CN105453421B - 一种数字预失真校正装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种DPD校正装置及方法，能够保证DPD校正效果。该装置包括：解算单元，用于根据DPD校正装置的输入信号、功放的输出信号确定标准校正系数；确定单元，用于根据该解算单元确定的标准校正系数以及功放状态表征值，确定校正应用系数；其中，该功放状态表征值和至少一种功放状态参数的参数值相关；校正单元，用于基于该确定单元确定的校正应用系数，进行DPD校正。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种数字预失真校正装置及方法。
背景技术
在目前的无线发射机系统中，尤其是BTS(Base Transceiver Station，基站收发信台)系统，通常都会采用DPD(Digital Pre-Distortion，数字预失真)来对功放进行线性化校正，减小功放的非线性失真。其基本原理为设置一个非线性的DPD校正装置和功放级联，使得整个链路呈现线性放大。
在基于标准DPD校正方法的DPD校正装置中，对于DPD校正装置的输入信号x(n)，可以预先选择一组非线性函数fl(|x(n)|)作为基础，并应用记忆参数m和p，则可以得到一组基函数fl(|x(n-m)|)·x(n-p)来拟合功放的非线性；其中，l＝0、1、...、L-1，L为非线性函数的数量。
此时，可以基于下述公式进行DPD校正：
其中，y(n)为DPD校正装置的输出信号；cpml为标准校正系数，可以根据DPD校正装置的输入信号x(n)与功放的输出信号的差异采用自适应迭代算法生成。
基于标准DPD校正方法的DPD校正装置的实现电路逻辑如图1所示。当功放状态稳定时，基于标准DPD校正方法的DPD校正装置的校正效果较好；然而，在实际的应用场景中，多方面因素会导致功放在不同时刻状态变化较大，其非线性失真的特性也随之变化，此时基于标准DPD校正方法的DPD校正装置将很难保证校正效果。
发明内容
本发明实施例提供一种DPD校正装置及方法，能够保证校正效果。
第一方面，提供一种DPD校正装置，包括：
解算单元，用于根据DPD校正装置的输入信号、功放的输出信号确定标准校正系数；
确定单元，用于根据所述解算单元确定的标准校正系数以及功放状态表征值，确定校正应用系数；其中，所述功放状态表征值和至少一种功放状态参数的参数值相关；
校正单元，用于基于所述确定单元确定的校正应用系数，进行DPD校正。
结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述确定单元，具体用于当功放状态表征值的数量为一个，和一种功放状态参数在一个度量尺度下的参数值相关时，基于下述公式确定校正应用系数：
其中，q为功放状态表征值；
cpml(q)为校正应用系数；
cpmls为标准校正系数；
gs(q)为一组非线性基函数，s＝0、1、...、S-1，S为非线性基函数的数量，S≥1。
结合第一方面，在第二种可能的实现方式中，所述确定单元，具体用于当功放状态表征值的数量为K个，和一种功放状态参数在K个度量尺度下的参数值分别相关时，基于下述公式确定校正应用系数：
其中，qk为功放状态表征值，k＝0、1、...、K-1，K＞1；
cpml(q0，q1，...，qK-1)为校正应用系数；
cpmlks为标准校正系数；
gs，k(qk)为一组非线性基函数，s＝0、1、...、S-1，S为非线性基函数的数量，S≥1。
结合第一方面，在第三种可能的实现方式中，所述确定单元，具体用于当功放状态表征值的数量为K个，和K种功放状态参数的参数值分别相关时，基于下述公式确定校正应用系数：
其中，qk为功放状态表征值，k＝0、1、...、K-1，K＞1；
cpml(q0，q1，...，qK-1)为校正应用系数；
cpmlks为标准校正系数；
gs，k(qk)为一组非线性基函数，s＝0、1、...、S-1，S为非线性基函数的数量，S≥1。
结合第一方面，第一方面的第一种可能的实现方式，第一方面的第二种可能的实现方式，或者第一方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述功放状态参数具体包括功放的记忆效应的度量参数、功放的输入信号的功率、功放的输入信号的包络、功放的输入电压、功放的输入电流。
第二方面，提供一种DPD校正方法，包括：
