一種數字預失真處理方法及裝置的製作方法

2024-01-23 04:53:15 1

專利名稱：一種數字預失真處理方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及預失真(Pre-Distorter)技術，特別涉及一種數字預失真(DPD，Digital Pre-Distorter)處理方法及裝置。

背景技術：
在電子電路中，射頻功率放大器(PA，Power Amplifier)的非線性失真會使其對輸入信號放大的同時產生新的頻率(諧波)分量，幹擾發射的信號或其它頻道的信號。為了改善PA的非線性失真，現有技術一般採用DPD技術。DPD技術通過在PA前端增加一個非線性網絡用於對原本輸入到PA的信號先進行預失真處理，然後將預失真以後的信號輸入到PA。非線性網絡的設計需要滿足經過非線性網絡和PA的信號能夠被線性放大。即非線性網絡的非線性失真正好彌補了PA的非線性失真，使非線性網絡和PA構成的系統等效於線性放大器。
圖1為現有技術中實現DPD的裝置結構示意圖。參見圖1，該裝置包括預失真處理單元、PA、誤差信號計算單元、預失真係數計算單元及信號歸一化單元，圖中，虛線箭頭表示預失真處理單元與預失真係數計算單元進行同步調整，其中， 預失真處理單元，用於根據預失真係數計算單元生成的預失真係數，對輸入信號x(n)進行預失真處理，輸出信號z(n)； PA，用於接收預失真處理單元輸出的信號z(n)，進行放大處理後輸出信號y(n)； 誤差信號計算單元，用於將信號z(n)與預失真係數計算單元生成的信號z(n)的估計值

進行減運算，輸出誤差信號e(n)，用於對預失真係數計算單元進行調整； 預失真係數計算單元，用於根據信號歸一化單元輸出的信號，以及誤差信號計算單元輸出的誤差信號e(n)，計算並生成預失真係數，向誤差計算單元輸出z(n)的估計值

並根據獲取的預失真係數，對輸入預失真處理單元的信號x(n)進行同步調整； 信號歸一化單元，用於將PA輸出的信號y(n)進行歸一化處理，輸出至預失真係數計算單元。
下面簡要描述現有技術中實現DPD算法的工作原理 設外部輸入信號為x(n)，預失真處理單元輸出信號為z(n)，PA輸出信號為y(n)，輸入信號x(n)經過預失真處理單元處理後，輸入到PA的信號z(n)與PA的輸出信號的關係為 式(1)中，l、k、n為自然數，l的最大值lmax為存儲長度，lmax＝L-1；K為階數；N為樣本數；akl為預失真係數。
在式(1)中，如果得到akl，則可以對輸入信號x(n)及射頻功率放大器輸出的反饋信號y(n)進行預失真處理，輸出信號z(n)輸入到PA，可以改善PA輸出信號y(n)的非線性失真。
現有技術中，為了得到預失真係數akl，進行以下變換。
設 式(2)中，G為歸一化係數。
分別計算ukl(n)，將式(2)計算得到的結果組成列矩陣ukl，即 ukl＝[ukl(0)，ukl(1)，...，ukl(N-1)]T(3) 再將由式(3)得到的列矩陣ukl組成預失真係數第一矩陣U； U＝[u10，u20，...，uK0，......，u1(L-1)，u2(L-1)，...，uK(L-1)](4) 設 式(5)中，向量

為預失真處理單元輸出信號z(n)構成的列向量 向量

為由預失真係數akl構成的列向量 利用最小二乘法解式(5)，可得向量

的估計值
式中，(·)H表示(·)的共軛轉置。
將由式(8)得到的預失真係數輸入預失真處理單元，對輸入信號進行預失真處理，輸出信號作為PA的輸入，改善了PA的非線性失真，使PA輸出信號y(n)為線性。
在實際應用中，一般使用正交多項式來優化上述的DPD算法，從而使得求解得到的預失真係數更加準確和穩定。下面對優化算法進行簡要說明。
現有技術中的優化算法是將預失真處理單元輸出信號進行變換。
令 將式(9)得到的Wjk作為W的第j行第k列元素組成上三角矩陣W，W為預失真係數中間變換矩陣，其中，k，j為自然數，1≤k≤K，1≤j≤k。另設， 則式(1)可變換為 綜合式(9)～式(11)，可以將式(5)變換為， 式中，預失真係數第二矩陣F＝[U0W，...，UL-1W](13) 這裡，Ul＝[u1l，u2l，...，uKl]，l＝0，1，...，L-1. 同樣，利用最小二乘法解式(12)，可以解得與式(7)、式(8)類似的解的形式，即向量

