專(zhuān)利名稱(chēng)：放大器模型估計(jì)裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種放大器模型估計(jì)裝置和方法。

背景技術(shù)：
在無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中，發(fā)送信號(hào)要經(jīng)過(guò)高功率放大器將模擬射頻信號(hào)放大，然后通過(guò)天線(xiàn)發(fā)送出去。為提高頻譜效率，越來(lái)越多的非恒包絡(luò)調(diào)制方式(比如64QAM/16QAM)和CDMA/OFDM結(jié)合，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中。這些信號(hào)在進(jìn)入放大器之前的共同特性都是峰均比(PAPR)比較高，比如采用1024點(diǎn)FFT的OFDM信號(hào)的PAPR理論值高達(dá)10dB。這些高PAPR的信號(hào)通過(guò)功放，會(huì)引起嚴(yán)重的非線(xiàn)性畸變，造成信號(hào)星座點(diǎn)損傷和帶外輻射功率增大。為減少非線(xiàn)性畸變，可以采用回退發(fā)送功率的辦法，但是這樣會(huì)造成放大器的效率降低。為此，多年來(lái)，人們?cè)谶@個(gè)領(lǐng)域做了深入的研究，其中數(shù)字預(yù)失真技術(shù)得到了人們的廣泛關(guān)注。
圖1是示出了常規(guī)的功放裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖1所示的功放裝置采用了文獻(xiàn)1中公開(kāi)的傳統(tǒng)的反饋方式數(shù)字預(yù)失真技術(shù)。
如圖1所示，要發(fā)送的數(shù)字信號(hào)在預(yù)失真器(PD，PreDistion)1進(jìn)行預(yù)失真后，經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器2變?yōu)槟M信號(hào)。該模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波器3濾除帶外信號(hào)后由調(diào)制器4上變頻，然后進(jìn)入放大器(PA)5進(jìn)行放大，放大后的信號(hào)通過(guò)功分器6成為兩部分。一部分通過(guò)天線(xiàn)發(fā)送出去，另一部分作為預(yù)失真的反饋信號(hào)。反饋信號(hào)經(jīng)過(guò)解調(diào)器7下變頻，通過(guò)模數(shù)變換器8成為數(shù)字信號(hào)。放大器模型估計(jì)單元10利用PD輸出信號(hào)和反饋信號(hào)進(jìn)行放大器的模擬估計(jì)。由于要求PD輸出信號(hào)和反饋信號(hào)在時(shí)間上是對(duì)齊的，因而由定時(shí)器12檢測(cè)反饋信號(hào)的時(shí)延，然后把時(shí)延信息送給對(duì)應(yīng)信號(hào)點(diǎn)獲取單元11。對(duì)應(yīng)信號(hào)點(diǎn)獲取單元11對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)，并在接收到來(lái)自定時(shí)器12的指示時(shí)，獲取與反饋信號(hào)在時(shí)間上對(duì)齊的輸入的信號(hào)。放大器模型估計(jì)可以采用自適應(yīng)算法求得模型估計(jì)的系數(shù)，文獻(xiàn)1中公開(kāi)的系數(shù)估計(jì)的準(zhǔn)則是使得PD后的信號(hào)和反饋回來(lái)的信號(hào)的均方誤差最小。具體算法為隨機(jī)梯度法。得到了模型估計(jì)后，進(jìn)而通過(guò)反PA模型求解單元9求得反模型，使得信號(hào)經(jīng)過(guò)預(yù)失真和放大器后的增益為1或者一個(gè)常數(shù)，即放大器的線(xiàn)性化。
圖1所示的裝置有以下缺點(diǎn) (1)在收斂前使用發(fā)送和接收信號(hào)的全部信號(hào)點(diǎn)，計(jì)算量大； (2)當(dāng)條件數(shù)大的時(shí)候，收斂速度可能會(huì)很慢； (3)通常反饋回路的時(shí)延比較大，因此圖中的對(duì)應(yīng)信號(hào)獲取單元11電路需要較大的存儲(chǔ)量。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)作出，提供了一種放大器模型估計(jì)裝置和方法，用于克服現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)或更多個(gè)缺點(diǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘韵掳l(fā)明。
