CN108199690B - 基于三次样条的带限ddr函数模型的功率放大器数字预失真装置及方法 - Google Patents
基于三次样条的带限ddr函数模型的功率放大器数字预失真装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108199690B CN108199690B CN201810009656.8A CN201810009656A CN108199690B CN 108199690 B CN108199690 B CN 108199690B CN 201810009656 A CN201810009656 A CN 201810009656A CN 108199690 B CN108199690 B CN 108199690B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- digital
- band
- limited
- function model
- baseband signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/32—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
- H03F1/3241—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion using predistortion circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
- H03F2200/451—Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being a radio frequency amplifier
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于三次样条的带限DDR函数模型的功率放大器数字预失真装置，包括基于三次样条的带限DDR函数模型的数字预失真器，数字基带信号x(n)经过数字预失真器后生成预失真信号xpre(n)，预失真信号xpre(n)依次经过数模转换器、宽带正交调制器、功率放大器、衰减耦合器、模拟带通滤波器、宽带正交解调器和模数转换器之后生成带限数字基带信号u(n)，带限数字基带信号u(n)和数字基带信号x(n)分别送入基于三次样条的带限DDR函数模型的数字预失真训练模块，基于三次样条的带限DDR函数模型的数字预失真训练模块生成的信号送入数字预失真器。本发明降低了DDR函数模型多项式的阶数，减少了乘法器的使用数量，降低了数字信号处理的复杂度。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信领域，特别是涉及一种基于三次样条的带限DDR函数模型的功率放大器数字预失真装置及方法。
背景技术
随着第四代移动通信系统的广泛应用，第五代移动通信技术的研究深入，通信系统的数据流量日益增加，为了提高频谱利用率，系统中传输基带信号的带宽在变大，复杂的调制方式导致信号峰均比在变高，宽带高峰均比的基带信号对射频功率放大器的线性对要求很高。
因为宽带信号经过非线性功放会产生频谱扩展现象，所以收发系统需使用高速DAC和ADC才能满足传统数字预失真技术的实现条件，高速模数、数模转换带来的高成本是预失真技术的发展瓶颈。用低速转换器来实现宽带的数字预失真是数字预失真技术的研究热点。
《Band-Limited Volterra Series-Based Digital Predistortion forWideband RFPower Amplifiers》介绍了使用带限方法降低ADC采样速率的技术，但论文中使用的DDR函数模型存在阶数高、实现困难的问题。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种函数模型阶数少、容易实现的基于三次样条的带限DDR函数模型的功率放大器数字预失真装置及方法。
技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明所述的基于三次样条的带限DDR函数模型的功率放大器数字预失真装置，包括基于三次样条的带限DDR函数模型的数字预失真器，数字基带信号x(n)经过数字预失真器后生成预失真信号xpre(n)，预失真信号xpre(n)依次经过数模转换器、宽带正交调制器、功率放大器、衰减耦合器、模拟带通滤波器、宽带正交解调器和模数转换器之后生成带限数字基带信号u(n)，带限数字基带信号u(n)和数字基带信号x(n)分别送入基于三次样条的带限DDR函数模型的数字预失真训练模块，基于三次样条的带限DDR函数模型的数字预失真训练模块生成的信号送入数字预失真器。
