专利名称：基于参考信号的自适应数字预失真系统及初始化校正方法
技术领域：
本发明属于无线通信技术领域，具体地，涉及一种基于参考信号的自适应数字预失真系统及初始化校正方法。
背景技术：
随着无线通信网络的高速发展和普及，无线通信服务的总体能耗的迅猛增长，无线通信行业的节能减排形势严峻。综合分析无线通信设备的能耗分布，射频功率放大器(Radio Frequency Power Amplifier, RF PA)消耗了无线设备的大部分能量。然而,功率放大器的功率效率越高，其非线性特性越明显，放大的信号质量越差，将导致严重的带内失真和带外干扰。自适应数字预失真(Adaptive Digital Predistortion, ADP)技术能够在保证线性化程度的基础上提升功率放大器功率效率，因而广泛应用于现代无线通信系统中。自适应预失真技术的基本原理是通过在功率放大器输入信号和功率放大器之间插入一个预失真模块来补偿功率放大器的非线性特性。其原理图如
图1所示，假设射频功率放大器11的传递函数为y=G f(z)，其中G为一个恒定的放大倍数值，f( )为表述放大器特性的非线性函数。在此设定预失真模块12的传递函数为f1 ( )，即表征为放大器非线性特性的逆函数。因此，最终的放大信号为y=G f (F1(X))=G x,即满足了对原始输入信号X的线性放大。功率放大器的非线性受到众多因素(如，温度、运行时间、信号大小、信号频段等)的影响，预失真模块的参数由功率放大器的实时输入输出信号估计得到。在传统的预失真系统中，当前时刻估计所得的预失真参数用于补偿下一个时刻传输信号的非线性。在这种构架下，专利号为200410068728.4的中国发明专利《数字预矫正电路和实现方法》中提供了一个使用查表法实现数字预失真的技术方案。专利号为US7783263B2的美国专利((simplified digital predistortion in a time-domain duplexed transceiver〉〉则给出了一种在时分复用系统中实现数字预失真的系统架构。然而，上述机制存在如下盲点:1.系统初始化:当系统上电启动时，系统中并没有预先存储预失真模块的参数，或者所存储的参数所表征的非线性并不符合于当前系统；2.系统校正:系统在一段时间内无数据传输，在此期间，外在的环境变化(温度等)、内在的老化效应、输入信号功率的改变、工作频带的转移等均将导致功率放大器非线性发生较大变化。此时系统中所存储的参数不能直接用来补偿当前功率放大器的非线性。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于参考信号的自适应数字预失真系统及初始化校正方法，其解决了传统预失真系统的盲点问题，可以准确跟踪功率放大器的非线性变化，并保证对所有传输信号的预失真处理。为实现 上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于参考信号的自适应数字预失真系统，其中，所述基于参考信号的自适应数字预失真系统至少包括:信号频带检测模块，用于检测实时传输信号的频带；参考信号发生器，用于产生参考信号；信号选择器，用于选择参考信号或经过预失真器的传输信号进入传输路径；数模转换器，用于将所述信号选择器选择的输入信号转化为模拟信号；可变增益放大器，用于将所述数模转换器的输出信号放大；上变频模块，用于将所述可变增益放大器的输出信号上变频到射频；功率放大器，用于将所述上变频模块的输出信号放大；可变衰减器，用于在回馈链路中，将所述功率放大器的输出信号进行衰减；下变频模块，用于将所述可变衰减器的输出信号下变频；模数转换器，用于将所述下变频模块的输出信号转换为数字信号；同步模块，用于将所述模数转换器的输出信号和所述信号选择器的选择的输入信号同步；预失真参数估计模块，用于根据所述同步模块的输出信号和所述信号选择器的选择的输入信号估计出预失真参数；预失真参数存储器 ，用于存储所述预失真参数估计模块得到的预失真参数；使能信号产生器，用于跟踪功率放大器的信息，产生校正使能信号；以及，预失真器，用于根据预失真参数存储器中的预失真参数补偿功率放大器的非线性。根据上述的基于参考信号的自适应数字预失真系统，其中:所述参考信是双音信号、OFDM信号、GSM、CDMA、IEEE802.11系列标准信号，或者是从系统传输的历史信号中截取的一段数据信息。根据上述的基于参考信号的自适应数字预失真系统，其中:所述预失真器的模型为记忆多项式模型，其数学表达式为:
权利要求
