專利名稱：一種提高數(shù)字預(yù)失真處理速度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率放大器(功放)的數(shù)字預(yù)失真技術(shù)，特別涉及一種提高數(shù)字預(yù)失真處理速度的方法。
背景技術(shù)：
隨著無線通信的發(fā)展，信號(hào)帶寬越來越寬，其包絡(luò)起伏和峰均比也越來越大，這對(duì)寬帶發(fā)信通道，尤其是混頻器和功放提出了更高的線性要求。這主要是因?yàn)榘雽?dǎo)體器件在大信號(hào)下具有不可避免的非線性特性，當(dāng)寬帶發(fā)信機(jī)工作在非線性區(qū)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的互調(diào)分量，在工作頻帶內(nèi)就可以造成信號(hào)間的相互干擾，在工作頻帶外產(chǎn)生不需要的頻譜泄 漏。功率放大器是無線通信系統(tǒng)中必不可少的部分，非線性是其固有特性。然而，非線性會(huì)帶來失真，導(dǎo)致系統(tǒng)誤碼率增加，產(chǎn)生鄰道干擾。為了保證功率放大器的線性度與效率，人們已經(jīng)提出了各種各樣的方法對(duì)功放進(jìn)行線性化處理，例如功率回退法(Back-off)，負(fù)反饋法(Feedback),前饋法(Feed-forward),數(shù)字預(yù)失真法(Predistortion)等方法。其中，功率回退法是一種簡單、可靠地線性化措施，它將輸入功率降低使功率放大器工作在線性區(qū)域，但是，從經(jīng)濟(jì)方面來考慮，大功率的放大管價(jià)格昂貴，用犧牲功率放大器效率的方法來提高線性度是并不可取的；反饋法是采用外部電路來改善功率放大器的線性度的，但它并不適用于寬帶信號(hào)；前饋法相比于反饋法，克服了延遲帶來的影響，更加適宜用于寬帶信號(hào)，但隨著器件特性的變化其性能將變壞；數(shù)字預(yù)失真就是在功率放大器之前對(duì)輸入信號(hào)先做預(yù)處理，它的傳輸特性剛好是放大器特性的反函數(shù)。由于數(shù)字預(yù)失真法具有電路形式簡單、調(diào)整方便、效率高、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，因此，它是目前使用得最多，最有發(fā)展前景的一種方法。數(shù)字預(yù)失真技術(shù)的出現(xiàn)是線性化技術(shù)發(fā)展中非常重要的一步，其具有穩(wěn)定性高，適用帶寬高，功放成本低，散熱量小，實(shí)現(xiàn)難度低等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的高速發(fā)展，使得數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成本越來越低，而性能卻不斷得到提高。數(shù)字預(yù)失真技術(shù)由于自身具備的各種優(yōu)勢，正逐漸成為功率放大器的主要線性化技術(shù)。在工程實(shí)踐中，數(shù)字預(yù)失真處理的步驟通常是，在數(shù)字基帶采集功放的輸入和輸出信號(hào)，基于預(yù)先設(shè)定的功放模型計(jì)算預(yù)失真系數(shù)，再將該系數(shù)用于預(yù)失真處理。數(shù)字預(yù)失真處理的一般硬件實(shí)現(xiàn)方法是首先采集功放輸入和輸出信號(hào)，將數(shù)據(jù)傳給DSP或軟核等串行處理器件計(jì)算預(yù)失真系數(shù)，而使用預(yù)失真系數(shù)進(jìn)行預(yù)失真處理在FPGA或?qū)Ｓ眯酒羞M(jìn)行，如申請?zhí)枮镃N201010558073. 4的專利所述。這種實(shí)現(xiàn)方法在工程應(yīng)用中存在的主要問題是，計(jì)算預(yù)失真系數(shù)的方法常采用最小均方算法(least square, i.e. LS),該算法中包括自相關(guān)矩陣計(jì)算步驟，該步驟的計(jì)算量非常大，在300MHz的DSP時(shí)鐘下耗費(fèi)時(shí)間達(dá)幾十秒，占到整個(gè)DSP處理流程耗費(fèi)時(shí)間的80%以上。