CN114421902B - 适用于WiFi无记忆功放的预失真校准方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了适用于WiFi无记忆功放的预失真校准方法及应用，涉及预失真校准技术领域。所述方法通过单音测试获取PA的反特性后生成查找表，查找表中存储有每个幅度子单元对应的预失真系数，后期根据输入信号的幅度在查找表中索引获得对应的预失真系数以进行预失真处理；其中，对查找表进行迭代校准，具体提出了查找表迭代更新法和级联DPD法两种方案来对校准后的功放的AM‑AM特性及AM‑PM特性进行追踪，迭代补偿残余误差，对查找表进行迭代更新。本发明能够在较低复杂度和资源开销下完成DPD校准，有效的提升了校准精度和性能，适用于无记忆或弱记忆功放的系统。
Description
技术领域
本发明涉及预失真校准技术领域，尤其涉及一种适用于WiFi无记忆功放的预失真校准方法及应用。
背景技术
在无线通信系统中，由功率放大器PA（Power Amplifier，简称功放）产生的非线性，会导致频谱泄露和再生谐波互调等杂散，对于带内的再生分量，会影响信号的EVM（Error VectorMagnitude，误差矢量幅度）和误码率性能，带外的再生分量，会影响其他相邻信道的通信传输，即ACLR（Adjacent Channel Leakage Power Ratio，邻道泄露功率比）恶化，因此需要对功放PA进行线性化。目前，工程中一般适用DPD（DigitalPre-Distortion，数字预失真）技术来进行功放线性化，减少PA产生的非线性分量影响，从而达到优化通信质量和提高发射功率的目的。
DPD(数字预失真)一般是使用数字信号技术，加入一个与包括功放在内非线性系统相反的系统进行预补偿。现有的预失真系统结构通常包含两个通路：数据训练通路和预失真通路。参见图1所示，数据训练通路是一个环路结构，其核心部分为自适应模块（或称自适应跟踪算法模块）。所述自适应模块的输入端与原输入信号、预失真器的预失真输出信号以及经功放后的反馈输出信号连接，自适应模块的输出端与预失真器的控制端连接。预失真器对输入的数字基带信号进行预失真处理后得到两路数字信号，一路数字信号输入到功放PA（放大器）进行处理，另一路数字信号输出到自适应模块；经经功放后的信号再作为反馈信号输入到自适应模块。所述自适应模块用于对经功放后的反馈信号和原输入信号进行处理，得到功放的失真特性，然后得到功放失真反特性的数字预失真系数；预失真器根据自适应模块输出的预失真系数对输入的数字基带信号进行预补偿处理。
对于预失真器的功能模型，以基于Volterra级数简化而来的GMP（广义记忆多项式）模型为例，预失真器的模型公式如下：
其中，y表示输出信号；x表示输入信号；n为输入信号的时刻；M和K表示记忆深度，P表示记忆多项式的阶次，m和k为在当前时刻的延时量，p表示非线性阶数；amkp为需要求解的系数。我们希望训练迭代后的反馈信号z逼近输入信号x，也即误差最小，通过在自适应模块进行监控和计算——比如使用LMS（最小均方误差）算法进行训练，以得到最优的数字预失真系数amkp，完成预失真系数的训练；预失真系数一般使用二维查找表（LUT）的方式，即记忆系数维度和信号幅度维度，根据信号幅度索引相应的记忆系数。
对于只需要校正对角线记忆项的功放PA，还可以将GMP模型简化为MP模型，即上式中的m和k相同，模型公式如下：
如果功放PA呈现无记忆或弱记忆的特性（功放的记忆性和工艺、带宽、电路设计等相关），则可以使用无记忆DPD模型进行校准，模型公式如下：
实际应用中，对于部分WiFi系统来说，功放具有无记忆或者弱记忆的特性，在某些情况下使用无记忆DPD模型的校准方式也可以满足基本要求，常见的无记忆DPD模型除上述多项式模型外，还包括Saleh 模型等。然而，使用上述无记忆多项式的DPD模型进行校准时，由于采用了LMS算法迭代，训练时需要发送和接收大量训练序列，导致计算复杂度高，且迭代稳定时间长。
目前，用于补偿功放的非线性特性的技术，除上述多项式模型外，还有查找表（Look-Up Table ，简称LUT）方法（或称查找表模型），参考中国专利zl200810081674.3和zl201010113726.8。其中，查找表方法是根据输入信号与反馈信号的关系，将功放的逆特性制成查询表，从而在对输入信号进行功率放大之前利用从查找表中得到的加权系数对输入信号进行预失真，由此抵消功率放大器的非线性特性。用查找表模型在数字域能很好地表征模拟域中的不连续性，且易于实现，目前也是数字预失真实现方案的主流模型。然而，现有技术中的查找表模型通常是根据信号幅度索引相应的记忆系数，不适应于无记忆DPD校准。
