CN110971197A - 数字预失真装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种数字预失真装置及方法，该数字预失真装置包括依次连接的预失真器、功放、环形器，还包括：反馈耦合单元，用于在所述环形器后取样，以产生反馈取样信号；干扰消除单元，用于消除所述反馈取样信号中混入的反向干扰信号；训练单元，用于对所述预失真器的输入信号及所述干扰消除单元的输出信号进行训练，以为所述预失真器产生校正非线性的参数。实施本发明的技术方案，通过在数字预失真装置中设置干扰消除单元来消除环形器后取样中混入的反向干扰信号，改善环形器后反馈取样信号的信噪比，提升数字预失真性能。

Description

数字预失真装置及方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种数字预失真装置及方法。

背景技术

在基站发射机中，由于功放的和其它射频器件的非线性，会导致发射信号的矢量误差和互调指标恶化，一般采用数字预失真方式进行校正。为防止天线耦合反向信号、发射机内部产生的反向信号以及负载变化对功放性能的影响，通常在功放和滤波器之间放置环形器，进行单向隔离。数字预失真的反馈取样点一般设置在功放和环形器之间，如图1所示，它可以校正环形器前所有模块的非线性，但是无法校正环形器的非线性。在多载波窄带基站发射机中，因为材料和体积的限制，环形器的非线性无法满足系统的互调指标要求，为解决这个问题，可将数字预失真的反馈取样点设置在环形器后，如图2所示，但是在实际应用中由于缺少了环形器的隔离作用，天线耦合的反向干扰信号D3和发射机内部产生的反向干扰信号D2会随正常的反馈信号D1一起耦合到反馈取样信号中，这部分反向信号恶化了正常反馈信号的信噪比，进一步会恶化数字预失真性能，特别对多载波窄带基站发射机，直接使用环形器后耦合信号会严重影响数字预失真性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的所混入的反向干扰信号会恶化了正常反馈信号的信噪比的缺陷，提供一种数字预失真装置及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种数字预失真装置，包括依次连接的预失真器、功放、环形器，还包括：

