一种基于查表法的自适应数字预失真方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于查表法的自适应数字预失真系统，属于数字预失真技术领域。包括基带信号模块、数字预失真模块、上变频通道、功率放大器、耦合器、衰减器和下变频通道，所述数字预失真模块由自适应算法引擎、查找表模块、预失真器组成，由查找表模块控制基带信号模块的输入信号u（n），经预失真器得到预处理信号x（n），再经上变频通道得到输出信号Vd(t),该信号经功率放大器放大后由天线发射信号Vo(t),此信号经过耦合衰减，再由下变频通道得到反馈信号y(n)，采用自适应算法，修正预失真补偿信号，实现数字预失真技术功率放大器的线性化。本发明专利技术使功率放大器线性化效果更为理想，且实现过程简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字预失真
，尤其涉及一种基于查表法的自适应数字预失真方法及系统。
技术介绍
无线通信系统中，由于功放本身的非线性失真，导致信号带外频谱扩展和带内信号失真，造成邻道干扰，限制功放效率和频谱利用率。在功率放大器的前端加一个预失真器，其特性与功率放大器的非线性特性互逆，从而对非线性信号失真进行补偿，达到线性放大的目的，这种线性优化的技术称为预失真技术。现有的技术实现数字预失真的方法有多项式法和迭代算法。多项式法在选择多项式模型时，不清楚哪个模型能产生最佳性能，并且也不清楚特定模型的哪些特定的参数可以产生最佳性能，虽然可以设置记忆多项式模型的最大延迟和最大非线性阶数，但事先都不知道哪些设置将产生最佳的效果，而且没有找到最佳模型或模型设置时所使用的算法可能会导致逆放大器的模型不合理，最终导致线性化效果不理想。并且，多项式模型在工程中较为复杂，实践难度较大，稳定性也有待提高。迭代算法在找到较为理想的放大器输出结果之前，需要进行多次误差矢量幅度或者相邻信道泄露比等指标的测量，则该过程需要重复多次迭代或者通过多次不同的迭代算法实现，实现过程也较为复杂。
技术实现思路
针对现有技术中缺陷与不足的问题，本专利技术提出了一种基于查表法的自适应数字预失真方法及系统，使功率放大器线性化效果更为理想，且实现过程简单。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于查表法的自适应数字预失真系统，包括基带信号模块、数字预失真模块、上变频通道、功率放大器、耦合器、衰减器和下变频通道，所述基带信号模块、数字预失真模块、上变频通道、功率放大器依次相连，耦合器、衰减器、下变频通道、数字预失真模块依次相连；所述数字预失真模块由自适应算法引擎、查找表模块、预失真器组成，上变频通道包括DAC转换器、滤波器、正交调制器，下变频通道包括正交解调器、滤波器和ADC转换器。进一步的，所述数字预失真模块采用自适应算法，其算法为：其中和HR分别表示预失真器的幅度和相位信息，调节系数 来调整算法的收敛速度和稳定性。进一步的，所述查找表模块采用插值法直接改进查找表的表项更新，在自适应算法每次更新一个表项的同时更新多个表项。进一步的，所述查找表模块由不止一个基本预失真单元组成，每个基本预失真单元都包含四个部分，第一部分：求取输入信号模值以进行表项索引，第二部分：产生ROM 查找表地址，第三部分：查找ROM 查找表中的补偿值，第四部分：复乘模块即预失真补偿。本专利技术具有如下有益效果：基于查表法的数字预失真方法实现难度和复杂度比记忆多项式法更简单，占用资源较小，计算速度更快。采用自适应算法能提高数字预失真校正的精度，使功率放大器有更好的线性输出。附图说明图1为本专利技术的系统示意图；图2为本专利技术原理示意图；图3为本专利技术自适应算法示意图；图4为基本预失真单元示意图；图5为本专利技术的预失真补偿部分的复数乘法实现框图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。如图1所示，一种实现基于查表法的自适应数字预失真方法的系统，包括基带信号模块、数字预失真模块、上变频通道、功率放大器、耦合器、衰减器和下变频通道，所述基带信号模块、数字预失真模块、上变频通道、功率放大器依次相连，耦合器、衰减器、下变频通道、数字预失真模块依次相连；所述数字预失真模块由自适应算法引擎、查找表模块、预失真器组成，上变频通道包括DAC转换器、滤波器、正交调制器，下变频通道包括正交解调器、滤波器和ADC转换器。基于查表法的数字预失真技术采用自适应算法，一般是递归法或梯度法，主要是RASCAL算法、RLS 算法、LMS 算法等。如图3所示，为了线性化，通过r/p转换（直角坐标系/极坐标系），必须满足以下条件：和为测量误差，而线性化的目标就是 ,本专利技术中所述预失真器采用自适应算法为：其中和HR分别表示预失真器的幅度和相位信息，调节系数 来调整算法的收敛速度和稳定性。