一种预失真处理的方法、系统及预失真系数运算器技术方案

本发明专利技术公开了一种预失真处理的方法、系统及预失真系数运算器，主要内容包括：为了简化基于LS算法计算预失真系数的运算复杂度，以及提高预失真系数的数值稳定性，可以利用计算预失真系数所使用的自相关矩阵的共轭对称特性和自相关矩阵中上三角（或下三角）区域中元素之间的关联关系，简化计算自相关矩阵的运算量，最终达到简化预失真系数的运算过程的目的，避免DPD的性能因巨大的运算量受到影响。

【技术实现步骤摘要】
一种预失真处理的方法、系统及预失真系数运算器
本专利技术涉及数字预失真
，尤其涉及一种预失真处理的方法、系统及预失真系数运算器。
技术介绍
功率放大器作为通信系统中的关键部件，影响着通信系统的性能及覆盖范围。其中，非线性和记忆效应是功率放大器的固有特性，在一定程度上会引起已过滤的信号频谱的增长，进而会对相邻信道产生干扰，以及带内信号的失真，导致系统的误码率提高。因此，需要对功率放大器进行线性化处理以提高其在无线通信过程中的功效。实现对功率放大器的线性化处理的一种常用方式为数字预失真方法，具有精度高、适用带宽宽等优点。数字预失真方法的基本原理为：在功率放大器前侧设置一个与其特性(非线性)相反的模块，使得整个链路呈现线性放大功能。以图1所示的结构为例，在功率放大器(PowerAmplifier，PA)前置一个具有预失真器(DigitalPre-Distortion，DPD)，在具体实施过程中，预失真器根据上一次输出的预失真输出信号z(n)(即功放输入信号)和反馈信号y(n)(即功放输出信号)来估计模型参数，确定本次输出的预失真输出信号z(n)，以达到对基带信号进行非线性和记忆效应进行补偿的目的。在上述过程中，所使用的功放模型可以是记忆多项式模型，如公式(1)所示：其中，z(n)为预失真输出信号，x(n)为基带输入信号，K为多项式阶数，L为记忆深度，所述记忆深度表示：为计算当前某一个预失真系数akl，需参考之前的L个已计算出的预失真系数，akl为预失真系数，1≤k≤K，0≤l≤L。为了利用上述公式(1)来进行预失真处理需要估计出预失真系数akl，考虑到硬件实现的便利性，目前业界一般采用LS算法来估计预失真系数akl。以下结合图1简要说明利用LS算法估计预失真系数akl的过程。结合图1和公式(1)，可将采集到的z(n)与y(n)组成以下公式(2)：Z＝Ua(2)其中：Z＝[z(0),z(1),......z(N-1)]T，U＝[U10,U20,...,Uk0,U11,...U1l,...,UKL]，称为系数矩阵，Ukl＝[Ukl(0),Ukl(1),...,Ukl(N-1)]T，ukl(n)＝y(n-l)|y(n-l)|k-l，a＝[a10,a20,...,aK0,...U1L,U2L,...,UKL]T。所述N为采集的信号数据个数(如采集4000个点)。根据LS算法，上述公式(2)的最小二乘解如公式(3)所示：a＝(UHU)-1UHZ(3)定义R_uu＝UHU为自相关矩阵，R_zu＝UHZ为协相关矩阵，那么，预失真系数可以表示为公式(4)所示的形式：a＝(R_uu)-1R_uz(4)通过分析所述系数矩阵U可知，所述系数矩阵U为N行、K(L+1)列的矩阵，其中K(L+1)为预失真系数a的个数，如果定义S＝K(L+1)，则系数矩阵U的维数为N*S。通过分析自相关矩阵R_uu＝UHU可知，自相关矩阵R_uu是通过系数矩阵U的共轭转置与系数矩阵U相乘得到的，其计算过程需要经过N*S*S次的复数乘加运算，假设N＝4000，K＝7，L＝4，则自相关矩阵需要进行4900000次复数乘加运算才能得到，使得计算得到自相关矩阵R_uu的复杂度非常高，导致DPD的自适应性较弱，例如：当基带输入信号x(n)的功率发生较大变化或者信号形态(如频率、载波数)发生较大变化时，DPD中巨大的计算量导致DPD更新预失真系数的速度较慢，使得DPD的性能受到严重影响，甚至影响到通信业务(如语音通话业务)的正常执行。在利用LS算法计算预失真系数a时，除了具有上述计算复杂度高的问题外，还可能导致预失真系数a的数值稳定性较差的问题，这是因为，当记忆深度L和多项式阶数K增大时，自相关矩阵R_uu的维数会增大得更快(因为自相关矩阵R_uu的维数为S*S)，计算出的预失真系数a的稳定性将会变差，最终影响DPD的性能。综上所述，目前计算预失真系数a的LS算法的计算量大，导致计算的复杂度高、计算出的预失真系数a数值稳定性较差，影响DPD的性能。