进一步，所述基于三次样条的带限DDR函数模型包括三次样条函数、数字FIR低通滤波器和带限的DDR函数，三次样条函数Sl(x)如式(1)所示：
其中，l为记忆深度，x为输入信号，Kl为对于非线性拟合区间的分段次数，αj,l和βi,l为三次样条函数的系数，λj为分段门限值。
进一步，所述带限数字基带信号u(n)如式(2)所示：
其中，P为非线性阶数，M为记忆深度，K为数字FIR低通滤波器阶数，g2p+1,1、g2p+1,2、g2p+1,3(i)和g2p+1,4(i)为函数模型的系数，x*(n)为信号的共轭，ω(k)为数字FIR低通滤波器的系数。
进一步，所述带限数字基带信号u(n)如式(3)所示：
其中，P为非线性阶数，M为记忆深度，K为数字FIR低通滤波器阶数，g2p+1,1和g2p+1,2为函数模型的系数，x*(n)为信号的共轭，ω(k)为数字FIR低通滤波器的系数，Part1如式(4)所示，Part2如式(5)所示；
其中，Kl为对于非线性拟合区间的分段次数，αj,l和βi,l为三次样条函数的系数，λj为分段门限值。
本发明所述的基于三次样条的带限DDR函数模型的功率放大器数字预失真方法，包括以下步骤：
S1：对数字基带信号x(n)进行基于三次样条的带限DDR函数模型的数字预失真处理，生成预失真信号xpre(n)；
S2：对预失真信号xpre(n)依次进行数模转换、宽带正交调制和功率放大，生成模拟射频信号；
S3：模拟射频信号依次进行衰减耦合、模拟带通滤波、宽带正交解调和模数转换后生成带限数字基带信号u(n)；
S4：将数字基带信号x(n)和带限数字基带信号u(n)同步后进行基于三次样条的带限DDR函数模型的数字预失真训练，对数字基带信号x(n)和带限数字基带信号u(n)进行参数训练，确定基于三次样条的带限DDR函数模型的参数。
进一步，所述步骤S4中，基于三次样条的带限DDR函数模型参数按照以下步骤确定：
S41：获取数字基带信号x(n)和带限数字基带信号u(n)并做归一化和对齐处理；
S42：确定基于三次样条的带限DDR函数模型的门限值λj、记忆深度M和数字FIR低通滤波器的阶数K；
S43：根据门限值λj、记忆深度M和数字FIR低通滤波器的阶数K，利用待定系数法对数字基带信号x(n)和带限数字基带信号u(n)进行参数训练，确定参数。
进一步，所述步骤S41中的对齐处理采用两步对齐算法：第一次对齐注重算法速度，第二次对齐注重算法精度。
进一步，所述门限值λj均匀分布在0到1之间。
有益效果：本发明公开了一种基于三次样条的带限DDR函数模型的功率放大器数字预失真装置及方法，相比现有技术，具有以下有益效果：
1)本发明使用三次样条函数，降低了DDR函数模型多项式的阶数，减少了乘法器的使用数量，降低了数字信号处理的复杂度；
2)本发明中的函数模型用更少的模型系数，保证了很好的预失真效果，算法运算速率更快。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中数字预失真装置的结构示意图；
图2为本发明具体实施方式中数字预失真方法的流程图；
图3为本发明具体实施方式在模数转换器采样频率200MHz，带限的简化非线性滤波方法下，数字预失真后的功率谱。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的介绍。
本具体实施方式公开了一种基于三次样条的带限DDR函数模型的功率放大器数字预失真装置，如图1所示，包括基于三次样条的带限DDR函数模型的数字预失真器，数字基带信号x(n)经过数字预失真器后生成预失真信号xpre(n)，预失真信号xpre(n)依次经过数模转换器、宽带正交调制器、功率放大器、衰减耦合器、模拟带通滤波器、宽带正交解调器和模数转换器之后生成带限数字基带信号u(n)，带限数字基带信号u(n)和数字基带信号x(n)分别送入基于三次样条的带限DDR函数模型的数字预失真训练模块，基于三次样条的带限DDR函数模型的数字预失真训练模块生成的信号送入数字预失真器。
基于三次样条的带限DDR函数模型包括三次样条函数、数字FIR低通滤波器和带限的DDR函数，三次样条函数Sl(x)如式(1)所示：
其中，l为记忆深度，x为输入信号，Kl为对于非线性拟合区间的分段次数，αj,l和βi,l为三次样条函数的系数，λj为分段门限值。
数字基带信号x(n)为I/Q双音复信号，测试中使用的是5子载波100MHz带宽的LTE-A信号，峰均比为7，可以很好的体现预失真装置对于宽带信号的预失真处理能力。
带限数字基带信号u(n)如式(2)所示：
其中，P为非线性阶数，M为记忆深度，K为数字FIR低通滤波器阶数，g2p+1,1、g2p+1,2、g2p+1,3(i)和g2p+1,4(i)为函数模型的系数，x*(n)为信号的共轭，ω(k)为数字FIR低通滤波器的系数。
