CN102437822A - 一种射频功率放大器自适应数字预失真线性化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射频功率放大器自适应数字预失真线性化系统，包括基带处理模块、数字预失真补偿模块和射频功率放大器。该数字预失真补偿模块连接在基带处理模块与射频功率放大器之间，用于改善射频功率放大器非线性放大所带来的失真。本发明提供了一种完整的、优化的射频功率放大器自适应数字预失真线性化系统架构，可以支持各种预失真模型，具有适用范围广、结构简单、定点实现成本更低等优点。

Description

一种射频功率放大器自适应数字预失真线性化系统

技术领域

本发明涉及一种实现射频功率放大器线性化的系统，尤其涉及一种通过设置数字预失真补偿模块，改善射频功率放大器预失真性能的自适应数字预失真线性化系统，属于无线通信技术领域。

背景技术

在无线通信系统中，无线通信基站及其配套设备的能耗约占总能耗的80％。其中，射频功率放大器(RFPA)是最主要的耗能器件之一。射频功率放大器的功率效率一般在10～15％，是降低通信设备耗电量的瓶颈。提高射频功率放大器的功率效率对于无线通信基站的节能环保意义重大。

对于传统的射频功率放大器来说，其线性程度和功率效率为负相关关系，因此射频功率放大器容易出现非线性放大现象。目前，除了A类射频功率放大器，其他各类射频功率放大器都无法保证对输入信号的线性放大。如果输入信号过大，甚至连A类射频功率放大器也会饱和，无法保证对输入信号的线性放大。非线性放大会导致信道内信号失真和信道外频谱泄露，前者导致传输信号的误差向量(EVM)恶化，后者引起邻频干扰。一些频率效率较高的通信系统，如正交频分复用(OFDM)、码分多址复用(CDMA)等都具有很高的峰均值比，射频功率放大器非线性放大的影响更为突出。目前，常用的解决方案是将射频功率放大器的输入信号回退(Back-off)至线性区以保证系统性能，但此种解决方案牺牲了射频功率放大器的功率效率。

改善射频功率放大器的线性度和功率效率的方法有很多，其中最直接的方法是改进电路设计，采用更加高效率的电路设计方法，如Doherty射频功率放大器设计方案。动态偏置(Adaptive biasing)技术、射频包络消除与恢复(Envelopee elimination and restoration，EER)技术、采用非线性元件的线性放大(Linear amplification with nonlinearcomponents，LINC)等技术可以在不改变原有射频功率放大器线性化程度的条件下有效提高功率效率。然而在实现过程中，这些方法均存在其局限和困难，目前还停留在理论研究阶段。

改善射频功率放大器线性程度的另一个有效途径是采用线性化技术。射频功率放大器的线性化技术可以在较少的牺牲功率效率的条件下提高射频功率放大器的线性度。在理想情况下，经过线性化技术，射频功率放大器可以利用的线性化区域可以扩展到射频功率放大器的饱和区之下。与传统的射频功率放大器相比，线性化的射频功率放大器中输入信号可以使用的线性区大大扩展。在保证射频功率放大器效率的同时改善其线性度，使得信号失真度降低到可接受范围内。

典型的线性化技术包括负反馈(Feedback)、前馈(Feed f0rward)和预失真(Predistortion)等。其中预失真是指在输入端插入一个包含射频功率放大器逆特性曲线的数字预失真补偿模块，预先补偿射频功率放大器带来的失真。它既可以采用模拟预失真也可以采用数字预失真实现。在20世纪80年代，Nojima等学者使用模拟的二极管来实现一个数字预失真补偿模块，补偿射频功率放大器带来的三阶交调非线性。然而模拟预失真需要设计与射频功率放大器功能相反的组件，在精度上较难实现。到20世纪90年代中后期，随着现代制造工艺的飞速发展，DSP/FPGA等数字处理单元在速度、成本、面积、功耗上都有了质的飞跃，使自适应数字预失真成为可能。自适应数字预失真提供了一个优化的成本、功耗和线性化性能的解决方案，是射频功率放大器线性化的发展方向。

