一种移动通信系统的数字预失真处理装置及方法与流程

本发明涉及对失真放大器进行数字预失真处理的技术领域，尤其是涉及一种移动通信系统的数字预失真处理装置及方法。

背景技术：

DPD(Digital Pre-Distortion，数字预失真)技术是解决通信系统中失真放大器的非线性失真的一项技术，通常使用DPD技术的通信系统设置有专门的DPD处理模块，用于提取失真放大器的输出信号，根据所述输出信号处理后计算出所述失真放大器的非线性失真，然后预先对输入所述失真放大器的基带信号作非线性失真补偿，所述非线性失真补偿值与所述失真放大器的非线性失真互补，从而使所述失真放大器的输出信号的非线性失真降低。随着多天线通信技术的发展，DPD技术在多天线通信系统中的应用越来越广泛。

目前在多天线系统中，为提高系统的线性度，通常把多天线系统看成多个独立的单天线系统，分别对每个天线系统地失真放大器进行线性化处理，对应N根天线的多天线系统就必须有N套各自独立的数字预失真，这样不仅大大增加了整体系统的成本，而且大大增加了系统设计的复杂度。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明解决的技术问题是提供移动通信系统的数字预失真处理装置及方法，以降低系统成本和系统设计的复杂度。

本发明的技术方案是：一种移动通信系统的数字预失真处理装置，包括预失真处理器、多条收发天线和连接在预失真处理器与多条收发天线之间多条上行发送链路，

所述上行发送链路包括依次连接的D/A转换模块、滤波器、上变频器和功率放大器；

还包括连接在各条所述发射链路输出端和所述预失真处理器之间一条反馈链路，反馈链路根据接收到的数字中频反馈信号，进行预失真系数的计算，并将计算结果传送给预失真处理器；

所述预失真处理器用于保存和更新预失真系数表，获取当前时隙各载波信号的基带数字信号的均值幅度，根据所述当前时隙各载波信号的基带数字信号的均值幅度，计算得到当前时隙的DPD输入幅度均值，根据所述当前时隙的DPD输入幅度均值从预失真系数表中选取对应的预失真系数对所接收的当前时隙的基带数字信号进行预失真处理，生成预失真基带数字信号输出。

进一步，所述预失真处理器包括：

时隙幅度均值计算模块，用于接收各载波信号的基带数字信号的均值幅度，根据所接收的各载波信号的基带数字信号的均值幅度，计算得到当前时隙的DPD输入幅度均值，将所述当前时隙的DPD输入幅度均值输出给预失真系数查找模块；

预失真系数查找模块，用于保存和更新预失真系数表，根据来自时隙幅度均值计算子模块的当前时隙的DPD输入幅度均值，从预失真系数表中选取对应的预失真系数，将所选取的预失真系数提供给DPD前向处理模块；

DPD前向处理模块，用于利用来自预失真系数查找模块的预失真系数，对所接收的当前时隙的基带数字信号进行预失真处理，生成预失真基带数字信号输出。

进一步，所述反馈链路包括依次连接的多路模拟开关、下变频模块、滤波模块、A/D转换模块和反馈功率计算模块；

所述多路模拟开关分别连接各条所述发射链路上的功率放大器的输出端，用于择一地选通各个所述功率放大器的输出端，将所述功率放大器输出的射频信号传输至所述下变频模块；

所述下变频模块用于将接收的射频信号转换成中频信号；

所述滤波模块用于对所述中频信号进行选频滤波；

所述A/D转换模块用于对滤波后的所述中频信号进行采样，将所述中频信号转换为数字基带形式的反馈信号后传送至所述反馈失真计算模块。

进一步，所述预失真系数查找模块包括：

预失真系数存储单元，用于保存和更新预失真系数表；

控制单元，用于接收来自时隙幅度均值计算模块的当前时隙的DPD输入幅度均值，根据所述当前时隙的DPD输入幅度均值，从预失真系数存储单元中的预失真系数表中选取预失真系数，将所选取的预失真系数提供给DPD前向处理模块。

