專利名稱：一種高效數(shù)字預(yù)失真方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高效數(shù)字預(yù)失真方法，特別是一種高效改善功放線性度并提升功 放效率的方法。
背景技術(shù)：
十年來，隨著無線通信行業(yè)的飛速發(fā)展，多載波寬帶信號的大量應(yīng)用，尤其在 WCDMA系統(tǒng)中，具有較高峰均比。這樣對所使用功放的線性度將提出更高的要求。為滿足功 放線性度性能，最簡單的是采用功率回退的方法，但該方法的代價是伴隨著功放效率的下 降。由于通信系統(tǒng)在功放工作接近飽和區(qū)時雖產(chǎn)生了嚴重的交調(diào)干擾，但卻有很高的效率。 因此功放的整體線性度提高也就間接地提高了功率放大器的效率?，F(xiàn)代通信系統(tǒng)急需高效 率的系統(tǒng)，這樣就可以在電源成本，功放成本上得到有效控制。當前有關(guān)于功率放大器的線 性度改善一直是通信業(yè)界研究的熱點。對功放線性度的評估主要用ACPR指標，因而線性化 技術(shù)的目的就是改善功放的ACPR指標。當前業(yè)界線性化技術(shù)主要分為負反饋技術(shù)、前饋技 術(shù)與預(yù)失真技術(shù)。其中，負反饋技術(shù)可以得到較高的線性度，但級數(shù)多時，在高頻和微波頻 段每級產(chǎn)生的延時將使整個功放系統(tǒng)不穩(wěn)定；而前饋技術(shù)所需的設(shè)備成本較高，調(diào)試麻煩， 技術(shù)實現(xiàn)難度較大。數(shù)字預(yù)失真技術(shù)因其具有成本低，生產(chǎn)方便，功放效率高等優(yōu)勢，使得 預(yù)失真技術(shù)成為當前對功率放大器進行線性化改善的主流技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高效預(yù)失真方法，其能高效改善功放線性度并提升功放 效率。本發(fā)明的是這樣實現(xiàn)的，一種高效數(shù)字預(yù)失真的方法，其特征在于包括數(shù)字信號 處理流程及射頻信號處理流程；所述的數(shù)字信號處理流程是通過將信號通過ADC采樣后送給DPD模塊做數(shù)字處 理，然后將處理好的數(shù)字信號通過DAC還原成模擬信號；所述的射頻信號處理流程是將上述的DAC還原成的模擬信號經(jīng)上變頻、功放、衰 減及下變頻后通過反饋端ADC送給上述DPD模塊的RX端；所述的DPD模塊包括有數(shù)字下變頻器DDC、數(shù)字上變頻器DUC、削峰算法CFR以及 數(shù)字預(yù)失真算法DPD ；所述的數(shù)字預(yù)失真算法DPD的數(shù)學模型為 式屮F(x)為DPI)函數(shù)，x(n)為介川G '4的幅議卟列，K和Q分別為多項式次減元索和ki憶 元索；所述的DPI)模塊將經(jīng)過DPI)和功放GRX端位兮Yl(n)進行卜變頻、數(shù)訓丨、M小均方 ff卩丨LLio卜能使TX端的仏y\(n)巧功放輸出丨；;近的敁仆系iAa,kq;然h將系 數(shù)a_kq存到 杏找犮屮，M/廠從該~找犮屮讀出系數(shù)放川到所述數(shù)學模型。
木發(fā)明的介益效見足改-斜？議奵，/I 射頻部分條件設(shè)W:好的情況卜，吋以改筲 25\30dB 丨’丨適疢能力強，不僅能夠丨'丨適疢多種功放，還能夠適合不M的位制式，如 GSM, TI)-SCI)MA, Multi—Tone, LTE， WCDMA, CDMA, CMMB， WiMAX'i f,','4制式的予識失 ft 改 S、 而n.吋以支持多載波，以滿足小M的芯求。該設(shè)計所釆川的硬件結(jié)構(gòu)較為簡I丫|-，Xt- 個卞 FPGA芯片，以及滿足設(shè)計速1 要求的AI)C禾1丨I)AC即mJ"實現(xiàn)木發(fā)明。
圖1足木發(fā)明為木實川新型的整體硬件系統(tǒng)框圖。 圖2足DPI)丨以理圖。 圖3jiI)Pim:讓構(gòu)成圖。 K體實施方式
卜而結(jié)合附圖及實施例子對木發(fā)明做進- 步說明。
如圖1所小 ，木發(fā)明捉供_ 種高效數(shù)寧預(yù)失真的方法，]L:特征在于包拈數(shù)7丨^處理
流程及射頻位兮處理流程；
所述的數(shù)7 f,, y處理流程記將位&通過ADC釆柞h送給DPI)模塊做數(shù)寧處理，然h將處理
好的數(shù)寧丨b通jiDAC還^成模擬d
所述的nj Mny處理流枰記將上述的MC還原成的模擬丨竹上變頻、功放、袞減及卜
變頻G通過反饋端AI)C送給上述DPI)模塊的RX端；
所述的DPI)模塊包拈介數(shù)寧卜變頻器I)DC、數(shù)寧上變頻器I)UC、f_f W J⑶R以及數(shù)寧預(yù)失
,W J DPI)；所述的數(shù)寧預(yù)'k A 'W AIM)數(shù)學模型為
