专利名称：一种数字预失真处理方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及自适应数字预失真技术，更具体地说，是一种数字预失真系统中幅度
和相位均衡补偿的方法，适用于提高射频功率放大器效率及数字预失真系统指标。
背景技术：
在频谱资源日益紧张的今天，现代通信系统更趋向于采用比恒定包络调制方式具有更高频谱效率的多载波非恒定包络的线性调制方式，而这种调制方式对高功率放大器的线性度要求较高，所以采用这种调制方式需要采用线性化技术来改善功率放大器的线性度。另一方面，随着数字移动通信技术的发展，对基站功率放大器的性能提出了越来越高的要求，即在满足较高的线性要求前提下，使得功放有较高的效率。为了达到这一要求，就要让放大器既线性又高效，即对射频放大器或射频系统提出了线性化处理的需求，发展射频放大器线性化技术，采用各种手段来实现放大器高效率且高线性度。这一点对于未来无线移动通信技术的发展和实现有着十分重大的实际意义。 线性化技术发展中最重要的一步就是预失真技术的出现，它最初应用于模拟通信系统中的射频部分，随着DSP (数字信号处理)技术的发展，亦可在数字域内实现，形成数字预失真(DPD)技术。数字预失真技术既可以应用在数字通信系统的基带部分，也可以应用在射频部分，而且预失真技术还可以利用自适应原理来跟踪补偿功率放大器由于温度、湿度等环境因素改变而造成的误差。总之，预失真技术不但可以提升发射机的效率，降低成本与縮小体积，亦能有效增加发射机的线性度以提升系统效能与通信质量，是一种适应现代数字通信发展的线性化技术。 在数字预失真的处理中，实际的物理通道存在幅度和相位的不平坦，这种不平坦会影响到功放的失真特性，而在目前经典的预失真模型中没有考虑到这两方面的校正，其中对于幅度不平坦的均衡，目前的预失真有一定的校正能力，而对于相位不平坦的均衡，特别是群时延的均衡是没有校正能力的。 幅度的不平坦是信号的幅度对于不同频率的增益不同，会对信号的不同频率进行不同的加权。 相位的不平坦主要体现在群时延的不平坦上，群时延不平坦是通道对于不同的频率的时延不同，表现为色散效应。它直接影响信号的相位特性。 目前经典的数字预失真模型中采用的是一种FIR滤波器结构，与传统的FIR滤波器相比的区别是其滤波器的系数不是常数，而是一个非线性的用查找表函数，这种结构对于幅度的均衡效果不理想，主要利用滤波器结构中的常数项，相当于采用FIR进行均衡，这种均衡是一种平衡，在带来幅度一部分频点改善的同时，也会对另外一部分频点有所恶化。这是由FIR滤波器的特点决定的。 相对于幅度的不平坦，这种经典的FIR滤波器数字预失真对于群时延的不平坦更难于校正，而群时延的不平坦性会影响到信号的相位特性，从而影响到数字预失真的校正。
经典的时延求取方法中的最大自相关得到的群时延可以理解为一个平均群时延，它是对于信号所有群时延的一个综合运算的结果。 关于这一领域的研究目前还不多，其主要思想是通过时域方法进行均衡参数的提取进而补偿输出，但这种方法存在需要独立增加相应硬件模块开销，无法根据信号频点信息进行相应群时延补偿等不足。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种数字预失真处理方法及系统，以提高数
字预失真的校正效果。 为解决上述技术问题，本发明提供一种数字预失真处理方法，包括如下步骤
构建一个主通道，接收分载波的数字中频信号，并对该信号进行幅度和相位均衡补偿，获得经过幅度和相位均衡后的前向输入信号； 构建一个辅通道，接收分载波的数字中频信号，获得未经幅度和相位均衡的前向输入信号； 利用辅通道获得的未经幅度和相位均衡的前向输入信号和经过功放后的反馈信号，提取数字预失真参数； 利用在主通道上获得的经过幅度和相位均衡后的前向输入信号，以及在辅通道上
获得的数字预失真参数，执行数字预失真处理。 本发明进而还提供一种数字预失真系统，包括 主通道，用于接收分载波的数字中频信号，并对该信号进行幅度和相位均衡补偿，获得经过幅度和相位均衡后的前向输入信号； 辅通道，接收分载波的数字中频信号，获得未经幅度和相位均衡的前向输入信号； 数字预失真参数提取模块，用于利用辅通道获得的未经幅度和相位均衡的前向输入信号和经过功放后的反馈信号，提取数字预失真参数； 数字预失真处理模块，用于利用在主通道上获得的经过幅度和相位均衡后的前向
输入信号，以及在辅通道上获得的数字预失真参数，执行数字预失真处理。 其中，优选的，所述主通道上的幅度和相位均衡补偿，包括 接收分载波的数字中频信号，并提取幅度与相位的均衡补偿参数； 在主通道上利用所述幅度与相位的均衡补偿参数进行幅度与相位的均衡补偿，得
