[发明专利]一种数字前馈辅助的宽带数字预失真方法及装置

权利要求书

1.一种数字前馈辅助的宽带数字预失真方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.构建带限数字预失真执行器模型；

S2.构建功放前向模型；

S3.基带信源产生信号输入带限数字预失真执行器模型中，得到带限数字预失真信号作为第一路信号；与此同时，将基带信源产生的信号输入功放前向模型中，得到功放前向模型输出信号作为第二路信号；

S4.将第一路信号进行数模转换和上变频处理后，进行带通滤波处理，然后传输给功放，由功放进行放大；将第二路信号经过高通滤波处理后，进行数模转换、上变频和调幅处理：

将第一路信号进行通过第一DAC模块进行数模转换，并通过第一上变频模块变频到载频为f_c的射频信号，并通过带通滤波器传输给功放进行放大；最终会在功放输出端抑制频率范围为f_c-f₀到f_c+f₀的非线性失真，其中第一DAC模块的采样率仅需要2f₀；

将第二路信号经过高通滤波器，将功放输出信号的带内失真部分滤掉，高通滤波器截止频率为f₀，只保留频率范围在-f₀到f₀之外的非线性失真；将高通滤波器输出的信号通过第二DAC模块转换为模拟信号，再并通过第二上变频模块变频到载频为f_c的射频信号,此时的射频信号中只保留f_c-f₀到f_c+f₀之外的非线性失真，通过一个射频调幅器件进行功率调整；

S5.将功放放大后的信号与调幅处理得到的信号相减，得到最终的信号处理结果。

2.根据权利要求1所述的一种数字前馈辅助的宽带数字预失真方法，其特征在于：在步骤S5得到最终的信号处理结果后，将获得的信号通过天线对外发送。

3.根据权利要求1所述的一种数字前馈辅助的宽带数字预失真方法，其特征在于：所述步骤S1中包括以下子步骤：

S101.构建带限数字预失真执行器模型：

采用MP模型作为基础模型：

其中，x(n)为模型输入，y(n)为模型输出，K为非线性阶数，Q为记忆深度，h_kq为模型系数，MP模型一共含有L＝K×Q个模型项；

将第l个模型项记为：

u_l(n)＝x(n-q)|x(n-q)|^k-1 (2)

其中，l＝1,2,...,L；

构建带限MP模型，即将MP模型的基函数u_l(n)利用一个低通滤波器进行带限滤波，所述基函数即每一个模型项；设低通滤波器截止频率为f₀，记为LF；

则带限MP模型的基函数为：

b_l(n)＝LF{u_l(n)} (3)

完整的带限MP模型就被记为

其中，h_l为带限MP模型的系数；得到的带限MP模型，作为系数未知的带限数字预失真执行器模型；

S102.提取带限数字预失真执行器模型的系数：

假设功放输入对应的数字信号为x(n)，功放输出对应的数字信号为y(n)，即：

对于数字信号x(n)进行数模转换和上变频后，将得到的信号送入功放，然后对功放输出的信号进行下变频和模数转换得到功放输出对应的数字信号y(n)；

考虑采集了N组输入输出数据样本，记为：

x＝[x(1),x(2),...,x(n)] (5)

y＝[y(1),y(2),...,y(n)] (6)

基于间接学习架构进行数字预失真模型系数提取:

A1首先设计低通滤波器LF,带限数字预失真线性化频带为低通滤波器的截止频率f₀控制；即，带限数字预失真线性频率范围为-f₀到f₀的频带；

A2然后对y采用LF进行滤波，即:

y1＝LF{y} (7)

A3将公式(1)中的x(n)替换为y(n)，采用公式(7)所示的滤波后的样本y1和用LF进行滤波后的基函数b_l(n)构造相应的数据列向量b_l；

A4根据所有数据列向量构造数据矩阵

B＝[b₁,b₂,...,b_L] (8)

A5最后根据数据矩阵B和x利用下式所示的LS算法计算得到带限数字预失真模型的系数:

h＝(B^HB)^-1B^Hx (9)

其中h为系数向量，即h＝[h₁,h₂,...,h_L]^T；

S103.将系数向量h应用到公式(4)中的带限数字预失真执行器模型中，模型构建完成，此时当信号输入时，带限数字预失真器的输出信号带宽所占的频率范围为-f₀到f₀。