随着WiFi技术的发展，WiFi6/WiFi6E中需要支持更高的调制方式（1024QAM/4096QAM），更大的带宽（160MHz）和更高的输出功率，对DPD校准的校准精度、性能和稳定性提出了更高的需求，是否可以基于查找表模型，提出一种适用于WiFi无记忆功放的DPD迭代校准方案来减小建模和训练的数据处理量，降低计算复杂度，加快收敛时间，是当前亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供了一种适用于WiFi无记忆功放的预失真校准方法及应用。本发明提供的适用于WiFi无记忆功放的迭代校准方法，能够在较低复杂度和资源开销下，完成无记忆DPD迭代校准，有效的提升了校准精度和性能，收敛时间快，稳定性高。
为实现上述目标，本发明提供了如下技术方案：
一种适用于WiFi无记忆功放的预失真校准方法，包括如下步骤：
通过单音测试获取功率放大器PA的反特性后生成查找表，所述查找表以信号幅度和补偿系数建立索引，查找表中存储有每个幅度子单元对应的补偿系数，所述补偿系数为幅度和相位生成的复数系数；
对前述查找表进行迭代校准，将迭代校准后得到的查找表作为最终的查找表；
对输入信号进行取模操作，根据输入信号的幅度信息在前述最终的查找表中查找以获得对应的补偿系数，通过获得的补偿系数对输入信号进行预失真处理。
进一步，生成查找表的步骤如下：
S101，发送固定频点N个幅度段的单音测试信号，经过数模转换器和PA后，通过反馈网络采集PA的输出，再经过模数转换器获得数字反馈单音信号；所述N为大于等于2的整数；
S102，将原始单音信号和反馈单音信号进行计算处理，通过计算得到N个AM-AM特性值和N个AM-PM特性值，获得前述PA的输入-输出特性；
S103，根据PA的输入-输出特性做逆运算，通过分段线性插值得到PA的反特性曲线后作为数字预失真DPD模块的反函数模型，所述反函数模型用于配置DPD模块的输入-输出特性；
S104，根据DPD模块的输入-输出特性，获取每个幅度子单元需要补偿的幅度和相位补偿值后生成查找表。
进一步，对前述查找表进行迭代校准的步骤如下：
S11，关闭DPD模块，将完成前述步骤S101至S104生成的查找表作为第一轮校准查找表LUT[0]；
S12，得到第一轮校准查找表LUT[0]后，打开信号通路中的DPD模块进行校准，再执行前述步骤S101；
S13，执行步骤S102，计算当前的AM-AM特性值和AM-PM特性值，得到经过第一轮校准后的输入-输出特性，即第一轮的残留误差；
S14，通过第一轮校准后的输入-输出特性，执行步骤S103和S104，得到第一轮残留误差的DPD模块的输入-输出特性和查找表LUT’[0]；
S15，将步骤S104的第一轮校准查找表LUT[0]，与步骤S14的第一轮残留误差的查找表LUT’[0]合并，得到第二轮校准查找表LUT[1]；
S16，用前述第二轮校准查找表LUT[1]代替步骤S12的第一轮校准查找表LUT[0]，重复执行步骤S12、S13和S14，得到第二轮残留误差的查找表LUT’[1]后与前述第二轮校准查找表LUT[1]合并，得到第三轮校准查找表LUT[2]；
S17，以此类推，对查找表进行下一轮迭代校准直至满足预设条件。
进一步，对于第n+1轮校准查找表LUT[n],所述n为大于等于0的整数,在得到该查找表LUT[n]后，获取通过该LUT[n]进行DPD校准后的AM-AM和AM-PM特性值，并将获取的AM-AM和AM-PM特性值与参考线性化特性进行比对以获取误差，当所述误差小于预设误差阈值时判定满足预设条件；
以及，在判定满足预设条件时结束查找表的迭代校准过程，将该LUT[n]作为最终的查找表。
进一步，对应所述查找表设置有迭代次数阈值m，对于第n+1轮校准查找表LUT[n],所述m和n为大于等于0的整数,在得到该查找表LUT[n]后，判断n值是否小于m；判定n小于m时基于该查找表LUT[n]进行下一轮迭代校准；否则，结束查找表的迭代校准过程，将该LUT[n]作为最终的查找表。
进一步，根据系统或用户设置的收敛条件配置所述迭代次数阈值m。
进一步，通过在信号通路中设置级联的多个DPD模块对前述查找表进行迭代校准，步骤如下：
S21，关闭信号通路中所有的DPD模块，将完成前述步骤S101至S104生成的查找表作为第一轮校准查找表LUT[0]，写入第一个DPD模块DPD1的查找表模块LUT1；
S22，开启DPD1，执行前述步骤S101至S104，将生成的查找表作为第一轮校准残留误差的查找表LUT[1]，写入第二个DPD模块DPD2的查找表模块LUT2；
