CN113114125A - 一种双环路解算的数字预失真校正方法及系统 - Google Patents

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CN113114125A CN202110426846.1A CN202110426846A CN113114125A CN 113114125 A CN113114125 A CN 113114125A CN 202110426846 A CN202110426846 A CN 202110426846A CN 113114125 A CN113114125 A CN 113114125A
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朱可
徐进
张炜
王胜
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Abstract

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种双环路解算的数字预失真校正方法，具体包括以下步骤：S1，持续采集当前输入至一数字预失真模型的基带信号，以及功率放大器当前输出的反馈信号；S2，将基带信号经过数字预失真模型处理后输出的预失真信号以及功率放大器输出的一部分反馈信号进行粗解算处理，并向数字预失真模型输出一第一解算系数；S3，将另一部分反馈信号进行精解算处理，并向数字预失真模型输出一第二解算系数；S4，根据第一解算系数和第二解算系数得到最终的预失真解算系数，以对数字预设真模型进行校正。有益效果：通过结合粗解算和精解算处理能够提高数字预失真模型迭代的收敛速度，以及有效地消除残余误差。

Description

一种双环路解算的数字预失真校正方法及系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种双环路解算的数字预失真校正方法及系统。
背景技术
随着5G时代的到来，射频功放设备的非线性构成日益复杂，对数字域的校正能力提出了更高的要求。传统的数字预失真(Digital Pre-Distortion，简称DPD)方法依赖于较为复杂的记忆模型，没有办法实现性能的快速收敛，难以满足运营商日益增加的性能需求。目前主流的DPD校正方法是基于通用记忆多项式(GMP)模型，通过采集数据持续地进行一轮一轮的迭代来修正GMP模型，实现逐步收敛。该方法虽然有效但是迭代速度慢，需要较长时间才能达到校正目标，没有办法满足实时性需求。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种双环路解算的数字预失真校正方法及系统。
具体技术方案如下：
本发明包括一种双环路解算的数字预失真校正方法，具体包括以下步骤：
步骤S1，持续采集当前输入至一数字预失真模型的基带信号，以及一功率放大器当前输出的反馈信号；
步骤S2，将所述基带信号经过所述数字预失真模型处理后输出的预失真信号以及所述功率放大器输出的一部分所述反馈信号进行粗解算处理，并向所述数字预失真模型输出一第一解算系数；
步骤S3，将另一部分所述反馈信号进行精解算处理，并向所述数字预失真模型输出一第二解算系数；
步骤S4，根据所述第一解算系数和所述第二解算系数得到最终的预失真解算系数，以对所述数字预设真模型进行校正。
优选的，于所述步骤S2中，通过下列公式对所述预失真信号和所述反馈信号进行所述粗解算处理：
Coeffcoarse＝(FBHFB)-1FBHPD
其中，
Coeffcoarse用于表示所述第一解算系数；
FB用于表示所述反馈信号；
PD用于表示所述预失真信号。
优选的，所述步骤S3具体包括：
步骤S31，根据所述基带信号和所述数字预失真模型构造出一系数求解矩阵；
步骤S32，根据所述反馈信号和所述基带信号计算出一残余误差；
步骤S33，根据所述系数求解矩阵和所述残余误差构建一系数求解公式，并根据所述系数求解公式得到所述第二解算系数。
优选的，于所述步骤S31中，所述系数求解矩阵为：
Figure BDA0003029841890000021
其中，
M用于表示记忆深度；
K用于表示交叉项数量；
P用于表示非线性基底的数量；
N用于表示采样点数；
fp用于表示基底函数。
优选的，于所述步骤S32中，通过下列公式计算出所述残余误差：
