专利名称：一种适合硬件实现的查询表数字预失真方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术领域，更具体地说，涉及一种适合硬件实现的基于查询表的数字预失真方法和装置。
背景技术：
功率放大器作为无线通信系统的关键器件，其固有的非线性特性会导致通信信号的带内失真和带外失真。带内失真主要表现为幅度失真和相位失真，导致通信接收系统的误码率增加，严重影响信号的接收质量；带外失真导致频谱泄露，干扰邻近信道用户的正常传输。因此为了减少功率放大器的非线性失真，往往把功放的输入功率回退到线性放大区，这样就会牺牲功放的效率，造成成本和能量的浪费。因此在不影响功放线性性能的情况下 提高功率放大器的效率，必须采取功放线性化方法。并且，在宽带通信系统中随着信号带宽增加，功率放大器还会呈现出记忆效应，导致通信信号的各种失真更为严重，功放的记忆效应也是线性化方法必须予以校正的。数字预失真(digital predistortion,DPD)技术以其精度高、稳定性好、成本效益高、自适应性强等优点，是一种很有发展前途的线性化技术。查询表方法是一种实用的数字预失真实现方法。其基本思想是将放大器的输入信号功率或幅度作为查询表的索引指针，把功率放大器的预失真因子作为指针对应内容存储在查询表中，工作时根据索引指针查找到对应的预失真因子值，并将其与当前输入信号相乘后输出给后继功放电路，从而达到线性化的目的。基于查询表的预失真技术可以方便地使用DSP、FPGA等高速信号处理器件实现，但该方法目前存在的主要问题是对记忆效应的校正能力有限，而且受自适应算法的限制，查询表的更新速度较慢。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、硬件实现代价较小 的查询表预失真方法，提升查询表校正记忆效应的能力，加快查询表的更新速度，并提供实现所述方法的装置。本发明的技术方案如下一种适合硬件实现的查询表数字预失真方法，步骤如下I)根据当前输入信号和历史输入信号分别生成二维索引值；2)根据索引值在二维查询表预失真器中查找预失真因子，进行预失真处理。作为优选，所述的步骤I)、步骤2)具体为I. I)根据当前输入信号x(n)的功率生成索引值X，根据x(n)和前一时刻输入信号x(n-l)的差分历史功率生成索引值Y ;2. I)建立二维查询表预失真器，包括包含幅度信息的二维查询表、包含相位信息的二维查询表，用于实现预失真功能；2. 2)以X和Y作为二维索引地址，在所述的包含幅度的二维查询表、包含相位信息的二维查询表中查到对应的幅度信息a和相位信息0，生成预失真因子0 = aej° ；将所述查找到的预失真因子P与当前信号x(n)相乘，对当前信号x(n)进行幅度补偿和相位旋转，得到预失真器的输出信号；2. 3)预失真器的输出信号经过数模转换和上变频后，送到功率放大器的输入端。作为优选，进一步包含以下步骤3)实时更新预失真器。作为优选，所述的步骤3)具体为3. I)功率放大器输出的射频信号经过衰减耦合、模拟下变频和模数变换后，得到 的功放反馈采样信号y(n) ；y(n)和功放输入采样信号z (n)经过环路延时估计算法，得到模拟链路延时的估计值T ；3. 2)经过延时匹配后的x(n_ T )与y(n)利用最小均方误差(LMS)自适应算法和线性插值算法相结合的查询表更新策略计算出新的预失真因子，根据索引值将其幅度值和相位值写入二维查询表中，更新原有的表项。作为优选，索引值X的生成采用功率法，按照下述公式生成
权利要求
1.一种适合硬件实现的查询表数字预失真方法，其特征在于，步骤如下 1)根据当前输入信号和历史输入信号分别生成索引值； 2)根据索引值在二维查询表预失真器中查找预失真因子，进行预失真处理。
2.根据权利要求I所述的适合硬件实现的查询表数字预失真方法，其特征在于，所述的步骤I)、步骤2)具体为 1.I)根据当前输入信号x(n)的功率生成索引值X，根据x(n)和前一时刻输入信号x(n-l)的差分历史功率生成索引值Y ; 2.I)建立二维查询表预失真器，包括包含幅度信息的二维查询表、包含相位信息的二维查询表，用于实现预失真功能； 2. 2)以X和Y作为二维索引地址，在所述的包含幅度的二维查询表、包含相位信息的二维查询表中查到对应的幅度信息a和相位信息0，生成预失真因子0 = aej° ； 将所述查找到的预失真因子P与当前信号x(n)相乘，对当前信号x(n)进行幅度补偿和相位旋转，得到预失真器的输出信号； 2.3)预失真器的输出信号经过数模转换、上变频后，送到功率放大器的输入端。
3.根据权利要求I所述的适合硬件实现的查询表数字预失真方法，其特征在于，进一步包含以下步骤 3)实时更新预失真器。