式‘I 'F (x)為DPI)…、x (n)細|J f；, y的卟列，K和Q分別為多項式次減疋泰不丨丨ki憶 元索；所述的DPI)模塊將經(jīng)過DPI)和功放f的RX端仏yYl(n)進行卜變頻、數(shù)訓屯彳|丨、M小均 方根計燈比較產(chǎn)化能使TX端的仏y\(n)巧功放輸出Yl(n)敁接近的謝I.系數(shù)a,kq;然h將系數(shù) a,kq/j到 作找犮屮，迠U從該 找犮讓出」UI川到所述數(shù)學模型。 現(xiàn)以單載波WCDMA信號測試為例進行說明。信號源產(chǎn)生TM1/64DPCH單載波WCDMA 信號經(jīng)ADC采樣后(速率61.44MSPS)進入V4芯片進行下變頻后再上變頻，該數(shù)字變頻濾 波器寬度5M，經(jīng)數(shù)字變頻器輸出后中心為零頻點且數(shù)據(jù)速率為61. 44MSPS的基帶信號，經(jīng)CFR處理后送給DPD模塊。最后信號經(jīng)DPD后傳至DAC芯片，這是整個數(shù)字信號處理流程。DAC輸出中心頻率為122. 88MHz的信號(帶寬5M)經(jīng)模擬變頻器中心頻率變到 2.14GHz。再送到16W WCDMA功放，輸出44dBm信號(25W)。經(jīng)30dB衰減器后分成兩路分 別送給頻譜儀和模擬下變頻器。該模擬下變頻器有個后級濾波器3dB帶寬為103. 6MHz到 203. 6MHz。模擬下變頻把信號中心頻率變到153. 6MHz后送給反饋端ADC。這就是整個射頻 電路信號處理流程。最后把FB信號送給DPD的RX端。整個系統(tǒng)的時鐘均由一塊時鐘芯片 提供，包括模擬部分的參考時鐘，以達到系統(tǒng)同步的效果。在本實施例中我們算法核心處理單元采用V4SX35芯片。該芯片主要算法包括數(shù) 字下變頻器DDC、數(shù)字上變頻器DUC、削峰算法CFR以及數(shù)字預(yù)失真算法DPD。其中DPD算法 原理為通過數(shù)學函數(shù)模擬出功放的幅度和相位失真，并進行反失真補償。其算法數(shù)學模型 為 公式1
式屮’ F(x)為DPI)函數(shù),x(n)為饤川位y的幅議卟列，K和Q分別為多項式次減兀川ki 憶元索。K、Q值吋以設(shè)成定值，或根則H功放〕1丨』微_。當K=1吋，F(xiàn)(x)函數(shù)則為-.次多 項式，反映/I秈沾上就記 個簡|丫丨.的線性濾波器設(shè)計，此ii、jy的值犮小該濾波器的階數(shù)。這樣 ，DPI)的作川就^效于 個簡|丫i.的均衡器。實虹DPI婉川當屮，K的取值I力人于1的整數(shù)。K 和Q同定卜來6，DPI)的丨丨標足找到該多項式的系數(shù)，他f'i^jDPI)和功放G的仏yYl(n)J^Mj-能的5輸入端的位兮X(n)接近。如圖2所小 。而系數(shù)找到6，代入到公式1，進行乘累加計燈 ，則吋以模擬出功放的反失真 W而DPim:法的m小1就記解公式1的力(？，VI出敁仆系iAakq。
解此方程的義鍵足確定在疋的位、訕哪HJ41而所釆1的0 y能夠/|:纟允i| 義上反映 功放的非線性失A。這羋我們釆川的記位兮釆豐、1訕捉偵塊(SCA, Sample Capture Acceptance)，它既吋以釆川閃賀的吋鐘作為捕捉M步源，也吋以釆川外部位兮源捉供的M iU., yjiifrfn 龍柞，這柞吋以解決所T、tl fn 4的丫 f效性(M步)lH
仏&紓S(-'A投塊h，進入ECF (Estimation Core Function)投坎jii丨r敁小均方根卩丨 丌 比較丨到敁仆系數(shù)akqh,把這些a,kq系墳/j入到f JU (LUT,Look Up Table)中，通過軟硬 件接u仏給 火A器。該模塊的功能模塊組成卞要包拈:①、先把所釆集的數(shù)丨K進行卜變頻 ；②、然h進丨』 數(shù)擬TOlh③、iij 而進行敁小均方根計燈比較產(chǎn)丄敁仆系玫;④、狐把系 數(shù)存入到LUT中。最后，從LUT讀出系數(shù)應(yīng)用到DPD預(yù)失真器，即把所得到的系數(shù)應(yīng)用到公式1中， 得到Z(n) =F[x(n)]。這就實現(xiàn)了整個數(shù)字預(yù)失真處理的過程，如圖3所示。本發(fā)明具有以下特點①、調(diào)整時間短。在極短時間里通過采集毫秒級的數(shù)據(jù) (10ms或自定義時間)來進行系數(shù)計算更新，整個更新到穩(wěn)定時間只需要10s左右；②、 自適應(yīng)能力強。本方案采用動態(tài)控制更新層(DCL，Dynamic Control Layer)，可以根據(jù)相同功放不同功率進行不同的系數(shù)設(shè)置，并在合適的條件下調(diào)用相應(yīng)的系數(shù)以進行更新； ③、應(yīng)用范圍廣，可適用于多種載波制式。④、具有正交調(diào)制校正功能(QMC，Quadrature ModulatorCorrection)；⑤、具有溢出保護功能(ODP, Over-Drive Protection)；⑥、改善 效果明顯，最多可達到25 30dB的改善度(不同功放，不同功率時，改善度有所差別)。如圖 4所示為在CDMA功放上測試的改善效果圖。 上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修 飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
