專利名稱：數(shù)字預(yù)失真處理裝置及數(shù)字預(yù)失真器更新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字預(yù)失真處理技術(shù)，尤其涉及一種時(shí)分通信系統(tǒng)中的數(shù)字 預(yù)失真處理裝置，以及一種數(shù)字預(yù)失真器更新方法。
背景技術(shù)：
功率放大器(Power Amplifier, PA，以下簡(jiǎn)稱功放)是一個(gè)通信系統(tǒng)中不 可缺少的組成部分，由于晶體管本身的非線性特性，未經(jīng)過線性化處理的功 放的輸入輸出特性是非線性的，特別是輸入信號(hào)較大的那部分失真會(huì)比較嚴(yán) 重。非線性會(huì)產(chǎn)生頻譜再生，從而導(dǎo)致鄰道干擾，使系統(tǒng)不能滿足嚴(yán)格的帶 外輻射要求；非線性也會(huì)引起帶內(nèi)干擾，降低系統(tǒng)的誤碼率性能。
在所有的線性化技術(shù)中，數(shù)字預(yù)失真(Digital Pre-Distoration， DPD )是 效果最好的技術(shù)之一。預(yù)失真的原理是，通過一個(gè)預(yù)失真器(Predistorter)來 和功放級(jí)聯(lián)，其與功放的失真數(shù)量相當(dāng)(相等)，但功能卻相反，也就是預(yù) 先對(duì)功放的壓縮性進(jìn)行補(bǔ)償和校正。目前數(shù)字預(yù)失真技術(shù)的研究多是基于頻 分復(fù)用系統(tǒng)，例如WCDMA (碼分多址接入)系統(tǒng)，這類系統(tǒng)中的信號(hào)在時(shí) 間上是連續(xù)發(fā)送的。
參見圖1,為數(shù)字預(yù)失真原理示意圖。理想的情況是，通過預(yù)失真器和功 放的級(jí)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)對(duì)原始輸入信號(hào)^線性放大為輸出信號(hào)K。，中間信號(hào)^是預(yù)失 真器的輸出、功放的輸入。其中F(lJ/」)是預(yù)失真器的預(yù)失真函數(shù)；G(l^l)是 功放的特征函數(shù)；理想情況是通過調(diào)整預(yù)失真器的預(yù)失真函數(shù)，使 尸(|1^|)'(7(1^|)=〖，尺為常凄t增益。
預(yù)失真器的結(jié)構(gòu)可分為無記憶類型和有記憶類型，典型的無記憶預(yù)失真
器是基于查找表(LUT)，其實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但是不能消除功放的記憶效應(yīng)；典 型的有記憶預(yù)失真器是基于多項(xiàng)式，其實(shí)現(xiàn)相對(duì)復(fù)雜，能有效消除功放的記 憶效應(yīng)，達(dá)到更好的預(yù)失真效果。下面以基于LUT的預(yù)失真器對(duì)數(shù)字預(yù)失真 技術(shù)作進(jìn)一步說明，對(duì)于基于多項(xiàng)式的數(shù)字預(yù)失真，與其類似。LUT有多種尋址方式，包括線性功率、線性幅度和對(duì)^:功率等，下面僅 以線性幅度來說明LUT,其余類似。LUT存儲(chǔ)每一個(gè)可能的輸入信號(hào)幅度值 與預(yù)失真函數(shù)輸出值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，預(yù)失真器正常工作時(shí)，利用輸入信號(hào)的幅 度作為L(zhǎng)UT的索引，找到其對(duì)應(yīng)的預(yù)失真函數(shù)輸出值，并與輸入信號(hào)相乘完 成預(yù)失真過程。參見圖2，為預(yù)失真器工作過程示意圖，函數(shù)l.l代表求輸入信 號(hào)巧(O的幅度值，即r,W叫K(,)l;函數(shù)《")將輸入信號(hào)的幅度值r,(f)映射到LUT 中，以得到輸入信號(hào)^(0對(duì)應(yīng)的預(yù)失真函數(shù)值，即/"(0)。在實(shí)際應(yīng)用中，功 放的失真(也即非線性)特征會(huì)隨著時(shí)間、溫度以及偏壓(biasing)的變化而 變化，因此，在實(shí)際的數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)中引入了反饋機(jī)制，對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行 釆樣，并用以校正預(yù)失真器。 一個(gè)典型的數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖3 所示，整個(gè)系統(tǒng)可以以數(shù)字模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換器(Digital Analog Converter, DAC) 和模擬數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化器(Digital Analog Converter, ADC)為界，分為數(shù)字部 分和模擬部分。