一种基于离散牛顿法的数字基带预失真自适应算法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种数字基带预失真自适应算法，更具体地说，本发明涉及一种基于 离散牛顿法的数字基带预失真自适应算法。
【背景技术】
[0002] 在功率放大器（PA,PowerAmplifier)线性化技术中，数字基带预失真技术是目前 应用最广泛的行之有效的方法之一。预失真技术（PD，Predistorter)是在功率放大器之前 设置一个预失真器，其特性函数是放大器特性函数的逆函数。这样，预失真器和放大器总的 作用效果是呈线性放大的。数字基带预失真技术是指在基带内完成信号预失真。其工作频 率低，不涉及高频的射频信号，适合用数字电路实现，便于应用DSP，是最有发展的预失真技 术。
[0003] 数字基带预失真技术是指，经基带调制后的信号由A/D转换为数字信号，对其用 DSP进行预失真处理，得到数字预失真信号，再经过D/A变换为模拟的预失真信号，然后经 过射频调制器调制到载频上，并由高功率放大器进行功率放大后发射出去。其中的一小部 分信号经过耦合器反馈回射频解调器，解调出的信号再由A/D转换为数字信号，为数字反 馈信号，其在自适应算法中，和目标信号比较，调整预失真器的查找表，使其达到最优线性 化效果。
[0004] 增益基带预失真是数字基带预失真较常用的一种，由索引项，找到输入信号对应 的查找表的表格中，将表格中的增益和输入信号相乘，得到预失真信号，其经过线性放大器 的放大，得出输出信号，再将反馈信号送回自适应模块，更新表格表中的增益，如此反复，直 到自适应模块中的误差为最小值。
[0005] 在增益基带预失真中，需要正确对比原信号和反馈信号，因此对环路延时的补偿 就十分重要，现有的方法，通常采用迭代法中割线法作为环路时延估算方法，但是割线法存 在收敛时间长，计算量大等缺点。
[0006] 现有技术中揭示了一种基于快速弦截法的数字基带预失真技术的自适应算法，该 法通过用差商代替牛顿公式中的导数项，以避开导数运算，因此这种算法接近于平方收敛 性，收敛速度快，因此使用这种算法速率更高、跟踪更精确简易。
【发明内容】
[0007] 本发明提供一种基于离散牛顿法的数字基带预失真自适应算法，相比于快速弦截 法，能够将复数非线性方程的迭代求解转化为实非线性方程组的迭代求解问题，能够减小 计算量，收敛时间更小，更易实现。
[0008]为了实现上述技术目的，提供了 一种基于离散牛顿法的数字基带预失真自适应算 法，在自适应算法中将一个复数方程式分解为幅度和相位两个实数方程，并且在非线性方 程组的迭代解法中采用离散牛顿法。
[0009] 作为优选，所述数字基带预失真自适应算法具体为增益基带预失真自适应算法。
[0010] 作为优选，所述增益预失真自适应算法包括如下步骤：
[0011] 步骤S1:由索引项找到输入信号'在显示查找表的表格中所对应的F(|Vi|2)的值；
[0012] 步骤S2:将表格中寻找出的所述F(|Vi|2)的值乘以Vi，经过预失真器输出得到预 失真号vd;
[0013] 步骤S3:将预失真信号vd经过功率放大器放大，得到输出信号V(l，并将所述输出 信号％形成反馈信号vf反馈至自适应模块；
[0014] 步骤S4:所述自适应模块根据所述输入信号Vi和所述反馈信号vf更新所述显示 查找表中的增益，如此反复，直到所述自适应模块中的所述输入信号Vi和所述反馈信号vf 之间的误差小于或者等于事先设定的最小误差值。
[0015] 作为优选，所述预失真信号vd与所述输出信号v的关系v。=vdG(x)，x= |vd|2， 其中G(x)为表述所述功率放大器幅度与相位特性的复数域特性函数。
[0016] 作为优选，所述输入信号Vi与预失真信号vd的关系为vd=viF(y)，y= |Vi |2,其 中F(y)为表述预失真器幅度与相位特性的复数域特性函数。
[0017] 作为优选，设所述预失真器和所述功率放大器总的线性增益为常整数k，在所述系 统输入信号\与系统输出信号V。关系为V。=ViF(IVi 12)G(IViF(IVi 12) 12) =kVi，经过化简 移项得到复数方程式F(|Vi|)G(|Vi| |F(|Vi|2)|2)-k= 0。
