專利名稱：寬帶功放數(shù)字預(yù)失真裝置及其預(yù)失真方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)，特別是涉及一種寬帶功放數(shù)字預(yù)失真裝置及其預(yù)失真方法的技術(shù)。
背景技術(shù)：
由于頻譜資源的有限，現(xiàn)在的通信系統(tǒng)都采用數(shù)字調(diào)制方式來提高頻譜利用率。 但是現(xiàn)有數(shù)字調(diào)制方式都屬于非恒包絡(luò)調(diào)制，在提高頻譜利用率的同時也帶來了 PAR(峰均比)增大的問題，對功率放大器(Power Amplifier)的線性度要求也就隨之增高了。數(shù)字預(yù)失真可以增加功率放大器的線性度，提供了一種從放大器角度解決PAR問題的方法。查看以往文獻，我們不難發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在的數(shù)字預(yù)失真裝置大多采用多項式或者查找表的方法來進行預(yù)失真操作。如專利文獻號為CN101159725的中國專利文獻中記載了一種用使用多項式開環(huán)方式來進行預(yù)失真操作的方法，該方法單純采用多項式來實現(xiàn)預(yù)失真，因此需要進行矩陣求逆等大量的運算，這種大量的運算通常都需要利用軟件來完成，很難實時進行，因而該方法是采用離線計算的方法來完成整個預(yù)失真功能的。又如Pere L. Gilabert等人在2008年發(fā)表了使用多重查找表來進行預(yù)失真處理的文章《Multi-Lookup Table FPGA Implementation of an Adaptive Digital Predistorter for Linearizing RF Power》。此外，通過檢索文獻還發(fā)現(xiàn)專利文獻號為 CN101079595A的中國專利文獻及專利文獻號為CN1610M9A的中國專利文獻中也記載了使用查找表進行預(yù)失真的相關(guān)方法，但是單純的查表法會涉消耗大量存儲容量，而且多維表的使用還存在訓(xùn)練速度慢，難以有效訓(xùn)練等問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能實時進行，且存儲容量消耗量小，訓(xùn)練速度快捷方便的寬帶功放數(shù)字預(yù)失真裝置及其預(yù)失真方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的一種寬帶功放數(shù)字預(yù)失真裝置，其特征在于包括功率放大器、查找表拷貝模塊、自適應(yīng)濾波器拷貝模塊、查找表訓(xùn)練模塊、自適應(yīng)濾波器訓(xùn)練模塊、自適應(yīng)線性濾波器、延時測量模塊、查找表模塊，及兩個延時模塊，所述兩個延時模塊分別為第一延時模塊、第二延時模塊；所述查找表拷貝模塊的輸入端接外部數(shù)字基帶信號，其輸出端經(jīng)自適應(yīng)濾波器拷貝模塊接到功率放大器的輸入端；所述自適應(yīng)濾波器拷貝模塊的輸出端經(jīng)第一延時模塊接到自適應(yīng)濾波器訓(xùn)練模塊的輸入端；所述功率放大器的輸入端接延時測量模塊的輸入端，其輸出端依次經(jīng)一 AD模塊、 一正交解調(diào)模塊、一低通濾波模塊分別接到延時測量模塊、查找表模塊及查找表訓(xùn)練模塊的輸入端；所述查找表模塊的輸出端經(jīng)自適應(yīng)線性濾波器接到自適應(yīng)濾波器訓(xùn)練模塊的輸入端；所述自適應(yīng)濾波器訓(xùn)練模塊的輸出端接到自適應(yīng)線性濾波器的輸入端、自適應(yīng)濾波拷貝模塊的輸入端及查找表訓(xùn)練模塊的輸入端；所述延時測量模塊的輸出端分別接到兩個延時模塊的輸入端；所述第一延時模塊的輸入端接外部數(shù)字基帶信號，其輸出端接查找表訓(xùn)練模塊的輸入端；所述查找表訓(xùn)練模塊的輸出端分別接到查找表拷貝模塊的輸入端及查找表模塊的輸入端。