专利名称：：预失真器、预失真方法和预失真系统的制作方法
技术领域：
：本发明和功率放大器相关，更具体地说，和功率放大器非线性的校正相关。
背景技术：
：随着通信系统的发展，各种高频谱效率的调制方式得到广泛应用。这些调制方式的调制信号具有非恒定包络，对发射机内的功率放大器的线性提出了很高要求。因此功放的线性化方法成为一种必须的技术。数字基带预失真由于其简单灵活，实现成本低而成为一种有效的功放线性化方法。采用功放输出信号的带外功率、带内带外功率比等标量信息作为优化目标的预失真方法可以避免反馈回路的延时、I/Q非平衡等因素的影响，更加简便有效。图1中给出了应用现有技术的预失真方法的原理框图。如图1所示，来自信源101的基带信源信息经过查找表预失真器102后，得到幅度预失真值和相位预失真值，乘法器103将基带信源信息与预失真值相乘，得到预失真后的信号，此信号由数模转换器104转换为模拟信号。此模拟信号经过上变频器105上变频转换为射频信号后，输入功率放大器(亦称功放)106。经功率放大器106进行放大后的信号经过天线发送。同时功放输出的一部分信号经过下变频器107下变频后反馈至模数转换器108，经过模数转换器108采样后得到反馈的功放输出数字基带信号。在带外功率计算模块109中利用数字信号处理技术对此基带信号进行分析，可得到该数字基带信号的带外功率值。然后在模块110中，将带外功率值作为目标函数对查找表预失真器102的参数进行优化，利用优化算法更新预失真器的参数，从而实现自适应预失真过程。在此类算法中，关键问题之一是采用怎样的结构与算法来实现查找表预失真器及其中使用的预失真参数的更新。现有的一些技术通过测量各种环境条件下的功放特性，计算一组预失真参数，存入预失真器，并根据当前的工作状态来选择对应的预失真参数。但这些方法的灵活性较差，同时需要较大的存储量和测试工作。美国专利US6731168预存了高温条件及低温条件下的两张查找表，根据反馈回的温度信息自适应控制插值因子，在这两张表之间进行插值得到当前的预失真表。这种方法使得预失真器的参数介于W，l]范围之内，十分利于硬件实现。同时在自适应更新过程中的预失真表始终限制在预存的高温查找表与低温查找表之间，不会产生发散现象，性能稳定。但这种方法需要一个功放热模型用以产生插值因子，这个热模型在实际中不易获得。此外在同一功放温度下，各个查找表索引值处的插值因子完全相同，这样通过插值得到的预失真表的自由度较小，灵活性差。
发明内容本发明针对现有技术的这些问题作出，用以解决现有技术中存在的缺点，至少提供一种有益的选择。为了实现上述目的，本申请提供了以下的方面。方面1、一种预失真器，其包括模值确定部，确定输入信号的模值；基础查找部，根据所述输入信号的模值，查找预先确定的基础查找表，获得基础查表值；偏移查找部，根据所述输入信号的模值，查找预先确定的偏移查找表，获得偏移查表值；插值因子生成部，根据所述输入信号的模值，生成插值因子；相乘部，将所述偏移查表值与所述插值因子相乘；求和部，将所述相乘部获得的乘积与所述基础查表值相加，从而获得预失真值。方面2、根据方面1所述的预失真器，其特征在于，所述基础查找表为基础幅度查找表，所述基础查表值为基础幅度查找表值，所述偏移查找表为偏移幅度查找表，所述偏移查表值为偏移幅度查找表值，所述插值因子为幅度插值因子，所述预失真值为幅度预失真值。方面3、根据方面1所述的预失真器，其特征在于，所述基础查找表为基础相位查找表，所述基础查表值为基础相位查找表值，所述偏移查找表为偏移相位查找表，所述偏移查表值为偏移相位查找表值，所述插值因子为相位插值因子，所述预失真值为相位预失真值。