运算精度控制的分段多项式数字预失真装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种运算精度控制的分段多项式数字预失真方法，包括以下步骤：步骤一、确定预失真模型的分段数M，分段区间参数，及各分段区间的精度控制参数，依据基带信号的分段区间设定预失真模型并训练得模型参数；步骤二、实时接收基带信号x(j)并判断其所处的分段区间，依据对应分段区间的数字预失真模型将信号变换为y(x(j))，输出信号y(x(j))经数模转换器、调制器后送入信号放大器，信号放大器完成射频信号的放大。一种运算精度控制的分段多项式数字预失真装置。本发明专利技术具有结合射频功率放大器不同输入信号幅度的放大特性，降低计算复杂度的有益效果。杂度的有益效果。杂度的有益效果。

【技术实现步骤摘要】
运算精度控制的分段多项式数字预失真装置和方法


[0001]本专利技术涉及无线通信
更具体地说，本专利技术涉及一种运算精度控制的分段多项式数字预失真装置和方法。

技术介绍

[0002]射频功率放大器是5G通信系统最关键和最昂贵的器件（芯片）。在5G射频芯片中，高增益、高线性度的功率放大器是5G系统中的关键器件，它能够保证5G信号（正交频分复用信号）在近200MHz的带宽范围内具有良好的线性度，使得传输大带宽、低失真的高阶调制信号；同时保证5G信号具有较高的发射功率，满足了5G信号的传输距离要求。
[0003]但由于5G信号带宽大，传统的射频功率放大器存在两个非理想因素：1、非线性：做为模拟器件的射频功率放大器本身是一个非线性系统，存在AM
‑
AM(幅度
‑
幅度)和AM
‑
PM(幅度
‑
相位)的非线性失真，AM
‑
AM失真是指射频功率放大器的输出信号和输入信号幅度上的失真，比如当输入信号摆幅进入阈值电压之下或者饱和电压之上时，输出电压信号就会发生截断或削顶，即为AM
‑
AM失真。AM
‑
PM失真是指，非线性功率放大器输入信号幅度上的变化，导致了输出和输入信号之间的相位差的变化。
[0004]2、记忆效应：超宽带信号的功率放大器产生的记忆效应非常的严重，功率放大器记忆效应产生的原因是功率放大器对各个频率点的信号响应不一致，其表现的形式为功率放大器输出信号不但与当前点信号有关，而且与功率放大器前面的时刻点有关，显然，随着信号带宽的增加，功率放大器的记忆深度也显著加深，会出现频率选择性衰落。
[0005]面对复杂的功率放大器行为特征，数字预失真技术能很好的解决射频功率放大器信号失真的问题。当前数字预失真的建模方法主要包括：（1）Volterra 级数模型，其为经典的有记忆模型，但是超过三阶的Volterra 级数模型的级数实现起来将会非常困难。（2）Wiener 模型，其是特殊的Volterra 模型，可以看做是一个线性滤波器级联一个非线性模块。（3）Hammerstein 模型，其可以看做一个非线性模块后级联一个线性滤波器。上述模型均存在不能有效解决时间复杂度的问题，故而与真实的模型总会具有一定的差距，或者在模型参数估计方面总是有诸多不足，在实际应用中需要根据具体需求对模型进行裁剪，以试用具体射频功率放大器的数字预失真要求。
[0006]如何结合射频功率放大器不同输入信号幅度的放大特性，提供一种考虑时间复杂度（需要运算量的大小）优化的数字预失真装置和方法，是目前急需解决的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
[0008]本专利技术还有一个目的是提供一种运算精度控制的分段多项式数字预失真方法，结合射频功率放大器不同输入信号幅度的放大特性，降低计算复杂度。
[0009]本专利技术还有一个目的是提供一种运算精度控制的分段多项式数字预失真装置，在对功率放大器进行预失真处理时，具备低的计算复杂度。
[0010]为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种运算精度控制的分段多项式数字预失真方法，包括以下步骤：运算精度控制的分段多项式数字预失真方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、训练阶段确定预失真模型的分段数M，分段区间参数A
m
，0≤m≤M，A0=0，及各分段区间的精度控制参数R0
m
，2≤m≤M，依据基带信号x(j)的分段区间设定预失真模型为：其中，对于任意一分段区间A
m
‑1＜x(j)≤A
m
，2≤m≤M的n
m
，确定方法为：a）、设定n
m
=2，确定对应的模型参数为a
22
、a
12
、a
02
；b）、基于确定的模型参数a
22
、a
12
、a
02
，采用R2参数，判断是否满足如下条件：R2[y
m
(x(j)),z
m
(j)]≥R0
m
，其中，y
m
(x(j))=a
22 x2(j)+a
12 x(j)+a
02
；z
m
(j)为输入的基带信号x(j)依次经过预失真模型、数模转换器、调制器、功率放大器后的反馈信号；若是，确定n
m
=2；若否，n
m
值递增1，重复步骤a
‑
b，直至R2[y
m
(x(j)),z
m
(j)]≥R0
m
；步骤二、运行阶段实时接收基带信号x(j)并判断其所处的分段区间，依据对应分段区间的数字预失真模型将信号变换为y(x(j))，输出信号y(x(j))经数模转换器、调制器后送入信号放大器，信号放大器完成射频信号的放大。
[0011]优选的是，x(j)为归一化的基带信号，x(j)=x
’
(j)/x
max
，其中，x
max
为设定的输入的基带信号的最大值，x
’
(j)为接收的原始基带信号。
[0012]优选的是，模型参数a