而現(xiàn)代移動(dòng)通信信號(hào)的變化是非?？斓?，隨著用戶的接入和退出，移動(dòng)通信信號(hào)的帶寬和幅度變化非常大，同時(shí)移動(dòng)通信系統(tǒng)常采用跳頻技術(shù)，即信號(hào)所處的頻點(diǎn)也會(huì)在不同幀的時(shí)間段內(nèi)發(fā)生跳變，通常變化的速度小于I秒。所有上述因素都對(duì)傳統(tǒng)預(yù)失真技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式的效果造成了影響，使得預(yù)失真技術(shù)在快變信號(hào)的條件下難以產(chǎn)生較好的效果，對(duì)相鄰頻段產(chǎn)生較大干擾，從而降低了移動(dòng)通信系統(tǒng)的容量和覆蓋范圍。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種提高數(shù)字預(yù)失真處理速度的方法，在實(shí)際應(yīng)用中能夠快速跟蹤信號(hào)的變化，減少帶外干擾。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種提高數(shù)字預(yù)失真處理速度的方法，包括以下步驟(I)并行處理器件連續(xù)抓取功放輸入信號(hào)和功放輸出信號(hào)，并傳給串行處理器件；(2)串行處理器件計(jì)算自相關(guān)矩陣Ryy和互相關(guān)矩陣Ryz ； 設(shè)z(n) =XZ a ki y (n + O |v(n + /)「* —1
k 二1 /二0其中，z(n)為功放輸入信號(hào)，y(n)為功放輸出信號(hào)，n=l，2，…，N，N為采集的功放輸入信號(hào)和功放輸出信號(hào)的總點(diǎn)數(shù)，akl為預(yù)失真系數(shù)，k為多項(xiàng)式階數(shù)，I為記憶深度；K為最大多項(xiàng)式階數(shù)，L為最大記憶深度；Ryy為(K*L) * (K*L)的二維矩陣,設(shè)Ryy (p, q)為Ryy的第P行,第q列的元素,則
Nkk
_5] Ryy(P，Cf) = [/(" + Ip)|v(w + Ip)| ”+ Iq)\y(n + Iq)[v/
H=I其中，y* (n+lp)表示y (n+lp)的復(fù)數(shù)共軛，Ip= [p/K],表示p/K的整數(shù)部分；kp=mod (p, K),表示 p/K 的余數(shù)；Iq= [q/K], kq=mod (q, K)；Ryz為(K*L) *1的一維矩陣,設(shè)Ryz (p)為Ryz的第p行的元素,則Rr (p)=文 yin + Ip) |.v(" + Ip)卜.* z{n)
K=I)
k=\ I=G其中l(wèi)p=[p/K],表示 p/K 的整數(shù)部分；kp=mod(p, K),表示 p/K 的余數(shù)；lq=[q/K],kq=mod (q, K)；所述Ryy由以下方法計(jì)算(2-1)計(jì)算并保存矩陣polyMat={pn，k},其中pn, k=y (n) * I y (n) 12k^1(2-2)利用pn，k計(jì)算Ryy的上三角矩陣中的元素Ryy (p，q)，
N
_5]= TPlip^p-Pn^kq其中，/C1 t表亍P +/ 的復(fù)數(shù)共軛。
P PP r
p=l, 2,, (K*L),對(duì)于第 p 行 q=p, p+1,…，(K*L), Ip= [p/K],表示 p/K 的整數(shù)部分；kp=mod (p, K),表示 p/K 的余數(shù)；Iq= [q/K], kq=mod (q, K)；(2-3)由Ryy的上三角矩陣獲得Ryy的下三角矩陣