數(shù)字部分主要是指對(duì)數(shù)字上變頻器(Digital Up Converter, DUC )產(chǎn)生的源信號(hào)(I路和Q路源信號(hào))進(jìn)行預(yù)處理的數(shù)字器件，例如FPGA、 CPLD或DSP;模擬部分包括模擬上變頻、模擬下變頻(BPF )和功放(PA )。 數(shù)字部分內(nèi)部又可根據(jù)功能劃分為預(yù)失真器、控制模塊和自適應(yīng)更新模塊。 源信號(hào)經(jīng)預(yù)失真器處理后發(fā)送給功放進(jìn)行放大處理；同時(shí)，控制模塊對(duì)源信 號(hào)的延遲和存儲(chǔ)進(jìn)行控制，自適應(yīng)更新模塊在收到反饋回路的反饋信號(hào)后， 將源信號(hào)與反饋信號(hào)進(jìn)行比較，通過自適應(yīng)算法，對(duì)LUT進(jìn)行更新?？梢赃@ 樣理解預(yù)失真器的功能是利用存儲(chǔ)的預(yù)失真函數(shù)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行預(yù)失真處 理；自適應(yīng)更新模塊的功能是計(jì)算最新的預(yù)失真函數(shù)，并提供給預(yù)失真器對(duì) 其保存的預(yù)失真函數(shù)進(jìn)行更新，對(duì)于LUT，就是完成一個(gè)輸入信號(hào)與對(duì)應(yīng)預(yù) 失真系數(shù)的相乘。
可見，校正預(yù)失真器的過程，就是通過比較源信號(hào)(圖2中I路和Q路)與 其反饋信號(hào)，來更新LUT所有表項(xiàng)的過程。這種方式存在更新速度緩慢、實(shí) 現(xiàn)復(fù)雜等缺陷，具體原因分析如下
1)預(yù)失真器更新速度緩慢
原因在于，在正常的業(yè)務(wù)流中，幅度位于均值附近的信號(hào)出現(xiàn)的概率最 大，而越接近峰值的信號(hào)出現(xiàn)的概率越小，等待所有可能的幅度的源信號(hào)全部出現(xiàn)需要很長(zhǎng)的時(shí)間，而處于峰值信號(hào)在功放中失真最嚴(yán)重、最需要更新，因此，對(duì)LUT全部更新一遍將非常緩慢，難以做到隨著系統(tǒng)快速的自適應(yīng)變化。2) 自適應(yīng)算法復(fù)雜為了使預(yù)失真器更新充分、正確，自適應(yīng)算法需要處理大量的數(shù)據(jù)，并 進(jìn)行多次的迭代，這使算法的運(yùn)算量和需要的存儲(chǔ)容量非常大，并且，自適 應(yīng)算法不收斂的可能性很大。3) 硬件要求高、可實(shí)現(xiàn)度低由于要處理大量源信號(hào)與反饋信號(hào)，使自適應(yīng)算法很復(fù)雜，使整個(gè)系統(tǒng) 對(duì)硬件的要求非常高， 一些系統(tǒng)甚至要增加額外的DSP處理器來運(yùn)行算法，增 加了系統(tǒng)成本、功耗和制版的難度。對(duì)于基于多項(xiàng)式的預(yù)失真器，也存在上述類似問題，并且更加嚴(yán)重。發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種基于時(shí)分通信系統(tǒng)的 數(shù)字預(yù)失真處理裝置及數(shù)字預(yù)失真器更新方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)失真器進(jìn)行快速 更新。為此，本發(fā)明實(shí)施例采用如下技術(shù)方案一種數(shù)字預(yù)失真處理裝置，對(duì)功率放大器處理之前的系統(tǒng)源信號(hào)進(jìn)行預(yù) 失真處理；包括預(yù)失真器、自適應(yīng)更新模塊和控制模塊，還包括校準(zhǔn)序 列產(chǎn)生模塊；所述校準(zhǔn)序列產(chǎn)生模塊，負(fù)責(zé)在系統(tǒng)空閑時(shí)隙產(chǎn)生源校準(zhǔn)序列， 并提供給所述預(yù)失真器；所述自適應(yīng)更新模塊，從所述預(yù)失真器獲取源校準(zhǔn) 序列，并獲取經(jīng)功率放大器處理后的反饋校準(zhǔn)序列，通過自適應(yīng)迭代算法對(duì) 所述源校準(zhǔn)序列和反饋校準(zhǔn)序列進(jìn)行計(jì)算，得到最新的預(yù)失真函數(shù)；所述預(yù) 失真器，保存有預(yù)失真函數(shù)，并利用預(yù)失真函數(shù)對(duì)所述源校準(zhǔn)序列及源信號(hào) 進(jìn)行預(yù)失真處理后發(fā)送給所述功率放大器；并且，利用自適應(yīng)更新模塊的最 新預(yù)失真函數(shù)更新自身保存的預(yù)失真函數(shù)；所述控制模塊，負(fù)責(zé)利用系統(tǒng)定 時(shí)信息，控制所述預(yù)失真器、自適應(yīng)模塊和校準(zhǔn)序列產(chǎn)生模塊之間協(xié)調(diào)工作。所述裝置還包括輔助預(yù)失真器；所述輔助預(yù)失真器，復(fù)制所述預(yù)失真 器的參數(shù)；并且，受所述控制模塊的控制在所述預(yù)失真器之前，截取所述 源校準(zhǔn)序列，并提供給所述功率放大器；在所述預(yù)失真器之前，截取所述自 適應(yīng)更新;漠塊計(jì)算的預(yù)失真函數(shù)，利用所述預(yù)失真函數(shù)對(duì)復(fù)制的參數(shù)進(jìn)行預(yù) 更新，并負(fù)責(zé)將預(yù)更新的參數(shù)發(fā)送給所述預(yù)失真器。