的估計值
由式(8)、式(13)和式(14)，可得到預失真係數估計值
下面對優化的DPD算法的詳細流程進行說明。
假定輸入PA和從PA輸出得到的信號訓練序列分別為z(n)和y(n)，其中，假設兩個序列的樣本數都為N，其中，N≥KL+L-1，下面詳細描述通過z(n)和y(n)來獲取預失真係數估計值

的過程。
圖2為現有技術中DPD算法的流程示意圖。參見圖2，該流程包括 步驟201，將信號訓練序列y(n)進行數字下變頻並濾波。
本步驟中，計算y(n)cos(2πfIF×t)，並將計算結果通過180抽頭有限脈衝濾波器(FIR，Finite Impulse Response)，得到同相(Inphase)信號，即I信號I(n)。這裡，fIF為數字下變頻時載波頻率。
計算y(n)sin(2πfIF×t)，並將計算結果通過180抽頭FIR濾波，得到正交(Quadrature)信號，即Q信號Q(n)。設 y′(n)＝(I(n)+j×Q(n))/2(16) 步驟202，將y′(n)和z(n)進行歸一數位化處理。
信號z(n)的歸一化公式為 式中， 同樣地，y′(n)的歸一化公式為 步驟203，通過歸一化後的y′(n)和z(n)計算DPD環路的信道響應ch，進行信道評估。
信道響應ch的計算公式為 ch＝z(n)Hy′(n)/N(21) 步驟204，根據歸一化後的y′(n)和信道響應ch，計算得到y″(n)。
本步驟中，令 y″(n)＝y′(n)·ch*(22) y″(n)＝[y″(1)，y″(2)，y″(3)，...，y″(N)](23) 式中，ch*為ch的共軛。由y″(n)組成預失真係數第一矩陣U。
步驟205，生成向量
本步驟中，向量表示輸入到PA的數據向量，其中，前(L-1)個數據樣本z(1)，z(2)，...，z(L-1)，用於生成矩陣F的第一行。
步驟206，計算Wjk並由Wjk生成矩陣W。
本步驟中， 將上式得到的Wjk組成上三角矩陣W，並將由Wjk生成的上三角矩陣W進行存儲或將W中非零元素進行存儲，後續流程中，如果需要讀取上三角矩陣W中數據，則直接從保存的數據中讀取。
舉例來說，如果K＝7，則上三角矩陣W可表示為 步驟207，生成並存儲矩陣FHF和

其中，FHF為預失真係數第三矩陣。
本步驟中，設 將式(1)變換為 利用上式，將式(5)變換為 式中，F＝[U0W，...，UL-1W] 根據得到的F生成矩陣FHF和

並存儲。
步驟208，對矩陣FHF進行喬裡斯基(Cholesky)分解，得到矩陣G和GH。
喬裡斯基分解算法公式為 FHF＝GGH(24) 式中，G為(KL×KL)階下三角矩陣。
步驟209，進行第一次回代。設 等式兩邊同乘FH， 設其中，