一种移动通信系统的数字预失真处理方法，包括：

将各天线的反馈信号分别送入多路模拟开关的各信号输入端；

初始化时，通过切换多路模拟开关将默认的反馈信号输出到反馈链路，反馈链路根据接收到的数字中频反馈信号，进行预失真系数的计算，并将计算结果传送给预失真处理器；

预失真处理器获取当前时隙各载波信号的基带数字信号的均值幅度；

根据所述当前时隙各载波信号的基带数字信号的均值幅度，计算得到当前时隙的DPD输入幅度均值；

所述预失真系数查找模块接收来自反馈链路的预失真系数及DPD输入幅度均值，利用所述预失真系数对预失真系数表中与所述DPD输入幅度均值对应的预失真系数进行更新；

DPD前向处理模块利用所述选取的预失真系数对所接收的当前时隙的基带数字信号进行预失真处理，生成预失真基带数字信号输出。

判断是否需要切换反馈信号；

当需要切换反馈信号时，通过切换多路模拟开关将需要的反馈信号切换输出到反馈链路。

进一步包括：接收当前时隙各载波信号的基带数字信号，对所述当前时隙各载波信号的基带数字信号的均值幅度进行计算，得到各载波信号的基带数字信号的均值幅度。

进一步，所述对当前时隙各载波信号的基带数字信号的均值幅度进行计算为：对当前时隙每个载波信号的基带数字信号，将该载波信号的基带数字信号的当前时隙的相邻N点的幅度相加求取平均值，得到该载波信号的基带数字信号的均值幅度。

进一步，所述根据当前时隙各载波信号的基带数字信号的均值幅度，计算得到当前时隙的DPD输入幅度均值为：对所述当前时隙各载波信号的基带数字信号的均值幅度计算平方和，对所计算的平方和进行开二次方运算，得到当前时隙的DPD输入幅度均值；

或者为：利用预先确定的各载波信号的基带数字信号的增益值，对当前时隙各载波信号的基带数字信号进行增益计算，对所述进行增益计算后的当前时隙各载波信号的基带数字信号的均值幅度计算平方和，对所计算的平方和进行开二次方运算，得到当前时隙的DPD输入幅度均值。

进一步，所述进行预失真系数的计算之前，进一步包括：接收到所述当前时隙的DPD输入幅度均值；

所述利用所计算的预失真系数更新预失真系数表为：利用所计算的预失真系数对预失真系数表中与所述DPD输入幅度均值对应的预失真系数进行更新。

本发明具有的优点和积极效果是：从上述方案可以看出，本发明中的预失真处理器通过获取载波信号当前时隙各载波的基带数字信号的均值幅度，来计算当前时隙的DPD输入幅度均值，以根据当前时隙的DPD输入幅度均值从预失真系数表中选取对应的预失真系数。从而利用数字调制单元对所接收的当前时隙的基带数字信号进行处理的时间差，完成预失真系数的选取，提高了数据发送的效率。

此外，本发明中以时隙为单位进行预失真处理，充分考虑了不同时隙之间可能的功率突变情况，例根据，有些系统中不同时隙之间的功率可能相差十几个分贝(dB)以上，因此以时隙为单位进行处理时，时隙之间功率的突变不会相互影响，使得对当前时隙基带数字信号的预失真系数的选取更加准确。

同时，由于本发明一种移动通信系统的数字预失真处理方法中，利用所述动通信系统的数字预失真处理装置的反馈通道的反馈信号计算所述反馈预失真系数，无需另外设置专门的失真调整DPD反馈模块，因此方法实现的成本较低。

附图说明

图1是本发明移动通信系统的数字预失真处理装置的结构示意图；

图2是本发明移动通信系统的数字预失真处理装置的优选实施方式示意图；

图3是本发明移动通信系统的数字预失真处理装置的装置中预失真系数查找模块的内部结构示意图；

图4是本发明移动通信系统的数字预失真处理方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细说明。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明进一步详细说明。

图1为本发明实施例中动通信系统的数字预失真处理装置的一个结构示意图。根据图1所示，该装置包括：一种移动通信系统的数字预失真处理装置，包括预失真处理器、多条收发天线和连接在预失真处理器与多条收发天线之间多条上行发送链路，

所述上行发送链路包括依次连接的D/A转换模块、滤波器、上变频器和功率放大器；

还包括连接在各条所述发射链路输出端和所述预失真处理器之间一条反馈链路，反馈链路根据接收到的数字中频反馈信号，进行预失真系数的计算，并将计算结果传送给预失真处理器；

所述预失真处理器用于保存和更新预失真系数表，获取当前时隙各载波信号的基带数字信号的均值幅度，根据所述当前时隙各载波信号的基带数字信号的均值幅度，计算得到当前时隙的DPD输入幅度均值，根据所述当前时隙的DPD输入幅度均值从预失真系数表中选取对应的预失真系数对所接收的当前时隙的基带数字信号进行预失真处理，生成预失真基带数字信号输出。