带限数字基带信号u(n)如式(3)所示：
其中，P为非线性阶数，M为记忆深度，K为数字FIR低通滤波器阶数，g2p+1,1和g2p+1,2为函数模型的系数，x*(n)为信号的共轭，ω(k)为数字FIR低通滤波器的系数，Part1如式(4)所示，Part2如式(5)所示；
其中，Kl为对于非线性拟合区间的分段次数，αj,l和βi,l为三次样条函数的系数，λj为分段门限值。
本具体实施方式还公开了基于三次样条的带限DDR函数模型的功率放大器数字预失真方法，如图2所示，包括以下步骤：
S1：对数字基带信号x(n)进行基于三次样条的带限DDR函数模型的数字预失真处理，生成预失真信号xpre(n)；
S2：对预失真信号xpre(n)依次进行数模转换、宽带正交调制和功率放大，生成模拟射频信号；
S3：模拟射频信号依次进行衰减耦合、模拟带通滤波、宽带正交解调和模数转换后生成带限数字基带信号u(n)；
S4：将数字基带信号x(n)和带限数字基带信号u(n)同步后进行基于三次样条的带限DDR函数模型的数字预失真训练，对数字基带信号x(n)和带限数字基带信号u(n)进行参数训练，确定基于三次样条的带限DDR函数模型的参数。
步骤S4中，基于三次样条的带限DDR函数模型参数按照以下步骤确定：
S41：获取数字基带信号x(n)和带限数字基带信号u(n)并做归一化和对齐处理；对齐处理采用两步对齐算法：第一次对齐注重算法速度，第二次对齐注重算法精度；
S42：确定基于三次样条的带限DDR函数模型的门限值λj、记忆深度M和数字FIR低通滤波器的阶数K；
S43：根据门限值λj、记忆深度M和数字FIR低通滤波器的阶数K，利用待定系数法对数字基带信号x(n)和带限数字基带信号u(n)进行参数训练，确定参数。
以100MHz带宽的5子载波LTE-A信号输入一个2.15GHz射频宽带功率放大器为例，功放输入输出数据同步对齐后，做归一化处理。
模数转换器的采样频率为200MSa/s,预失真模型参数设置为J＝8，M＝2，
时，基于三次样条的带限DDR函数模型的数字预失真信号经过功放后的频谱如图3所示，可以看出才采样频率只有信号带宽2倍的情况下，功放的线性度和记忆效应得到了很好的补偿。
由上述可知，本发明将三次样条函数运用在带限DDR函数模型上，减少了多项式函数模型阶数，减少了模型的系数个数，降低了数字预失真的实现成本与难度，能很好的补偿功率放大器复杂的非线性特性。
Claims (6)
1.基于三次样条的带限DDR函数模型的功率放大器数字预失真装置，其特征在于：包括基于三次样条的带限DDR函数模型的数字预失真器，数字基带信号x(n)经过数字预失真器后生成预失真信号xpre(n)，预失真信号xpre(n)依次经过数模转换器、宽带正交调制器、功率放大器、衰减耦合器、模拟带通滤波器、宽带正交解调器和模数转换器之后生成带限数字基带信号u(n)，带限数字基带信号u(n)和数字基带信号x(n)分别送入基于三次样条的带限DDR函数模型的数字预失真训练模块，基于三次样条的带限DDR函数模型的数字预失真训练模块生成的信号送入数字预失真器；所述基于三次样条的带限DDR函数模型包括三次样条函数、数字FIR低通滤波器和带限的DDR函数；所述三次样条函数Sl(x)如式(1)所示，所述带限数字基带信号u(n)如式(2)：
其中，l为记忆深度，x为输入信号，Kl为对于非线性拟合区间的分段次数，αj,l和βi,l为三次样条函数的系数，λj为分段门限值,
其中，P为非线性阶数，M为记忆深度，K为数字FIR低通滤波器阶数，g2p+1,1和g2p+1,2为函数模型的系数，x*(n)为信号的共轭，ω(k)为数字FIR低通滤波器的系数，Part1如式(3)所示，Part2如式(4)所示；
其中，Kl为对于非线性拟合区间的分段次数，αj,l和βi,l为三次样条函数的系数，λj为分段门限值。
2.根据权利要求1所述的基于三次样条的带限DDR函数模型的功率放大器数字预失真装置，其特征在于：所述带限数字基带信号u(n)如式(5)所示：
其中，P为非线性阶数，M为记忆深度，K为数字FIR低通滤波器阶数，g2p+1,1、g2p+1,2、g2p+1,3(i)和g2p+1,4(i)为函数模型的系数，x*(n)为信号的共轭，ω(k)为数字FIR低通滤波器的系数。
3.基于三次样条的带限DDR函数模型的功率放大器数字预失真方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：对数字基带信号x(n)进行基于三次样条的带限DDR函数模型的数字预失真处理，生成预失真信号xpre(n)；
S2：对预失真信号xpre(n)依次进行数模转换、宽带正交调制和功率放大，生成模拟射频信号；
S3：模拟射频信号依次进行衰减耦合、模拟带通滤波、宽带正交解调和模数转换后生成带限数字基带信号u(n)；