表示KL行1列的向量，為中間向量變量，則式(26)可變為。
設 則由式(27)和式(28)，可推導出也就是
通過下述的變換，可得到矩陣h。
步驟210，進行第二次回代，根據獲取的矩陣h和GH計算得到矩陣b。
由式(27)和式(28)，可得 也就是
對式(31)進行變換，得到矩陣b， 步驟211，生成預失真係數矩陣a。
由式(15)，可得 其中， 得到了預失真係數矩陣a，預失真處理單元就可以根據預失真係數矩陣a，對輸入信號x(n)進行預失真處理，輸出信號z(n)。
由上可見，現有技術中優化的DPD算法，利用正交多項式構造矩陣W，提高預失真係數計算的準確性和穩定性。具體地，由矩陣W構造矩陣F，以及對矩陣FHF進行Cholesky分解，得到下三角矩陣G和上三角矩陣GH。利用矩陣G和GH獲取矩陣b的值，再通過上三角矩陣W獲取預失真係數a，使得到的預失真係數a更加準確和穩定。通過計算得到的預失真係數矩陣，對輸入信號x(n)進行預失真處理後再輸入PA，可以有效處理PA的非線性失真。
但該優化的DPD算法，其運算所需的存儲空間非常大。例如，在步驟207中，存儲矩陣FHF和

需要佔用大量的系統資源，舉例來說，用於存儲矩陣所需的空間大小為K*L*N。其中，K≥7，L≥4，N＞4000；而且，運算繁複，需要進行大量的乘法和加法運算。導致其相應的硬體成本高，對硬體平臺的要求較高。