S23，开启DPD1和DPD2，执行前述步骤S101至S104，将生成的查找表作为第二轮校准残留误差的查找表LUT[2]，写入第三个DPD模块DPD3的查找表模块LUT3；
S24，以此类推，直至完成所有的DPD模块的校准和查找表生成，将开启所有DPD模块时生成的查找表作为最终的查找表。
本发明还提供了一种适用于WiFi无记忆功放的预失真校准系统，所述系统包括预失真查找表生成装置和预失真器；
所述预失真查找表生成装置，用于通过单音测试获取功率放大器PA的反特性后生成查找表，所述查找表以信号幅度和补偿系数建立索引，查找表中存储有每个幅度子单元对应的补偿系数，所述补偿系数为幅度和相位生成的复数系数；以及，对前述查找表进行迭代校准，将迭代校准后得到的查找表作为最终的查找表；
所述预失真器，对输入信号进行取模操作，根据输入信号的幅度信息在前述最终的查找表中查找以获得对应的补偿系数，通过获得的补偿系数对输入信号进行预失真处理。
进一步，所述预失真查找表生成装置包括查找表生成单元，其被配置为执行如下步骤：
S101，发送固定频点N个幅度段的单音测试信号，经过数模转换器和PA后，通过反馈网络采集PA的输出，再经过模数转换器获得数字反馈单音信号；所述N为大于等于2的整数；
S102，将原始单音信号和反馈单音信号进行计算处理，通过计算得到N个AM-AM特性值和N个AM-PM特性值，获得前述PA的输入-输出特性；
S103，根据PA的输入-输出特性做逆运算，通过分段线性插值得到PA的反特性曲线后作为数字预失真DPD模块的反函数模型，所述反函数模型用于配置DPD模块的输入-输出特性；
S104，根据DPD模块的输入-输出特性，获取每个幅度子单元需要补偿的幅度和相位补偿值后生成查找表。
本发明还提供了一种预失真查找表的生成方法，包括如下步骤：
发送固定频点N个幅度段的单音测试信号，经过数模转换器和PA后，通过反馈网络采集PA的输出，再经过模数转换器获得数字反馈单音信号；所述N为大于等于2的整数；
将原始单音信号和反馈单音信号进行计算处理，通过计算得到N个AM-AM特性值和N个AM-PM特性值，获得前述PA的输入-输出特性；
根据PA的输入-输出特性做逆运算，通过分段线性插值得到PA的反特性曲线后作为数字预失真DPD模块的反函数模型，所述反函数模型用于配置DPD模块的输入-输出特性；
根据DPD模块的输入-输出特性，获取每个幅度子单元需要补偿的幅度和相位补偿值后生成查找表。
本发明由于采用以上技术方案，与现有技术相比，作为举例，具有以下的优点和积极效果：所述适用于WiFi无记忆功放的迭代校准方法，能够在较低复杂度和资源开销下，完成无记忆DPD迭代校准，有效的提升了校准精度和性能，收敛时间快，稳定性高。
附图说明
图1为现有技术中的DPD训练结构的逻辑结构图。
图2为本发明实施例提供的基于查找表模型的DPD结构的逻辑结构图。
图3为本发明实施例提供的功放PA的AM-AM特性曲线的校准前后对比图。
图4为本发明实施例提供的功放PA的AM-PM特性曲线的校准前后对比图。
图5为本发明实施例提供的利用查找表迭代更新进行迭代校准的流程示意图。
图6为本发明实施例提供的级联DPD校准进行迭代校准的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明公开的适用于WiFi无记忆功放的预失真校准方法及应用作进一步详细说明。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
需说明的是，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所述的或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
实施例
查找表模型，又称逆函数模型，是一种无记忆DPD的校准方法，是一种结构较为简单的非线性行为模型。从原理上说，查找表模型实际上是一种简单的分段线性函数模型，将整个输出范围分成了若干个子单元，通过对每个子单元的线性加权来实现最终的模型拟合和行为描述。
本实施例提供了基于查找表模型的数字预失真（DPD）结构，参见图2所示，图2中|∙|代表对输入信号的取模操作，输入信号经取模操作后再输入到查找表模块。
所述查找表模块中存储有查找表，所述查找表以信号幅度和补偿系数建立索引，查找表中存储有每个幅度子单元对应的补偿系数，所述补偿系数为幅度和相位生成的复数系数，包含了幅度和相位信息。根据输入信号的幅度信息，可以在前述查找表中查找以获得对应的复数补偿系数——包含幅度和相位补偿信息，然后通过获得的补偿系数对输入信号进行预失真处理。上述基于查找表模型的无记忆DPD校准方法，结构简单，易于实现并且复杂度低。
