專利名稱：用于自適應(yīng)功率放大器的徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)失真方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于自適應(yīng)功率放大器的預(yù)失真方法，特別涉及的是一種利用徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)射頻預(yù)失真線性化的方法。
背景技術(shù)：
近年來在移動通信領(lǐng)域，以頻率的高效利用為目的通信系統(tǒng)受到越來越多的關(guān)注。聯(lián)合幅度和相位變化的線性調(diào)制技術(shù)是提高無線頻譜利用率的有效方式，而功率放大器是通信系統(tǒng)發(fā)射機的主要部件，在實際應(yīng)用中，為了增加效率，一般讓功率放大器工作在接近飽和點，因而常會引起信號非線性失真。
針對信號非線性失真的處理，現(xiàn)有技術(shù)主要有非恒包絡(luò)調(diào)制和恒包絡(luò)調(diào)制兩類。對于非恒包絡(luò)調(diào)制，會有較大的峰平比；而對于恒包絡(luò)調(diào)制，在多載波條件下，多個載波的信號組成的寬帶信號會產(chǎn)生較大的包絡(luò)起伏。信號幅度變化，對功率放大器在大信號條件下的非線性失真極其敏感，容易產(chǎn)生鄰信道干擾和帶內(nèi)失真，帶來信號間的相互干擾，影響通信質(zhì)量。
為了克服上述缺點，通常采用預(yù)失真技術(shù)或前饋技術(shù)對功率放大器的非線性特性進行補償。而預(yù)失真技術(shù)由于效率高等特點受到了極大關(guān)注。
自適應(yīng)數(shù)字預(yù)失真是克服功率放大器非線性失真最有前途的一項技術(shù)，它通過在放大器前構(gòu)造非線性失真的逆特性來達到線性化的目的。當信號帶寬遠小于放大器帶寬時，記憶效應(yīng)可以忽略， 可用無記憶非線性放大器來實現(xiàn)預(yù)失真；但對于寬帶應(yīng)用，如WCDMA和TD-SCDMA，放大器的記憶效應(yīng)明顯，無記憶非線性放大器無法勝任。
目前對這種條件下的預(yù)失真技術(shù)的研究大部分局限于分段線性自適應(yīng)基帶預(yù)失真，它們往往依賴于對信號特征的提取。
請參見哈里公司的中國專利“在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中線性化放大器輸出的自適應(yīng)預(yù)失真裝置”，發(fā)明人埃德溫·雷·特威切爾；羅伯特·C·戴維斯，
公開日1999年01月27日，公開號CN 1206251，申請日1998.06.29，申請?zhí)朇N98115194.9描述了在一個傳輸系統(tǒng)里，用于補償放大器的非線性失真作用的自適應(yīng)裝置。
其中，I信道和Q信道存貯器存貯大量的預(yù)失真校正值。通過使用輸入的原始信息信號的一個預(yù)先規(guī)定數(shù)目個重要比特作為對存貯器尋址的地址，以重新產(chǎn)生I信道和Q信道預(yù)失真校正值。I信道和Q信道預(yù)失真校正值數(shù)字地與原始信息信號的I信道與Q信道分量組合，以對原始信息信號預(yù)失真。預(yù)失真了的信號按實格式被提供到放大器，反饋抽樣信號從放大器的輸出去耦合。在復(fù)數(shù)域(I/Q)按數(shù)字格式將原始信息信號與反饋抽樣信號作比較。該方法采用查表方法確定補償量，其輸入是當前I信道和Q信道的值，也就是輸入的特征值，沒有很好的考慮記憶特性，存在過學(xué)習(xí)或欠學(xué)習(xí)的情況。
另請參見PMC-SIERRA公司的美國專利“DIGITALPREDISTORTION METHODS FOR WIDEBAND AMPLIFIERS”，發(fā)明人ANDREW S.WRIGHT，
公開日2003年7月1日，公開號US6587514B1，申請日2000年7月16日，申請?zhí)?9/595,988描述了幾種預(yù)失真方案，這些方法都是基于特征的預(yù)失真方案，即根據(jù)特征查表，確定從多個濾波器中選取一個，作為當前的補償方案。但同樣存在濾波器陣列過大，參數(shù)難以確定的問題，同樣會導(dǎo)致過學(xué)習(xí)或欠學(xué)習(xí)的情況。
因此，基于特征提取的自適應(yīng)基帶預(yù)失真方案有以下缺點1、如何確定非線性失真模型，比如多個FIR并非易事。已有的模型往往很復(fù)雜，而且不可能精確，尤其是針對實際過程中，是利用訓(xùn)練序列來確定模型參數(shù)，當樣本數(shù)量不足且模型過于復(fù)雜時，就存在過學(xué)習(xí)的問題。但是若參考模型特征多項式階次低于實際系統(tǒng)的特征多項式，則控制為物理不可實現(xiàn)系統(tǒng)。這就給在實際過程中應(yīng)用自適應(yīng)基帶預(yù)失真帶來困難。
2、基于特征提取的方法并不可靠，這是由于影響系統(tǒng)非線性的因子有很多種，特定的特征提取方法會帶來信息損失。
3、基于特征提取的方法比較耗費資源，這是由于當特征數(shù)量增加時，查找表的規(guī)模會變得非常大。