發明內容
有鑑於此，本發明提供了一種數字預失真處理方法，能夠大幅度地降低運算的複雜度，減少存儲所需的空間。
本發明還提供了一種數字預失真處理裝置，能夠降低運算的複雜度，減少存儲所需的空間。
本發明提供的一種數字預失真處理方法，包括 根據射頻功率放大器的輸出信號以及計算得到的預失真係數中間變換矩陣依次獲取預失真係數第二矩陣的前M行元素，並初始化預失真係數第三矩陣，並根據所述預失真係數第二矩陣的前M行元素獲取所述預失真係數第三矩陣中對角線以上的前K行元素，其中，M的大小等於輸出信號的樣本數與存儲長度之差，K的大小等於所述輸出信號的階數； 根據第二特性公式獲取所述預失真係數第三矩陣中對角線以上的除所述前K行元素外的其它行元素，以及根據第一特性公式獲取所述預失真係數第三矩陣中對角線以下的元素； 對所述預失真係數第三矩陣進行Cholesky分解，根據Cholesky分解得到的矩陣獲取預失真係數矩陣，根據獲取的所述預失真係數矩陣對輸入信號進行預失真處理。
所述根據射頻功率放大器的輸出信號以及計算得到的預失真係數中間變換矩陣依次獲取預失真係數第二矩陣的前M行元素、並根據所述預失真係數第二矩陣的前M行元素獲取所述預失真係數第三矩陣中對角線以上的前K行元素包括 由射頻功率放大器的輸出信號y(n)生成預失真係數第一矩陣U的特徵多項式矩陣U(n)； 將多項式矩陣U(n)與預失真係數中間變換矩陣W相乘得到矩陣F(n)F(n)＝U(n)·W； 將預失真係數第三矩陣中對角線以上的前K行元素初始化為零，根據矩陣F(n)依次獲取預失真係數第二矩陣的前M行元素，並在獲取每行元素後，根據預失真係數第二矩陣的當前行元素構成的行矢量Fi，更新當前預失真係數第三矩陣中對角線以上的前K行元素。
獲取預失真係數第二矩陣F的第i行元素的方式為Fi＝[F(L+i)，F(L+i-1)，...，F(i)]，1≤i≤M。
所述獲取預失真係數第二矩陣F的第i行元素的方式包括 當i＝1時，將矩陣F(n)中n等於L對應的矩陣F(L)到n等於1對應的矩陣F(1)的所有元素順序排列，作為預失真係數第二矩陣F的第1行元素F1＝[F(L)，F(L-1)，...，F(1)]； 當i＞1時，將預失真係數第二矩陣F的第i-1行右移K個元素，用矩陣F(L+i-1)取代最左邊的K個元素，得到預失真係數第二矩陣F的第i行Fi＝[F(L+i-1)，F(L+i-2)，F(L+i-3)，...，F(i)]。
所述生成特徵多項式矩陣U(n)包括根據所述輸出信號計算多項式uk(n)，並以多項式uk(n)為矢量生成所述多項式矩陣U(n)，其中，U(n)＝[u1(n) u2(n)...uK(n)]，u1(n)＝y(n)，uk(n)＝uk-1(n)·|y(n)|，1≤k≤K。
所述根據預失真係數第二矩陣的當前行元素構成的行矢量更新Fi所述當前預失真係數第三矩陣中對角線以上的前K行元素包括 對所述行矢量Fi，計算FiHFi中對角線以上的前K行元素，並將計算結果按照元素位置對應累加到當前所述預失真係數第三矩陣中對角線以上的前K行元素上，形成新的當前預失真係數第三矩陣中對角線以上的前K行元素。
所述第二特性公式為 FHF(m，n)＝FHF(m-K，n-K)+F*(1，m)·F(1，n)-F*(N-L+1，m-K)·F(N-L+1，n-K)； 所述第一特性公式為FHF(n，m)＝(FHF(m，n))*。
計算並將計算得出的Wjk作為所述預失真係數中間變換矩陣W的第j行第k列元素，其中，k，j為自然數，1≤k≤K，1≤j≤k。
所述根據獲取的所述預失真係數矩陣對輸入信號進行預失真處理包括 根據獲取的預失真係數矩陣對輸入信號x(n)及射頻功率放大器輸出的反饋信號y(n)進行處理後，將處理後的信號z(n)輸入到射頻功率放大器，其中， 一種數字預失真處理裝置，該裝置包括預失真處理單元、射頻功率放大器及預失真係數計算單元，其中， 預失真處理單元，用於根據預失真係數計算單元生成的預失真係數矩陣，對輸入信號x(n)進行預失真處理，向射頻功率放大器輸出信號z(n)； 射頻功率放大器，用於接收預失真處理單元輸出的信號z(n)，進行功率放大處理後向外部輸出信號y(n)，同時將輸出的信號反饋至預失真係數計算單元； 預失真係數計算單元，用於根據射頻功率放大器的輸出信號以及計算得到的預失真係數中間變換矩陣依次獲取預失真係數第二矩陣的前M行元素，並根據所述預失真係數第二矩陣的前M行元素獲取所述預失真係數第三矩陣中對角線以上的前K行元素，其中，M的大小等於輸出信號的樣本數與存儲長度之差，K的大小等於所述輸出信號的階數； 根據第二特性公式獲取所述預失真係數第三矩陣中對角線以上的除所述前K行元素外的其它行元素，以及根據第一特性公式獲取所述預失真係數第三矩陣中對角線以下的元素； 對所述預失真係數第三矩陣進行Cholesky分解，根據Cholesky分解得到的矩陣獲取預失真係數矩陣。
由上述技術方案可見，根據射頻功率放大器的輸出信號以及計算得到的預失真係數中間變換矩陣依次獲取預失真係數第二矩陣的前M行元素，並初始化預失真係數第三矩陣，並根據所述預失真係數第二矩陣的前M行元素獲取所述預失真係數第三矩陣中對角線以上的前K行元素，其中，M的大小等於輸出信號的樣本數與存儲長度之差，K的大小等於所述輸出信號的階數；根據第二特性公式獲取所述預失真係數第三矩陣中對角線以上的除所述前K行元素外的其它行元素，以及根據第一特性公式獲取所述預失真係數第三矩陣中對角線以下的元素；對所述預失真係數第三矩陣進行Cholesky分解，根據Cholesky分解得到的矩陣獲取預失真係數矩陣，根據獲取的所述預失真係數矩陣對輸入信號進行預失真處理。大大降低了預失真係數第三矩陣運算的次數、複雜度以及所需的存儲空間，節約了運算資源，提高了運算效率。



圖1為現有技術中實現DPD的裝置結構示意圖。
圖2為現有技術中DPD算法的流程示意圖。
圖3為本發明生成矩陣FHF的流程示意圖。
圖4為本發明實現DPD的裝置結構示意圖。