發(fā)明1、一種放大器模型估計(jì)裝置，根據(jù)輸入放大器的信號(hào)和所述放大器的輸出反饋信號(hào)進(jìn)行放大器模型的估計(jì)，其特征在于，所述放大器模型估計(jì)裝置包括第一數(shù)據(jù)選擇器、第二數(shù)據(jù)選擇器、延時(shí)器、對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)獲取單元、定時(shí)器和模型估計(jì)單元 所述第一數(shù)據(jù)選擇器用于根據(jù)預(yù)定閾值選擇和存儲(chǔ)所述輸入信號(hào)中的采樣點(diǎn)，并獲得所述采樣點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)； 所述定時(shí)器確定所述輸出反饋信號(hào)相對(duì)于所述輸入信號(hào)的延時(shí)； 對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)獲取單元，根據(jù)所述定時(shí)器所確定出的延時(shí)，取得與所述輸出反饋信號(hào)在時(shí)間上對(duì)齊的所述輸入信號(hào)的采樣點(diǎn)； 所述延時(shí)器根據(jù)所述定時(shí)器所確定出的延時(shí)，對(duì)所述輸入信號(hào)的所述采樣點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行延時(shí)； 所述第二數(shù)據(jù)選擇器根據(jù)所述延時(shí)器輸出的經(jīng)延時(shí)的所述采樣點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)，獲得所述輸出反饋信號(hào)在相應(yīng)時(shí)間點(diǎn)的對(duì)應(yīng)反饋采樣點(diǎn)； 所述模型估計(jì)單元根據(jù)所述采樣點(diǎn)和所述對(duì)應(yīng)反饋采樣點(diǎn)確定所述放大器的模型。
發(fā)明2、根據(jù)發(fā)明1所述的放大器模型估計(jì)裝置，其特征在于，所述采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)在1個(gè)到128個(gè)之間。
發(fā)明3、根據(jù)發(fā)明2所述的放大器模型估計(jì)裝置，其特征在于，所述采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)在4個(gè)到64個(gè)之間。
發(fā)明4、根據(jù)發(fā)明1所述的放大器模型估計(jì)裝置，其特征在于，所述放大器的模型為記憶多項(xiàng)式模型，所述模型估計(jì)單元利用將所述記憶多項(xiàng)式模型對(duì)放大器輸入信號(hào)的實(shí)部或虛部求導(dǎo)所述記憶多項(xiàng)式模型的最高諧波階數(shù)次所得的公式，使用所述輸入信號(hào)的采樣點(diǎn)的值和所述輸出反饋樣點(diǎn)的值，確定所述記憶多項(xiàng)式模型的參數(shù)，從而估計(jì)出所述記憶多項(xiàng)式模型。
發(fā)明5、根據(jù)發(fā)明4所述的放大器模型估計(jì)裝置，其特征在于，所述模型估計(jì)單元在確定所述多項(xiàng)式模型參數(shù)時(shí)，首先確定最高階諧波的系數(shù)。
發(fā)明6、根據(jù)發(fā)明4所述的放大器模型估計(jì)裝置，其特征在于，所述多項(xiàng)式模型最高諧波階數(shù)在3-9之間。
發(fā)明7、根據(jù)發(fā)明4所述的放大器模型估計(jì)裝置，其特征在于，所述放大器模型估計(jì)裝置還包括噪聲抑制單元，所述噪聲抑制單元用于抑制所述第二數(shù)據(jù)選擇器所選擇的輸出反饋采樣點(diǎn)中的噪聲。
發(fā)明8、根據(jù)發(fā)明1所述的放大器模型估計(jì)裝置，其特征在于，所述預(yù)定閾值根據(jù)所述輸入信號(hào)的實(shí)部或虛部的最大幅值和最小幅值的差與采樣點(diǎn)數(shù)目的比值確定。
發(fā)明9、根據(jù)發(fā)明4所述的放大器模型估計(jì)裝置，其特征在于，所述第一數(shù)據(jù)選擇器選擇虛部為0并且實(shí)部與所述預(yù)定閾值的差在預(yù)定范圍內(nèi)的輸入信號(hào)作為所述輸入采樣點(diǎn)。
發(fā)明10、根據(jù)發(fā)明4所述的放大器模型估計(jì)裝置，其特征在于，所述第一數(shù)據(jù)選擇器選擇實(shí)部為0并且虛部與所述預(yù)定閾值的差在預(yù)定范圍內(nèi)的輸入信號(hào)作為所述輸入信號(hào)的采樣點(diǎn)。
發(fā)明11、一種放大器模型估計(jì)方法，該方法根據(jù)輸入放大器中的信號(hào)和所述放大器的輸出反饋信號(hào)進(jìn)行放大器模型的估計(jì)，其特征在于，所述放大器模型估計(jì)方法包括以下步驟 根據(jù)預(yù)定閾值選擇和存儲(chǔ)所述輸入信號(hào)中的采樣點(diǎn)，并獲得所述采樣點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)； 確定所述輸出反饋信號(hào)相對(duì)于所述輸入信號(hào)的延時(shí)； 根據(jù)所述延時(shí)，取得與所述輸出反饋信號(hào)在時(shí)間上對(duì)齊的所述輸入信號(hào)的采樣點(diǎn)，并對(duì)所取得的采樣點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行延時(shí)； 根據(jù)所述延時(shí)器輸出的經(jīng)延時(shí)的采樣點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)，獲得所述輸出反饋信號(hào)在相應(yīng)時(shí)間點(diǎn)的對(duì)應(yīng)反饋采樣點(diǎn)；以及 根據(jù)所述采樣點(diǎn)和所述對(duì)應(yīng)反饋采樣點(diǎn)確定所述放大器的模型。
