基于分段线性函数的双频功放数字预失真装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于分段线性函数的双频功放数字预失真装置，包括第一数字预失真器、第二数字预失真器、第一数模转换器、第二数模转换器、第一低通滤波器、第二低通滤波器、第一调制器、第二调制器、第一功分器、功率放大器、衰减耦合器、第二功分器、第一带通滤波器、第二带通滤波器、第一解调器、第二解调器、第三带通滤波器、第四带通滤波器、第一模数转换器、第二模数转换器和预失真训练模块。本发明专利技术还公开了基于分段线性函数的双频功放数字预失真方法。本发明专利技术减少了现有的2D‑DPD双频段功放预失真模型中的参数个数，降低了模型在FPGA上的实现难度与消耗的运算资源，加速了最优模型参数的计算时间。

Digital Predistortion Device and Method of Dual-Frequency Power Amplifier Based on Piecewise Linear Function

The invention discloses a dual-frequency power amplifier digital predistortion device based on piecewise linear function, including a first digital predistorter, a second digital predistorter, a first digital-to-analog converter, a second digital-to-analog converter, a first low-pass filter, a second low-pass filter, a first modulator, a second modulator, a first power divider, a power amplifier, an attenuation coupler and a second power divider. First band-pass filter, second band-pass filter, first demodulator, second demodulator, third band-pass filter, fourth band-pass filter, first analog-to-digital converter, second analog-to-digital converter and predistortion training module. The invention also discloses a digital predistortion method of dual-frequency power amplifier based on piecewise linear function. The invention reduces the number of parameters in the existing two-band power amplifier predistortion model of 2D DPD, reduces the difficulty of realizing the model on the FPGA and the operation resources consumed, and speeds up the calculation time of the optimal model parameters.

【技术实现步骤摘要】
基于分段线性函数的双频功放数字预失真装置及方法
本专利技术涉及多频段功放的数字预失真领域，特别是涉及基于分段线性函数的双频功放数字预失真装置及方法。
技术介绍
近年来，移动通信技术飞速发展，第五代移动通信(5G)即将到来。5G时代，同时支持多标准、多频段的通信系统是研究的热点之一。功率放大器是通信系统最重要的组成部分，对于支持双频带或多频带的功率放大器的研究是通信