具體實施例方式 為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖並舉實施例，對本發明進行進一步詳細說明。
本發明實施例中，對DPD算法進行改進，根據特徵多項式矩陣U(n)以及上三角矩陣W生成矩陣F，利用矩陣FHF的兩個特性進行運算，可以降低計算獲取矩陣FHF的複雜度，減少計算所需的資源以及存儲空間的要求。
本發明主要在於減少計算和存儲矩陣FHF所需的系統資源，下面進行詳細描述。對於獲取預失真係數的其它流程，與現有技術相同，在此不再贅述。
本領與普通技術人員通過對矩陣FHF的分析，可以推導出矩陣FHF具有如下的兩個特性 第一特性公式FHF(n，m)＝(FHF(m，n))*(34) 第二特性公式 FHF(m，n)＝FHF(m-K，n-K)+F*(1，m)·F(1，n)-F*(N-L+1，m-K)·F(N-L+1，n-K)(35) 式(34)和式(35)中，m≥K，n≥K，n≥m。FHF(m，n)表示矩陣FHF中第m行第n列的元素，F(m，n)表示矩陣F中第m行第n列的元素。
由式(34)和式(35)可知，對於矩陣FHF，只需要計算矩陣中位於對角線以上的前K行元素，位於對角線以上的其它行元素可以根據式(35)計算得到；而對於矩陣中對角線以下的元素，可以根據式(34)進行變換和計算即可得到。
本發明中，設Fm表示矩陣F的第m行元素，則矩陣FHF可表示為 對於不同的i，矩陣FiHFi與矩陣FHF有相同的行數和列數。
如果已經獲取Fi，對於矩陣FiHFi，則可以從已知的矩陣Fi中得到位於對角線上的前K行元素，然後，根據公式可以得到矩陣FHF位於對角線上的前K行元素。
因此，利用公式可以不需要計算和存儲用於生成矩陣FHF的矩陣F的所有行列，而只需計算矩陣F的一行元素，並進行存儲，用於計算矩陣FiHFi。存儲矩陣F的一行元素所需的存儲空間是KL，而現有存儲整個矩陣F所需的存儲空間是KLN，其中，K≥7，L≥4，N≥4000。因而，相對於現有技術，大大降低了存儲所需的空間以及計算的複雜度。
圖3為本發明生成矩陣FHF的流程示意圖。參見圖3，該流程包括 步驟301，計算並獲取矩陣F的第一行元素，並將矩陣F的第一行最左邊K(L-1)個元素進行存儲，用於後續步驟306的計算。
本步驟中，獲取矩陣F的第一行元素的步驟是 1)，計算y(n)的絕對值v(n)。即 v(n)＝|y(n)|(38) 2)，生成多項式uk(n)。
一階多項式u1(n)，u1(n)＝y(n)；(39) 二階多項式u2(n)，u2(n)＝u1(n)·v(n)；(40) 三階多項式u3(n)，u3(n)＝u2(n)·v(n)；(41) ...； K階多項式uK(n)，uK(n)＝uK-1(n)·v(n)(42) 3)，生成特徵多項式矩陣U(n)。
根據式(39)～式(42)， U(n)＝[u1(n) u2(n)...uK(n)](43) 4)，根據式(13)，生成矩陣F(n)， F(n)＝U(n)·W(44) 5)，由式(44)，獲取矩陣F的第一行。
F1＝[F(L)，F(L-1)，...，F(1)](45) 式中，F(L)為矩陣F(n)中n等於L對應的矩陣，生成矩陣F的第一行後，將矩陣F的第一行最左邊K(L-1)個元素進行存儲。
步驟302，令i＝1，用A表示矩陣FHF，即預失真係數第三矩陣，並初始化矩陣FHF為A＝FHF＝0。即對於所有的1≤m，n≤KL，初始化A(m，n)＝0，這裡A(m，n)表示矩陣A中第m行第n列元素。也可以是將預失真係數第三矩陣中對角線以上的前K行元素初始化為零。
步驟303，計算矩陣 本步驟中，只需要計算矩陣FiHFi和矩陣A中對角線以上的前K行元素，將矩陣A與矩陣FiHFi相加的和再賦予A。
具體來說，本步驟前，已確定預失真係數第二矩陣F的第i行元素，在本步驟中該第i行元素構成的行矢量Fi，更新當前預失真係數第三矩陣中對角線以上的前K行元素。