發(fā)明12、一種計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序在被計(jì)算機(jī)或邏輯部件執(zhí)行時(shí)或在進(jìn)行解釋或編譯后執(zhí)行時(shí)，可以使所述計(jì)算機(jī)或邏輯部件根據(jù)輸入放大器中的信號(hào)和所述放大器的輸出反饋信號(hào)進(jìn)行放大器模型的估計(jì)，特征在于，使計(jì)算機(jī)或邏輯部件執(zhí)行以下步驟 根據(jù)預(yù)定閾值選擇和存儲(chǔ)所述輸入信號(hào)中的采樣點(diǎn)，并獲得所述采樣點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)； 確定所述輸出反饋信號(hào)相對(duì)于所述輸入信號(hào)的延時(shí)； 根據(jù)所述延時(shí)，取得與所述輸出反饋信號(hào)在時(shí)間上對(duì)齊的所述輸入信號(hào)的采樣點(diǎn)，并對(duì)所取得的采樣點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行延時(shí)； 根據(jù)經(jīng)延時(shí)的樣點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)，獲得所述輸出反饋信號(hào)在相應(yīng)時(shí)間點(diǎn)的對(duì)應(yīng)反饋樣點(diǎn)；以及 根據(jù)所述樣點(diǎn)和所述對(duì)應(yīng)反饋樣點(diǎn)確定所述放大器的模型。
發(fā)明13、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)上述計(jì)算機(jī)可讀程序。
本發(fā)明針對(duì)目前電路復(fù)雜度較高的問(wèn)題，只利用一些特殊樣點(diǎn)，在模型估計(jì)中采用求偏導(dǎo)的方法直接求得模型估計(jì)中多項(xiàng)式的系數(shù)。通過(guò)偏導(dǎo)計(jì)算完成模型估計(jì)。
因此有以下優(yōu)點(diǎn) 1、直接求得模型估計(jì)中的多項(xiàng)式系數(shù)，收斂速度快。
2、只利用一些特殊樣點(diǎn)，則計(jì)算量大大降低；而且對(duì)應(yīng)信號(hào)獲取電路僅需要很少的存儲(chǔ)。
仿真表明，根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置可以準(zhǔn)確求得放大器模型。



當(dāng)結(jié)合附圖閱讀下面的說(shuō)明時(shí)，本發(fā)明的以上和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。在附圖中， 圖1是示出了常規(guī)的線(xiàn)性功放裝置的結(jié)構(gòu)圖； 圖2示出了依據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的放大器模型估計(jì)裝置的結(jié)構(gòu)框圖； 圖3示出了依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的放大器模型估計(jì)裝置的結(jié)構(gòu)框圖； 圖4是依據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的數(shù)據(jù)選擇的時(shí)序圖； 圖5與現(xiàn)有技術(shù)的對(duì)應(yīng)信號(hào)取得電路相對(duì)照地示出了本發(fā)明的對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)取得單元所需存儲(chǔ)量的減少情況； 圖6為放大器的輸入幅度和輸出幅度的特性曲線(xiàn)； 圖7表示了將放大器輸出信號(hào)對(duì)輸入信號(hào)實(shí)部求一階偏導(dǎo)數(shù)時(shí)的曲線(xiàn)； 圖8表示了估計(jì)出來(lái)的三次諧波系數(shù)與理想值之間的NMSE(歸一化均方誤差)性能；以及 圖9示出了依據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的放大器模型估計(jì)方法的流程圖。

具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。
圖2示出了依據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的線(xiàn)性功放裝置的結(jié)構(gòu)框圖。圖2中與圖1中相同的部件用相同的標(biāo)號(hào)示出，并且省略了對(duì)它們的詳細(xì)描述。應(yīng)該注意到，盡管圖2中示出了部件1-9等，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明的線(xiàn)性功放裝置并不因此受限，其可以應(yīng)用到其它的需要對(duì)放大器模型進(jìn)行估計(jì)的其它裝置中。
如圖2所示，PD1輸出的復(fù)數(shù)信號(hào)x(n)＝xr(n)+jxq(n)(n代表樣點(diǎn)的時(shí)間序號(hào)，n即時(shí)刻n*T，其中T為樣點(diǎn)間隔長(zhǎng)度)通過(guò)第一數(shù)據(jù)選擇器14僅僅選擇一些特殊樣點(diǎn)xs(n)給模型估計(jì)單元15使用，同樣反饋信號(hào)y(n)通過(guò)第二數(shù)據(jù)選擇器13僅僅選擇一些特殊樣點(diǎn)ys(n)給數(shù)據(jù)選擇使用。
下面介紹數(shù)據(jù)選擇器14的操作。
數(shù)據(jù)選擇器14將所接收到的信號(hào)x(n)＝xr(n)+jxq(n)的實(shí)部xr(n)或虛部xq(n)與預(yù)定的閾值相比較，當(dāng)與預(yù)定的閾值的差的絕對(duì)值在預(yù)定的范圍內(nèi)時(shí)，則將該樣點(diǎn)視為特殊樣點(diǎn)，進(jìn)行取樣。