進一步的，所述查找表訓(xùn)練模塊和查找表拷貝模塊各包含有一個幅度查找表和一個相位查找表，所述自適應(yīng)濾波器訓(xùn)練模塊和自適應(yīng)濾波器拷貝模塊各包含有一個線性濾波器子模塊。本發(fā)明所提供的寬帶功放數(shù)字預(yù)失真裝置的預(yù)失真方法，其特征在于，包括以下步驟1)延時測量步驟，對輸入功率放大器的信號及功率放大器的輸出信號進行計算， 得出功率放大器對信號的延遲時間，再根據(jù)功率放大器對信號的延遲時間，對準用于預(yù)失真處理的兩路信號；其中，用于預(yù)失真處理的兩路信號中的一路是未經(jīng)功率放大器處理過的信號，另一路是經(jīng)功率放大器處理過的信號；2誤差求取步驟，將用于預(yù)失真處理的兩路信號相減，得到非線性失真誤差；3)訓(xùn)練步驟，根據(jù)得到的非線性失真誤差，分別訓(xùn)練查找表模塊和自適應(yīng)線性濾波器的抽頭系數(shù)；4)更新拷貝步驟，將訓(xùn)練出的查找表表值和濾波器抽頭值更新到查找表拷貝模塊和自適應(yīng)濾波器拷貝模塊，從而完成數(shù)字預(yù)失真。進一步的，計算功率放大器對信號的延遲時間時，延時測量模塊分別采用兩路信號的實部與虛部的符號位來進行存儲，以節(jié)約存儲空間，并通過邏輯操作實現(xiàn)乘法運算，以節(jié)省乘法器資源。進一步的，在延時測量步驟之前還包括以下步驟1)模數(shù)轉(zhuǎn)換步驟，將功率放大器輸出的模擬信號進行采樣和量化，轉(zhuǎn)化為數(shù)字域
信號；2)數(shù)字域解調(diào)步驟，對數(shù)字域信號進行數(shù)字域的正交解調(diào)；3)低通濾波步驟，對正交解調(diào)后的數(shù)字域信號進行低通濾波，得到數(shù)字基帶信號。本發(fā)明提供的寬帶功放數(shù)字預(yù)失真裝置及其預(yù)失真方法，對功率放大器輸出的信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器，解調(diào)低通濾波之后，得到放大器輸出信號對應(yīng)的數(shù)字基帶信號，再通過延時測量方法測出功率放大器輸入信號與輸出信號之間的延時，并根據(jù)測得的延時將兩路信號對準后進行比較，來分別訓(xùn)練查找表和自適應(yīng)線性濾波器，并更新數(shù)據(jù)鏈路上的查找表拷貝和濾波器拷貝，從而完成整個預(yù)失真功能，具有存儲容量消耗量小，訓(xùn)練速度快捷方便的特點，且能實時進行。


圖1是本發(fā)明實施例的寬帶功放數(shù)字預(yù)失真裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實施例的寬帶功放數(shù)字預(yù)失真裝置的預(yù)失真方法流程圖。
具體實施例方式以下結(jié)合

對本發(fā)明的實施例作進一步詳細描述，但本實施例并不用于限制本發(fā)明，凡是采用本發(fā)明的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本發(fā)明的保護范圍。