CN102082752B - 一种数字预失真处理方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字预失真处理方法及设备，包括：根据需要发送训练信号进入至少一个射频前端设备；根据需要通过反馈通道采集射频前端设备的输出训练信号；根据需要对射频前端设备的数字预失真系数进行训练；在系数训练完成后，根据需要更新相应射频前端设备的数字预失真系数。本发明不必一直跟踪信号的变化并和长时统计的信号模版进行比较以触发训练；能够满足多天线应用，且不需要给每路天线单独配置相应的数字预失真反馈通道和系数训练模块，在天线增加时也不会增加设备的体积和成本，从产品化角度来看，可实现性好。

Description

一种数字预失真处理方法及设备

技术领域

本发明涉及无线通信技术，特别涉及一种数字预失真处理方法及设备。

背景技术

由于器件及环境的影响，绝大多数功放的非线性响应都不理想，会造成带内带外信号幅度和相位的失真。特别是目前正大力研发并准备投入商用的宽带多载波无线通信系统对射频功率放大器的线性度和效率较之窄带单载波系统有更高的需求。下面是目前3G、4G技术发展带来的功放应用问题。

1、高发射功率导致宽带功放的线性度严重恶化，直接导致带内信号EVM(Error Vector Magnitude，矢量误差幅度)的恶化，以及带外干扰加剧，目前测试表明2010MHz-2025MHz频段在发射额定功率43dBm时导致临道干扰功率接近0dBm，邻道和次临道的ACLR(Adjacent Channel Leakage power Ratio，邻道泄漏功率比)约为35dBc，和3GPP(the 3rd Generation Partnership Project，第3代移动通信合作项目)要求的次临道指标45dBc指标相差甚远，无法满足3GPP的规定。

2、多载波应用(9载波、12载波，甚至更多载波)使得信号的带宽日益增加，再加上各种复杂调制方式的应用，例如：16QAM(Quadrature AmplitudeModulation，正交幅度调制)、64QAM、OFDM(Orthogonal Frequency DivisionMultiplex，正交频分复用)等，发射信号的峰均比很高，TD-SCDMA(TimeDivision-Synchronous Code Division Multiple Access，时分同步CDMA)系统12载应用峰均比可达16-17dB，即使采用相位旋转也仅仅限制在9.5dB左右，LTE-TDD(Long Term Evolution-Time Division Duplex，长期演进-时分复用)的峰均比也达10dB左右，如果仅靠功率回退技术来保证功放的线性特性，会使得功放的效率非常低，通常在百分之十以下，如果不回退则会引入很大的非线性失真，接收机将无法解调信号。

3、绿色基站对功放效率的要求已经由过去的不到10％提高到30％以上，整机效率也在20％以上，目前如包络跟踪等技术的研究表明＞40％的整机效率是可能的。

上述问题激发了提高功率效率技术的需求，而功放的线性和效率本身就是一对矛盾，如果仅仅寄希望于通过功放技术及工艺的改进来解决上述问题，目前的器件还很难满足。因此，在现有功放技术的基础上，保证效率的同时如何提升功放线性特性非常关键。DPD(Digital PreDistortion，数字预失真)技术是解决该矛盾最有效的功放线性化技术之一，它有效的借助现有强大的信号处理技术在数字域来补偿功放的非线性，在减小设备体积、功耗、成本的同时提高更大功率的输出信号。

图1为通用数字预失真方案示意图，目前通用的DPD方案如图1所示。输入I/Q(Inphase/Quadrature，同相/正交)信号经过DUC(Digital UpConverter，数字上变频)，多载波合并后进行峰均比抑制CFR(Crest Factor Reduction，峰值因子减小，峰值因子等于峰均比的开平方)，然后对发射信号作预失真处理，并经过DAC(Digital-to-Analogue Converter，数模转换器)，载波调制后进入PA(Power Amplifier，功放)，通过耦合获得功放输出信号并经过反馈通道同传到数字预失真模块，反馈通道ADC(Analogue-to-Digital Converter，模数转换器)的位宽和采样带宽对预失真性能有很大影响，数字预失真模块一直在统计信号特性，直到找到合适的信号才开始系数训练。选择信号的基准可以是信号的动态范围、PAPR  (Peak Average Power Ratio，峰均比)、功率、幅度、相位等信号特征；也可以联合考虑帧结构特点(如包含特殊时隙)；或者特定的传输设计。

某些情况下，信号的时域特性很有规律，那么就可以周期地采用某固定段信号进行参数估计，此时，将不需要统计信号的操作，而是用一个外部触发信号触发数据的采集，例如，基于OFDM(Orthogonal Frequency DivisionMultiplex，正交频分复用)技术的WiMAX(Worldwide interoperability overMicrowave Access，全球微波接入互通技术)的TDD(Time Division Duplex，时分双工)帧结构中，确定Preamble(前导)码部分的功率较高，CFR之后具有较大的信号范围，就可以作为参数估计样本的上好选择。如果信号不具备这样的时域特性，则随机的采集样本，并进行信号判定，一直采集到符合要求的样本，才进行参数估计，以保证所估参数的准确性。

现有技术主要是基于动态跟踪信号变化来实现数字预失真，该方法对于单天线应用表现出很好的性能，因为DPD系数训练模块是该通道专用的，可以实时跟踪信号的变化，所以可以及时补偿功放非线性导致的失真。

