[发明专利]一种基于滑动窗口的环路延时估计方法

说明书

本发明属于通信技术领域，具体为一种基于滑动窗口的环路延时估计方法。该方法依据一阶导数的一般定义得出本发明的“一阶导数”公式；利用滑动窗口的“一阶导数”差分运算结果、结合比较器对整数环路进行延时估计；得出整数环路延时，然后在分数环路延时采用与整数环路延时相同的方法估计出，最后将分数环路延时与整数环路延时相加得到总的环路延时值。由于整个计算过程仅通过加法器、减法器和比较器即可在FPGA中实现；结合滑动窗口、有效降低了计算过程的数据点，从而减少计算量。与现有技术相比，本发明提供的一种基于滑动窗口的环路延时估计方法精确度高，资源消耗少，易于在FPGA中实现。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体为一种基于滑动窗口的环路延时估计方法，该方法用于对发射机/数字预失真等非线性系统的输出信号进行延时补偿。

背景技术

功率放大器是通信系统中的重要器件之一，它的主要功能是将射频信号放大并传播到无线信道中，但是其非线性特性直接影响了信号的传输质量，对整个通信系统的性能具有重大影响。因此，任何一个满足规范的通信系统都会采用一系列的线性化技术来保证传输信号的质量，而数字预失真技术因其成本低、编程灵活、性能优秀等优点成为目前主流的线性化技术。图1提供了一种典型的数字预失真系统实现框图。如图1所示，正是由于虚线框所示的模拟链路部分，才不可避免的在输入和输出信号之间引入了环路延时。可见在对功率放大器进行行为建模，或者应用数字预失真技术对功放进行非线性补偿时，都需要精确估计输入和输出信号之间的环路延时。

环路延时的估计方法有很多，最早采用的是迭代算法，如Nagata算法，由于该算法缺乏准确性，导致输入和输出信号的延时不匹配严重影响了建模精度以及对系统的非线性补偿能力，因此现已很少使用。为提升估算精度，传统方案多采用延时锁定环路法或傅里叶变换实现环路延时估计。延时锁定环路法具有较高的精度和稳定性，但是需要额外的硬件电路；傅里叶变换实现环路延时估计是基于快速傅里叶变换实现环路延时估计，该算法精度也较高，但是需要大量的数值计算。

相较于传统方案，现有技术中采用最多的延时估计算法是分为整数延时估计和小数延时估计两步来实现。整数倍的延时估计有相关函数类和差分运算类，小数倍的延时估计一般采用插值函数进行内插或者基于自适应算法来实现。但是，该算法仍然存在计算量大的问题，不满足5G基站系统小型化趋势对数字信号处理算法的效率要求。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种基于滑动窗口的环路延时估计方法，以解决上述现有技术存在的环路延时估算计算量大、不满足5G基站系统小型化趋势对数字信号处理算法的效率要求的问题。

本发明提供的一种基于滑动窗口的环路延时估计方法，包括步骤：S1、信号的采集与存储、S2、整数环路延时估计和S3、分数环路延时估计；

S1、信号的采集与存储：根据需求设定采样数据长度L，对输入和输出基带复信号进行采集，并将采集的数据存储在FPGA的RAM/ROM中；

S2、整数环路延时估计：

S2.1、在采样数据中，利用基于滑动窗口的“一阶导数”差分运算的整数环路延时估计算法，计算出滑动窗口输入序列v_in(n)和输出反馈序列v_fb(n)的“一阶导数”之间的差值：

式中：M指滑动窗口的长度，m指滑动窗口的偏移量，m的取值范围为m∈[0,L-M]，其中L为输入和输出反馈信号的采样数据长度；n是指信号点对应的索引；

根据信号一阶导数的一般定义：

基于延时估计算法的精度和计算复杂度的综合考虑，把增量Δx取作单位长度(即两个采样点的时间间隔归一化，当作1)，f(x₀+Δx)-f(x₀)为采样信号序列中两个相邻数据的差值，以此得到“一阶导数”函数D[·]：