所述自適應(yīng)更新模塊保存有算法迭代次數(shù)門限值，在利用自適應(yīng)迭代算 法對(duì)所述源校準(zhǔn)序列和反饋校準(zhǔn)序列進(jìn)行計(jì)算時(shí)，判斷迭代次數(shù)是否大于或 等于所述門限值，若是，指示所述預(yù)失真器作異常處理。所述裝置還包括濾波器，所述濾波器負(fù)責(zé)對(duì)所述校準(zhǔn)序列產(chǎn)生模塊產(chǎn)生 的源校準(zhǔn)序列、以及反饋回來的反饋校準(zhǔn)序列作濾波處理。所述控制模塊控制所述校準(zhǔn)序列，產(chǎn)生包含所述功率放大器輸入各幅度 值的源校準(zhǔn)序列。所述控制模塊控制所述校準(zhǔn)序列產(chǎn)生的源校準(zhǔn)序列的帶寬小于或等于所 述系統(tǒng)源信號(hào)帶寬。所述控制模塊控制所述校準(zhǔn)序列產(chǎn)生模塊，產(chǎn)生幅度值先小后大的源校 準(zhǔn)序列。一種預(yù)失真器更新方法，所述預(yù)失真器對(duì)功率放大器處理之前的系統(tǒng)源 信號(hào)進(jìn)行預(yù)失真處理，該方法包括步驟在系統(tǒng)空閑時(shí)隙生成源校準(zhǔn)序列， 將所述源;艮準(zhǔn)序列經(jīng)預(yù)失真處理后發(fā)送給所述功率^:大器；利用自適應(yīng)迭代 算法，對(duì)所述源校準(zhǔn)序列和經(jīng)功率放大器處理反饋回來的反饋校準(zhǔn)序列進(jìn)行 計(jì)算，得到預(yù)失真函數(shù)；利用所述預(yù)失真函數(shù)，更新所述預(yù)失真器。所述方法還包括復(fù)制所述預(yù)失真器為輔助預(yù)失真器；在計(jì)算出預(yù)失真 函數(shù)之后，利用所述預(yù)失真函數(shù)對(duì)所述輔助預(yù)失真器進(jìn)行預(yù)更新，預(yù)更新成 功后，利用輔助預(yù)失真器參數(shù)覆蓋所述預(yù)失真器。通過以下步驟判斷預(yù)更新是否成功利用自適應(yīng)迭代算法對(duì)源校準(zhǔn)序列 和反饋校準(zhǔn)序列進(jìn)行計(jì)算時(shí)，判斷迭代次數(shù)是否大于或等于預(yù)置的迭代次數(shù) 門限值，若是，則不成功，轉(zhuǎn)入異常處理；否則，則成功。所述異常處理，包括保持預(yù)失真器不變、系統(tǒng)重新發(fā)起一次自適應(yīng)更 新過程，或者改變預(yù)失真器的結(jié)構(gòu)。在計(jì)算源校準(zhǔn)序列和反饋校準(zhǔn)序列的差異值之前，所述方法還包括對(duì) 所述源校準(zhǔn)序列和反饋校準(zhǔn)序列進(jìn)行相關(guān)性計(jì)算，利用相關(guān)性對(duì)二者進(jìn)行延 遲校準(zhǔn)。
優(yōu)選地，控制所述源校準(zhǔn)序列包含所述功率放大器輸入各幅度值。 優(yōu)選地，控制所述源校準(zhǔn)序列的帶寬小于或等于所述系統(tǒng)源信號(hào)帶寬。 優(yōu)選地，控制所述源校準(zhǔn)序列的幅度值先小后大。
對(duì)于上述技術(shù)方案的技術(shù)效果分析如下
(1) 由前述對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的分析，由于源信號(hào)一般出現(xiàn)在均值概率較大， 出現(xiàn)在峰值概率較小，因而造成更新一次需要很長(zhǎng)時(shí)間。本發(fā)明并不依賴源 信號(hào)，而是利用重新構(gòu)造的源校準(zhǔn)序列，可自由控制源校準(zhǔn)序列在很短時(shí)間 內(nèi)包含從最小值到峰值的所有幅度，利用源校準(zhǔn)序列和反饋校準(zhǔn)序列計(jì)算得 到的預(yù)失真函數(shù)，即可對(duì)預(yù)失真器完成一次更新，提高了更新速度；并控制 校準(zhǔn)序列在系統(tǒng)空閑時(shí)隙發(fā)送，不會(huì)影響正常業(yè)務(wù)。
(2) 根據(jù)不同數(shù)字預(yù)失真算法特點(diǎn)及要求，對(duì)校準(zhǔn)序列進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)， 如對(duì)于LUT控制其包含從最小值到峰值的所有幅度，對(duì)于多項(xiàng)式法控制其頻 譜覆蓋正常業(yè)務(wù)信號(hào)的帶寬，即可更新預(yù)失真器，提高了更新速度、簡(jiǎn)化了 算法難道。
(3) 由于校準(zhǔn)序列是額外生成的，因此可以控制其長(zhǎng)度，通過產(chǎn)生較小 長(zhǎng)度的校準(zhǔn)序列，可以減小對(duì)系統(tǒng)存儲(chǔ)容量的要求，節(jié)省系統(tǒng)有限的存儲(chǔ)空 間；同時(shí)，減小了自適應(yīng)更新模塊的計(jì)算量，使算法更易收斂，可實(shí)現(xiàn)性強(qiáng)。
