CN105763503B - 一种数字预失真处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种数字预失真处理方法及装置，该方法包括：采集当前时刻功率放大器的输入信号和输出信号，所述输入信号为使用第一数字预失真技术DPD系数进行DPD处理使用后的信号；根据所述输入信号和所述输出信号，确定所述第一DPD系数对应的邻信道功率比ACPR和所述第一DPD系数对应的拟合误差；判断所述第一DPD系数对应的ACPR和所述第一DPD系数对应的拟合误差是否满足设定条件；若任意一个不满足，则将训练生成的DPD系数替换所述第一DPD系数，所述训练生成的DPD系数是根据当前时刻之前的多个第二DPD系数训练得到的，用以解决因功控，高低温功放特性异常造成的DPD处理无效，继而信号失真的问题。

Description

一种数字预失真处理方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种数字预失真处理方法及装置。

背景技术

无线通讯***采用频谱利用率较高的BPSK(Binary Phase Shift Keying，二相相移键控)、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying，四相相移键控)、16QAM (QuadratureAmplitude Modulation，正交振幅键控)、64QAM等调制方式，这些调制方式不仅对载波的相位进行调制，还对载波的幅度进行调制，这些调制方式会产生较大峰均比的非恒包络调制信号，这些较大峰均比的信号会使功放的一些半导体器件工作在非线性区域，这样就会产生严重的互调分量，产生严重的非线性失真。现有技术一种方法是回退功率以确保功放的线性，但成本高效率低。另一种方法是采用数字预失真技术(Digital Pre-Distortion，数字预失真)，该技术是当前主流的线性化技术，具有成本低、功放效率高等优点。

DPD技术是在射频功率放大器(简称功放)的输入侧对输入信号作预先失真处理，其特性与功放失真特性相反，用于抵消功放的非线性失真。使得功放在更大的输出功率下，输出信号的ACPR(Adjacent Channel Power Ratio，邻道泄露功率比)指标满足要求，从而提高功放的效率。数字预失真技术实现的基本过程是如图1所示：采集当前时刻功率放大器的输入信号和输出信号进行处理，通过自适应处理，实时更新功放的DPD参数。

在实际通信过程，由于功控，高低温功放特性异常可能会导致信号不再适应当前的DPD系数，引起DPD对消异常，交调指标恶化。当交调指标恶化到一定程度，按照目前的DPD处理技术产生的DPD系数已经不再适用，所以经过预失真处理后也很难再恢复正常对消状态，严重地影响通信质量。

因此，亟需一种DPD优化处理技术，以解决因功控，高低温功放特性异常造成的DPD处理无效，继而信号失真的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种数字预失真处理方法及装置，用以解决因功控，高低温功放特性异常造成的DPD处理无效，继而信号失真的问题。

本发明方法包括一种数字预失真处理方法，该方法包括：采集当前时刻功率放大器的输入信号和输出信号，所述输入信号为使用第一数字预失真技术 DPD系数进行DPD处理后的信号；根据所述输入信号和所述输出信号，确定所述第一DPD系数对应的邻信道功率比ACPR和所述第一DPD系数对应的拟合误差；判断所述第一DPD系数对应的ACPR和所述第一DPD系数对应的拟合误差是否满足设定条件；若任意一个不满足，则将训练生成的DPD系数替换所述第一DPD系数，所述训练生成的DPD系数是根据当前时刻之前的多个第二 DPD系数训练得到的，其中，所述第二DPD系数对应的拟合误差和所述第二DPD系数对应的ACPR均满足所述设定条件。

基于同样的发明构思，本发明实施例进一步地提供一种数字预失真处理装置，该装置包括：

采集单元，用于采集当前时刻功率放大器的输入信号和输出信号，所述输入信号为使用第一数字预失真技术DPD系数进行DPD处理使用后的信号；

确定单元，用于根据所述输入信号和所述输出信号，确定所述第一DPD系数对应的邻信道功率比ACPR和所述第一DPD系数对应的拟合误差；

判断单元，用于判断所述第一DPD系数对应的ACPR和所述第一DPD系数对应的拟合误差是否满足设定条件；

替换单元，用于若任意一个不满足，则将训练生成的DPD系数替换所述第一DPD系数，所述训练生成的DPD系数是根据当前时刻之前的多个第二DPD 系数训练得到的，其中，所述第二DPD系数对应的拟合误差和所述第二DPD 系数对应的ACPR均满足所述设定条件。