Error＝BB-FB
其中，
Error用于表示所述残余误差；
BB用于表示所述基带信号；
FB用于表示所述反馈信号。
优选的，所述步骤S33具体包括：
步骤S331，构造公式Vand·Coefffine＝Error，再将两边同时乘以Vand的hermite矩阵，得到(VandHVand)·Coefffine＝VandH·Error，记Rx＝VandHVand，Ry＝VandHError：
其中，
Vand用于表示所述系数求解矩阵；
Error用于表示所述残余误差；
Coefffine用于表示所述第二解算系数；
步骤S332，根据所述步骤S331得到的Rx和Ry得到所述第二解算系数：
Coefffine＝Rx-1Ry
其中，
Coefffine用于表示所述第二解算系数。
优选的，所述步骤S4具体包括：
步骤S41，设定一调整因子α；
步骤S42，根据所述第一解算系数和所述第二解算系数得到所述预失真解算系数：
coeff＝Coeffcoarse-αCoefffine
其中，
Coeff用于表示所述预失真解算系数；
Coeffcoarse用于表示所述第一解算系数；
Coefffine用于表示所述第二解算系数；
α用于表示所述调整因子。
优选的，所述调整因子α的取值范围为0＜α≤1。
优选的，于所述步骤S1中，在采集过程中将所述反馈信号和所述基带信号进行幅度相位对齐。
本发明还提供一种双环路解算的数字预失真校正系统，包括一数字预失真模型、一功率放大器，所述数字预失真模型的输出端连接所述功率放大器的输入端，所述数字预失真模型的第一输入端用于接收基带信号；还包括：
一采集模块，持续采集当前输入至所述数字预失真模型的所述基带信号，以及所述功率放大器当前输出的反馈信号；
一粗解算模块，所述粗解算模块的第一输入端连接所述数字预失真模块的输出端，所述粗解算模块的第二输入端连接所述功率放大器的输出端，所述粗解算模块的输出端连接所述数字预失真模型的第二输入端，用于将所述数字预失真模型处理后输出的预失真信号以及所述功率放大器输出的一部分所述反馈信号进行粗解算处理，并向所述数字预失真模型输出一第一解算系数；
一精解算模块，所述精解算模块的输入端连接所述功率放大器的输出端，所述精解算模块的第二输出端连接所述数字预失真模型的第三输入端，用于将另一部分所述反馈信号进行精解算处理，并向所述数字预失真模型输出一第二解算系数；
一修正模块，设置于所述数字预失真模型中，分别连接所述粗解算模块和所述精解算模块，用于根据所述第一解算系数和所述第二解算系数得到最终的预失真解算系数，根据所述预失真解算系数对所述数字预设真模型进行校正。
本发明的技术方案具有如下优点或有益效果：提供一种双环路解算的数字预失真校正方法及系统，通过能够提高数字预失真模型迭代的收敛速度，减少迭代次数，提升数字预失真的校正效率，以及有效地消除残余误差。
附图说明
参考所附附图，以更加充分地描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
图1为本发明实施例中的数字预失真校正方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例中的精解算处理的步骤流程图；
图3为本发明实施例中的数字预失真校正系统的原理框图。
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作出创造性劳动的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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
实施例一
本发明包括一种双环路解算的数字预失真校正方法，如图1所示，具体包括以下步骤：
步骤S1，持续采集当前输入至一数字预失真模型的基带信号，以及功率放大器当前输出的反馈信号；
步骤S2，将基带信号经过数字预失真模型处理后输出的预失真信号以及功率放大器输出的一部分反馈信号进行粗解算处理，并向数字预失真模型输出一第一解算系数；
步骤S3，将另一部分反馈信号进行精解算处理，并向数字预失真模型输出一第二解算系数；
步骤S4，根据第一解算系数和第二解算系数得到最终的预失真解算系数，以对数字预设真模型进行校正。