反馈耦合单元，用于在所述环形器后取样，以产生反馈取样信号；

干扰消除单元，用于消除所述反馈取样信号中混入的反向干扰信号；

训练单元，用于对所述预失真器的输入信号及所述干扰消除单元的输出信号进行训练，以为所述预失真器产生校正非线性的参数。

优选地，所述干扰消除单元包括：

第一干扰消除模块，用于消除所述反馈取样信号中混入的天线耦合反向干扰信号；和/或，

第二干扰消除模块，用于消除所述反馈取样信号中混入的发射机内部产生反向干扰信号。

优选地，所述第一干扰消除模块包括：

第一预处理子模块，用于对所述反馈取样信号与所述预失真器的输入信号进行比较，并根据比较结果对所述反馈取样信号进行补偿处理；

第一检测子模块，用于根据所述比较结果确定所述反馈取样信号中是否存在天线耦合反向干扰信号；

第一提取子模块，用于根据所述预失真器的输入信号及补偿处理后的反馈取样信号，提取所述天线耦合反向干扰信号的第一特征参数；

第一消除子模块，用于根据所述第一特征参数产生第一反向消除信号，并将所述第一反向消除信号与补偿处理后的反馈取样信号进行对消处理。

优选地，所述第二干扰消除模块包括：

第二预处理子模块，用于对所述反馈取样信号与所述预失真器的输入信号进行比较，并根据比较结果对所述反馈取样信号进行补偿处理；

第二检测子模块，用于根据所述比较结果确定所述反馈取样信号中是否存在发射机内部产生反向干扰信号；

第二提取子模块，用于根据所述预失真器的输入信号及补偿处理后的反馈取样信号，提取所述发射机内部产生反向干扰信号的第二特征参数；

第二消除子模块，用于根据所述第二特征参数产生第二反向消除信号，并将所述第二反向消除信号与补偿处理后的反馈取样信号进行对消处理。

优选地，还包括设置在所述环形器后的滤波器，而且，

所述反馈耦合单元，用于在所述滤波器后取样，以产生反馈取样信号。

本发明还构造一种数字预失真方法，包括：

在环形器后取样，以产生反馈取样信号；

消除所述反馈取样信号中混入的反向干扰信号；

对预失真器的输入信号及消除后的反馈取样信号进行训练，以为所述预失真器产生校正非线性的参数。

优选地，消除所述反馈取样信号中混入的反向干扰信号，包括：

消除所述反馈取样信号中混入的天线耦合反向干扰信号；和/或，

消除所述反馈取样信号中混入的发射机内部产生反向干扰信号。

优选地，消除所述反馈取样信号中混入的天线耦合反向干扰信号，包括：

对所述反馈取样信号与所述预失真器的输入信号进行比较，并根据比较结果对所述反馈取样信号进行补偿处理；

根据所述比较结果确定所述反馈取样信号中是否存在天线耦合反向干扰信号；

根据所述预失真器的输入信号及补偿处理后的反馈取样信号，提取所述天线耦合反向干扰信号的第一特征参数；

根据所述第一特征参数产生第一反向消除信号，并将所述第一反向消除信号与补偿处理后的反馈取样信号进行对消处理。

优选地，消除所述反馈取样信号中混入的发射机内部产生反向干扰信号，包括：

对所述反馈取样信号与所述预失真器的输入信号进行比较，并根据比较结果对所述反馈取样信号进行补偿处理；

根据所述比较结果确定所述反馈取样信号中是否存在发射机内部产生反向干扰信号；

根据所述预失真器的输入信号及补偿处理后的反馈取样信号，提取所述发射机内部产生反向干扰信号的第二特征参数；

根据所述第二特征参数产生第二反向消除信号，并将所述第二反向消除信号与补偿处理后的反馈取样信号进行对消处理。

优选地，对所述反馈取样信号与所述预失真器的输入信号进行比较，并根据比较结果对所述反馈取样信号进行补偿处理，包括：

计算所述反馈取样信号与所述预失真器的输入信号之间的时延差，并在所述反馈取样信号中补偿所述时延差；

计算所述反馈取样信号与所述预失真器的输入信号之间的功率差，并在所述反馈取样信号中补偿所述功率差；

计算所述反馈取样信号与所述预失真器的输入信号之间的相位差和频率差，并在所述反馈取样信号中补偿所述相位差和频率差。

本发明所提供的技术方案，通过在数字预失真装置中设置干扰消除单元来消除环形器后取样中混入的反向干扰信号，改善环形器后反馈取样信号的信噪比，提升数字预失真性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例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。附图中：

图1是现有技术的一种数字预失真装置的结构示意图；

图2是现有技术的另一种数字预失真装置的结构示意图；

图3是本发明数字预失真装置实施例一的逻辑结构图；

图4是本发明第一干扰消除模块实施例一的逻辑结构图；

图5是本发明第二干扰消除模块实施例二的逻辑结构图；

图6是本发明数字预失真装置实施例二的结构示意图；

图7是本发明数字预失真装置实施例三的结构示意图；

图8是本发明数字预失真装置实施例四的结构示意图；

图9是本发明数字预失真方法实施例一的流程图。

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。

本发明针对现有技术中从环形器后取样导致的数字预失真性能恶化的缺陷，提出了一种数字预失真装置及方法，当从环形器后取样时，消除反馈取样信号中混入的反向干扰信号，改善反馈取样信号的信噪比，提升数字预失真性能。

图3是本发明数字预失真装置实施例一的逻辑结构图，该实施例的数字预失真装置包括依次连接的预失真器10、功放20、环形器30，还包括反馈耦合单元40、干扰消除单元50和训练单元60，其中，预失真器10用于产生校正非线性的数字预失真信号；功放20用于放大模拟信号和产生非线性失真；环形器30用于隔离功放和负载，降低反向干扰信号的影响，提升反馈取样信号的信噪比；反馈耦合单元40用于在环形器30后取样，以产生反馈取样信号；干扰消除单元50用于消除反馈取样信号中混入的反向干扰信号，以提升反馈取样信号的信噪比；训练单元60用于对预失真器10的输入信号及干扰消除单元50的输出信号进行训练，以为预失真器10产生校正非线性的参数，例如可采用最小二乘算法进行训练，具体地，首先根据预失真器10的输入信号计算出自相关矩阵，再根据预失真器10的输入信号和干扰消除单元50的输出信号之间的误差计算出互相关矩阵，最后采用矩阵分解算法计算出校正非线性的参数。

进一步地，干扰消除单元50包括第一干扰消除模块和/或第二干扰消除模块，其中，第一干扰消除模块用于消除所述反馈取样信号中混入的天线耦合反向干扰信号；第二干扰消除模块用于消除所述反馈取样信号中混入的发射机内部产生反向干扰信号。