應(yīng)該注意，本發(fā)明要在輸入信號(hào)x(n)＝xr(n)+jxq(n)中選擇出一些特殊樣點(diǎn)，因而，盡管輸入信號(hào)x(n)＝xr(n)+jxq(n)本身就是樣點(diǎn)，在本文中，除非上下文中有明確的指示獲說(shuō)明，一般將其稱(chēng)作信號(hào)或信號(hào)點(diǎn)，而將所選擇的特殊樣點(diǎn)稱(chēng)作樣點(diǎn)或采樣點(diǎn)。
一次模型估計(jì)，所選取的特殊樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)是預(yù)定的，例如可以根據(jù)仿真來(lái)確定。該預(yù)定的個(gè)數(shù)例如可以是1-128中的任一正整數(shù)。并且優(yōu)選地在4-64之間。并且更優(yōu)選地在8-32之間。并且一般可取為2的指數(shù)倍，例如取8、16和32。為了說(shuō)明的方便，下面以該預(yù)定的個(gè)數(shù)為32的情況進(jìn)行說(shuō)明。并以取實(shí)部的幅值進(jìn)行比較的情況進(jìn)行說(shuō)明。
在具體的實(shí)施方式中，可以按以下的方式預(yù)先獲得各點(diǎn)的閾值。
首先，取實(shí)部xr(n)的值的在一定統(tǒng)計(jì)時(shí)間范圍的最大值(即max(|xr(n)|))和實(shí)部xr(n)在一定統(tǒng)計(jì)時(shí)間范圍的值的最小值(即min(|xr(n)|))。該最大值和最小值是可以預(yù)先獲得的，例如統(tǒng)計(jì)一定時(shí)間范圍內(nèi)信號(hào)xr(n)的最大值和最小值。該兩個(gè)值通常由發(fā)送信號(hào)的數(shù)字調(diào)制式?jīng)Q定，而與其他因素?zé)o關(guān)。
然后，將最大值和最小值的差除以預(yù)定的采樣點(diǎn)數(shù)num，獲得閾值參照值注意，如上所述，這里的num可以取32等正整數(shù)。
最后求取各采樣點(diǎn)的閾值。例如可以依據(jù)以下公式獲得采樣點(diǎn)k(0＜k＜num+1)處的閾值Thresholdk。
Thresholdk＝min(|xr(n)|)+k×ref。
這樣可以得到均勻的采樣點(diǎn)。根據(jù)需要，可以對(duì)各采樣點(diǎn)增加系數(shù)factork。factork表示在k采樣點(diǎn)的系數(shù)。
即Thresholdk＝min(|xr(n)|)+k×ref×factork 這樣，通過(guò)調(diào)整系數(shù)factork，可以得到或密或疏的采樣點(diǎn)。
應(yīng)該注意的是，上面對(duì)于閾值的計(jì)算可以在第一數(shù)據(jù)選擇器14中進(jìn)行，但更優(yōu)選的是，可以預(yù)先計(jì)算完成后存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)選擇器14中，或數(shù)據(jù)選擇器14可以讀取的存儲(chǔ)裝置中。
這樣，將輸入的信號(hào)x(n)的實(shí)部xr(n)與相應(yīng)的閾值進(jìn)行比較，如果它們的差值在預(yù)定的范圍內(nèi)，則將該點(diǎn)列為采樣點(diǎn)。具體地，可以將實(shí)部與第一個(gè)閥值進(jìn)行比較，如果滿(mǎn)足條件(條件例如為|xr(n)-Threshold0|＜ε，ε為預(yù)定數(shù))則將其取為采樣點(diǎn)，保存該采樣點(diǎn)x(n)(含實(shí)部和虛部)；確定該采樣點(diǎn)的編號(hào)為0；同時(shí)產(chǎn)生該采樣點(diǎn)在時(shí)間上的定時(shí)標(biāo)記(比如此時(shí)刻定時(shí)標(biāo)記電平為高，其他時(shí)刻電平為低)。如果未滿(mǎn)足條件，則繼續(xù)與其他閥值比較，當(dāng)和第k個(gè)閥值滿(mǎn)足條件(條件例如為|xr(n)-Thresholdk|＜ε，ε為預(yù)定數(shù))，類(lèi)似地保存該采樣點(diǎn)(含實(shí)部和虛部)；確定該采樣點(diǎn)編號(hào)為k-1，同時(shí)產(chǎn)生該采樣點(diǎn)在時(shí)間上的定時(shí)標(biāo)記。如果與所有閥值比較都不滿(mǎn)足條件，則放棄該信號(hào)x(n)，即定時(shí)標(biāo)記為低電平，不作保存采樣點(diǎn)的操作。
對(duì)下個(gè)輸入信號(hào)x(n+1)做上述的類(lèi)似操作，但應(yīng)當(dāng)注意，此時(shí)無(wú)需和已經(jīng)編過(guò)號(hào)的采樣點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的閥值進(jìn)行比較。
當(dāng)對(duì)所有的閥值所對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)都有對(duì)應(yīng)保存時(shí)，則一次數(shù)據(jù)選擇過(guò)程完成。此時(shí)每一閥值都對(duì)應(yīng)有一個(gè)采樣點(diǎn)保存。