本发明实施例对经过DPD处理结果进行监控，首先，采集经过数字预失真技术DPD处理后的输入信号和功率放大器的输出信号，根据所述输入信号和输出信号，确定所述输出信号的邻信道功率比ACPR和所述输入信号的拟合误差。然后，判断所述ACPR和所述拟合误差两项指标是否满足设定条件，若任意一个指标不满足，则利用训练生成的DPD系数替换第一DPD系数，至于训练生成的DPD系数是在ACPR和拟合误差两项指标满足设定条件的情况下，根据历史DPD系数训练生成的。这样做的目的是，当监控到经过DPD处理后的信号的指标不符合要求时，利用训练生成的DPD系数及时替换掉之前的DPD系数，以抵消功放的非线性失真，避免DPD处理无效造成的信号失真问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的一种数字预失真技术实现的基本过程；

图2为本发明实施例提供的一种数字预失真处理方法流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种数字预失真处理流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种数字预失真处理装置示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图2所示，本发明实施例提供一种数字预失真处理方法流程示意图，具体地实现方法包括：

步骤S101，采集当前时刻功率放大器的输入信号和输出信号，所述输入信号为使用第一数字预失真技术DPD系数进行DPD处理使用后的信号。

步骤S102，根据所述输入信号和所述输出信号，确定所述第一DPD系数对应的ACPR和所述第一DPD系数对应的拟合误差。

步骤S103，判断所述第一DPD系数对应的ACPR和所述第一DPD系数对应的拟合误差是否满足设定条件。

步骤S104，若任意一个不满足，则将训练生成的DPD系数替换所述第一 DPD系数，所述训练生成的DPD系数是根据当前时刻之前的多个第二DPD系数训练得到的，其中，所述第二DPD系数对应的拟合误差和所述第二DPD系数对应的ACPR均满足所述设定条件。

在本发明实施例中第一DPD系数和第二DPD系数均指的是利用现有的 DPD技术生成的，第一DPD系数和第二DPD系数的作用是对输入信号作预先失真处理，其特性与功放失真特性相反，用于抵消功放的非线性失真。当功控，高低温功放特性异常时，现有的第一DPD系数有可能不能完全起到抵消功放的非线性失真的作用，所以通过增加监控机制观察经过DPD处理后的信号的两个指标，即ACPR和拟合误差来判断DPD处理后的效果。当发现两个指标不满足要求时，利用训练好的DPD系数替换掉现有的第一DPD系数。

进一步地，确定两个指标的方法是根据所述输出信号的载波参数配比，分别确定所述第一DPD系数对应的每个载波的ACPR；

根据所述输入信号和所述输出信号，计算所述第一DPD系数对应的整个带宽的输入信号的拟合误差，并根据所述输出信号的载波参数配比，确定所述第一DPD系数对应的每个载波的拟合误差。

当信号是单载波时，只需要将计算出来的ACPR和拟合误差与设定的阈值作比较，若大于设定的阈值，则证明DPD处理后的信号异常，需要进行参数替换处理。

ACPR是用来衡量邻频率信道中的干扰量或功率量的标准。ACPR常定义为邻频率信道或偏移量的平均功率和发射频率信道的平均功率之比。ACPR描述了因射频单元组成中的非线性因素引起的失真值。因此，可通过判断ACPR的值来确定所生成的DPD系数是否为满足性能要求的值。

较佳的，该DPD处理后的输出信号的ACPR满足要求，是指该DPD处理后的输出信号的ACPR绝对值大于阈值。该处阈值的选取与当时的具体的网络环境有关，可通过网络自动配置，也可通过人工设置即经验值。较佳的，通常将ACPR的阈值设置为47dBc，绝对值大于该阈值则说明非线性干扰小，小于该阈值则说明非线性干扰大。