结合图4，第一干扰消除模块51包括第一预处理子模块511、第一检测子模块512、第一提取子模块513和第一消除子模块514，其中：

第一预处理子模块511用于对反馈取样信号与预失真器的输入信号进行比较，并根据比较结果对反馈取样信号进行补偿处理，即，将反馈取样信号与预失真器的输入信号进行对齐处理，包括延时、功率、相位和频偏等对齐处理，但是不限于上述处理。在一个具体应用中，首先，基于互相关算法计算出反馈取样信号和预失真器输入信号间的时延差，在反馈取样信号中补偿此时延差；然后计算反馈取样信号和预失真器输入信号间的功率差，在反馈取样信号中补偿此功率差；最后计算反馈取样信号和预失真器输入信号之间的相位差和频率差，在反馈取样信号中补偿此相位差和频率差，完成反馈取样信号对齐处理。

第一检测子模块512用于根据比较结果确定反馈取样信号中是否存在天线耦合反向干扰信号，即，检测反馈取样信号中是否存在天线耦合反向干扰信号，该检测包括延时、功率以及信号的相似性等处理，但是不限于上述处理。在一个具体应用中，首先基于正常反馈取样信号与干扰信号到达反馈耦合单元的时延差来检测正常反馈取样信号和干扰信号在时域的位置，依据上述干扰信号的时域位置提取出干扰信号，计算干扰信号的功率，判断干扰信号是否存在。依据干扰信号在时域位置，大于设定门限A，则判断此干扰信号为天线耦合反向干扰信号。

第一提取子模块513用于根据预失真器的输入信号及补偿处理后的反馈取样信号，提取天线耦合反向干扰信号的第一特征参数，即，在反馈取样信号中提取出天线耦合反向干扰信号特征，产生训练参数。在一个具体应用中，首先计算出预失真器输入信号和经过预处理后的反馈取样信号间的误差信号；然后采用互相关算法计算出预失真器输入信号与上述误差信号间时延差，在误差信号中补偿此时延差。预失真器输入信号做为建模输入信号，误差信号做为建模输入信号，采用最小二乘算法提取出反向干扰信号特征，计算出干扰消除所需参数。

第一消除子模块514用于根据第一特征参数产生第一反向消除信号，并将第一反向消除信号与补偿处理后的反馈取样信号进行对消处理，即，基于上述的训练参数产生第一反向消除信号，并与经过预处理后反馈取样信号进行对消处理。在一个具体应用中，将上述提取出干扰消除参数更新到干扰消除单元，以使干扰消除单元依据此参数生成第一反向消除信号。

结合图5，第二干扰消除模块52包括第二预处理子模块521、第二检测子模块522、第二提取子模块523和第二消除子模块524，其中：

第二预处理子模块521用于对反馈取样信号与预失真器的输入信号进行比较，并根据比较结果对反馈取样信号进行补偿处理，即，将反馈取样信号与预失真器的输入信号进行对齐处理，包括延时、功率、相位和频偏等对齐处理，但是不限于上述处理。在一个具体应用中，首先，基于互相关算法计算出反馈取样信号和预失真器输入信号间的时延差，在反馈取样信号中补偿此时延差；然后计算反馈取样信号和预失真器输入信号间的功率差，在反馈取样信号中补偿此功率差；最后计算反馈取样信号和预失真器输入信号之间的相位差和频率差，在反馈取样信号中补偿此相位差和频率差，完成反馈取样信号对齐处理。

第二检测子模块522用于根据比较结果确定反馈取样信号中是否存在发射机内部产生反向干扰信号，即，检测反馈取样信号中是否存在发射机内部产生反向干扰信号，该检测包括延时、功率以及信号的相似性等处理，但是不限于上述处理。在一个具体应用中，首先基于正常反馈取样信号与干扰信号到达反馈耦合单元的时延差来检测正常反馈取样信号和干扰信号在时域的位置；依据上述干扰信号的时域位置提取出干扰信号，计算干扰信号的功率，判断干扰信号是否存在。依据干扰信号在时域位置，小于设定门限B，则判断此干扰信号为发射机内部产生反向干扰信号。

第二提取子模块523用于根据预失真器的输入信号及补偿处理后的反馈取样信号，提取发射机内部产生反向干扰信号的第二特征参数，即，在反馈取样信号中提取出发射机内部产生反向干扰信号特征，产生训练参数。在一个具体应用中，首先计算出预失真器输入信号和经过预处理后的反馈取样信号间的误差信号；然后采用互相关算法计算出预失真器输入信号与上述误差信号间时延差，在误差信号中补偿此时延差。预失真器输入信号做为建模输入信号，误差信号做为建模输入信号，采用最小二乘算法提取出反向干扰信号特征，计算出干扰消除所需参数

第二消除子模块524用于根据第二特征参数产生第二反向消除信号，并将第二反向消除信号与补偿处理后的反馈取样信号进行对消处理，即，基于上述的训练参数产生第二反向消除信号，并与经过预处理后反馈取样信号进行对消处理。在一个具体应用中，将上述提取出干扰消除参数更新到干扰消除单元，以使干扰消除单元依据此参数生成第二反向消除信号。