随着研究的深入，人们对射频功率放大器非线性特性的研究越来越透彻。从最早用三阶交调、五阶交调来描述过渡到用AM/AM、AM/PM变换(幅度-幅度、幅度-频移变换)来描述，再过渡到用有记忆性的非线性模型来描述。与此相对应的是算法的效果越来越好，但算法的复杂度越来越高。例如早期的算法使用查表法，采用多项式建模，后期采用Wiener模型、Volterra级数模型、记忆多项式等。中国发明专利ZL200410068728.4中提供了一个使用查表法实现数字预失真的技术方案。美国专利US7783263则给出了一种在时分复用系统中实现数字预失真的系统架构。但是，现有的预失真线性化技术仍然存在诸多的问题，例如多项式模型和Volterra级数模型等在参数估计时会产生数值不稳定现象，并没有从整体上提供完整、优化的射频功率放大器自适应数字预失真解决方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种射频功率放大器自适应数字预失真线性化系统(简称预失真线性化系统)。该系统通过设置数字预失真补偿模块，可以显著改善射频功率放大器的预失真性能。

为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种射频功率放大器自适应数字预失真线性化系统，包括基带处理模块和射频功率放大器，其特征在于还包括数字预失真补偿模块，所述数字预失真补偿模块连接在所述基带处理模块与所述射频功率放大器之间，用于改善所述射频功率放大器非线性放大所带来的失真。

其中较优地，在所述射频功率放大器的输出端设置无线通信接收机以获得所述射频功率放大器的失真特性，所述射频功率放大器的输入信号和输出信号经过数据同步模块和功率归一化模块进行处理后，送入预失真参数估计模块进行参数估计，通过参数估计得到的预失真线性化模型送入所述数字预失真补偿模块中。

其中较优地，所述预失真线性化模型为多项式模型、Volterra级数模型、Wiener模型、Hammerstein模型、Wiener-Hammerstein模型和记忆性多项式模型中的任意一种。

其中较优地，所述预失真线性化模型中，所使用的基函数全部或部分正交。

其中较优地，在进行所述预失真线性化模型的参数估计时，使用最小二乘算法、迭代最小二乘算法、最小均方二乘算法中的任意一种。

其中较优地，所述预失真参数估计模块的输入信号和输出信号之间不含增益。

其中较优地，所述预失真参数估计模块的输入信号和输出信号之间进行互相关操作，估计并补偿信号间的延迟。

其中较优地，在所述输入信号和所述输出信号为离散信号的情况下，采用分数阶延迟的插值算法进行分数阶信号延迟的估计。

其中较优地，在所述射频功率放大器的状态发生变化时，所述数字预失真补偿模块的参数估计进行自适应的调整；所述状态变化包括下述情况中的一种或数种：

a)射频功率放大器的工作环境温度变化；

b)射频功率放大器的工作电压变化；

c)多通道射频功率放大器所接入的负载通道数变化；

d)射频功率放大器负载的平均功率变化；

e)天线负载变化。

其中较优地，在时分复用系统的自适应预失真参数估计过程中，对所述无线通信接收机进行复用。

本发明提供了一种完整的、优化的射频功率放大器自适应数字预失真线性化系统架构，可以支持各种预失真模型，具有适用范围广、结构简单、定点实现成本更低等优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

图1为通过预失真技术实现线性化的原理示意图；

图2为本发明所提供的射频功率放大器自适应数字预失真线性化系统的实施例框图；

图3为体现数字预失真补偿模块作用的数学模型示意图；

图4为实现输入、输出功率归一化的原理示意图；

图5(a)为2.4GHz AB类射频功率放大器的AM/AM变换示意图，图5(b)为2.4GHz AB类射频功率放大器的AM/PM变换示意图；

图6为预失真参数估计模块的一个实施例的示意图；

图7为预失真参数估计模块的另一个实施例的示意图；

图8为基于逆模型结构的自适应预失真模型示意图。

具体实施方式

预失真技术的核心技术思想是在输入端插入一个包含射频功率放大器逆特性曲线的数字预失真补偿模块，预先补偿射频功率放大器非线性放大所带来的失真。图1是通过预失真技术实现线性化的原理示意图。在大信号输出的条件下，射频功率放大器的输出出现失真现象并接近饱和。当插入一个包含射频功率放大器逆特性曲线的数字预失真补偿模块后，数字预失真补偿模块的输出产生了失真。然而，该失真信号经过射频功率放大器后得到了原输入信号的线性放大结果。