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种预失真处理的方法、系统及预失真系数运算器，用以解决现有技术中存在由于计算量大而导致的预失真系数的运算复杂度高，以及预失真系数稳定性差的问题。本专利技术实施例采用以下技术方案：一种预失真处理方法，所述方法包括：采集预失真输出信号和反馈信号；将待计算的自相关矩阵划分为第一区域、第二区域和第三区域，其中，第一区域与第二区域中的元素与第三区域中的元素具有共轭对称关系，所述第一区域中包含连续的M行且有一行中包含K*(L+1)列，其中，K≤M≤K*(L+1)，所述K为多项式阶数，所述L为记忆深度；利用采集的反馈信号计算出第一区域中的各元素，根据第一区域中各元素与第二区域中各元素的关系，计算出第二区域中的各元素，并根据第一区域与第二区域中的元素与第三区域中的元素之间的共轭对称关系，计算出第三区域中的各元素，以及利用采集的预失真输出信号和反馈信号计算出协相关矩阵中的各元素；通过计算出的自相关矩阵和协相关矩阵确定预失真系数，并利用确定的预失真系数进行预失真处理。在本专利技术实施例中，为了简化基于LS算法计算预失真系数的运算复杂度，以及提高预失真系数的数值稳定性，可以利用计算预失真系数所使用的自相关矩阵的共轭对称特性和自相关矩阵中上三角(或下三角)区域中元素之间的关联关系，简化计算自相关矩阵的运算量，最终达到简化预失真系数的运算过程的目的，避免DPD的性能因巨大的运算量受到影响。优选地，对采集的预失真输出信号和反馈信号进行归一化处理。在本专利技术实施例中，通过归一化处理，以减低后续使用预失真输出信号和反馈信号的复杂度。优选地，对采集的预失真输出信号和反馈信号进行归一化处理，具体包括：确定采集的预失真输出信号的最大幅度值；利用确定的所述最大幅度值对采集的各预失真输出信号和各反馈信号进行归一化处理，得到归一化处理后的预失真输出信号和反馈信号。在本专利技术实施例中，通过归一化处理，以减低后续使用预失真输出信号和反馈信号的复杂度，同时，确保了运算的精度。优选地，利用归一化处理后的反馈信号生成功放模型核，所述功放模型核为LS算法中系数矩阵中的元素。在本专利技术实施例中，采用功放模型核的方式可简化后续对系数矩阵的运算，进而简化自相关矩阵和协相关矩阵的运算过程。优选地，针对采集的每个反馈信号，计算每个对应的功放模型核的值，将计算出的功放模型核的值扩大整数倍后取整，得到定点化处理后的功放模型核。在本专利技术实施例中，通过取整运算，在保证功放模型核取值精度的情况下，提高运算速度。优选地，利用采集的反馈信号计算出第一区域中的各元素，具体包括：利用定点化处理后的功放模型核，通过LS算法计算出第一区域中的各元素。在本专利技术实施例中，利用定点化处理后的功放模型核，可以减低运算复杂度。优选地，根据第一区域中各元素与第二区域中各元素的关系，计算出第二区域中各元素，具体包括：当第一区域和第二区域组成所述自相关矩阵中的上三角区域时，利用第x1-K行和第y1-K列中的元素来计算出第二区域中第x1行第y1列的元素，其中，M<x1≤K*(L+1)，x1≤y1≤K*(L+1)；当第一区域和第二区域组成所述自相关矩阵中的下三角区域时，利用第x2+K行和第y本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预失真处理方法，其特征在于，所述方法包括：采集预失真输出信号和反馈信号；将待计算的自相关矩阵划分为第一区域、第二区域和第三区域，其中，第一区域与第二区域中的元素与第三区域中的元素具有共轭对称关系，所述第一区域中包含连续的M行且有一行中包含K*(L+1)列，其中，K≤M≤K*(L+1)，所述K为多项式阶数，所述L为记忆深度；利用采集的反馈信号计算出第一区域中的各元素，根据第一区域中各元素与第二区域中各元素的关系，计算出第二区域中的各元素，并根据第一区域与第二区域中的元素与第三区域中的元素之间的共轭对称关系，计算出第三区域中的各元素，以及利用采集的预失真输出信号和反馈信号计算出协相关矩阵中的各元素；通过计算出的自相关矩阵和协相关矩阵确定预失真系数，并利用确定的预失真系数进行预失真处理。

【技术特征摘要】