S4：将数字基带信号x(n)和带限数字基带信号u(n)同步后进行基于三次样条的带限DDR函数模型的数字预失真训练，对数字基带信号x(n)和带限数字基带信号u(n)进行参数训练，确定基于三次样条的带限DDR函数模型的参数。
4.根据权利要求3所述的基于三次样条的带限DDR函数模型的功率放大器数字预失真方法，其特征在于：所述步骤S4中，基于三次样条的带限DDR函数模型参数按照以下步骤确定：
S41：获取数字基带信号x(n)和带限数字基带信号u(n)并做归一化和对齐处理；
S42：确定基于三次样条的带限DDR函数模型的门限值λj、记忆深度M和数字FIR低通滤波器的阶数K；
S43：根据门限值λj、记忆深度M和数字FIR低通滤波器的阶数K，利用待定系数法对数字基带信号x(n)和带限数字基带信号u(n)进行参数训练，确定参数。
5.根据权利要求4所述的基于三次样条的带限DDR函数模型的功率放大器数字预失真方法，其特征在于：所述步骤S41中的对齐处理采用两步对齐算法：第一次对齐注重算法速度，第二次对齐注重算法精度。
6.根据权利要求4所述的基于三次样条的带限DDR函数模型的功率放大器数字预失真方法，其特征在于：所述门限值λj均匀分布在0到1之间。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810009656.8A CN108199690B (zh) | 2018-01-05 | 2018-01-05 | 基于三次样条的带限ddr函数模型的功率放大器数字预失真装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810009656.8A CN108199690B (zh) | 2018-01-05 | 2018-01-05 | 基于三次样条的带限ddr函数模型的功率放大器数字预失真装置及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108199690A CN108199690A (zh) | 2018-06-22 |
| CN108199690B true CN108199690B (zh) | 2021-04-06 |
Family
ID=62588403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810009656.8A Active CN108199690B (zh) | 2018-01-05 | 2018-01-05 | 基于三次样条的带限ddr函数模型的功率放大器数字预失真装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108199690B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112653470B (zh) * | 2020-12-08 | 2022-10-14 | 电子科技大学 | 一种三次样条插值dac数字前端系统 |
| CN113612454B (zh) * | 2021-08-12 | 2023-09-08 | 东南大学 | 一种基于带限幅度选择仿射函数模型的功放数字预失真装置及方法 |
| CN114329933B (zh) * | 2021-12-20 | 2022-08-23 | 北京力通通信有限公司 | 一种宽带功率放大器输入输出特性拟合方法 |
| CN117875246B (zh) * | 2024-03-12 | 2024-05-14 | 榕芯科技(成都)有限公司 | 包含记忆效应的功率放大器宽带非线性行为模型建模方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7908306B1 (en) * | 2003-03-21 | 2011-03-15 | D2Audio Corp | SRC with multiple sets of filter coefficients in memory and a high order coefficient interpolator |
| US9705477B2 (en) * | 2008-04-30 | 2017-07-11 | Innovation Digital, LLC | Compensator for removing nonlinear distortion |
| CN102427438A (zh) * | 2011-11-29 | 2012-04-25 | 电子科技大学 | 一种自适应数字预失真参数训练方法 |
| WO2012126431A2 (zh) * | 2012-05-24 | 2012-09-27 | 华为技术有限公司 | 预失真校正方法、预失真校正装置、发射机及基站 |