图2为本发明所提供的包括数字预失真补偿模块的射频功率放大器自适应数字预失真线性化系统的实施例框图。该系统是在包括目标射频功率放大器的无线通信发射机基础上，通过引入数字预失真补偿模块实现的。其中数字预失真补偿模块设置在基带处理模块与射频功率放大器之间。该预失真线性化系统对于任意波形的输入信号都适用，并不局限于CDMA、ODFM或QAM等特定的信号波形。

为了实现自适应预失真，在射频功率放大器的输出端引入一个无线通信接收机以动态获得射频功率放大器的失真特性。在该预失真线性化系统中，x(n)是数字预失真补偿模块的输入，z(n)是数字预失真补偿模块的输出，同时也是射频功率放大器的输入，y(n)是射频功率放大器的输出。射频功率放大器的输入和输出信号经过同步和功率归一化处理后，作为观测值对预失真线性化模型进行参数估计。将通过参数估计得到的预失真线性化模型代入数据链路中的数字预失真补偿模块，就可以实现射频功率放大器自适应数字预失真。

在图2所示的实施例中，该预失真线性化系统包括数字域和模拟/射频域两部分。其中数字域包括基带处理模块、数字预失真补偿模块、预失真参数估计模块、数据同步模块和功率归一化模块。模拟/射频域包括射频功率放大器、发送(Tx)滤波器、接收(Rx)滤波器、衰减器和两个混频器。该数字域通过数模转换模块(DAC)向模拟/射频域发送信息，模拟/射频域通过模数转换模块(ADC)向数字域反馈信息。

在数字域中，基带处理模块连接数字预失真补偿模块。该基带处理模块的输出并不限定为基带信号，也可以是低中频信号或其他信号输出。数字预失真补偿模块与预失真参数估计模块连接，从中获取进行预失真补偿计算的有关参数。数据同步模块从数字预失真补偿模块的输出信号中采集数据。功率归一化模块从模数转换模块(ADC)的输出信号中采集数据。这两个模块的输出信号分别送入预失真参数估计模块，在预失真参数估计模块内部进行参数估计后送入数字预失真补偿模块进行预失真补偿计算。

在模拟/射频域中，数模转换模块(DAC)的输出端连接发送滤波器，发送滤波器的输出端连接第一混频器，该第一混频器连接射频功率放大器。射频功率放大器的输出信号反馈给衰减器，进而送入第二混频器中，经第二混频器混频处理后送入接收滤波器中。接收滤波器的输出信号送入上述的模数转换模块(ADC)，从而实现对数字域的信息反馈。

作为一种优选的实施方案，射频功率放大系统的输出信号经过定向耦合器(directional coupler)后，将信号残量反馈给衰减器。

下面详细说明本射频功率放大器自适应数字预失真线性化系统的工作原理。

图3是体现数字预失真补偿模块作用的数学模型示意图。在该数学模型中，功率控制模块、数字预失真补偿模块和射频功率放大器顺序连接，x是功率控制模块的输入，z是数字预失真补偿模块的输出，同时也是射频功率放大器的输入，y是射频功率放大器的输出。我们可以将射频功率放大器抽象成一个无增益的非线性模块f(·)和一个线性放大的增益k。我们要求得到的数字预失真补偿模块也是零增益的，即为f^-1(·)。当把功率控制模块s置于数字预失真补偿模块之前，射频功率放大器的输出可以表达为：

y＝k·f(z)

＝k·f(f^-1(s·x))(1)

＝k·s·x

即射频功率放大器的输出是原始输入信号的线性放大结果。

反过来，如果对图3所示的模型进行修改，将功率控制模块s置于数字预失真补偿模块之后，射频功率放大器的输出可以表达为：

y＝k·f(z)＝k·f(s·f^-1(x))≠k·s·f(f^-1(x))(2)

在这种情况下，射频功率放大器的输出不是原始输入信号的线性放大，功率控制的效果受到影响。因此，本预失真线性化系统要获得最佳的功率控制效果，数字预失真补偿模块应该放置于(基带处理模块中的)功率控制模块之后，射频功率放大器之前，亦即在对射频功率放大器进行功率控制之后，再进行数字预失真补偿处理。