定時(shí)器12確定從模數(shù)轉(zhuǎn)換器8輸出的輸出反饋信號(hào)與輸入信號(hào)之間的時(shí)延，并將確定出的時(shí)延信息送給對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)獲取單元19和延時(shí)器18。對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)獲取單元19對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)，并在接收到來(lái)自定時(shí)器12的指示(包含時(shí)延信息)時(shí)，獲取與輸出反饋信號(hào)在時(shí)間上對(duì)齊的輸入信號(hào)的樣點(diǎn)。延時(shí)器18根據(jù)接收到的來(lái)自定時(shí)器12的指示，對(duì)所述對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)獲取單元19所獲得的與輸出反饋信號(hào)在時(shí)間上對(duì)齊的輸入信號(hào)的采樣點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行延時(shí)。第二數(shù)據(jù)選擇器13根據(jù)來(lái)自延時(shí)器的經(jīng)延時(shí)的采樣點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)，進(jìn)行采樣，獲得與輸入采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸出反饋信號(hào)采樣點(diǎn)。放大器模型估計(jì)單元15根據(jù)對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)獲取單元19所獲得的輸入采樣點(diǎn)和所述第二數(shù)據(jù)選擇器所獲得輸出采樣點(diǎn)進(jìn)行放大器模型估計(jì)。
下面介紹放大器模型估計(jì)單元15。
首先，由于第一數(shù)據(jù)選擇器14和第二數(shù)據(jù)選擇器13的存在，只利用一些特殊樣點(diǎn)進(jìn)行模型估計(jì)，已經(jīng)可以使計(jì)算量大大降低了。因此，根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，放大器模型估計(jì)單元15可以采用本領(lǐng)域所公知的任何模型估計(jì)裝置。
其次，優(yōu)選地，可以采用本領(lǐng)域公知的采用記憶多項(xiàng)式模型估計(jì)裝置。關(guān)于記憶多項(xiàng)式模型可以參見(jiàn)文獻(xiàn)3。
下面介紹本發(fā)明優(yōu)選的放大器模型估計(jì)單元15。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，放大器的模型可以采用記憶多項(xiàng)式表示如下 (公式1) 其中x(n)為PA輸入信號(hào)，y(n)為模數(shù)轉(zhuǎn)換器8的輸出。P為最高諧波階數(shù)(一般只考慮奇數(shù)階)，L為最大記憶深度。由于公式1為關(guān)于整數(shù)p的冪函數(shù)形式，因此如果考慮采用求偏導(dǎo)的方法進(jìn)行降階，那在對(duì)y(n)求得P階偏導(dǎo)后，必然可以簡(jiǎn)單求得aP，l，進(jìn)而逆序求得aP-2，l...直至a1，l。為了說(shuō)明，先通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的模型給予說(shuō)明，即假定放大器模型P＝3，L＝0。實(shí)際上一般將放大器模型的P設(shè)置在3到8之間，就可以滿(mǎn)足需要(見(jiàn)文獻(xiàn)3)。
y(n)＝k1x(n)+k3|x(n)|2x(n)(公式2) 對(duì)于輸入的復(fù)信號(hào)x(n)＝xr(n)+jxq(n)，其中xr(n)和xq(n)分別為輸入信號(hào)的實(shí)部和虛部。為簡(jiǎn)化，省去了括號(hào)中的n，即x＝x(n)。對(duì)公式2兩邊連續(xù)對(duì)xr求偏導(dǎo)，則可以得到 (公式3) 在已知x(n)和y(n)的情況下，可以通過(guò)求解由等式

和等式

構(gòu)成的二元一次方程組求得系數(shù)k1和k3 (公式4) 如果k值足夠小，即求導(dǎo)使用的相鄰采樣點(diǎn)的間隔足夠小，(公式3)中的導(dǎo)數(shù)

也可以通過(guò)類(lèi)似的方法求得。
還可以注意到如果按照逆序的算法，即先從最高階諧波系數(shù)k3求解開(kāi)始，則可以避免通常對(duì)于N元一次方程組的高斯消元過(guò)程，計(jì)算相對(duì)簡(jiǎn)單。
同樣的如果對(duì)虛部求偏導(dǎo) (公式5) 類(lèi)似得到結(jié)果(公式6) 為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，對(duì)虛部求解的方法不再贅述，下面所有針對(duì)對(duì)實(shí)部求偏導(dǎo)的方法都可以簡(jiǎn)單推廣到對(duì)虛部求偏導(dǎo)的方法上來(lái)。
應(yīng)該注意，由于導(dǎo)數(shù)計(jì)算實(shí)際上是計(jì)算所述反饋信號(hào)對(duì)所述輸入信號(hào)實(shí)部或虛部的變化速率，因此所需采樣點(diǎn)數(shù)必須大于所求導(dǎo)數(shù)次數(shù)。
另外，如果設(shè)置一定條件的話(huà)，計(jì)算量可以進(jìn)一步減小。例如僅僅選擇發(fā)送數(shù)據(jù)中虛部約為0的數(shù)據(jù)，并且實(shí)部與預(yù)設(shè)閥值的差值在預(yù)定的范圍。
那麼上面的公式(公式3)可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化為 (公式7) 對(duì)比公式5和7，可以看到通過(guò)這樣的數(shù)據(jù)選擇計(jì)算量可以進(jìn)一步降低。需要指出的是虛部為0并不是一個(gè)嚴(yán)格的準(zhǔn)則，對(duì)于多數(shù)通信系統(tǒng)都要求信號(hào)的直流偏置(DC分量)為0，這樣虛部約為0的發(fā)生概率還是很高的。比如對(duì)于WiMAX信號(hào)，xr和xq都是均值為0的高斯隨機(jī)變量，xq等于0的情況和其他值相比是發(fā)生概率最高的。