(4) 由于校準(zhǔn)序列在生成時(shí)間、長(zhǎng)度、帶寬等方面的可控性，可以更好 的滿足現(xiàn)有系統(tǒng)硬件上的要求，使系統(tǒng)更易實(shí)現(xiàn)。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)數(shù)字預(yù)失真器原理示意圖2為現(xiàn)有技術(shù)數(shù)字預(yù)失真器工作過程示意圖3為現(xiàn)有技術(shù)數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)示意圖4為本發(fā)明數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)示意圖5為本發(fā)明源校準(zhǔn)序列和反饋校準(zhǔn)序列比較示意圖；圖6為本發(fā)明數(shù)字預(yù)失真器更新方法流程圖； 圖7為本發(fā)明源校準(zhǔn)序列發(fā)送時(shí)序圖； 圖8為本發(fā)明源校準(zhǔn)序列所在GP的示意圖； 圖9a為本發(fā)明源校準(zhǔn)序列幅度示意圖； 圖9b為本發(fā)明源校準(zhǔn)序列幅度示意圖。
具體實(shí)施例方式
不同于現(xiàn)有技術(shù)利用源信號(hào)和反饋信號(hào)來更新預(yù)失真器，本發(fā)明是在源 信號(hào)之外構(gòu)建新的源校準(zhǔn)序列，通過比較源校準(zhǔn)序列和反饋校準(zhǔn)序列，來更 新預(yù)失真器。通過對(duì)源校準(zhǔn)序列進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，不但會(huì)加快預(yù)失真器的更新 速度，而且會(huì)節(jié)省存儲(chǔ)空間，減少運(yùn)算量。
如前已分析，對(duì)于WCDMA等頻分復(fù)用系統(tǒng)，信號(hào)是連續(xù)發(fā)送的，如果 在源信號(hào)之外發(fā)送用于更新LUT的源校準(zhǔn)序列，會(huì)影響正常業(yè)務(wù)。但是對(duì)于 時(shí)分通信系統(tǒng)，例如TD-SCDMA (時(shí)分同步-碼分多址接入)、LTE ( 3G長(zhǎng) 期演進(jìn))及4G (第四代移動(dòng)通信系統(tǒng))等，信號(hào)并不是連續(xù)發(fā)送的，可以在 空閑的時(shí)隙發(fā)送源校準(zhǔn)序列，不會(huì)影響正常業(yè)務(wù)的處理。
由前述對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的分析，由于源信號(hào)一般出現(xiàn)在均值概率較大，出現(xiàn) 在峰值概率較小，因而造成更新一次需要很長(zhǎng)時(shí)間。本發(fā)明并不依賴源信號(hào)， 而是利用重新構(gòu)造的源校準(zhǔn)序列，控制其包含從最小值到峰值的所有幅度， 即可完成一次更新，因而提高了更新速度。
參見圖4，為本發(fā)明實(shí)施例中數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)示意圖。與現(xiàn)有系統(tǒng)類似， 仍由數(shù)字部分(數(shù)字預(yù)失真處理裝置)和模擬部分組成；不同之處在于，數(shù) 字部分在包含預(yù)失真器401、控制模塊402和自適應(yīng)更新模塊403之外，增加 了校準(zhǔn)序列產(chǎn)生模塊404和輔助預(yù)失真器405。
校準(zhǔn)序列產(chǎn)生模塊404在控制模塊402的控制下，在校準(zhǔn)時(shí)刻產(chǎn)生源校 準(zhǔn)序列并插入到空閑時(shí)隙中。自適應(yīng)更新模塊403根據(jù)源校準(zhǔn)序列和反饋回 路反饋回來的反饋校準(zhǔn)序列執(zhí)行自適應(yīng)算法，得到預(yù)失真函數(shù)，提供給預(yù)失 真器，完成更新。控制模塊402根據(jù)系統(tǒng)的定時(shí)信息來控制校準(zhǔn)序列產(chǎn)生模塊404、自適應(yīng)更新模塊403、預(yù)失真器401和輔助預(yù)失真器405的協(xié)調(diào)工作。 參見圖5，為源校準(zhǔn)序列和反饋校準(zhǔn)序列比較示意圖?？梢?，由于功放的 增益壓縮特性，反饋校準(zhǔn)序列幅度較高的部分沒有與源校準(zhǔn)序列保持線性關(guān) 系，產(chǎn)生了非線性。那么就可以利用它們之間的差異，來對(duì)預(yù)失真器401進(jìn) 行更新。
下面從校準(zhǔn)序列產(chǎn)生模塊404、輔助預(yù)失真處理器405和自適應(yīng)更新模塊 403三個(gè)角度，分別說明
1 )校準(zhǔn)序列產(chǎn)生模塊404，主要負(fù)責(zé)產(chǎn)生用于更新預(yù)失真器401的參考 符號(hào)，也就是源校準(zhǔn)序列。輔助預(yù)失真器405會(huì)保存源校準(zhǔn)序列，并會(huì)將其 提供給自適應(yīng)更新模塊403，自適應(yīng)更新模塊403將其與經(jīng)功放處理后的反饋 校準(zhǔn)序列進(jìn)行比較和分析，得到預(yù)失真函數(shù)，從而確定功放的失真特性。
2) 為了防止預(yù)失真器401更新失敗，或者預(yù)失真器401更新過程中未達(dá) 到最優(yōu)值時(shí)對(duì)業(yè)務(wù)信號(hào)的影響，引入了輔助預(yù)失真器405。