需要说明的是，本发明中数字预失真补偿模块的放置方式不会影响预失真线性化系统中原有的IQ不均衡补偿等模块的设计。

基于上述的分析，数字预失真补偿模块的设计应该尽量不带增益，此时无线通信发射机在基带处理模块中完成的数字功率控制可以保持不变。否则，基带处理模块中的功率控制模块需要与数字预失真补偿模块联调以满足输出功率控制的需求。

前已述及，为了实现自适应预失真，本发明在包括射频功率放大器的无线通信发射机中引入一个无线通信接收机，用于完成对射频功率放大器输出信号的采集。通过对实时采集的射频功率放大器的输入、输出信号分析，可以得到一组反映当前射频功率放大器状态的预失真模型和参数。

为了满足数字预失真补偿模块不含增益的要求，需要实现输入、输出信号功率的归一化，即预失真参数估计模块的输入与输出信号具有同样的功率，估计得到的预失真线性化模型不含增益。图4为实现输入、输出功率归一化的原理示意图。如图4所示，对于无线通信接收机来说，射频功率放大器的线性放大增益k和无线通信接收机前端衰减g是无法预先得到的。为此，采用如下的操作步骤：

1)估计射频功率放大器的输入信号z的平均功率σ²(z)；

2)在模数转换模块(ADC)采样得到y′后，估计采样信号y′的平均功率σ²(y′)；

3)令

实现功率归一化。

其中，上述步骤中的第2、3步可以合并，通过无线通信接收机的自动增益控制模块实现σ²(y″)＝σ²(z)。

在本预失真线性化系统中，输入信号经过物理层链路后到达无线通信接收机，在这个过程中会产生信号延迟τ。如果不对该信号延迟做补偿，相当于在进行预失真模型参数估计时人为引入一个延迟模块，影响了估计精度。在射频功率放大器的负反馈(feedback)技术中，信号延迟会影响负反馈回路的稳定性和补偿效果。

为了找到信号延迟τ，可以对预失真参数估计模块的输入信号和输出信号进行互相关(cross-correlation)操作。尽管输入信号和输出信号之间存在非线性失真部分，但在预失真应用范围内的较平缓的非线性失真条件下，采用互相关方法寻找信号延迟τ的结果已经足够好。

另外，信号延迟τ是一个模拟量，而输入信号和输出信号均已被采样为离散数字信号。使用原始输入信号和原始输出信号估计出来的信号延迟τ可能不是最优的。为此，可以对离散的原始输入信号和原始输出信号采用分数阶延迟的插值算法来进行分数阶信号延迟τ的估计，从而提高同步精度。

需要说明的是，通信系统中收发机通常成对出现。在时分复用(TDD)系统中，当无线通信发射机工作时，无线通信接收机不工作，所以在时分复用(TDD)系统的自适应预失真参数估计过程中，可以复用该无线通信接收机，以便减少硬件系统的成本和复杂度。在频分复用(FDD)系统中，当无线通信发射机工作时，无线通信接收机也有可能需要工作。为实现自适应预失真的参数估计，需要在频分复用(FDD)系统中额外引入一个无线通信接收机。无论是通信系统中已有的无线通信接收机还是新引入的无线通信接收机，该无线通信接收机将与无线通信发射机工作在同一个频率上。

为了将射频功率放大器的输出信号反馈至无线通信接收机，可以采用一个耦合器将输出信号的一部分反馈回来，也可以通过一个接收天线接收该输出信号，还可以将电路中的电磁泄露部分引入无线通信接收机。因为无线通信接收机引入的非线性失真会直接影响对射频功率放大器的估计，所以要求无线通信接收机引入的非线性失真必须远小于无线通信发射机引入的非线性失真。

原始输入信号经过数字预失真补偿模块后会产生频谱带外泄露。带外泄露的成分中仍然包含有效信息，因此无线通信发射机中的数模转换模块(DAC)和发送滤波器的通带范围要足够大，以便能够容纳数字预失真补偿模块产生的频谱带外泄露。根据发明人的研究，认为上述功能模块的通带范围至少为原始信号带宽的两倍以上为佳。同样地，无线通信接收机中的接收滤波器和模数转换模块(ADC)的通带范围也要足够大，以便能够容纳射频功率放大器产生的频谱带外泄露，得到射频功率放大器的真实输出。