到经过幅度和相位均衡后的前向输入信号。 优选的，所述主通道上提取幅度和相位均衡参数，包括
确定前向输入信号的表达式为<formula>formula see original document page 6</formula>
其中，、表示输入信号是由在配置带宽BW内对应频率f的载波信息，包括幅度信息Ajf)和相位信息小i(f)之和进行表征;
确定反馈信号的表达式为 <formula>formula see original document page 6</formula>
其中，V。表示信号经过反馈通道后备对应频率f的幅度信息A。(f)和相位信息
根据分析，每个载波的幅度和相位均衡补偿的参数为统一的一个值，这就使得最 终的补偿大为简化。图l所示为结合数字预失真和实现幅度和相位的均衡补偿方案框图。 系统的输入为两个， 一个是分载波的数字中频信号，另一个是来自于反馈的信号，输出为考 虑了幅度和相位均衡后的数字预失真输出。如
图1所示，整个数字预失真处理系统100包 括主通道101，辅通道102，数字预失真(DPD)参数提取模块103，及DPD处理模块104，其 中，主通道101用于接收分载波的数字中频信号，并对该信号进行幅度和相位均衡补偿，获 得经过幅度和相位均衡后的前向输入信号；辅通道102用于接收分载波的数字中频信号， 获得未经幅度和相位均衡的前向输入信号；数字预失真参数提取模块103用于利用辅通道 获得的未经幅度和相位均衡的前向输入信号和经过功放后的反馈信号，提取数字预失真参 数；数字预失真处理模块104用于利用在主通道上获得的经过幅度和相位均衡后的前向输 入信号，以及在辅通道上获得的数字预失真参数，执行数字预失真处理。
所述主通道101根据的接收的分载波数字中频信号，在提取幅度与相位的均衡补 偿参数后，利用所述均衡补偿参数进行幅度与相位的均衡补偿，得到经过幅度和相位均衡 后的前向输入信号。 相应的，如图2所示，为本发明的数字预失真处理流程图，首先构建一个主通道， 接收分载波的数字中频信号，并对该信号进行幅度和相位均衡补偿，获得经过幅度和相位 均衡后的前向输入信号(步骤201);同时，构建一个辅通道，接收分载波的数字中频信号， 获得未经幅度和相位均衡的前向输入信号(步骤202);利用辅通道获得的未经幅度和相位 均衡的前向输入信号和经过功放后的反馈信号，提取数字预失真参数(步骤203);利用在 主通道上获得的经过幅度和相位均衡后的前向输入信号，以及在辅通道上获得的数字预失 真参数，执行数字预失真处理(步骤204)。 在处理过程中，数字预失真处理和数字预失真参数提取运算可以保持现有的经典 方法不变，主通道的功能主要用来实现幅度和相位均衡，也就是利用获取的均衡参数在主 通道上进行补偿，然后进入数字预失真进行处理，对于群时延的补偿，理想的是在数字预失 真后进行处理，但在数字预失真之后处理对于不同载波进行加权比较困难，而实际上，目前 的数字预失真是线性相位的，也就是群时延为常数，所以该模块对于群时延是透明的，也就 是说校正群时延的模块放在数字预失真前后是等效的，这就为群时延的校正提供了很大的 方便，群时延的校正可以在载波合成之前进行。 对于数字预失真参数提取的输入来说，它的输入数据应该是不经过均衡处理的， 从数字预失真参数提取点和反馈数据来看是完成群时延校正的，如果仍然是在群时延校正 后提取相当于信号本来就是存在幅度和相位变化的，或者说信号本来如此。而这项工作是 无法在主通道完成的，需要构造一个辅通道，类似于削峰算法中的预估通道，来实现提供未 做幅度和相位均衡之前的数据。为了便于实现和节约资源，主通道和辅通道考虑采用如图 3和图5所示的方案来完成。 均衡是通过复乘来实现的，相当于对每个载波进行复加权，其实现框图见图4所 示，表达式为 I加+jQ加=(In+jQn) (An+jBn) = (AnIn-BnQn) + j (BnIn+AnQn) 通过均衡，实现了对每个载波幅度和相位的预校正，将通道的反特性对对应信号进行预加权，这也相当于一种预失真。辅通道的实现和主通道相似，只是去掉了均衡部分， 见图5所示。 通过本方案的均衡校正，实现了通道幅度和群时延的校正，而与原方案实现相比， 仅仅多了几个乘法器和一个加法器。 在确定了补偿方案后，接下来就是要确定补偿参数如何计算。这个计算方法和数
字预失真的算法相似，都是利用输入信号和反馈信号进行处理获取的。 假设输入信号的表达式为 <formula>formula see original document page 9</formula>、表示输入信号是由在配置带宽BW内对应频率f的载波信息，包括幅度信息 Ajf)和相位信息小i(f)之和进行表征。
