CN106453173A - 预失真参数估计***及无线发射*** - Google Patents

Abstract

本发明公开一种预失真参数估计***及无线发射***，其中，预失真参数估计***包括功率放大模块、频谱分析仪、计算机及矢量信号源；其中，功率放大模块，将输入的信号进行功率放大；频谱分析仪，接收功率放大模块输出的模拟信号，采样转换为基带数字信号；计算机，根据频谱分析仪发送的基带数字信号及发送到矢量信号源的预失真参数进行预失真参数估计，获得预失真参数及预失真信号；矢量信号源，接收计算机发送的预失真信号，将其转换成模拟信号，并以预设射频频率发送到功率放大模块。本发明技术方案可以迭代的获得预失真参数，省去了无线发射装置中的反馈射频链路及反馈模数转换器，减小了功耗，节约了成本。

Description

预失真参数估计***及无线发射***

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种预失真参数估计***及无线发射***。

背景技术

无线通信***的移动用户数增多、传输距离加长，都要求设备的功率放大器输出更高的发射功率，才能保障实际通信***通话质量的高性能要求。功率放大器作为无线通信***的重要组成部分，常常工作在非线性区、甚至工作在饱和区附近，这会带来很明显的非线性失真。现有的解决方式是在无线发射装置内增加反馈射频链路和反馈模数转换器用于预失真参数估计，但这样的做法将明显的增加设备的硬件成本、功耗，同时还增加了设备的体积和重量。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种预失真参数估计***，旨在提供一种可以节约硬件成本的预失真参数估计***。

为实现上述目的，本发明提出的一种预失真参数估计***，包括功率放大模块、频谱分析仪、计算机及矢量信号源；其中，

所述功率放大模块，将输入的信号进行功率放大；

所述频谱分析仪，接收所述功率放大模块输出的模拟信号，采样转换为基带数字信号；

所述计算机，根据所述频谱分析仪发送的基带数字信号及发送到所述矢量信号源的预失真参数进行预失真参数估计，获得预失真信号及预失真参数；

所述矢量信号源，接收计算机发送的所述预失真信号，将其转换成模拟信号，并以预设射频频率发送到所述功率放大模块。

优选地，所述功率放大模块的输出端与所述频谱分析仪的采样端连接，所述频谱分析仪的输出端与所述计算机的输入端连接，所述计算机的输出端与所述矢量信号源的输入端连接，所述矢量信号源的输出端与所述功率放大模块的输入端连接。

优选地，预失真参数估计基于记忆多项式模型：其中x(n)为所述功率放大模块在n时刻的的信号输入，y(n)为所述功率放大模块在n时刻的信号输出，k为非线性阶数，q为记忆深度，基于采集的y(n)的n个采样和x(n)的n+q个采样来估计所述预失真参数b，有如下公式：

有Y＝XB，给定X和Y，采用最小二乘法计算出所述预失真参数B＝(X^HX)^-1X^HY。

优选地，还包括衰减器；所述衰减器输入端与所述功率放大模块输出端连接，所述衰减器输出端与所述频谱分析仪采样端连接，将输入所述频谱分析仪的信号进行预衰减，以保护所述频谱分析仪。

优选地，所述频谱分析仪的工作带宽为所述功率放大模块的工作带宽的5至10倍。

优选地，所述矢量信号源的工作带宽为所述功率放大模块的工作带宽的5至10倍。

优选地，所述频谱分析仪及所述矢量信号源的采样速率相同。

优选地，所述功率放大模块与所述频谱分析仪及矢量信号源都通过射频线缆连接。

优选地，所述计算机与所述频谱分析仪及所述矢量信号源都通过网线连接。

本发明还提出一种无线发射***，包括预失真处理模块、数模转换器、射频发射模块及预失真参数估计***；所述预失真参数估计***包括功率放大模块、频谱分析仪、计算机及矢量信号源；所述功率放大模块的输出端与所述频谱分析仪的采样端连接，所述频谱分析仪的输出端与所述计算机的输入端连接，所述计算机的输出端与所述矢量信号源的输入端连接，所述矢量信号源的输出端与所述功率放大模块的输入端连接；所述功率放大模块，将输入的信号进行功率放大；所述频谱分析仪，接收所述功率放大模块输出的模拟信号，采样转换为基带数字信号；所述计算机，根据所述频谱分析仪发送的基带数字信号及发送到所述矢量信号源的预失真参数进行预失真参数估计，获得预失真信号及预失真参数；所述矢量信号源，接收计算机发送的的所述预失真信号，将其转换成模拟信号，并以预设射频频率发送到所述功率放大模块；

