基于单路降采样反馈的功放数字预失真方法技术

本发明专利技术提出一种基于单路降采样反馈的功放数字预失真方法，包括：通过模数转换器对功放输出的单路信号进行降采样得到反馈数据；对功放的输入信号进行与降采样相同倍数的抽样，并与数据反馈完成时间同步得到抽样数据，将反馈数据与抽样数据通过最小二乘法求得功放多项式模型参数；通过功放多项式模型参数构建功放多项式模型；利用功放多项式模型对与功放的输入信号同等速率的功放输出数据进行估计，获取功放输出数据估计值；通过功放输入数据和功放输出数据估计值采用最小二乘法进行预失真模型训练，获取预失真器；获取输入信号，将输入信号输入预失真器后再输入到功放，通过预失真器与功放非线性的互逆性质完成非线性补偿。器与功放非线性的互逆性质完成非线性补偿。器与功放非线性的互逆性质完成非线性补偿。

【技术实现步骤摘要】
基于单路降采样反馈的功放数字预失真方法


[0001]本专利技术涉及无线通信


技术介绍

[0002]随着信息时代的发展，无线通信技术的应用范围日渐扩大。组成通信系统的一个重要器件就是功率放大器(Power Amplifier，PA)，它的主要功能是将射频信号放大并传播到无线信道中，但是其非线性特会直接影响无线信号的传输质量，对整个通信系统的性能具有重大影响。严重的非线性失真不仅会导致接收机解调信号失败，也会因为频谱的扩展影响临近信道的通信。为了保证通信系统的正常工作，3GPP协议对传输信号的线性度做出了规定。线性度常用的衡量指标可分为频域衡量指标和时域衡量指标两类，频域衡量指标主要是ACPR(Adjacent Channel Power Ratio，相邻信道功率比)，时域衡量指标包括NMSE(Normalized Mean Square Error，归一化均方误差)，EVM(Error Vector Magnitude，误差矢量幅度)等。因此，任何一个满足规范的通信系统都会采用一系列的线性化技术来保证传输信号的质量。
[0003]从第二代移动通信系统(2G)发展到第四代移动通信系统(4G)以及目前热门的第五代移动通信系统(5G)，系统传输带宽不断增加。4G通信系统的带宽可以达到100MHz甚至更宽，对于5G通信系统而言，在Sub
‑
6 GHz频段(450MHz～6000MHz)和毫米波频率范围(24250MHz～52600MHz)，每个5GNR载波的最大信道带宽分别为100MHz和400MHz，结合载波聚合技术，整体带宽将达到2GHz。然而，由于功率放大器的非线性特性还会使得输出信号带宽相比于原始输入信号带宽扩展3
‑
5倍，在这种情况下，使用高精度模数转换器(ADC)以奈奎斯特采样(Nyquist Sampling，NS)速率捕获功放的输出信号是不切实际的。另外，5G基站系统演进的主要方向是基站系统的小型化,当基站小型化后，系统功耗也就会随之降低，这就要求降低DPD实现过程中的一系列算法的计算复杂度。因此，业界寻求如何降低系统反馈回路ADC采样率的方法，同时也需要研究更低复杂度的数字信号处理算法以满足基站小型化对功耗的要求。
[0004]间接学习结构作为一种成熟的预失真学习结构，可以使用一种全局最优算法(Lease Square，最小二乘算法)识别预失真器参数，并且不需要实时更新DPD的参数，当系统的线性度恶化到阈值以下重新进行参数的识别和更新，一定程度上增强了系统的稳定性，并且降低了实验的硬件限制。该数字预失真系统仅需对功率放大器输出信号同相和正交分量中的一个进行降采样，采样速率可降低到奈奎斯特采样率以下，在大大降低对模数转换器采样速率要求的同时，将模数转换器的个数从两路减少到一路，降低了数字预失真的硬件成本和功耗。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0006]为此，本专利技术的目的在于提出一种基于单路降采样反馈的功放数字预失真方法，
用于实现高速率高功率大带宽信号功率放大器的数字预失真效果。
[0007]为达上述目的，本专利技术第一方面实施例提出了一种基于单路降采样反馈的功放数字预失真方法，包括：
[0008]通过模数转换器对功放输出的单路信号进行降采样得到反馈数据；
[0009]对所述功放的输入信号进行与所述降采样相同倍数的抽样，并与所述数据反馈完成时间同步得到抽样数据，将所述反馈数据与抽样数据通过最小二乘法求得功放多项式模型参数；通过所述功放多项式模型参数构建功放多项式模型；
[0010]利用所述功放多项式模型对与所述功放的输入信号同等速率的功放输出数据进行估计，获取功放输出数据估计值；
[0011]通过所述功放输入数据和所述功放输出数据估计值采用最小二乘法进行预失真模型训练，获取预失真器；
[0012]获取输入信号，将所述输入信号输入预失真器后再输入到所述功放，通过预失真器与功放非线性的互逆性质完成非线性补偿。
[0013]另外，根据本专利技术上述实施例的一种基于单路降采样反馈的功放数字预失真方法还可以具有以下附加的技术特征：
[0014]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述通过模数转换器对功放输出的单路信号进行降采样得到反馈数据，包括：