基于上述DPD结构，本发明提供了一种适用于WiFi无记忆功放的预失真校准方法，所述方法包括如下步骤：S100，通过单音测试获取功率放大器PA的反特性后生成查找表，所述查找表以信号幅度和补偿系数建立索引，查找表中存储有每个幅度子单元对应的补偿系数，所述补偿系数为幅度和相位生成的复数系数。S200，对前述查找表进行迭代校准，将迭代校准后得到的查找表作为最终的查找表。S300，对输入信号进行取模操作，根据输入信号的幅度信息在前述最终的查找表中查找以获得对应的补偿系数，通过获得的补偿系数对输入信号进行预失真处理。
本实施例中，查找表的生成，首先是通过单音发射信号和反馈单音信号的相关计算获取幅度失真特性和相位失真特性来描述PA的输入-输出特性，即PA的非线性特性；然后通过分段线性插值得到PA的反特性曲线，根据反特性曲线的幅度和相位特征来生成每个幅度子单元需要的幅度和相位补偿系数以制作查找表。由于DPD结构的作用就是用一个相反的系统来进行补偿，因此可以将基于功放PA的反特性曲线制作的前述查找表存储到DPD结构的查找表模块；在对输入信号进行功率放大之前，先利用前述DPD结构从查找表中根据信号幅度进行查找以获得对应的补偿系数——包含幅度和相位补偿信息，然后利用得到的补偿系数对输入信号进行预失真处理，由此抵消功率放大器的非线性特征。
具体的，S100步骤中生成查找表的步骤可以如下。
S101，发送固定频点N个幅度段的单音测试信号，经过数模转换器（即DAC，全称Digital-to-Analog Converter）和功率放大器PA后，通过反馈网络采集PA的输出，再经过模数转换器（即ADC，全称Analog-to-DigitalConverter）获得数字反馈单音信号；所述N为大于等于2的整数。
S102，将原始单音信号和反馈单音信号进行计算处理，通过N个相关值计算得到N个AM-AM特性值（即，输入幅度-输出幅度特性值）和N个AM-PM特性值（即，输入幅度-输出相位特性值），从而获得前述PA的输入-输出特性。
S103，根据PA的输入-输出特性做逆运算，通过分段线性插值得到PA的反特性曲线后作为数字预失真DPD模块的反函数模型，所述反函数模型用于配置DPD模块的输入-输出特性。
S104，根据DPD模块的输入-输出特性，获取每个幅度子单元需要补偿的幅度和相位补偿值后生成查找表。
参见图3和图4所示，执行步骤S102后得到的PA的AM-AM特性曲线和AM-PM特性曲线为图3和图4中的校准前曲线。将步骤S104生成的查找表存储到DPD结构的查找表模块后，经过前述查找表校准后的PA的AM-AM特性和AM-PM特性曲线为图3和图4中的校准后曲线（虚线），相比于校准前曲线，校准后曲线更逼近对应的线性化理想参考曲线。
同时，根据图3和图4还可以观察到，经过校准后的PA的幅度和相位特性相比对应的参考线性曲线还是存在一定的残留，这些校准残留，制约了预失真校准性能。因此，为了进一步提升校准精度，使校准后的AM和PM特性尽量靠近线性参考，本实施例还可以对前述生成的查找表进行迭代校准。同时，通过迭代校准还可以对DPD预失真后的性能、效果进行监控和反馈，从而可以用于满足对稳定性和校准精度的更高要求。
具体的，用户可以通过打开信号通路中的DPD模块进行信号测试来实现查找表的迭代校准，通过对校准后的功放AM/PM特性的追踪，迭代补偿残余误差，从而对查找表进行迭代更新，并具体给出了查找表迭代更新法和级联DPD法两种方法。
在本实施例的一个实施方式中，提供了查找表迭代更新法。参见图5所示，利用此方法对前述查找表（LUT）进行迭代校准的步骤具体如下。
S11，关闭DPD模块，将完成前述步骤S101至S104生成的查找表作为第一轮校准查找表（或称第一轮校准LUT），记为LUT[0]。
S12，得到第一轮校准查找表LUT[0]后，打开信号通路中的DPD模块进行校准，再执行前述步骤S101。
S13，执行步骤S102，计算当前的AM-AM特性值和AM-PM特性值，此时得到的就是经过第一轮校准后的输入-输出特性（或称第一轮校准后特性），即第一轮的残留误差。
S14，通过第一轮校准后的输入-输出特性，执行步骤S103和S104，得到第一轮残留误差的DPD模块的输入-输出特性和查找表，将第一轮残留误差的查找表记为LUT’[0]。
S15，将步骤S104的第一轮校准查找表LUT[0]，与步骤S14的第一轮残留误差的查找表LUT’[0]合并，得到第二轮校准查找表，记为LUT[1]。