的重要课题之一。在5G中，由于高达Gbps量级的数据传输速率要求，功率放大器同样面临着功率效率的问题。为了提高功率放大器的传输效率，功率放大器需要工作在饱和区。然而，传统的功率放大器的效率和线性度相互矛盾，工作在饱和区的功率放大器会产生严重的非线性失真，具体表现为带内的失真、带外的频谱泄露和记忆效应。对于双频带或多频带的功率放大器，这种非线性还表现为不同频带的互调失真。在现代通信系统中，通常采用数字预失真技术解决功率放大器的效率和线性度间的矛盾。高效的数字预失真方案需要合适的功率放大器模型。现有的功率放大器模型大多采用有记忆的Volterra级数。对于双频段或多频段的功率放大器，由于不同频段的互调失真，需要将原有的单频带功率放大器模型加以改进，引入可以描述这种互调失真的交叉项，才能准确描述功率放大器的行为。现有的双频段的功率放大器模型大多基于简化的Volterra多项式——记忆多项式(MP),这种模型有着可靠的建模精度，可以改善双频段功率放大器各频带的邻道功率泄露。但是，这种模型在描述互调失真时，引入了高阶乘方项，增加了模型的运算复杂度，使得模型在FPGA上实现时，会占用大量的运算资源。因此，如何简化现有的双频段的功率放大器模型是当前研究的重要内容。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种基于分段线性函数的双频功放数字预失真装置及方法，能够极大地减少现有的双频段功率放大器行为模型运算复杂度，降低双频段功率放大器数字预失真系统的实现难度和消耗的运算资源。技术方案：为达到此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术所述的基于分段线性函数的双频功放数字预失真装置，包括：第一数字预失真器：第一数字预失真器包含基于分段线性函数的预失真模型，第一频段的数字基带输入信号x1(n)输入第一数字预失真器，第一数字预失真器将自身的模型参数和第一频段的数字基带输入信号x1(n)输入到自身的预失真模型中，预失真模型输出第一预失真输出信号x1-pre(n)，第一预失真输出信号x1-pre(n)也作为第一数字预失真器的输出信号；第二数字预失真器：第二数字预失真器包含基于分段线性函数的预失真模型，第二频段的数字基带输入信号x2(n)输入第二数字预失真器，第二数字预失真器将自身的模型参数和第二频段的数字基带输入信号x2(n)输入到自身的预失真模型中，预失真模型输出第二预失真输出信号x2-pre(n)，第二预失真输出信号x2-pre(n)也作为第二数字预失真器的输出信号；第一数模转换器：第一预失真输出信号x1-pre(n)通过第一数模转换器进行数模转换，转换后的信号输入第一低通滤波器滤波处理；第二数模转换器：第二预失真输出信号x2-pre(n)通过第二数模转换器进行数模转换，转换后的信号输入第二低通滤波器滤波处理；第一低通滤波器：对第一数模转换器输出的信号进行滤波处理；第二低通滤波器：对第二数模转换器输出的信号进行滤波处理；第一调制器：第一低通滤波器输出的信号通过第一调制器进行调制；第二调制器：第二低通滤波器输出的信号通过第一调制器进行调制；第一功分器：第一调制器输出的信号与第二调制器输出的信号通过第一功分器合路为一个信号；功率放大器：第一功分器合路后的信号通过功率放大器进行放大；衰减耦合器：功率放大器放大后的信号输入衰减耦合器；第二功分器：衰减耦合器的输出信号通过第二功分器分成两路信号，分别至第一带通滤波器和第二带通滤波器；第一带通滤波器：第二功分器输出的第一路信号通过第一带通滤波器进行滤波；第二带通滤波器：第二功分器输出的第二路信号通过第二带通滤波器进行滤波；第一解调器：第一带通滤波器输出的信号通过第一解调器进行解调；第二解调器：第二带通滤波器输出的信号通过第二解调器进行解调；第三带通滤波器：第一解调器输出的信号通过第三带通滤波器进行滤波；第四带通滤波器：第二解调器输出的信号通过第四带通滤波器进行滤波；第一模数转换器：第三带通滤波器输出的信号通过第一模数转换器进行模数转换后得到第一路数字基带输出信号y1(n)；第二模数转换器：第四带通滤波器输出的信号通过第二模数转换器进行模数转换后得到第二路数字基带输出信号y2(n)；预失真训练模块：第一频段的数字基带输入信号x1(n)、第二频段的数字基带输入信号x2(n)、第一路数字基带输出信号y1(n)和第二路数字基带输出信号y2(n)均输入预失真训练模块，预失真训练模块对第一数字预失真器的模型参数和第二预失真器的模型参数进行训练，并将训练后的第一数字预失真器的模型参数复制到第一数字预失真器，将训练后的第二预失真器的模型参数复制到第二数字预失真器。