[发明专利]一种可高效硬件实现的分段数字预失真方法

说明书

本发明公开一种可高效硬件实现的分段数字预失真方法，包括如下步骤：将输入数据x(n)经过时延q＝0,1,...,Q后得到x_q(n)，再对x_q(n)经过模值平方操作以后得到|x_q(n)|²；将|x_q(n)|²与进行比较，其中β_S为预置的信号幅度的极大值，以较小值作为S‑1个SCPWQ基函数的输入信号，得到输出信号i＝1,2,...S‑1；将输出信号与各自的c_iq相乘，并将c_0q与x_q(n)相乘，所有的相乘结果相加，得到时延为q的计算结果；将所有时延q＝0,1,...,Q后的计算结果求和，得到预失真器输出结果z(n)。采用上述方案后，本发明使用改进的SCPWQ分段函数取代传统的幂级数和SCPWL函数来构造预失真器，将原始输入用平方项代替，在复信号输入的情况下，此项改进可以避免开平方运算，从而有利于硬件高速实现；可不改变现有的预失真的学习结构，提升了预失真效果，降低了硬件实现难度。

技术领域

本发明涉及一种可高效硬件实现的分段数字预失真方法。

背景技术

1、有关数字预失真器

在广播电视，通信等领域，信号发射前要经过功率放大器放大。功率放大器具有天然的非线性特性，如果发射信号功率较大，进入功放非线性较严重的区域，将对发射信号的质量造成比较严重的影响。为了减轻非线性的影响，现行的做法是在前端的数字基带部分增加一个预失真模块，该模块的特性与功放正好相反，可以补偿功放非线性带来的影响，从而改善发射信号质量，如图1所示。

预失真器可以在射频或者基带实现。随着数字技术的进步，现代通信系统的信号处理部分基本实现了数字化，因此预失真器也使用数字电路实现。基带数字预失真器的位置如图2所示。

2、现有的技术及其局限性

2.1幂级数记忆多项式

数字预失真器的功能是使用硬件电路逼近预失真器的非线性特性。因此其本质是一个带记忆特性的非线性数字滤波器。功率放大器的当前输出不但取决于当前输入，而且取决于过去的输入。因此预失真器模型需要有记忆性来反向补偿功放的记忆特性，使得功放的输出仅与当前输入有关。现有实用的数字基带预失真器数学模型一般采用基于幂函数的记忆多项式：

式(1)中，x为输入，b_kq为系数，x,b_kq一般均为复数；K表示多项式的阶数(即幂函数的最高次方)，Q表示记忆深度。

现有的预失真器就是运用数字的延时、乘、加、幂次等运算电路实现式(1)，其中b_kq是待定的系数，需要运用辅助结构来获取，目前常用的结构是间接学习结构，如图3所示。

运用图3中的学习器求解矩阵方程，就可以获得预失真器的系数b_kq，将其拷贝入数字预失真器中就完成了预失真器的参数求取。预失真器的参数求取一般使用软件程序实现。

2.2现有幂级数记忆多项式预失真器的问题

提升幂级数多项式预失真效果的唯一方法是提高式(1)多项式的阶数。预失真器需要使用数字电路与器件实现，现有的幂级数多项式参考实现方法如图4所示。信号必须首先进行幂次操作，然后送入FIR(有限冲激响应数字滤波器)中。图4的主要问题是幅值较小的数据经过高阶幂次操作以后会接近于零，这样硬件电路就无法再分辨这些数据，所以，现有的幂级数多项式的阶数一般不会超过5阶，因此预失真的效果也就有一个无法突破的极限。造成这个极限的根本原因起源于现有技术的数学原理，因而无法通过技术实施的方法解决。