所述预失真处理模块的输出端与所述数模转换器的输入端连接，所述数模转换器的输出端与所述射频发射模块的输入端连接，所述射频发射模块的输出端与所述功率放大模块的输入端连接，所述计算机的参数输出端与所述与预失真处理模块的的参数接收端连接；其中，

所述预失真处理模块，根据所述预失真参数估计***计算得到的预失真参数对输入的基带信号进行预校正；

所述数模转换器，将数字信号转换为模拟信号；

所述射频发射模块，将输入的信号进行变频、滤波，转换为预设功率的射频信号。

本发明通过功率放大模块、频谱分析仪、计算机及矢量信号源，形成了一种预失真参数估计***，通过频谱分析仪接收功率放大模块的信号，采样转换后传输到所述计算机，计算机根据该信号计算出预失真信号，并通过所述矢量信号源进行转换、反馈到所述功率放大模块，通过该反馈回路的不断迭代，从而由计算机计算出预失真参数。本发明能迭代的获得功率放大模块的预失真参数，省去了现有***中的反馈射频模块、反馈数模转换器等模块，节约了硬件成本，减少了***装置的功耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明预失真参数估计***一实施例的功能模块图；

图2为本发明无线发射***一实施例的功能模块图；

图3为本发明无线发射***中预失真处理模块的功能模块图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	预失真参数估计***	120	频谱分析仪
200	预失真处理模块	130	计算机
				300	数模转换器	140	矢量信号源
400	射频发射模块	150	衰减器
				110	功率放大模块	210	预失真参数表

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种预失真参数估计***。

参照图1，包括功率放大模块110、频谱分析仪120、计算机130及矢量信号源140；其中，所述功率放大模块110，将输入的信号进行功率放大；所述频谱分析仪120，接收所述功率放大模块110输出的模拟信号，采样转换为基带数字信号；所述计算机130，根据所述频谱分析仪120发送的基带数字信号及发送到所述矢量信号源140的预失真参数进行预失真参数估计，获得预失真信号及预失真参数；所述矢量信号源140，接收计算机130的所述预失真信号，将其转换成模拟信号，并以预设射频频率发送到所述功率放大模块110。

需要说明的是，预失真就是人为地加入一个特性与包括功率放大模块在内的***非线性失真恰好相反的***，进行互相补偿，减小信号***的失真。

需要说明的是，本发明中的计算机130计算出的预失真参数为不断迭代产生的。迭代是重复反馈过程的活动，其目的通常是为了逼近所需目标或结果。每一次对过程的重复称为一次“迭代”，而每一次迭代得到的结果会作为下一次迭代的初始值。计算机130每次计算出的预失真参数通过矢量信号源140传输到所述功率放大模块110进行放大，再通过频谱分析仪120的采集反馈到计算机130，该反馈回的信号又作为本次预失真估计的参考数据，进而不断地重复反馈过程，使获得的预失真参数不断地逼近标准的预失真参数。

本发明通过功率放大模块110、频谱分析仪120、计算机130及矢量信号源140，形成了一种预失真参数估计***100，通过频谱分析仪120接收功率放大模块110的信号，采样转换后传输到所述计算机130，计算机130根据该信号计算出预失真信号，并通过所述矢量信号源140进行转换、反馈到所述功率放大模块110，通过该反馈回路的不断迭代，从而由计算机130计算出预失真参数。本发明能迭代的获得功率放大模块110的预失真参数，省去了现有***中的反馈射频模块、反馈数模转换器等模块，节约了硬件成本，减少了***装置的功耗。

具体地，所述功率放大模块110的输出端与所述频谱分析仪120的采样端连接，所述频谱分析仪120的输出端与所述计算机130的输入端连接，所述计算机130的输出端与所述矢量信号源140的输入端连接，所述矢量信号源140的输出端与所述功率放大模块110的输入端连接。