由于预失真线性化系统可以对信号的产生与反馈有完全的控制，邻频干扰等现象对系统的干扰极小。无线通信接收机的接收滤波器的用处不大。为了提高预失真补偿的效果：如果是现有的无线通信接收机链路，可以旁路掉无线通信接收机的接收滤波器；如果是新设计的无线通信接收机链路，可以不必引入接收滤波器。

另外，传统无线通信接收机的设计中考虑的输入信号强度变化极大，举例来说，输入信号强度可以从-100dBm到0dBm。在本发明所提供的预失真线性化系统中，由于对无线通信发射机的信号产生及反馈时的损耗有较好的控制，无线通信接收机设计时需要考虑的输入信号强度变化范围可以大大减小。

在得到射频功率放大器的输入信号和输出信号后，可以用特定的预失真模型来简化数字预失真补偿模块的复杂度。该预失真模型可以包括多项式模型、人工神经网络模型等。本发明所提供的是一个通用的预失真线性化系统架构，可以支持各种预失真模型。

为补偿射频功率放大器的AM/AM、AM/PM变换带来的失真，可以采用基于查表法的数字预失真算法。图5(a)和图5(b)分别给出了一个用于手持终端的2.4GHz频段AB类射频功率放大器的AM/AM、AM/PM变换结果。从图5(a)和图5(b)中可以看到，射频功率放大器的非线性不仅对输入信号带来了幅度失真，还引入了相位偏移。根据该变换结果，可以估计AM/AM、AM/PM变换中的部分节点并存入表格中。当输入信号与这些节点的信号重合时，可以直接通过查表得到输出信号；当输入信号不与这些节点的信号重合时，可以通过对已知节点进行插值得到输出信号。

目前应用最为广泛的预失真模型是多项式模型，其数学表达如下：

$y\left(n\right)=\underset{k=0}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{2k+1}{\left|x\left(n\right)\right|}^{2k}x\left(n\right)---\left(3\right)$

其中，y(n)是预失真模型的基带输出信号，x(n)是基带输入信号，a_2k+1是模型参数。

另外，其他用于无记忆性射频功率放大器的预失真模型包括Saleh模型、Rapp模型和人工神经网络模型等，在此就不一一详述了。

另外，当射频功率放大器的输入带宽变宽(如处理WCDMA信号、WiFi信号等的应用场景)或射频功率放大器的输入功率变大时，射频功率放大器的记忆性更加突出显现出来。传统的非记忆性预失真模型及其改进算法并不能满足这些应用场景的要求。为此，有关研究人员提出了各种记忆性模型来改善这些预失真模型的实施效果。这些记忆性模型包括Volterra级数模型、Wiener模型、Hammerstein模型、Wiener-Hammerstein模型和记忆性多项式模型等。

其中，Volterra级数模型是描述最全面的带记忆性非线性系统模型。在离散数字域上，面向基带的Volterra级数模型可以表达为：

$z\left(n\right)=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}\underset{l_1}{\mathrm{\Σ}}\underset{l_2}{\mathrm{\Σ}}\·\·\·\underset{l_{2k+1}}{\mathrm{\Σ}}{g}_{2k+1}(l_1,l_2,\·\·\·,l_{2k+1})\underset{i=1}{\overset{k+1}{\mathrm{\Π}}}x(n-l_i)\underset{i=k+2}{\overset{2k+1}{\mathrm{\Π}}}{x}^{*}(n-l_i)---\left(4\right)$

其中z(n)是输出信号，对于预失真模型来说，z(n)是射频功率放大器的输入信号；y(n)是输入信号，对于预失真模型来说，y(n)是射频功率放大器的输出信号；g_2k+1(·)是各非线性项的系数。

重新组织式(4)，可以写为：

$z\left(n\right)=\underset{l_1}{\mathrm{\Σ}}\underset{l_2}{\mathrm{\Σ}}\·\·\·\underset{l_{2k+1}}{\mathrm{\Σ}}\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{g}_{2k+1}(l_1,l_2\·\·\·,l_{2k+1}){\mathrm{\φ}}_{2k+1}(y,l_1,l_2\·\·\·,l_{2k+1})---\left(5\right)$

其中

是非线性多项式基函数。在预失真模型参数估计时，由于射频功率放大器的输入与输出的z(n)、y(n)已知。将式(5)重组，其矩阵表达为：

Z＝ΦG    (6)