更進(jìn)一步分析引入輔助預(yù)失真器405的原因在于，預(yù)失真器401參數(shù)達(dá) 到最后的穩(wěn)定，往往需要算法迭代多次。簡(jiǎn)單而言，發(fā)送、接收一次校準(zhǔn)序 列后可以對(duì)預(yù)失真器401進(jìn)行一次更新，但這一次更新很有可能不是最佳結(jié) 果，還需要重復(fù)這個(gè)過程多次，而在更新預(yù)失真器401時(shí)，還要處理正常的 業(yè)務(wù)，如果預(yù)失真器401更新失敗或者未達(dá)到理想值，就會(huì)對(duì)正常業(yè)務(wù)產(chǎn)生 影響。所以采用輔助預(yù)失真器405的目的，就是將這個(gè)更新過程首先在輔助 預(yù)失真器405中進(jìn)行，待更新完畢后再復(fù)制到預(yù)失真器401中。
其實(shí)現(xiàn)過程是
*預(yù)失真器401在更新期間保持不變，并對(duì)正常業(yè)務(wù)信號(hào)(I路和Q路) 進(jìn)行預(yù)失真處理；
在更新開始前，將預(yù)失真器401參數(shù)復(fù)制到輔助預(yù)失真器405中，在 更新期間利用校準(zhǔn)序列得到的預(yù)失真函數(shù)對(duì)輔助預(yù)失真器405進(jìn)行更新；
*當(dāng)輔助預(yù)失真器405達(dá)到穩(wěn)定后，判斷輔助預(yù)失真器405的預(yù)失真效 果，如果達(dá)到期望值則將其復(fù)制到預(yù)失真器401中完成更新過程，否則轉(zhuǎn)入 異常處理。
3) 自適應(yīng)更新模塊403基于自適應(yīng)算法，對(duì)源校準(zhǔn)序列和反饋校準(zhǔn)序列進(jìn)行比對(duì)，得到預(yù)失真函數(shù)，提供給輔助預(yù)失真器405,可以認(rèn)為所有重要的 計(jì)算都在自適應(yīng)更新模塊403中完成。
目前DPD算法包括最小均方(LMS)算法和遞推最小二乘(RLS )算 法。LMS算法基于最小均方誤差準(zhǔn)則(MMSE)的維納濾波器和最陡下降法 提出的，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但迭代次數(shù)較多，收斂較慢；RLS算法是基于最小二乘 準(zhǔn)則的自適應(yīng)算法，算法比較復(fù)雜，但迭代次數(shù)少，收斂較快。
如果算法不收斂，則轉(zhuǎn)入異常處理，異常處理包括①保持預(yù)失真器401 不變；②系統(tǒng)重新發(fā)起一次自適應(yīng)更新過程；③改變預(yù)失真器結(jié)構(gòu)。通過合 理設(shè)計(jì)校準(zhǔn)序列，使其長(zhǎng)度很短，對(duì)存儲(chǔ)容量的要求也相應(yīng)減小，自適應(yīng)算 法的計(jì)算量也會(huì)相應(yīng)減少，有利于算法的收斂。
需要說明的是，圖4描述的數(shù)字預(yù)處理裝置也可以不包含輔助預(yù)失真器 405，正如前面分析，輔助預(yù)失真器405的引入是為了避免預(yù)失真器401更新 過程中未達(dá)到最優(yōu)值而影響正常業(yè)務(wù)，可以認(rèn)為是一種優(yōu)化方案，如果不包 括輔助預(yù)失真器405,則直接利用自適應(yīng)更新模塊403計(jì)算得到的預(yù)失真函數(shù) 對(duì)預(yù)失真器401進(jìn)行更新。
參見圖6，為本發(fā)明數(shù)字預(yù)失真器更新方法的流程圖。包括
步驟601:控制模塊402發(fā)起更新預(yù)失真器過程；
步驟602:將預(yù)失真器401參數(shù)復(fù)制到輔助預(yù)失真器405中；
步驟603:校準(zhǔn)序列產(chǎn)生模塊404產(chǎn)生源校準(zhǔn)序列，并在空閑時(shí)隙發(fā)送；
步驟604:源校準(zhǔn)序列經(jīng)輔助預(yù)失真器405預(yù)失真處理后插入到業(yè)務(wù)流中；
步驟605:自適應(yīng)更新模塊403根據(jù)DPD算法，對(duì)源校準(zhǔn)序列和反饋校
準(zhǔn)序列進(jìn)行計(jì)算，利用二者差異值，得到預(yù)失真函數(shù)；
步驟606:判斷DPD算法是否收斂？若是，執(zhí)行步驟607;否則，執(zhí)行
步驟608;
步驟607:利用步驟605中的預(yù)失真函數(shù)更新輔助預(yù)失真器，然后執(zhí)行步 驟609;
步驟608:判斷是否達(dá)到預(yù)置的自適應(yīng)迭代次數(shù)門限值？若是，執(zhí)行步驟 610;否則，返回執(zhí)行步驟605;
步驟609:,將輔助預(yù)失真器405復(fù)制到預(yù)失真器401，更新結(jié)束；步驟610:異常處理包括上述①②③等方式。
正如前面多次提到，對(duì)于校準(zhǔn)序列本身的合理設(shè)計(jì)，是影響預(yù)失真器更 新效果的重要因素，下面從源校準(zhǔn)序列發(fā)送時(shí)序、幅度和相位等方面，來闡 述源校準(zhǔn)序列的設(shè)計(jì)。
在TD-SCDMA系統(tǒng)中，位于DwPTS (下行導(dǎo)頻時(shí)隙)和UpPTS (上行 導(dǎo)頻時(shí)隙)之間的GP (保護(hù)時(shí)隙)是發(fā)送源校準(zhǔn)序列的最佳位置，該GP時(shí) 隙較寬，包含96chip (碼片)，長(zhǎng)度為75us。此處也僅是給出一個(gè)具體實(shí)例而 已，實(shí)際設(shè)計(jì)中并不限于GP,在不同的時(shí)分系統(tǒng)中，可以采用不同的時(shí)隙， 只要是空閑的并且不影響正常業(yè)務(wù)即可。