但是该方法的缺点至少有如下两点：一是需要实时运行，因为不知道信号是否可以用于系数训练，所以必须一直跟踪信号的变化并和长时统计的信号模版进行比较以触发训练，这给本来就紧张的数字中频资源又多了一道约束；二是如需满足多天线应用，则需要给每路天线单独配置相应的DPD反馈通道和系数训练模块，随着天线数的增加这将大大增加设备的体积和成本，从产品化角度来看，可实现性差。

进一步的，对于基于OFDM技术的WiMAX系统，虽然下行Preamble信号发射功率大，但是由于数据区支持载波功率提升，所以真正的发射信号Preamble的功率并不一定是最大；此外Preamble峰均比很低，小于5dB，这不满足数字预失真训练信号的要求；TD-SCDMA的广播信道和DwPTS(DownlinkPilot Time Slot，下行导频时隙)信号也均不满足需要的训练信号特性，所以还必须考虑什么样的信号可用于DPD系数训练。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供了一种数字预失真处理方法及设备。

本发明实施例中提供了一种数字预失真处理方法，包括如下步骤：

根据需要发送训练信号进入至少一个射频前端设备；

根据需要通过反馈通道采集射频前端设备的输出训练信号；

根据需要对射频前端设备的DPD系数进行训练；

系数训练完成后，根据需要更新相应射频前端设备的DPD系数。

本发明实施例中提供了一种数字预失真处理设备，包括：

训练信号模块，用于根据需要发送训练信号进入至少一个射频前端设备；

采集模块，用于根据需要通过反馈通道采集射频前端设备的输出训练信号；

训练模块，用于根据需要对射频前端设备的DPD系数进行训练；

更新模块，用于在系数训练完成后，根据需要更新相应的射频前端设备的DPD系数。

本发明有益效果如下：

在本发明提供的技术方案中，由于训练信号专门为了DPD系数训练生成的，其可以按需要进行发射，也可以是周期性或者非周期性的发射，所以不需要实时运行，不必一直跟踪信号的变化并和长时统计的信号模版进行比较以触发训练；

由于射频前端设备通常都可以包含单个射频通道、或者多个射频通道、或者多个RRU的集合，而训练信号是根据需要发送进入至少一个射频前端设备，并可以根据需要通过反馈通道采集射频前端设备的输出训练信号，从而在对射频前端设备的DPD系数进行训练后能根据需要更新相应的射频前端设备各通道的DPD系数，因此能够满足多天线应用，且不需要给每路天线单独配置相应的DPD反馈通道和系数训练模块，在天线增加时也不会增加设备的体积和成本，从产品化角度来看，可实现性好。

附图说明

图1为背景技术中通用数字预失真方案示意图；

图2为本发明实施例中数字预失真处理方法实施流程示意图；

图3为本发明实施例中DPD算法信号流程示意图；

图4为本发明实施例中基于训练序列的数字预失真处理方案原理示意图；

图5为本发明实施例一中的数字预失真处理实施流程示意图；

图6为本发明实施例二中的数字预失真处理实施流程示意图；

图7为本发明实施例中在TD-SCDMA系统中生成训练信号的流程示意图；

图8为本发明实施例中TD-SCDMA系统DPD训练序列生成原理示意图；

图9为本发明实施例中在LTE-TDD系统中生成训练信号的流程示意图；

图10为本发明实施例中LTE-TDD系统DPD训练序列生成原理示意图；

图11为本发明实施例中数字预失真处理设备结构示意图；

图12为本发明实施例中TD-SCDMA系统中的训练信号模块结构示意图；

图13为本发明实施例中LTE-TDD系统中的训练信号模块结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

图2为数字预失真处理方法实施流程示意图，如图所示，在数字预失真处理过程中可以包括如下步骤：

步骤201、根据需要发送训练信号进入至少一个射频前端设备；

具体实施中，射频前端设备可以采用RRU(Radio Remote Unit，射频拉远单元)，但是RRU是基于现在商用基站的架构来定义的，是业内常用概念。RRU仅是射频前端设备中的一种，因为射频前端设备可以为单个射频通道、多个射频通道的集合、多个RRU的集合等。为便于理解，下面的实施方式中主要以RRU为例子来进行说明；进一步的，每个射频通道可以包含一个功率放大器设备。

具体实施中，训练信号可以采用预先生成并存储在通信系统中的训练信号，当然也可以按照需要生成后即发射。

具体实施中，在发送训练信号时，可以按需发送，或者周期性发送，或者非周期性发送。

步骤202、根据需要通过反馈通道采集射频前端设备的输出训练信号；

步骤203、根据需要对射频前端设备的DPD系数进行训练；

步骤204、在系数训练完成后，根据需要更新相应的射频前端设备各通道的DPD系数。

进一步的，在实施中还可以包括：

步骤205、根据需要根据更新后的DPD系数对射频前端设备上的发射信号进行预失真处理。

在上述实施中，在步骤201中，还可以进一步包括：

预失真处理，即对发送出的训练信号经过初始预失真处理后再发送进入至少一个射频前端设备。

实施中，在发送训练信号进入至少一个射频前端设备、在采集射频前端设备的输出训练信号、对射频前端设备的DPD系数进行训练、更新相应的射频前端设备各通道的DPD系数时，可以根据需要进行实施，这是由于在某些情况下会出现某些射频前端设备(如：RRU)无需训练的情况。例如在产品质量控制程度比较高的情况下，某些RRU可以根据其他RRU配置情况，直接给出可用的估计系数。再比如因为随着GaN(氮化镓)及新的半导体工艺，甚至MEMS(MicroElectron-mechanicalSystem，微机电系统)技术的应用，使得功放有很好的一致性的情况下，会存在某些RRU无需训练，甚至整个产品都只需在出厂时定制好相应于不同应用场景的系数即可。因此，实施中可以根据实践的需要对需要实施的射频前端设备实施相应的处理。

