[發明專利]一種改善短波數字預失真性能的系統及方法

有效

• 申請號: 201911411633.0
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111064439B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: 任繼軍;王小軍;劉琪;趙勇
• 申請（專利權）人: 西安烽火電子科技有限責任公司
• 主分類號: H03F3/24
• 分類號: H03F3/24;H03F3/189;H03F1/32;H03F1/02;H04L25/49
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 包春菊

本發明屬于自適應數字預失真技術領域，公開了一種改善短波數字預失真性能的系統及方法，針對短波信號帶寬較窄的制式特點，整合FIR濾波器的弱非線性濾波器來克服記憶效應，并整合記憶多項式模型，可以契合度更高地進行預失真參數提取，更為符合功放實際特性的參數，改善數字預失真系統的性能，提高了射頻功率放大器的線性度和功放效率。

技術領域

本發明涉及自適應數字預失真技術領域，具體涉及一種改善短波數字預失真性能的系統及方法，用于提高射頻功率放大器的線性度和功放效率。

背景技術

在頻譜資源日益緊張的今天，現代通信系統更趨向于采用比恒定包絡調制方式具有更高頻譜效率的非恒定包絡的線性調制方式，而這種調制方式對高功率放大器的線性度要求較高，所以采用這種調制方式需要采用線性化技術來改善功率放大器的線性度。另一方面，隨著數字移動通信技術的發展，對基站功率放大器的性能提出了越來越高的要求，即在滿足較高的線性要求前提下，使得功放有較高的效率。為了達到這一要求，就要讓放大器既線性又高效，即對射頻放大器或射頻系統提出了線性化處理的需求，發展射頻放大器線性化技術，采用各種手段來實現放大器高效率且高線性度。這一點對于未來無線移動通信技術的發展和實現有著十分重大的實際意義。

線性化技術發展中最重要的一步就是預失真技術的出現，它最初應用于模擬通信系統中的射頻部分，隨著DSP技術的發展，亦可在數字域內實現，形成數字預失真技術。數字預失真技術既可以應用在數字通信系統的基帶部分，也可以應用在射頻部分，而且預失真技術還可以利用自適應原理來跟蹤補償功率放大器由于溫度、濕度等環境因素改變而造成的誤差。總之，預失真技術不但可以提升發射機的效率，降低成本與縮小體積，亦能有效增加發射機的線性度以提升系統效能與通信質量，是一種適應現代數字通信發展的線性化技術。

為了便于實現，預失真結構采用的是查找表(Lookup?Table，LUT)方法，如圖1所示查找表按照信號的幅度，或輸入幅度的某種函數檢索，然后修正施加在功放輸入端上信號的幅度和相位以便抵消其失真；其中，DAC為數字模擬轉換器，PA為功放元件(功率放大器)，ADC為模數轉換器。圖2給出了一種基本的提取預失真表格結構。其中，X為輸入信號，Y為輸出(反饋)信號；首先根據需求確定輸出功率，第一次運行時，系統直通，LUT參數全“1”，X′＝X，信號通過功放之后，得到第一組輸出數據，反饋進行預失真，通過求解min|Y′-X′|得到LUT參數，然后在迭代過程中不斷修正LUT參數，直到輸出信號Y得到滿意的效果，提取此時LUT參數作為這一輸出功率下的預失真LUT，供開環系統使用。可見，圖中的預失真系統結構包含兩個通道：數據訓練的環路通道和預失真通道。數據訓練通道是一個環路結構，其核心部分為預失真算法模塊，該模塊對經功放后的反饋輸出和原輸入信號進行處理，得到功放的失真特性，然后得到功放失真反特性的LUT參數。當功放特性隨著時間或外界環境變化發生改變時，可以通過自適應的預失真算法來刷新預失真反特性LUT參數。

功放預失真特性可以為Volterra級數模型完備表達，但是該模型不可工程實現模型，所以通常預失真模型是一個簡化的Volterra級數模型，即只選取其中最主要的失真分量進行補償。對于預失真模型的描述主要分為無記憶效應模型、有記憶效應模型；其中無記憶效應模型只與信號當前輸入點有關，本文稱為瞬時模型或瞬時預失真。對于有記憶效應模型描述有很多種，包括：Hammerstein模型、Wiener模型、Hammerstein與Wiener級聯模型、記憶多項式模型等。功放的特性會隨著輸入信號的特性的不同而不同，現有的記憶多項式模型不能準確的表征功放本質特性，進而導致射頻功率放大器的線性度和功放效率不高。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種改善短波數字預失真性能的系統及方法，針對短波信號帶寬較窄的制式特點，整合FIR濾波器的弱非線性濾波器來克服記憶效應，并整合記憶多項式模型，可以契合度更高地進行預失真參數提取，更為符合功放實際特性的參數，改善數字預失真系統的性能，提高了射頻功率放大器的線性度和功放效率。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現。