如圖1所示，本發(fā)明實施例所提供的一種寬帶功放數(shù)字預(yù)失真裝置，其特征在于 包括功率放大器(HPA)、查找表拷貝模塊、自適應(yīng)濾波器拷貝模塊、查找表訓(xùn)練模塊、自適應(yīng)濾波器訓(xùn)練模塊、自適應(yīng)線性濾波器、延時測量模塊、查找表模塊，及兩個延時模塊，所述兩個延時模塊分別為第一延時模塊、第二延時模塊；所述查找表拷貝模塊的輸入端接外部數(shù)字基帶信號，其輸出端經(jīng)自適應(yīng)濾波器拷貝模塊接到功率放大器的輸入端；所述自適應(yīng)濾波器拷貝模塊的輸出端經(jīng)第一延時模塊接到自適應(yīng)濾波器訓(xùn)練模塊的輸入端；所述功率放大器的輸入端接延時測量模塊的輸入端，其輸出端依次經(jīng)一 AD (模數(shù)轉(zhuǎn)換)模塊、一正交解調(diào)模塊、一低通濾波模塊分別接到延時測量模塊、查找表模塊及查找表訓(xùn)練模塊的輸入端；所述查找表模塊的輸出端經(jīng)自適應(yīng)線性濾波器接到自適應(yīng)濾波器訓(xùn)練模塊的輸入端；所述自適應(yīng)濾波器訓(xùn)練模塊的輸出端接到自適應(yīng)線性濾波器的輸入端、自適應(yīng)濾波拷貝模塊的輸入端及查找表訓(xùn)練模塊的輸入端；所述延時測量模塊的輸出端分別接到兩個延時模塊的輸入端；所述第一延時模塊的輸入端接外部數(shù)字基帶信號，其輸出端接查找表訓(xùn)練模塊的輸入端；所述查找表訓(xùn)練模塊的輸出端分別接到查找表拷貝模塊的輸入端及查找表模塊的輸入端。本發(fā)明實施例中，所述自適應(yīng)線性濾波器、查找表模塊、延時模塊、AD模塊、正交解調(diào)模塊、低通濾波模塊均為現(xiàn)有技術(shù)。本發(fā)明實施例中，所述查找表訓(xùn)練模塊和查找表拷貝模塊各包含有一個幅度查找表和一個相位查找表；所述查找表拷貝模塊的輸入輸出計算公式為magnitude[d(η)] = magnitude[y(η)]XItem_mag[y(η)],phase[d (η)] = phase[y(η)]+Item_phase[y(η)].式中，magnitude[d(η)]為d(n)的幅度值，phase[d(η)]為 d(n)的相位值， magnitude [y (η)]為 y(n)的幅度值，phase [y (η)]為 y(n)的相位值，Item_mag[y (η)]為 y[n]的幅度值在幅度查找表中的對應(yīng)表項輸出，Item_phase[y(n)]為y[n]的相位值在相位查找表中的對應(yīng)表項輸出；
所述查找表訓(xùn)練模塊的計算公式為magnitude[ζ(η)] = magnitude[χ(η)]XItem_mag[χ(η)],phase[ζ (η)] = phase[χ(η)]+Item_phase[χ(η)].式中，magnitude[ζ (η)]為 ζ (η)的幅度值，phase [ζ (η)]為 ζ (η)的相位值， magnitude [χ (η)]為 χ(η)的幅度值，phase [χ (η)]為 χ(η)的相位值，Item_mag[x (η)]為 X [η]的幅度值在幅度查找表中的對應(yīng)表項輸出，Item_phase[x(n)]為χ [η]的相位值在相位查找表中的對應(yīng)表項輸出；所述查找表拷貝模塊的更新公式為error (η) = ζ (η) -d (η),Item_mag[y (η) ] = Item—mag [y (η) ] +λ magXmagnitude [error (η) ] Xmagnitude [y (η)],Item—phase [y (η) ] = Item—phase [y (η) ] + 入 phaseXphase [error (η) ] Xphase [y ( η)]·式中，Item_mag[y(n)]為y[n]的幅度值在幅度查找表中的對應(yīng)表項輸出，Item_ phase[y (η)]為y[n]的相位值在相位查找表中的對應(yīng)表項輸出，λ mag和λ phase分別為幅度查找表和相位查找表更新的步長。