在一个具体实施例中，结合图6，反馈耦合单元50从环形器30和滤波器70之间取样，所产生的反馈取样信号不但包括正常的反馈取样信号D1，还包括混入的天线耦合反向干扰信号D2和发射机内部产生反向干扰信号D3。这种情况下，干扰消除单元50同时包括第一干扰消除模块51和第二干扰消除模块52，而且，第一预处理子模块511和第二预处理子模块521可仅保留其中一个，这样，干扰消除单元50可以消除环形器30后反馈取样信号中包含的天线耦合的反向干扰信号D2和发射机内部产生的反向干扰信号D3，从而改善反馈取样信号的信噪比，提升数字预失真性能。

在一个具体实施例中，结合图7，反馈耦合单元50从设置在环形器30后的滤波器70后取样，所产生的反馈取样信号不但包括正常的反馈取样信号D1，还包括混入的天线耦合反向干扰信号D2。这种情况下，干扰消除单元50可仅包括第一干扰消除模块51，这样便可消除滤波器70后反馈取样信号中包含的天线耦合的反向干扰信号D2，从而改善反馈取样信号的信噪比，提升数字预失真性能。

在一个具体实施例中，结合图8，反馈耦合单元50从环形器30和滤波器70之间取样，而且，当在天馈匹配连接的情况下，天线耦合反向干扰信号较小，不需要考虑此部分干扰信号对性能的影响，在干扰消除处理时也不需要处理，只需要考虑发射机内部产生反向干扰信号D3即可。这种情况下，干扰消除单元50可仅包括第二干扰消除模块52，这样便可消除环形器30后反馈取样信号中包含的发射机内部产生的反向干扰信号D3，从而改善反馈取样信号的信噪比，提升数字预失真性能。

图9是本发明数字预失真方法实施例一的流程图，该实施例的数字预失真方法包括以下步骤：

步骤S10.在环形器后取样，以产生反馈取样信号；

步骤S20.消除所述反馈取样信号中混入的反向干扰信号；

步骤S30.对预失真器的输入信号及消除后的反馈取样信号进行训练，以为所述预失真器产生校正非线性的参数。

进一步地，消除所述反馈取样信号中混入的反向干扰信号，包括：

消除所述反馈取样信号中混入的天线耦合反向干扰信号；和/或，

消除所述反馈取样信号中混入的发射机内部产生反向干扰信号。

进一步地，消除所述反馈取样信号中混入的天线耦合反向干扰信号，包括：

对所述反馈取样信号与所述预失真器的输入信号进行比较，并根据比较结果对所述反馈取样信号进行补偿处理；

根据所述比较结果确定所述反馈取样信号中是否存在天线耦合反向干扰信号；

根据所述预失真器的输入信号及补偿处理后的反馈取样信号，提取所述天线耦合反向干扰信号的第一特征参数；

根据所述第一特征参数产生第一反向消除信号，并将所述第一反向消除信号与补偿处理后的反馈取样信号进行对消处理。

进一步地，消除所述反馈取样信号中混入的发射机内部产生反向干扰信号，包括：

对所述反馈取样信号与所述预失真器的输入信号进行比较，并根据比较结果对所述反馈取样信号进行补偿处理；

根据所述比较结果确定所述反馈取样信号中是否存在发射机内部产生反向干扰信号；

根据所述预失真器的输入信号及补偿处理后的反馈取样信号，提取所述发射机内部产生反向干扰信号的第二特征参数；

根据所述第二特征参数产生第二反向消除信号，并将所述第二反向消除信号与补偿处理后的反馈取样信号进行对消处理。

进一步地，对所述反馈取样信号与所述预失真器的输入信号进行比较，并根据比较结果对所述反馈取样信号进行补偿处理，包括：

计算所述反馈取样信号与所述预失真器的输入信号之间的时延差，并在所述反馈取样信号中补偿所述时延差；

计算所述反馈取样信号与所述预失真器的输入信号之间的功率差，并在所述反馈取样信号中补偿所述功率差；

计算所述反馈取样信号与所述预失真器的输入信号之间的相位差和频率差，并在所述反馈取样信号中补偿所述相位差和频率差。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何纂改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种数字预失真装置，包括依次连接的预失真器、功放、环形器，其特征在于，还包括：