因此，現(xiàn)有技術(shù)依然存在缺陷，而有待于改進和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于自適應(yīng)功率放大器的徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)失真方法，鑒于現(xiàn)有預(yù)失真線性化方法運算量大、實現(xiàn)較為復(fù)雜，以及無法全面考慮溫度、器件老化、系統(tǒng)時變特性等多種影響因子的影響，導(dǎo)致總輸出頻響特性左右肩不佳等不足之處，提供一種基于徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)射頻非線性數(shù)字預(yù)失真方案，可以避免大量的均衡等復(fù)雜運算，以大幅降低實現(xiàn)復(fù)雜性，同時具有較高的線性度。
本發(fā)明的技術(shù)方案包括一種用于自適應(yīng)功率放大器的徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)失真方法，包括如下步驟A、寬帶多載波輸入信號通過模擬下變頻器，形成中頻信號；B、預(yù)失真分量經(jīng)過模擬上變頻器，并送入功率放大器與功率放大器產(chǎn)生的非線性分量進行抵消；預(yù)失真信號根據(jù)包絡(luò)信號和反映發(fā)射通道線性度的數(shù)字反饋信號之間的誤差偏移量來控制。
所述的方法，其中，所述步驟B的控制步驟包括C、將部分寬帶多載波輸入信號耦合至包絡(luò)檢波器獲得輸入信號的包絡(luò)信號，并經(jīng)過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器變換為數(shù)字包絡(luò)信號并延時處理；D、通過由耦合器、反饋通道和交調(diào)解調(diào)構(gòu)成的反饋支路獲得發(fā)射通道線性度的數(shù)字反饋信號；E、誤差信號檢測電路將所述延時后的數(shù)字包絡(luò)信號和數(shù)字反饋信號進行處理，產(chǎn)生所述誤差偏移量。
所述的方法，其中，所述步驟A中經(jīng)過徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)預(yù)失真器產(chǎn)生預(yù)失真信號。
所述的方法，其中，所述步驟E后還包括步驟F、徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)所述誤差偏移量對模擬預(yù)失真器進行調(diào)整，直到誤差偏移量減小到設(shè)定值。
所述的方法，其中，所述徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為帶抽頭延時的單入單出徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
所述的方法，其中，所述徑向基函數(shù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練過程包括預(yù)失真器的自適應(yīng)采用非直接結(jié)構(gòu)，放大器的輸出采樣經(jīng)尺度變換后作為訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)的輸入，訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)的輸出與經(jīng)過適當延時的放大器輸入采樣進行比較，所述誤差偏移量用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)。
所述的方法，其中，所述徑向基函數(shù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練過程還包括當訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)收斂后，即將訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)完全拷貝到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)失真器。
本發(fā)明所提供的一種用于自適應(yīng)功率放大器的徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)失真方法，由于采用基于徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)射頻非線性數(shù)字預(yù)失真方案，其大幅降低了實現(xiàn)的復(fù)雜性，同時具有較高的線性度，其實現(xiàn)簡單。


圖1為本發(fā)明的徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)預(yù)失真方法的流程圖；圖2為本發(fā)明的徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)流程圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖，將對本發(fā)明的各較佳實施例進行更為詳細的說明。