1.一种预失真处理方法，其特征在于，所述方法包括：采集预失真输出信号和反馈信号；将待计算的自相关矩阵划分为第一区域、第二区域和第三区域，其中，第一区域与第二区域中的元素与第三区域中的元素具有共轭对称关系，所述第一区域中包含连续的M行且有一行中包含K*(L+1)列，其中，K≤M<K*(L+1)，所述K为多项式阶数，所述L为记忆深度；利用采集的反馈信号计算出第一区域中的各元素，根据所述第一区域中各元素和所述第二区域中各元素的关联关系，计算出第二区域中的各元素，并根据第一区域与第二区域中的元素与第三区域中的元素之间的共轭对称关系，计算出第三区域中的各元素，以及利用采集的预失真输出信号和反馈信号计算出协相关矩阵中的各元素；通过计算出的自相关矩阵和协相关矩阵确定预失真系数，并利用确定的预失真系数进行预失真处理。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：对采集的预失真输出信号和反馈信号进行归一化处理。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对采集的预失真输出信号和反馈信号进行归一化处理，具体包括：确定采集的预失真输出信号的最大幅度值；利用确定的所述最大幅度值对采集的各预失真输出信号和各反馈信号进行归一化处理，得到归一化处理后的预失真输出信号和反馈信号。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：利用归一化处理后的反馈信号生成功放模型核，所述功放模型核为LS算法中系数矩阵中的元素。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：针对采集的每个反馈信号，计算每个对应的功放模型核的值，将计算出的功放模型核的值扩大整数倍后取整，得到定点化处理后的功放模型核。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，利用采集的反馈信号计算出第一区域中的各元素，具体包括：利用定点化处理后的功放模型核，通过LS算法计算出第一区域中的各元素。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，根据第一区域中各元素与第二区域中各元素的关系，计算出第二区域中各元素，具体包括：当第一区域和第二区域组成所述自相关矩阵中的上三角区域时，利用第x1-K行和第y1-K列中的元素来计算出第二区域中第x1行第y1列的元素，其中，M<x1≤K*(L+1)，x1≤y1≤K*(L+1)；当第一区域和第二区域组成所述自相关矩阵中的下三角区域时，利用第x2+K行和第y2+K列中的元素来计算出第二区域中第x2行第y2列的元素，其中，1≤x2<[K*(L+1)-M]，1≤y2≤x2。8.一种预失真处理系统，其特征在于，所述系统包括：预失真系数运算器，用于采集预失真输出信号和反馈信号，将待计算的自相关矩阵划分为第一区域、第二区域和第三区域，利用采集的反馈信号计算出第一区域中的各元素，根据所述第一区域中各元素和所述第二区域中各元素的关联关系，计算出第二区域中的各元素，并根据第一区域与第二区域中的元素与第三区域中的元素之间的共轭对称关系，计算出第三区域中的各元素，以及利用采集的预失真输出信号和反馈信号计算出协相关矩阵中的各元素，并通过计算出的自相关矩阵和协相关矩阵确定预失真系数；其中，第一区域与第二区域中的元素与第三区域中的元素具有共轭对称关系，所述第一区域中包含连续的M行且有一行中包含K*(L+1)列，其中，K≤M<K*(L+1)，所述K为多项式阶数，所述L为记忆深度；预失真处理器，用于利用确定的预失真系数进行预失真处理。9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述预失真系数运算器，还用于对采集的预失真输出信号和反馈信号进行归一化处理。10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述预失真系数运算器，具体用于确定采集的预失真输出信号的最大幅度值，利用确定的所述最大幅度值对采集的各预失真输出信号和各反馈信号进行归一化处理，得到归一化处理后的预失真输出信号和反馈信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓炳荣，苏慧君，
申请(专利权)人：京信通信系统中国有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44