一种改善短波数字预失真性能的系统及方法技术方案

本发明专利技术属于自适应数字预失真技术领域，公开了一种改善短波数字预失真性能的系统及方法，针对短波信号带宽较窄的制式特点，整合FIR滤波器的弱非线性滤波器来克服记忆效应，并整合记忆多项式模型，可以契合度更高地进行预失真参数提取，更为符合功放实际特性的参数，改善数字预失真系统的性能，提高了射频功率放大器的线性度和功放效率。

A system and method to improve the performance of Digital Predistortion in shortwave

【技术实现步骤摘要】
一种改善短波数字预失真性能的系统及方法
本专利技术涉及自适应数字预失真
，具体涉及一种改善短波数字预失真性能的系统及方法，用于提高射频功率放大器的线性度和功放效率。
技术介绍
在频谱资源日益紧张的今天，现代通信系统更趋向于采用比恒定包络调制方式具有更高频谱效率的非恒定包络的线性调制方式，而这种调制方式对高功率放大器的线性度要求较高，所以采用这种调制方式需要采用线性化技术来改善功率放大器的线性度。另一方面，随着数字移动通信技术的发展，对基站功率放大器的性能提出了越来越高的要求，即在满足较高的线性要求前提下，使得功放有较高的效率。为了达到这一要求，就要让放大器既线性又高效，即对射频放大器或射频系统提出了线性化处理的需求，发展射频放大器线性化技术，采用各种手段来实现放大器高效率且高线性度。这一点对于未来无线移动通信技术的发展和实现有着十分重大的实际意义。线性化技术发展中最重要的一步就是预失真技术的出现，它最初应用于模拟通信系统中的射频部分，随着DSP技术的发展，亦可在数字域内实现，形成数字预失真技术。数字预失真技术既可以应用在数字通信系统的基带部分，也可以应用在射频部分，而且预失真技术还可以利用自适应原理来跟踪补偿功率放大器由于温度、湿度等环境因素改变而造成的误差。总之，预失真技术不但可以提升发射机的效率，降低成本与缩小体积，亦能有效增加发射机的线性度以提升系统效能与通信质量，是一种适应现代数字通信发展的线性化技术。为了便于实现，预失真结构采用的是查找表(LookupTable，LUT)方法，如图1所示查找表按照信号的幅度，或输入幅度的某种函数检索，然后修正施加在功放输入端上信号的幅度和相位以便抵消其失真；其中，DAC为数字模拟转换器，PA为功放元件(功率放大器)，ADC为模数转换器。图2给出了一种基本的提取预失真表格结构。其中，X为输入信号，Y为输出(反馈)信号；首先根据需求确定输出功率，第一次运行时，系统直通，LUT参数全“1”，X′＝X，信号通过功放之后，得到第一组输出数据，反馈进行预失真，通过求解min|Y′-X′|得到LUT参数，然后在迭代过程中不断修正LUT参数，直到输出信号Y得到满意的效果，提取此时LUT参数作为这一输出功率下的预失真LUT，供开环系统使用。可见，图中的预失真系统结构包含两个通道：数据训练的环路通道和预失真通道。数据训练通道是一个环路结构，其核心部分为预失真算法模块，该模块对经功放后的反馈输出和原输入信号进行处理，得到功放的失真特性，然后得到功放失真反特性的LUT参数。当功放特性随着时间或外界环境变化发生改变时，可以通过自适应的预失真算法来刷新预失真反特性LUT参数。功放预失真特性可以为Volterra级数模型完备表达，但是该模型不可工程实现模型，所以通常预失真模型是一个简化的Volterra级数模型，即只选取其中最主要的失真分量进行补偿。对于预失真模型的描述主要分为无记忆效应模型、有记忆效应模型；其中无记忆效应模型只与信号当前输入点有关，本文称为瞬时模型或瞬时预失真。对于有记忆效应模型描述有很多种，包括：Hammerstein模型、Wiener模型、Hammerstein与Wiener级联模型、记忆多项式模型等。功放的特性会随着输入信号的特性的不同而不同，现有的记忆多项式模型不能准确的表征功放本质特性，进而导致射频功率放大器的线性度和功放效率不高。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种改善短波数字预失真性能的系统及方法，针对短波信号带宽较窄的制式特点，整合FIR滤波器的弱非线性滤波器来克服记忆效应，并整合记忆多项式模型，可以契合度更高地进行预失真参数提取，更为符合功放实际特性的参数，改善数字预失真系统的性能，提高了射频功率放大器的线性度和功放效率。