在更新相应的射频前端设备各通道的DPD系数时，可以参见以下DPD算法信号执行流程。

图3为DPD算法信号流程示意图，如图所示，假定训练序列长度为N，记忆深度为Q，交调阶数为K，则有：

(1)、发射信号x(n)经过预失真处理后的信号z(n)和功放输出信号(反馈信号)之间有如下关系：

(2)、为了保持功率平衡，反馈信号y(n)需消除功放额定线性增益G，得到信号u_k，q(n)：

$u_{k,q}\left(n\right)=\frac{y(n-q)}{G}{\left|\frac{y(n-q)}{G}\right|}^{k-1}---\left(2\right)$

(3)、上述信号的矩阵表示如下：

反馈信号：

U＝[u₁₀，…u_K0，…u_1Q，…u_KQ]，u_kq＝[u_kq(0)，…u_kq(N-1)]^T  (3)

参考信号：

z＝Ua，z＝[z(0)，…，z(N-1)]^T    (4)

目标DPD系数：

a＝[a₁₀，…a_K0，…a_1Q，…a_KQ]^T   (5)

(4)、目标DPD系数

的最小二乘解表示如下：

$\hat{a}={\left(U^{H}U\right)}^{-1}{U}^{H}z---\left(6\right)$

(5)、通过Cholesky(乔里斯基)分解获得(U^HU)^-1，令R＝U^HU：

$g_{\mathrm{ij}}=\left\{\begin{array}{cc}{(r_{\mathrm{ii}}-\underset{k=1}{\overset{i-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{g}_{\mathrm{ik}}{g}_{\mathrm{ik}}^{*})}^{\frac{1}{2}},& i=j\\ \frac{1}{g_{\mathrm{jj}}}(r_{\mathrm{ij}}-\underset{k=1}{\overset{j-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{g}_{\mathrm{ik}}{g}_{\mathrm{ij}}^{*}),& i>j\\ 0,& i<j\end{array}\right.---\left(7\right)$

令

g_ij为G的第i行第j列元素，r_ij为R的第i行第j列元素，假设B＝G^-1，有

$b_{\mathrm{ij}}=\left\{\begin{array}{cc}\frac{1}{g_{\mathrm{ij}}}& i=j\\ -\frac{1}{g_{\mathrm{ii}}}\underset{k=j}{\overset{i-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{g}_{\mathrm{ik}}{b}_{\mathrm{kj}}& i>j\\ 0& i<j\end{array}\right.---\left(8\right)$

b_ij为B的第i行第j列元素，则有，

R¹＝B^HB    (9)

代入(7)式即可得到估计的DPD系数

图4为基于训练序列的数字预失真处理方案原理示意图，图中给出了适用于TD-SCDMA或者LTE-TDD(LongTerm Evolution-Time Division Duplex，长期演进-时分双工)的两通道(天线)DPD解决方案原理示意，显然，该方案可以扩展到任意天线配置，则如图所示，简要说明如下：

当需要开始进行数字预失真处理时，通过DPD使能触发信号触发开始后，生成步骤201中的DPD专用的训练信号；然后经过DUC、CFR后，分别进入RRU-A、RRU-B的预失真处理DPD-A、DPD-B，然后经过DAC、载波调制后进入功放，通过耦合获得功放输出信号，并分别经RRU-A、RRU-B发送，即步骤201；然后分别经过反馈通道、反馈捕获后抽取DPD专用训练信号，即步骤202；开始步骤203的DPD训练，分别在系数更新后进行LUT(LookUpTable，查找表)的更新，然后更新相应的RRU各通道的DPD系数，即步骤204。在系数更新过程中，可以依次更新RRU-A、RRU-B的，也可以同时更新，视需要采用。

为了更好的理解如何实施本发明，下面提供实例结合图4进行说明，实施例一中训练信号是在使能信号触发后生成的，实施例二是预先生成并存储在通信系统中的。

实施例一

图5为实施例一中的数字预失真处理实施流程示意图，如图所示，可以包括：

步骤501、系统上电。

步骤502、等待时钟触发DPD系数更新。

步骤503、生成系统支持的最大载波，最多用户，最高阶调制时的训练信号。

步骤504、经过CFR模块限制信号峰均比为目标PAPR。

步骤505、使用DwPTS时隙或者其他任何下行时隙发射DPD专用训练信号。

步骤506、经过DPD初始预失真后，调整发射信号电平满足最大配置功率要求进入RRU。

步骤507、设置RF(Radio Frequency，射频)开关通过反馈通道采集RRU-A的输出专用训练信号。

步骤508、调整反馈信号电平保持和发射信号电平相同。

步骤509、开始DPD系数训练。

步骤510、设置RF开关通过反馈通道采集RRU-B的输出专用训练信号。

步骤511、调整反馈信号电平保持和发射信号电平相同。

步骤512、开始DPD系数训练。

在多天线配置时，即如两通道RRU-A、RRU-B时，重复步骤507至步骤509，通过设置RF开关通过反馈通道采集其它RRU的输出专用训练信号后开始DPD系数训练即可。

