CN103888395B - 一种数字预失真方法和数字预失真器 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供一种数字预失真方法和数字预失真器，涉及通信领域，能够高精度地对功率放大器的非线性失真进行修正。具体方案为：根据输出信号获取反馈信号；根据基带信号、反馈信号以及预设条件获取第一基带信号、第一反馈信号；根据第一基带信号和第一反馈信号计算得到交调项系数；获取中间交调项系数，并将交调项系数与中间交调项系数对应累加，得到更新后的交调项系数；根据更新后的交调项系数与第一基带信号计算得到交调分量，并将交调分量与基带信号做差后生成输入信号；将输入信号输入功率放大器得到更新后的输出信号；重复执行上述流程。本发明用于修正功率放大器的非线性失真。

Description

一种数字预失真方法和数字预失真器

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种数字预失真方法和数字预失真器。

背景技术

随着无线通信产业的发展，在现代通信系统中，线性和多载波调制技术得到广泛的应用。高峰均比的调制信号经过功放器件时，由于功放的非线性和记忆效应会导致输出信号的非线性失真，使带外频谱扩展，造成邻道干扰，从而影响通信质量。为获得高线性度，仅仅采用功率回退的方法会导致功率放大器的效率降低。

为有效的提高功率放大器的线性度，同时拥有高效率，功放线性化技术成为当前研究的热点。常见的功放线性化技术主要分为前馈法（Feed-forward）、负反馈法（Feedback）、非线性器件法（LINK）、数字预失真法（Digital Pre-Distortion，DPD）。其中适合于宽带应用的是前馈和预失真技术。数字预失真以其电路形式简单、效率高、造价低等优点成为一种应用广泛的功放线性化技术。

数字预失真是根据功放特性建模后对其求取逆模型，数字预失真的对消性能在一定程度上依赖于功放模型的拟合。在实际中传统的数字预失真技术由于反馈链路带宽有限、数模转换器采样精度等的影响不能对功率放大器输出信号的非线性失真进行高精度的修正。

发明内容

本发明的实施例提供一种数字预失真方法和系统，通过逐级消除功率放大器的交调项对功率放大器的非线性失真进行修正，从而提高数字预失真的对消性能，能够高精度地对非线性失真进行修正。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明的实施例提供一种数字预失真方法，所述方法包括：

根据输出信号获取反馈信号；

根据基带信号、所述反馈信号以及预设条件获取第一基带信号、第一反馈信号；

根据所述第一基带信号和所述第一反馈信号计算得到交调项系数；

获取中间交调项系数，并将所述交调项系数与所述中间交调项系数对应累加，得到更新后的交调项系数；

根据所述更新后的交调项系数与所述第一基带信号计算得到交调分量，并将所述交调分量与所述基带信号做差后生成输入信号；

将所述输入信号输入功率放大器得到更新后的输出信号；

其中，从所述根据输出信号获取反馈信号至得到所述更新后的输出信号为一个周期，所述中间交调项系数为上一周期获取的更新后的交调项系数，第一个周期的中间交调项系数为0。

本发明的实施例还提供一种数字预失真器，所述数字预失真器包括：

第一获取单元，用于根据输出信号获取反馈信号；

第二获取单元，用于根据基带信号、所述反馈信号以及预设条件获取第一基带信号、第一反馈信号；

第一计算单元，用于根据所述第一基带信号和所述第一反馈信号计算得到交调项系数；

累加单元，用于获取中间交调项系数，并将所述交调项系数与所述中间交调项系数对应累加，得到更新后的交调项系数；

第二计算单元，用于根据所述更新后的交调项系数与所述第一基带信号计算得到交调分量，并将所述交调分量与所述基带信号做差后生成输入信号；

抵消单元，用于将所述输入信号输入功率放大器得到更新后的输出信号；

其中，从所述第一获取单元执行所述根据输出信号获取反馈信号至所述抵消单元执行将所述输入信号输入功率放大器得到更新后的输出信号为一个周期，所述中间交调项系数为上一周期获取的更新后的交调项系数，第一个周期的中间交调项系数为0。

