一種功率放大器的預(yù)失真方法、裝置及射頻系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及信號(hào)預(yù)失真技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種功率放大器的預(yù)失真方法、裝 置及設(shè)射頻系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著通信技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于射頻功放的要求也越來(lái)越高，為了避免由于射頻系統(tǒng) 電路的非線(xiàn)性產(chǎn)生的帶外輻射干擾，要求射頻系統(tǒng)處于線(xiàn)性工作狀態(tài)。從復(fù)雜性和成本的 角度出發(fā)，功率放大器的線(xiàn)性化對(duì)于射頻系統(tǒng)的線(xiàn)性化起著舉足輕重的作用。然而功率放 大器通常會(huì)呈現(xiàn)非線(xiàn)性，因此，如何消除由于功率放大器的非線(xiàn)性而導(dǎo)致的射頻信號(hào)失真 顯得至關(guān)重要。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于輸入信號(hào)為變包絡(luò)信號(hào)的功率放大器來(lái)說(shuō)，其線(xiàn)性化技術(shù)通常 包括反饋法和前饋法兩種，但是反饋法只適用于輸入信號(hào)為低頻信號(hào)時(shí)，因?yàn)檩斎胄盘?hào)為 高頻信號(hào)時(shí)，對(duì)系統(tǒng)反饋的同步控制很難實(shí)現(xiàn)，適用范圍小。而采用前饋法的前饋系統(tǒng)的校 正環(huán)中需要加入輔助的誤差放大器，這就很大程度上提高了系統(tǒng)的成本和降低了射頻發(fā)射 效率。
[0004] 因此，如何提供一種適用范圍廣且射頻發(fā)射效率高的功率放大器的預(yù)失真方法、 裝置及射頻系統(tǒng)是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種功率放大器的預(yù)失真方法，在將發(fā)射信號(hào)x(k)發(fā)送至 功率放大器之前，依據(jù)以功率放大器的特征建立的基于記憶多項(xiàng)式的預(yù)失真關(guān)系式對(duì)發(fā)射 信號(hào)x(k)進(jìn)行預(yù)失真處理，抵消了預(yù)失真發(fā)射信號(hào)y(k)經(jīng)過(guò)功率放大器時(shí)由于功率放大 器的非線(xiàn)性造成的失真，保證了發(fā)射信號(hào)x(k)最優(yōu)性能發(fā)射，提高了射頻發(fā)射效率且適應(yīng) 范圍廣；本發(fā)明的另一目的是提供一種功率放大器的預(yù)失真裝置及射頻系統(tǒng)。
[0006] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種功率放大器的預(yù)失真方法，包括：
[0007] 接收發(fā)射信號(hào)x(k);
[0008] 將所述發(fā)射信號(hào)X (k)代入依據(jù)所述功率放大器的特征建立的基于記憶多項(xiàng)式的 預(yù)失真關(guān)系式中，并結(jié)合查找表對(duì)所述發(fā)射信號(hào)x(k)進(jìn)行預(yù)失真處理，得到預(yù)失真發(fā)射信 號(hào)y(k)，并將所述預(yù)失真發(fā)射信號(hào)y(k)發(fā)送至所述功率放大器進(jìn)行功率放大并輸出；
[0009] 其中，所述預(yù)失真關(guān)系式為：
;其中，L表示所述預(yù)失真關(guān)系式的階數(shù)，Μ表示 所述預(yù)失真關(guān)系式的記憶深度，系數(shù)alni對(duì)應(yīng)的系數(shù)向量Α為：
[0012] 其中，Η為轉(zhuǎn)置。
[0013] 優(yōu)選地，所述系數(shù)向量Α的獲取過(guò)程為：
[0014] 采集J組所述功率放大器的輸入信號(hào)y (i)以及所述輸入信號(hào)y (i)經(jīng)過(guò)所述功率 放大器功率放大后輸出的輸出信號(hào)z(i)，其中，J不小于L*M ;
[0015] 分別對(duì)J組所述輸入信號(hào)y(i)以及所述輸出信號(hào)z(i)進(jìn)行延遲校準(zhǔn)和歸一化處 理，得到處理后的所述輸入信號(hào)y(i)的矩陣Y和預(yù)處理后的所述輸出信號(hào)z(i)的矩陣Z;
[0016] 其中，所述矩陣Y為：
[0017] Y = (y (0) y (1) ... y (J))T；
[0018] 所述矩陣Z為：

[0021] 將所述矩陣Y和所述矩陣Z代入系數(shù)關(guān)系式中，并結(jié)合最小二乘法關(guān)系式得到所 述系數(shù)向量A ;
[0022] 其中，所述系數(shù)關(guān)系式為
[0023] 優(yōu)選地，所述查找表的建立過(guò)程為：
[0024] 確定所述功率放大器的輸入信號(hào)的幅值閾值；
[0025] 將所述幅值閾值歸一化；
[0026] 依據(jù)查找表的大小、歸一化后的所述幅值閾值以及所述系數(shù)向量A建立所述查找 表。