方面4、根据方面1所述的预失真器，其特征在于，所述基础查找表为基础相位查找表和基础幅度查找表，所述基础查表值为基础相位查找表值和基础幅度查表值，所述偏移查找表为偏移相位查找表和偏移幅度查找表，所述偏移查表值为偏移相位查表值和偏移幅度查表值，所述插值因子为相位插值因子和幅度插值因子，所述相乘部将所述偏移相位查表值与所述相位插值因子相乘，将所述偏移幅度查表值与所述幅度插值因子相乘；所述求和部将所述相乘部获得的所述偏移相位查表值与所述相位插值因子的乘积与所述基础相位查表值相加，从而获得相位预失真值，将所述相乘部获得的所述偏移幅度查表值与所述幅度插值因子的乘积与所述基础幅度查表值相加，从而获得幅度预失真值。方面5、根据方面1所述的预失真器，其特征在于，所述插值因子生成部包括查找表索引值获得部，用于获得查找表索引值；预失真参数存储部，用于存储关键插值因子及其对应的关键查找表索引值；插值因子获取部，用于根据所述查找表索引值、所述关键查找表索引值和所述关键插值因子，获取插值因子值。方面6、根据方面5所述的预失真器，其特征在于，所述插值因子获取部利用分段线性插值法或拉格朗日插值法，根据所述查找表索引值、所述关键查找表索引值和所述关键插值因子，获取插值因子值。方面7、根据方面5或6所述的预失真器，其特征在于，所述关键查找表索引值和所述关键插值因子为所述预失真器的参数。方面8、一种预失真系统，包括方面1到7任一项所述的预失真器。方面9、根据方面8所述的预失真系统，其特征在于，所述预失真系统还包括功率放大器、带外功率计算单元、预失真器参数更新单元，所述功率放大器用于放大经所述预失真器进行了预失真的信号，所述带外功率计算单元确定从所述功率放大器反馈的经放大的信号的带外功率，所述预失真器参数更新单元根据所述带外功率更新所述预失真器的参数。方面10、一种预失真方法，包括确定输入信号的模值；根据所述输入信号的模值，查找预先确定的基础查找表，获得基础查表值；根据所述输入信号的模值，查找预先确定的偏移查找表，获得偏移查表值；根据所述输入信号的模值，生成插值因子；将所述偏移查表值与所述插值因子相乘；将所述相乘获得的乘积与所述基础查表值相加，从而获得预失真值。本发明实施方式的数字基带预失真的装置和方法通过对反馈回的功放输出信号进行带外功率检测，利用这一标量信息完成预失真器的自适应更新。预失真器用于对输入信源信号进行幅度和相位预失真，来产生要输入功放的预失真信号。所述预失真器通过离线在两个极端条件下对功放进行测试并计算而获得基础幅度相位查找表和偏移幅度相位查找表，根据输入信号的模值获得查找表索引值，通过对关键查找表索引值处的插值因子进行插值而得到各查找表索引值处的插值因子值。这样，对应于不同的查找表索引值，可以具有不同的插值因子值。所述的查找表预失真器参数即上述关键查找表索引值及其对应的插值因子值。在自适应更新过程中，通过更新这些预失真器的参数值来降低功放输出信号的带外功率。与现有方法不同，根据本发明的实施方式的预失真器和预失真方法无需功放热模型及功放温度的计算，同时可以更加有效地实现在两张查找表中的灵活插值。为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1给出了应用现有技术的方法的功放装置的原理框图；图2给出了依据本发明一种实施方式的预失真器的示意性结构框图；图3给出了图2中的插值因子生成部的详细说明图；图4是本发明的一个具体实施实例；图5示出了依据本发明的一种实施方式的预失真处理方法的流程图；以及图6本发明的预失真系统的工作流程图。具体实施例方式下面结合附图对本发明的实施方式进行详细的描述。为了使本发明清楚简洁，本文省略了可能导致本发明不清楚的对现有技术的部件的描述。另外，在本文中相同或类似的部件用相同的附图标记进行说明，并省略了对其的重复说明。首先，本发明的实施方式提供了一种预失真器，其可以用来替代图1所示的查找表预失真器102。图2给出了依据本发明一种实施方式的预失真器的示意性结构框图。