一種功率放大器的預失真方法、裝置及射頻系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及信號預失真技術領域，特別是涉及一種功率放大器的預失真方法、裝 置及設射頻系統。
【背景技術】
[0002] 隨著通信技術的發展，對于射頻功放的要求也越來越高，為了避免由于射頻系統 電路的非線性產生的帶外輻射干擾，要求射頻系統處于線性工作狀態。從復雜性和成本的 角度出發，功率放大器的線性化對于射頻系統的線性化起著舉足輕重的作用。然而功率放 大器通常會呈現非線性，因此，如何消除由于功率放大器的非線性而導致的射頻信號失真 顯得至關重要。
[0003] 現有技術中，對于輸入信號為變包絡信號的功率放大器來說，其線性化技術通常 包括反饋法和前饋法兩種，但是反饋法只適用于輸入信號為低頻信號時，因為輸入信號為 高頻信號時，對系統反饋的同步控制很難實現，適用范圍小。而采用前饋法的前饋系統的校 正環中需要加入輔助的誤差放大器，這就很大程度上提高了系統的成本和降低了射頻發射 效率。
[0004] 因此，如何提供一種適用范圍廣且射頻發射效率高的功率放大器的預失真方法、 裝置及射頻系統是本領域技術人員目前需要解決的問題。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供一種功率放大器的預失真方法，在將發射信號x(k)發送至 功率放大器之前，依據以功率放大器的特征建立的基于記憶多項式的預失真關系式對發射 信號x(k)進行預失真處理，抵消了預失真發射信號y(k)經過功率放大器時由于功率放大 器的非線性造成的失真，保證了發射信號x(k)最優性能發射，提高了射頻發射效率且適應 范圍廣；本發明的另一目的是提供一種功率放大器的預失真裝置及射頻系統。
[0006] 為解決上述技術問題，本發明提供了一種功率放大器的預失真方法，包括：
[0007] 接收發射信號x(k);
[0008] 將所述發射信號X (k)代入依據所述功率放大器的特征建立的基于記憶多項式的 預失真關系式中，并結合查找表對所述發射信號x(k)進行預失真處理，得到預失真發射信 號y(k)，并將所述預失真發射信號y(k)發送至所述功率放大器進行功率放大并輸出；
[0009] 其中，所述預失真關系式為：
;其中，L表示所述預失真關系式的階數，Μ表示 所述預失真關系式的記憶深度，系數alni對應的系數向量Α為：
[0012] 其中，Η為轉置。
[0013] 優選地，所述系數向量Α的獲取過程為：
[0014] 采集J組所述功率放大器的輸入信號y (i)以及所述輸入信號y (i)經過所述功率 放大器功率放大后輸出的輸出信號z(i)，其中，J不小于L*M ;
[0015] 分別對J組所述輸入信號y(i)以及所述輸出信號z(i)進行延遲校準和歸一化處 理，得到處理后的所述輸入信號y(i)的矩陣Y和預處理后的所述輸出信號z(i)的矩陣Z;
[0016] 其中，所述矩陣Y為：
[0017] Y = (y (0) y (1) ... y (J))T；
[0018] 所述矩陣Z為：
[0021] 將所述矩陣Y和所述矩陣Z代入系數關系式中，并結合最小二乘法關系式得到所 述系數向量A ;
[0022] 其中，所述系數關系式為
[0023] 優選地，所述查找表的建立過程為：
[0024] 確定所述功率放大器的輸入信號的幅值閾值；
[0025] 將所述幅值閾值歸一化；
[0026] 依據查找表的大小、歸一化后的所述幅值閾值以及所述系數向量A建立所述查找 表。
[0027] 優選地，所述查找表的大小為1024。
[0028] 為解決上述技術問題，本發明還提供了一種功率放大器的預失真裝置，包括：
[0029] 接收單元，用于接收發射信號x(k);
[0030] 預失真處理單元，用于將所述發射信號X(k)代入依據所述功率放大器的特征建 立的基于記憶多項式的預失真關系式中，并結合查找表對所述發射信號X(k)進行預失真 處理，得到預失真發射信號y (k)，并將所述預失真發射信號y (k)發送至所述功率放大器進 行功率放大并輸出；
[0031] 其中，所述預失真關系式為：
其中，L表示所述預失真關系式的階數，Μ表示 所述預失真關系式的記憶深度，系數alni對應的系數向量Α為：
[0034] 其中，Η為轉置。
[0035] 優選地，所述預失真處理單元具體包括：
[0036] 數字信號處理器DSP，用于存儲與更新所述系數；
[0037] FPGA，用于將所述發射信號x(k)代入依據所述功率放大器的特征建立的基于記 憶多項式的預失真關系式中，并結合查找表對所述發射信號X (k)進行預失真處理，得到預 失真發射信號y (k)，并將所述預失真發射信號y (k)發送至所述功率放大器進行功率放大 并輸出。
[0038] 為解決上述技術問題，本發明還提供了一種射頻系統，包括功率放大器以及如上 述所述的預失真裝置。
[0039] 本發明提供了一種功率放大器的預失真方法、裝置及射頻系統，該方法包括首先 接收發射信號x(k);將發射信號x(k)代入依據功率放大器的特征建立的基于記憶多項式 的預失真關系式中，并結合查找表對發射信號X (k)進行預失真處理，得到預失真發射信號 y (k)，并將預失真發射信號y (k)發送至功率放大器進行功率放大并輸出，可見，在將發射 信號x(k)發送至功率放大器之前，依據以功率放大器的特征建立的基于記憶多項式的預 失真關系式對發射信號x(k)進行預失真處理，抵消了預失真發射信號y(k)經過功率放大 器時由于功率放大器的非線性造成的失真，保證了發射信號x(k)最優性能發射，提高了射 頻發射效率且適應范圍廣。