具体地，在本实施例中，采用粗解算处理和精解算处理相结合的方式。首先在采集过程中将反馈信号FB和基带信号BB进行幅度相位对齐。数字预失真模型DPD输入基带信号BB，经过处理后输出预失真信号PD，再将数字预失真模型输出的预失真信号PD以及功率放大器PA输出的反馈信号FB送入粗解算环路中进行系数解算，得到第一解算系数；同时，功率放大器输出的反馈信号FB也进入精解算环路中进行处理，并得出第二解算系数，根据最终得到的预设真解算系数来修正数字预失真模型，每一次修正利用上一轮的迭代结果继续迭代。通过上述精解算处理和粗解算处理结合的方式，可以提高迭代速度，加速迭代收敛。
在一种较优的实施例中，于步骤S2中，通过下列公式对预失真信号和反馈信号进行粗解算处理：
Coeffcoarse＝(FBHFB)-1FBHPD
其中，
Coeffcoarse用于表示第一解算系数；
FB用于表示反馈信号；
PD用于表示预失真信号。
具体地，通过上述公式在粗解算环路中进行系数解算，得到第一解算系数Coeffcoarse，其中PD是DPD输出的信号，i是迭代次数。需要说明的是，由于一开始数字预失真模型DPD的参数均为0，因此首轮的预设真信号PD等于基带信号BB。
在一种较优的实施例中，如图2所示，步骤S3具体包括：
步骤S31，根据基带信号BB和数字预失真模型构造出一系数求解矩阵Vand；
步骤S32，根据反馈信号FB和基带信号BB计算出一残余误差Error；
步骤S33，根据系数求解矩阵Vand和残余误差Error构建一系数求解公式，并根据系数求解公式得到第二解算系数Coefffine。
具体地，于步骤S31中，系数求解矩阵为：
Figure BDA0003029841890000071
其中，
M用于表示记忆深度；
K用于表示交叉项数量；
P用于表示非线性基底的数量；
N用于表示采样点数；
fp用于表示基底函数。
具体地，于步骤S32中，通过下列公式计算出残余误差：
Error＝BB-FB
其中，
Error用于表示残余误差；
BB用于表示基带信号；
FB用于表示反馈信号。
具体地，步骤S33具体包括：
步骤S331，构造公式Vand·Coefffine＝Error，再将两边同时乘以Vand的hermite矩阵，得到(VandHVand)·Coefffine＝VandH·Error，记Rx＝VandHVand，Ry＝VandHError：
其中，
Vand用于表示系数求解矩阵；
Error用于表示残余误差；
Coefffine用于表示第二解算系数；
步骤S332，根据步骤S331得到的Rx和Ry得到第二解算系数：
Coefffine＝Rx-1Ry
其中，
Coefffine用于表示第二解算系数。
具体地，本实施例中通过上述步骤进行精解算处理，并根据系数求解矩阵以及基带信号BB和反馈信号FB之间的残余误差构建公式，得到第二解算系数，也就是精解算处理输出的结果，可以通过精解算处理有效地消除残余误差。
在一种较优的实施例中，步骤S4具体包括：
步骤S41，设定一调整因子α；
步骤S42，根据第一解算系数和第二解算系数得到预失真解算系数：
coeff＝Coeffcoarse-αCoefffine
其中，
Coeff用于表示预失真解算系数；
Coeffcoarse用于表示第一解算系数；
Coefffine用于表示第二解算系数；
α用于表示调整因子。
具体地，本实施例中使用调整因子对精解算过程和粗解算过程输出的结果进行处理，控制数字预失真校正系统的收敛速度。需要说明的是，调整因子的取值范围为0＜α≤1，调整因子α的取值与收敛速度相关，α取值越大，收敛越快，本实施例中为了加快收敛速度，但同时避免过大的波动，α的取值优选为0.25。
实施例二
本发明还提供一种双环路解算的数字预失真校正系统，包括一数字预失真模型1、一功率放大器2，数字预失真模型1的输出端连接功率放大器2的输入端，数字预失真模型1的第一输入端用于接收基带信号BB；如图3所示，还包括：
采集模块，持续采集当前输入至数字预失真模型1的基带信号BB，以及功率放大器2当前输出的反馈信号FB，并对基带信号和反馈信号进行幅度相位对齐；
粗解算模块3，粗解算模块3的第一输入端连接数字预失真模块1的输出端，粗解算模块3的第二输入端连接功率放大器2的输出端，粗解算模块3的输出端连接数字预失真模型1的第二输入端，用于将数字预失真模型1处理后输出的预失真信号PD以及功率放大器输出的一部分反馈信号FB进行粗解算处理，并向数字预失真模型1输出一第一解算系数；