其中，根据输入信号和输出信号生成DPD系数的方式可以是采用自适应算法生成DPD系数，该自适应算法为以下算法中的任意一种：最小二乘算法、最小均方算法、递归最小二乘算法、最小均方误差算法。

另外，当有多个载波时，那么每个载波就会对应一个指标值，所以需要每个载波的载波参数配比，确定对应的ACPR和每个载波的输入信号的拟合误差，此时设置一个载波系数，当为多载波信号时，确定各载波中ACPR大于第一阈值的载波个数是否大于载波数目和设定载波系数的乘积；

并且，确定各载波中拟合误差大于第二阈值的载波个数是否大于载波数目和设定载波系数的乘积。

假设有N_carrier个载波，设置载波系数为α，当出现以下任意一种情况时，则检测判断为DPD处理后的信号异常：

大于第一阈值的各载波的ACPR所对应的个数>N_carrier乘α；

大于第二阈值的各载波的拟合误差的个数>N_carrier乘α；

又或者，判断上述两个指标大于设定阈值的个数的和是否大于N_carrier与α的乘积，其中α属于[0,1]。

考虑训练好的DPD系数需要起到使处理之后的信号不发生线性失真的作用，故本发明实施例利用历史不同时间段生成的多个第二DPD系数训练生成 DPD系数，具体地，根据如下方式确定训练生成的DPD系数：

采集当前时刻发生之前的N个相邻的时间段内的所述功率放大器的输入信号和输出信号；根据每个时间段内的输入信号和输出信号，确定每个时间段对应的ACPR和拟合误差；将ACPR和拟合误差均满足所述设定条件时所对应的时间段的DPD系数作为所述第二DPD系数；将多个第二DPD系数进行加权计算得到所述训练生成的DPD系数。

例如，预先采集历史多个不同时间段的输入信号和输出信号，比方说设定5 分钟为一个周期，每隔5分钟固定采集连续10秒的输入信号和输出信号，并从采集的信号中选择多组由同时间段的输入信号和输出信号组成的样本信号，筛选出满足设定取值范围的样本信号；利用筛选出来的信号计算两个指标，评估两个指标是否满足设定条件，若满足，则根据这组样本信号得到该组样本信号使用的DPD系数，计算方法如下：

根据样本信号中的输入信号和输出信号利用公式[1]计算DPD系数；

所述公式一为：

其中，令z(n)和y(n)分别为功率放大器的输入和输出信号，k为多项式阶数，K为多项式最大阶数，l为记忆深度，L为最大记忆深度，a_kl为要计算的DPD系数。

其中，拟合误差的计算方法正是利用了DPD系数，因为拟合的DPD系数存在一定的误差，所以将计算得到的DPD系数重新代入公式一得到拟合的输入信号；根据所述拟合的输入信号和输入信号作差得到输入信号的拟合误差，即可由公式[2]计算得出拟合误差diff：

所述公式[2]为：

其中，N为所处理数据的采样点数，n大于等于0,为拟合的输入信号， z(n)为输入信号，diff为拟合误差。

进一步地，每次第二DPD系数的权重根据该第二DPD系数对应的拟合误差确定，其中，拟合误差的值越小，该拟合误差对应第二DPD系数的权重越大。

也就是说，对多次采集得到样本信号的拟合误差大小进行排序，挑选出拟合误差最小的3组样本信号的DPD系数C1(n)、DPD系数C2(n)、DPD系数 C3(n)(假设其中C1(n)拟合误差最小，C2(n)其次，C3(n)再其次)。可以将三组 DPD系数按公式[3]作加权处理训练生成优选系数C(n)：

所述公式[3]为：

C(n)＝0.6*C1(n)+0.3*C2(n)+0.1*C3(n)…………………[3]