4.根据权利要求3所述的适合硬件实现的查询表数字预失真方法，其特征在于，所述的步骤3)具体为 3.I)功率放大器输出的射频信号经过衰减耦合、模拟下变频和模数变换后，得到的功放反馈采样信号y(n) ；y(n)和功放输入采样信号z (n)经过环路延时估计算法，得到模拟链路延时的估计值T ； 3.2)经过延时匹配后的x(n- T )与y(n)利用最小均方误差(LMS)自适应算法和线性插值算法相结合的查询表更新策略计算出新的预失真因子，根据索引值将其幅度值和相位值写入二维查询表中，更新原有的表项。
5.根据权利要求2所述的适合硬件实现的查询表数字预失真方法，其特征在于，索引值X的生成采用功率法，按照下述公式生成
6.根据权利要求4所述的适合硬件实现的查询表数字预失真方法，其特征在于，所述的最小均方误差(LMS)自适应算法具体为 首先，计算经过查询表校正后系统的幅度误差^和相位误差和ee er=rOUt-Grin ; e 0 = 0 out- 9 in ； 其中rin和Iwt分别表示预失真器的输入信号幅度和功放的反馈信号幅度；G为功放的理想线性增益；0 ^和0 out分别表示预失真器的输入信号相位和功放的反馈信号相位；然后，按以下迭代步骤对查询表的幅度信息a和相位信息0进行更新a i+i = a i-y rer ; 0 i+i = 0 i_ U 0 e 0 ; 其中，和ii 0分别表示幅度表LMS步进因子和相位表LMS步进因子。
7.根据权利要求6所述的适合硬件实现的查询表数字预失真方法，其特征在于，所述的线性插值算法具体为 使用一个与索引值X索引地址数目一致的地址更新指示器，若地址位置N的数据已经经过迭代，则指示器对此进行记录；同时从位置N向上和向下进行搜索，查找与位置N地址位置距离最近的、且同样已经经过迭代的地址I (N-L1)和地址2 (N+L2);对当前地址和地址I、地址2之间的幅度信息、相位信息分别进行线性插值
8.根据权利要求7所述的适合硬件实现的查询表数字预失真方法，其特征在于，所述的LMS自适应算法和线性插值算法相结合的查询表更新策略线性插值算法，更新策略如下对满足X>Xth (Xth为门限地址)的索引地址，在该索引地址和地址I、地址2之间进行线性内插；对满足X ( Xth的索引地址，则采用常规的LMS算法。
9.根据权利要求4所述的适合硬件实现的查询表数字预失真方法，其特征在于，所述的环路延时估计算法，具体为首先，查询表初始化，将幅度表的所有表项置为I、相位表的所有表项置为0，得到功放输入采样信号z (n) =X (n);其次，计算功放输入采样信号z (n)和功放反馈采样信号I (n)的互相关函数A1,OO = j乏-Ot)的最大幅值得到反馈环路 I、Tl=I延时量A ;互相关函数的硬件实现采用Ibit符号相关算法 其中，sgn(x)表示符号函数； 表示同或运算；Zmi和表示z(n)的I路和Q路信号，yn, i和q表不y (n)的I路和Q路彳目号。
10.一种用于实现查询表数字预失真方法的装置，基于FPGA，用于对宽带通信发射机中非线性功率放大器进行校正，其特征在于，包括查询表预失真器模块、查询表更新模块、环路延时估计与匹配模块。
11.根据权利要求10所述的用于实现查询表数字预失真方法的装置，其特征在于，所述的查询表预失真器模块包括索引值X生成模块、索引值Y生成模块、包含幅度信息的二维查询表、包含相位信息的二维查询表、数模转换器、上变频模块；所述的查询表预失真器模块采用当前信号功率和差分历史功率作为二维索引值； 所述的查询表更新模块包括功率衰减器、下变频模块、模数转换器和更新算法模块；所述的更新算法模块采用了 LMS算法和线性插值算法相结合的查询表内容更新策略，每一次递归改变当前地址的查询表内容、与当前地址相关联的地址的查询表内容； 所述的环路延时估计与匹配模块包括=Ibit符号相关延时估计算法模块和延时匹配模块
全文摘要
本发明涉及一种适合硬件实现的基于查询表的数字预失真方法和装置，步骤如下1)根据当前输入信号和历史输入信号分别生成二维索引值；2)根据索引值在二维查询表预失真器中查找预失真因子，进行预失真处理。本发明所述的方法在同等功放记忆深度情况下收敛的速度更快，而且该索引方法非常适合硬件实现；预失真查询表的更新采用自适应的最小均方误差算法和线性内插算法相结合的方法，有效地加快了查询表的收敛速度；采用1比特符号相关算法对预失真装置模拟链路的延时进行估算，降低了算法硬件实现的复杂度。
文档编号H03F1/32GK102723915SQ20121023449
公开日2012年10月10日 申请日期2012年7月6日 优先权日2012年7月6日
发明者吴晓芳, 石江宏, 邓振淼, 邱绕谋, 郑灵翔 申请人:厦门大学