1.一种基于参考信号的自适应数字预失真系统，其特征在于，所述基于参考信号的自适应数字预失真系统至少包括: 信号频带检测模块，用于检测实时传输信号的频带； 参考信号发生器，用于产生参考信号； 信号选择器，用于选择参考信号或经过预失真器的传输信号进入传输路径； 数模转换器，用于将所述信号选择器选择的输入信号转化为模拟信号； 可变增益放大器，用于将所述数模转换器的输出信号放大； 上变频模块，用于将所述可变增益放大器的输出信号上变频到射频； 功率放大器，用于将所述上变频模块的输出信号放大； 可变衰减器，用于在回馈链路中，将所述功率放大器的输出信号进行衰减； 下变频模块，用于将所述可变衰减器的输出信号下变频； 模数转换器，用于将所述下变频模块的输出信号转换为数字信号； 同步模块，用于将所述模数转换器的输出信号和所述信号选择器的选择的输入信号同I K少; 预失真参数估计模块，用于根`据所述同步模块的输出信号和所述信号选择器的选择的输入信号估计出预失真参数； 预失真参数存储器，用于存储所述预失真参数估计模块得到的预失真参数； 使能信号产生器，用于跟踪功率放大器的信息，产生校正使能信号； 以及，预失真器，用于根据预失真参数存储器中的预失真参数补偿功率放大器的非线性。
2.根据权利要求1所述的基于参考信号的自适应数字预失真系统，其特征在于:所述参考信是双音信号、OFDM信号、GSM、CDMA, IEEE 802.11系列标准信号，或者是从系统传输的历史信号中截取的一段数据信息。
3.根据权利要求1所述的基于参考信号的自适应数字预失真系统，其特征在于:所述预失真器的模型为记忆多项式模型，其数学表达式为:>'( ) = EZ a2MJ ■ \X(n - lfk U" — 0/二O k^O 其中，y(n)是预失真器的输出信号，X(n)是预失真器的输入信号，a2k+u是预失真参数，L为预失真器的记忆深度，2K-1为非线性阶数。
4.根据权利要求1所述的基于参考信号的自适应数字预失真系统的初始化方法，其特征在于:包括以下步骤: 步骤S31:所述预失真系统上电启动； 步骤S32:所述信号选择器开关置于所述参考信号发生器侧，设置在参考信号发生器里的计数器置零，即i=0，进入系统初始化训练循环； 步骤S33、所述计数器计数，即i=i+l ； 步骤S34、所述参考信号发生器产生针对第i频带的参考信号xKEF；i (n)； 步骤S35、所述功率放大器的基带输入信号经过数模转换变为模拟信号，上变频到射频，并通过功率放大器放大；在回馈链路中，功率放大器的输出信号经衰减之后，下变频并经过模数转换到数字域，得到的信号与Z (n)同步之后得到输出信号y(n)，由z(n)和y(n)来估计预失真参数； 步骤S36、将所述预失真参数存储在所述预失真参数存储器中； 步骤S37、判断整个频段是否遍历完成，如果满足条件i=N，N为整个频段的频带数目，则表示初始化已经完成，跳至步骤S38 ;否则，跳至步骤S33 ； 步骤S38、初始化完成。
5.根据权利要求1所述的基于参考信号的自适应数字预失真系统的校正方法，其特征在于:包括以下步骤 步骤51、当所述信号选择器检测到校正使能信号为I后，信号选择器开关选择参考信息进入传输路径，开始系统校正流程； 步骤S52、所述信号频带检测模块检测拟校正的频带j ； 步骤S53、参考信号发生器产生针对第j频带的参考信号xKEF^(n)； 步骤S54、所述功率放大器的基带输入信号Z(n)=xKEFd(n)经过数模转换变为模拟信号，上变频到射频，并通过功率放大器放大；回馈链路中，功率放大器的输出信号经衰减之后，下变频并经过模数转换到数字域；得到的信号与z (n)同步之后得到输出信号y(n)，由z (n)和y(n)这两组数据来估计 预失真参数； 步骤S55、将得到的预失真参数更新到预失真器参数存储器中。
6.根据权利要求5所述的基于参考信号的自适应数字预失真系统的校正方法，其特征在于:步骤S53中，所述参考信号发生采用系统上一时刻的传输信号作为校正阶段的参考信号。
7.根据权利要求5所述的基于参考信号的自适应数字预失真系统，其特征在于:步骤S54中，采用迭代最小二乘法来估计预失真参数。
全文摘要
本发明提供一种基于参考信号的自适应数字预失真系统及初始化校正方法。通过在数字域引入参考信号发生器模块，基于参考信号对预失真系统进行初始化训练，得到一系列的预失真初始化参数。当功率放大器的非线性变化触发校正使能信号时，基于参考信号对预失真系统进行校正，得到相应的预失真参数。本发明解决了传统预失真系统的盲点问题，可以准确跟踪功率放大器的非线性变化，并保证对所有传输信号的预失真处理，且参考信号在格式上、长度上、频带上等均具备较强的灵活性。
文档编号H04L25/49GK103248597SQ20131018589
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月17日 优先权日2013年5月17日
发明者黄浩, 钱骅, 姚赛杰, 王晓涛 申请人:上海无线通信研究中心, 中国科学院上海微系统与信息技术研究所