本专利技术所述的基于分段线性函数的双频功放数字预失真方法，包括以下步骤：S1：第一数字预失真器包含基于分段线性函数的预失真模型，第一频段的数字基带输入信号x1(n)输入第一数字预失真器，第一数字预失真器将自身的模型参数和第一频段的数字基带输入信号x1(n)输入到自身的预失真模型中，预失真模型输出第一预失真输出信号x1-pre(n)，第一预失真输出信号x1-pre(n)也作为第一数字预失真器的输出信号；第二数字预失真器包含基于分段线性函数的预失真模型，第二频段的数字基带输入信号x2(n)输入第二数字预失真器，第二数字预失真器将自身的模型参数和第二频段的数字基带输入信号x2(n)输入到自身的预失真模型中，预失真模型输出第二预失真输出信号x2-pre(n)，第二预失真输出信号x2-pre(n)也作为第二数字预失真器的输出信号；S2：第一预失真输出信号x1-pre(n)通过第一数模转换器进行数模转换，转换后的信号分别通过第一低通滤波器和第一调制器；第二预失真输出信号x2-pre(n)通过第二数模转换器进行数模转换，转换后的信号分别通过第二低通滤波器和第二调制器；S3：第一调制器输出的信号与第二调制器输出的信号通过第一功分器合路为一个信号；S4：第一功分器合路后的信号通过功率放大器进行放大；S5：功率放大器放大后的信号输入衰减耦合器，衰减耦合器通过第二功分器输出两路信号分别至第一带通滤波器和第二带通滤波器；S6：第二功分器输出的第一路信号通过第一带通滤波器进行滤波；第二功分器输出的第二路信号通过第二带通滤波器进行滤波；S7：第一带通滤波器输出的信号通过第一解调器进行解调；第二带通滤波器输出的信号通过第二解调器进行解调；S8：第一解调器输出的信号通过第三带通滤波器进行滤波；第二解调器输出的信号通过第四带通滤波器进行滤波；S9：第三带通滤波器输出的信号通过第一模数转换器进行模数转换后得到第一路数字基带输出信号y1(n)；第四带通滤波器输出的信号通过第二模数转换器进行模数转换后得到第二路数字基带输出信号y2(n)；S10：第一频段的数字基带输入信号x1(n)、第二频段的数字基带输入信号x2(n)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于分段线性函数的双频功放数字预失真装置，其特征在于：包括：第一数字预失真器：第一数字预失真器包含基于分段线性函数的预失真模型，第一频段的数字基带输入信号x1(n)输入第一数字预失真器，第一数字预失真器将自身的模型参数和第一频段的数字基带输入信号x1(n)输入到自身的预失真模型中，预失真模型输出第一预失真输出信号x1‑pre(n)，第一预失真输出信号x1‑pre(n)也作为第一数字预失真器的输出信号；第二数字预失真器：第二数字预失真器包含基于分段线性函数的预失真模型，第二频段的数字基带输入信号x2(n)输入第二数字预失真器，第二数字预失真器将自身的模型参数和第二频段的数字基带输入信号x2(n)输入到自身的预失真模型中，预失真模型输出第二预失真输出信号x2‑pre(n)，第二预失真输出信号x2‑pre(n)也作为第二数字预失真器的输出信号；第一数模转换器：第一预失真输出信号x1‑pre(n)通过第一数模转换器进行数模转换，转换后的信号输入第一低通滤波器滤波处理；第二数模转换器：第二预失真输出信号x2‑pre(n)通过第二数模转换器进行数模转换，转换后的信号输入第二低通滤波器滤波处理；第一低通滤波器：对第一数模转换器输出的信号进行滤波处理；第二低通滤波器：对第二数模转换器输出的信号进行滤波处理；第一调制器：第一低通滤波器输出的信号通过第一调制器进行调制；第二调制器：第二低通滤波器输出的信号通过第一调制器进行调制；第一功分器：第一调制器输出的信号与第二调制器输出的信号通过第一功分器合路为一个信号；功率放大器：第一功分器合路后的信号通过功率放大器进行放大；衰减耦合器：功率放大器放大后的信号输入衰减耦合器；第二功分器：衰减耦合器的输出信号通过第二功分器分成两路信号，分别至第一带通滤波器和第二带通滤波器；第一带通滤波器：第二功分器输出的第一路信号通过第一带通滤波器进行滤波；第二带通滤波器：第二功分器输出的第二路信号通过第二带通滤波器进行滤波；第一解调器：第一带通滤波器输出的信号通过第一解调器进行解调；第二解调器：第二带通滤波器输出的信号通过第二解调器进行解调；第三带通滤波器：第一解调器输出的信号通过第三带通滤波器进行滤波；第四带通滤波器：第二解调器输出的信号通过第四带通滤波器进行滤波；第一模数转换器：第三带通滤波器输出的信号通过第一模数转换器进行模数转换后得到第一路数字基带输出信号y1(n)；第二模数转换器：第四带通滤波器输出的信号通过第二模数转换器进行模数转换后得到第二路数字基带输出信号y2(n)；预失真训练模块：第一频段的数字基带输入信号x1(n)、第二频段的数字基带输入信号x2(n)、第一路数字基带输出信号y1(n)和第二路数字基带输出信号y2(n)均输入预失真训练模块，预失真训练模块对第一数字预失真器的模型参数和第二预失真器的模型参数进行训练，并将训练后的第一数字预失真器的模型参数复制到第一数字预失真器，将训练后的第二预失真器的模型参数复制到第二数字预失真器。...