步骤513、系数训练完成后分别更新A、B通道DPD系数。

步骤514、关闭反馈通道和DPD训练模块并返回步骤502。

步骤515、对发射信号进行预失真处理。

实施例二

图6为实施例二中的数字预失真处理实施流程示意图，如图所示，可以包括：

步骤601、预生成并存储训练信号在系统中。

步骤602、系统上电。

步骤603、等待时钟触发DPD系数更新功能。

步骤604、调用预存储的训练信号。

步骤605、经过CFR模块限制信号峰均比为目标PAPR。如果预存训练信号是经过步骤605处理的信号，则可跳过此步。

步骤606、使用DwPTS时隙或者其他任何下行时隙发射DPD专用训练信号。

步骤607、经过DPD初始预失真后，调整发射信号电平满足最大配置功率要求进入RRU。

步骤608、设置RF开关通过反馈通道采集RRU-A的输出专用训练信号。

步骤609、调整反馈信号电平保持和发射信号电平相同。

步骤610、开始DPD系数训练。

步骤611、设置RF开关通过反馈通道采集RRU-B的输出专用训练信号。

步骤612、调整反馈信号电平保持和发射信号电平相同。

步骤613、开始DPD系数训练。

在多天线配置时，即如两通道RRU-A、RRU-B时，重复步骤608至步骤610，通过设置RF开关通过反馈通道采集其它RRU的输出专用训练信号后开始DPD系数训练即可。

步骤614、系数训练完成后分别更新A、B通道DPD系数。

步骤615、关闭反馈通道和DPD训练模块并返回步骤603。

步骤616、对发射信号进行预失真处理。

实施中，为了获得更好的效果，DPD训练信号可以进一步作如下要求：

1、训练信号是发射功率大的信号。

由于DPD是通过补偿功放非线性来提高射频前端设备功率效率的，所以反馈信号(RF PA输出)必须能够很好反应功放的非线性。这就要求用于训练的发射信号的功率必须足够大，峰值功率小于等于P1dB功率点，或者小于等于P3dB功率点，甚至接近功放的饱和点，可根据功放效率要求调节。

2、训练信号是峰均比高的信号。

由于用于训练的反馈信号需要反应功放的非线性，这要求信号的峰均比要和功放选型的峰均比要求一致，有足够多的失真信号点经历功放非线性失真，这要求选择训练信号要考虑到数字中频部分采样率的变化，要避免训练信号包含CFR漏消产生的尖峰信号，尽可能选择峰均比高的一段信号作为训练信号。

3、使训练信号的动态范围与发射信号的动态范围匹配。

预失真针对的是所有的发射信号而不是发射的大信号，系数要适用于发射信号的整个动态范围，所以训练信号的动态范围需要和发射信号的动态范围匹配。

4、对DPD训练信号进行功率调整，消除DPD引起的发射训练信号的功率波动。

由于DPD训练信号需要进行相应的功率调整，因此应该尽可能消除DPD引起的发射训练信号功率波动。

5、对DPD训练信号的反馈信号进行功率调整，匹配ADC输入信号电平的要求。

由于DPD训练信号的反馈信号必须进行相应的功率调整，因此应该匹配ADC输入信号电平的要求，以保持足够的精度。

6、对DPD训练信号的反馈信号进行校准，使其与发射信号同步且消除反馈射频通道非线性引起的幅度和相位失真。

由于DPD训练的反馈信号需要进行相应的校准，因此应该确保与发射信号同步且消除反馈射频通道非线性引起的幅度和相位失真。

另外，具体实施中，发送训练信号时，可以使用DwPTS时隙或者专门用于发射该训练信号的部分或者全部下行时隙发射训练信号。

具体的，在TD-SCDMA系统中，发射训练信号的时隙可以包括DwPTS和GAP(保护)时隙，或者是专门用于发射该训练信号的部分或者全部下行时隙；

即，在TD-SCDMA系统中的特定时隙发射训练信号时，该特定时隙可以包含特殊时隙DwPTS和GAP时隙或者专门用于发射该参考信号的部分或者全部下行时隙；

或者，在LTE-TDD系统中，发射所述训练信号的时隙可以包括DwPTS和GAP时隙，或者是专门用于发射该训练信号的部分或者全部下行时隙。

即，在LTE-TDD系统中的特定时隙发射训练信号时，该特定时隙可以包含特殊时隙DwPTS和GAP时隙或者专门用于发射该参考信号的部分或者全部下行时隙。

实施中，根据需要通过反馈通道采集射频前端设备的输出训练信号时，如果射频前端设备包含多个通道，则可以多通道时分复用同一反馈通道进行采集。

具体可以参见实施例一、二中的实施方式，也可以从图4的示意图看出。

下面以TD-SCDMA系统与LTE-TDD系统中对专用训练信号的生成为例进行说明。

1、TD-SCDMA系统DPD训练信号生成。

图7为在TD-SCDMA系统中生成训练信号的流程示意图，如图所示，在TD-SCDMA系统中，训练信号在生成时，可以包括：

步骤701、产生服从正态分布的随机数用以模拟多用户合并后的信源，数据长度根据DPD系数训练要求确定；

步骤702、对每个用户采用相同的信道编码、调制和扩频模式进行编码、调制、扩频；

步骤703、对编码、调制、扩频后的信号进行增益调整，其中，α为多用户信号合并的增益调整因子，根据用户数和码道数进行确定；

步骤704、对同一载波上发送的多个用户信号进行合并；

步骤705、将合并后的用户信号经过数字上变频(DUC)和峰均比抑制(CFR)后生成多载波数字中频信号；

步骤706、采用上述多载波数字中频信号作为训练信号。

实施中，训练信号可以根据通信系统支持的最大载波、最多用户、调制的最高阶生成训练信号。

图8为TD-SCDMA系统DPD训练序列生成原理示意图。如图所示，在DBB(Digital BaseBand，数字基带，也可以称为BB)中，随机序列生成器产生服从正态分布的随机数0/1用以模拟多用户合并后的信源，数据长度根据DPD训练要求来确定；每个用户/码道采用相同的信道编码、调制和扩频模式；α为多用户/码道信号合并的增益调整因子，取决于用户/码道数；在DFE(DigitalFront-End，数字前端)中，不同载波采用相同的基带信源。其中，