[0027] 優(yōu)選地，所述查找表的大小為1024。
[0028] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明還提供了一種功率放大器的預(yù)失真裝置，包括：
[0029] 接收單元，用于接收發(fā)射信號(hào)x(k);
[0030] 預(yù)失真處理單元，用于將所述發(fā)射信號(hào)X(k)代入依據(jù)所述功率放大器的特征建 立的基于記憶多項(xiàng)式的預(yù)失真關(guān)系式中，并結(jié)合查找表對(duì)所述發(fā)射信號(hào)X(k)進(jìn)行預(yù)失真 處理，得到預(yù)失真發(fā)射信號(hào)y (k)，并將所述預(yù)失真發(fā)射信號(hào)y (k)發(fā)送至所述功率放大器進(jìn) 行功率放大并輸出；
[0031] 其中，所述預(yù)失真關(guān)系式為：
其中，L表示所述預(yù)失真關(guān)系式的階數(shù)，Μ表示 所述預(yù)失真關(guān)系式的記憶深度，系數(shù)alni對(duì)應(yīng)的系數(shù)向量Α為：
[0034] 其中，Η為轉(zhuǎn)置。
[0035] 優(yōu)選地，所述預(yù)失真處理單元具體包括：
[0036] 數(shù)字信號(hào)處理器DSP，用于存儲(chǔ)與更新所述系數(shù)；
[0037] FPGA，用于將所述發(fā)射信號(hào)x(k)代入依據(jù)所述功率放大器的特征建立的基于記 憶多項(xiàng)式的預(yù)失真關(guān)系式中，并結(jié)合查找表對(duì)所述發(fā)射信號(hào)X (k)進(jìn)行預(yù)失真處理，得到預(yù) 失真發(fā)射信號(hào)y (k)，并將所述預(yù)失真發(fā)射信號(hào)y (k)發(fā)送至所述功率放大器進(jìn)行功率放大 并輸出。
[0038] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明還提供了一種射頻系統(tǒng)，包括功率放大器以及如上 述所述的預(yù)失真裝置。
[0039] 本發(fā)明提供了一種功率放大器的預(yù)失真方法、裝置及射頻系統(tǒng)，該方法包括首先 接收發(fā)射信號(hào)x(k);將發(fā)射信號(hào)x(k)代入依據(jù)功率放大器的特征建立的基于記憶多項(xiàng)式 的預(yù)失真關(guān)系式中，并結(jié)合查找表對(duì)發(fā)射信號(hào)X (k)進(jìn)行預(yù)失真處理，得到預(yù)失真發(fā)射信號(hào) y (k)，并將預(yù)失真發(fā)射信號(hào)y (k)發(fā)送至功率放大器進(jìn)行功率放大并輸出，可見(jiàn)，在將發(fā)射 信號(hào)x(k)發(fā)送至功率放大器之前，依據(jù)以功率放大器的特征建立的基于記憶多項(xiàng)式的預(yù) 失真關(guān)系式對(duì)發(fā)射信號(hào)x(k)進(jìn)行預(yù)失真處理，抵消了預(yù)失真發(fā)射信號(hào)y(k)經(jīng)過(guò)功率放大 器時(shí)由于功率放大器的非線(xiàn)性造成的失真，保證了發(fā)射信號(hào)x(k)最優(yōu)性能發(fā)射，提高了射 頻發(fā)射效率且適應(yīng)范圍廣。
【附圖說(shuō)明】
[0040] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)現(xiàn)有技術(shù)和實(shí)施例中所 需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施 例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲 得其他的附圖。
[0041] 圖1為本發(fā)明提供的一種功率放大器的預(yù)失真方法的過(guò)程的流程圖；
[0042] 圖2為本發(fā)明提供的一種基于查找表的記憶多項(xiàng)式模型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043] 圖3為本發(fā)明提供的另一種基于查找表的記憶多項(xiàng)式模型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044] 圖4為本發(fā)明提供的一種功率放大器的預(yù)失真裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045] 本發(fā)明的核心是提供一種功率放大器的預(yù)失真方法，在將發(fā)射信號(hào)x(k)發(fā)送至 功率放大器之前，依據(jù)以功率放大器的特征建立的基于記憶多項(xiàng)式的預(yù)失真關(guān)系式對(duì)發(fā)射 信號(hào)X(k)進(jìn)行預(yù)失真處理，抵消了預(yù)失真發(fā)射信號(hào)y(k)經(jīng)過(guò)功率放大器時(shí)由于功率放大 器的非線(xiàn)性造成的失真，保證了發(fā)射信號(hào)x(k)最優(yōu)性能發(fā)射，提高了射頻發(fā)射效率且適應(yīng) 范圍廣；本發(fā)明的另一核心是提供一種功率放大器的預(yù)失真裝置及射頻系統(tǒng)。