對於1≤m≤K且m≤n，利用如下賦值算法公式計算矩陣A A(m，n)＝A(m，n)+F*(i，m)·F(i，n)(46) 式(46)表示F*(i，m)與F(i，n)相乘所得的積再與A(m，n)相加後所得的和再賦予A(m，n)，其中，F(i，n)表示Fi中第n個元素，F*(i，n)表示F(i，n)的共軛。
步驟304，如果i＜N-L+1，令i＝i+1，然後執行步驟305；否則，執行步驟306。
本步驟也可用以下的代碼段實現， Ifi＜N-L+1 { i＝i+1； goto step 305. } Else { Goto step 306 } 步驟305，生成矩陣F的第i行元素，然後返回執行步驟303。
首先，在本步驟之前，獲取矩陣F的第i-1行元素 Fi-1＝[F(L+i-2)，F(L+i-3)，...，F(i-1)](47) 其次，計算F(L+i-1)。
參照步驟301中給出的U(n)和F(n)的計算方法，先計算得到U(L+i-1)，然後計算F(L+i-1)＝U(L+i-1)·W。
然後，將矩陣F的第i-1行右移K個元素，然後再用F(L+i-1)取代最左邊的K個元素，得到矩陣F的第i行 Fi＝[F(L+i-1)，F(L+i-2)，F(L+i-3)，...，F(i)](48) 對行矢量Fi，計算FiHFi中對角線以上的前K行元素，並將計算結果按照元素位置對應累加到當前預失真係數第三矩陣A中對角線以上的前K行元素上，形成新的當前預失真係數第三矩陣A中對角線以上的前K行元素。
步驟306，根據式(35)得到矩陣FHF對角線以上行列的其它元素。
具體計算公式如下 A(m，n)＝A(m-K，n-K)+F*(1，m)·F(1，n)-F*(N-L+1，m-K)·F(N-L+1，n-K) (49) 式中，mn≥K，n≥K且n≥m。
步驟307，根據式(34)得到矩陣FHF對角線以下的元素。
即A(n，m)＝(A(m，n))* 至此，流程結束，步驟307得到的矩陣A就是矩陣FHF。
後續中獲取預失真係數的過程與現有技術相同，在此不再贅述。
圖4為本發明實現DPD的裝置結構示意圖。參見圖4，該裝置包括預失真處理單元、PA及預失真係數計算單元，其中， 預失真處理單元，用於根據預失真係數計算單元生成的預失真係數，對輸入信號x(n)進行預失真處理，輸出信號z(n)； PA，用於接收預失真處理單元輸出的信號z(n)，進行功率放大處理後向外部輸出信號y(n)，同時將輸出的信號反饋至預失真係數計算單元； 預失真係數計算單元，用於根據PA輸出的信號y(n)以及計算得到的預失真係數中間變換矩陣W依次獲取預失真係數第二矩陣F的前M行元素，並根據預失真係數第二矩陣F的前M行元素獲取所述預失真係數第三矩陣A中對角線以上的前K行元素，其中，M的大小等於輸出信號的樣本數與存儲長度之差，K的大小等於輸出信號的階數； 根據第二特性公式獲取預失真係數第三矩陣中對角線以上的除前K行元素外的其它行元素，以及根據第一特性公式獲取預失真係數第三矩陣A中對角線以下的元素； 對預失真係數第三矩陣A進行Cholesky分解，根據Cholesky分解得到的矩陣獲取預失真係數矩陣。
實際應用中，預失真係數計算單元計算並將計算得到的Wjk組成上三角矩陣W；由PA輸出的y(n)計算得到矩陣F的第一行元素F1並存儲；初始化FHF＝0；計算矩陣中對角線以上的前K行元素。然後，由PA輸出的y(n)計算得到矩陣F的第二行元素F2，並計算中對角線以上的前K行元素。按照如此方式，依此進行後續每一行的處理，直至第(N-L+1)行。即對第i行，2＜i≤N-L+1,由PA輸出的y(n)計算得到矩陣F的第i行元素Fi，並計算中對角線以上的前K行元素。直至i＝N-L+1。