S16，用前述第二轮校准查找表LUT[1]代替步骤S12的第一轮校准查找表LUT[0]，重复执行步骤S12、S13和S14，得到第二轮残留误差的查找表，记为LUT’[1]，将前述查找表LUT’[1]与前述第二轮校准查找表LUT[1]合并，得到第三轮校准查找表LUT[2]。
S17，以此类推，对查找表进行下一轮迭代校准，可以迭代数次，直至满足预设条件。
本实施例中，可以根据校准后的AM-AM/AM-PM特性和参考线性化特性的误差作为监控和收敛条件，以得到最终的查找表。
具体的，对于第n+1轮校准查找表LUT[n],所述n为大于等于0的整数,在得到该查找表LUT[n]后，获取通过该LUT[n]进行DPD校准后的AM-AM和AM-PM特性值，并将获取的AM-AM和AM-PM特性值与参考线性化特性进行比对以获取误差，当所述误差小于预设误差阈值时判定满足预设条件。在判定满足预设条件时结束查找表的迭代校准过程，将该LUT[n]作为最终的查找表。
或者，对应所述查找表设置有迭代次数阈值m，对于第n+1轮校准查找表LUT[n],所述m和n为大于等于0的整数,在得到该查找表LUT[n]后，判断n值是否小于m；判定n小于m时基于该查找表LUT[n]进行下一轮迭代校准；否则，结束查找表的迭代校准过程，将该LUT[n]作为最终的查找表。
所述迭代次数阈值m，可以由系统或用户根据需要设置。优选的，可以根据系统或用户设置的收敛条件来自动配置所述迭代次数阈值m。
在本实施例的另一个实施方式中，提供了级联DPD法，参见图6所示，此时，在信号通路中设置了级联的多个DPD模块，通过级联的多个DPD模块对前述查找表进行迭代校准。作为举例，比如图6中示例了依次级联的至少3个DPD模块，分别为DPD1，DPD2和DPD3，多个DPD模块依次级联，输入信号经输入DPD1进行预失真处理后，再依次输入到DPD2、DPD3、……中进行预失真处理，从最后一个DPD模块输出后，得到最终的预失真信号。
利用此方法对前述查找表进行迭代校准的步骤具体如下。
S21，关闭信号通路中所有的DPD模块，将完成前述步骤S101至S104生成的查找表作为第一轮校准查找表LUT[0]，写入第一个DPD模块DPD1的查找表模块LUT1。
S22，开启DPD1，执行前述步骤S101至S104，将生成的查找表作为第一轮校准残留误差的查找表LUT[1]，写入第二个DPD模块DPD2的查找表模块LUT2。
S23，开启DPD1和DPD2，执行前述步骤S101至S104，将生成的查找表作为第二轮校准残留误差的查找表LUT[2]，写入第三个DPD模块DPD3的查找表模块LUT3。
S24，以此类推，直至完成所有的DPD模块的校准和查找表生成，将开启所有DPD模块时生成的查找表作为最终的查找表。作为举例而非限制，比如总共设置有5个DPD模块，开启DPD1至DPD5，执行前述步骤S101至S104，将生成的查找表（记为LUT[5]）作为最终的查找表，此时，DPD1的查找表模块LUT1存储的是第一轮校准查找表LUT[0]，DPD2的查找表模块LUT2存储的是第一轮校准残留误差的查找表LUT[1]，DPD3的查找表模块LUT3存储的是第二轮校准残留误差的查找表LUT[2]，DPD4的查找表模块LUT4存储的是第三轮校准残留误差的查找表LUT[3]，DPD5的查找表模块LUT5存储的是第四轮校准残留误差的查找表LUT[4]。
需要说明的是，根据需要，所述级联的DPD模块的数量可以是2个及以上中的任意一个数量，用户可以根据实际需要的校准场景进行适应性选择。
针对上述查找表迭代更新方法和级联DPD方法，可以设置有两种迭代校准模式，分别为查找表迭代更新模式和级联DPD模式，不同的模式适用于不同的校准场景。
在查找表迭代更新模式下，使用一个DPD模块，硬件（ASIC芯片）开销小，查找表LUT迭代于软件模块，可以使用软件计算并更新查找表，并可以根据收敛条件灵活调整迭代的次数，适用范围广，灵活性好。
在级联DPD模式下，因为使用固定数量的DPD模块进行级联，因此迭代次数固定，其适用于需要的迭代次数较少的场景。尤其的，适用于查找表LUT表达能力不够（比如受位宽限制）或者需要降低软件复杂度的情形。
本发明提供的基于查找表模型的无记忆PA的迭代校准方案，能够对DPD预失真后的性能和效果进行反馈，提升和优化了迭代机制，实现了在较低复杂度和资源开销下进行DPD迭代校准，能够显著提高无记忆功放的校准精度和性能，收敛时间快，稳定性高，尤其适用于高宽带和和高阶调制的WiFi系统，比如WiFi6/WiFi6E系统。