中，K为最大载波数。其中，

主要完成对不同用户信号的相位旋转以降低发射信号的峰均功率比，ω_i表示第i个载波对应的角频率表示形式，n表示采样点，T_s表示采样间隔。

实施中可以采用具有如下特征的训练信号：

可能用到最大载波数，如9/12载；

可能发射的最多码道数，如16码道；

可能使用的最高调制级，如64QAM；

信号长度取决于算法设计，原则上只要包含足够多能描述PA失真的点就可以。

满足这些条件，则发送数字信号功率应该在实际应用时达到最大，射频前端设备确定时从基带到天线口的信号变换关系将确定，最终RF输出功率一定也是最大。

因为DPD训练可以离线完成，训练信号可以重复，所以图8中虚线所示的训练信号生成部分可以离线运行生成所需要的信号，A点多载波合并后的信号和B点数字中频信号均可作为DPD训练信号，采用哪个信号可根据系统实现来选择，具体实施中可以存储在DFE单元的ROM(Read Only Memory，只读存储器)中。

2、LTETDD系统DPD训练信号生成

图9为在LTE-TDD系统中生成训练信号的流程示意图，如图所示，在LTE-TDD系统中，训练信号在生成时，可以包括：

步骤901、随机序列经过符合3GPP规范的OFDM(Orthogonal FrequencyDivision Multiplex，正交频分复用)调制后生成基带发射信号；

步骤902、采用生成的基带发射信号作为训练信号；

步骤903、将基带发射信号经过数字上变频(DUC)和峰均比抑制(CFR)模块后生成数字中频信号；

步骤904、采用生成的数字中频信号作为训练信号。

图10为LTE-TDD系统DPD训练序列生成原理示意图。如图所示，随机序列经过符合3GPP规范的OFDM调制后生成标准的具有如下特征的基带发射信号(A点)，然后经过数字上变频(DUC)和峰均比抑制(CFR)模块后生成数字中频信号(B点)。A点和B点信号均可作为DPD训练信号，采用哪个信号可根据系统实现来选择，因为DPD训练可以离线完成，所以具体实施中可以存储在DFE单元的ROM中。

特征为：占用足够多的PRB(Physical Resource Block，物理资源块)，并尽可能占用全部PRB，采用QPSK或16QAM或64QAM调制方式。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种数字预失真处理设备，由于该设备解决问题的原理与一种数字预失真处理方法相似，因此该设备的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