發(fā)送源校準(zhǔn)序列需要嚴(yán)格的系統(tǒng)同步，以防止源校準(zhǔn)序列干擾正常業(yè)務(wù) 時(shí)隙；同時(shí)，源校準(zhǔn)序列不能太接近上行時(shí)隙的發(fā)送位置，以免影響上行隨 機(jī)接入。參見圖7，為源校準(zhǔn)序列發(fā)送時(shí)序圖，GP是發(fā)射向接收轉(zhuǎn)換的保護(hù) 間隔，必須控制源校準(zhǔn)序列的發(fā)送時(shí)間，以防止對(duì)正常業(yè)務(wù)信號(hào)的接收產(chǎn)生 影響。參見圖8，為GP示意圖，其中將GP分為四個(gè)區(qū)域第一和第三區(qū)域 作為保護(hù)數(shù)據(jù)，可全置為0;第二區(qū)域用來發(fā)送校準(zhǔn)序列；第三區(qū)域作為上行 隨機(jī)接入的預(yù)留數(shù)據(jù)。理論上源校準(zhǔn)序列的長(zhǎng)度越短越好，對(duì)正常業(yè)務(wù)產(chǎn)生 的影響越小。經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)，本發(fā)明實(shí)施例采用第二區(qū)域?yàn)?5chip用來發(fā)送 源校準(zhǔn)序列，第一區(qū)域和第三區(qū)域分別為32chip和3chip保護(hù)數(shù)據(jù)，第四區(qū) 域?yàn)?6chip為隨機(jī)接入的預(yù)留數(shù)據(jù)。對(duì)于發(fā)送源校準(zhǔn)序列的35chip的時(shí)隙長(zhǎng) 度，如果考慮DUC作60倍內(nèi)插，則可發(fā)送35 x 60-2100個(gè)數(shù)據(jù)，足夠發(fā)送 源校準(zhǔn)序列。
在具體操作時(shí)，依據(jù)數(shù)字預(yù)失真自適應(yīng)算法效率最高、最易實(shí)現(xiàn)來構(gòu)建 校準(zhǔn)序列
(1) 構(gòu)建包含功放輸入所有幅度的源校準(zhǔn)序列，這樣可以實(shí)現(xiàn)快速對(duì) LUT更新；
(2) 盡量減小校準(zhǔn)序列的長(zhǎng)度，以較小存儲(chǔ)量、減少DPD算法的計(jì)算 量；
(3) 控制源校準(zhǔn)序列的幅度要先小后大，以免影響用戶接入；
在圖8中，源4交準(zhǔn)序列發(fā)送位置(也即第三區(qū)域)后面有預(yù)留給上行隨機(jī)接入預(yù)留的數(shù)據(jù)，源校準(zhǔn)序列不能影響這些數(shù)據(jù)，考慮到系 統(tǒng)不能完全消除碼間干擾，源校準(zhǔn)序列的值在有用數(shù)據(jù)前的值越 小，則對(duì)后面數(shù)據(jù)影響越小。因此，設(shè)定源校準(zhǔn)序列的幅度先小后 大。
(4)源校準(zhǔn)序列和反饋校準(zhǔn)序列經(jīng)濾波處理，以滿足對(duì)校準(zhǔn)序列的帶寬 上的要求；其中，濾波器的帶寬要設(shè)為系統(tǒng)的帶寬；
(5 )源校準(zhǔn)序列的帶寬要小于或等于系統(tǒng)帶寬；
對(duì)于考慮功^:記憶效應(yīng)的DPD (基于多項(xiàng)式的DPD)，構(gòu)建頻帶寬 度等于系統(tǒng)帶寬的源校準(zhǔn)序列，這樣可以利用校準(zhǔn)序列測(cè)量出系統(tǒng) 的記憶效應(yīng)，并加以消除；
(6)控制源校準(zhǔn)序列和反饋校準(zhǔn)序列具有較好的相關(guān)性；計(jì)算出源校準(zhǔn) 序列和反饋校準(zhǔn)序列的相關(guān)程度后，便于對(duì)二者進(jìn)行延遲校準(zhǔn)； 對(duì)延遲校準(zhǔn)的相關(guān)原理和算法為
由于反饋回路的延遲不一定是系統(tǒng)采樣周期的整數(shù)倍，因此需要對(duì) 源校準(zhǔn)序列進(jìn)行內(nèi)插來實(shí)現(xiàn)非整數(shù)倍的時(shí)延調(diào)整，從而對(duì)源校準(zhǔn)序 列幅度和反饋校準(zhǔn)序列幅度的相關(guān)性進(jìn)行評(píng)估，源校準(zhǔn)序列和反饋 校準(zhǔn)序列相關(guān)性的計(jì)算公式為
源校準(zhǔn)序列和反饋校準(zhǔn)序列的幅度經(jīng)過內(nèi)插后求相關(guān)，得到的相關(guān) 值除以內(nèi)插倍數(shù)，商整數(shù)部分為整數(shù)倍的延遲，余數(shù)為分?jǐn)?shù)倍的延 遲。兩個(gè)經(jīng)過內(nèi)插的序列延遲后再做抽取就得到了源校準(zhǔn)序列和反 饋校準(zhǔn)序列的延遲校準(zhǔn)。上式中L為進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)塊的長(zhǎng)度， 一般來說其值越大，相關(guān)估計(jì)的精度越大，但也需要更多的存儲(chǔ) 容量和計(jì)算時(shí)間。
下面結(jié)合一個(gè)具體基于LUT的實(shí)例，來具體闡述有關(guān)源校準(zhǔn)序列的設(shè)計(jì)。 對(duì)于基于多項(xiàng)式的源校準(zhǔn)序列的設(shè)計(jì)，與其類型，不再贅述。現(xiàn)假設(shè)預(yù)失真器采用256級(jí)LUT,發(fā)送基帶信號(hào)的最大幅度為