根据DPD校正装置的输入信号、功放的输出信号确定标准校正系数；
根据所述标准校正系数以及功放状态表征值，确定校正应用系数；其中，所述功放状态表征值和至少一种功放状态参数的参数值相关；
基于所述校正应用系数，进行DPD校正。
结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，当功放状态表征值的数量为一个，和一种功放状态参数在一个度量尺度下的参数值相关时，根据所述标准校正系数以及功放状态表征值，确定校正应用系数，具体包括基于下述公式确定校正应用系数：
其中，q为功放状态表征值；
cpml(q)为校正应用系数；
cpmls为标准校正系数；
gs(q)为一组非线性基函数，s＝0、1、...、S-1，S为非线性基函数的数量，S≥1。
结合第二方面，在第二种可能的实现方式中，当功放状态表征值的数量为K个，和一种功放状态参数在K个度量尺度下的参数值分别相关时，根据所述标准校正系数以及功放状态表征值，确定校正应用系数，具体包括基于下述公式确定校正应用系数：
其中，qk为功放状态表征值，k＝0、1、...、K-1，K＞1；
cpml(q0，q1，...，qK-1)为校正应用系数；
cpmlks为标准校正系数；
gs，k(qk)为一组非线性基函数，s＝0、1、...、S-1，S为非线性基函数的数量，S≥1。
结合第二方面，在第三种可能的实现方式中，当功放状态表征值的数量为K个，和K种功放状态参数的参数值分别相关时，根据所述标准校正系数以及功放状态表征值，确定校正应用系数，具体包括基于下述公式确定校正应用系数：
其中，qk为功放状态表征值，k＝0、1、...、K-1，K＞1；
cpml(q0，q1，...，qK-1)为校正应用系数；
cpmlks为标准校正系数；
gs，k(qk)为一组非线性基函数，s＝0、1、...、S-1，S为非线性基函数的数量，S≥1。
结合第二方面，第二方面的第一种可能的实现方式，第二方面的第二种可能的实现方式，或者第二方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述功放状态参数具体包括功放的记忆效应的度量参数、功放的输入信号的功率、功放的输入信号的包络、功放的输入电压、功放的输入电流。
根据第一方面提供的DPD校正装置，第二方面提供的DPD校正方法，在对功放进行线性化校正时所应用的系数，即校正应用系数和功放状态表征值相关；即使功放在不同时刻状态变化较大，因为本发明提供的DPD校正方案考虑到了功放状态，因此相比于现有技术更为合理，能够保证校正效果。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为基于标准DPD校正方法的DPD校正装置的实现电路的逻辑示意图；
图2为本发明实施例提供的DPD校正装置的结构示意图；
图3为本发明实施例1提供的DPD校正装置的实现电路的逻辑示意图之一；
图4为本发明实施例1提供的DPD校正装置的实现电路的逻辑示意图之二；
图5为本发明实施例2提供的DPD校正装置的实现电路的逻辑示意图之一；
图6为本发明实施例2提供的DPD校正装置的实现电路的逻辑示意图之二；
图7为本发明实施例3提供的DPD校正装置的实现电路的逻辑示意图之一；
图8为本发明实施例3提供的DPD校正装置的实现电路的逻辑示意图之二；
图9为本发明实施例提供的DPD校正方法的流程示意图。
具体实施方式
为了给出保证DPD校正效果的实现方案，本发明实施例提供了一种DPD校正装置及方法，以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明实施例提供一种DPD校正装置，如图2所示，具体包括：
解算单元201，用于根据DPD校正装置的输入信号、功放的输出信号确定标准校正系数；
确定单元202，用于根据解算单元201确定的标准校正系数以及功放状态表征值，确定校正应用系数；其中，功放状态表征值和至少一种功放状态参数的参数值相关；
校正单元203，用于基于确定单元202确定的校正应用系数，进行DPD校正。
其中，功放状态参数具体包括功放的记忆效应的度量参数、功放的输入信号的功率、功放的输入信号的包络、功放的输入电压、功放的输入电流等参数。前述参数仅为示例，并不用于限定本发明，其它能够表征功放状态的参数也可以作为本发明中功放状态参数的一种。
下面用具体实施例对本发明实施例提供的上述DPD校正装置进行详细描述。
