢量加法器与所述的数模转换器连接，所述的数模转换器与所述的上变频器连接，所述的定向耦合器与所述的下变频器连接，所述的下变频器与所述的模数转换器连接，所述的模数转换器与所述的数字信号处理器连接，所述的数字信号处理器由控制电路模块和预失真参数鉴别模块组成，其中n≥1，其特征在于包括以下步骤：

①将非线性注入式线性化系统与非线性系统连接，其中非线性系统的输入端与所述的上变频器的输出端连接，非线性系统的输出端与所述的定向耦合器的输入端连接；

②初始化再生频谱数字预失真器和n个残余频谱数字预失真器，使其增益全部为零分贝，并根据系统设计要求在数字信号处理器中设定输出信号容许的最大带外残余频谱功率值；

③将基带输入信号同步输入到数字信号处理器、再生频谱数字预失真器和n个残余频谱数字预失真器中；

④数字信号处理器中的控制电路模块首先选择再生频谱数字预失真器对非线性系统进行线性化，直到再生频谱数字预失真器对非线性系统的线性化效果保持稳定，此时保持再生频谱数字预失真器的参数不变；

⑤将再生频谱数字预失真器与非线性系统作为第一个新的非线性系统，数字信号处理器中的控制电路模块选择第1个残余频谱数字预失真器对第一个新的非线性系统进行线性化，利用基带输入信号和第一个新的非线性系统的输出信号中的非线性分量在数字信号处理器中求解第1个残余频谱数字预失真器的参数，然后将第一个残余频谱数字预失真器通过矢量加法器引入第一个新的非线性系统，构成第二个新的非线性系统；

⑥将第二个新的非线性系统的输出信号与数字信号处理器中设定的非线性系统输出信号容许的最大带外残余频谱功率值进行比较，如果第二个新的非线性系统的输出信号频谱满足系统设计要求，则结束线性化过程，如果第二个新的非线性系统的输出信号频谱未达到系统设计要求，则数字信号处理器中的控制电路模块选择第2个残余频谱数字预失真器对第二个新的非线性系统进行线性化，依此类推，直至非线性系统的输出信号满足系统设计要求为止。

2.根据权利要求1所述的一种非线性注入式数字预失真方法，其特征在于所述的步骤④中再生频谱数字预失真器对非线性系统进行线性化的具体步骤为：

④-1数字信号处理器中的预失真参数鉴别模块利用非线性系统的输入信号和该非线性系统输出信号求解出再生频谱数字预失真器的参数，并用该参数更新再生频谱数字预失真器的参数；

④-2将再生频谱数字预失真器输出的预失真非线性补偿信号输入到非线性系统中补偿非线性系统的非线性；利用经过再生频谱数字预失真器线性化后的非线性系统的输入输出信号求解出此时再生频谱数字预失真器的参数，并用该参数更新再生频谱数字预失真器的参数；

④-3重复步骤④-2，直到再生频谱数字预失真器对非线性系统的线性化效果保持稳定。

3.根据权利要求1所述的一种非线性注入式数字预失真方法，其特征在于所述的步骤⑤中第1个残余频谱数字预失真器对第一个新的非线性系统进行线性化的具体步骤为：

⑤-1数字信号处理器中的预失真参数鉴别模块提取并分析第一个新的非线性系统的输出信号中的非线性分量，求解出第1个残余频谱数字预失真器的参数，并用该参数更新第1个残余频谱数字预失真器的参数；

⑤-2将第1个残余频谱数字预失真器输出的预失真非线性补偿信号通过矢量加法器注入到第一个新的非线性系统中补偿非线性系统的非线性；提取并分析通过第1个残余频谱数字预失真器线性化后的第一个新的非线性系统的输出信号中的非线性分量，如果该非线性分量满足要求，则结束线性化过程，否则，数字信号处理器中的控制电路模块继续选择第2个残余频谱数字预失真器对由再生频谱数字预失真器、第1个残余频谱数字预失真器和非线性系统组成的第二个新的非线性系统进行线性化。