为了更加***地描述上述数字预失真处理方法，本发明实施例通过提供图3 进行详细阐述。

步骤一，多次采集在时间段[9:00-10:00]内的输入信号和输出信号，确定该时间段中满足指标的第二DPD系数，其中的指标的确定方法如上所述。

步骤二，根据确定出的多个第二DPD系数加权求和训练生成备选的DPD 系数。

步骤三，采集当前时刻10:00功放的输入信号和输出信号；

步骤四，根据采集的输入信号和输出信号，计算出ACPR和拟合误差，并判断计算出来的ACPR和拟合误差是否满足设定条件。

步骤五，若上述指标有任何一个不满足设定条件，则获取备选的DPD系数，利用备选DPD系数将原先的第一DPD系数替换掉。

显然，上述生成备选DPD系数的过程是周期性的，对当前时刻的处理结果的监控则是实时的，可见，通过上述处理，监控发现当前的DPD系数已经不满足处理要求，通过及时替换，避免后续被处理的信号发生线性失真的问题。本发明实施例中，由于每次均对DPD处理后的信号的ACPR进行了评估，这样一来，就能够精确判断每次DPD处理的效果，假若ACPR指标满足要求，也就是说明DPD处理的效果符合要求，就可以转入下一周期的监测，否则，利用本发明实施例提供的方法替换掉原先的第一DPD系数，继续监测替换之后的信号的 ACPR指标。

基于相同的技术构思，本发明实施例还提供一种数字预失真处理装置，该装置如图4所示，可执行上述方法实施例，包括：采集单元401、确定单元402、判断单元403、替换单元404，其中：

采集单元401，用于采集当前时刻功率放大器的输入信号和输出信号，所述输入信号为使用第一数字预失真技术DPD系数进行DPD处理使用后的信号；

确定单元402，用于根据所述输入信号和所述输出信号，确定所述第一DPD 系数对应的邻信道功率比ACPR和所述第一DPD系数对应的拟合误差；

判断单元403，用于判断所述第一DPD系数对应的ACPR和所述第一DPD 系数对应的拟合误差是否满足设定条件；

替换单元404，用于若任意一个不满足，则将训练生成的DPD系数替换所述第一DPD系数，所述训练生成的DPD系数是根据当前时刻之前的多个第二 DPD系数训练得到的，其中，所述第二DPD系数对应的拟合误差和所述第二 DPD系数对应的ACPR均满足所述设定条件。

进一步地，所述确定单元402具体用于：根据所述输出信号的载波参数配比，分别确定所述第一DPD系数对应的每个载波的ACPR；

根据所述输入信号和所述输出信号，计算所述第一DPD系数对应的整个带宽的输入信号的拟合误差，并根据所述输出信号的载波参数配比，确定所述第一DPD系数对应的每个载波的拟合误差。

进一步地，还包括：训练单元405，用于根据如下方式确定训练生成的DPD 系数：

采集当前时刻发生之前的N个相邻的时间段内的所述功率放大器的输入信号和输出信号；

根据每个时间段内的输入信号和输出信号，确定每个时间段对应的ACPR 和拟合误差；

将ACPR和拟合误差均满足所述设定条件时所对应的时间段的DPD系数作为所述第二DPD系数；

将多个第二DPD系数进行加权计算得到所述训练生成的DPD系数。

进一步地，所述训练单元405还用于：

每个第二DPD系数的权重根据该第二DPD系数对应的拟合误差确定，其中，拟合误差的值越小，该拟合误差对应第二DPD系数的权重越大。

进一步地，所述判断单元403具体用于：

当为多载波信号时，确定各载波中ACPR大于第一阈值的载波个数是否大于载波数目和设定载波系数的乘积；

并且，确定各载波中拟合误差大于第二阈值的载波个数是否大于载波数目和设定载波系数的乘积。

综上所述，本发明实施例对经过DPD处理结果进行监控，首先，采集经过数字预失真技术DPD处理后的输入信号和功率放大器的输出信号，根据所述输入信号和输出信号，确定所述输出信号的邻信道功率比ACPR和所述输入信号的拟合误差。然后，判断所述ACPR和所述拟合误差两项指标是否满足设定条件，若任意一个指标不满足，则利用训练生成的DPD系数替换原始的DPD系数，至于训练生成的DPD系数是在ACPR和拟合误差两项指标满足设定条件的情况下，根据历史DPD系数训练生成的。这样做的目的是，当监控到经过DPD 处理后的信号的指标不符合要求时，利用训练生成的DPD系数及时替换掉之前的DPD系数，以抵消功放的非线性失真，避免DPD处理无效造成的信号失真问题。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/ 或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种数字预失真处理方法，其特征在于，该方法包括：