[0046] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是 本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0047] 請(qǐng)參照?qǐng)D1，圖1為本發(fā)明提供的一種功率放大器的預(yù)失真方法的過(guò)程的流程圖， 該方法包括：
[0048] 步驟slOl :接收發(fā)射信號(hào)x(k);
[0049] 步驟sl02 :將發(fā)射信號(hào)x(k)代入依據(jù)功率放大器的特征建立的基于記憶多項(xiàng)式 的預(yù)失真關(guān)系式中，并結(jié)合查找表對(duì)發(fā)射信號(hào)X (k)進(jìn)行預(yù)失真處理，得到預(yù)失真發(fā)射信號(hào) y(k)，并將預(yù)失真發(fā)射信號(hào)y(k)發(fā)送至功率放大器進(jìn)行功率放大并輸出；
[0050] 其中，預(yù)失真關(guān)系式為：
其中，L表示預(yù)失真關(guān)系式的階數(shù)，Μ表示預(yù)失 真關(guān)系式的記憶深度，系數(shù)alni對(duì)應(yīng)的系數(shù)向量Α為：
[0053] 其中，Η為轉(zhuǎn)置。
[0054] 可以理解的是，首先需要建立功率放大器的預(yù)失真關(guān)系
?這里的L和Μ是人為設(shè)置的，可以根據(jù)功率放大器的特 性以及精度要求來(lái)設(shè)置。
[0055] 預(yù)失真關(guān)系式建立好后，將接收到的發(fā)射信號(hào)x(k)代入預(yù)失真關(guān)系式中，根據(jù)發(fā) 射信號(hào)x(k)的幅值作為查找表的地址牽引，通過(guò)地址牽引方便地查找到相對(duì)應(yīng)地多項(xiàng)式 系數(shù)，進(jìn)而得到經(jīng)過(guò)預(yù)失真處理后的預(yù)失真發(fā)射信號(hào)y(k)，并將預(yù)失真發(fā)射信號(hào)y(k)發(fā)送 至功率放大器進(jìn)行功率放大并輸出。
[0056] 作為優(yōu)選地，系數(shù)向量A的獲取過(guò)程為：
[0057] 采集J組功率放大器的輸入信號(hào)y⑴以及輸入信號(hào)y⑴經(jīng)過(guò)功率放大器功率放 大后輸出的輸出信號(hào)z(i)，其中，J不小于L*M ;
[0058] 分別對(duì)J組輸入信號(hào)y(i)以及輸出信號(hào)z(i)進(jìn)行延遲校準(zhǔn)和歸一化處理，得到 處理后的輸入信號(hào)y(i)的矩陣Y和預(yù)處理后的輸出信號(hào)z(i)的矩陣Z;
[0059] 其中，矩陣Y為：
[0063] 其中，z (-1) = z (J)，z (-M) = z (J-M+1)
[0064] 將矩陣Y和矩陣Z代入系數(shù)關(guān)系式中，并結(jié)合最小二乘法關(guān)系式得到系數(shù)向量A ;
[0065] 其中，系數(shù)關(guān)系式為Y = AZ，A = (ZHZ) YY。
[0066] 可以理解的是，數(shù)據(jù)采集主要是對(duì)未經(jīng)過(guò)預(yù)失真技術(shù)處理前的正常發(fā)射信號(hào)信息 的采集，采集的數(shù)據(jù)要求采樣精度較高，采集的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行延遲校準(zhǔn)與歸一化處理以便 建模分析與預(yù)失真函數(shù)的生成。
[0067] 另外，記憶多項(xiàng)式的模型通過(guò)查找表的方法實(shí)現(xiàn)預(yù)失真器，記憶多項(xiàng)式的模型是 Volterra級(jí)數(shù)模型的一種簡(jiǎn)化形式，在建模過(guò)程中只考慮Volterra級(jí)數(shù)對(duì)角線(xiàn)上的核，減 少了辨識(shí)模型的系數(shù)，使得系數(shù)估算簡(jiǎn)單，收斂速度加快。系數(shù)提取采用最小二乘法，最小 二乘法這樣的全局優(yōu)化算法可以不通過(guò)迭代直接得到一個(gè)對(duì)于所有的輸入輸出的均方誤 差最小的系數(shù)解。
[0068] 為了提高預(yù)失真的實(shí)現(xiàn)速度同時(shí)降低對(duì)FPGA的資源消耗，使用查找表來(lái)實(shí)現(xiàn)非 線(xiàn)性補(bǔ)償。
[0069] 作為優(yōu)選地，查找表的建立過(guò)程為：
[0070] 確定功率放大器的輸入信號(hào)的幅值閾值；
[0071] 將幅值閾值歸一化；
[0072] 依據(jù)查找表的大小、歸一化后的幅值閾值以及系數(shù)向量A建立查找表。
[0073] 作為優(yōu)選地，查找表的大小為1024。
[0074] 為了方便對(duì)本方案進(jìn)行理解，假設(shè)記憶深度為1，也即Μ = 1，則關(guān)系式
[0078] 可見(jiàn)，LUT。對(duì)應(yīng)的為無(wú)記憶項(xiàng)，求和部分只與| X (η) |有關(guān)，LUT