精解算模块4，精解算模块4的输入端连接功率放大器2的输出端，精解算模块4的第二输出端连接数字预失真模型1的第三输入端，用于将另一部分反馈信号进行精解算处理，并向数字预失真模型1输出一第二解算系数；
修正模块，设置于数字预失真模型1中，用于根据第一解算系数和第二解算系数得到最终的预失真解算系数，根据预失真解算系数对数字预设真模型1进行校正。
具体地，粗解算模块3的处理过程包括通过下列公式对预失真信号PD和反馈信号FB进行粗解算处理：
Coeffcoarse＝(FBHFB)-1FBHPD
其中，
Coeffcoarse用于表示第一解算系数；
FB用于表示反馈信号；
PD用于表示预失真信号。
具体地，通过上述公式在粗解算环路中进行系数解算，得到第一解算系数Coeffcoarse，其中PD是DPD输出的信号，i是迭代次数。需要说明的是，由于一开始数字预失真模型DPD的参数均为0，因此首轮的预设真信号PD等于基带信号BB。
进一步地，精解算模块4的处理过程具体包括：
根据基带信号BB和数字预失真模型构造出一系数求解矩阵Vand：
Figure BDA0003029841890000111
其中，
M用于表示记忆深度；
K用于表示交叉项数量；
P用于表示非线性基底的数量；
N用于表示采样点数；
fp用于表示基底函数。
进一步地，根据反馈信号FB和基带信号BB计算出一残余误差Error：
Error＝BB-FB
其中，
Error用于表示残余误差；
BB用于表示基带信号；
FB用于表示反馈信号。
最后，根据系数求解矩阵Vand和残余误差Error构建一系数求解公式，并根据系数求解公式得到第二解算系数Coefffine：
构造公式Vand·Coefffine＝Error，再将两边同时乘以Vand的hermite矩阵，得到(VandHVand)·Coefffine＝VandH·Error，记Rx＝VandHVand，Ry＝VandHError：
其中，
Vand用于表示系数求解矩阵；
Error用于表示残余误差；
Coefffine用于表示第二解算系数；
根据Rx和Ry计算出第二解算系数：
Coefffine＝Rx-1Ry
其中，
Coefffine用于表示第二解算系数。
具体地，本实施例中通过精解算模块的上述处理步骤进行精解算处理，并根据系数求解矩阵以及基带信号BB和反馈信号FB之间的残余误差构建公式，得到第二解算系数，也就是精解算处理输出的结果，可以通过精解算处理有效地消除残余误差。
在一种较优的实施例中，数字预失真校正系统还包括以调整因子设定模块，分别连接粗解算模块3和精解算模块4，用于设定一调整因子α，根据调整因子α构建第一解算系数和第二解算系数之间的公式，得到最终的预失真解算系数：
coeff＝Coeffcoarse-αCoefffine
其中，
Coeff用于表示预失真解算系数；
Coeffcoarse用于表示第一解算系数；
Coefffine用于表示第二解算系数；
α用于表示调整因子。
具体地，本实施例中使用调整因子对精解算过程和粗解算过程输出的结果进行处理，控制数字预失真校正系统的收敛速度。需要说明的是，调整因子的取值范围为0＜α≤1，调整因子α的取值与收敛速度相关，α取值越大，收敛越快，本实施例中为了加快收敛速度，但同时避免过大的波动，α的取值优选为0.25。
本发明实施例的有益效果在于：提供一种双环路解算的数字预失真校正方法及系统，通过能够提高数字预失真模型迭代的收敛速度，减少迭代次数，提升数字预失真的校正效率，以及有效地消除残余误差。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种双环路解算的数字预失真校正方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤S1，持续采集当前输入至一数字预失真模型的基带信号，以及一功率放大器当前输出的反馈信号；
步骤S2，将所述基带信号经过所述数字预失真模型处理后输出的预失真信号以及所述功率放大器输出的一部分所述反馈信号进行粗解算处理，并向所述数字预失真模型输出一第一解算系数；
步骤S3，将另一部分所述反馈信号进行精解算处理，并向所述数字预失真模型输出一第二解算系数；
步骤S4，根据所述第一解算系数和所述第二解算系数得到最终的预失真解算系数，以对所述数字预设真模型进行校正。