实施例1：
在本发明实施例1中，功放状态表征值的数量为一个，和一种功放状态参数在一个度量尺度下的参数值相关，例如，功放状态表征值仅和功放的记忆效应的度量参数在单位为微秒下的参数值相关。
解算单元201，具体可以根据DPD校正装置的输入信号与功放的输出信号的差异采用自适应迭代算法确定标准校正系数。
在解算单元201确定标准校正系数后，确定单元202具体可以基于下述公式确定校正应用系数：
其中，q为功放状态表征值；
cpml(q)为校正应用系数；
cpmls为标准校正系数；
gs(q)为一组非线性基函数，s＝0、1、...、S-1，S为非线性基函数的数量，S≥1。
在确定单元202确定校正应用系数cpml(q)后，校正单元203基于该校正应用系数进行DPD校正：
其中，x(n)为DPD校正装置的输入信号；
y(n)为DPD校正装置的输出信号；
fl(|x(n)|)为一组非线性函数，l＝0、1、...、L-1；
m和p为记忆参数。
即此时可以将gs(q)·fl(|x(n-m)|)·x(n-p)作为DPD校正的基函数，来拟合功放的非线性，解算单元201按照该基函数确定标准校正系数cpmls。
本发明实施例1提供的DPD校正装置的实现电路逻辑可以如图3所示，DPD校正装置包括L×M×P个非线性模块，其中，L为非线性函数fl(|x(n)|)的数量，M为记忆参数m的数量，P为记忆参数p的数量。
在每个非线性模块中，采用延时器Delay1对输入信号x(n)进行处理，得到x(n-p)；同时，对输入信号x(n)取绝对值得到|x(n)|，再采用延时器2对|x(n)|进行处理，得到|x(n-m)|，作为函数fl()的输入；校正应用系数cpml(q)与函数fl()的输出fl(|x(n-m)|)的乘积再与延时器1的输出x(n-p)的乘积，即为该非线性模块的输出，L×M×P个非线性模块的输出之和即为该DPD校正装置的输出。
进一步的，也可以采用二维的查找表实现图3所示的DPD校正装置，如图4所示，此时：
其中，LUT2D为二维查找表，计算好q和|x(n-m)|的组合与的值的对应关系，存储于该二维查找表LUT2D中，根据当前的功放状态表征值q和延时器2输出的|x(n-m)|，即可以确定出对应的的值。
上述非线性基函数gs(q)可以根据校正应用系数cpml(q)对功放状态表征值q的依赖关系选取。具体实施时，可以选取一组简单的区间指标函数作为非线性基函数gs(q)，例如：
其中，Is是对功放状态表征值q的范围区间I的一个划分，即
此时，校正应用系数对功放状态表征值q的依赖关系就是分段的常数。
在本发明实施例1中，在对功放进行线性化校正时所应用的系数，即校正应用系数和一种功放状态参数在一个度量尺度下的参数值相关，即使功放在不同时刻状态变化较大，也能够保证DPD校正效果。
实施例2：
在本发明实施例2中，功放状态表征值的数量为K个，和一种功放状态参数在K个度量尺度下的参数值分别相关，例如，功放状态表征值的数量为三个，其中，一个功放状态表征值和功放的记忆效应的度量参数在单位为微秒下的参数值相关，一个功放状态表征值和功放的记忆效应的度量参数在单位为毫秒下的参数值相关，一个功放状态表征值和功放的记忆效应的度量参数在单位为秒下的参数值相关。
解算单元201，具体可以根据DPD校正装置的输入信号与功放的输出信号的差异采用自适应迭代算法确定标准校正系数。
在解算单元201确定标准校正系数后，确定单元202具体可以基于下述公式确定校正应用系数：
其中，qk为功放状态表征值，k＝0、1、...、K-1，K＞1；
cpml(q0，q1，...，qK-1)为校正应用系数；
cpmlks为标准校正系数；
gs，k(qk)为一组非线性基函数，s＝0、1、...、S-1，S为非线性基函数的数量，S≥1。
在确定单元202确定校正应用系数cpml(q0，q1，...，qK-1)后，校正单元203基于该校正应用系数进行DPD校正：
其中，x(n)为DPD校正装置的输入信号；
y(n)为DPD校正装置的输出信号；
fl(|x(n)|)为一组非线性函数；
m和p为记忆参数。
即此时可以将gs，k(qk)·fl(|x(n-m)|)·x(n-p)作为DPD校正的基函数，来拟合功放的非线性，解算单元201按照该基函数确定标准校正系数cpmlks。
本发明实施例2提供的DPD校正装置的实现电路逻辑可以如图5所示。
进一步的，也可以采用K+1维的查找表实现图5所示的DPD校正装置，如图6所示，此时：
