一种基于基带数字预失真技术的功放线性化方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于基带数字预失真技术的功率放大器线性化方法，包括：计算获得输入基带信号的瞬时幅度Ai和瞬时相位θi，利用瞬时幅度Ai做为预失真查找表的索引地址，分别查出预失真后信号幅度Bi和相位偏移φi，再进行计算得到预失真后信号为然后将预失真信号输出进行上变频处理和数模转换，最后送至功放。在进行预失真处理的同时，通过反馈通路获取功放的输出信号并转换成基带反馈信号，并利用该信号和期望信号对预失真查找表进行自适应更新。本发明专利技术还公开了一种和本发明专利技术中线性化方法匹配的预失真查找表初始化方法和一种基于本发明专利技术的线性化装置。本发明专利技术公开的方法直接采用信号幅度作为预失真查找表的索引地址，获取预失真信号方法简单，不仅减小了系统的处理时延和系统负荷，还降低了系统的设备复杂度和控制复杂度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信信号处理，尤其涉及通信设备中的一种对于功率放大器(PA， Power Amplifier)的线性化方法和装置。
技术介绍
在现代通信系统中，为有效的利用射频频谱带宽和保证较低的误码率，多采用线性调制技术，如QAM，QPSK，OQPSK和ji/4DQPSK等。然而，采用这些线性调制技术的信号的包络是变化的，而变化的包络对于功率放大器，尤其是高功率放大器(HPA，High Power Amplifier)的非线性很敏感，会导致非线性失真。非线性失真会导致两种严重结果一是接收机信号的失真；另一种是带外功率。接收信号的失真将导致系统性能的下降，达不到信号传输的目的；带外功率和互调分量将对发射机载频的邻道产生干扰，影响其它用户正常传输信号。对发射机中功率放大器进行线性化有五种常见的方法前馈技术、负反馈技术、包络消除及恢复方法(EER)、基于非线性器件的线性放大技术(LINC)、预失真技术。在这些技术中，预失真技术被作为补偿放大器非线性失真最好的技术之一得到了广泛采纳，这是从带宽、线性度提高指标、三阶互调提高指标、效率、复杂度几个因素横向比较得出的。预失真技术就是在调制以后的输入信号与主功放级之间插入一个非线性模块， 这个非线性模块准确产生与功放产生的失真相反的失真产物，使得两者组合后的传输特征呈现线性化特性，从而抵消功率放大器的非线性失真。如果设计的这种预失真模块能跟踪放大器非线性特性的变化，那么该方法就可以实时补偿由温度、电源电压、管子老化等因素引的系统性能的下降。预失真技术的一种常见的实现方法是基于查找表(LUT，Look-Up Table)的方法， 预先将预失真参数存储在LUT中，利用输入信号的功率作为索引地址，从LUT索引到合适的预失真参数，再对输入信号进行预失真处理。在上述预失真技术中，由于预失真技术的实现复杂度与LUT的大小和信号变量的总线宽度有直接的关系。在传统的生成X和Y索引的方法中，采用了信号功率作为量度手段，与利用信号幅度作为度量手段相比，信号功率是信号幅度的平方值，采用信号功率作为度量值远比采用信号幅度作为度量值需要的度量值信号总线宽度要大许多，这直接影响了系统的实现复杂度。另外，预失真系统的性能与预失真LUT的大小存在着直接的关系。从理论上讲， LUT越大，LUT内部存储的预失真参数的分辨率也就越高，就越能够反映出输入信号的细节变化，从而使预失真的效果越好，系统的线性化程度越高；反之，系统的性能就越差。但是， LUT的大小不可能无限大；或者在要求一定得系统系能下，也就是要求LUT反映信号精度一定的情况下，由于功率度量值的取值范围远大于幅度度量值的取值范围，所以功率法要求的复杂度将更高。据上述分析，传统的预失真技术具有性能较差、复杂度较高的缺点。尤其当硬件实现时，例如采用DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)^ FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)实现时，信号的取值范围也将直接影响系统的复杂度。