[发明专利]一种基于FPGA的超宽带功放谐波消除装置及方法

说明书

本发明涉及一种基于FPGA的超宽带功放谐波消除装置及方法，属于超宽频通信技术领域，解决了现有的方法仅利用FPGA采集数据造成的硬件资源浪费和系统功耗较大等问题。谐波消除装置由FPGA模块实现，包括训练信号单元，用于生成初始谐波信号；功放谐波建模单元，用于根据谐波信号和基带信号对射频功放谐波频率的非线性信道进行建模，获得信道参数，其中，所述谐波信号包括初始谐波信号和从功放模块获取的谐波干扰信号；反谐波系数计算单元，用于根据谐波信号、基带信号和信道参数计算获得反谐波系数；反谐波生成单元，用于根据反谐波系数生成反谐波信号，以消除射频功放生成的谐波干扰信号。节省了硬件资源，减小了谐波消除装置的功耗。

技术领域

本发明涉及超宽频通信技术领域，尤其涉及一种基于FPGA的超宽带功放谐波消除装置及方法。

背景技术

射频功率放大器是无线通信系统发射端的重要组成部分，是发射链路消耗功率最大的器件。为了提高射频功放的效率和接收机的信噪比，通常将射频功放驱动到非线性区域上，但是由此会带来带内交调干扰和带外谐波干扰，造成频谱污染，信号失真，通信系统性能恶化。

对于带内交调带来的信号失真，通常采用数字预失真技术进行补偿，该技术已经大规模研究和应用，已经成为提高无线通信系统效率和射频功放线性化的关键技术。对于带外谐波干扰，目前存在一些基于MATLAB 仿真应用的数字谐波消除装置，但是仅仅是在实验室环境下的，MATLAB 算法并未落地到FPGA上，仅仅是依靠FPGA采集ADC和DAC数据来完成算法浮点化仿真，浪费硬件资源，增加了系统的功耗，且谐波消除的效率较低。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种基于FPGA的超宽带功放谐波消除装置及方法，用以解决现有的谐波消除方法仅利用FPGA采集数据造成的硬件资源浪费和系统功耗较大等问题。

一方面，本发明实施例提供了一种基于FPGA的超宽带功放谐波消除装置，用于消除载波信号经功放模块后产生的谐波干扰信号，所述谐波消除装置由FPGA模块实现，包括：

训练信号单元，用于生成初始谐波信号；

功放谐波建模单元，用于根据谐波信号和基带信号对射频功放谐波频率的非线性信道进行建模，获得信道参数；其中，所述谐波信号包括原始谐波信号和从功放模块获取的谐波干扰信号，所述基带信号为所述载波信号对应的基带信号；

反谐波系数计算单元，用于根据所述谐波信号、基带信号和信道参数计算获得反谐波系数；

反谐波生成单元，用于根据所述反谐波系数生成反谐波信号，以消除所述射频功放生成的谐波信号。

进一步，所述FPGA模块还包括信号对齐单元，用于将所述谐波信号与基带信号对齐，并将对齐后的信号输出至功放谐波建模单元和反谐波系数计算单元。

进一步，所述FPGA模块还包括选通单元，用于选通训练信号单元并输出初始谐波信号至信号对齐单元，以及，选通反谐波生成单元并输出反谐波信号。

进一步，所述反谐波生成单元生成反谐波信号包括如下步骤：

基于所述反谐波系数得到原反谐波信号；

基于CORDIC算法优化所述原反谐波信号计算公式中的复数除法，得到反谐波信号。

进一步，所述原反谐波信号的计算公式为：

式中，x_i(n)为原反谐波信号，n为采样点，x_ii为基带信号对应的谐波记忆多项式，i为谐波次数，D为记忆深度，d为实时记忆深度，N_i为非线性效应阶数，j为实时非线性效应阶数，h_ii(d,j)为反谐波系数，x₁(n)为基带信号，x₁(n-d)为基带信号的互调干扰项。