本發(fā)明方法如圖1所示的，包括如下步驟A、寬帶多載波輸入信號v(n)通過模擬下變頻器，形成中頻信號。經(jīng)過徑向基函數(shù)RBF(Radial basis function)網(wǎng)絡(luò)預(yù)失真器產(chǎn)生預(yù)失真信號z(n)；B、所述預(yù)失真分量z(n)經(jīng)過模擬上變頻器，然后送入功率放大器與功率放大器產(chǎn)生的非線性分量進行抵消；其中所述模擬預(yù)失真器產(chǎn)生預(yù)失真信號z(n)是根據(jù)包絡(luò)信號和反映發(fā)射通道線性度的數(shù)字反饋信號Vf(n)之間的誤差偏移量e(n)來控制的，其控制步驟如步驟C至步驟F；C、將部分輸入信號v(n)耦合至包絡(luò)檢波器獲得輸入信號的包絡(luò)信號，再經(jīng)過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器變換為數(shù)字包絡(luò)信號并延時處理；D、通過由耦合器、反饋通道和交調(diào)解調(diào)構(gòu)成的反饋支路獲得發(fā)射通道線性度的數(shù)字反饋信號vf(n)；E、誤差信號檢測電路將所述延時后的數(shù)字包絡(luò)信號和數(shù)字反饋信號vf(n)進行處理，產(chǎn)生RBF徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)所需的誤差偏移量e(n)；F、RBF徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)所述誤差偏移量e(n)對模擬預(yù)失真器進行調(diào)整，直到誤差偏移量e(n)減小到設(shè)定值。
本發(fā)明所述方法中，設(shè)各參量寬帶多載波輸入信號v(n)、預(yù)失真信號z(n)、數(shù)字反饋信號vf(n)、誤差偏移量e(n)；在所述步驟E中，RBF網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示的為，帶抽頭延時的單入單出RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，此種結(jié)構(gòu)中的輸入抽頭延時考慮了放大器的記憶效應(yīng)，可同時實現(xiàn)非線性和記憶失真，不需要額外的復(fù)線性濾波器，便于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模集成電路的統(tǒng)一實現(xiàn)。
本發(fā)明方法所述步驟E中須對RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練，其預(yù)失真器的自適應(yīng)采用非直接學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)，使用非直接學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)的好處在于可以不需要先辨識出放大器模型，就可以直接辨識預(yù)失真模型，結(jié)構(gòu)簡單。在此結(jié)構(gòu)中，放大器的輸出采樣y(n)經(jīng)尺度變換后作為訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)的輸入，訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)的輸出 與經(jīng)過適當延時的放大器輸入采樣z(n)進行比較，誤差e(n)用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)。當訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)收斂后，即可將訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)完全拷貝到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)失真器。預(yù)失真器通過周期性地更換系數(shù)，可以自適應(yīng)功率放大器特性地緩慢變化。
本發(fā)明實施例的徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由三層組成，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，隱層節(jié)點中的作用函數(shù)(基函數(shù))對輸入信號將在局部產(chǎn)生響應(yīng)。基函數(shù)采用最常用的高斯函數(shù)Ri(x)=exp(-||x-ci||22σi2),i=1,2,Λ,m]]>其中x(n)是m維輸入向量；ci是第i個基函數(shù)的中心，也稱中心向量，它決定了該基函數(shù)圍繞中心點的寬度；Ri(x)在ci處有一個唯一的最大值，隨著‖x-ci‖的增大，Ri(x)迅速衰減到零，對于給定的輸入x∈Rn，只有一小部分靠近x的中心被激活。例如本發(fā)明的較佳實施例中，m＝6。
本發(fā)明所公開的基于徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)預(yù)失真方法，與傳統(tǒng)的自適應(yīng)預(yù)失真方法相比具有以下特點第一，基于徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)預(yù)失真方法充分利用了徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能實現(xiàn)任意非線性函數(shù)的特性，無須大量的FIR來實現(xiàn)預(yù)失真模型，結(jié)構(gòu)簡潔，容易實現(xiàn)。
第二，基于徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)預(yù)失真方案可以采用多種現(xiàn)有的成熟技術(shù)方法完成訓(xùn)練，其收斂速度非常快，并且在小樣本條件下，不會產(chǎn)生過學(xué)習(xí)或欠學(xué)習(xí)的情況。
