[发明专利]消除载波的数字预失真

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年12月5日提交的以美国临时申请No.61/485,161(代理案卷号为1052.090PROV)的优先权，通过引用将其教导整体并入在此。

技术领域

本发明涉及信号处理，并且更具体地但不排他地，涉及使用数字预失真将非线性系统(例如，非线性放大器)线性化。

背景技术

介绍

本部分介绍了可以有助于促进更好地理解本发明的若干方面。因此，本部分的陈述应从这个角度来阅读，并且不应被理解为关于什么是现有技术或者什么不是现有技术的承认。

图1示出了信号处理系统100的示意性框图，其实现了传统的使用数字预失真来线性化具有非线性放大器134的模拟子系统130的线性化方案。信号处理系统100接收数字输入信号x[n]并产生线性化的、放大的模拟输出信号y_amp(t)。

尤其，通过数字预失真(DPD)模块114处理数字(例如，基带或IF(中频))输入信号x[n]以产生预失真的数字信号x_pd[n]，其通过数字-模拟转换器(DAC)120转换为模拟预失真信号x_pd(t)。使用上变频器132将DAC的输出变频转换为期望的频率(例如，RF(射频))，以产生RF模拟预失真信号通过非线性放大器134放大RF信号x_{pd_rf}(t)以产生输出信号y_amp(t)。

数字预失真的目的

信号处理系统100中的数字预失真的目的是确保输出信号y_amp(t)接近数字输入信号x[n]的(理论)模拟版本x(n)的线性缩放版本。即，其中G是常数。注意，在上面的符号中，数字信号x[n]是模似信号x(t)的采样的版本。

数字预失真函数的计算

在一个典型实施方式中，放大器输出信号y_amp(t)的一小部分在抽头140处被移除，并被使用下变频器150向下混合到合适的中频(IF)(或者，替代地，到基带)。使用模拟-数字(ADC)转换器160将所得到的下变频反馈信号y_fb(t)数字化以产生数字反馈信号y_fb[n]。

最初，计算由模块114实现的数字预失真函数，随后通过使用控制器(图1中未示出)来比较输入信号x[n]和反馈信号y_fb[n]而自适应地更新该数字预失真函数，其中所述控制器可被实施为DPD模块114的一部分，或者与DPD模块114分离。可以用(至少)下面两种方式中的一种来执行该计算：

1)在非实时实现方式中，通过控制器离线地捕获并处理输入信号x[n]的样本块和反馈信号y_fb[n]的样本块，以估计预失真函数。这种估计通常在DSP(数字信号处理器)或微控制器中执行。

2)在实时实方式现中，通过控制器，利用自适应非线性滤波器结构，基于逐个样本更新预失真函数。

预处理

在两种情况下，在控制器估计预失真函数之前，对信号x[n]和y_fb[n]中的一方或两方进行预处理。该预处理对齐这两个信号的延迟、增益和相位。在数学上，这可被描述为如下：

根据下式(1)估计使成本函数(cost function)C(τ，α)最小化的延迟τ和复合增益α：

C(τ，α)＝E{(x[n-τ]-αy_fb[n])²}，  (1)

其中，E{.}表示期望值算子(或平均)。在非实时实现方式中，将成本函数最小化缩简为估计在最小二乘的意义上最小化成本函数的延迟τ和复合增益α的值。注意，可以依次地和/或联合地估计延迟τ和复合增益α。此外，注意，延迟τ可以是分数延迟(fractional delay)。用于最小二乘法估计的技术是公知的。例如，参见W.H.Press，B.P.Flannery，S.A.Teukolsky，和W.T.Vetterling著，Numerical Recipes：The art of Scientific Computing(纽约：剑桥大学出版社(Cambridge University Press)，1986)，通过引用将其教导并入在此。τ和α的优值分别被表示为τ₀和α₀。

数字预失真函数

在预处理之后，根据下式(2)，数字预失真可被描述为估计使偏差D最小化的任意的非线性函数f_pd(·)：