图11为数字预失真处理设备结构示意图，如图所示，设备中可以包括：

训练信号模块1101，用于根据需要发送训练信号进入至少一个射频前端设备；

采集模块1103，用于根据需要通过反馈通道采集射频前端设备的输出训练信号；

训练模块1104，用于根据需要对射频前端设备的DPD系数进行训练；

更新模块1105，用于在系数训练完成后，根据需要更新相应的射频前端设备的DPD系数。

进一步的，实施中还可以包括预失真模块1102，用于对训练信号经过初始预失真处理后发送进入至少一个射频前端设备。

实施中，训练信号模块还可以进一步用于采用预先生成并存储在通信系统中的训练信号。

实施中，训练信号模块还可以进一步用于在发送训练信号时，按需发送，或者周期性发送，或者非周期性发送。

实施中，射频前端设备还可以包含单个射频通道、或者多个射频通道、或者多个RRU的集合。

实施中，每个射频通道还可以包含一个功率放大器设备。

实施中，训练信号模块还可以进一步用于采用发射功率大和峰均比高的信号作为训练信号。

实施中，训练信号模块还可以进一步用于在发送训练信号时，使用DwPTS时隙或者专门用于发射该训练信号的部分或者全部下行时隙发射训练信号。

实施中，训练信号模块可以包括第一发送单元和/或第二发送单元，其中：

第一发送单元，用于在TD-SCDMA系统中，在包括DwPTS和GAP时隙，或者是专门用于发射该训练信号的部分或者全部下行时隙的时隙发射所述训练信号；

第二发送单元，用于在LTE-TDD系统中，在包括DwPTS和GAP时隙，或者是专门用于发射该训练信号的部分或者全部下行时隙的时隙发射所述训练信号。

实施中，设备中还可以进一步包括以下模块之一或者其组合：

匹配模块，用于使训练信号的动态范围与发射信号的动态范围匹配；

功率调整模块，用于对DPD训练信号进行功率调整，消除DPD引起的发射训练信号的功率波动；

反馈信号功率调整模块，用于对DPD训练信号的反馈信号进行功率调整，匹配ADC输入信号电平的要求；

校准模块，用于对DPD训练信号的反馈信号进行校准，使其与发射信号同步且消除反馈射频通道非线性引起的幅度和相位失真。

图12为TD-SCDMA系统中的训练信号模块结构示意图，如图所示，训练信号模块在TD-SCDMA系统中生成所述训练信号时，可以包括：

第一随机序列生成器1201，用于产生服从正态分布的随机数用以模拟多用户合并后的信源，数据长度根据DPD系数训练要求确定；

编码调制扩频单元1202，用于对每个用户采用相同的信道编码、调制和扩频模式进行编码、调制、扩频；

增益单元1203，用于对编码、调制、扩频后的信号进行增益调整，其中，α为多用户信号合并的增益调整因子，根据用户数和码道数进行确定；

合并单元1204，用于对同一载波上发送的多个用户信号进行合并；

第一DUC-CFR单元1205，用于将合并后的用户信号经过数字上变频和峰均比抑制后生成多载波数字中频信号；

第一选择单元1206，用于采用上述多载波数字中频信号作为训练信号。

实施中，训练信号模块还可以进一步用于根据通信系统支持的最大载波、最多用户、调制的最高阶生成训练信号。

图13为LTE-TDD系统中的训练信号模块结构示意图，如图所示，训练信号模块在LTE-TDD系统中生成所述训练信号时，可以包括：

第二随机序列生成器1301，用于生成随机序列；

基带调制单元1302，用于将随机序列在按3GPP规范的OFDM调制后生成基带发射信号，采用生成的基带发射信号作为训练信号；

第二DUC-CFR单元1303，用于将基带发射信号经过DUC和CFR后生成数字中频信号；

第二选择单元1304，用于采用生成的数字中频信号作为训练信号。

实施中，采集模块1103还可以进一步用于在根据需要通过反馈通道采集射频前端设备的输出训练信号时，如果射频前端设备包含多个射频通道，则可以多通道时分复用同一反馈通道进行采集。

实施中，预失真模块1102还可以进一步用于根据需要根据更新后的DPD系数对射频前端设备上的发射信号进行预失真处理。

为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。

由上述实施方式可见，在本发明提供的技术方案中，周期发射特定训练信号进行数字预失真系数训练；由于训练信号是周期性的发射，所以不需要实时运行，不必一直跟踪信号的变化并和长时统计的信号模版进行比较以触发训练。

进一步的，还提供了在TD-SCDMA系统与LTE-TDD系统中发射训练信号的时隙，即，在TD-SCDMA系统中特定时隙发射训练信号，该特定时隙包含特殊时隙DwPTS和GAP时隙或者专门用于发射该参考信号的部分或者全部下行时隙；在LTE-TDD系统中特定时隙发射训练信号，该特定时隙包含特殊时隙DwPTS和GAP时隙或者专门用于发射该参考信号的部分或者全部下行时隙。

进一步的，还提供了选择训练信号的具体原则，即，特定参考信号具有如下明显特征：发射功率大，峰均比高；

进一步的，在采用多天线时，可以多通道时分复用同一反馈通道进行数字预失真系数训练。

进一步的，还提供了DPD训练信号的特征以便于实施。

综上所述，可见本发明提供的技术方案至少有如下优点中的一个或多个：

(1)实现简单，性能好；

(2)最佳训练序列可以根据系统特征定制；

(3)符合TDD系统应用的特点；

(4)适合TD-SCDMA或LTE-TDD多天线应用；

(5)适合TD-SCDMA多频段组网应用；

(6)适合TD-SCDMA和LTE-TDD共平台应用。

进一步的，如果考虑未来RoF(Radio Over Fiber，光载无线通信)技术引入无线通信系统，则本发明实施例中提供的技术方案还能够支持多射频前端设备(如：RRU等)以各种形式(如星形、链形或者环形等)级联的应用场景，从而简化DPD应用的系统实现代价。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、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 (50)

1.一种数字预失真DPD处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据需要发送训练信号进入至少一个射频前端设备；

根据需要通过反馈通道采集射频前端设备的输出训练信号；

根据需要对射频前端设备的DPD系数进行训练；

系数训练完成后，根据需要更新相应射频前端设备的DPD系数；

在TD-SCDMA系统中，所述训练信号在生成时，包括：

产生服从正态分布的随机数用以模拟多用户合并后的信源，数据长度根据DPD系数训练要求确定；对每个用户采用相同的信道编码、调制和扩频模式进行编码、调制、扩频；对编码、调制、扩频后的信号进行增益调整，其中，α为多用户信号合并的增益调整因子，根据用户数和码道数进行确定；对同一载波上发送的多个用户信号进行合并；将合并后的用户信号经过数字上变频DUC和峰均比抑制CFR后生成多载波数字中频信号；采用上述多载波数字中频信号作为训练信号。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述训练信号是预先生成并存储在通信系统中的。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在发送训练信号时，按需发送，或者周期性发送，或者非周期性发送。

4.如权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，进一步包括：

对训练信号经过初始预失真处理后再发送。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述射频前端设备包含单个射频通道、或者多个射频通道的集合、或者多个射频拉远单元RRU的集合。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，每个射频通道包含一个功率放大器设备。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述训练信号是发射功率大和峰均比高的信号。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，发送训练信号时，使用下行导频时隙DwPTS时隙或者专门用于发射该训练信号的部分或者全部下行时隙发射训练信号。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在时分同步CDMATD-SCDMA系统中，发射所述训练信号的时隙包括DwPTS和保护GAP时隙，或者是专门用于发射该训练信号的部分或者全部下行时隙；

或，在长期演进-时分双工LTE-TDD系统中，发射所述训练信号的时隙包括DwPTS和GAP时隙，或者是专门用于发射该训练信号的部分或者全部下行时隙。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤之一或者其组合：