上述非线性基函数gs，k(qk)的选取方法可参见上述实施例1。
在本发明实施例2中，校正应用系数和一种功放状态参数在K个度量尺度下的参数值相关，因此，本发明实施例2方案可以应用于功放状态对某一种功放状态参数的多个尺度的度量有比较复杂的依赖关系的应用场景中。
实施例3：
在本发明实施例3中，功放状态表征值的数量为K个，和K种功放状态参数的参数值分别相关，例如，功放状态表征值的数量为三个，其中，一个功放状态表征值和功放的记忆效应的度量参数在单位为小时下的参数值相关，一个功放状态表征值和功放的输入信号的功率在单位为瓦下的参数值相关，一个功放状态表征值和功放的输入电压在单位为毫伏下的参数值相关。
解算单元201，具体可以根据DPD校正装置的输入信号与功放的输出信号的差异采用自适应迭代算法确定标准校正系数。
在解算单元201确定标准校正系数后，确定单元202具体可以基于下述公式确定校正应用系数：
其中，qk为功放状态表征值，k＝0、1、...、K-1，K＞1；
cpml(q0，q1，...，qK-1)为校正应用系数；
cpmlks为标准校正系数；
gs，k(qk)为一组非线性基函数，s＝0、1、...、S-1，S为非线性基函数的数量，S≥1。
在确定单元202确定校正应用系数cpml(q0，q1，...，qK-1)后，校正单元203基于该校正应用系数进行DPD校正：
其中，x(n)为DPD校正装置的输入信号；
y(n)为DPD校正装置的输出信号；
fl(|x(n)|)为一组非线性函数；
m和p为记忆参数。
即此时可以将作为DPD校正的基函数，来拟合功放的非线性，解算单元201按照该基函数确定标准校正系数cpmlks。
本发明实施例3提供的DPD校正装置的实现电路逻辑可以如图7所示。
进一步的，也可以采用K+1维的查找表实现图7所示的DPD校正装置，如图8所示，此时：
上述非线性基函数gs，k(qk)的选取方法可参见上述实施例1。
在本发明实施例3中，校正应用系数和K种功放状态参数的参数值相关，因此，本发明实施例3方案可以应用于功放状态对多种功放状态参数均有较强依赖关系的应用场景中。
基于同一发明构思，根据本发明上述实施例提供的DPD校正装置，相应地，本发明实施例还提供一种DPD校正方法，其结构示意图如图9所示，具体包括：
根据DPD校正装置的输入信号、功放的输出信号确定标准校正系数；
根据该标准校正系数以及功放状态表征值，确定校正应用系数；其中，该功放状态表征值和至少一种功放状态参数的参数值相关；
基于该校正应用系数，进行DPD校正。
进一步的，当功放状态表征值的数量为一个，和一种功放状态参数在一个度量尺度下的参数值相关时，根据该标准校正系数以及功放状态表征值，确定校正应用系数，具体包括基于下述公式确定校正应用系数：
其中，q为功放状态表征值；
cpml(q)为校正应用系数；
cpmls为标准校正系数；
gs(q)为一组非线性基函数，s＝0、1、...、S-1，S为非线性基函数的数量，S≥1。
进一步的，当功放状态表征值的数量为K个，和一种功放状态参数在K个度量尺度下的参数值分别相关时，根据该标准校正系数以及功放状态表征值，确定校正应用系数，具体包括基于下述公式确定校正应用系数：
其中，qk为功放状态表征值，k＝0、1、...、K-1，K＞1；
cpml(q0，q1，...，qK-1)为校正应用系数；
cpmlks为标准校正系数；
gs，k(qk)为一组非线性基函数，s＝0、1、...、S-1，S为非线性基函数的数量，S≥1。
进一步的，当功放状态表征值的数量为K个，和K种功放状态参数的参数值分别相关时，根据该标准校正系数以及功放状态表征值，确定校正应用系数，具体包括基于下述公式确定校正应用系数：
其中，qk为功放状态表征值，k＝0、1、...、K-1，K＞1；
cpml(q0，q1，...，qK-1)为校正应用系数；
cpmlks为标准校正系数；
gs，k(qk)为一组非线性基函数，s＝0、1、...、S-1，S为非线性基函数的数量，S≥1。
其中，该功放状态参数具体包括功放的记忆效应的度量参数、功放的输入信号的功率、功放的输入信号的包络、功放的输入电压、功放的输入电流。
上述流程中的各处理步骤可对应于图2-图8所示相应单元的功能，在此不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例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 (8)
