CN104009717A - 一种自适应预失真处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种自适应预失真处理方法及装置，该方法包括：获取设定周期内的输入信号和输入信号对应的功放信号，并计算获取到的输入信号的信号带宽；根据计算出的信号带宽，和预设的信号带宽范围与预设功放模型的对应关系，确定与信号带宽相匹配的预设功放模型，并将输入信号切换到确定出的预设功放模型下进行预失真处理。本发明实施例通过计算输入信号的信号带宽，为此信号带宽选择合适的功放模型，最后将输入信号切换到此功放模型下进行预失真处理，采用这种处理方式的话，DPD的对消效果会较好，从而可以提高通信系统的通信质量。

Description

一种自适应预失真处理方法及装置

技术领域

本发明涉及数字预失真技术领域，尤其涉及一种自适应预失真处理方法及装置。

背景技术

目前，在通信系统中功放所带来的非线性失真问题已经引起了越来越多的关注，尤其是现代通信技术都是多载波信号通信，增加了信号的峰均比，高峰均比会降低功放效率，这样一来，当设备(例如远端机)输入的信号很大的时候，往往容易经过功放使其进入饱和区或者截止区，产生严重的非线性失真，针对此现象，现在实际应用的时候往往是采用将功率回退的方式，以确保功放的线性，采用这种方式虽然实现起来比较简单，但是使用具有功率回退功能的设备的成本较高，并且在线性度要求很高的场景下完全采用回退功率的方式是远远不够的。

基于上述处理方式存在的问题，现有的数字预失真（DPD）处理方式由于成本低、功放效率高等优点逐步成为通信系统线性化技术的主流。具体地，在现有的预失真技术中，在对通信系统中的远端机输入的信号进行DPD处理时，通常采用该设备的某一种固定制式所对应的功放模型对信号进行预失真处理，并在处理后输出，由于通信系统可以支持多种制式(例如8PSK、GSM、WCDMA)的调制模式，并且不同制式所对应的功放模型不一样，这样采用前述固定功放模型的话，在设备制式与此固定功放模型不相匹配的情况下，就会导致DPD的对消效果较差，从而影响系统的通信质量。

发明内容

本发明实施例提供了一种自适应预失真处理方法及装置，用以解决现有对输入信号采用单一功放模型进行DPD处理导致的DPD的对消效果差、系统通信质量较差的问题。

基于上述问题，本发明实施例提供的一种自适应预失真处理方法，包括：

获取设定周期内的输入信号和所述输入信号对应的功放信号，并计算获取到的输入信号的信号带宽，所述功放信号为对所述输入信号进行功放后的信号；

根据计算出的所述信号带宽，和预设的信号带宽范围与预设功放模型的对应关系，确定与所述信号带宽相匹配的预设功放模型，并将所述输入信号切换到确定出的预设功放模型下进行预失真处理。

本发明实施例提供的一种自适应预失真处理装置，包括：

数据获取模块，用于获取设定周期内的输入信号和所述输入信号对应的功放信号，所述功放信号为对所述输入信号进行功放后的信号；

带宽计算模块，用于计算数据获取模块获取到的输入信号的信号带宽；

功放模型切换处理模块，用于根据计算出的所述信号带宽，，和预设的信号带宽范围与预设功放模型的对应关系，确定与所述信号带宽相匹配的功放模型，并将所述输入信号切换到所述功放模型下进行预失真处理。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明实施例提供的自适应预失真处理方法及装置，在该方法中，首先会获取设定周期内的输入信号以及输入信号对应的功放信号(功放信号是指对输入的信号进行功放后的信号)；然后计算该输入信号的信号带宽；再根据计算出的信号带宽，和预设的信号带宽范围与预设功放模型的对应关系，确定与信号带宽相匹配的预设功放模型，并将该输入信号切换到确定出的预设功放模型下进行后续预失真处理。在本发明实施例中，通过计算输入信号的信号带宽，为此信号带宽选择合适的功放模型，然后将输入信号切换到此功放模型下进行预失真处理后输出，采用这种处理方式的话，DPD的对消效果会较好，从而可以提高通信系统的通信质量。

附图说明

图1为本发明实施例提供的自适应预失真处理方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的自适应预失真处理装置的结构示意图。

具体实施方式

基于现有预失真技术中，对输入信号采用单一功放模型进行DPD处理导致的DPD的对消效果差、系统通信质量较差的问题。本发明实施例提供一种自适应预失真处理方法及装置，可以通过计算输入信号的信号带宽，来为该输入信号选择合适的功放模型，并将该输入信号切换到此模型下进行预失真处理，使得DPD的对消效果较好，从而可以提高通信系统的通信质量。