【附圖說明】
[0040] 為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對現有技術和實施例中所 需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施 例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲 得其他的附圖。
[0041] 圖1為本發明提供的一種功率放大器的預失真方法的過程的流程圖；
[0042] 圖2為本發明提供的一種基于查找表的記憶多項式模型的結構示意圖；
[0043] 圖3為本發明提供的另一種基于查找表的記憶多項式模型的結構示意圖；
[0044] 圖4為本發明提供的一種功率放大器的預失真裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0045] 本發明的核心是提供一種功率放大器的預失真方法，在將發射信號x(k)發送至 功率放大器之前，依據以功率放大器的特征建立的基于記憶多項式的預失真關系式對發射 信號X(k)進行預失真處理，抵消了預失真發射信號y(k)經過功率放大器時由于功率放大 器的非線性造成的失真，保證了發射信號x(k)最優性能發射，提高了射頻發射效率且適應 范圍廣；本發明的另一核心是提供一種功率放大器的預失真裝置及射頻系統。
[0046] 為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例 中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是 本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員 在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0047] 請參照圖1，圖1為本發明提供的一種功率放大器的預失真方法的過程的流程圖， 該方法包括：
[0048] 步驟slOl :接收發射信號x(k);
[0049] 步驟sl02 :將發射信號x(k)代入依據功率放大器的特征建立的基于記憶多項式 的預失真關系式中，并結合查找表對發射信號X (k)進行預失真處理，得到預失真發射信號 y(k)，并將預失真發射信號y(k)發送至功率放大器進行功率放大并輸出；
[0050] 其中，預失真關系式為：
其中，L表示預失真關系式的階數，Μ表示預失 真關系式的記憶深度，系數alni對應的系數向量Α為：
[0053] 其中，Η為轉置。
[0054] 可以理解的是，首先需要建立功率放大器的預失真關系
?這里的L和Μ是人為設置的，可以根據功率放大器的特 性以及精度要求來設置。
[0055] 預失真關系式建立好后，將接收到的發射信號x(k)代入預失真關系式中，根據發 射信號x(k)的幅值作為查找表的地址牽引，通過地址牽引方便地查找到相對應地多項式 系數，進而得到經過預失真處理后的預失真發射信號y(k)，并將預失真發射信號y(k)發送 至功率放大器進行功率放大并輸出。
[0056] 作為優選地，系數向量A的獲取過程為：
[0057] 采集J組功率放大器的輸入信號y⑴以及輸入信號y⑴經過功率放大器功率放 大后輸出的輸出信號z(i)，其中，J不小于L*M ;
[0058] 分別對J組輸入信號y(i)以及輸出信號z(i)進行延遲校準和歸一化處理，得到 處理后的輸入信號y(i)的矩陣Y和預處理后的輸出信號z(i)的矩陣Z;
[0059] 其中，矩陣Y為：
[0063] 其中，z (-1) = z (J)，z (-M) = z (J-M+1)
[0064] 將矩陣Y和矩陣Z代入系數關系式中，并結合最小二乘法關系式得到系數向量A ;
[0065] 其中，系數關系式為Y = AZ，A = (ZHZ) YY。
[0066] 可以理解的是，數據采集主要是對未經過預失真技術處理前的正常發射信號信息 的采集，采集的數據要求采樣精度較高，采集的數據需要進行延遲校準與歸一化處理以便 建模分析與預失真函數的生成。
[0067] 另外，記憶多項式的模型通過查找表的方法實現預失真器，記憶多項式的模型是 Volterra級數模型的一種簡化形式，在建模過程中只考慮Volterra級數對角線上的核，減 少了辨識模型的系數，使得系數估算簡單，收斂速度加快。系數提取采用最小二乘法，最小 二乘法這樣的全局優化算法可以不通過迭代直接得到一個對于所有的輸入輸出的均方誤 差最小的系數解。
[0068] 為了提高預失真的實現速度同時降低對FPGA的資源消耗，使用查找表來實現非 線性補償。
[0069] 作為優選地，查找表的建立過程為：
[0070] 確定功率放大器的輸入信號的幅值閾值；
[0071] 將幅值閾值歸一化；
[0072] 依據查找表的大小、歸一化后的幅值閾值以及系數向量A建立查找表。
[0073] 作為優選地，查找表的大小為1024。
[0074] 為了方便對本方案進行理解，假設記憶深度為1，也即Μ = 1，則關系式
[0078] 可見，LUT。對應的為無記憶項，求和部分只與| X (η) |有關，LUT