反馈耦合单元，用于在所述环形器后取样，以产生反馈取样信号；

干扰消除单元，用于消除所述反馈取样信号中混入的反向干扰信号；

训练单元，用于对所述预失真器的输入信号及所述干扰消除单元的输出信号进行训练，以为所述预失真器产生校正非线性的参数。

2.根据权利要求1所述的数字预失真装置，其特征在于，所述干扰消除单元包括：

第一干扰消除模块，用于消除所述反馈取样信号中混入的天线耦合反向干扰信号；和/或，

第二干扰消除模块，用于消除所述反馈取样信号中混入的发射机内部产生反向干扰信号。

3.根据权利要求2所述的数字预失真装置，其特征在于，所述第一干扰消除模块包括：

第一预处理子模块，用于对所述反馈取样信号与所述预失真器的输入信号进行比较，并根据比较结果对所述反馈取样信号进行补偿处理；

第一检测子模块，用于根据所述比较结果确定所述反馈取样信号中是否存在天线耦合反向干扰信号；

第一提取子模块，用于根据所述预失真器的输入信号及补偿处理后的反馈取样信号，提取所述天线耦合反向干扰信号的第一特征参数；

第一消除子模块，用于根据所述第一特征参数产生第一反向消除信号，并将所述第一反向消除信号与补偿处理后的反馈取样信号进行对消处理。

4.根据权利要求2所述的数字预失真装置，其特征在于，所述第二干扰消除模块包括：

第二预处理子模块，用于对所述反馈取样信号与所述预失真器的输入信号进行比较，并根据比较结果对所述反馈取样信号进行补偿处理；

第二检测子模块，用于根据所述比较结果确定所述反馈取样信号中是否存在发射机内部产生反向干扰信号；

第二提取子模块，用于根据所述预失真器的输入信号及补偿处理后的反馈取样信号，提取所述发射机内部产生反向干扰信号的第二特征参数；

第二消除子模块，用于根据所述第二特征参数产生第二反向消除信号，并将所述第二反向消除信号与补偿处理后的反馈取样信号进行对消处理。

5.根据权利要求1所述的数字预失真装置，其特征在于，还包括设置在所述环形器后的滤波器，而且，

所述反馈耦合单元，用于在所述滤波器后取样，以产生反馈取样信号。

6.一种数字预失真方法，其特征在于，包括：

在环形器后取样，以产生反馈取样信号；

消除所述反馈取样信号中混入的反向干扰信号；

对预失真器的输入信号及消除后的反馈取样信号进行训练，以为所述预失真器产生校正非线性的参数。

7.根据权利要求6所述的数字预失真方法，其特征在于，消除所述反馈取样信号中混入的反向干扰信号，包括：

消除所述反馈取样信号中混入的天线耦合反向干扰信号；和/或，

消除所述反馈取样信号中混入的发射机内部产生反向干扰信号。

8.根据权利要求7所述的数字预失真方法，其特征在于，消除所述反馈取样信号中混入的天线耦合反向干扰信号，包括：

对所述反馈取样信号与所述预失真器的输入信号进行比较，并根据比较结果对所述反馈取样信号进行补偿处理；

根据所述比较结果确定所述反馈取样信号中是否存在天线耦合反向干扰信号；

根据所述预失真器的输入信号及补偿处理后的反馈取样信号，提取所述天线耦合反向干扰信号的第一特征参数；

根据所述第一特征参数产生第一反向消除信号，并将所述第一反向消除信号与补偿处理后的反馈取样信号进行对消处理。

9.根据权利要求7所述的数字预失真方法，其特征在于，消除所述反馈取样信号中混入的发射机内部产生反向干扰信号，包括：

对所述反馈取样信号与所述预失真器的输入信号进行比较，并根据比较结果对所述反馈取样信号进行补偿处理；

根据所述比较结果确定所述反馈取样信号中是否存在发射机内部产生反向干扰信号；

根据所述预失真器的输入信号及补偿处理后的反馈取样信号，提取所述发射机内部产生反向干扰信号的第二特征参数；

根据所述第二特征参数产生第二反向消除信号，并将所述第二反向消除信号与补偿处理后的反馈取样信号进行对消处理。

10.根据权利要求7或8所述的数字预失真方法，其特征在于，对所述反馈取样信号与所述预失真器的输入信号进行比较，并根据比较结果对所述反馈取样信号进行补偿处理，包括：

计算所述反馈取样信号与所述预失真器的输入信号之间的时延差，并在所述反馈取样信号中补偿所述时延差；

计算所述反馈取样信号与所述预失真器的输入信号之间的功率差，并在所述反馈取样信号中补偿所述功率差；

计算所述反馈取样信号与所述预失真器的输入信号之间的相位差和频率差，并在所述反馈取样信号中补偿所述相位差和频率差。

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