下面结合说明书附图，对本发明实施例提供的一种自适应预失真处理方法及装置的具体实施方式进行说明。

本发明实施例提供的一种自适应预失真处理方法，如图1所示，具体包括以下步骤：

S101：获取设定周期内的输入信号和输入信号对应的功放信号，并计算获取到的输入信号的信号带宽；

在这里，上述功放信号指的是对输入信号进行功放后的信号；

S102：根据计算出的信号带宽，和预设的信号带宽范围与预设功放模型的对应关系，确定与信号带宽相匹配的预设功放模型，并将输入信号切换到确定出的预设功放模型下进行预失真处理。

较佳地，在上述步骤S101中，上述输入信号可以是远端机输入的，并且上述设定周期可以根据实际需求来设定，例如可以是5s，当然也可以是其它数值，在此不对设定周期进行具体限定。

较佳地，在上述步骤S102中，可以通过下述公式计算得到输入信号的信号带宽：

$w=\frac{\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(s*\left(i\right)\·\frac{1}{j}[s\left(i\right)-s(i-1)\left]\right)}{\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}[s*\left(i\right)s\left(i\right)]},$

其中，w为输入信号的信号带宽，S(i)为输入信号，i为输入信号中第i个信号点，N为输入信号中所有的信号点数，S*(i)为输入信号S(i)的共轭信号。

需要说明的是，本发明实施例并不仅限于上述公式来计算输入信号的信号带宽，当然，也可以采用其他方式来计算，在此不再一一枚举。

较佳地，在上述步骤S102中，为了给上述信号带宽选择出合适的功放模型，可以通过下述流程来实现：

判断该信号带宽是否在多个预设的信号带宽范围内；

针对每个预设的信号带宽范围，若判断为是的情况下，则将该预设的信号带宽范围所对应的预设功放模型确定为与信号带宽相匹配的功放模型。

在这里，上述预设的信号带宽范围与预设功放模型之间的对应关系是预先设置好的，对于不同的功放模型，其对应的信号带宽范围是不同的。例如上述预设功放模型可以为带交叉项功放模型、小数阶多项式模型、正交多项式模型、分段式无记忆多项式模型或动态系数多项式模型等。当然还可以为其他功放模型，在此不再一一列举。

进一步地，在功放模型例如为带交叉项功放模型的情况下，上述预设的信号带宽范围可以为10GHz～24GHz；在功放模型例如为小数阶多项式模型的情况下，上述预设的信号带宽范围可以为25GHz-45GHz。需要说明的是，前述这些带宽范围数值可以在实际验证过程中得到。

较佳地，在上述步骤102中，具体可以通过下述流程完成对输入信号的预失真处理：

在输入信号切换到确定出的预设功放模型后，根据确定出的预设功放模型所对应的预失真系数计算公式、输入信号和功放信号，计算输入信号的预失真系数；

将计算出的预失真系数进行格式转换，并根据转换后的预失真系数对输入信号进行预失真处理。

具体地，在此流程中，对于不同的预设功放模型来说，在计算输入信号的预失真系数的情况下，其对应的预失真系数计算公式也不同，例如：

对于分段式无记忆多项式模型来说，它所对应的预失真系数计算公式可以为下述公式一：

$z_0\left(n\right)=\underset{\mathrm{odd}}{\overset{K}{\underset{k=1}{\mathrm{\Σ}}}}\underset{l=0}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{kl}}x(n-l){\left|x(n-l)\right|}^{k-1},$   公式一

其中，x（n）为输入信号，z₀(n)为输入信号对应的功放信号，K为阶数，较佳地可以取7，L为预先设置的用于计算记忆深度的参数，较佳地可以取5；a_kl即为预失真系数。

对于小数阶多项式模型来说，它所对应的预失真系数计算公式可以为下述公式二：

$z_0\left(n\right)=\underset{\mathrm{odd}}{\overset{K}{\underset{k=1}{\mathrm{\Σ}}}}\underset{l=0}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{kl}}x(n-l){\left|x(n-l)\right|}^{k+\mathrm{mod}(k,2)/2},$   公式二

