一种功率放大器建模及数字预失真方法

本发明涉及通信，具体涉及一种功率放大器建模及数字预失真方法。

背景技术：

1、近年来，无线通信系统向着高速率、低时延的方向发展，为提高通信速率，无线通信系统广泛采用正交频分复用调制等非恒包络的高阶调制方式进行信号调制。功率放大器作为无线通信系统发射机的核心器件，具有极强的非线性与记忆效应，而经高阶调制的宽带信号更容易受其非线性与记忆效应的影响，从而影响无线通信系统正常通信。

2、在宽带无线通信场景下，现代无线通信系统广泛使用高阶调制的宽带信号进行通信。在宽带信号激励下，通信系统功放的非线性和记忆特性都会增强。因此，在基于数字预失真技术抑制功放失真特性，提升功放线性度时，需要一种能够准确拟合强非线性功放的功放模型。与此同时，从现代无线通信系统实际需求出发，数字预失真技术通常需要在硬件实现。然而，硬件平台的资源是有限的，这对功放模型复杂度提出了严格的要求。过于复杂的功放模型，不仅会消耗更多资源、降低处理速度，影响通信系统实时性能，还会因为需要求解的模型系数过于庞大，而导致系数收敛慢甚至不收敛的问题。因而，在建立功放模型时找到模型复杂度与精度之间的平衡十分关键。在宽带信号激励下，对数字预失真器的处理带宽提出了更高的要求，现有针对此问题的降采样数字预失真等方法存在算法复杂度高、实际应用困难及预失真效果不佳等问题。此外，现有数字预失真方法收敛时间长，将会延长无线通信系统启动时间与实时性能，无法满足无线通信系统低时延通信的性能需求，这对数字预失真的快速收敛提出更高的要求。

技术实现思路

1、为解决现有的功率放大器模型精度不佳、无法平衡复杂度与精度的难题，本发明一方面提供一种功率放大器建模，包括：以基带信号作为输入，构建基于混合交叉记忆多项式的功率放大器模型，该功率放大器模型包括混合交叉记忆多项式的第一子模型和第二子模型，其具体表达式为：

2、

3、其中，y′(n)表示所述功率放大器模型的输出信号，n表示功率放大器模型输入信号的序号，k表示功率放大器模型非线性阶数，k表示功率放大器模型当前非线性阶数，q表示功率放大器模型的记忆深度，q表示功率放大器模型当前记忆深度，x′(n-q)表示功率放大器模型输入信号经过q次延时的信号，a′kq表示功率放大器模型中所述第一子模型的系数，b′kq和c′kq分别表示所述第二子模型的不同系数，x′(n)表示功率放大器模型的当前输入信号，x′g(n)表示功率放大器模型当前输入信号的共轭，x′g(n-q)表示功率放大器模型当前输入信号经过q次延时后信号的共轭。

4、为解决现有的预失真处理方法收敛时间长的技术难题，为了提升功率放大器输出线性度，本发明第二方面提出了一种数字预失真方法，该方法基于本发明第一方面提出的功率放大器建模方法建立功率放大器模型及其逆模型，将基带信号输入数字预失真器得到预失真信号，利用预失真信号作为功率放大器的输入。

5、进一步的，采用最小二乘算法求解所述功率放大器逆模型的系数。

6、进一步的，所述数字预失真器为查找表结构的数字预失真器，通过并行架构的数字预失真器对基带信号做预失真处理，得到预失真信号，其具体过程包括：

7、s401：将并行的基带信号输入并行架构的数字预失真器，经过拆分并重新组合得到两组串行基带信号；

8、s402：计算所述串行基带信号模值；

9、s403：将所述串行基带信号模值作为查找表索引，查找表项，计算得到预失真信号。

10、进一步的，s402中，利用多维度融合的cordic算法计算所述串行基带信号模值。

11、本发明的有益效果：首先，本发明构建了基于混合交叉记忆多项式的对功率放大器模型，该模型在保留对精度影响较大的对角项元素的基础上，添加用于修正功放强非线性与记忆效应的交叉项元素，能够有效平衡模型复杂度与精度；其次，基于混合交叉记忆多项式的对功率放大器模型，本发明构建了查找表结构的数字预失真器，通过并行架构的数字预失真器对基带信号做预失真处理提升预失真处理带宽，满足宽带无线通信系统中宽带信号的需求；本发明还从旋转控制、跨越迭代及校正因子计算优化三个方面综合考虑，提出一种多维度融合的cordic算法用于预失真查找表索引计算，减少资源占用，提升工作效率，降低数字预失真器的收敛时间，满足无线通信系统低时延通信需求。

技术特征：

1.一种功率放大器建模，其特征在于，以基带信号作为输入，构建基于混合交叉记忆多项式的功率放大器模型，所述功率放大器模型包括混合交叉记忆多项式的第一子模型和第二子模型，其具体表达式为：

2.一种数字预失真方法，其特征在于，基于权利要求1所述的一种功率放大器建模方法建立功率放大器模型及其逆模型，将基带信号输入数字预失真器得到预失真信号，利用预失真信号作为功率放大器的输入。

3.根据权利要求2所述的数字预失真方法，其特征在于，所述功率放大器逆模型的表达式具体为：

4.根据权利要求2所述的数字预失真方法，其特征在于，采用最小二乘算法求解所述功率放大器逆模型系数，其具体过程包括：

5.根据权利要求2所述的数字预失真方法，其特征在于，所述数字预失真器为查找表结构的数字预失真器，通过并行架构的数字预失真器对基带信号做预失真处理，得到预失真信号，其具体过程包括：

6.根据权利要求5所述的数字预失真方法，其特征在于，s401具体为：

7.根据权利要求5所述的数字预失真方法，其特征在于，s402中，利用多维度融合的cordic算法计算所述串行基带信号模值，其具体过程包括：

8.根据权利要求5所述的数字预失真方法，其特征在于，在s403中，所述预失真信号计算公式表示为：

技术总结
本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种功率放大器建模及数字预失真方法。本发明构建了基于混合交叉记忆多项式的对功率放大器模型，能够有效平衡模型复杂度与精度；基于所述对功率放大器模型及其逆模型，将基带信号输入数字预失真器得到预失真信号，利用预失真信号作为功率放大器的输入，提升功率放大器输出线性度。所述预失真信号为查找表结构的数字预失真器并且并行架构设计，通过数字预失真器对基带信号做预失真处理提升预失真处理带宽；本发明设计多维度融合的Cordic算法，用于预失真查找表索引计算，降低资源占用与收敛时间。

技术研发人员：赵国锋,顾阳,徐川,罗嘉,韩珍珍
受保护的技术使用者：重庆邮电大学
技术研发日：
技术公布日：2024/8/26