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一种预失真方法及装置，能够减少预失真过程的运算量、提高精确度，降低系统实现的复杂度，可以有效快速的消除功放失真。实现本专利技术目的的技术方案如下一种功放线性化方法，包括如下步骤A、计算获得输入预失真单元的I、Q格式基带信号的瞬时幅度Ai和瞬时相位θ i， 将基带信号的瞬时幅度Ai作为预失真查找表的索引地址；B、再根据索引地址从幅度查找表中查到预失真处理后信号的瞬时幅度Bi,从相位偏移查找表中读取相位偏移Φ ；C、将相位偏移Cti和输入基带信号的瞬时相位θ i相加得到预失真后信号的瞬时相位A，即A ，再将得到的预失真后信号5广转换为复数域I、Q格式的信号输出，然后进行上变频处理和数模转换，最后输出至功放输入端。D、在进行预失真处理的同时，通过反馈通道获取功放的输出信号并转换成基带反馈信号，利用该信号与对应的经延时处理的基带输入信号对预失真查找表进行自适应更新。所述方法进一步还包括在系统最初启动，开始真正的业务处理前，利用双音信号作为训练信号来捕捉功放的非线性特性，利用初始化算法来初始化预失真查找表。在初始化前，预失真查找表中的默认值都认为是u，i，-Ho在所述的方法中，所述的预失真查找表包括幅度查找表和相位偏移查找表，均为 IXN维查找表，都采用输入基带信号的瞬时幅度Ai作为索引地址。进一步的，在所述的方法中，所述步骤A中获得基带信号瞬时幅度和瞬时相位的具体步骤为瞬时幅度Ai 假设当前输入I、Q形式基带信号为Ii和Qi,首先两路信号先分别平方再求和得到V+Q/，然后将V+Q/的整数部分Xi和小数部分Yi分开，分别进行处理。整数部分首先进行差分处理v^T-A，然后和小数部分相乘得到(M-V^)I，最后将(^/^TT-V^Pm和整数部分的开平方A相加得到输入信号的的瞬时幅度份” 1+石,其实此计算过程得到的4 =V^t,但是比利用V^t得到的幅度信息精确很多，因为信号的幅度是作为预失真查找表的索引地址，幅度信息越精确，预失真的效果就越好，系统的性能就越好。瞬时相位θ i 得到信号的瞬时幅度Ai后，结合Ii和A，利用反正切函数得出瞬时相位θ ρ由于基于查找表的预失真技术的实现复杂度与查找表的大小和信号变量的总线宽度有直接的关系。本专利技术所述的基于查找表的基带预失真处理方法，采用信号的瞬时幅度直接作为查找表的索引值，所需要的信号总线宽度相比传统非线性预失真处理方法中采用信号功率作为索引而言，实现复杂度明显减小。另一方面，在一定系统性能下，也就是要求LUT反映信号分辨率一定的情况下，由于信号功率索引值的取值范围远大于幅度索引值的取值范围，因此采用信号幅度进行预失真处理，则所要求的复杂度将更低。本专利技术还公开了一种基于基带数字预失真技术的功率放大器线性化装置，包括 预失真单元、上变频单元和反馈接收单元；预失真单元，用于对输入基带数字信号进行预失真处理使其具有与功放非线性失真特性相反的特性；同时利用反馈接收单元输出的基带反馈信号和期望信号对预失真查找表进行自适应更新；上变频单元，用于将预失真单元输出的预失真信号上变频为射频信号，作为功放的输入信号；反馈接收单元，用于获取功放的输出信号并转换成基带反馈信号。进一步的，预失真单元采用数字信号处理器作为其核心处理器，用于接收输入基带数字信号，一方面，计算获得输入基带信号的瞬时幅度，作为预失真查找表的索引地址， 利用查找表对输入基带信号的幅度和相位进行预失真处理；另外，将基带信号存储作为期望信号，并利用基带反馈信号和其对应的期望信号自适应更新预失真查找表。进一步的，预失真查找表存储于查找表存储器中，查找表存储器除了用于存储预失真查找表外，还存储及其它数据查找表，方便数字信号处理器实时调用。附图说明图1是本专利技术实施例中功放线性化方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例中实现功放线性化方法的系统原理框具体实施例方式下面将结合附图及实例对本专利技术的技术方案进行更详细的说明。