对于带交叉项功放模型来说，它所对应的预失真系数计算公式可以为下述公式三：

$z_0\left(n\right)=\underset{\mathrm{odd}}{\overset{K}{\underset{k=1}{\mathrm{\Σ}}}}\underset{l=0}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{kl}}x(n-l){\left|x(n-l)\right|}^{k-1}+\underset{\mathrm{odd}}{\overset{l=(L-1)/2}{\underset{l=-(L-1)/2}{\mathrm{\Σ}}}}{a}_{\mathrm{kl}}[x(n-l)-x\left(n\right)]*{\left|x\left(n\right)\right|}^{k-l},$   公式三

对于正交多项式模型来说，它所对应的预失真系数计算公式为可以为下述公式四：

$z_0\left(n\right)=\underset{\mathrm{odd}}{\overset{K}{\underset{k=1}{\mathrm{\Σ}}}}\underset{l=0}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{kl}}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{kl}}x(n-l){\left|x(n-l)\right|}^{k-1},$   公式四

其中， ${\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{kl}}=\left\{\begin{array}{c}{(-1)}^{l+k}\frac{(k+l)!}{(l-1)!(l+1)!(k-l)!}\\ 0,l>k\end{array}\right.,l\≤k.$

当然，对于上述每个预设功放模型，它所对应的预失真系数计算公式并不仅限于上述公式，也可以采用其他公式来计算。

在本发明实施例中，在计算出预失真系数之后，还要执行一个转换流程，即将预失真系数进行格式转换，这是因为，计算出的预失真系数往往需要通过一个接口传输到后续预失真处理的相应模块进行处理，而此接口的通信协议格式(例如FPGA支持的数据格式)往往与计算出的预失真系数的数据格式(DSP支持的数据格式)不同，因此，需要将其转换为符合这个接口的数据格式。

在采用本发明实施例提供的上述方法完成一个时间段内输入信号的DPD处理并输出之后，会继续对下一个时间段内的输入信号进行DPD处理，即重复执行上述步骤S101～S102，在此不再赘述。由于本发明在对输入信号进行DPD处理时，是根据计算出的信号带宽来选择合适的功放模型，然后在合适的功放模型下进行预失真处理，这样一来，不仅DPD的对消效果较好，而且经过预失真处理后输出的信号也较为稳定，从而提高了通信系统的通信质量。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种自适应预失真处理装置，由于该装置所解决问题的原理与前述自适应预失真处理方法相似，因此该装置的实施可以参见前述方法的实施，重复之处不再赘述。

本发明实施例提供一种自适应预失真处理装置，如图2所示，具体包括：

数据获取模块201，用于获取设定周期内的输入信号和输入信号对应的功放信号，功放信号为对所述输入信号进行功放后的信号；

带宽计算模块202，用于计算数据获取模块201获取到的输入信号的信号带宽；

功放模型切换处理模块203，用于根据计算出的信号带宽，和预设的信号带宽范围与预设功放模型的对应关系，确定与信号带宽相匹配的预设功放模型，并将输入信号切换到确定出的功放模型下进行预失真处理。

较佳地，上述带宽计算模块202，具体用于根据下述公式计算输入信号的信号带宽：

$w=\frac{\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(s*\left(i\right)\·\frac{1}{j}[s\left(i\right)-s(i-1)\left]\right)}{\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}[s*\left(i\right)s\left(i\right)]},$

其中，w为输入信号的信号带宽，S(i)为输入信号，i为输入信号中第i个信号点，N为输入信号中所有的信号点数，S*(i)为输入信号的共轭信号。

较佳地，上述功放模型切换处理模块203，具体用于判断信号带宽是否在多个预设的信号带宽范围内；针对每个预设的信号带宽范围，若判断为是，则将该预设的信号带宽范围所对应的预设功放模型确定为与信号带宽相匹配的预设功放模型。

在这里，预设功放模型可以为交叉项功放模型、小数阶多项式模型、正交多项式模型、分段式无记忆多项式模型或动态系数多项式模型等。

较佳地，上述功放模型切换处理模块203，具体可以包括：

功放模型切换模块2031，用于将输入信号切换到确定出的预设功放模型下；

预失真系数计算模块2032，用于在功放模型切换模块2031将输入信号切换到确定出的预设功放模型后，根据确定出的预设功放模型所对应的预失真系数计算公式、输入信号和功放信号，计算输入信号的预失真系数；