如图2所示，依据本发明的一种实施方式的预失真器102'包括模值计算部201，由基础幅度查找部202、偏移幅度查找部203、幅度插值因子生成部205、相乘部204和求和部206组成的幅度预失真部分，由基础相位查找部207、偏移相位查找部208、相位插值因子生成部210、相乘部209和求和部211组成的相位预失真部分。由于幅度预失真部分和相位预失真部分结构相同，以下均以幅度预失真部分为例进行说明。首先进行离线操作，在两个极端情况下(如功放工作在可能的最高温度和最低温度时、功放老化前和老化后等)对功放特性进行测试并求逆得到两个极端情况下的幅度预失真查找表。这里求解功放特性逆特性生成6预失真查找表的过程，可以采用多种经典的方法。一种简单的方法是直接交换测得的功放特性的输入输出关系，如文献[1]([1]K.J.Muhonen,Μ.KavehradandR.Krishnamoorthy.Look-uptabletechniquesforadaptivedigitalpredistortion-.adevelopmentandcomparison.IEEETrans.onVehicularTechnology,Vol.49,No.5,Sep2000.pp1995-2002.)所述。选择其中一个幅度预失真查找表作为基础幅度查找表，将另一个幅度预失真查找表与此幅度预失真查找表的差值形成的偏移表作为偏移幅度查找表。至此完成离线操作。在线工作时，模值计算部201用于对从信源101输入的信源信号进行取模，即输入复信号的幅度值。基础幅度查找部202和偏移幅度查找部203根据模值计算部201所计算出的、输入的信源信号的模值来查找基础幅度查找表和偏移幅度查找表的与该模值对应的输出，得到基础幅度查表值和偏移幅度查表值。偏移幅度查找部203还获得幅度查找表索引值k。基础幅度查找表和偏移幅度查找表是根据前面所述的方法离线测试并计算得到的。这两个查找表具有相同的容量，这里定义查找表的长度为L，因此幅度查找表索引值(记为k)的取值范围为1至L。基础幅度查找表的结构例如可以如下表所示。偏移幅度查找表的结构例如可以如下表所示。应该注意，虽然在上面的描述中，将幅度查找表索引作为一个字段设置在偏移幅度查找表中，由偏移幅度查找部203充当幅度查找表索引值获取单元，但幅度查找表索引也可以设置在基础幅度查找表中。另选地，其可以与输入信号的幅值设置在另外的分立的表中。当将幅度查找表索引作为一个字段设置在基础幅度查找表中时，可以由基础幅度查找部202将幅度查找表索引传递给幅度插值因子生成部205。此时基础幅度查找部202充当本发明实施方式的幅度查找表索引值获取单元。当幅度查找表索引作为一个字段与输入信号的幅值设置在另外的分立的表中时，可以用一个单独的幅度查找表索引值获取单元将幅度查找表索引传递给幅度插值因子生成部205。另外，也可以由幅度插值因子生成部205根据模值计算部201所计算出的、输入的信源信号的模值来查表获得幅度查找表索引，并计算相应的幅度插值因子。总之，幅度查找表索引值获取单元的位置可以相对灵活，并且无论在什么地方，都可以视为幅度插值因子生成部205的一部分。幅度插值因子生成部205根据幅度查找表索引值计算出对应的幅度插值因子。下面结合图3对图2中的幅度插值因子生成部205进行更详细的说明。如图3所示，依据本发明的一种实施方式的幅度插值因子生成部205包括幅度查找表索引值获取单元303，如上所述，其可以由偏移幅度查找部203充当，也可以由基础幅度查找部202来充当。该幅度插值因子生成部205还包括预失真参数存储部302和插值器301。预失真参数存储部302存储关键幅度查找表索引值和关键幅度插值因子。插值器301为插值因子获取部，根据所述查找表索引值、所述关键查找表索引值和所述关键插值因子，获取插值因子值。