[发明专利]数字预失真处理装置及数字预失真器更新方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字预失真处理技术，尤其涉及一种时分通信系统中的数字预失真处理装置，以及一种数字预失真器更新方法。

背景技术

功率放大器(Power Amplifier，PA，以下简称功放)是一个通信系统中不可缺少的组成部分，由于晶体管本身的非线性特性，未经过线性化处理的功放的输入输出特性是非线性的，特别是输入信号较大的那部分失真会比较严重。非线性会产生频谱再生，从而导致邻道干扰，使系统不能满足严格的带外辐射要求；非线性也会引起带内干扰，降低系统的误码率性能。

在所有的线性化技术中，数字预失真(Digital Pre-Distoration，DPD)是效果最好的技术之一。预失真的原理是，通过一个预失真器(Predistorter)来和功放级联，其与功放的失真数量相当(相等)，但功能却相反，也就是预先对功放的压缩性进行补偿和校正。目前数字预失真技术的研究多是基于频分复用系统，例如WCDMA(码分多址接入)系统，这类系统中的信号在时间上是连续发送的。

参见图1，为数字预失真原理示意图。理想的情况是，通过预失真器和功放的级联，实现对原始输入信号V_i线性放大为输出信号V_o，中间信号V_p是预失真器的输出、功放的输入。其中：F(|V_i|)是预失真器的预失真函数；G(|V_P|)是功放的特征函数；理想情况是通过调整预失真器的预失真函数，使F(|V_i|)·G(|V_p|)＝K，K为常数增益。

预失真器的结构可分为无记忆类型和有记忆类型，典型的无记忆预失真器是基于查找表(LUT)，其实现简单，但是不能消除功放的记忆效应；典型的有记忆预失真器是基于多项式，其实现相对复杂，能有效消除功放的记忆效应，达到更好的预失真效果。下面以基于LUT的预失真器对数字预失真技术作进一步说明，对于基于多项式的数字预失真，与其类似。

LUT有多种寻址方式，包括线性功率、线性幅度和对数功率等，下面仅以线性幅度来说明LUT，其余类似。LUT存储每一个可能的输入信号幅度值与预失真函数输出值的对应关系，预失真器正常工作时，利用输入信号的幅度作为LUT的索引，找到其对应的预失真函数输出值，并与输入信号相乘完成预失真过程。参见图2，为预失真器工作过程示意图，函数|.|代表求输入信号V_i(t)的幅度值，即r_i(t)＝|V_i(t)|；函数s(r_i)将输入信号的幅度值r_i(t)映射到LUT中，以得到输入信号V_i(t)对应的预失真函数值，即f(r_i(t))。在实际应用中，功放的失真(也即非线性)特征会随着时间、温度以及偏压(biasing)的变化而变化，因此，在实际的数字预失真系统中引入了反馈机制，对输出信号进行采样，并用以校正预失真器。一个典型的数字预失真系统结构示意图如图3所示，整个系统可以以数字模拟信号转换器(Digital Analog Converter，DAC)和模拟数字信号转化器(Digital Analog Converter，ADC)为界，分为数字部分和模拟部分。数字部分主要是指对数字上变频器(Digital Up Converter，DUC)产生的源信号(I路和Q路源信号)进行预处理的数字器件，例如FPGA、CPLD或DSP；模拟部分包括模拟上变频、模拟下变频(BPF)和功放(PA)。数字部分内部又可根据功能划分为预失真器、控制模块和自适应更新模块。源信号经预失真器处理后发送给功放进行放大处理；同时，控制模块对源信号的延迟和存储进行控制，自适应更新模块在收到反馈回路的反馈信号后，将源信号与反馈信号进行比较，通过自适应算法，对LUT进行更新。可以这样理解：预失真器的功能是利用存储的预失真函数对输入信号进行预失真处理；自适应更新模块的功能是计算最新的预失真函数，并提供给预失真器对其保存的预失真函数进行更新，对于LUT，就是完成一个输入信号与对应预失真系数的相乘。

可见，校正预失真器的过程，就是通过比较源信号(图2中I路和Q路)与其反馈信号，来更新LUT所有表项的过程。这种方式存在更新速度缓慢、实现复杂等缺陷，具体原因分析如下：

1)预失真器更新速度缓慢