具体地，预失真参数估计基于记忆多项式模型：其中x(n)为所述功率放大模块110在n时刻的的信号输入，y(n)为所述功率放大模块110在n时刻的信号输出，基于采集的y(n)的n个采样和x(n)的n+q个采样来估计所述预失真参数b，有如下公式：

有Y＝XB，给定X和Y，采用最小二乘法计算出所述预失真参数B＝(X^HX)^-1X^HY。

需要说明的是，最小二乘法是一种数学优化技术。它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配。利用最小二乘法可以简便地求得未知的数据，并使得这些求得的数据与实际数据之间误差的平方和为最小。

具体地，还包括衰减器150；所述衰减器150输入端与所述功率放大模块110输出端连接，所述衰减器150输出端与所述频谱分析仪120采样端连接，将输入所述频谱分析仪120的信号进行预衰减，以保护所述频谱分析仪120。

需要说明的是，衰减器是一种提供衰减的电子元器件，广泛地应用于电子设备中，它的主要用途是：(1)调整电路中信号的大小；(2)在比较法测量电路中，可用来直读被测网络的衰减值；(3)改善阻抗匹配，若某些电路要求有一个比较稳定的负载阻抗时，则可在此电路与实际负载阻抗之间***一个衰减器，能够缓冲阻抗的变化。

进一步地，本发明中该衰减器150用于调整信号，避免信号过大而对仪器造成的损害。

具体地，所述频谱分析仪120的工作带宽为所述功率放大模块110的工作带宽的5至10倍。

具体地，所述矢量信号源140的工作带宽为所述功率放大模块110的工作带宽的5至10倍。

需要说明的是，因为功率放大模块110的非线性特性，通常要求矢量信号源140的带宽为功率放大模块110期望操作带宽的5-10倍，例如功率放大模块110的期望输出5MHz信号，需要输入信号支持25～50MHz带宽。频谱分析仪120的带宽也必须是功率放大模块110期望操作带宽的5-10倍，且与特点功率放大模块110相关。

进一步地，频谱分析仪120和矢量信号源140可以用不同的采样速率，但是计算预失真参数时要求将其中一个采样速率重新采样后保持与另一个的采样速率一致。

具体地，本发明实施例中，所述频谱分析仪120及所述矢量信号源140的采样速率相同。

具体地，所述功率放大模块110与所述频谱分析仪120及矢量信号源140都通过射频线缆连接。

具体地，所述计算机130与所述频谱分析仪120及所述矢量信号源140都通过网线连接。

本发明通过功率放大模块110、频谱分析仪120、计算机130及矢量信号源140形成一个预失真参数估计反馈回路。通过频谱分析仪120采集功率放大模块110的输出，计算机130估计预失真参数，并通过矢量信号源140将预失真参数传送到功率放大模块110。通过该反馈回路不断的迭代，进而获得准确的预失真参数。本发明还在频谱分析仪120的采样端加接了衰减器150，避免了采样信号过大而对频谱分析仪120造成的损坏。本发明节约了预失真参数估计装置的硬件成本，减少了功耗。

参考图2，本发明还提出一种无线发射***，该无线发射***包括预失真处理模块200、数模转换器300、射频发射模块400及如上所述的预失真参数估计***100；所述预失真处理模块200的输出端与所述数模转换器300的输入端连接，所述数模转换器300的输出端与所述射频发射模块400的输入端连接，所述射频发射模块400的输出端与所述功率放大模块110的输入端连接，所述计算机130的参数输出端与所述与预失真处理模块200的的参数接收端连接；其中，所述预失真处理模块200，根据所述预失真参数估计***100计算得到的预失真参数对输入的基带信号进行预校正；所述数模转换器300，将数字信号转换为模拟信号；所述射频发射模块，将输入的信号进行变频、滤波，转换为预设功率的射频信号。该预失真参数估计***100的具体结构参照上述实施例，由于无线发射***采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

需要说明的是，所述预失真处理模块200根据预失真参数估计***100离线估计得到的预失真参数对输入基带信号的AM-AM和AM-PM特性进行预校正。将预失真处理后的预失真补偿信号传送给数模转换器300将数字信号转换成模拟中频信号，射频发射模块400,再将中频信号进行中频滤波及变频，以得到小功率的射频信号，小功率的射频信号经功率放大模块110放大得到射频放大信号。

