基于分段记忆多项式的功率放大器建模及数字预失真方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于功率放大器线性化技术领域，特别是一种基于分段记忆多项式的功率 放大器建模及数字预失真方法。
【背景技术】
[0002] 随着无线通信技术的迅速发展，通信频段越来越拥挤。为了能在有限频带内传输 尽可能多的信息，现代通信系统普遍采用高频谱利用率的非恒定包络信号，导致功率放大 器回退幅度增大，效率受限。
[0003] 由于包络跟踪功率放大器具有提升自身功率效率的特性，它的输出信号的线性度 比一般固定偏置功率放大器的线性度更差，更加需要线性化技术对其进行线性补偿，但是 因为包络跟踪功率放大器结构组成的特殊性，一般固定偏置功率放大器线性化方法对其并 不完全适用，因此，针对包络跟踪功率放大器特性的功率放大器的线性化方法研宄显得尤 其重要。
[0004] 而包络跟踪功率放大器在不同功率区域的非线性性能有差异，所以去线性化包络 跟踪功率放大器时，数字预失真的幅度特性和相位特性表示上显示出功率扩张和压缩会同 时发生，而且在不同的区别振幅和相位改变会不一致。因此，如果单独使用一个记忆多项式 的话需要的非线性阶数会特别高，高阶的非线性会降低系统性能。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种基于分段记忆多项式的功率放大器建模及数字预失 真方法。
[0006] 实现本发明目的的技术方案为：一种基于分段记忆多项式的功率放大器建模方 法，包括以下步骤：
[0007] 步骤1、定义至少一个阈值，将原始信号分解，得到子信号；
[0008] 步骤2、对子信号进行记忆多项式处理；
[0009] 步骤3、将子信号的输出信号进行合并，得到最后的输出信号；
[0010] 步骤4、以功率放大器的输入信号和输出信号进行建模。
[0011] 一种基于分段记忆多项式的功率放大器建模方法的数字预失真方法，包括以下步 骤：
[0012] 第一步、以功率放大器的输出信号为输入信号，功率放大器的输入信号为输出信 号，建立功率放大器逆模型，即为预失真器模型；
[0013] 第二步、将原始信号进入预失真器进行预失真处理；
[0014] 第三步、将处理好的信号输入到功率放大器进行放大处理；
[0015] 第四步、将放大后的输出信号发送给频谱分析仪，频谱分析仪采集并显示输出信 号；
[0016] 第五步、判断输出信号的邻信道功率比是否达到预期值，如果是则结束，如果否， 则返回步骤1对功率放大器的信号重新进行建模，直至输出信号的邻信道功率比达到预期 值。
[0017] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：（1)本发明的建模方法可以精确地描述 宽带射频功率放大器的非线性特性，数字预失真方法可以有效提高宽带射频功率放大器的 线性度；（2)本发明在对功率放大器进行建模时采用分段的记忆多项式模型，该模型相比 于常规的记忆多项式的建模精度有所提高，比Volterra级数模型的计算量小，结构简单， 计算时间更短。
[0018] 下面结合附图对本发明做进一步说明。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明的基于分段记忆多项式的功率放大器建模及数字预失真方法流程 图。
[0020] 图2为本发明的矢量阈值分解空间图。
[0021] 图3为本发明实施例在AR功率放大器的基础上建模的仿真图。
[0022] 图4为本发明实施例在包络跟踪功率放大器的基础上建模的仿真图。
[0023] 图5为本发明实施例在AR功率放大器的基础上的迭代仿真图。
【具体实施方式】
[0024] 结合图1，一种基于分段记忆多项式的功率放大器建模方法，包括以下步骤：
[0025] 步骤1、定义一个或多个阈值，将原始信号分解，得到子信号；具体为：
[0026] 定义一个或多个的阈值：
[0027] τ = {λ" λ2，…，λΝ} (1)
[0028] 式⑴中λΝ为输入复包络信号的振幅值，λ Z λ2〈…〈λΝ，N为设置的总的阈值 数目，N多1 ;输入信号为复包络信号，阈值不是单独的实数值，而是一系列的圆，λΝ为第N 个阈值圆的半径，如图2所示；