反馈信号的表达式为 V。为反馈信号表达式，表示信号经过反馈通道后各对应频率f的幅度信息A。 (f)和 相位信息小。(f)。 那么通道对应频率的幅度增益为 G(f) = A。(f)/Ai(f)
G(f)表示通道各对应频率f的幅度信息变化，即幅度增益。 相应的幅度均衡补偿参数为 g(f) = 1/G(f) = Ai(f)/A。(f) g(f)表示幅度增益补偿参数，即幅度增益的倒数。
群时延的均衡通过信号的相位信息来获取，它的获取可以利用下面的表达式来完
成， <formula>formula see original document page 9</formula>
A f为计算群时延时，引入的频率微分计算因子。 根据群时延和相位的转换关系，得到相应的群时延均衡补偿参数转换为相位为
①(f) = - co T (f) 所以，通道各对应频率f的最终的幅度相位均衡参数为
EQ = g(f)eJ*(f) 这样，利用均衡参数就可以在主通道上进行均衡参数补偿(如图2和图3所示)。
之后在辅通道102上再进行经典的数字预失真补偿处理。 应当说明是，均衡参数的求取是依据于上述推导表达式进行(即由前向输入信号 和不过功放的反馈数据进行求取)的，但是由于系统链路特性的相对稳定性，这种配置参 数只需计算一次，然后按照图1中的方式按照通道配置的频点(即推导公式中对应的(f)， 实际系统中由NCO配置)信息进行相关参数查询、获取和补偿。 幅度和相位参数的补偿量均可以用复数的形式进行表征，其对应关系为复数的通 用定义，艮卩: <formula>formula see original document page 9</formula>
参考图6，为本发明的整体系统框图。主通道接收输入，并补偿后，输出给DPD处理
模块的是经过幅度相位均衡后的前向输入信号，其表达式为
(对应/ +_/化)=>^=5>加(/>71(/)(对应/"。+w"。) 其中I加+jQ加=(In+jQn) (An+jBn) = (AnIn-BnQn)+j (BnIn+AnQn)。
辅通道进行真正的DPD表格计算流程。辅通道的输入表达式和主通道一样，均为^-S4(/v""(对应厶+乂a ),它
曹
和过功放后的数据进行DPD参数提取。 而至于本发明中的DPD参数提取模块以及DPD处理模块的实现及其具体流程，可 使用现有的技术实现，这部分的通用描述文献很多，在此不再赘述。 由此可见，本发明通过在主路上进行相关的数字预失真均衡参数提取与补偿，并 和辅通道上的数字预处理流程进行整合，提高了数字预失真系统的性能。
权利要求
一种数字预失真处理方法，其特征在于，包括如下步骤构建一个主通道，接收分载波的数字中频信号，并对该信号进行幅度和相位均衡补偿，获得经过幅度和相位均衡后的前向输入信号；构建一个辅通道，接收分载波的数字中频信号，获得未经幅度和相位均衡的前向输入信号；利用辅通道获得的未经幅度和相位均衡的前向输入信号和经过功放后的反馈信号，提取数字预失真参数；利用在主通道上获得的经过幅度和相位均衡后的前向输入信号，以及在辅通道上获得的数字预失真参数，执行数字预失真处理。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主通道上的幅度和相位均衡补偿步骤， 包括接收分载波的数字中频信号，并提取幅度与相位的均衡补偿参数；在主通道上利用所述幅度与相位的均衡补偿参数进行幅度与相位的均衡补偿，得到经 过幅度和相位均衡后的前向输入信号。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述主通道上提取幅度和相位均衡参数的 步骤，包括确定前向输入信号的表达式为其中，Vi表示输入信号是由在配置带宽BW内对应频率f的载波信息，包括幅度信息 Ai(f)和相位信息小i(f)之和进行表征;确定反馈信号的表达式为 s『其中，V。表示信号经过反馈通道后各对应频率f的幅度信息A。(f)和相位信息小。(f); 获得通道对应频率的幅度增益为 G(f) = A。(f)/Ai(f)其中，G(f)表示通道各对应频率f的幅度信息变化，即幅度增益；获得相应的幅度均衡补偿参数为<formula>formula see original document page 2</formula>其中，g(f)表示幅度增益补偿参数，即幅度增益的倒数；通过信号的相位信息来获取群时延的均衡，它的获取利用下面的表达式来完成<formula>formula see original document page 2</formula>其中，Af为计算群时延时，引入的频率微分计算因子；根据群时延和相位的转换关系，得到相应的群时延均衡补偿参数转换为相位为 ①(f) = -" T (f);确定通道各对应频率f的最终的幅度相位均衡参数为EQ = g(f)e賴。
4. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在主通道上进行幅度与相位的均衡补偿的步骤，是通过复乘来实现的。
5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述复乘是通过如下表达式实现的
6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在辅通道上获得的未经幅度和相位均衡的前向输入信号的表达式为K =2]4C/>W)'其中，表示输入信号是由在配置带宽服BW内对应频率f的载波信息，包括幅度信息Ai(f)和相位信息t(f)之和进行表征。
7. —种数字预失真系统，其特征在于，包括主通道，用于接收分载波的数字中频信号，并对该信号进行幅度和相位均衡补偿，获得 经过幅度和相位均衡后的前向输入信号；辅通道，接收分载波的数字中频信号，获得未经幅度和相位均衡的前向输入信号； 数字预失真参数提取模块，用于利用辅通道获得的未经幅度和相位均衡的前向输入信号和经过功放后的反馈信号，提取数字预失真参数；数字预失真处理模块，用于利用在主通道上获得的经过幅度和相位均衡后的前向输入 信号，以及在辅通道上获得的数字预失真参数，执行数字预失真处理。
8. 如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述主通道根据的接收的分载波数字中频 信号，在提取幅度与相位的均衡补偿参数后，利用所述均衡补偿参数进行幅度与相位的均 衡补偿，得到经过幅度和相位均衡后的前向输入信号。
9. 如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述主通道利用以下表达式实现对幅度和 相位均衡参数的提取设前向输入信号的表达式为其中，、表示输入信号是由在配置带宽BW内对应频率f的载波信息，包括幅度信息Ajf)和相位信息小i(f)之和进行表征; 设反馈信号的表达式为其中，V。表示信号经过反馈通道后各对应频率f的幅度信息A。(f)和相位信息小。(f); 则通道对应频率的幅度增益为 G(f) = A。(f)/Ai(f)其中，G(f)表示通道各对应频率f的幅度信息变化，即幅度增益； 相应的幅度均衡补偿参数为 g(f) = 1/G(f) = Ai(f)/A。(f)其中，g(f)表示幅度增益补偿参数，即幅度增益的倒数；通过信号的相位信息来获取群时延的均衡，它的获取利用下面的表达式来完成<formula>formula see original document page 3</formula>其中，Af为计算群时延时，引入的频率微分计算因子；根据群时延和相位的转换关系，得到相应的群时延均衡补偿参数转换为相位为①(f) = -" t (f);确定通道各对应频率f的最终的幅度相位均衡参数为EQ = g(f)eJ*(f)。
10. 如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述在主通道上通过复乘来实现幅度与相位的均衡补偿。
11. 如权利要求io所述的系统，其特征在于，所述主通道的复乘是通过如下表达式实现的<formula>formula see original document page 4</formula>
12. 如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述辅通道利用以下表达式获得未经幅度和相位均衡的前向输入信号K -S^O^7."7)，其中，Vi表示输入信号是由在配置带宽BW内对应频率f的载波信息，包括幅度信息Ai(f)和相位信息小i(f)之和进行表征。
全文摘要
本发明提供一种数字预失真处理方法及系统，包括构建一个主通道，接收分载波的数字中频信号，并对该信号进行幅度和相位均衡补偿，获得经过幅度和相位均衡后的前向输入信号；构建一个辅通道，接收分载波的数字中频信号，获得未经幅度和相位均衡的前向输入信号；利用辅通道获得的未经幅度和相位均衡的前向输入信号和经过功放后的反馈信号，提取数字预失真参数；利用在主通道上获得的经过幅度和相位均衡后的前向输入信号，以及在辅通道上获得的数字预失真参数，执行数字预失真处理。本发明实现思路简单、可靠，提高了数字预失真处理的性能。
文档编号H04B7/005GK101710887SQ20091025207
公开日2010年5月19日 申请日期2009年12月8日 优先权日2009年12月8日
发明者任继军, 茹洪涛 申请人:中兴通讯股份有限公司