[0018] 作为优选，将所述复数方程式F(|Vi |)G(|Vi | |F(|Vi |2) |2)-k= 0分为幅度和相位 两个实数方程，用I(?)I表示复数的幅度，用Z(?)表示复数的相位，则所述功率放大器 的幅度特性函数为卜。| =卜(1|6￡1(卜(1|2)，相位函数为2￥。=6 1)(卜(1|2)+2￥(1，所述预失真 器的幅度特性函数为|vd| =卜」？￡1(卜:1|2)，相位函数为2￥(1=? 1)(卜:1|2)+2￥:1，将所述预 失真器的幅度特性函数与相位函数各自代入所述率放大器的幅度特性函数和相位函数，得
【主权项】
1. 一种基于离散牛顿法的数字基带预失真自适应算法，其特征在于，在自适应算法中 将一个复数方程式分解为幅度和相位两个实数方程，并且在非线性方程组的迭代解法中采 用离散牛顿法。
2. 根据权利要求1所述的基于离散牛顿法的数字基带预失真自适应算法，其特征在 于，所述数字基带预失真自适应算法具体为增益基带预失真自适应算法。
3. 根据权利要求2所述的基于离散牛顿法的数字基带预失真自适应算法，其特征在 于，所述增益预失真自适应算法包括如下步骤： 步骤（S1):由索引项找到输入信号'在显示查找表的表格中所对应的F(|Vi|2)的值； 步骤（S2):将表格中寻找出的所述F(|Vi|2)的值乘以^，经过预失真器输出得到预失 真号vd; 步骤（S3):将预失真信号vd经过功率放大器放大，得到输出信号v^，并将所述输出信 号％形成反馈信号vf反馈至自适应模块； 步骤（S4):所述自适应模块根据所述输入信号\和所述反馈信号^更新所述显示查 找表中的增益，如此反复，直到所述自适应模块中的所述输入信号\和所述反馈信号v 间的误差小于或者等于事先设定的最小误差值。
4. 根据权利要求3所述的基于离散牛顿法的数字基带预失真自适应算法，其特征在 于，所述预失真信号vd与所述输出信号Vc!的关系￥。=vdG(x)，x= |vd|2,其中G(x)为表述 所述功率放大器幅度与相位特性的复数域特性函数。
5. 根据权利要求4所述的基于离散牛顿法的数字基带预失真自适应算法，其特征在 于，所述输入信号Vi与预失真信号vd的关系为vd=viF(y)，y=IVi12,其中F(y)为表述预 失真器幅度与相位特性的复数域特性函数。。
6. 根据权利要求5所述的基于离散牛顿法的数字基带预失真自适应算法，其特征在 于，设所述预失真器和所述功率放大器总的线性增益为常整数k，在所述系统输入信号\与 系统输出信号V。关系为 乂。=v丨（|Vi|2)G(|ViF(|Vi|2) |2) =kvp经过化简移项得到复数方程式 F(|Vi|)G(|Vi| |F(|Vi|2)2)-k= 0。
7. 根据权利要求6所述的基于离散牛顿法的数字基带预失真自适应算法，其特征在 于，将所述复数方程式F(|Vi |)G(|Vi | |F(|Vi |2)2)-k= 0分为幅度和相位两个实数方程，用 (?)I表示复数的幅度，用Z(?)表示复数的相位，则所述功率放大器的幅度特性函数为I v〇l=I vdlGa(l vdl2)，相位函数为Z￥。=Gp(|vd|2) +Zvd，所述预失真器的幅度特性函数为 I vdl=Ivi|Fa(|Vi|2)，相位函数为Zvd=Fp(|Vi|2)+ZVp将所述预失真器的幅度特性函数 与相位函数各自代入所述率放大器的幅度特性函数和相位函数，得到两个实数方程，
?其中Fa( ?)和Fp( ?)是分别所述显示查找表存储 的幅度和相位增益，Ga( ?)和Gp( ?)分别是输出信号与输入信号之间的幅度特性函数和相 位特性函数。
8. 根据权利要求7所述的基于离散牛顿法的数字基带预失真自适应算法，其特征在 于，设非线性方程
，非奇异雅可比矩阵
则牛顿法迭代公 式为xk+1=xk-rt。
9. 根据权利要求8所述的基于离散牛顿法的数字基带预失真自适 应算法，其特征在于，用差商代替导数，所述非奇异雅可比矩阵表示为
，则可得到Xk+1=Xk-M-V。
【专利摘要】本发明提供的一种基于离散牛顿法的数字基带预失真自适应算法，在自适应算法中将一个复数方程式分解为幅度和相位两个实数方程，并且在二元非线性方程组的迭代解法中采用离散牛顿法。这种自适应算法，用离散牛顿法代替现有的割线法，并且将一个复数方程式转变为两个实数方程组，将复数乘法和加法转变成实数乘法和加法，大大减小了计算量，因此减少了收敛时间，更加容易实现。
【IPC分类】H03F3-20, H03F1-32
【公开号】CN104579188
【申请号】CN201510026321
【发明人】林晓晨
【申请人】上海电机学院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月19日