1.一种数字预失真DPD校正装置，其特征在于，包括：
解算单元，用于根据DPD校正装置的输入信号、功放的输出信号确定标准校正系数；
确定单元，用于根据所述解算单元确定的标准校正系数以及功放状态表征值，确定校正应用系数；其中，所述功放状态表征值和至少一种功放状态参数的参数值相关；当功放状态表征值的数量为一个，和一种功放状态参数在一个度量尺度下的参数值相关时，基于下述公式确定校正应用系数：
其中，q为功放状态表征值；
cpml(q)为校正应用系数；
cpmls为标准校正系数；
gs(q)为一组非线性基函数，s＝0、1、…、S-1，S为非线性基函数的数量，S≥1；
校正单元，用于基于所述确定单元确定的校正应用系数，进行DPD校正。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述确定单元，具体用于当功放状态表征值的数量为K个，和一种功放状态参数在K个度量尺度下的参数值分别相关时，基于下述公式确定校正应用系数：
其中，qk为功放状态表征值，k＝0、1、…、K-1，K>1；
cpml(q0，q1，…，qK-1)为校正应用系数；
cpmlks为标准校正系数；
gs，k(qk)为一组非线性基函数，s＝0、1、…、S-1，S为非线性基函数的数量，S≥1。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述确定单元，具体用于当功放状态表征值的数量为K个，和K种功放状态参数的参数值分别相关时，基于下述公式确定校正应用系数：
其中，qk为功放状态表征值，k＝0、1、…、K-1，K>1；
cpml(q0，q1，…，qK-1)为校正应用系数；
cpmlks为标准校正系数；
gs，k(qk)为一组非线性基函数，s＝0、1、…、S-1，S为非线性基函数的数量，S≥1。
4.如权利要求1-3任一所述的装置，其特征在于，所述功放状态参数具体包括功放的记忆效应的度量参数、功放的输入信号的功率、功放的输入信号的包络、功放的输入电压、功放的输入电流。
5.一种数字预失真DPD校正方法，其特征在于，包括：
根据DPD校正装置的输入信号、功放的输出信号确定标准校正系数；
根据所述标准校正系数以及功放状态表征值，确定校正应用系数；其中，所述功放状态表征值和至少一种功放状态参数的参数值相关；
当功放状态表征值的数量为一个，和一种功放状态参数在一个度量尺度下的参数值相关时，根据所述标准校正系数以及功放状态表征值，确定校正应用系数，具体包括基于下述公式确定校正应用系数：
其中，q为功放状态表征值；
cpml(q)为校正应用系数；
cpmls为标准校正系数；
gs(q)为一组非线性基函数，s＝0、1、…、S-1，S为非线性基函数的数量，S≥1；
基于所述校正应用系数，进行DPD校正。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，当功放状态表征值的数量为K个，和一种功放状态参数在K个度量尺度下的参数值分别相关时，根据所述标准校正系数以及功放状态表征值，确定校正应用系数，具体包括基于下述公式确定校正应用系数：
其中，qk为功放状态表征值，k＝0、1、…、K-1，K>1；
cpml(q0，q1，…，qK-1)为校正应用系数；
cpmlks为标准校正系数；
gs，k(qk)为一组非线性基函数，s＝0、1、…、S-1，S为非线性基函数的数量，S≥1。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，当功放状态表征值的数量为K个，和K种功放状态参数的参数值分别相关时，根据所述标准校正系数以及功放状态表征值，确定校正应用系数，具体包括基于下述公式确定校正应用系数：
其中，qk为功放状态表征值，k＝0、1、…、K-1，K>1；
cpml(q0，q1，…，qK-1)为校正应用系数；
cpmlks为标准校正系数；
gs，k(qk)为一组非线性基函数，s＝0、1、…、S-1，S为非线性基函数的数量，S≥1。
8.如权利要求5-7任一所述的方法，其特征在于，所述功放状态参数具体包括功放的记忆效应的度量参数、功放的输入信号的功率、功放的输入信号的包络、功放的输入电压、功放的输入电流。
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