其中：

G＝[g₁(0，0…，0)…g_2k+1(l₁，l₂…，l_2k+1)]^T。为表述方便，定义Φ_i为矩阵Φ的第i行组成的行向量。

从式(6)的表达可以看出，预失真模型中输入与输出之间的关系是非线性的，但对于模型参数是线性的。为了估计系统的模型参数，最小二乘算法(Least squares)、迭代最小二乘(Recursive least squares)算法和最小均方二乘算法(Least mean squares)都是非常有效的数学工具。需要说明的是，由于预失真模型有很多种，其参数估计算法并不局限于上述的最小二乘算法、最小迭代二乘算法和最小均方二乘算法。针对不同的预失真模型，其他的参数估计算法如子空间算法、牛顿法、基因算法等均是可选项。

从式(4)中可以发现Volterra级数模型的参数数量随着非线性阶数和记忆深度的增加呈指数级增长。为了得到一个准确的系统模型，Volterra级数模型的非线性阶数和记忆深度都非常可观，其模型的参数估计和实现复杂度使得该模型的实用性大打折扣。另外，Volterra级数模型等在进行参数估计时会产生数值不稳定的现象。

为了解决现有Volterra级数模型所存在的缺陷，本发明中的数字预失真补偿模块采用正交多项式基函数来表达传统的Volterra级数模型(或多项式模型)，即

$z\left(n\right)=\underset{l_1}{\mathrm{\Σ}}\underset{l_2}{\mathrm{\Σ}}\·\·\·\underset{l_{2k+1}}{\mathrm{\Σ}}\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{g}_{2k+1}^{\′}(l_1,l_2\·\·\·,l_{2k+1}){\mathrm{\Ψ}}_{2k+1}(y,l_1,l_2\·\·\·,l_{2k+1})---\left(7\right)$

其中，

是正交多项式基函数，g′_2k+1(·)是各非线性项的系数。与式(7)类似，式(7)的矩阵表达可写为：

Z＝ΨG′(8)

需要说明的是，上述的正交多项式基函数全部或部分正交均可。该正交多项式基函数可以通过离线计算或在线计算的方式生成。如果采用离线计算的方式，需要知道输入信号的概率密度函数，对采用原始多项式基函数得到的自相关矩阵的期望做特征值分解E(Φ^HΦ)＝V^HΛV(可以证明E(Φ^HΦ)是对称矩阵)，V即为各正交多项式基函数的系数矩阵。离线生成正交多项式基函数也可以采用Gram-Smith正交化方法从低阶正交多项式递推到高阶正交多项式。离线计算完成后，可以重新生成正交多项式模型并进行参数求解。

对于上述新的正交多项式模型，仍然可以通过最小二乘算法、迭代最小二乘算法、最小均方二乘算法等来进行参数估计。由于此时各基函数正交，对应的自相关函数矩阵简化成为对角矩阵，其求逆变得非常简单，且不会出现数值不稳定现象。

传统无线通信接收机的设计中需要综合考虑无线通信接收机引入的噪声和无线通信接收机引入的非线性失真带来的系统性能下降。在本发明所提供的预失真线性化系统中，可以主要优化减少无线通信接收机引入的非线性失真，而较少考虑优化无线通信接收机引入的噪声。这是因为在预失真参数估计时，无线通信接收机引入的非线性失真会被当作射频功率放大器非线性失真的一部分，影响参数估计精度；而无线通信接收机引入的噪声可以通过增加参数估计时的采样点数来降低其影响。

下面进一步介绍如何对该数字预失真补偿模块进行参数估计。

在本发明中，可以对数字预失真补偿模块进行参数估计的预失真参数估计模块有多种实现方式。图6显示了其中的一种预失真参数估计模块。在该预失真参数估计模块中，通过最小化输入信号x(n)和输出信号y(n)之间的误差信号e(n)来获得预失真模型的参数。但由于该预失真参数估计模块中不存在预失真模型的显式表达，预失真模型的参数估计算法较难实现。

图7显示了另外一种预失真参数估计模块。在图7所示的预失真参数估计模块中，可以先估计射频功率放大器的模型，再用求逆的方式获得预失真模型。在估计射频功率放大器的模型时，可以用射频功率放大器的输入和输出来估计该模型参数。