所述查找表模块由不止一个基本预失真单元组成，每个基本预失真单元都包含四个部分，第一部分：求取输入信号模值以进行表项索引，第二部分：产生ROM 查找表地址，第三部分：查找ROM 查找表中的补偿值，第四部分：复乘模块即预失真补偿。表项索引方式有功率索引、幅度索引、律幅度索引、最优表项分布方案、Altera表地址产生方案等。功率索引和幅度索引的查询表均为均匀分布，是目前最常用的查询表索引方法，即采用当前输入信号的幅度或功率直接索引查询表的内容。这两种方法的优点是结构较为简单，计算快速，硬件实现较为容易。而律幅度索引和最优表项分布方案属于查询表非均匀分布索引的方法，能比较灵活的分配查询表的单元，在小信号时分配的单元密度大一些，在中等或较大信号时，由于非线性不是很严重，可以适当分配稀疏一些，以便能够适应放大器非线性特性的波动。本专利技术中查找表的地址产生方式采用功率索引的方法，具体为首先引入一个压扩函数 来描述索引方式，设是对于x的偏导数，表示输入信号的幅度。功率索引的实现方式表示如下：==2*表项索引值的密度分布正比于压扩函数的倒数，所以功率索引的压扩函数的倒数与输入信号的关系是正比例关系，可见功率索引在接近饱和区时的密度较大，在截止区的密度较小，所以会导致输入信号幅度较小时表项分布稀疏而幅度较大时表项分布较密的情况，表项的利用率不高。功率索引方案中输入到预失真器中的参数为，该种方法的优点是电路简单，只需要加法和乘法两种计算单元，并且表项随输入信号功率均匀分布。针对基于查找表的自适应预失真方法存在收敛速度慢、误差较大的缺点，对查找表的更新策略进行改进，可以引入训练序列，设计合适的训练信号预先刷新查询表，自适应改变查找表，现有的资料表明此方法可以降低预失真器的收敛时间和均方误差，但此法涉及构造合适的训练序列，有时还会引入DFT，这将会大大提升工程实现的复杂度。所以本专利技术采用插值法直接改进表项更新方法，在自适应算法每次更新一个表项的同时更新多个表项，从而加快预失真器的收敛速度。具体实施过程为：假设输入信号为=，根据求取信号的功率，量化即可得到LUT的索引值Y，如果，如果， 其中为功率放大器的饱和电平，为查找表的大小；当索引值Y确认后，可以得到对应的预失真因子，上面已推导出得出的此时预失真的输入信号为：对预失真因子的相位和幅度进行自适应迭代刷新：其中和 是迭代步长，决定算法的稳定度和收敛速度，G是期待的功放无失真放大倍数。具体的，如图2所示，首先由基带信号计算出功率，经过量化得出LUT表的一维索引值X，然后根据X值查询LUT表，输出与输入相对应的乘法预失真因子 =，此时HPA的输入信号变成：最后，经过反馈回路获得归一化的HPA失真信号后，再运用自适应算法分别对乘法预失真因子 的幅度和相位进行刷新。选择合适的幅度和相位的步长因子时，可以保证预失真结构模型能到达收敛点。将放大器输出的射频信号提取一部分反馈回来，经过下变频、正交解调，然后 A/D 变换成数字基带信号，与经过一定延迟的原输入信号进行比较，采用自适应算法来调整预失真补偿值，使得预失真器能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于查表法的自适应数字预失真系统，其特征在于：包括基带信号模块、数字预失真模块、上变频通道、功率放大器、耦合器、衰减器和下变频通道，所述基带信号模块、数字预失真模块、上变频通道、功率放大器依次相连，耦合器、衰减器、下变频通道、数字预失真模块依次相连；所述数字预失真模块由自适应算法引擎、查找表模块、预失真器组成，上变频通道包括DAC转换器、滤波器、正交调制器，下变频通道包括正交解调器、滤波器和ADC转换器。

【技术特征摘要】
1.一种基于查表法的自适应数字预失真系统，其特征在于：包括基带信号模块、数字预失真模块、上变频通道、功率放大器、耦合器、衰减器和下变频通道，所述基带信号模块、数字预失真模块、上变频通道、功率放大器依次相连，耦合器、衰减器、下变频通道、数字预失真模块依次相连；所述数字预失真模块由自适应算法引擎、查找表模块、预失真器组成，上变频通道包括DAC转换器、滤波器、正交调制器，下变频通道包括正交解调器、滤波器和ADC转换器。2.根据权利要求1所述的一种基于查表法的自适应数字预失真系统，其特征在于：所述数字预失真模块采用自适应算法，其算法为：其中和HR分...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘轶，
申请(专利权)人：池州睿成微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34