[发明专利]一种适于硬件实现的数字预失真算法系统

说明书

技术领域

本发明属于模拟与混合信号集成电路技术领域，具体涉及一种适于硬件实现的数字预失真算法系统，以补偿发射机中非线性元件。

背景技术

功率放大器是通信系统中不可缺少的元件，同时也是非线性程度最差的元件。非线性会造成频谱展宽，这将会影响临到信号。同时，它也会引起袋内信号的扭曲，这将会增加接收机的误码率。近年来的发射格式，像是WCDMA(宽带码分多址移动通信系统) 或者OFDM(正交频分复用技术)，由于较高的PAPR(信号功率峰均比)，对非线性造成的扭曲特别敏感。如果人们简单的使用功率回退技术，降低输入信号的功率，虽然能够得到所要求的线性度，但是发射机的功率就会大大降低。数字预失真技术可以使发射机同时保持较好的非线性和合理的效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、代价较小的，同时有较快自适应能力的数字预失真算法系统。

根据发射机中功率放大器的非线性特性及其对数字预失真性能指标的要求，本发明提出一种数字预失真算法系统，由预失真模块，预失真查找表更新模块，环路延迟估计模块，环路相位粗旋转补偿模块构成。其中：

预失真模块，由查找表,复数乘法器和绝对值模块构成。查找表分别对IQ两路进行补偿，绝对值模块用于产生查找表的地址，复数乘法器用于对查找表提供的信息和输入信号进行复数乘法。该预失真模块用于对输入信号进行预失真处理。

预失真查找表更新模块，由查找表更新模块，误差计算模块和绝对值模块构成，用于更新查找表中对应的复数增益信息。更新的具体原理如图2所示：误差计算模块根据发射与反馈信号之间的差计算误差向量，查找表更新模块根据误差向量对查找表进行更新，更新方向与误差向量相同，更新步长正比于误差向量的模。绝对值模块用于确定究竟更新查找表中的哪一条。 

环路延迟估计模块，用于估测和补偿发射接收环路所引入的延迟，对准发射和接收的信号。具体分为整数延迟估计模块，整数延迟补偿模块，小数延迟估计模块与小数延迟补偿模块。整数延迟估计模块和两个绝对值模块完成整数延迟估计，其中，所述两个绝对值模块提供输入信号和反馈信号的绝对值。

相位粗旋转补偿模块，用于估测和补偿发射接受环路所引入的相位偏转，具体原理如图3所示，采用相位为0的单位向量为测试向量，测试向量的反馈向量的相位就是反馈环路所引入的相位偏转。如果对反馈向量取共轭，就能得到相位旋转补偿值。

总体上看，预失真模块对输入信号进行预失真处理，预失真查找表更新模块对预失真模块中的查找表信息进行更新，但是更新依赖于误差向量的正确性，这种正确性依赖于环路延迟估计与补偿和相位粗旋转补偿。环路延迟估计模块与相位粗旋转补偿模块都是为了能够对准发射数据与反馈数据。只有对准发射与反馈数据，预失真查找表更新模块中的误差计算模块才能得到准确的误差向量，从而正确更新查找表中的值。

本发明中，所述预失真查找表更新模块采用输入信号归一化，误差归一化技术，可以消除输入信号所造成的的收敛速度的差异。

本发明中，所述相位粗旋转补偿模块采用单位向量作为测试向量，其返回值的共轭作为相位粗旋转的补偿向量。

本发明能够很好地满足数字预失真方法对ACPR和归一化均方误差的要求，以一套简单且代价小的硬件结构实现了对发射机中非线性元件的补偿目的。

附图说明

图1 为适用于硬件实现的数字预失真算法系统的结构图。

图2 为预失真模块和预失真查找表更新模块的结构图。

图3 为相位粗旋转补偿的原理图。

图4 预失真的效果依赖于接收回路的非线性程度和相位偏转图示。曲线(1)为ACPR 随相位偏转的变化曲线；曲线(2)为NMSE（归一化均方误差）随相位偏转的变化曲线。

具体实施方式

根据本发明内容，适用于硬件实现的预失真算法具体实施方式如下：

1、 预失真模块

预失真模块主要是由两块查找表和一个复数乘法器构成。分别用于校正IQ两路。如果定义                                                是输入信号向量，为输入幅度为r(n)时的PA(功率放大器)放大特性，把定义为是输入幅度为r(n)时LUT（查找表）所应存储的预失真特性，那么希望最终得到的信号是：

             （1）