這里的準(zhǔn)則并不局限于我們提到的虛部為0，也包括其他可以簡(jiǎn)化公式3的選擇方法。
對(duì)于更普遍的模型，下面給出了通用的求解表達(dá)式 由于公式1中的信號(hào)x(n)＝xr(n)+jxq(n)，所以公式1可以寫(xiě)為 (公式8) 由上式可以發(fā)現(xiàn)y(n)為一系列實(shí)部和虛部的整數(shù)階冪級(jí)數(shù)組成，其最高次數(shù)為P。如果對(duì)實(shí)部求偏導(dǎo)，則虛部可以看作與實(shí)部無(wú)關(guān)的常數(shù)。令我們知道當(dāng)時(shí)，β(k′，p，n，l)＝1。
公式可以寫(xiě)為 例如對(duì)l＝l0，其系數(shù)組

p＝1，3，...P的求解可以分以下步驟進(jìn)行 (公式11) ... (公式12) 如果我們已知輸入信號(hào)系列x(n)，x(n-1)，x(n-l0)和輸出，那么公式(10)～公式(12)形成了(P-1)/2元一次方程組，足以求解(P-1)/2個(gè)未知系數(shù)

其中p＝1，3，...P。對(duì)于其他的ap，l，l＝0，1...L-1同樣可以求得，這樣也就完成了PA模型的估計(jì)。其方程求解方法如果采用逆序求解，即先求解aP，l，再aP-2，l....aP-4，l直到a1，l，則可以避免方程組求解的消元過(guò)程。
為了對(duì)付反饋信號(hào)中加入的熱噪聲干擾，可以對(duì)反饋回的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的噪聲抑制。圖3示出了依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的放大器模型估計(jì)裝置的結(jié)構(gòu)框圖。如圖3所示，選擇器13的輸出信號(hào)送入一個(gè)噪聲抑制單元16中。待噪聲得到進(jìn)一步抑制后，再送入模型估計(jì)單元15中去。其余部分與圖2所示的裝置的相同，因而不予贅述。
噪聲抑制電路的一個(gè)簡(jiǎn)單例子就是對(duì)相同的發(fā)送數(shù)據(jù)x(n)＝x0而得到的不同接收數(shù)據(jù)y(n)＝x0+n(t)進(jìn)行算數(shù)平均，可以抑制噪聲的影響。一般的通信系統(tǒng)例如WiMAX，IEEE802.11a中每隔一個(gè)固定的周期都會(huì)發(fā)送重復(fù)的訓(xùn)練符號(hào)，比如preamble等等，可以加以利用。
本發(fā)明所提的噪聲抑制電路并不局限于前面提到的算術(shù)平均方法，也可以包括其他的熟知的抑制噪聲的電路，比如精心設(shè)計(jì)的濾波器等。
圖4是依據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的數(shù)據(jù)選擇的時(shí)序圖，可以看到本發(fā)明的根據(jù)輸入信號(hào)和閥值的關(guān)系，第一數(shù)據(jù)選擇器14存儲(chǔ)了xs(0)，xs(1)…xs(k)…，同時(shí)產(chǎn)生了定時(shí)標(biāo)記。第二數(shù)據(jù)選擇器13根據(jù)延時(shí)了的定時(shí)標(biāo)記去在放大器輸出信號(hào)當(dāng)中選擇，其準(zhǔn)則為只要當(dāng)前延時(shí)后的定時(shí)標(biāo)記為高電平，則選擇所對(duì)應(yīng)時(shí)刻的放大器輸出信號(hào)。可以看出本發(fā)明只需要根據(jù)延時(shí)后的定時(shí)標(biāo)記存下所需計(jì)算的很少特殊樣點(diǎn)，和傳統(tǒng)方法比較大大節(jié)省了所需存儲(chǔ)量。
圖5與現(xiàn)有技術(shù)的對(duì)應(yīng)信號(hào)取得電路相對(duì)照地示出了本發(fā)明的對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)取得單元所需存儲(chǔ)量的減少情況。在通常的寬帶系統(tǒng)中，由于信號(hào)速率較高，因此反饋環(huán)路時(shí)延通常對(duì)應(yīng)上千個(gè)信號(hào)點(diǎn)。為了延時(shí)，通常的放大器模型估計(jì)算法需要一個(gè)能夠存儲(chǔ)上千個(gè)信號(hào)點(diǎn)的內(nèi)存。而本發(fā)明通過(guò)數(shù)據(jù)選擇算法僅僅選取幾十個(gè)采樣點(diǎn)，這樣所需內(nèi)存降至幾十個(gè)采樣點(diǎn)。
在WiMAX，20MHz帶寬前向鏈路下進(jìn)行了簡(jiǎn)單的算法仿真，其中放大器模型為一個(gè)記憶深度為0，最高諧波次數(shù)為3的多項(xiàng)式模型放大器模型和仿真結(jié)果如圖6～8所示 圖6為放大器的輸入幅度和輸出幅度的特性曲線(xiàn)。橫軸為輸入信號(hào)幅度，縱軸為輸出信號(hào)幅度，可以看到放大器輸出信號(hào)幅度對(duì)于輸入信號(hào)幅度為非線(xiàn)性關(guān)系。
圖7表示了對(duì)放大器輸出信號(hào)對(duì)輸入信號(hào)實(shí)部求以一階偏導(dǎo)數(shù)時(shí)的曲線(xiàn)。橫軸為輸入信號(hào)實(shí)部，縱軸為輸出信號(hào)，其中曲線(xiàn)為理想值或者理論值，而圓圈則為根據(jù)本發(fā)明求得的一階偏導(dǎo)。可以看到兩者吻合得很好。
圖8表示了估計(jì)出來(lái)的三次諧波系數(shù)與理想值之間的NMSE(歸一化均方誤差)。橫軸為求解次數(shù)，縱軸為NMSE。由于有了多次求解平均，可以看到在40次求解平均后，NMSE＜5％，這表明性能很好。