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现。(一)一种改善短波数字预失真性能的系统，包括：第一模数转换器、算法核心模块、数字通道模块和功率放大器；其中，所述算法核心模块包含数字预失真器和预失真参数提取模块；所述数字通道模块包含数字上变频器、数模转换器、第二模数转换器和数字下变频器；所述第一模数转换器的信号输出端与所述数字预失真器的第一信号输入端电连接，所述数字预失真器的第一信号输出端与所述数字上变频器的信号输入端电连接；所述数字预失真器的第二信号输出端与所述预失真参数提取模块的第一信号输入端电连接，所述预失真参数提取模块的信号输出端与所述数字预失真器的第二信号输入端电连接；所述数字上变频器的信号输出端与数模转换器的信号输入端电连接，所述数模转换器的信号输出端与功率放大器的信号输入端电连接，所述功率放大器的信号输出端与第二模数转换器的信号输入端电连接，所述第二模数转换器的信号输出端与数字下变频器的信号输入端电连接，所述数字下变频器的信号输出端与所述预失真参数提取模块的第二信号输入端。优选的，所述数字预失真器内设置有abs函数模块(用于对信号求绝对值)、FIR滤波器、多个查找表、多个延时器、多个乘法器、第一加法器和第二加法器；其中，第一模数转换器的第一信号输出端与第一乘法器的第一信号输入端电连接，所述第一模数转换器的第二信号输出端与abs函数模块的信号输入端电连接；所述第一模数转换器的第三信号输出端与第一延时器的信号输入端电连接；所述abs函数模块的第一信号输出端与FIR滤波器的信号输入端电连接，所述FIR滤波器的信号输出端与查找表LUT0的信号输入端电连接，所述查找表LUT0的信号输出端与第一加法器的第一信号输入端电连接；所述abs函数模块的第二信号输出端与查找表LUT1的信号输入端电连接，所述查找表LUT1的信号输出端与第一加法器的第二信号输入端电连接；所述abs函数模块的第三信号输出端与第二延时器的信号输入端电连接，所述第二延时器的第一信号输出端与查找表LUT2的信号输入端电连接，所述查找表LUT2的信号输出端与第一加法器的第三信号输入端电连接；所述第二延时器的第二信号输出端与查找表LUT3的信号输入端电连接，所述查找表LUT3的信号输出端与第二乘法器的第二信号输入端电连接；所述第一延时器的第一信号输出端与第二乘法器的第一信号输入端电连接，第一延时器的第二信号输出端与第三延时器的信号输入端电连接，所述第三延时器的第一信号输出端与第三乘法器的第一信号输入端电连接；所述第二延时器的第三信号输出端与第四延时器的信号输入端电连接，所述第四延时器的第一信号输出端与查找表LUT4的信号输入端电连接，所述查找表LUT4的信号输出端与第三乘法器的第二信号输入端电连接；依次类推，第2j-3个延时器的第一信号输出端与第j个乘法器的第一信号输入端电连接，所述第2j-3个延时器的第二信号输出端与第2j-1个延时器的信号输入端电连接；第2j-2个延时器的信号输出端与查找表LUT(j+1)的信号输入端电连接，所述查找表LUT(j+1)的信号输出端与第j个乘法器的第二信号输入端电连接；第一乘法器、第二乘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改善短波数字预失真性能的系统，其特征在于，包括：第一模数转换器、算法核心模块、数字通道模块和功率放大器；/n其中，所述算法核心模块包含数字预失真器和预失真参数提取模块；所述数字通道模块包含数字上变频器、数模转换器、第二模数转换器和数字下变频器；/n所述第一模数转换器的信号输出端与所述数字预失真器的第一信号输入端电连接，所述数字预失真器的第一信号输出端与所述数字上变频器的信号输入端电连接；所述数字预失真器的第二信号输出端与所述预失真参数提取模块的第一信号输入端电连接，所述预失真参数提取模块的信号输出端与所述数字预失真器的第二信号输入端电连接；/n所述数字上变频器的信号输出端与数模转换器的信号输入端电连接，所述数模转换器的信号输出端与功率放大器的信号输入端电连接，所述功率放大器的信号输出端与第二模数转换器的信号输入端电连接，所述第二模数转换器的信号输出端与数字下变频器的信号输入端电连接，所述数字下变频器的信号输出端与所述预失真参数提取模块的第二信号输入端。/n