使训练信号的动态范围与发射信号的动态范围匹配；

对DPD训练信号进行功率调整，消除DPD引起的发射训练信号的功率波动；

对DPD训练信号的反馈信号进行功率调整，匹配模数转换器ADC输入信号电平的要求；

对DPD训练信号的反馈信号进行校准，使其与发射信号同步且消除反馈射频通道非线性引起的幅度和相位失真。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据通信系统支持的最大载波、最多用户、调制的最高阶生成训练信号。

12.如权利要求1至3，5至11任一所述的方法，其特征在于，根据需要通过反馈通道采集射频前端设备的输出训练信号时，如果射频前端设备包含多个通道，则多通道时分复用同一反馈通道进行采集。

13.如权利要求1至3，5至11任一所述的方法，其特征在于，进一步包括：

根据需要根据更新后的DPD系数对射频前端设备上的发射信号进行预失真处理。

14.一种数字预失真DPD处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据需要发送训练信号进入至少一个射频前端设备；

根据需要通过反馈通道采集射频前端设备的输出训练信号；

根据需要对射频前端设备的DPD系数进行训练；

系数训练完成后，根据需要更新相应射频前端设备的DPD系数；

在LTE-TDD系统中，所述训练信号在生成时，包括：

将随机序列按3GPP规范的正交频分复用OFDM调制后生成基带发射信号；采用生成的基带发射信号作为训练信号；基带发射信号经过DUC和CFR后生成数字中频信号；采用生成的数字中频信号作为训练信号。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述训练信号是预先生成并存储在通信系统中的。

16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，在发送训练信号时，按需发送，或者周期性发送，或者非周期性发送。

17.如权利要求14～16任一所述的方法，其特征在于，进一步包括：

对训练信号经过初始预失真处理后再发送。

18.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述射频前端设备包含单个射频通道、或者多个射频通道的集合、或者多个射频拉远单元RRU的集合。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，每个射频通道包含一个功率放大器设备。

20.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述训练信号是发射功率大和峰均比高的信号。

21.如权利要求14所述的方法，其特征在于，发送训练信号时，使用下行导频时隙DwPTS时隙或者专门用于发射该训练信号的部分或者全部下行时隙发射训练信号。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，在时分同步CDMATD-SCDMA系统中，发射所述训练信号的时隙包括DwPTS和保护GAP时隙，或者是专门用于发射该训练信号的部分或者全部下行时隙；

或，在长期演进-时分双工LTE-TDD系统中，发射所述训练信号的时隙包括DwPTS和GAP时隙，或者是专门用于发射该训练信号的部分或者全部下行时隙。

23.如权利要求14所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤之一或者其组合：

使训练信号的动态范围与发射信号的动态范围匹配；

对DPD训练信号进行功率调整，消除DPD引起的发射训练信号的功率波动；

对DPD训练信号的反馈信号进行功率调整，匹配模数转换器ADC输入信号电平的要求；

对DPD训练信号的反馈信号进行校准，使其与发射信号同步且消除反馈射频通道非线性引起的幅度和相位失真。

24.如权利要求14至16，18至23任一所述的方法，其特征在于，根据需要通过反馈通道采集射频前端设备的输出训练信号时，如果射频前端设备包含多个通道，则多通道时分复用同一反馈通道进行采集。

25.如权利要求14至16，18至23任一所述的方法，其特征在于，进一步包括：

根据需要根据更新后的DPD系数对射频前端设备上的发射信号进行预失真处理。

26.一种数字预失真处理设备，其特征在于，包括：

训练信号模块，用于根据需要发送训练信号进入至少一个射频前端设备；

采集模块，用于根据需要通过反馈通道采集射频前端设备的输出训练信号；

训练模块，用于根据需要对射频前端设备的DPD系数进行训练；

更新模块，用于在系数训练完成后，根据需要更新相应的射频前端设备的DPD系数；

所述训练信号模块在TD-SCDMA系统中生成所述训练信号时，包括：

第一随机序列生成器，用于产生服从正态分布的随机数用以模拟多用户合并后的信源，数据长度根据DPD系数训练要求确定；

编码调制扩频单元，用于对每个用户采用相同的信道编码、调制和扩频模式进行编码、调制、扩频；

增益单元，用于对编码、调制、扩频后的信号进行增益调整，其中，α为多用户信号合并的增益调整因子，根据用户数和码道数进行确定；

合并单元，用于对同一载波上发送的多个用户信号进行合并；

第一DUC-CFR单元，用于将合并后的用户信号经过数字上变频和峰均比抑制后生成多载波数字中频信号；

第一选择单元，用于采用合并后的多载波数字中频信号作为训练信号。

27.如权利要求26所述的设备，其特征在于，训练信号模块进一步用于采用预先生成并存储在通信系统中的训练信号。

28.如权利要求26所述的设备，其特征在于，训练信号模块进一步用于在发送训练信号时，按需发送，或者周期性发送，或者非周期性发送。

29.如权利要求26或27或28所述的设备，其特征在于，进一步包括：

预失真模块，用于对训练信号模块发送的训练信号经过初始预失真处理后发送进入至少一个射频前端设备。

30.如权利要求26所述的设备，其特征在于，所述射频前端设备包含单个射频通道、或者多个射频通道、或者多个RRU的集合。

31.如权利要求30所述的设备，其特征在于，每个射频通道包含一个功率放大器设备。

32.如权利要求26所述的设备，其特征在于，训练信号模块进一步用于采用发射功率大和峰均比高的信号作为训练信号。

33.如权利要求26所述的设备，其特征在于，训练信号模块进一步用于在发送训练信号时，使用DwPTS时隙或者专门用于发射该训练信号的部分或者全部下行时隙发射训练信号。