^ = max{V^// 2 + ")，中頻內(nèi)插倍數(shù)為60。將Fp平均劃分為256個(gè)區(qū)間，相鄰 區(qū)間的幅度為△ = ^ /256 。輸入基帶信號(hào)的幅度與△相除得到的整數(shù)值作為 LUT的索引來讀取LUT中存儲(chǔ)的預(yù)失真函數(shù)值，具體過程可參見圖2。因此， 只需發(fā)送一個(gè)包含256個(gè)基帶信號(hào)的源校準(zhǔn)序列，幅度由A開始、按A遞增到 256A ,則就可以完成256級(jí)LUT的更新。由于功放會(huì)帶來信號(hào)的幅度和相位 失真，因此源校準(zhǔn)序列的相位可以為任意值。同時(shí)，為了消除隨機(jī)噪聲的影 響，可以將該源校準(zhǔn)序列發(fā)送多次后作平均。系統(tǒng)采用60倍內(nèi)插因子，則發(fā) 送512個(gè)數(shù)據(jù)只占用不到9個(gè)碼片的時(shí)間，其前后都有足夠的余量防止對(duì)系 統(tǒng)的干擾?，F(xiàn)假設(shè)J^ =0.5139， A = 0.002,相位都固定為兀/4。源校準(zhǔn)序列以虛 數(shù)的形式給出，其中實(shí)部對(duì)應(yīng)I路數(shù)據(jù)，虛部對(duì)應(yīng)Q路數(shù)據(jù)。源校準(zhǔn)序列的 幅度和相位如圖9a和圖9b所示。這樣，DPD算法更新一次LUT只需要采集 512個(gè)長(zhǎng)度很短的源校準(zhǔn)序列，相比于現(xiàn)有的長(zhǎng)度很長(zhǎng)(相對(duì)于源校準(zhǔn)序列) 的源信號(hào)的方式，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量大大減小，DPD算法也更易實(shí)現(xiàn)。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn) 飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種數(shù)字預(yù)失真處理裝置，對(duì)功率放大器處理之前的系統(tǒng)源信號(hào)進(jìn)行預(yù)失真處理；包括預(yù)失真器、自適應(yīng)更新模塊和控制模塊，其特征在于，還包括校準(zhǔn)序列產(chǎn)生模塊；所述校準(zhǔn)序列產(chǎn)生模塊，負(fù)責(zé)在系統(tǒng)空閑時(shí)隙產(chǎn)生源校準(zhǔn)序列，并提供給所述預(yù)失真器；所述自適應(yīng)更新模塊，從所述預(yù)失真器獲取源校準(zhǔn)序列，并獲取經(jīng)功率放大器處理后的反饋校準(zhǔn)序列，通過自適應(yīng)迭代算法對(duì)所述源校準(zhǔn)序列和反饋校準(zhǔn)序列進(jìn)行計(jì)算，得到最新的預(yù)失真函數(shù)；所述預(yù)失真器，保存有預(yù)失真函數(shù)，并利用預(yù)失真函數(shù)對(duì)所述源校準(zhǔn)序列及源信號(hào)進(jìn)行預(yù)失真處理后發(fā)送給所述功率放大器；并且，利用自適應(yīng)更新模塊的最新預(yù)失真函數(shù)更新自身保存的預(yù)失真函數(shù)；所述控制模塊，負(fù)責(zé)利用系統(tǒng)定時(shí)信息，控制所述預(yù)失真器、自適應(yīng)模塊和校準(zhǔn)序列產(chǎn)生模塊之間協(xié)調(diào)工作。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述裝置，其特征在于，還包括輔助預(yù)失真器； 所述輔助預(yù)失真器，復(fù)制所述預(yù)失真器的參數(shù)；并且，受所述控制模塊的控制在所述預(yù)失真器之前，截取所述源校準(zhǔn)序列，并提供給所述功率放 大器；在所述預(yù)失真器之前，截取所述自適應(yīng)更新模塊計(jì)算的預(yù)失真函數(shù)， 利用所述預(yù)失真函數(shù)對(duì)復(fù)制的參數(shù)進(jìn)行預(yù)更新，并負(fù)責(zé)將預(yù)更新的參數(shù)發(fā)送 給所述預(yù)失真器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述裝置，其特征在于，所述自適應(yīng)更新模塊保存有 算法迭代次數(shù)門限值，在利用自適應(yīng)迭代算法對(duì)所述源校準(zhǔn)序列和反饋校準(zhǔn) 序列進(jìn)行計(jì)算時(shí)，判斷迭代次數(shù)是否大于或等于所述門限值，若是，指示所 述預(yù)失真器作異常處理。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述裝置，其特征在于，還包括濾波器，負(fù)責(zé)對(duì)所述校準(zhǔn)序列產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的源校準(zhǔn)序列、以及反饋回 來的反饋校準(zhǔn)序列作濾波處理。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述裝置，其特征在于，所述控制模塊 控制所述校準(zhǔn)序列，產(chǎn)生包含所述功率放大器輸入各幅度值的源校準(zhǔn)序列。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述裝置，其特征在于，所述控制模塊控制所述校準(zhǔn) 序列產(chǎn)生的源校準(zhǔn)序列的帶寬小于或等于所述系統(tǒng)源信號(hào)帶寬。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述裝置，其特征在于，所述控制模塊控制所述校準(zhǔn) 序列產(chǎn)生模塊，產(chǎn)生幅度值先小后大的源校準(zhǔn)序列。