【技术特征摘要】
1.基于分段线性函数的双频功放数字预失真装置，其特征在于：包括：第一数字预失真器：第一数字预失真器包含基于分段线性函数的预失真模型，第一频段的数字基带输入信号x1(n)输入第一数字预失真器，第一数字预失真器将自身的模型参数和第一频段的数字基带输入信号x1(n)输入到自身的预失真模型中，预失真模型输出第一预失真输出信号x1-pre(n)，第一预失真输出信号x1-pre(n)也作为第一数字预失真器的输出信号；第二数字预失真器：第二数字预失真器包含基于分段线性函数的预失真模型，第二频段的数字基带输入信号x2(n)输入第二数字预失真器，第二数字预失真器将自身的模型参数和第二频段的数字基带输入信号x2(n)输入到自身的预失真模型中，预失真模型输出第二预失真输出信号x2-pre(n)，第二预失真输出信号x2-pre(n)也作为第二数字预失真器的输出信号；第一数模转换器：第一预失真输出信号x1-pre(n)通过第一数模转换器进行数模转换，转换后的信号输入第一低通滤波器滤波处理；第二数模转换器：第二预失真输出信号x2-pre(n)通过第二数模转换器进行数模转换，转换后的信号输入第二低通滤波器滤波处理；第一低通滤波器：对第一数模转换器输出的信号进行滤波处理；第二低通滤波器：对第二数模转换器输出的信号进行滤波处理；第一调制器：第一低通滤波器输出的信号通过第一调制器进行调制；第二调制器：第二低通滤波器输出的信号通过第一调制器进行调制；第一功分器：第一调制器输出的信号与第二调制器输出的信号通过第一功分器合路为一个信号；功率放大器：第一功分器合路后的信号通过功率放大器进行放大；衰减耦合器：功率放大器放大后的信号输入衰减耦合器；第二功分器：衰减耦合器的输出信号通过第二功分器分成两路信号，分别至第一带通滤波器和第二带通滤波器；第一带通滤波器：第二功分器输出的第一路信号通过第一带通滤波器进行滤波；第二带通滤波器：第二功分器输出的第二路信号通过第二带通滤波器进行滤波；第一解调器：第一带通滤波器输出的信号通过第一解调器进行解调；第二解调器：第二带通滤波器输出的信号通过第二解调器进行解调；第三带通滤波器：第一解调器输出的信号通过第三带通滤波器进行滤波；第四带通滤波器：第二解调器输出的信号通过第四带通滤波器进行滤波；第一模数转换器：第三带通滤波器输出的信号通过第一模数转换器进行模数转换后得到第一路数字基带输出信号y1(n)；第二模数转换器：第四带通滤波器输出的信号通过第二模数转换器进行模数转换后得到第二路数字基带输出信号y2(n)；预失真训练模块：第一频段的数字基带输入信号x1(n)、第二频段的数字基带输入信号x2(n)、第一路数字基带输出信号y1(n)和第二路数字基带输出信号y2(n)均输入预失真训练模块，预失真训练模块对第一数字预失真器的模型参数和第二预失真器的模型参数进行训练，并将训练后的第一数字预失真器的模型参数复制到第一数字预失真器，将训练后的第二预失真器的模型参数复制到第二数字预失真器。2.基于分段线性函数的双频功放数字预失真方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：第一数字预失真器包含基于分段线性函数的预失真模型，第一频段的数字基带输入信号x1(n)输入第一数字预失真器，第一数字预失真器将自身的模型参数和第一频段的数字基带输入信号x1(n)输入到自身的预失真模型中，预失真模型输出第一预失真输出信号x1-pre(n)，第一预失真输出信号x1-pre(n)也作为第一数字预失真器的输出信号；第二数字预失真器包含基于分段线性函数的预失真模型，第二频段的数字基带输入信号x2(n)输入第二数字预失真器，第二数字预失真器将自身的模型参数和第二频段的数字基带输入信号x2(n)输入到自身的预失真模型中，预失真模型输出第二预失真输出信号x2-pre(n)，第二预失真输出信号x2-pre(n)也作为第二数字预失真器的输出信号；S2：第一预失真输出信号x1-pre(n)通过第一数模转换器进行数模转换，转换后的信号分别通过第一低通滤波器和第一调制器；第二预失真输出信号x2-pre(n)通过第二数模转换器进行数模转换，转换后的信号分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟建锋，吴硕，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32