本发明的实施例提供一种数字预失真方法和数字预失真器，根据输出信号获取反馈信号；根据基带信号、所述反馈信号以及预设条件获取第一基带信号、第一反馈信号；根据所述第一基带信号和所述第一反馈信号计算得到交调项系数；获取中间交调项系数，并将所述交调项系数与所述中间交调项系数对应累加，得到更新后的交调项系数；根据所述更新后的交调项系数与所述第一基带信号计算得到交调分量，并将所述交调分量与所述基带信号做差后生成输入信号；将所述输入信号输入功率放大器得到更新后的输出信号；其中，从所述根据输出信号获取反馈信号至得到所述更新后的输出信号为一个周期，所述中间交调项系数为上一周期获取的更新后的交调项系数，第一个周期的中间交调项系数为0。通过逐级消除功率放大器的交调项对功率放大器的非线性失真进行修正，从而提高数字预失真的对消性能，能够高精度地对非线性失真进行修正。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例提供的一种数字预失真方法的流程示意图一；

图2为本发明的实施例提供的一种数字预失真方法的流程示意图二；

图3为本发明的实施例提供的一种数字预失真方法的效果示意图；

图4为本发明的实施例提供的一种数字预失真器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的实施例提供一种数字预失真方法，如图1所示，该方法包括：

101、根据输出信号获取反馈信号。

102、根据基带信号、反馈信号以及预设条件获取第一基带信号、第一反馈信号。

103、根据第一基带信号和第一反馈信号计算得到交调项系数。

104、获取中间交调项系数，并将交调项系数与中间交调项系数对应累加，得到更新后的交调项系数。

105、根据更新后的交调项系数与第一基带信号计算得到交调分量，并将交调分量与基带信号做差后生成输入信号。

106、将输入信号输入功率放大器得到更新后的输出信号后执行101。

其中，从执行步骤101获取反馈信号至执行步骤106得到更新后的输出信号为一个周期，中间交调项系数为上一周期获取的更新后的交调项系数，第一个周期的中间交调项系数为0。

本发明的实施例提供一种数字预失真方法，根据输出信号获取反馈信号；根据基带信号、反馈信号以及预设条件获取第一基带信号、第一反馈信号；根据第一基带信号和第一反馈信号计算得到交调项系数；获取中间交调项系数，并将交调项系数与中间交调项系数对应累加，得到更新后的交调项系数；根据更新后的交调项系数与第一基带信号计算得到交调分量，并将交调分量与基带信号做差后生成输入信号；将输入信号输入功率放大器得到更新后的输出信号；其中，从根据输出信号获取反馈信号至得到更新后的输出信号为一个周期，中间交调项系数为上一周期获取的更新后的交调项系数，第一个周期的中间交调项系数为0。通过逐级消除功率放大器的交调项对功率放大器的非线性失真进行修正，从而提高数字预失真的对消性能，能够高精度地对非线性失真进行修正。

为了使本领域技术人员能够更清楚地理解本发明实施例提供的技术方案，下面通过具体的实施例，对本发明的实施例提供的数字预失真方法进行详细说明，如图2所示，该方法包括：

201、根据输出信号获取反馈信号。

具体的，对输出信号进行衰减处理、下变频处理、以及模数转换处理得到反馈信号。

示例性的，输出信号经过定向耦合器得到两路相同的输出信号，其中一路作为输出信号，另外一路输出信号依次经过衰减器、下变频器、模数转换器的处理后得到反馈信号。

202、根据基带信号、反馈信号以及预设条件获取第一基带信号、第一反馈信号。

其中，预设条件包括：

第一基带信号的幅度直方图中大于预设门限幅度的峰值密度值不小于基带参考信号的幅度直方图中大于该预设门限幅度的峰值密度值；

和，第一基带信号的幅度直方图的幅度零点个数不大于第一预设值。

示例性的，假设：基带参考信号为10ms的基带信号，预设门限幅度为180，为基带参考信号的幅度直方图中幅度大于180的峰值密度值为0.03，第一预设值为32。其中，第一基带信号是由现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）在基带信号内抓取幅度比较大的4096个信号得到的，第一反馈信号为第一基带信号对应的反馈信号。