2.根据权利要求1所述的数字预失真校正方法，其特征在于，于所述步骤S2中，通过下列公式对所述预失真信号和所述反馈信号进行所述粗解算处理：
Coeffcoarse＝(FBHFB)-1FBHPD
其中，
Coeffcoarse用于表示所述第一解算系数；
FB用于表示所述反馈信号；
PD用于表示所述预失真信号。
3.根据权利要求1所述的数字预失真校正方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：
步骤S31，根据所述基带信号和所述数字预失真模型构造出一系数求解矩阵；
步骤S32，根据所述反馈信号和所述基带信号计算出一残余误差；
步骤S33，根据所述系数求解矩阵和所述残余误差构建一系数求解公式，并根据所述系数求解公式得到所述第二解算系数。
4.根据权利要求3所述的数字预失真校正方法，其特征在于，于所述步骤S31中，所述系数求解矩阵为：
Figure FDA0003029841880000021
其中，
M用于表示记忆深度；
K用于表示交叉项数量；
P用于表示非线性基底的数量；
N用于表示采样点数；
fp用于表示基底函数。
5.根据权利要求3所述的数字预失真校正方法，其特征在于，于所述步骤S32中，通过下列公式计算出所述残余误差：
Error＝BB-FB
其中，
Error用于表示所述残余误差；
BB用于表示所述基带信号；
FB用于表示所述反馈信号。
6.根据权利要求3或4所述的数字预失真校正方法，其特征在于，所述步骤S33具体包括：
步骤S331，构造公式Vand·Coefffine＝Error，再将两边同时乘以Vand的hermite矩阵，得到(VandHVand)·Coefffine＝VandH·Error，记Rx＝VandHVand，Ry＝VandHError：
其中，
Vand用于表示所述系数求解矩阵；
Error用于表示所述残余误差；
Coefffine用于表示所述第二解算系数；
步骤S332，根据所述步骤S331得到的Rx和Ry得到所述第二解算系数：
Coefffine＝Rx-1Ry
其中，
Coefffine用于表示所述第二解算系数。
7.根据权利要求1所述的数字预失真校正方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：
步骤S41，设定一调整因子α；
步骤S42，根据所述第一解算系数和所述第二解算系数得到所述预失真解算系数：
coeff＝Coeffcoarse-αCoefffine
其中，
Coeff用于表示所述预失真解算系数；
Coeffcoarse用于表示所述第一解算系数；
Coefffine用于表示所述第二解算系数；
α用于表示所述调整因子。
8.根据权利要求7所述的数字预失真校正方法，其特征在于，所述调整因子α的取值范围为0＜α≤1。
9.根据权利要求1所述的数字预失真校正方法，其特征在于，于所述步骤S1中，在采集过程中将所述反馈信号和所述基带信号进行幅度相位对齐。
10.一种双环路解算的数字预失真校正系统，包括一数字预失真模型、一功率放大器，所述数字预失真模型的输出端连接所述功率放大器的输入端，所述数字预失真模型的第一输入端用于接收基带信号；其特征在于，还包括：
一采集模块，持续采集当前输入至所述数字预失真模型的所述基带信号，以及所述功率放大器当前输出的反馈信号；
一粗解算模块，所述粗解算模块的第一输入端连接所述数字预失真模块的输出端，所述粗解算模块的第二输入端连接所述功率放大器的输出端，所述粗解算模块的输出端连接所述数字预失真模型的第二输入端，用于将所述数字预失真模型处理后输出的预失真信号以及所述功率放大器输出的一部分所述反馈信号进行粗解算处理，并向所述数字预失真模型输出一第一解算系数；
一精解算模块，所述精解算模块的输入端连接所述功率放大器的输出端，所述精解算模块的第二输出端连接所述数字预失真模型的第三输入端，用于将另一部分所述反馈信号进行精解算处理，并向所述数字预失真模型输出一第二解算系数；
一修正模块，设置于所述数字预失真模型中，分别连接所述粗解算模块和所述精解算模块，用于根据所述第一解算系数和所述第二解算系数得到最终的预失真解算系数，根据所述预失真解算系数对所述数字预设真模型进行校正。
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