8、 一種數(shù)字預(yù)失真器更新方法，所述預(yù)失真器對(duì)功率放大器處理之前的 系統(tǒng)源信號(hào)進(jìn)行預(yù)失真處理，其特征在于，包括在系統(tǒng)空閑時(shí)隙生成源校準(zhǔn)序列，將所述源校準(zhǔn)序列經(jīng)預(yù)失真處理后發(fā) 送給所述功率放大器；利用自適應(yīng)迭代算法，對(duì)所述源校準(zhǔn)序列和經(jīng)功率放大器處理反饋回來 的反饋校準(zhǔn)序列進(jìn)行計(jì)算，得到預(yù)失真函數(shù)；利用所述預(yù)失真函數(shù)，更新所述預(yù)失真器。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述方法，其特征在于，還包括復(fù)制所述預(yù)失真器 為輔助預(yù)失真器；在計(jì)算出預(yù)失真函數(shù)之后，利用所述預(yù)失真函數(shù)對(duì)所述輔 助預(yù)失真器進(jìn)行預(yù)更新，預(yù)更新成功后，利用輔助預(yù)失真器參數(shù)覆蓋所述預(yù) 失真器。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述方法，其特征在于，通過以下步驟判斷預(yù)更新 是否成功利用自適應(yīng)迭代算法對(duì)源校準(zhǔn)序列和反饋校準(zhǔn)序列進(jìn)行計(jì)算時(shí)，判斷迭 代次數(shù)是否大于或等于預(yù)置的迭代次數(shù)門限值，若是，則不成功，轉(zhuǎn)入異常 處理；否則，則成功。
11、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述方法，其特征在于，所述異常處理，包括 保持預(yù)失真器不變、系統(tǒng)重新發(fā)起一次自適應(yīng)更新過程，或者改變預(yù)失真器的結(jié)構(gòu)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求9所述方法，其特征在于，在計(jì)算源校準(zhǔn)序列和反饋 校準(zhǔn)序列的差異值之前，還包括對(duì)所述源校準(zhǔn)序列和反饋校準(zhǔn)序列進(jìn)行相關(guān)性計(jì)算，利用相關(guān)性對(duì)二者 進(jìn)行延遲校準(zhǔn)。
13、 根據(jù)權(quán)利要求8至12中任一項(xiàng)所述方法，其特征在于，控制所述源 校準(zhǔn)序列包含所述功率放大器輸入各幅度值。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述方法，其特征在于，控制所述源校準(zhǔn)序列的帶 寬小于或等于所述系統(tǒng)源信號(hào)帶寬。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述方法，其特征在于，控制所述源校準(zhǔn)序列的幅 度值先小后大。
全文摘要
本發(fā)明公開了數(shù)字預(yù)失真處理裝置，包括預(yù)失真器、自適應(yīng)更新模塊和控制模塊，及產(chǎn)生源校準(zhǔn)序列并提供給預(yù)失真器的校準(zhǔn)序列產(chǎn)生模塊；自適應(yīng)更新模塊，獲取功放輸出反饋回來的反饋校準(zhǔn)序列，根據(jù)源校準(zhǔn)序列和反饋校準(zhǔn)序列得出最新的預(yù)失真函數(shù)；預(yù)失真器，保存有預(yù)失真函數(shù)，并利用預(yù)失真函數(shù)對(duì)源校準(zhǔn)序列及源信號(hào)進(jìn)行處理后發(fā)送給功放；并且，利用自適應(yīng)更新模塊的最新的預(yù)失真函數(shù)更新自身保存的預(yù)失真函數(shù)；控制模塊，控制預(yù)失真器、自適應(yīng)模塊和校準(zhǔn)序列產(chǎn)生模塊協(xié)調(diào)工作。本發(fā)明利用重新構(gòu)造的校準(zhǔn)序列，控制其包含從最小值到峰值的所有幅度，即可更新預(yù)失真器，提高了更新速度、簡(jiǎn)化了算法難道。本發(fā)明還提供一種數(shù)字預(yù)失真器更新方法。
文檔編號(hào)H04L25/49GK101309245SQ20071009939
公開日2008年11月19日 申請(qǐng)日期2007年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月18日
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