本发明的另一实施例，还提供了一种适用于WiFi无记忆功放的预失真校准系统。
所述系统包括预失真查找表生成装置和预失真器。
所述预失真查找表生成装置，用于通过单音测试获取功率放大器PA的反特性后生成查找表，查找表中存储有每个幅度子单元对应的补偿系数，所述补偿系数为幅度和相位生成的复数系数，包含了幅度和相位信息；以及，对前述查找表进行迭代校准，将迭代校准后得到的查找表作为最终的查找表。
所述预失真器，对输入信号进行取模操作，根据输入信号的幅度信息在前述最终的查找表中查找以获得对应的补偿系数，通过获得的补偿系数对输入信号进行预失真处理。
本实施例中，所述预失真查找表生成装置包括查找表生成单元。
所述查找表生成单元被配置为执行如下步骤：S101，发送固定频点N个幅度段的单音测试信号，经过数模转换器和PA后，通过反馈网络采集PA的输出，再经过模数转换器获得数字反馈单音信号；所述N为大于等于2的整数。S102，将原始单音信号和反馈单音信号进行计算处理，通过N个相关值计算得到N个AM-AM特性值和N个AM-PM特性值，获得前述PA的输入-输出特性。S103，根据PA的输入-输出特性做逆运算，通过分段线性插值得到PA的反特性曲线后作为数字预失真DPD模块的反函数模型，所述反函数模型用于配置DPD模块的输入-输出特性。S104，根据DPD模块的输入-输出特性，获取每个幅度子单元需要补偿的幅度和相位补偿值后生成查找表。
进一步，所述预失真查找表生成装置还包括查找表校准单元，其用于对前述查找表进行迭代校准，将迭代校准后得到的查找表作为最终的查找表。
具体的，在一个实施方式中，所述查找表校准单元被配置为执行如下步骤：
S11，关闭DPD模块，将完成前述步骤S101至S104生成的查找表作为第一轮校准查找表LUT[0]。
S12，得到第一轮校准查找表LUT[0]后，打开信号通路中的DPD模块进行校准，再执行前述步骤S101。
S13，执行步骤S102，计算当前的AM-AM特性值和AM-PM特性值，得到经过第一轮校准后的输入-输出特性，即第一轮的残留误差。
S14，通过第一轮校准后的输入-输出特性，执行步骤S103和S104，得到第一轮残留误差的DPD模块的输入-输出特性和查找表LUT’[0]。
S15，将步骤S104的第一轮校准查找表LUT[0]，与步骤S14的第一轮残留误差的查找表LUT’[0]合并，得到第二轮校准查找表LUT[1]。
S16，用前述第二轮校准查找表LUT[1]代替步骤S12的第一轮校准查找表LUT[0]，重复执行步骤S12、S13和S14，得到第二轮残留误差的查找表LUT’[1]后与前述第二轮校准查找表LUT[1]合并，得到第三轮校准查找表LUT[2]。
S17，以此类推，对查找表进行下一轮迭代校准直至满足预设条件。
在另一个实施方式中，在信号通路中设置级联的多个DPD模块，此时，所述查找表校准单元被配置为执行如下步骤：
S21，关闭信号通路中所有的DPD模块，将完成前述步骤S101至S104生成的查找表作为第一轮校准查找表LUT[0]，写入第一个DPD模块DPD1的查找表模块LUT1。
S22，开启DPD1，执行前述步骤S101至S104，将生成的查找表作为第一轮校准残留误差的查找表LUT[1]，写入第二个DPD模块DPD2的查找表模块LUT2。
S23，开启DPD1和DPD2，执行前述步骤S101至S104，将生成的查找表作为第二轮校准残留误差的查找表LUT[2]，写入第三个DPD模块DPD3的查找表模块LUT3。
S24，以此类推，直至完成所有的DPD模块的校准和查找表生成，将开启所有DPD模块时生成的查找表作为最终的查找表。
其它技术特征参考在前实施例，在此不再赘述。
本发明的另一实施例，还提供了一种预失真查找表的生成方法，所述方法包括如下步骤。
1），发送固定频点N个幅度段的单音测试信号，经过数模转换器和PA后，通过反馈网络采集PA的输出，再经过模数转换器获得数字反馈单音信号；所述N为大于等于2的整数。
2），将原始单音信号和反馈单音信号进行计算处理，通过N个相关值计算得到N个AM-AM特性值和N个AM-PM特性值，获得前述PA的输入-输出特性。
3），根据PA的输入-输出特性做逆运算，通过分段线性插值得到PA的反特性曲线后作为数字预失真DPD模块的反函数模型，所述反函数模型用于配置DPD模块的输入-输出特性。
4），根据DPD模块的输入-输出特性，获取每个幅度子单元需要补偿的幅度和相位补偿值后生成查找表。
为进一步提升查找表的校准精度，使校准后的AM和PM特性尽量靠近线性参考，本实施例还给出了两种查找表的迭代校准方法，分别是查找表迭代更新方法和级联DPD方法。