[0029] 阈值圆将信号空间划分为多个区域，然后在相对应的区间内将输入复包络信号分 为多个子信号，在s区域里第s个子信号为：
【主权项】
1. 一种基于分段记忆多项式的功率放大器建模方法，其特征在于，包括w下步骤： 步骤1、定义至少一个阔值，将原始信号分解，得到子信号； 步骤2、对子信号进行记忆多项式处理； 步骤3、将子信号的输出信号进行合并，得到最后的输出信号； 步骤4、W功率放大器的输入信号和输出信号进行建模。
2. 根据权利要求1所述的基于分段记忆多项式的功率放大器建模方法，其特征在于， 步骤1所述的定义至少一个阔值，将原始信号分解，得到子信号，具体为： 定义至少一个的阔值： T= {入。入2,…，入J (1) 式（1)中入历输入复包络信号的振幅值，入l<入2<…<^W，N为设置的总的阔值数目， 1 ;输入信号为复包络信号，阔值为一系列的圆，Aw为第N个阔值圆的半径； 阔值圆将信号空间划分为多个区域，然后在相对应的区间内将输入复包络信号分为多 个子信号，在S区域里第S个子信号为：
(2) 式（2)中，x(n)表示采样时刻为n时的输入信号，|x(n)I是x(n)的幅度值，是表示x(n)的相位；且人。=0和1《S《化1 ; 分解的子信号表不为： X(n) =[Xi(n)，X2(n)，…，Xn4(n) ] (3) 式做中
3. 根据权利要求2所述的基于分段记忆多项式的功率放大器建模方法，其特征在于， 步骤2所述的对子信号进行记忆多项式处理，具体为： 记忆多项式模型由Volterra级数模型简化得到，其表达式：
(4) 式（4)中，y(n)表示采样时刻为n时的输出信号，ak。表示系统的系数，K表示多项式的 阶数，1《k《K，Q表示多项式的记忆长度，0《q《Q; W记忆多项式为每个子信号构建子函数，对于正在S区域中的第S个子信号x,(n)，它 的子函数有如下关系式：
(5) 式妨中，x>)和u>)分别表示子信号的独立的输入和输出，K康示子信号的阶数， 1《K,，Q,为子信号的记忆长度，0《qQ,，为子信号的系统系数。
4. 根据权利要求3所述的基于分段记忆多项式的功率放大器建模方法，其特征在于， 步骤3所述的将子信号的输出信号进行合并，得到最后的输出信号；具体为：
(6) 式化）中，u(n)为功率放大器的输出信号。
5. 根据权利要求4所述的基于分段记忆多项式的功率放大器建模方法，其特征在于， 步骤4中W功率放大器的输入信号和输出信号采用最小二乘法进行建模。
6. -种基于权利要求1所述的基于分段记忆多项式的功率放大器建模方法的数字预 失真方法，其特征在于，包括W下步骤： 第一步、W功率放大器的输出信号为输入信号，功率放大器的输入信号为输出信号，建 立功率放大器逆模型，即为预失真器模型； 第二步、将原始信号进入预失真器进行预失真处理； 第=步、将处理好的信号输入到功率放大器进行放大处理； 第四步、将放大后的输出信号发送给频谱分析仪，频谱分析仪采集并显示输出信号； 第五步、判断输出信号的邻信道功率比是否达到预期值，如果是则结束，如果否，则返 回步骤1对功率放大器的信号重新进行建模，直至输出信号的邻信道功率比达到预期值。
7. 根据权利要求6所述的基于分段记忆多项式的功率放大器建模方法的数字预失真 方法，其特征在于，第五步中所述的预期值为-50地C。
【专利摘要】本发明公开了一种基于分段记忆多项式的功率放大器建模及数字预失真方法，建模方法利用矢量阈值分解技术将功率放大器原始输入信号分解为若干子信号，对各子信号分别进行记忆多项式展开，对展开结果进行合并作为功率放大器的最终输出信号；数字预失真方法基于该模型构建数字预失真器，对功率放大器进行线性化处理。本发明的建模方法可以精确描述宽带射频功率放大器的非线性特性，相应的数字预失真方法有效提高了宽带射频功率放大器线性度。
【IPC分类】H03F3-20, H03F1-32
【公开号】CN104796091
【申请号】CN201510173582
【发明人】王晶琦, 蒋志芳, 吴青青, 吴文
【申请人】南京理工大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月13日