【技术特征摘要】
1.一种改善短波数字预失真性能的系统，其特征在于，包括：第一模数转换器、算法核心模块、数字通道模块和功率放大器；
其中，所述算法核心模块包含数字预失真器和预失真参数提取模块；所述数字通道模块包含数字上变频器、数模转换器、第二模数转换器和数字下变频器；
所述第一模数转换器的信号输出端与所述数字预失真器的第一信号输入端电连接，所述数字预失真器的第一信号输出端与所述数字上变频器的信号输入端电连接；所述数字预失真器的第二信号输出端与所述预失真参数提取模块的第一信号输入端电连接，所述预失真参数提取模块的信号输出端与所述数字预失真器的第二信号输入端电连接；
所述数字上变频器的信号输出端与数模转换器的信号输入端电连接，所述数模转换器的信号输出端与功率放大器的信号输入端电连接，所述功率放大器的信号输出端与第二模数转换器的信号输入端电连接，所述第二模数转换器的信号输出端与数字下变频器的信号输入端电连接，所述数字下变频器的信号输出端与所述预失真参数提取模块的第二信号输入端。


2.根据权利要求1所述的改善短波数字预失真性能的系统，其特征在于，所述数字预失真器内设置有abs函数模块、FIR滤波器、多个查找表、多个延时器、多个乘法器、第一加法器和第二加法器；
其中，第一模数转换器的第一信号输出端与第一乘法器的第一信号输入端电连接，所述第一模数转换器的第二信号输出端与abs函数模块的信号输入端电连接；所述第一模数转换器的第三信号输出端与第一延时器的信号输入端电连接；
所述abs函数模块的第一信号输出端与FIR滤波器的信号输入端电连接，所述FIR滤波器的信号输出端与查找表LUT0的信号输入端电连接，所述查找表LUT0的信号输出端与第一加法器的第一信号输入端电连接；
所述abs函数模块的第二信号输出端与查找表LUT1的信号输入端电连接，所述查找表LUT1的信号输出端与第一加法器的第二信号输入端电连接；
所述abs函数模块的第三信号输出端与第二延时器的信号输入端电连接，所述第二延时器的第一信号输出端与查找表LUT2的信号输入端电连接，所述查找表LUT2的信号输出端与第一加法器的第三信号输入端电连接；
所述第二延时器的第二信号输出端与查找表LUT3的信号输入端电连接，所述查找表LUT3的信号输出端与第二乘法器的第二信号输入端电连接；
所述第一延时器的第一信号输出端与第二乘法器的第一信号输入端电连接，第一延时器的第二信号输出端与第三延时器的信号输入端电连接，所述第三延时器的第一信号输出端与第三乘法器的第一信号输入端电连接；
所述第二延时器的第三信号输出端与第四延时器的信号输入端电连接，所述第四延时器的第一信号输出端与查找表LUT4的信号输入端电连接，所述查找表LUT4的信号输出端与第三乘法器的第二信号输入端电连接；
依次类推，第2j-3个延时器的第一信号输出端与第j个乘法器的第一信号输入端电连接，所述第2j-3个延时器的第二信号输出端与第2j-1个延时器的信号输入端电连接；...

【专利技术属性】
技术研发人员：任继军，王小军，刘琪，赵勇，
申请(专利权)人：西安烽火电子科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61