':i.(/M/) = 0,/ )其中p=l, 2，...，(K*L),對(duì)于第 p 行 q = 1，2，...，p_l ；(3)得到Ryy和互相關(guān)矩陣Ryz后，根據(jù)下式計(jì)算預(yù)失真系數(shù)矩陣A = R~} Rvz將預(yù)失真系數(shù)矩陣傳給并行處理器件；(4)并行處理器件接收預(yù)失真系數(shù)矩陣后，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行預(yù)失真處理，再傳給發(fā)射鏈路。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果本發(fā)明通過對(duì)自相關(guān)矩陣的矩陣元計(jì)算步驟和方法的簡化，使得其計(jì)算量為傳統(tǒng)方法的1/10以下，由于自相關(guān)矩陣的計(jì)算在DSP所執(zhí)行的預(yù)失真系數(shù)計(jì)算步驟所耗費(fèi)的時(shí)間中所占比重為80%以上，并且是周期性的運(yùn)行，所以該發(fā)明能大大提高了預(yù)失真系數(shù)的更新速度，使得預(yù)失真系數(shù)的更新周期縮短到秒級(jí)時(shí)間單位，同時(shí)也減少了 DSP的功耗，在實(shí)際系統(tǒng)的應(yīng)用中，由于經(jīng)過功放的信號(hào)隨著用戶的接入和退出，其幅度和帶寬的變化非?？?，自相關(guān)矩陣計(jì)算速度的提高使得預(yù)失真系統(tǒng)能夠快速跟蹤信號(hào)的變化，從而減少工作頻帶內(nèi)干擾和帶外的泄漏，提高移動(dòng)通信系統(tǒng)的容量和覆蓋范圍。


圖I為本發(fā)明用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字預(yù)失真處理的整體硬件框圖。圖2為本發(fā)明提高數(shù)字預(yù)失真處理速度的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例圖I為本實(shí)施例用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字預(yù)失真處理的整體硬件框圖，包括串行處理器件、并行處理器件、發(fā)射鏈路、反饋鏈路、功率放大器和天線。如圖2所示，本實(shí)施例的提高數(shù)字預(yù)失真處理速度的方法，包括以下步驟(I)并行處理器件連續(xù)抓取功放輸入信號(hào)和功放輸出信號(hào)，并傳給串行處理器件；(2)串行處理器件根據(jù)功放模型和LS算法原理計(jì)算自相關(guān)矩陣Ryy和互相關(guān)矩陣R
K L-I^設(shè) )= X X + l)\y{n + Of—1
A-=I HO其中，z(n)為功放輸入信號(hào)，y(n)為功放輸出信號(hào)，n=l，2，…，N，N為采集的功放輸入信號(hào)和功放輸出信號(hào)的總點(diǎn)數(shù)，akl為預(yù)失真系數(shù)，k為多項(xiàng)式階數(shù)，I為記憶深度；K為最大多項(xiàng)式階數(shù)，L為最大記憶深度；Ryy為(K*L) * (K*L)的二維矩陣,設(shè)Ryy (p, q)為Ryy的第P行,第q列的元素,則
權(quán)利要求
1 一種提高數(shù)字預(yù)失真處理速度的方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)并行處理器件連續(xù)抓取功放輸入信號(hào)和功放輸出信號(hào)，并傳給串行處理器件； (2)串行處理器件計(jì)算自相關(guān)矩陣Ryy和互相關(guān)矩陣Ryz；
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高數(shù)字預(yù)失真處理速度的方法，包括以下步驟:(1)并行處理器件連續(xù)抓取功放輸入信號(hào)和功放輸出信號(hào)，并傳給串行處理器件；(2)串行處理器件根據(jù)功放模型和LS算法原理計(jì)算自相關(guān)矩陣Ryy和互相關(guān)矩陣Ryz；(3)得到Ryy和互相關(guān)矩陣Ryz后，計(jì)算預(yù)失真系數(shù)矩陣；(4)并行處理器件接收預(yù)失真系數(shù)矩陣后，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行預(yù)失真處理，再傳給發(fā)射鏈路。本發(fā)明在實(shí)際應(yīng)用中能夠快速跟蹤信號(hào)的變化，減少帶外干擾。
文檔編號(hào)H04L25/49GK102970261SQ201210429348
公開日2013年3月13日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者楊俊 申請人:華南理工大學(xué)