采集当前时刻功率放大器的输入信号和输出信号，所述输入信号为使用第一数字预失真技术DPD系数进行DPD处理后的信号；

根据所述输出信号的载波参数配比，分别确定所述第一DPD系数对应的每个载波的邻信道功率比ACPR；

根据所述输入信号和所述输出信号，计算所述第一DPD系数对应的整个带宽的输入信号的拟合误差，并根据所述输出信号的载波参数配比，确定所述第一DPD系数对应的每个载波的拟合误差；

判断所述第一DPD系数对应的ACPR和所述第一DPD系数对应的拟合误差是否满足设定条件；

若任意一个不满足，则将训练生成的DPD系数替换所述第一DPD系数，所述训练生成的DPD系数是根据当前时刻之前的多个第二DPD系数训练得到的，其中，所述第二DPD系数对应的拟合误差和所述第二DPD系数对应的ACPR均满足所述设定条件。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

根据如下方式确定训练生成的DPD系数：

采集当前时刻发生之前的N个相邻的时间段内的所述功率放大器的输入信号和输出信号；

根据每个时间段内的输入信号和输出信号，确定每个时间段对应的ACPR和拟合误差；

将ACPR和拟合误差均满足所述设定条件时所对应的时间段的DPD系数作为所述第二DPD系数；

将多个第二DPD系数进行加权计算得到所述训练生成的DPD系数。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

每个第二DPD系数的权重根据该第二DPD系数对应的拟合误差确定，其中，拟合误差的值越小，该拟合误差对应第二DPD系数的权重越大。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断所述第一DPD系数对应的ACPR和所述第一DPD系数对应的拟合误差是否满足设定条件，包括：

当为多载波信号时，确定各载波中ACPR大于第一阈值的载波个数是否大于载波数目和设定载波系数的乘积；

并且，确定各载波中拟合误差大于第二阈值的载波个数是否大于载波数目和设定载波系数的乘积。

5.一种数字预失真处理装置，其特征在于，该装置包括：

采集单元，用于采集当前时刻功率放大器的输入信号和输出信号，所述输入信号为使用第一数字预失真技术DPD系数进行DPD处理使用后的信号；

确定单元，用于根据所述输出信号的载波参数配比，分别确定所述第一DPD系数对应的每个载波的邻信道功率比ACPR，根据所述输入信号和所述输出信号，计算所述第一DPD系数对应的整个带宽的输入信号的拟合误差，并根据所述输出信号的载波参数配比，确定所述第一DPD系数对应的每个载波的拟合误差；

判断单元，用于判断所述第一DPD系数对应的ACPR和所述第一DPD系数对应的拟合误差是否满足设定条件；

替换单元，用于若任意一个不满足，则将训练生成的DPD系数替换所述第一DPD系数，所述训练生成的DPD系数是根据当前时刻之前的多个第二DPD系数训练得到的，其中，所述第二DPD系数对应的拟合误差和所述第二DPD系数对应的ACPR均满足所述设定条件。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：

训练单元，用于根据如下方式确定训练生成的DPD系数：

采集当前时刻发生之前的N个相邻的时间段内的所述功率放大器的输入信号和输出信号；

根据每个时间段内的输入信号和输出信号，确定每个时间段对应的ACPR和拟合误差；

将ACPR和拟合误差均满足所述设定条件时所对应的时间段的DPD系数作为所述第二DPD系数；

将多个第二DPD系数进行加权计算得到所述训练生成的DPD系数。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述训练单元还用于：

每个第二DPD系数的权重根据该第二DPD系数对应的拟合误差确定，其中，拟合误差的值越小，该拟合误差对应第二DPD系数的权重越大。

8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述判断单元具体用于：

当为多载波信号时，确定各载波中ACPR大于第一阈值的载波个数是否大于载波数目和设定载波系数的乘积；

并且，确定各载波中拟合误差大于第二阈值的载波个数是否大于载波数目和设定载波系数的乘积。