在本发明的实施方式中，对应于不同的查找表索引值，使用不同的插值因子。这些插值因子的获得是通过插值的方法得到的。下面对幅度插值因子的生成进行详细说明。预先选择η个关键幅度查找表索引值分别记为k1;k2，…，kn，其对应的关键幅度插值因子分别记为αι，α2,…，αη。这些参数即作为查找表预失真器102的幅度预失真参数。这些关键幅度查找表索引值和关键幅度插值因子可以相对应地存储在预失真参数存储部302中。预失真参数存储部可以是寄存器，或者是可以改写其上的数据的其它存储装置。插值器301用于进行插值计算，根据当前幅度查找表索引值k，实现对关键幅度插值因子α”α2,…，αη的插值，而计算出当前幅度插值因子值a。插值器301所采用的插值算法可以选择分段线性插值、拉格朗日(Lagrange)插值等多种方法。以下以分段线性插值方法为例说明幅度插值因子值的生成。若当前幅度查找表索引值k满足ki<k<ki+1，i=1,2,…n-1，则对应的当前幅度插值因子值α计算如下回到图2，相乘部204将偏移幅度查表值与幅度插值因子相乘，得到加权后的偏移幅度查表值。求和部206进行对所述的基础幅度查表值和加权后的偏移幅度查表值的求和，得到幅度预失真值。相位预失真值的生成与上述过程基本相同。本领域技术人员根据附图和上面的描述可以知道如何获得相位预失真值，因此在此不予赘述。另外，虽然在图2中同时包括了依据本发明的幅度预失真部分和依据本发明的相位预失真部分，但本领域的技术人员应该意识到，对于幅度预失真部分和相位预失真部分而言，可以仅其中之一采用依据本发明的实施方式的技术方案。图4示出了图2所示的幅度预失真部分的一种具体实施实例。如图4所示，基础幅度查找表402和偏移幅度查找表403是根据前面所述的方法离线测试并计算得到的。这两个查找表具有相同的容量，这里定义查找表的长度为L，因此幅度查找表索引值(记为k)的范围为1至L(在图4中已标出)。从信源101输入的信源信号首先进入取模部401进行取模，获得输入信号的模值。取模部401对应于图2中的模值计算部201。然后由基础幅度查找部202和偏移幅度查找部203在基础幅度查找表402和偏移幅度查找表403中进行查表，获得与输入信号模值相对应的幅度查找表索引值k、基础幅度查表值和偏移幅度查表值。乘法器404与图2中的乘法部204相对应，将得到的偏移幅度查表值与相应幅度查找表索引值处的幅度插值因子相乘得到加权的偏移幅度查表值。加法器406与图2中的求和部206相对应，实现得到的基础幅度查表值和加权的偏移幅度查表值的求和，获得幅度预失真值。图4中的其余部分对应于图2中的幅度插值因子生成部205(具体地，插值器301)。作为对图3幅度插值因子生成部205的具体实现，如图4所示，查找表幅度预失真参数选择如下，取3个关键幅度查找表索引值，记为l，k2和L(图4中已经在在偏移幅度查找表403中标出)，其对应的幅度插值因子分别为Q1,α2和α3；在图4中，插值器301选择分段线性插值方法。这样，关键幅度查找表索引值&将幅度插值因子分成了两段，若当前幅度查找表索引值k的范围为1<k<k2时(对应于图4中乘法器411所在支路)，当前幅度插值因子计算如下若当前幅度查找表索引值k的范围为k2+l彡k彡L时(对应于图4中乘法器415所在支路)，当前幅度插值因子计算如下因此，在确定了参数αρα2、CI3和关键幅度查找表索引值k2的情况下，就可以计算任意幅度查找表索引值处的幅度插值因子。当在线工作时，在查找基础幅度查找表和偏移幅度查找表的同时，将相应的当前幅度查找表索引值k传递给选择器405和判决器414。判决器根据当前索引值k与关键幅度查找表索引值k2的关系确定使用乘法器411所在支路或乘法器415所在支路进行当前幅度插值因子的计算，并且选择器405将相应支路的计算结果输出至乘法器404。