根據式(35)獲取矩陣FHF中對角線以上的除前K行元素外的其它行元素；再根據式(34)計算得到矩陣FHF中對角線以下的元素，最後對矩陣FHF進行Cholesky分解，得到下三角矩陣G和上三角矩陣GH，利用Cholesky分解得到的下三角矩陣G和上三角矩陣GH獲取預失真係數矩陣。而利用G和GH獲取預失真係數矩陣與現有技術相類似，在此不再贅述。
表1為現有技術算法和本發明簡化的算法中複雜度及所需存儲空間的比較。
表1 由上述實施例可見，本發明提出的簡化的DPD算法大大降低了矩陣運算的複雜度以及所需的存儲空間，節約了運算資源，提高了運算效率。相比較於現有技術的DPD算法，改進的DPD算法可以降低計算矩陣FHF複雜度達43.98％，存儲矩陣FHF所需的空間大小更是降低至0.01％。由於FHF的運算複雜度佔整個現有DPD算法的85％，而對矩陣FHF的存儲量幾乎是整個現有DPD算法存儲量的95％以上，因而簡化算法通過大幅度降低FHF的運算複雜度和存儲量，使整個DPD算法的複雜度大大減低，並將存儲量降低到幾乎可以忽略的程度。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護範圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換以及改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1、一種數字預失真處理方法，其特徵在於，該方法包括
根據射頻功率放大器的輸出信號以及計算得到的預失真係數中間變換矩陣依次獲取預失真係數第二矩陣的前M行元素，並初始化預失真係數第三矩陣，並根據所述預失真係數第二矩陣的前M行元素獲取所述預失真係數第三矩陣中對角線以上的前K行元素，其中，M的大小等於輸出信號的樣本數與存儲長度之差，K的大小等於所述輸出信號的階數；
根據第二特性公式獲取所述預失真係數第三矩陣中對角線以上的除所述前K行元素外的其它行元素，以及根據第一特性公式獲取所述預失真係數第三矩陣中對角線以下的元素；
對所述預失真係數第三矩陣進行Cholesky分解，根據Cholesky分解得到的矩陣獲取預失真係數矩陣，根據獲取的所述預失真係數矩陣對輸入信號進行預失真處理。
2、如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述根據射頻功率放大器的輸出信號以及計算得到的預失真係數中間變換矩陣依次獲取預失真係數第二矩陣的前M行元素、並根據所述預失真係數第二矩陣的前M行元素獲取所述預失真係數第三矩陣中對角線以上的前K行元素包括
由射頻功率放大器的輸出信號y(n)生成預失真係數第一矩陣U的特徵多項式矩陣U(n)；
將多項式矩陣U(n)與預失真係數中間變換矩陣W相乘得到矩陣F(n)F(n)＝U(n)·W；
將預失真係數第三矩陣中對角線以上的前K行元素初始化為零，根據矩陣F(n)依次獲取預失真係數第二矩陣的前M行元素，並在獲取每行元素後，根據預失真係數第二矩陣的當前行元素構成的行矢量Fi，更新當前預失真係數第三矩陣中對角線以上的前K行元素。
3、如權利要求2所述的方法，其特徵在於，獲取預失真係數第二矩陣F的第i行元素的方式為Fi＝[F(L+i)，F(L+i-1)，...，F(i)]，1≤i≤M。
4、如權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述獲取預失真係數第二矩陣F的第i行元素的方式包括
當i＝1時，將矩陣F(n)中n等於L對應的矩陣F(L)到n等於1對應的矩陣F(1)的所有元素順序排列，作為預失真係數第二矩陣F的第1行元素F1＝[F(L)，F(L-1)，...，F(1)]；
當i＞1時，將預失真係數第二矩陣F的第i-1行右移K個元素，用矩陣F(L+i-1)取代最左邊的K個元素，得到預失真係數第二矩陣F的第i行Fi＝[F(L+i-1)，F(L+i-2)，F(L+i-3)，...，F(i)]。