发送链路中的D/A转换模块对数字信号转换为模拟信号并传送给滤波器，滤波器对所述中频信号进行选频滤波，上变频模块用于接收中频信号并将其转换成发送的射频信号，功率放大器射频信号进行功率发达后进行发送。

反馈链路用于根据发送链路输出的信号，生成数字中频反馈信号输出。

预失真处理器根据来自反馈单元的数字中频反馈信号和来自预失真处理器的基带数字信号，进行预失真系数的计算，由预失真处理器对预失真系数表进行更新。

上述装置中，预失真处理器具体实现时，可根据图2中所示，包括：时隙幅度均值计算模块、预失真系数查找模块和DPD前向处理模块。

其中，基带均值幅度测量模块用于接收当前时隙各载波的基带数字信号，对所述当前时隙各载波的基带数字信号的均值幅度进行计算，将计算得到的各载波的基带数字信号的均值幅度输出给时隙幅度均值计算模块。其中，计算各载波的基带数字信号的均值幅度可以是：对当前时隙每个载波的基带数字信号，将该载波的基带数字信号的当前时隙的相邻N点的幅度相加求取平均值，得到该载波的基带数字信号的均值幅度。

时隙幅度均值计算模块用于根据来自基带均值幅度测量模块的各载波的基带数字信号的均值幅度，计算得到当前时隙的DPD输入幅度均值，将所述当前时隙的DPD输入幅度均值输出给预失真系数查找模块。其中，计算当前时隙的DPD输入幅度均值的方法可以是：对所述当前时隙各载波的基带数字信号的均值幅度计算平方和，对所计算的平方和进行开二次方运算，得到当前时隙的DPD输入幅度均值；或者可以是：利用预先确定的各载波的基带数字信号的增益值，对当前时隙各载波的基带数字信号进行增益计算，对所述进行增益计算后的当前时隙各载波的基带数字信号的均值幅度计算平方和，对所计算的平方和进行开二次方运算，得到当前时隙的DPD输入幅度均值。例根据：假设共有N个载波，则预先确定的各载波的基带数字信号的增益值可以为根据数字调制单元的处理特性所确定的增益，记为G(f_n)，当前时隙各载波的基带数字信号的均值幅度记为A_{IQ_baseband}(f_n)，其中，n＝0，1，...，N-1，则当前时隙的DPD输入幅度均值A_{DPD_input}为：ADPD_input=Σn=0N-1|AIQ_baseband(fn)·G(fn)|2.]]>

预失真系数查找模块用于保存和更新预失真系数表，根据来自时隙幅度均值计算子模块的当前时隙的DPD输入幅度均值，从预失真系数表中选取对应的预失真系数，将所选取的预失真系数提供给DPD前向处理模块。其中，预失真系数查找模块中预先存储有预失真系数与当前时隙的DPD输入幅度均值的映射关系，因此根据当前时隙的DPD输入幅度均值及其与预失真系数的映射关系，从预失真系数表中选取对应的预失真系数。

DPD前向处理模块用于利用来自预失真系数查找模块的预失真系数，对所接收的当前时隙的基带数字信号进行预失真处理，生成预失真基带数字信号输出。

图3示出了图1和图2所示装置中预失真系数查找模块具体实现时的一种内部结构示意图，根据图3所示，预失真系数查找模块可包括：预失真系数存储单元和控制单元。

其中，预失真系数存储单元，用于保存和更新预失真系数表。

控制单元，用于接收来自时隙幅度均值计算模块的当前时隙的DPD输入幅度均值，根据所述当前时隙的DPD输入幅度均值，从预失真系数存储单元中的预失真系数表中选取对应的预失真系数，将所选取的预失真系数提供给DPD前向处理模块。

预失真系数存储单元接收来自反馈链路的预失真系数及DPD输入幅度均值，利用预失真系数对预失真系数表中与DPD输入幅度均值对应的预失真系数进行更新。

其中，控制单元也可以从预失真系数查找模块中分离出来，并与时隙幅度均值计算模块集成在一起，构成时隙幅度均值计算及控制模块，相应地，预失真系数查找模块变为预失真系数存储模块。

预失真系数存储模块中存储有预失真系数与当前时隙的DPD输入幅度均值的映射关系，因此根据当前时隙的DPD输入幅度均值及其与预失真系数的映射关系，从预失真系数表中选取预失真系数。