11
和a
01
确定方法为：顺序采样一段包含多个采样点，且取值在A0≤x(j)≤A1区间的基带信号x(j)；初始化模型参数a
11
和a
01
；以min|G1B1(j) X
T
(j)
‑
z1(j)|2作为优化目标，采用最小二乘算法通过多次迭代令其达到最小，得到模型参数a
11
和a
01
，其中，G1为功率放大器与反馈链路综合作用的增益估计值，B1(j)=[a
11
(j),a
01
(j)]，X
T
(j)为X(j)的转置，X(j)=[x(j),1]，z1(j)为输入的基带信号x(j)依次经过预失真模型、数模转换器、调制器、功率放大器后的反馈信号。
[0013]优选的是，步骤a中模型参数a
nn
、
……
a
in
、
……
、a
1n
、a
0n
确定方法为：顺序采样一段包含多个采样点，且取值在A
m
‑1＜x(j)≤A
m
，2≤m≤M的基带信号x(j)；初始化模型参数a
nn
、
……
a
in
、
……
、a
1n
、a
0n
；以min|G
m
B
m
(j) X
T
(j)...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.运算精度控制的分段多项式数字预失真方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、训练阶段确定预失真模型的分段数M，分段区间参数A
m
，0≤m≤M，A0=0，及各分段区间的精度控制参数R0
m
，2≤m≤M，依据基带信号x(j)的分段区间设定预失真模型为：其中，对于任意一分段区间A
m
‑1＜x(j)≤A
m
，2≤m≤M的n
m
，确定方法为：a）、设定n
m
=2，确定对应的模型参数为a
22
、a
12
、a
02
；b）、基于确定的模型参数a
22
、a
12
、a
02
，采用R2参数，判断是否满足如下条件：R2[y
m
(x(j)),z
m
(j)]≥R0
m
，其中，y
m
(x(j))=a
22 x2(j)+a
12 x(j)+a
02
；z
m
(j)为输入的基带信号x(j)依次经过预失真模型、数模转换器、调制器、功率放大器后的反馈信号；若是，确定n
m
=2；若否，n
m
值递增1，重复步骤a
‑
b，直至R2[y
m
(x(j)),z
m
(j)]≥R0
m
；步骤二、运行阶段实时接收基带信号x(j)并判断其所处的分段区间，依据对应分段区间的数字预失真模型将信号变换为y(x(j))，输出信号y(x(j))经数模转换器、调制器后送入信号放大器，信号放大器完成射频信号的放大。2.如权利要求1所述的运算精度控制的分段多项式数字预失真方法，其特征在于，x(j)为归一化的基带信号，x(j)=x
’
(j)/x
max
，其中，x
max
为设定的输入的基带信号的最大值，x
’
(j)为接收的原始基带信号。3.如权利要求2所述的运算精度控制的分段多项式数字预失真方法，其特征在于，模型参数a
11
和a
01
确定方法为：顺序采样一段包含多个采样点，且取值在A0≤x(j)≤A1区间的基带信号x(j)；初始化模型参数a
11
和a
01
；以min|G1B1(j) X
T
(j)
‑
z1(j)|2作为优化目标，采用最小二乘算法通过多次迭代令其达到最小，得到模型参数a
11
和a
01
，其中，G1为功率放大器与反馈链路综合作用的增益估计值，B1(j)=[a
11
(j),a
01
(j)]，X
T
(j)为X(j)的转置，X(j)=[x(j),1]，z1(j)为输入的基带信号x(j)依次经过预失真模型、数模转换器、调制器、功率放大器后的反馈信号。4.如权利要求2所述的运算精度控制的分段多项式数字预失真方法，其特征在于，步骤a中模型参数a
nn
、
……
a
in
、
……
、a
1n
、a
0n
确定方法为：顺序采样一段包含多个采样点，且取值在A
m
‑1＜x(j)≤A
m
，2≤m≤M的基带信号x(j)；初始化模型参数a
nn
、
……
a
in
、
……
、a
1n
、a
0n
；以min|G
m
B
m
(j) X
T
(j)
‑
z
m
(j)|2作为优化目标，采用最小二乘算法通过多次迭代令其达到最小，得到模型参数a
nn
、
……
a
in
、
……
、a
1n
、a
0n
，其中，G
m
为功率放大器与反馈链路综合作用的增益估计值，B
m
(j)=[a
nn
(j),
……
a
in
(j),
……
,a
1n
(j),a
0n
(j)]，X(j)=[x
n
(j),
……
,x
i
(j),
……
,x(j),1]。5.如权利要求3所述的运算精度控制的分段多项式数字预失真方法，其特征在于，设定第1段分段区间的精度控制参数R01，且R01≤R2[y1(x(j)),z1(j)]；还包括步骤三、校正阶段，包括以下步骤：运行预定时间后采集输入的基带信号x(j)，判断基带信号x(j)所处的分段区间为第m段，1≤m≤M；基于输入的基带信号x(j)获得对应的输出信号y(x(j))、输出信号z
m
(j)；判断R2[y
m
(x(j)),z
m
(j)]≥R0
m
是否成立；若是，确定该分段区间模型符合要求，不校正，若否，对该分段区间的模型进行校正。6.如权利要求5所述的运算精度控制的分段多项式数字预失真方法，其特征在于，当m=1，校正方法为：基于确定的模型参数a
11
和a
01
为初始化参数；以min|G1B1(j) X
T
(...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯卫兵，雷伟龙，
申请(专利权)人：北京力通通信有限公司，
类型：发明
国别省市：