图8为基于逆模型结构的自适应预失真模型示意图。利用图8所示的模型可以实时得到射频功率放大器的预失真模型参数。图8中射频功率放大器的输入与输出可以作为预失真线性化系统中预失真参数估计模块的输入，估计预失真线性化系统的模型参数，将估计得到的模型参数复制到数据链路中即可得到预失真模型。

一般而言，射频功率放大器是无线通信发射机的数据链路中最主要的非线性源。在特定条件下，无线通信发射机数据链路中的其他非线性源有可能会影响系统性能。本发明所提供的预失真线性化系统可以对无线通信发射机数据链路中的所有非线性发生源集中做出估计和补偿，所以不需要区分预失真线性化系统中的非线性源在哪一个模块。

当射频功率放大器的状态变化时，数字预失真补偿模块的参数需要进行自适应的调整，以取得最优的线性化效果。在实践中，在出现以下状态的变化时，数字预失真补偿模块的参数估计需要更新：

a)射频功率放大器的工作环境温度有较大变化；

b)射频功率放大器的工作电压变化(在手持设备中其电压变化更为明显)；

c)多通道射频功率放大器所接入的负载通道数的变化；

d)射频功率放大器负载的平均功率有较大变化；

e)天线负载变化(在手持设备中更为明显，与手持的位置、方向，与人体的距离等都有较强的联系)；

f)其他可能的射频功率放大器状态变化。

以上对本发明所提供的射频功率放大器自适应数字预失真线性化系统进行了详细的说明。对本领域的技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，部将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (10)

1.一种射频功率放大器自适应数字预失真线性化系统，包括基带处理模块和射频功率放大器，其特征在于还包括数字预失真补偿模块，所述数字预失真补偿模块连接在所述基带处理模块与所述射频功率放大器之间，用于改善所述射频功率放大器非线性放大所带来的失真。

2.如权利要求1所述的射频功率放大器自适应数字预失真线性化系统，其特征在于：

在所述射频功率放大器的输出端设置无线通信接收机以获得所述射频功率放大器的失真特性，所述射频功率放大器的输入信号和输出信号经过数据同步模块和功率归化模块进行处理后，送入预失真参数估计模块进行参数估计，通过参数估计得到的预失真线性化模型送入所述数字预失真补偿模块中。

3.如权利要求1所述的射频功率放大器自适应数字预失真线性化系统，其特征在于：

所述预失真线性化模型为多项式模型、Volterra级数模型、Wiener模型、Hammerstein模型、Wiener-Hammerstein模型和记忆性多项式模型中的任意一种。

4.如权利要求3所述的射频功率放大器自适应数字预失真线性化系统，其特征在于：

所述预失真线性化模型中，所使用的基函数全部或部分正交。

5.如权利要求2～4中任意一项所述的射频功率放大器自适应数字预失真线性化系统，其特征在于：

在进行所述预失真线性化模型的参数估计时，使用最小二乘算法、迭代最小二乘算法、最小均方二乘算法中的任意一种。

6.如权利要求2所述的射频功率放大器自适应数字预失真线性化系统，其特征在于：

所述预失真参数估计模块的输入信号和输出信号之间不含增益。

7.如权利要求2所述的射频功率放大器自适应数字预失真线性化系统，其特征在于：

所述预失真参数估计模块的输入信号和输出信号之间进行互相关操作，估计并补偿信号间的延迟。

8.如权利要求7所述的射频功率放大器自适应数字预失真线性化系统，其特征在于：

在所述输入信号和所述输出信号为离散信号的情况下，采用分数阶延迟的插值算法进行分数阶信号延迟的估计。

9.如权利要求1或2所述的射频功率放大器自适应数字预失真线性化系统，其特征在于：

在所述射频功率放大器的状态发生变化时，所述数字预失真补偿模块的参数估计进行自适应的调整；所述状态变化包括下述情况中的一种或数利：

f)射频功率放大器的工作环境温度变化；

g)射频功率放大器的工作电压变化；

h)多通道射频功率放大器所接入的负载通道数变化；

i)射频功率放大器负载的平均功率变化；

j)天线负载变化。

10.如权利要求2所述的射频功率放大器自适应数字预失真线性化系统，其特征在于：

在时分复用系统的自适应预失真参数估计过程中，对所述无线通信接收机进行复用。

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