綜上所述本發(fā)明只利用一些特殊樣點(diǎn)在模型估計(jì)中采用求偏導(dǎo)的方法求得模型估計(jì)中多項(xiàng)式的系數(shù)，收斂速度快，計(jì)算量和所需存儲(chǔ)電路大大降低，是一種真正低復(fù)雜度的線(xiàn)性功放的方法。
圖9示出了依據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的放大器模型估計(jì)方法的流程圖。如圖所示，首先在步驟901中根據(jù)預(yù)定閾值選擇和存儲(chǔ)所述輸入信號(hào)中的采樣點(diǎn)，并獲得所述采樣點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)。預(yù)定閾值可以如前所述地確定，對(duì)輸入信號(hào)中采樣點(diǎn)的選擇亦如前所述。然后在步驟902確定所述輸出反饋信號(hào)相對(duì)于所述輸入信號(hào)的延時(shí)。這可以由定時(shí)器12來(lái)確定。然后，在步驟903，根據(jù)所述延時(shí)，由對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)獲取單元19取得與所述輸出反饋信號(hào)在時(shí)間上對(duì)齊的所述輸入信號(hào)的采樣點(diǎn)，并由延時(shí)器18對(duì)所取得的采樣點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行延時(shí)。然后在步驟904，由第二數(shù)據(jù)選擇器13根據(jù)所述延時(shí)器輸出的經(jīng)延時(shí)的采樣點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)，獲得所述輸出反饋信號(hào)在相應(yīng)時(shí)間點(diǎn)的對(duì)應(yīng)反饋采樣點(diǎn)。最后，在步驟905，由放大器模型估計(jì)單元15根據(jù)所述采樣點(diǎn)和所述對(duì)應(yīng)反饋采樣點(diǎn)確定所述放大器的模型。很顯然，也可增加噪聲去除的步驟。
本發(fā)明可以由單純的硬件實(shí)現(xiàn)，也可由軟件實(shí)現(xiàn)，也可由硬件和軟件的混合來(lái)實(shí)現(xiàn)。在由軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)，該軟件在被計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)，可以使計(jì)算機(jī)現(xiàn)實(shí)上述的方法或裝置。本發(fā)明還包括存儲(chǔ)該軟件的存儲(chǔ)介質(zhì)。存儲(chǔ)介質(zhì)例如可以是CD、DVD、軟盤(pán)、MO、閃存、磁帶等。
以上說(shuō)明僅僅是示例性的，不是對(duì)本發(fā)明的限制。本發(fā)明的范圍僅僅由權(quán)利要求及其等同物確定。
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權(quán)利要求
1、一種放大器模型估計(jì)裝置，根據(jù)輸入放大器的信號(hào)和所述放大器的輸出反饋信號(hào)進(jìn)行放大器模型的估計(jì)，其特征在于，所述放大器模型估計(jì)裝置包括第一數(shù)據(jù)選擇器(14)、第二數(shù)據(jù)選擇器(13)、延時(shí)器(18)、對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)獲取單元(19)、定時(shí)器(12)和模型估計(jì)單元(15)
所述第一數(shù)據(jù)選擇器(14)用于根據(jù)預(yù)定閾值選擇和存儲(chǔ)所述輸入信號(hào)中的采樣點(diǎn)，并獲得所述采樣點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)；
所述定時(shí)器(12)確定所述輸出反饋信號(hào)相對(duì)于所述輸入信號(hào)的延時(shí)；
所述對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)獲取單元(19)根據(jù)所述定時(shí)器所確定出的延時(shí)，取得與所述輸出反饋信號(hào)在時(shí)間上對(duì)齊的所述輸入信號(hào)的采樣點(diǎn)；
所述延時(shí)器(18)根據(jù)所述定時(shí)器所確定出的延時(shí)，對(duì)所述輸入信號(hào)的所述采樣點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行延時(shí)；
所述第二數(shù)據(jù)選擇器(13)根據(jù)所述延時(shí)器輸出的經(jīng)延時(shí)的所述采樣點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)，獲得所述輸出反饋信號(hào)在相應(yīng)時(shí)間點(diǎn)的對(duì)應(yīng)反饋采樣點(diǎn)；