第三，采用本發(fā)明提供的方法可用查表方法實現(xiàn)對徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計算，非常便于定點數(shù)字信號處理裝置實現(xiàn)。
應(yīng)當理解的是，本發(fā)明保護范圍闡明于所附權(quán)利要求書中，而不能以說明書的上述描述做為限制，凡是在本發(fā)明的宗旨之內(nèi)的顯而易見的修改亦應(yīng)歸于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于自適應(yīng)功率放大器的徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)失真方法，包括如下步驟A、寬帶多載波輸入信號通過模擬下變頻器，形成中頻信號；B、預(yù)失真分量經(jīng)過模擬上變頻器，并送入功率放大器與功率放大器產(chǎn)生的非線性分量進行抵消；預(yù)失真信號根據(jù)包絡(luò)信號和反映發(fā)射通道線性度的數(shù)字反饋信號之間的誤差偏移量來控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟B的控制步驟包括C、將部分寬帶多載波輸入信號耦合至包絡(luò)檢波器獲得輸入信號的包絡(luò)信號，并經(jīng)過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器變換為數(shù)字包絡(luò)信號并延時處理；D、通過由耦合器、反饋通道和交調(diào)解調(diào)構(gòu)成的反饋支路獲得發(fā)射通道線性度的數(shù)字反饋信號；E、誤差信號檢測電路將所述延時后的數(shù)字包絡(luò)信號和數(shù)字反饋信號進行處理，產(chǎn)生所述誤差偏移量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟A中經(jīng)過徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)預(yù)失真器產(chǎn)生預(yù)失真信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟E后還包括步驟F、徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)所述誤差偏移量對模擬預(yù)失真器進行調(diào)整，直到誤差偏移量減小到設(shè)定值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為帶抽頭延時的單入單出徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述徑向基函數(shù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練過程包括預(yù)失真器的自適應(yīng)采用非直接結(jié)構(gòu)，放大器的輸出采樣經(jīng)尺度變換后作為訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)的輸入，訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)的輸出與經(jīng)過適當延時的放大器輸入采樣進行比較，所述誤差偏移量用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述徑向基函數(shù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練過程還包括當訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)收斂后，即將訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)完全拷貝到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)失真器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于自適應(yīng)功率放大器的徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)失真方法，包括如下步驟A.帶多載波輸入信號通過模擬下變頻器，形成中頻信號；B.失真分量經(jīng)過模擬上變頻器，并送入功率放大器與功率放大器產(chǎn)生的非線性分量進行抵消；預(yù)失真信號根據(jù)包絡(luò)信號和反映發(fā)射通道線性度的數(shù)字反饋信號之間的誤差偏移量來控制。本發(fā)明方法由于采用基于徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)射頻非線性數(shù)字預(yù)失真方案，其大幅降低了實現(xiàn)的復(fù)雜性，同時具有較高的線性度，其實現(xiàn)簡單。
文檔編號H04L25/49GK101072220SQ20061007659
公開日2007年11月14日 申請日期2006年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月8日
發(fā)明者陸曉峰 申請人:中興通訊股份有限公司