如果第一基带信号的幅度直方图中幅度大于180的峰值密度值不小于0.03，并且第一基带信号的幅度直方图中幅度零点的个数不大于32，则认为FPGA抓取的第一基带信号满足预设条件。其中，幅度零点为幅度小于预设阈值的点，预设阀值一般是根据信号的最大幅度和直方图份数自动确定。

需要说明的是，第一基带信号满足预设条件则对应的第一反馈信号也满足预设条件。

203、根据第一基带信号、第一反馈信号以及预设算法得到线性输出分量。

具体的，预设算法包括：最小二乘法、或施密特正交化。

示例性的，数字信号处理器（Digital Signal Processing，DSP）对FPGA抓取的第一基带信号以及第一反馈信号利用最小二乘法拟合计算得到线性输出分量。

204、根据第一反馈信号、线性输出分量以及预设算法得到交调分量。

具体的，预设算法包括：最小二乘法、或施密特正交化。

示例性的，DSP对FPGA抓取的第一反馈信号以及步骤203得到的线性输出分量利用最小二乘法拟合计算得到交调分量。

205、根据所述第一基带信号、交调分量以及预设算法得到交调项系数。

具体的，预设算法包括：最小二乘法、或施密特正交化。

示例性的，DSP对FPGA抓取的第一基带信号以及步骤204得到的交调分量利用最小二乘法拟合计算得到交调项系数，DSP将计算得到的交调项系数下发给FPGA。

206、获取中间交调项系数，并将交调项系数与中间交调项系数对应累加，得到更新后的交调项系数。

示例性的，交调项系数可以存储在存储设备中，例如，可以将交调项系数存储在FPGA的存储器中，FPGA从DSP读取中间交调项系数与FPGA存储的交调项系数进行累加得到更新后的交调项系数。

207、根据更新的交调项系数与第一基带信号计算得到交调分量，并将交调分量与基带信号做差后生成输入信号。

示例性的，FPGA根据更新的交调项系数与第一基带信号计算得到交调分量，将交调分量与基带信号做差后得到的信号进行数模转化处理以及上变频处理后输入功率放大器。

208、将输入信号输入功率放大器得到更新后的输出信号后执行201。

需要说明的是，从执行步骤201获取反馈信号至执行步骤208得到更新后的输出信号为一个周期，中间交调项系数为上一周期获取的更新后的交调项系数，第一个周期的中间交调项系数为0。

示例性的，图3为执行本发明实施例提供的数字预失真方法的效果示意图，在该方法中，反馈信号为功率放大器的输出信号经过衰减处理、下变频处理以及模数转换处理后得到的信号，数字预失真器对基带信号和反馈信号进行预失真处理后得到抵消信号，将基带信号和抵消信号进行做差并对做差后的信号经过数模转换处理以及上变频处理后作为功率放大器的输入信号。

本发明的实施例提供一种数字预失真方法，根据输出信号获取反馈信号；根据基带信号、反馈信号以及预设条件获取第一基带信号、第一反馈信号；根据第一基带信号和第一反馈信号计算得到交调项系数；获取中间交调项系数，并将交调项系数与中间交调项系数对应累加，得到更新后的交调项系数；根据更新后的交调项系数与第一基带信号计算得到交调分量，并将交调分量与基带信号做差后生成输入信号；将输入信号输入功率放大器得到更新后的输出信号；其中，从根据输出信号获取反馈信号至得到更新后的输出信号为一个周期，中间交调项系数为上一周期获取的更新后的交调项系数，第一个周期的中间交调项系数为0。通过逐级消除功率放大器的交调项对功率放大器的非线性失真进行修正，从而提高数字预失真的对消性能，能够高精度地对非线性失真进行修正。