所述模型估計(jì)單元(15)根據(jù)所述采樣點(diǎn)和所述對(duì)應(yīng)反饋采樣點(diǎn)確定所述放大器的模型。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器模型估計(jì)裝置，其特征在于，所述采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)在4個(gè)到64個(gè)之間。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器模型估計(jì)裝置，其特征在于，所述放大器的模型為記憶多項(xiàng)式模型，所述模型估計(jì)單元(15)利用將所述記憶多項(xiàng)式模型對(duì)放大器輸入信號(hào)的實(shí)部或虛部求導(dǎo)所述記憶多項(xiàng)式模型的最高諧波階數(shù)次所得的公式，使用所述輸入采樣點(diǎn)和所述輸出反饋采樣點(diǎn)的值，確定所述記憶多項(xiàng)式模型的參數(shù)，從而估計(jì)出所述記憶多項(xiàng)式模型。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的放大器模型估計(jì)裝置，其特征在于，所述模型估計(jì)單元在確定所述多項(xiàng)式模型參數(shù)時(shí)，首先確定最高階諧波的系數(shù)。
5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的放大器模型估計(jì)裝置，其特征在于，所述多項(xiàng)式模型最高諧波階數(shù)在3-9之間。
6、根據(jù)權(quán)利要求3所述的放大器模型估計(jì)裝置，其特征在于，所述放大器模型估計(jì)裝置還包括噪聲抑制單元(16)，所述噪聲抑制單元(16)用于抑制所述第二數(shù)據(jù)選擇器所選擇的輸出反饋采樣點(diǎn)中的噪聲。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器模型估計(jì)裝置，其特征在于，所述預(yù)定閾值根據(jù)所述輸入信號(hào)的實(shí)部或虛部的最大幅值和最小幅值的差與采樣點(diǎn)數(shù)目的比值確定。
8、根據(jù)權(quán)利要求3所述的放大器模型估計(jì)裝置，其特征在于，所述第一數(shù)據(jù)選擇器選擇虛部為0并且實(shí)部與所述預(yù)定閾值的差在預(yù)定范圍內(nèi)的輸入信號(hào)作為所述輸入信號(hào)的采樣點(diǎn)。
9、根據(jù)權(quán)利要求3所述的放大器模型估計(jì)裝置，其特征在于，所述第一數(shù)據(jù)選擇器選擇實(shí)部為0并且虛部與所述預(yù)定閾值的差在預(yù)定范圍內(nèi)的輸入信號(hào)作為所述輸入信號(hào)的采樣點(diǎn)。
10、一種放大器模型估計(jì)方法，該方法根據(jù)輸入放大器中的信號(hào)和所述放大器的輸出反饋信號(hào)進(jìn)行放大器模型的估計(jì)，其特征在于，所述放大器模型估計(jì)方法包括以下步驟
根據(jù)預(yù)定閾值選擇和存儲(chǔ)所述輸入信號(hào)中的采樣點(diǎn)，并獲得所述采樣點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)；
確定所述輸出反饋信號(hào)相對(duì)于所述輸入信號(hào)的延時(shí)；
根據(jù)所述延時(shí)，取得與所述輸出反饋信號(hào)在時(shí)間上對(duì)齊的所述輸入信號(hào)的采樣點(diǎn)，并對(duì)所取得的采樣點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行延時(shí)；
根據(jù)經(jīng)延時(shí)的采樣點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)，獲得所述輸出反饋信號(hào)在相應(yīng)時(shí)間點(diǎn)的對(duì)應(yīng)反饋采樣點(diǎn)；以及
根據(jù)所述采樣點(diǎn)和所述對(duì)應(yīng)反饋采樣點(diǎn)確定所述放大器的模型。
全文摘要
本發(fā)明涉及放大器模型估計(jì)裝置及方法，該放大器模型估計(jì)裝置根據(jù)輸入放大器的信號(hào)和放大器的輸出反饋信號(hào)進(jìn)行放大器模型的估計(jì)，包括第一數(shù)據(jù)選擇器，用于根據(jù)預(yù)定閾值選擇和存儲(chǔ)輸入信號(hào)中的采樣點(diǎn)，并獲得采樣點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)；定時(shí)器，確定輸出反饋信號(hào)相對(duì)于輸入信號(hào)的延時(shí)；對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)獲取單元，根據(jù)定時(shí)器所確定出的延時(shí)，取得與輸出反饋信號(hào)在時(shí)間上對(duì)齊的輸入信號(hào)的采樣點(diǎn)；延時(shí)器，根據(jù)定時(shí)器所確定出的延時(shí)，對(duì)輸入信號(hào)的所述采樣點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行延時(shí)；第二數(shù)據(jù)選擇器，根據(jù)經(jīng)延時(shí)的采樣點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)，獲得輸出反饋信號(hào)在相應(yīng)時(shí)間點(diǎn)的對(duì)應(yīng)反饋采樣點(diǎn)；模型估計(jì)單元，根據(jù)采樣點(diǎn)和對(duì)應(yīng)反饋采樣點(diǎn)確定放大器的模型。
文檔編號(hào)H03F1/26GK101577525SQ20081010022
公開(kāi)日2009年11月11日 申請(qǐng)日期2008年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月9日
發(fā)明者周建民, 剛 孫, 凱 徐 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社