例如，在图4中所示的k>k2的情况，判决器414确定应使用乘法器415所在支路进行当前幅度插值因子的计算。同时，选择器405将相应支路的计算结果输出至乘法器404。以上说明了幅度预失真部分。相位预失真部分的结构和工作过程与此相同。因此，此查找表预失真器共有8个可更新参数，即幅度预失真部分的4个参数，αι、a2、Ci3和关键幅度查找表索引值k2；及对应的相位预失真部分的4个参数。应该注意，图4示出的幅度预失真部分仅仅是示例性的，本领域的技术人员可以根据本发明的实施方式构思各种不同的进行插值计算的技术方案。例如，关键幅度查找表索引值可以有更多个，可以采用拉格朗日(Lagrange)插值法等。另外，实现幅度插值因子生成部205的具体电路也不限于图4中所示出的，而是可以采用本领域技术人员可以想到各种用于插值运算的电路。将插值因子的生成分为更多段并插值可以得到更高的预失真灵活度。图5示出了依据本发明的一种实施方式的预失真处理方法的流程图，由于幅度和相位预失真同时进行并且流程相同，因此共同表示在图5中。如图5所示，首先，在步骤501计算输入的信源信号的模值。然后，在步骤502，查找基础查找表，获得基础查找表值，同时，在步骤503，获得偏移查表值，并且在步骤504完成插值因子的计算。随后，在步骤505中，将偏移查表值与插值因子相乘。最后，在步骤506，将步骤505获得的相乘结果与基础查表值进行相加，从而获得预失真值。图6给出了本发明的预失真系统的工作流程。其可分为离线工作和在线工作两个阶段。离线工作阶段，首先在步骤601通过测试并求逆计算得到基础幅度相位查找表和偏移幅度相位查找表。然后在步骤602对预失真参数进行初始化。完成离线操作后，进入在线工作状态。在步骤603，在初始预失真参数下，根据图5所示，对输入信号进行预失真。将功率放大器106的输出信号经下变频器107反馈至模数转换器108。然后在步骤604，针对模数转换器108输出的信号，计算该输出的信号的带外功率。在步骤605，例如通过将带外功率与门限值比较来判断是否满足要求，如果满足要求则返回步骤603，继续在当前的预失真参数下对信号进行预失真计算。另一方面，如果在步骤605判断出不满足要求，则在步骤606对预失真参数进行更新。参数的更新可以使用例如坐标轮换法、模式搜索法等多种经典自适应算法。在更新过程中，幅度预失真参数与相位预失真参数交替更新，直至获得最优的预失真参数。此外，优化目标不仅限于功放输出信号的带外功率，也可以采用带内带外信号功率比等函数。另外，虽然在上面的说明中是以通信系统中的发射机为例进行描述的，但本发明的实施方式也可应用于任何需要进行信号预失真的与功率放大器有关的电路中。本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施方式描述的各示例性的单元及方法步骤，能够以硬件、软件或者二者的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。结合本文中所公开的实施方式描述的方法或算法的步骤可以用硬件(计算机等逻辑装置)执行的软件来实现。所述软件在被执行时，可以使所述硬件(计算机等逻辑装置)实现上述的方法或其组成步骤，或使所述硬件(计算机等逻辑装置)充当上面所述的本发明的装置部件。软件可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或
技术领域：