34.如权利要求33所述的设备，其特征在于，训练信号模块包括第一发送单元和／或第二发送单元，其中：

第一发送单元，用于在TD-SCDMA系统中，在包括DwPTS和GAP时隙，或者是专门用于发射该训练信号的部分或者全部下行时隙的时隙发射所述训练信号；

第二发送单元，用于在LTE-TDD系统中，在包括DwPTS和GAP时隙，或者是专门用于发射该训练信号的部分或者全部下行时隙的时隙发射所述训练信号。

35.如权利要求26所述的设备，其特征在于，进一步包括以下模块之一或者其组合：

匹配模块，用于使训练信号的动态范围与发射信号的动态范围匹配；

功率调整模块，用于对DPD训练信号进行功率调整，消除DPD引起的发射训练信号的功率波动；

反馈信号功率调整模块，用于对DPD训练信号的反馈信号进行功率调整，匹配ADC输入信号电平的要求；

校准模块，用于对DPD训练信号的反馈信号进行校准，使其与发射信号同步且消除反馈射频通道非线性引起的幅度和相位失真。

36.如权利要求26所述的设备，其特征在于，训练信号模块进一步用于根据通信系统支持的最大载波、最多用户、调制的最高阶生成训练信号。

37.如权利要求26至28，30至36任一所述的设备，其特征在于，采集模块进一步用于根据需要在通过反馈通道采集射频前端设备的输出训练信号时，如果射频前端设备包含多个射频通道，则多通道时分复用同一反馈通道进行采集。

38.如权利要求26至28，30至36任一所述的设备，其特征在于，预失真模块进一步用于根据需要根据更新后的DPD系数对射频前端设备上的发射信号进行预失真处理。

39.一种数字预失真处理设备，其特征在于，包括：

训练信号模块，用于根据需要发送训练信号进入至少一个射频前端设备；

采集模块，用于根据需要通过反馈通道采集射频前端设备的输出训练信号；

训练模块，用于根据需要对射频前端设备的DPD系数进行训练；

更新模块，用于在系数训练完成后，根据需要更新相应的射频前端设备的DPD系数；

所述训练信号模块在LTE-TDD系统中生成所述训练信号时，包括：

第二随机序列生成器，用于生成随机序列；

基带调制单元，用于将随机序列在按3GPP规范的OFDM调制后生成基带发射信号，采用生成的基带发射信号作为训练信号；

第二DUC-CFR单元，用于在基带发射信号经过DUC和CFR后生成数字中频信号；

第二选择单元，用于采用生成的数字中频信号作为训练信号。

40.如权利要求39所述的设备，其特征在于，训练信号模块进一步用于采用预先生成并存储在通信系统中的训练信号。

41.如权利要求39所述的设备，其特征在于，训练信号模块进一步用于在发送训练信号时，按需发送，或者周期性发送，或者非周期性发送。

42.如权利要求39或40或41所述的设备，其特征在于，进一步包括：

预失真模块，用于对训练信号模块发送的训练信号经过初始预失真处理后发送进入至少一个射频前端设备。

43.如权利要求39所述的设备，其特征在于，所述射频前端设备包含单个射频通道、或者多个射频通道、或者多个RRU的集合。

44.如权利要求43所述的设备，其特征在于，每个射频通道包含一个功率放大器设备。

45.如权利要求39所述的设备，其特征在于，训练信号模块进一步用于采用发射功率大和峰均比高的信号作为训练信号。

46.如权利要求39所述的设备，其特征在于，训练信号模块进一步用于在发送训练信号时，使用DwPTS时隙或者专门用于发射该训练信号的部分或者全部下行时隙发射训练信号。

47.如权利要求46所述的设备，其特征在于，训练信号模块包括第一发送单元和／或第二发送单元，其中：

第一发送单元，用于在TD-SCDMA系统中，在包括DwPTS和GAP时隙，或者是专门用于发射该训练信号的部分或者全部下行时隙的时隙发射所述训练信号；

第二发送单元，用于在LTE-TDD系统中，在包括DwPTS和GAP时隙，或者是专门用于发射该训练信号的部分或者全部下行时隙的时隙发射所述训练信号。

48.如权利要求39所述的设备，其特征在于，进一步包括以下模块之一或者其组合：

匹配模块，用于使训练信号的动态范围与发射信号的动态范围匹配；

功率调整模块，用于对DPD训练信号进行功率调整，消除DPD引起的发射训练信号的功率波动；

反馈信号功率调整模块，用于对DPD训练信号的反馈信号进行功率调整，匹配ADC输入信号电平的要求；

校准模块，用于对DPD训练信号的反馈信号进行校准，使其与发射信号同步且消除反馈射频通道非线性引起的幅度和相位失真。

49.如权利要求39至41，43至48任一所述的设备，其特征在于，采集模块进一步用于根据需要在通过反馈通道采集射频前端设备的输出训练信号时，如果射频前端设备包含多个射频通道，则多通道时分复用同一反馈通道进行采集。

50.如权利要求39至41，43至48任一所述的设备，其特征在于，预失真模块进一步用于根据需要根据更新后的DPD系数对射频前端设备上的发射信号进行预失真处理。

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