查找表迭代更新方法和级联DPD方法的技术特征参考在前实施例，在此不再赘述。
在上面的描述中，本发明的公开内容并不旨在将其自身限于这些方面。而是，在本公开内容的目标保护范围内，各组件可以以任意数目选择性地且操作性地进行合并。结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程 ROM、电可擦除可编程 ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。另外，像“包括”、“囊括”以及“具有”的术语应当默认被解释为包括性的或开放性的，而不是排他性的或封闭性，除非其被明确限定为相反的含义。所有技术、科技或其他方面的术语都符合本领域技术人员所理解的含义，除非其被限定为相反的含义。在词典里找到的公共术语应当在相关技术文档的背景下不被太理想化或太不实际地解释，除非本公开内容明确将其限定成那样。本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (6)
1.一种适用于WiFi无记忆功放的预失真校准方法，其特征在于包括步骤：
通过单音测试获取功率放大器PA的反特性后生成查找表，所述查找表以信号幅度和补偿系数建立索引，查找表中存储有每个幅度子单元对应的补偿系数，所述补偿系数为幅度和相位生成的复数系数；
对前述查找表进行迭代校准，将迭代校准后得到的查找表作为最终的查找表；
对输入信号进行取模操作，根据输入信号的幅度信息在前述最终的查找表中查找以获得对应的补偿系数，通过获得的补偿系数对输入信号进行预失真处理；
其中，生成查找表的步骤如下：S101，发送固定频点N个幅度段的单音测试信号，经过数模转换器和PA后，通过反馈网络采集PA的输出，再经过模数转换器获得数字反馈单音信号；所述N为大于等于2的整数；S102，将原始单音信号和反馈单音信号进行计算处理，通过计算得到N个AM-AM特性值和N个AM-PM特性值，获得前述PA的输入-输出特性；S103，根据PA的输入-输出特性做逆运算，通过分段线性插值得到PA的反特性曲线后作为数字预失真DPD模块的反函数模型，所述反函数模型用于配置DPD模块的输入-输出特性；S104，根据DPD模块的输入-输出特性，获取每个幅度子单元需要补偿的幅度和相位补偿值后生成查找表；
其中，对前述查找表进行迭代校准的步骤如下：S11，关闭DPD模块，将完成前述步骤S101至S104生成的查找表作为第一轮校准查找表LUT[0]；S12，得到第一轮校准查找表LUT[0]后，打开信号通路中的DPD模块进行校准，再执行前述步骤S101；S13，执行步骤S102，计算当前的AM-AM特性值和AM-PM特性值，得到经过第一轮校准后的输入-输出特性，即第一轮的残留误差；S14，通过第一轮校准后的输入-输出特性，执行步骤S103和S104，得到第一轮残留误差的DPD模块的输入-输出特性和查找表LUT’[0]；S15，将步骤S104的第一轮校准查找表LUT[0]，与步骤S14的第一轮残留误差的查找表LUT’[0]合并，得到第二轮校准查找表LUT[1]；S16，用前述第二轮校准查找表LUT[1]代替步骤S12的第一轮校准查找表LUT[0]，重复执行步骤S12、S13和S14，得到第二轮残留误差的查找表LUT’[1]后与前述第二轮校准查找表LUT[1]合并，得到第三轮校准查找表LUT[2]；S17，以此类推，对查找表进行下一轮迭代校准直至满足预设条件。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：对于第n+1轮校准查找表LUT[n],所述n为大于等于0的整数,在得到该查找表LUT[n]后，获取通过该LUT[n]进行DPD校准后的AM-AM和AM-PM特性值，并将获取的AM-AM和AM-PM特性值与参考线性化特性进行比对以获取误差，当所述误差小于预设误差阈值时判定满足预设条件；
以及，在判定满足预设条件时结束查找表的迭代校准过程，将该LUT[n]作为最终的查找表。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：对应所述查找表设置有迭代次数阈值m，对于第n+1轮校准查找表LUT[n], 所述m和n为大于等于0的整数,在得到该查找表LUT[n]后，判断n值是否小于m；判定n小于m时基于该查找表LUT[n]进行下一轮迭代校准；否则，结束查找表的迭代校准过程，将该LUT[n]作为最终的查找表。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：根据系统或用户设置的收敛条件配置所述迭代次数阈值m。