预失真系数转换模块2033，用于将计算出的预失真系数进行格式转换；

预失真处理模块2034，用于根据转换后的预失真系数对输入信号进行预失真处理。

本发明实施例提供的自适应预失真处理方法及装置，在该方法中，首先会获取设定周期内的输入信号以及输入信号对应的功放信号；然后计算该输入信号的信号带宽；再根据计算出的信号带宽，和预设的信号带宽范围与预设功放模型的对应关系，确定与信号带宽相匹配的预设功放模型，并将该输入信号切换到确定出的预设功放模型下进行后续预失真处理。在本发明实施例中，通过计算输入信号的信号带宽，为此信号带宽选择合适的功放模型，然后将输入信号切换到此功放模型下进行预失真处理后输出，采用这种处理方式的话，DPD的对消效果会较好，从而可以提高通信系统的通信质量。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种自适应预失真处理方法，其特征在于，包括：

获取设定周期内的输入信号和所述输入信号对应的功放信号，并计算获取到的输入信号的信号带宽，所述功放信号为对所述输入信号进行功放后的信号；

根据计算出的所述信号带宽，和预设的信号带宽范围与预设功放模型的对应关系，确定与所述信号带宽相匹配的预设功放模型，并将所述输入信号切换到确定出的预设功放模型下进行预失真处理。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过下述公式计算得到所述输入信号的信号带宽：

$w=\frac{\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(s*\left(i\right)\·\frac{1}{j}[s\left(i\right)-s(i-1)\left]\right)}{\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}[s*\left(i\right)s\left(i\right)]},$

其中，w为所述输入信号的信号带宽，S(i)为所述输入信号，i为所述输入信号中第i个信号点，N为所述输入信号中所有的信号点数，S*(i)为所述输入信号S(i)的共轭信号。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据计算出的所述信号带宽，和预设的信号带宽范围与预设功放模型的对应关系，确定与所述信号带宽相匹配的预设功放模型，具体包括：

判断所述信号带宽是否在多个预设的信号带宽范围内；

针对每个预设的信号带宽范围，若判断为是，则将该预设的信号带宽范围所对应的预设功放模型，确定为与所述信号带宽相匹配的预设功放模型。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述输入信号切换到确定出的预设功放模型下进行预失真处理，具体包括：

在将所述输入信号切换到确定出的预设功放模型后，根据确定出的预设功放模型所对应的预失真系数计算公式、所述输入信号和所述功放信号，计算所述输入信号的预失真系数；

将计算出的预失真系数进行格式转换，并根据转换后的预失真系数对所述输入信号进行预失真处理。

5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述预设功放模型为下述任一种：

带交叉项功放模型、小数阶多项式模型、正交多项式模型、分段式无记忆多项式模型和动态系数多项式模型。

6.一种自适应预失真处理装置，其特征在于，包括：

数据获取模块，用于获取设定周期内的输入信号和所述输入信号对应的功放信号，所述功放信号为对所述输入信号进行功放后的信号；

带宽计算模块，用于计算数据获取模块获取到的输入信号的信号带宽；

功放模型切换处理模块，用于根据计算出的所述信号带宽，和预设的信号带宽范围与预设功放模型的对应关系，确定与所述信号带宽相匹配的功放模型，并将所述输入信号切换到所述功放模型下进行预失真处理。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述带宽计算模块，具体用于根据下述公式计算所述输入信号的信号带宽：

$w=\frac{\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(s*\left(i\right)\·\frac{1}{j}[s\left(i\right)-s(i-1)\left]\right)}{\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}[s*\left(i\right)s\left(i\right)]},$

其中，w为所述输入信号的信号带宽，S(i)为所述输入信号，i为所述输入信号中第i个信号点，N为所述输入信号中所有的信号点数，S*(i)为所述输入信号S(i)的共轭信号。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述功放模型切换处理模块，具体用于判断所述信号带宽是否在多个预设的信号带宽范围内；针对每个预设的信号带宽范围，若判断为是，则将该预设的信号带宽范围所对应的预设功放模型确定为与所述信号带宽相匹配的预设功放模型。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述功放模型切换处理模块，具体包括：

功放模型切换模块，用于将所述输入信号切换到确定出的预设功放模型下；

预失真系数计算模块，用于在功放模型切换模块将所述输入信号切换到确定出的预设功放模型后，根据确定出的预设功放模型所对应的预失真系数计算公式、所述输入信号和所述功放信号，计算所述输入信号的预失真系数；

预失真系数转换模块，用于将计算出的预失真系数进行格式转换；

预失真处理模块，用于根据转换后的预失真系数对所述输入信号进行预失真处理。

10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述预设功放模型为下述任一种：

带交叉项功放模型、小数阶多项式模型、正交多项式模型、分段式无记忆多项式模型和动态系数多项式模型。