| CN104237871B (zh) * | 2013-06-08 | 2017-01-11 | 中国科学院声学研究所 | 一种基于相位补偿的时延差估计方法 |
| CN103715992B (zh) * | 2013-12-17 | 2016-08-17 | 东南大学 | 基于简化Volterra级数的功放预失真装置及方法 |
| US9794006B2 (en) * | 2014-05-08 | 2017-10-17 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Envelope tracking RF transmitter calibration |
| CN105656434B (zh) * | 2015-12-31 | 2019-08-13 | 东南大学 | 基于修改分段线性函数的功放数字预失真装置及方法 |
| CN106877825B (zh) * | 2017-01-25 | 2020-04-24 | 东南大学 | 基于带限的简化非线性滤波器的数字预失真装置及方法 |
-
2018
- 2018-01-05 CN CN201810009656.8A patent/CN108199690B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108199690A (zh) | 2018-06-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106877825B (zh) | 基于带限的简化非线性滤波器的数字预失真装置及方法 | |
| CN108199690B (zh) | 基于三次样条的带限ddr函数模型的功率放大器数字预失真装置及方法 | |
| US20230370098A1 (en) | System and method for increasing bandwidth for digital predistortion in multi-channel wideband communication systems | |
| CN103715992B (zh) | 基于简化Volterra级数的功放预失真装置及方法 | |
| CN102893399B (zh) | 预失真校正方法、预失真校正装置、发射机及基站 | |
| CN105656434B (zh) | 基于修改分段线性函数的功放数字预失真装置及方法 | |
| CN106506417A (zh) | 一种窄带反馈的数字预失真系统与方法 | |
| CN104883140A (zh) | 基于宽带射频功率放大器的数字预失真装置 | |
| CN103117964A (zh) | 一种60GHz毫米波通信系统下的信号检测方法与装置 | |
| CN102075469B (zh) | 用于数字预失真系统的信号延迟时间的估计方法 | |
| CN109462562A (zh) | 一种应用于多模式rru的数字预失真处理方法 | |
| CN106685368A (zh) | 一种欠采样反馈的数字预失真系统与方法 | |
| CN114189413B (zh) | 一种基于fpga的多载波宽带数字预失真装置 | |
| CN113868994A (zh) | 适用于基于cpwl函数的功放模型的门限值优化方法 | |
| CN110266276B (zh) | 5g超宽带功率放大器低速数字预失真方法 | |
| CN201409180Y (zh) | 一种数字电视发射机自适应基带线性化装置 | |
| CN107294546B (zh) | 一种数字预失真系统中射频链路及其工作方法 | |
| CN109617841B (zh) | 机载数据链中固态功放ofdm信号数字预失真模块及实现方法 | |
| CN104301269B (zh) | 等效采样预失真系统及其方法 | |
| CN102904846B (zh) | 一种适应快变信号的数字预失真处理方法 | |
| CN109039969B (zh) | 宽带数字预失真器的实现方法 | |
| CN108134584B (zh) | 针对宽带射频功率放大器的带内与带外联合数字预失真系统及方法 | |
| CN106850493A (zh) | 一种复合非线性注入式峰均功率比抑制与数字预失真方法 | |
| CN113612453A (zh) | 一种低采样率反馈的数字预失真校正方法与装置 | |
| CN113612454B (zh) | 一种基于带限幅度选择仿射函数模型的功放数字预失真装置及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |