基于Ｖｏｌｔｅｒｒａ级数间接学习型预失真线性化系统技术方案

本发明专利技术属数字通信预失真处理领域，尤其涉及一种基于Ｖｏｌｔｅｒｒａ级数间接学习型预失真线性化系统，包括：预失真信号生成模块、预失真信号处理模块、反馈模块及参数辨识模块；预失真信号处理模块由预失真信号经过处理后，得到射频功率放大器的输入信号；射频功率放大器输出信号中的一小部分功率经衰减后，进入反馈模块；反馈模块将反馈信号进行处理后，得到参数辨识模块的输入信号；参数辨识模块将其输出信号与预失真信号进行比较，从而得到误差信号；通过调整辨识模块与预失真器中的参数，逐渐缩小误差信号并使其归零。本发明专利技术稳定性高，自适应能力强，不用考虑其稳定性问题，同时能够处理多载波信号，互调失真改善效果好，可调范围大。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属数字通信预失真处理领域，尤其涉及一种射频功率放大器线性化技术的 基于Volterra级数间接学习型预失真线性化系统。
技术介绍
随着数字通信技术的发展和3G技术的成熟，频带资源显得越来越珍贵。因此就要 求对频带的利用率有所提高，这就迫切要求功率放大器有很好的线性度。在移动通信系统 中，为了保证移动通信系统在一定范围内有信号覆盖，在信号通过射频前端和天线系统发 射出去之前，通常使用功率放大器来进行信号放大。功率放大器的线性度直接影响着发射 和接受信号的好坏程度，因此采用数字预失真技术是为了很好的解决线性度问题，同时可 以提高功放效率，从而满足3G发展的需求。一般的射频功率放大器都会产生频谱再生效应，这些现象都是由于功率放大器的 非线性产生的，因此我们必须对功率放大器进行线性化处理也就是提高功率放大器的线性 度。这就要求我们采用一些线性化技术来实现。对于线性化技术本身来讲可以很好的解决 需求信道内的信号对其它临近信道的干扰。在3G的基站建设中，功率放大器的成本占到总 成本的1/3以上，因此功率放大器如果解决了线性度和效率问题，这无疑给基站的成本带 来大量的消减。目前国内外主要有前馈法、功率回退、反馈法、预失真等射频功率放大器的线性 化技术。其中前馈技术的优点在于，性能稳定、能够很好的改善功率放大器的线性化指标， 但它同时也存在着成本高、器件特性随时间的变化不能够得到补偿、环路的设计比较复杂 等缺点；功率回退法把工作电压从ldB回退到了线性工作区，因此它有较好的线性度，但同 时也牺牲了功率放大器的效率，使得直流功耗非常大，这样就造成功放散热的问题，而散热 是功率放大器的研究难点，故这种技术已经被其他线性化技术逐渐取代。而负反馈技术要 求输入信号和反馈信号是同一时刻的信号，而系统本身是有延迟的，从这点来说是很难实 现。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术的不足之处而提供一种成本较低，能够处理多载波信 号，稳定性高，自适应能力强，互调失真改善效果好，可调范围大，整体结构简单的基于 Volterra级数间接学习型预失真线性化系统。为达到上述目的，本专利技术是这样实现的基于Volterra级数间接学习型预失真线性化系统，其特征在于，包括预失真信 号生成模块、预失真信号处理模块、反馈模块及参数辨识模块；所述预失真信号生成模块、 预失真信号处理模块、反馈模块及参数辨识模块的传输端口依次分别串接；所述预失真信号生成模块包括预失真器，其由输入信号经过预失真器后，形成预 失真信号；所述预失真信号处理模块由预失真信号经过D/A转换、调制及上变频后，得到射 频功率放大器的输入信号；所述射频功率放大器输出信号中的一小部分功率经衰减后，作 为反馈信号进入反馈模块；所述反馈模块将反馈信号经下变频、解调及A/D转换后，得到参数辨识模块的输 入信号；所述参数辨识模块将其输出信号与预失真信号进行比较，从而得到误差信号；通 过调整辨识模块与预失真器中的参数，逐渐缩小误差信号。作为一种优选方案，本专利技术可通过调整辨识模块与预失真器中的参数，逐渐缩小 误差信号并使其归零。本专利技术可通过RLS算法调整辨识模块与预失真器中的参数，逐渐缩小误差信号并 使其归零。进一步地，本专利技术所述射频功率放大器输出信号中的一小部分功率经增益为1/G 的衰减器衰减后，作为反馈信号进入反馈模块，其中G为放大器的期望增益。更进一步地，本专利技术当参数辨识算法收敛后，将反馈模块及参数辨识模块断开；当 预失真器与射频功率放大器之间失去原有的匹配关系时，将反馈回路和参数辨识模块重新 接入。本专利技术结构简单，稳定性高，自适应能力强，不用考虑其稳定性问题，同时能够处 理多载波信号，互调失真改善效果好，可调范围大，是目前性价比较高的一种功率放大器线 性化技术。