本發(fā)明實施例中，所述自適應(yīng)濾波器訓(xùn)練模塊和自適應(yīng)濾波器拷貝模塊各包含有一個線性濾波器子模塊；所述自適應(yīng)濾波器拷貝模塊的計算公式為d(n) = ffH(n)y(n)；式中，WH(n)為自適應(yīng)濾波器拷貝抽頭系數(shù)向量的共軛轉(zhuǎn)置，y (η)為自適應(yīng)濾波器拷貝的輸入向量，d(n)為自適應(yīng)濾波器對應(yīng)時刻的輸出；所述自適應(yīng)濾波器訓(xùn)練模塊的計算公式為Z"(n) = Wh(η) Z (η)；式中，WH(n)為自適應(yīng)濾波器訓(xùn)練部分抽頭系數(shù)向量的共軛轉(zhuǎn)置，Z(n)為自適應(yīng)濾波器訓(xùn)練部分的輸入向量，Ζ~ (η)為自適應(yīng)濾波器對應(yīng)時刻的輸出；所述自適應(yīng)濾波器拷貝模塊的更新公式為e(n) = d (η)-ffH (η) Z (η)ff(n+l) = W (η) +mZ (η) e* (η)W(O) = d(0)如圖2所示，本發(fā)明實施例所提供的寬帶功放數(shù)字預(yù)失真裝置的預(yù)失真方法，其特征在于，具體步驟如下1)模數(shù)轉(zhuǎn)換步驟，利用AD模塊將功率放大器輸出的模擬信號進行采樣和量化，轉(zhuǎn)化為數(shù)字域信號；2)數(shù)字域解調(diào)步驟，利用正交解調(diào)模塊對數(shù)字域信號進行數(shù)字域的正交解調(diào)，即將步驟1處理后的信號分別乘以cos ω U和sinco lt，其中的ω 1為AD模塊輸出的數(shù)字域信號的載波中心頻率，t為單位時長；3)低通濾波步驟，利用低通濾波模塊對正交解調(diào)后的數(shù)字域信號進行低通濾波， 得到數(shù)字基帶信號，低通濾波時應(yīng)保證濾波帶寬能夠?qū)⑿盘柕娜A，五階頻譜分量包含；
4)延時測量步驟，利用延時測量模塊對輸入功率放大器的信號及功率放大器的輸出信號進行計算，得出功率放大器對信號的延遲時間，再根據(jù)功率放大器對信號的延遲時間，通過延時模塊對準用于預(yù)失真處理的兩路信號；其中，用于預(yù)失真處理的兩路信號中的一路是未經(jīng)功率放大器處理過的信號，另一路是經(jīng)功率放大器處理過的信號；其中，計算功率放大器對信號的延遲時間時，延時測量模塊分別采用兩路信號的實部與虛部的符號位來進行存儲，以節(jié)約存儲空間，并通過邏輯操作實現(xiàn)乘法運算，以節(jié)省乘法器資源；5)誤差求取步驟，將用于預(yù)失真處理的兩路信號相減，得到非線性失真誤差；6)訓(xùn)練步驟，根據(jù)得到的非線性失真誤差，利用查找表訓(xùn)練模塊和自適應(yīng)濾波器訓(xùn)練模塊分別訓(xùn)練查找表模塊和自適應(yīng)線性濾波器的抽頭系數(shù)；7)更新拷貝步驟，將訓(xùn)練出的查找表表值和濾波器抽頭值更新到查找表拷貝模塊和自適應(yīng)濾波器拷貝模塊，從而完成數(shù)字預(yù)失真。
權(quán)利要求
1.一種寬帶功放數(shù)字預(yù)失真裝置，其特征在于包括功率放大器、查找表拷貝模塊、自適應(yīng)濾波器拷貝模塊、查找表訓(xùn)練模塊、自適應(yīng)濾波器訓(xùn)練模塊、自適應(yīng)線性濾波器、延時測量模塊、查找表模塊，及兩個延時模塊，所述兩個延時模塊分別為第一延時模塊、第二延時模塊；所述查找表拷貝模塊的輸入端接外部數(shù)字基帶信號，其輸出端經(jīng)自適應(yīng)濾波器拷貝模塊接到功率放大器的輸入端；所述自適應(yīng)濾波器拷貝模塊的輸出端經(jīng)第一延時模塊接到自適應(yīng)濾波器訓(xùn)練模塊的輸入端；所述功率放大器的輸入端接延時測量模塊的輸入端，其輸出端依次經(jīng)一 AD模塊、一正交解調(diào)模塊、一低通濾波模塊分別接到延時測量模塊、查找表模塊及查找表訓(xùn)練模塊的輸入端；所述查找表模塊的輸出端經(jīng)自適應(yīng)線性濾波器接到自適應(yīng)濾波器訓(xùn)練模塊的輸入端；所述自適應(yīng)濾波器訓(xùn)練模塊的輸出端接到自適應(yīng)線性濾波器的輸入端、自適應(yīng)濾波拷貝模塊的輸入端及查找表訓(xùn)練模塊的輸入端；所述延時測量模塊的輸出端分別接到兩個延時模塊的輸入端； 