[实用新型]一种采用复数QR-RLS算法完成DPD功能的系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及无线通信领域中对功放非线性特性线性化处理领域，主要是一种采用复数QR-RLS算法完成DPD功能的系统。

背景技术

PA(Power Amplifier，功放)具有内在的本质的非线性。由PA特性曲线，我们可知，PA的效率与其非线性成反比。追求功放的高效率，则其非线性是不可避免的。非线性会导致频谱扩展从而引起邻道信号干扰，同样也会造成信号带内失真。对于CDMA、WCDMA及OFDM等宽带信号，由于它们具有较高的PAPR(Peak to Average Power Ratio，峰均功率比)，更加易受PA非线性的影响，造成较大的带内失真。

所以，为了满足频谱要求和降低误码率，功放的线性化是十分必要的。

采用简单的输入信号功率回退的方法可以达到较好的功放线性度，但这样功放的效率非常低。一种有效的方法是采用DPD(Digital Pre-distortion，数字预失真)技术将功放的非线性曲线线性化。它通过在功放前构造功放非线性失真的逆特性来实现(图1)。逆特性与原非线性失真特性相叠加即可达到线性化的目的。

DPD系统的实现通常有两种方式：一种是先识别出功放本身的特性函数，然后再取其反函数得到预失真的系数，但对记忆非线性系统函数取反函数的工作量很大，而且导致系统的精确性降低；第二种方式为通过间接训练结构直接识别出预失真器的系数，这样就省略了直接对功放模型参数识别的过程。我们将采用间接训练结构(图2)。在间接训练结构中，DPD系统可分为两部分：前向链路和反馈链路。前向链路为预失真器+功放，反馈链路为功放+预失真训练器。反馈链路中，预失真训练器捕获功放之前和之后的数据，处理得到预失真系数。前向链路中，预失真器接收反馈链路得到的预失真系数完成DPD功能。

由于预失真系统的特性函数只是功放函数的反函数，所以能够很好的模拟功放特性的函数都能够用于预失真器的建模。对于CDMA、WCDMA及OFDM等宽带信号的系统而言，功放除了具有非线性特性之外，还具有明显的记忆效应。MP(Memory Polynomial，记忆多项式)包含非线性因子和记忆效应因子，能够较准确的模拟功放特性，有效地实现DPD功能，且项数较少，便于硬件实现。所以我们采用它作为预失真器的模型。

常用的自适应算法有LS(Least square，最小二乘法)、LMS(Least Mean Square，最小均方算法)及RLS(Recursive Least Square，递归最小二乘法)等。RLS算法在LS算法的基础上采用递归的方法来实现矩阵的求逆，克服了LS算法运算量大、不易于硬件实现的缺点。RLS算法对信号协方差矩阵的特征值分布不敏感，相比较，LMS算法却易受特征值分布范围的影响，导致其收敛速度较慢。它的缺点是不能稳定收敛，具有数值的不稳定性，计算复杂度高，计算量较大。这些缺点可以通过QR分解的RLS算法来改善。由于DPD系统接收和处理的都是复数信号，所以需采用复数QR-RLS算法。

实用新型内容

本实用新型的目的正是要克服上述技术的不足，而提供一种采用复数QR-RLS算法完成DPD功能的系统。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案：这种采用复数QR-RLS算法完成DPD功能的系统，在功放前设置有预失真器，预失真器用于接收复数I/Q信号，同时接收DPD反馈链路处理得到的预失真系数，完成预失真处理后的结果作为功放的输入。在FPGA中按照记忆多项式搭建预失真器。预失真训练器则是在FPGA中的软核(Xilinx FPGA中为MicroBlaze，Altera FPGA中为NOIS II)实现，主要作用是计算DPD系数。

所述的这种采用复数QR-RLS算法完成DPD功能的方法，具体步骤如下：

(1)、预失真器在系统中置于功放(PA)之前，接收复数I/Q信号(通常是CFR模块的输出信号作为DPD模块的输入)，同时接收DPD反馈链路处理得到的预失真系数，其内部结构按照MP记忆多项式搭建(MP记忆多项式具有非线性因子和记忆效应因子，能够较准确的模拟功放特性曲线，用其作为预失真模块的模型可以达到很好的预失真效果。)，作用是将预失真系数作用于接收到的I/Q信号从而完成预失真的功能，处理结果作为功放的输入。

(2)、预失真训练器在FPGA中的软核内实现，软核处理的优点是可实现浮点数运算，保证运算精度，缺点是处理速度较慢。在我们的实现中，对于运算精度有较高的要求，而软核的运算速度也可满足DPD系数更新速度的要求，故采用软核来完成预失真训练器的功能。