一種高效數(shù)字預(yù)失真的方法，其特征在于包括數(shù)字信號處理流程及射頻信號處理流程；所述的數(shù)字信號處理流程是通過將信號通過ADC采樣后送給DPD模塊做數(shù)字處理，然后將處理好的數(shù)字信號通過DAC還原成模擬信號；所述的射頻信號處理流程是將上述的DAC還原成的模擬信號經(jīng)上變頻、功放、衰減及下變頻后通過反饋端ADC送給上述DPD模塊的RX端；所述的DPD模塊包括有數(shù)字下變頻器DDC、數(shù)字上變頻器DUC、削峰算法CFR以及數(shù)字預(yù)失真算法DPD；所述的數(shù)字預(yù)失真算法DPD的數(shù)學模型為 <mrow><mi>F</mi><mo>[</mo><mi>x</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>]</mo><mo>=</mo><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>K</mi></munderover><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>q</mi><mo>=</mo><mn>0</mn> </mrow> <mrow><mi>Q</mi><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow></munderover><msub> <mi>a</mi> <mi>kq</mi></msub><mi>x</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mi>q</mi> <mo>)</mo></mrow><msup> <mrow><mo>|</mo><mi>x</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mi>q</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>|</mo> </mrow> <mrow><mi>k</mi><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow></msup> </mrow>式中F(x)為DPD函數(shù)，x(n)為有用信號的幅度序列，K和Q分別為多項式次冪元素和記憶元素；所述的DPD模塊將經(jīng)過DPD和功放后送入RX端的信號Y1(n)進行下變頻、數(shù)據(jù)重排、最小均方根計算比較產(chǎn)生能使TX端的信號X(n)與功放輸出信號Y1(n)最接近的最佳系數(shù)akq；然后將系數(shù)akq存到一查找表中，最后從該查找表讀出系數(shù)應(yīng)用到所述數(shù)學模型中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效數(shù)字預(yù)失真的方法，其特征在于所述的DPD模塊是通 過采樣捕捉模塊(SCA)對TX端信號及經(jīng)過DPD和功放后的送入RX端的信號進行采集。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效數(shù)字預(yù)失真的方法，其特征在于所述的K、Q值能設(shè)定 成定值或根據(jù)實際功放進行微調(diào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高效數(shù)字預(yù)失真的方法，通過DPD模塊的數(shù)字預(yù)失真算法DPD計算比較產(chǎn)生能使通過DPD和功放后的信號Y1(n)與輸入信號最接近的最佳系數(shù)akq；并將其存入查找表中，然后通過從查找表中讀出系數(shù)應(yīng)用到DPD預(yù)失真器，實現(xiàn)整個數(shù)字預(yù)失真處理。實現(xiàn)本發(fā)明所采用的硬件結(jié)構(gòu)簡單，而且本發(fā)明可以支持多種載波，不僅自適應(yīng)多種功放，還能夠適合不同的信號制式。
文檔編號H04L25/49GK101854318SQ20091031267
公開日2010年10月6日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者陳玉海 申請人:福建三元達通訊股份有限公司