[發明專利]一種基于查找表LUT的一般記憶多項式GMP數字預失真電路

在審

• 申請號: 202010211546.7
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111510081A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 湯善武
• 申請（專利權）人: 成都凱騰四方數字廣播電視設備有限公司
• 主分類號: H03F1/32
• 分類號: H03F1/32
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 管高峰

本發明涉及無線通信技術領域，本發明公開了一種基于查找表LUT的一般記憶多項式GMP數字預失真電路，先將一般記憶多項式GMP預失真系統表示為u(n)＝w(n)+f(n)+b(n)，再對w(n)、f(n)和b(n)的表達式進行整理，并利用查找表函數LUT(|x(n)|)減少FPGA中乘法器的使用量。本發明利用查找表LUT來代替大量乘法運算的方式，可大大減少乘法器的使用量，且增加非線性階數可不增加乘法器的用量，便于系統實現擴展。

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，尤其涉及一種基于查找表LUT的一般記憶 多項式GMP數字預失真電路。

背景技術

在現代電子通信技術中，功率放大器作為發射端的重要組成部分，負責將 射頻信號放大到需要的功率。由于電子元器件的固有特性，功放的輸入輸出信 號之間一般呈非線性關系。在一些恒包絡調制信號如FM、QPSK等，在經過功 放放大后，只會產生諧波分量，而信號的質量不會受到影響。但這些恒包絡調 制信號的頻譜利用率不高，采用恒包絡調制信號會嚴重限制無線通信的傳輸速 率。為了提高頻譜利用率，充分利用有限的且極為寶貴的頻譜資源，使用相同 帶寬傳輸更多的信息量，現代通信系統會使用如正交振幅調制QAM的方式對信 源進行調制。經過這些非恒包絡調制后的信號，其包絡不再恒定。衡量包絡不 恒定量的重要指標為峰值功率-平均功率比PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)。 而這些非恒包絡信號對功放的非線性非常敏感，其經功放放大后，不僅僅會產 生諧波信號，更會產生嚴重的帶外頻譜泄露以及帶內失真，嚴重影響發射信號 的質量，導致臨頻道干擾和接收端接收門限的提高，減少傳輸距離。

早期應用中，為了減少功放的非線性，通常采用的方式是功率回退技術， 將功放輸出功率回退若干分貝，使功放盡量工作在線性區域。但是這樣會大大 降低功放的效率，增加功放熱耗以及散熱系統的復雜度和成本。目前，功率回 退技術已經很少采用，更多采用的是功放的線性化技術。

預失真技術是目前廣泛采用的一種線性化方法，其基本思路是在信號進入 功放之前引入一個非線性變換預失真系統，該非線性變換預失真系統的特性與 功放的非線性放大特性呈反函數關系。預失真后的信號經功放放大后，輸出信 號與原始信號呈線性關系。預失真技術包含射頻預失真、中頻預失真和基帶預 失真3中方式。而基帶預失真系統具有硬件電路簡單，且便于數字信號處理實現， 是目前使用最廣泛的預失真方式。

在基帶預失真中，通常采用的實現電路有查找表、級數多項式以及神經網 絡等。基于查找表方式的預失真方案通常不能補償功放的記憶效應，而神經網 絡的實現方案通常收斂速度較慢。因為級數具有記憶項的多項式可以很好補償 功放的非線性及記憶效應且利于FPGA等數字運算器件實現等特性，目前得到了 廣泛的運用。而在多項式中，一般記憶多項式GMP(General Memory Polynomial) 在系統復雜度和建模準確性方面有著很好的折中。在FPGA中，實現GMP通常需 要大量的數字乘法器。數字乘法器的使用量和非線性階數、記憶深度以及交叉 深度有關。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出一種基于查找表LUT的一般記憶多項式 GMP數字預失真電路，實現了由查找表LUT來代替大量乘法運算的方式，可大 大減少乘法器的使用量，且增加非線性階數可不增加乘法器的用量，便于系統 實現擴展。

一種基于查找表LUT的一般記憶多項式GMP數字預失真電路，先將一般記 憶多項式GMP預失真系統表示為：

u(n)＝w(n)+f(n)+b(n)

w(n)、f(n)和b(n)的表達式如下：