预失真系数存储模块接收来自反馈链路的预失真系数及DPD输入幅度均值，利用所述预失真系数对预失真系数表中与所述DPD输入幅度均值对应的预失真系数进行更新。

其中，计算当前时隙的DPD输入幅度均值的方法同样可以是：对所述当前时隙各载波的基带数字信号的均值幅度计算平方和，对所计算的平方和进行开二次方运算，得到当前时隙的DPD输入幅度均值；或者可以是：利用预先确定的各载波的基带数字信号的增益值，对当前时隙各载波的基带数字信号进行增益计算，对所述进行增益计算后的当前时隙各载波的基带数字信号的均值幅度计算平方和，对所计算的平方和进行开二次方运算，得到当前时隙的DPD输入幅度均值。

各天线载波信号与预失真处理器之间可设置基带数字中频接口，该接口可以是单独的物理接口实现，也可以为用户自定义接口，或基于标准协议设定的接口。例根据：通用的公共无线接口(CPRI，Common Public Radio Interface)，或者公开的基站架构接口(OBSAI，Open Base Station Architecture Initiative)等。

以上对本发明实施例中对移动通信系统的数字预失真处理装置进行了详细描述，下面再对本发明实施例中对基带信号进行数字预失真处理方法进行详细描述。

图4示出了本发明实施例中对基带信号进行数字预失真处理方法的示例性流程图。根据图4所示，该流程包括：

将各天线的反馈信号分别送入多路模拟开关的各信号输入端；

初始化时，通过切换多路模拟开关将默认的反馈信号输出到反馈链路，反馈链路根据接收到的数字中频反馈信号，进行预失真系数的计算，并将计算结果传送给预失真处理器；

预失真处理器获取当前时隙各载波信号的基带数字信号的均值幅度；

根据所述当前时隙各载波信号的基带数字信号的均值幅度，计算得到当前时隙的DPD输入幅度均值；

所述预失真系数查找模块接收来自反馈链路的预失真系数及DPD输入幅度均值，利用所述预失真系数对预失真系数表中与所述DPD输入幅度均值对应的预失真系数进行更新；

DPD前向处理模块利用所述选取的预失真系数对所接收的当前时隙的基带数字信号进行预失真处理，生成预失真基带数字信号输出。

判断是否需要切换反馈信号；

当需要切换反馈信号时，通过切换多路模拟开关将需要的反馈信号切换输出到反馈链路。

本步骤中，计算当前时隙的DPD输入幅度均值的方法可以是：对所述当前时隙各载波的基带数字信号的均值幅度计算平方和，对所计算的平方和进行开二次方运算，得到当前时隙的DPD输入幅度均值；或者可以是：利用预先确定的各载波的基带数字信号的增益值，对当前时隙各载波的基带数字信号进行增益计算，对所述进行增益计算后的当前时隙各载波的基带数字信号的均值幅度计算平方和，对所计算的平方和进行开二次方运算，得到当前时隙的DPD输入幅度均值。

例根据：假设共有N个载波，则预先确定的各载波的基带数字信号的增益值可以为根据数字调制单元的处理特性所确定的增益，记为G(f_n)，当前时隙各载波的基带数字信号的均值幅度记为A_{IQ_baseband}(f_n)，其中，n＝0，1，...，N-1，则当前时隙的DPD输入幅度均值A_{DPD_input}为：ADPD_input=Σn=0N-1|AIQ_baseband(fn)·G(fn)|2.]]>

根据当前时隙的DPD输入幅度均值从已存储的预失真系数表中选取对应的预失真系数。

本实施例中，预先存储有预失真系数与当前时隙的DPD输入幅度均值的映射关系，因此根据当前时隙的DPD输入幅度均值及其与预失真系数的映射关系，从已存储的预失真系数表中选取对应的预失真系数。

利用所选取的预失真系数对所接收的当前时隙的基带数字信号进行预失真处理，生成预失真基带数字信号输出。

此外，本方法中进一步包括：根据预失真基带数字信号和由预失真基带数字信号得到的数字中频反馈信号，进行预失真系数的计算，利用所计算的预失真系数生成或更新预失真系数表。

并且，进一步地，可接收当前时隙的DPD输入幅度均值，并在接收到当前时隙的DPD输入幅度均值后，根据预失真基带数字信号和由预失真基带数字信号得到的数字中频反馈信号，进行预失真系数的计算，之后，利用所计算的预失真系数对预失真系数表中与所接收DPD输入幅度均值对应的预失真系数进行更新。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。