5、如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述生成特徵多項式矩陣U(n)包括根據所述輸出信號計算多項式uk(n)，並以多項式uk(n)為矢量生成所述多項式矩陣U(n)，其中，U(n)＝[u1(n) u2(n)… uK(n)]，u1(n)＝y(n)，uk(n)＝uk-1(n)·|y(n)|，1≤k≤K。
6、如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述根據預失真係數第二矩陣的當前行元素構成的行矢量更新Fi所述當前預失真係數第三矩陣中對角線以上的前K行元素包括
對所述行矢量Fi，計算FiHFi中對角線以上的前K行元素，並將計算結果按照元素位置對應累加到當前所述預失真係數第三矩陣中對角線以上的前K行元素上，形成新的當前預失真係數第三矩陣中對角線以上的前K行元素。
7、如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述第二特性公式為
FHF(m，n)＝FHF(m-K，n-K)+F*(1，m)·F(1，n)-F*(N-L+1，m-K)·F(N-L+1，n-K)；
所述第一特性公式為FHF(n，m)＝(FHF(m，n))*。
8、如權利要求1所述的方法，其特徵在於，計算並將計算得出的Wjk作為所述預失真係數中間變換矩陣W的第j行第k列元素，其中，k，j為自然數，1≤k≤K，1≤j≤k。
9、如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述根據獲取的所述預失真係數矩陣對輸入信號進行預失真處理包括
根據獲取的預失真係數矩陣對輸入信號x(n)及射頻功率放大器輸出的反饋信號y(n)進行處理後，將處理後的信號z(n)輸入到射頻功率放大器，其中，
10、一種數字預失真處理裝置，其特徵在於，該裝置包括預失真處理單元、射頻功率放大器及預失真係數計算單元，其中，
預失真處理單元，用於根據預失真係數計算單元生成的預失真係數矩陣，對輸入信號x(n)進行預失真處理，向射頻功率放大器輸出信號z(n)；
射頻功率放大器，用於接收預失真處理單元輸出的信號z(n)，進行功率放大處理後向外部輸出信號y(n)，同時將輸出的信號反饋至預失真係數計算單元；
預失真係數計算單元，用於根據射頻功率放大器的輸出信號以及計算得到的預失真係數中間變換矩陣依次獲取預失真係數第二矩陣的前M行元素，並根據所述預失真係數第二矩陣的前M行元素獲取所述預失真係數第三矩陣中對角線以上的前K行元素，其中，M的大小等於輸出信號的樣本數與存儲長度之差，K的大小等於所述輸出信號的階數；
根據第二特性公式獲取所述預失真係數第三矩陣中對角線以上的除所述前K行元素外的其它行元素，以及根據第一特性公式獲取所述預失真係數第三矩陣中對角線以下的元素；
對所述預失真係數第三矩陣進行Cholesky分解，根據Cholesky分解得到的矩陣獲取預失真係數矩陣。
全文摘要
本發明公開了一種數字預失真處理方法及裝置，根據射頻功率放大器的輸出信號以及計算得到的預失真係數中間變換矩陣依次獲取預失真係數第二矩陣的前M行元素，並初始化預失真係數第三矩陣，並根據預失真係數第二矩陣的前M行元素獲取預失真係數第三矩陣中對角線以上的前K行元素；根據第二特性公式獲取預失真係數第三矩陣中對角線以上的除前K行元素外的其它行元素，以及根據第一特性公式獲取預失真係數第三矩陣中對角線以下的元素；對預失真係數第三矩陣進行Cholesky分解，獲取預失真係數矩陣，並對輸入信號進行預失真處理。大大降低了預失真係數第三矩陣運算的次數、複雜度以及所需的存儲空間，節約了運算資源，提高了運算效率。
文檔編號H03F1/32GK101615890SQ20081011570
公開日2009年12月30日 申請日期2008年6月26日 優先權日2008年6月26日
發明者冰 熊, 魏立梅, 慧 朱, 佟學儉 申請人:鼎橋通信技術有限公司