5.一种适用于WiFi无记忆功放的预失真校准系统，其特征在于：预失真查找表生成装置和预失真器，
所述预失真查找表生成装置，用于通过单音测试获取功率放大器PA的反特性后生成查找表，所述查找表以信号幅度和补偿系数建立索引，查找表中存储有每个幅度子单元对应的补偿系数，所述补偿系数为幅度和相位生成的复数系数；以及，对前述查找表进行迭代校准，将迭代校准后得到的查找表作为最终的查找表；
所述预失真器，对输入信号进行取模操作，根据输入信号的幅度信息在前述最终的查找表中查找以获得对应的补偿系数，通过获得的补偿系数对输入信号进行预失真处理；
其中，所述预失真查找表生成装置包括查找表生成单元，其被配置为执行如下步骤：S101，发送固定频点N个幅度段的单音测试信号，经过数模转换器和PA后，通过反馈网络采集PA的输出，再经过模数转换器获得数字反馈单音信号；所述N为大于等于2的整数；S102，将原始单音信号和反馈单音信号进行计算处理，通过计算得到N个AM-AM特性值和N个AM-PM特性值，获得前述PA的输入-输出特性；S103，根据PA的输入-输出特性做逆运算，通过分段线性插值得到PA的反特性曲线后作为数字预失真DPD模块的反函数模型，所述反函数模型用于配置DPD模块的输入-输出特性；S104，根据DPD模块的输入-输出特性，获取每个幅度子单元需要补偿的幅度和相位补偿值后生成查找表；
所述预失真查找表生成装置还包括查找表校准单元，其被配置为执行如下步骤：S11，关闭DPD模块，将完成前述步骤S101至S104生成的查找表作为第一轮校准查找表LUT[0]；S12，得到第一轮校准查找表LUT[0]后，打开信号通路中的DPD模块进行校准，再执行前述步骤S101；S13，执行步骤S102，计算当前的AM-AM特性值和AM-PM特性值，得到经过第一轮校准后的输入-输出特性，即第一轮的残留误差；S14，通过第一轮校准后的输入-输出特性，执行步骤S103和S104，得到第一轮残留误差的DPD模块的输入-输出特性和查找表LUT’[0]；S15，将步骤S104的第一轮校准查找表LUT[0]，与步骤S14的第一轮残留误差的查找表LUT’[0]合并，得到第二轮校准查找表LUT[1]；S16，用前述第二轮校准查找表LUT[1]代替步骤S12的第一轮校准查找表LUT[0]，重复执行步骤S12、S13和S14，得到第二轮残留误差的查找表LUT’[1]后与前述第二轮校准查找表LUT[1]合并，得到第三轮校准查找表LUT[2]；S17，以此类推，对查找表进行下一轮迭代校准直至满足预设条件。
6.一种预失真查找表的生成方法，其特征在于包括步骤：
S101，发送固定频点N个幅度段的单音测试信号，经过数模转换器和PA后，通过反馈网络采集PA的输出，再经过模数转换器获得数字反馈单音信号；所述N为大于等于2的整数；
S102，将原始单音信号和反馈单音信号进行计算处理，通过计算得到N个AM-AM特性值和N个AM-PM特性值，获得前述PA的输入-输出特性；
S103，根据PA的输入-输出特性做逆运算，通过分段线性插值得到PA的反特性曲线后作为数字预失真DPD模块的反函数模型，所述反函数模型用于配置DPD模块的输入-输出特性；
S104，根据DPD模块的输入-输出特性，获取每个幅度子单元需要补偿的幅度和相位补偿值后生成查找表；
对生成的查找表进行迭代校准，步骤如下：S11，关闭DPD模块，将完成前述步骤S101至S104生成的查找表作为第一轮校准查找表LUT[0]；S12，得到第一轮校准查找表LUT[0]后，打开信号通路中的DPD模块进行校准，再执行前述步骤S101；S13，执行步骤S102，计算当前的AM-AM特性值和AM-PM特性值，得到经过第一轮校准后的输入-输出特性，即第一轮的残留误差；S14，通过第一轮校准后的输入-输出特性，执行步骤S103和S104，得到第一轮残留误差的DPD模块的输入-输出特性和查找表LUT’[0]；S15，将步骤S104的第一轮校准查找表LUT[0]，与步骤S14的第一轮残留误差的查找表LUT’[0]合并，得到第二轮校准查找表LUT[1]；S16，用前述第二轮校准查找表LUT[1]代替步骤S12的第一轮校准查找表LUT[0]，重复执行步骤S12、S13和S14，得到第二轮残留误差的查找表LUT’[1]后与前述第二轮校准查找表LUT[1]合并，得到第三轮校准查找表LUT[2]；S17，以此类推，对查找表进行下一轮迭代校准直至满足预设条件。
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