本专利技术提出了一种基于基带数字预失真的功放线性化方法，该方法是一种自适应的功放线性化方法。主要创新点在于该方法中提出了一种简单的预失真处理方法，首先生成查找表索引地址本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于基带数字预失真技术的功放线性化方法，该方法包括如下步骤：Ａ、计算获得输入预失真单元的Ｉ、Ｑ格式基带信号的瞬时幅度Ａｉ和瞬时相位θｉ，将基带信号的瞬时幅度Ａｉ做为预失真查找表的索引地址；Ｂ、再根据索引地址从幅度查找表中读取预失真后信号的瞬时幅度Ｂｉ，从相位偏移查找表中读取相位偏移φｉ；Ｃ、将相位偏移φｉ和输入基带信号的瞬时相位θｉ相加得到预失真后信号的瞬时相位　即　再将得到的预失真后信号　转换为复数域Ｉ、Ｑ格式的信号输出，然后进行上变频处理和数模转换，最后输出至功放输入端。

【技术特征摘要】
1.一种基于基带数字预失真技术的功放线性化方法，该方法包括如下步骤A、计算获得输入预失真单元的I、Q格式基带信号的瞬时幅度Ai和瞬时相位θi，将基带信号的瞬时幅度Ai做为预失真查找表的索引地址；B、再根据索引地址从幅度查找表中读取预失真后信号的瞬时幅度Bi,从相位偏移查找表中读取相位偏移Φ ；C、将相位偏移Φi和输入基带信号的瞬时相位Qi相加得到预失真后信号的瞬时相位 A，即A =6+‘再将得到的预失真后信号S,一转换为复数域I、Q格式的信号输出，然后进行上变频处理和数模转换，最后输出至功放输入端。2.权利要求1所述的功放线性化方法，还包括D、在进行预失真处理的同时，通过反馈通道获取功放的输出信号并转换成基带反馈信号，利用该信号与对应的经延时处理的基带输入信号对预失真查找表进行自适应更新。3.如权利要求1所述的功放线性化方法，其特征在于，所述步骤A中根据当前输入预失真单元的I、Q格式基带信号，对其进行数据转换，得到输入基带信号的瞬时相位Qi和预失真查找表的索引地址A”4.如权利要求1所述的功放线性化方法，其特征在于，所述的基于查找表的预失真方法是对信号幅度和相位分别进行校正，因此包括两种预失真查找表幅度查找表和相位偏移查找表，均为IXN维查找表，均采用输入信号幅度作为索引地址。5.如权利要求4所述的方法，其中幅度查找表代表了预失真单元输入基带信号幅度Ai 与输出预失真信号幅度Bi的映射关系，幅度查找表列出了所有输入基带信号幅度和对应的输出预失真信号幅度的组合。6.如权利要求4所述的方法，其中相位偏移查找表代表了预失真单元输入基带信号幅度&与相位偏移Cti的映射关系，相位偏移查找表列出了所有输入基带信号幅度和对应的相位偏移的组合。7.如权利要求6所述的方法，其中相位偏移Φ“戈表了预失真单元输出预失真信号相位ft和输入基带信号相位θ i的差值，即φ,ι-θ、。8.如权利要求4所述的方法，其中查找表为IXN维，N代表了预失真查找表的分辨率， N越大，预失真查找表的精度越高，查出的预失真信号越精确，功放的线性化程度越好。9.一种预失真查找表初始化方法，该方法包括如下步骤a、预失真单元将没经过预失真处理的双音信号经前向通道发送出去，同时接收反馈接收单元输出的基带反馈信号；b、对基带反馈信号进行FFT处理，得到此时反馈接收单元输出信号频谱，由于功放存在非线性失真，反馈接收单元输出信号频谱中除原双音信号外，还有三阶、五阶、七阶等高阶互调分量；C、以三阶互调分量为例，假设功放产生的三阶互调分量信号与原双音信号的相对幅度为A1、相位差为Ct1，如果给原双音信号叠加上一个与其相位差为Φ2，相对幅度也为~的三阶互调分量信号，把此信号经前向通道发送出去，同时接收反馈接收单元输出的基带反馈信号，对基带反馈信号进行FFT处理，得到此时功放输出信号幅频特性，此时功放输出的三阶失真互调分...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘郁林，杨磊，黄磊，王磊，徐舜，
申请(专利权)人：刘郁林，杨磊，黄磊，
类型：发明
国别省市：85