参照图3，为本发明实施例的预失真处理模块原理图。进一步地，假设预失真模型采用3个LUT表示预失真参数，所述记忆多项式模块公式进一步可写成：

其中，f_i(abs(x(n-K_i)))对应为不同延迟K_i的预失真参数查找表lut(n-K_i)，K_i和D_i的取值可以不同。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种预失真参数估计***，其特征在于，包括功率放大模块、频谱分析仪、计算机及矢量信号源；其中，

所述功率放大模块，将输入的信号进行功率放大；

所述频谱分析仪，接收所述功率放大模块输出的模拟信号，采样转换为基带数字信号；

所述计算机，根据所述频谱分析仪发送的基带数字信号及发送到所述矢量信号源的预失真参数进行预失真参数估计，获得预失真信号及预失真参数；

所述矢量信号源，接收所述计算机发送的所述预失真信号，将其转换成模拟信号，并以预设射频频率发送到所述功率放大模块。

2.如权利要求1所述的预失真参数估计***，其特征在于，所述功率放大模块的输出端与所述频谱分析仪的采样端连接，所述频谱分析仪的输出端与所述计算机的输入端连接，所述计算机的输出端与所述矢量信号源的输入端连接，所述矢量信号源的输出端与所述功率放大模块的输入端连接。

3.如权利要求2所述的预失真参数估计***，其特征在于，预失真参数估计基于记忆多项式模型：其中x(n)为所述功率放大模块在n时刻的的信号输入，y(n)为所述功率放大模块在n时刻的信号输出，k为非线性阶数，q为记忆深度，基于采集的y(n)的n个采样和x(n)的n+q个采样来估计所述预失真参数b，有如下公式：

Y＝[y(Q)y(Q+1)...y(Q+N)]^T，

$X_j=\left[\begin{array}{cccc}x\left(j\right)& x\left(j\right)|x\left(j\right){|}^1& \mathrm{...}& x\left(j\right)|x\left(j\right){|}^K\\ \mathrm{...}& \mathrm{...}& \mathrm{...}& \mathrm{...}\\ x(j+N)& x(j+N)|x(j+N){|}^1& \mathrm{...}& x(j+N)|x(j+N){|}^K\end{array}\right],$

B＝[b₀₀ b₁₀ b₂₀ ... b_K0 b₀₁ b₁₁ b₂₁ ... b_K1 ... b₀₀ b₁₀ b₂₀ ... b_KQ]^T，

有Y＝XB，给定X和Y，采用最小二乘法计算出所述预失真参数B＝(X^HX)^-1X^HY。

4.如权利要求2所述的预失真参数估计***，其特征在于，还包括衰减器；所述衰减器输入端与所述功率放大模块输出端连接，所述衰减器输出端与所述频谱分析仪采样端连接，将输入所述频谱分析仪的信号进行预衰减，以保护所述频谱分析仪。

5.如权利要求4所述的预失真参数估计***，其特征在于，所述频谱分析仪的工作带宽为所述功率放大模块的工作带宽的5至10倍。

6.如权利要求5所述的预失真参数估计***，其特征在于，所述矢量信号源的工作带宽为所述功率放大模块的工作带宽的5至10倍。

7.如权利要求6所述的预失真参数估计***，其特征在于，所述频谱分析仪及所述矢量信号源的采样速率相同。

8.如权利要求1至7任意一项所述的预失真参数估计***，其特征在于，所述功率放大模块与所述频谱分析仪及矢量信号源都通过射频线缆连接。

9.如权利要求8所述的预失真参数估计***，其特征在于，所述计算机与所述频谱分析仪及所述矢量信号源都通过网线连接。

10.一种无线发射***，其特征在于，包括预失真处理模块、数模转换器、射频发射模块及如权利要求1至9任意一项所述的预失真参数估计***；所述预失真处理模块的输出端与所述数模转换器的输入端连接，所述数模转换器的输出端与所述射频发射模块的输入端连接，所述射频发射模块的输出端与所述功率放大模块的输入端连接，所述计算机的参数输出端与所述与预失真处理模块的的参数接收端连接；其中，

所述预失真处理模块，根据所述预失真参数估计***计算得到的预失真参数对输入的基带信号进行预校正；

所述数模转换器，将数字信号转换为模拟信号；

所述射频发射模块，将输入的信号进行变频、滤波，转换为预设功率的射频信号。