本发明的实施例还提供一种数字预失真器10，如图4所示，该数字预失真器10包括：

第一获取单元11，用于根据输出信号获取反馈信号。

第二获取单元12，用于根据基带信号、反馈信号以及预设条件获取第一基带信号、第一反馈信号。

第一计算单元13，用于根据第一基带信号和第一反馈信号计算得到交调项系数。

累加单元14，用于获取中间交调项系数，并将交调项系数与中间交调项系数对应累加，得到更新后的交调项系数。

第二计算单元15，用于根据更新后的交调项系数与第一基带信号计算得到交调分量，并将交调分量与基带信号做差后生成输入信号。

抵消单元16，用于将输入信号输入功率放大器得到更新后的输出信号。

其中，从第一获取单元11执行根据输出信号获取反馈信号至抵消单元16执行将输入信号输入功率放大器得到更新后的输出信号为一个周期，中间交调项系数为上一周期获取的更新后的交调项系数，第一个周期的中间交调项系数为0。

可选的，第一获取单元11具体用于：

对输出信号进行衰减处理、下变频处理、以及模数转换处理得到反馈信号。

可选的，预设条件包括：

第一基带信号的幅度直方图的大于预设门限幅度的峰值密度值不小于基带参考信号的幅度直方图的大于该预设门限幅度的峰值密度值；

和，第一基带信号的幅度直方图的幅度零点个数不大于第一预设值。

可选的，第一计算单元13具体用于：

根据第一基带信号、第一反馈信号以及预设算法得到线性输出分量；

根据第一反馈信号、线性输出分量以及预设算法得到交调分量；

根据第一基带信号、交调分量以及预设算法得到交调项系数。

可选的，第一计算单元13还可以具体用于：

对第一基带信号与第一反馈信号进行数据调整，数据调整包括时延调整、增益调整和相位调整；

根据调整后的第一基带信号、第一反馈信号以及预设算法得到线性输出分量；

根据第一反馈信号、线性输出分量以及预设算法得到交调分量；

根据第一基带信号、交调分量以及预设算法得到交调项系数。

可选的，预设算法包括：

最小二乘法、或施密特正交化。

本发明的实施例提供一种数字预失真器，根据输出信号获取反馈信号；根据基带信号、反馈信号以及预设条件获取第一基带信号、第一反馈信号；根据第一基带信号和第一反馈信号计算得到交调项系数；获取中间交调项系数，并将交调项系数与中间交调项系数对应累加，得到更新后的交调项系数；根据更新后的交调项系数与第一基带信号计算得到交调分量，并将交调分量与基带信号做差后生成输入信号；将输入信号输入功率放大器得到更新后的输出信号；其中，从根据输出信号获取反馈信号至得到更新后的输出信号为一个周期，中间交调项系数为上一周期获取的更新后的交调项系数，第一个周期的中间交调项系数为0。通过逐级消除功率放大器的交调项对功率放大器的非线性失真进行修正，从而提高数字预失真的对消性能，能够高精度地对非线性失真进行修正。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理包括，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）或处理器（processor）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种数字预失真方法，其特征在于，包括：

根据输出信号获取反馈信号；

根据基带信号、所述反馈信号以及预设条件获取第一基带信号、第一反馈信号；

根据所述第一基带信号和所述第一反馈信号计算得到交调项系数；

获取中间交调项系数，并将所述交调项系数与所述中间交调项系数对应累加，得到更新后的交调项系数；

根据所述更新后的交调项系数与所述第一基带信号计算得到交调分量，并将所述交调分量与所述基带信号做差后生成输入信号；

将所述输入信号输入功率放大器得到更新后的输出信号；

其中，从所述根据输出信号获取反馈信号至得到所述更新后的输出信号为一个周期，所述中间交调项系数为上一周期获取的更新后的交调项系数，第一个周期的中间交调项系数为0。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据输出信号获取反馈信号包括：