所述第一延時模塊的輸入端接外部數(shù)字基帶信號，其輸出端接查找表訓(xùn)練模塊的輸入端；所述查找表訓(xùn)練模塊的輸出端分別接到查找表拷貝模塊的輸入端及查找表模塊的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述查找表訓(xùn)練模塊和查找表拷貝模塊各包含有一個幅度查找表和一個相位查找表，所述自適應(yīng)濾波器訓(xùn)練模塊和自適應(yīng)濾波器拷貝模塊各包含有一個線性濾波器子模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶功放數(shù)字預(yù)失真裝置的預(yù)失真方法，其特征在于，包括以下步驟1)延時測量步驟，對輸入功率放大器的信號及功率放大器的輸出信號進行計算，得出功率放大器對信號的延遲時間，再根據(jù)功率放大器對信號的延遲時間，對準用于預(yù)失真處理的兩路信號；其中，用于預(yù)失真處理的兩路信號中的一路是未經(jīng)功率放大器處理過的信號，另一路是經(jīng)功率放大器處理過的信號；2誤差求取步驟，將用于預(yù)失真處理的兩路信號相減，得到非線性失真誤差；3)訓(xùn)練步驟，根據(jù)得到的非線性失真誤差，分別訓(xùn)練查找表模塊和自適應(yīng)線性濾波器的抽頭系數(shù)；4)更新拷貝步驟，將訓(xùn)練出的查找表表值和濾波器抽頭值更新到查找表拷貝模塊和自適應(yīng)濾波器拷貝模塊，從而完成數(shù)字預(yù)失真。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于計算功率放大器對信號的延遲時間時，延時測量模塊分別采用兩路信號的實部與虛部的符號位來進行存儲，以節(jié)約存儲空間，并通過邏輯操作實現(xiàn)乘法運算，以節(jié)省乘法器資源。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在延時測量步驟之前還包括以下步驟1)模數(shù)轉(zhuǎn)換步驟，將功率放大器輸出的模擬信號進行采樣和量化，轉(zhuǎn)化為數(shù)字域信號；2)數(shù)字域解調(diào)步驟，對數(shù)字域信號進行數(shù)字域的正交解調(diào)；3)低通濾波步驟，對正交解調(diào)后的數(shù)字域信號進行低通濾波，得到數(shù)字基帶信號。
全文摘要
一種寬帶功放數(shù)字預(yù)失真裝置及其預(yù)失真方法，涉及技術(shù)領(lǐng)域，所解決的是寬帶功放數(shù)字預(yù)失真的技術(shù)問題。該裝置包括功率放大器、查找表拷貝模塊、自適應(yīng)濾波器拷貝模塊、查找表訓(xùn)練模塊、自適應(yīng)濾波器訓(xùn)練模塊、自適應(yīng)線性濾波器、延時測量模塊、查找表模塊，及兩個延時模塊；先利用延時測量模塊測得功率放大器輸入輸出信號之間的延遲時間，再根據(jù)測得的延遲時間將用于預(yù)失真處理的兩路信號對準后相減，用相減得到的非線性失真誤差分別訓(xùn)練查找表和自適應(yīng)線性濾波器的抽頭系數(shù)；并將訓(xùn)練出的查找表表值和濾波器抽頭值更新到查找表拷貝模塊和自適應(yīng)濾波器拷貝模塊，從而完成數(shù)字預(yù)失真。本發(fā)明提供的裝置及方法，適用于對寬帶功放進行數(shù)字預(yù)失真。
文檔編號H04L25/49GK102427437SQ201110358809
公開日2012年4月25日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者劉勃, 劉思, 歸琳, 彭彪, 熊箭 申請人:上海交通大學(xué)