[0015]通过模数转换器以低于奈奎斯特采样率的速率进行降采样，其中所述模数转换器的采样速率为数模转换器速率的1/D，D为整数且大于等于1。
[0016]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述对所述功放的输入信号进行与所述降采样相同倍数的抽样，并与所述数据反馈完成时间同步得到抽样数据，包括：
[0017]对功放的输入信号进行移位操作并进行D倍抽样得到其中的同向分量抽样数据，其中D为降采样因子，再将所述同向分量抽样数据与功放输出数据降采样信号进行相关运算，通过移位相关并比较相关峰值得到二者的时间偏移值，根据所述时间偏移值对功放输入数据做相应的移位得到抽样数据。
[0018]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述将所述反馈数据与抽样数据通过最小二乘法求得功放多项式模型参数，包括：
[0019]根据功放的多项式模型有其中<x(mD))＝x(mD)，x(mD
‑
1)，
…
，x(mD
‑
L)，Ψi为对应的基函数，令Y
L
＝[y
l
(m)，y
l
(m+1)，
…
，y
l
(m+K
‑
1)]K
×
1T
，即可通过最小二乘法得到功放多项式模型的参数矩阵B
L
＝(A
LH
A
L
)
‑1A
LH
Y
L
，对矩阵内的元素考虑复数情况，令M
r
＝[A
r
‑
A
i
]，则可得]，则可得其中，即为功放单路输出信号的降采样数据，其与M
r
可求出得到即可得到功放多项式模型
的参数矩阵
[0020]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述利用所述功放多项式模型对与所述功放的输入信号同等速率的功放输出数据进行估计，获取功放输出数据估计值，包括：
[0021]根据其中，
[0022]其中，为功放输出信号在高倍采样速率下的数据估计值组成的矩阵，为功放输出信号在高倍采样率下的估计值。
[0023]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述通过所述功放输入数据和所述功放输出数据估计值采用最小二乘法进行预失真模型训练，获取预失真器，包括：
[0024]将功放输出信号在高倍采样率下的估计值和高倍采样率下的功放输入数据分别作为功放后逆多项式模型的输入和输出，通过最小二乘法求解功放后逆多项式模型参数，并将功放后逆多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于单路降采样反馈的功放数字预失真方法，其特征在于，包括以下步骤：通过模数转换器对功放输出的单路信号进行降采样得到反馈数据；对所述功放的输入信号进行与所述降采样相同倍数的抽样，并与所述数据反馈完成时间同步得到抽样数据，将所述反馈数据与抽样数据通过最小二乘法求得功放多项式模型参数；通过所述功放多项式模型参数构建功放多项式模型；利用所述功放多项式模型对与所述功放的输入信号同等速率的功放输出数据进行估计，获取功放输出数据估计值；通过所述功放输入数据和所述功放输出数据估计值采用最小二乘法进行预失真模型训练，获取预失真器；获取输入信号，将所述输入信号输入预失真器后再输入到所述功放，通过预失真器与功放非线性的互逆性质完成非线性补偿。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过模数转换器对功放输出的单路信号进行降采样得到反馈数据，包括：通过模数转换器以低于奈奎斯特采样率的速率进行降采样，其中所述模数转换器的采样速率为数模转换器速率的1/D，D为整数且大于等于1。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述对所述功放的输入信号进行与所述降采样相同倍数的抽样，并与所述数据反馈完成时间同步得到抽样数据，包括：对功放的输入信号进行移位操作并进行D倍抽样得到其中的同向分量抽样数据，其中D为降采样因子，再将所述同向分量抽样数据与功放输出数据降采样信号进行相关运算，通过移位相关并比较相关峰值得到二者的时间偏移值，根据所述时间偏移值对功放输入数据做相应的移位得到抽样数据。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述反馈数据与抽样数据通过最小二乘法求得功放多项式模型参数，包括：根据功放的多项式模型有其中<x(mD))＝x(mD)，x(mD
‑
1)，
…
，x(mD
‑
L)Ψ
i
为对应的基函数，令Y
L
＝[y
l
(m)，y
l
(m+1)，
…
，y
l
(m+K
‑
1)]
K
×
1T
，即可通过最小二乘法得到功放多项式模型的参数矩阵B
L
＝(A
LH
A
L
)
‑1A
LH
Y
L
，对矩阵内的元素考虑复数情况，令M
r...

【专利技术属性】
技术研发人员：段伟骏，赵民建，李立言，罗群平，邱伏韬，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：