本专利技术在深入研究功放基带预失真技术的理论和算法的基础上，提出了一种基于 Volterra级数的线性预失真方法，并利用了 RLS即递归最小二乘法进行自适应预失真调 整，提高了功放线性拟合的收敛速度以及功放线性输出的稳定性。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。本专利技术的保护范围不仅局 限于下列内容的表述。图1为有记忆非线性系统的分解；图2为本专利技术的整体结构示意图；图3为本专利技术基于FPGA的硬件结构示意图。具体实施例方式Volterra级数理论是分析非线性系统的一种有效的数学工具。对于线性时不变系 统，其零状态响应等于单位冲击响应h(t)与输入信号x(t)的卷积_ Volterra级数模型是一种泛函级数模型，它将上述形式的关系加以推广，用于描 述有记忆非线性系统。由非线性动态系统的分解定理可知，连续泛函F( )所表征的非线性动态系统， 当其输入信号的能量有限时，总可以分解为有记忆线性系统和一个无记忆非线性系统的级 联，如图1所示。将线性子系统分别记为&( )， ( )，…，F (0，每个子系统的输出4依次为Wl(t)，w2(t)，…，wN(t)，无记忆非线性系统记为 )，则整个系统的输出可表示 为 对于预失真线性化系统，预失真器的设计十分重要。Volterra级数可以将满足 一定条件的有记忆非线性系统逼近到任意准确的程度，它不仅可用于射频功率放大器的建 模，而且也可以用于构造预失真器。一般形式的Volterra预失真器的输入、输出信号之间 的关系如式(1-1)所示。 在(1-1)式中，Volterra核参数的数量为 可见在Volterra级数模型中，参数的数量和记忆长度成幂函数关系，和模型阶数 成指数函数关系。受计算复杂度的限制，不经任何简化的Volterra模型只适用于低阶弱非 线性的情形。而对于宽带系统中的有记忆射频功放，低阶弱非线性模型很难精确描述它的 特性或逆特性。因此，直接将一般形式的volterra级数运用于功放建模或预失真器设计是 十分困难的，必须进行简化改进。对放大器非线性特性的分析可知，奇次项产生输出信号的奇阶谐波频率分量和奇 阶互调频率分量，偶次项产生直流分量、偶阶谐波频率分量和偶阶互调频率分量。一般情况 下，只有奇阶互调频率分量落在通带内，而其它失真分量都落在通带以外，可以容易地用滤 波器滤除。尽管在预失真器中包含偶次项，对提高线性化效果有一定的作用，但出于降低模 型复杂度的考虑，仍然剔除了预失真器中的偶次项。去除直流项和偶次项后，(1-1)式可写 为 如果运用具有对称核的Volterra级数来构造预失真器，则参数数量将进一步减 少。Volterra核的对称性的含意如下。如果k阶Volterra核hk(i^ i2，…，ik)满足hk(i!, i2,…，ik) = hji,⑴，U ⑵，…，^⑴)(1—4)称hkGp i2，…，ik)为对称核。式中，Ji ( )表示1，2，…，k的任意一种排列。 例如，mh3(ii，i2，i3)为三阶对称核，则有h3(ii, i2, i3) = h3(ii, i3, i2) = h3(i2, i3) = h3(i2, i3, = h3(i3, i2)= h3(i3' i2' ii)具有对称核的时域Volterra级数满足如下唯一性定理如果一个非线性系统的 输入输出关系可以用Volterra级数来描述，且它的各阶核为对称的，则描述这一非线性系本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于Ｖｏｌｔｅｒｒａ级数间接学习型预失真线性化系统，其特征在于，包括：预失真信号生成模块、预失真信号处理模块、反馈模块及参数辨识模块；所述预失真信号生成模块、预失真信号处理模块、反馈模块及参数辨识模块的传输端口依次分别串接；所述预失真信号生成模块包括预失真器，其由输入信号经过预失真器后，形成预失真信号；所述预失真信号处理模块由预失真信号经过Ｄ／Ａ转换、调制及上变频后，得到射频功率放大器的输入信号；所述射频功率放大器输出信号中的一小部分功率经衰减后，作为反馈信号进入反馈模块；所述反馈模块将反馈信号经下变频、解调及Ａ／Ｄ转换后，得到参数辨识模块的输入信号；所述参数辨识模块将其输出信号与预失真信号进行比较，从而得到误差信号；通过调整辨识模块与预失真器中的参数，逐渐缩小误差信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杜方，胡颖，宁鹏，王继新，丁志文，张丙春，徐勇，
申请(专利权)人：奥维通信股份有限公司，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]