内所公知的任意其它形式的存储介质中。以上描述的实施例都是示例性的，不是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的精神，可以想到各种变型和修改，这些变型和修改也在本发明的范围内。10权利要求一种预失真器，所述预失真器包括模值确定部，确定输入信号的模值；基础查找部，根据所述输入信号的模值，查找预先确定的基础查找表，获得基础查表值；偏移查找部，根据所述输入信号的模值，查找预先确定的偏移查找表，获得偏移查表值；插值因子生成部，根据所述输入信号的模值，生成插值因子；相乘部，将所述偏移查表值与所述插值因子相乘；求和部，将所述相乘部获得的乘积与所述基础查表值相加，从而获得预失真值。2.根据权利要求1所述的预失真器，其特征在于，所述基础查找表为基础幅度查找表，所述基础查表值为基础幅度查找表值，所述偏移查找表为偏移幅度查找表，所述偏移查表值为偏移幅度查找表值，所述插值因子为幅度插值因子，所述预失真值为幅度预失真值。3.根据权利要求1所述的预失真器，其特征在于，所述基础查找表为基础相位查找表，所述基础查表值为基础相位查找表值，所述偏移查找表为偏移相位查找表，所述偏移查表值为偏移相位查找表值，所述插值因子为相位插值因子，所述预失真值为相位预失真值。4.根据权利要求1所述的预失真器，其特征在于，所述基础查找表为基础相位查找表和基础幅度查找表，所述基础查表值为基础相位查找表值和基础幅度查表值，所述偏移查找表为偏移相位查找表和偏移幅度查找表，所述偏移查表值为偏移相位查表值和偏移幅度查表值，所述插值因子为相位插值因子和幅度插值因子，所述相乘部将所述偏移相位查表值与所述相位插值因子相乘，将所述偏移幅度查表值与所述幅度插值因子相乘；所述求和部将所述相乘部获得的所述偏移相位查表值与所述相位插值因子的乘积与所述基础相位查表值相加，从而获得相位预失真值，将所述相乘部获得的所述偏移幅度查表值与所述幅度插值因子的乘积与所述基础幅度查表值相加，从而获得幅度预失真值。5.根据权利要求1所述的预失真器，其特征在于，所述插值因子生成部包括查找表索引值获得部，用于获得查找表索引值；预失真参数存储部，用于存储关键插值因子及其对应的关键查找表索引值；插值因子获取部，用于根据所述查找表索引值、所述关键查找表索引值和所述关键插值因子，获取插值因子值。6.根据权利要求5所述的预失真器，其特征在于，所述插值因子获取部利用分段线性插值法或拉格朗日插值法，根据所述查找表索引值、所述关键查找表索引值和所述关键插值因子，获取插值因子值。7.根据权利要求5或6所述的预失真器，其特征在于，所述关键查找表索引值和所述关键插值因子为所述预失真器的参数。8.一种预失真系统，包括权利要求1到7任一项所述的预失真器。9.根据权利要求8所述的预失真系统，其特征在于，所述预失真系统还包括功率放大器、带外功率计算单元、预失真器参数更新单元，所述功率放大器用于放大经所述预失真器进行了预失真的信号，所述带外功率计算单元确定从所述功率放大器反馈的经放大的信号的带外功率，所述预失真器参数更新单元根据所述带外功率更新所述预失真器的参数。10.一种预失真方法，所述预失真方法包括确定输入信号的模值；根据所述输入信号的模值，查找预先确定的基础查找表，获得基础查表值；根据所述输入信号的模值，查找预先确定的偏移查找表，获得偏移查表值；根据所述输入信号的模值，生成插值因子；将所述偏移查表值与所述插值因子相乘；将所述相乘获得的乘积与所述基础查表值相加，从而获得预失真值。全文摘要本发明涉及预失真器、预失真方法和预失真系统。该预失真器包括模值确定部，确定输入信号的模值；基础查找部，根据所述输入信号的模值，查找预先确定的基础查找表，获得基础查表值；偏移查找部，根据所述输入信号的模值，查找预先确定的偏移查找表，获得偏移查表值；插值因子生成部，根据所述输入信号的模值，生成插值因子；相乘部，将所述偏移查表值与所述插值因子相乘；求和部，将所述相乘部获得的乘积与所述基础查表值相加，从而获得预失真值。文档编号H03F1/32GK101895259SQ20091014128公开日2010年11月24日申请日期2009年5月18日优先权日2009年5月18日发明者周建民,施展,李辉申请人:富士通株式会社