对所述输出信号进行衰减处理、下变频处理、以及模数转换处理得到所述反馈信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设条件包括：

所述第一基带信号的幅度直方图中大于预设门限幅度的峰值密度值不小于基带参考信号的幅度直方图中大于所述预设门限幅度的峰值密度值；

和，所述第一基带信号的幅度直方图的幅度零点个数不大于第一预设值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一基带信号和所述第一反馈信号计算得到交调项系数包括：

根据所述第一基带信号、所述第一反馈信号以及预设算法得到线性输出分量；

根据所述第一反馈信号、所述线性输出分量以及所述预设算法得到交调分量；

根据所述第一基带信号、所述交调分量以及所述预设算法得到交调项系数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一基带信号、所述第一反馈信号以及预设算法得到线性输出分量包括：

对所述第一基带信号与所述第一反馈信号进行数据调整，所述数据调整包括时延调整、增益调整和相位调整；

根据调整后的所述第一基带信号、所述第一反馈信号以及所述预设算法得到线性输出分量。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述预设算法包括：

最小二乘法、或施密特正交化。

7.一种数字预失真器，其特征在于，包括：

第一获取单元，用于根据输出信号获取反馈信号；

第二获取单元，用于根据基带信号、所述反馈信号以及预设条件获取第一基带信号、第一反馈信号；

第一计算单元，用于根据所述第一基带信号和所述第一反馈信号计算得到交调项系数；

累加单元，用于获取中间交调项系数，并将所述交调项系数与所述中间交调项系数对应累加，得到更新后的交调项系数；

第二计算单元，用于根据所述更新后的交调项系数与所述第一基带信号计算得到交调分量，并将所述交调分量与所述基带信号做差后生成输入信号；

抵消单元，用于将所述输入信号输入功率放大器得到更新后的输出信号；

其中，从所述第一获取单元执行所述根据输出信号获取反馈信号至所述抵消单元执行将所述输入信号输入功率放大器得到更新后的输出信号为一个周期，所述中间交调项系数为上一周期获取的更新后的交调项系数，第一个周期的中间交调项系数为0。

8.根据权利要求7所述的数字预失真器，其特征在于，所述第一获取单元具体用于：

对所述输出信号进行衰减处理、下变频处理、以及模数转换处理得到所述反馈信号。

9.根据权利要求7所述的数字预失真器，其特征在于，所述预设条件包括：

所述第一基带信号的幅度直方图中大于预设门限幅度的峰值密度值不小于基带参考信号的幅度直方图中大于所述预设门限幅度的峰值密度值；

和，所述第一基带信号的幅度直方图的幅度零点个数不大于第一预设值。

10.根据权利要求7所述的数字预失真器，其特征在于，所述第一计算单元具体用于：

根据所述第一基带信号、所述第一反馈信号以及预设算法得到线性输出分量；

根据所述第一反馈信号、所述线性输出分量以及所述预设算法得到交调分量；

根据所述第一基带信号、所述交调分量以及所述预设算法得到交调项系数。

11.根据权利要求10所述的数字预失真器，其特征在于，所述第一计算单元还具体用于：

对所述第一基带信号与所述第一反馈信号进行数据调整，所述数据调整包括时延调整、增益调整和相位调整；

根据调整后的所述第一基带信号、所述第一反馈信号以及所述预设算法得到线性输出分量；

根据所述第一反馈信号、所述线性输出分量以及所述预设算法得到交调分量；

根据所述第一基带信号、所述交调分量以及所述预设算法得到交调项系数。

12.根据权利要求10所述的数字预失真器，其特征在于，所述预设算法包括：

最小二乘法、或施密特正交化。