预失真器查找表更新方法、装置及预失真处理系统与流程

本发明涉及信号处理领域，尤其涉及一种预失真器查找表更新方法、装置及预失真处理系统。

背景技术：

1、数字预失真用于改善射频功率放大器的线性度和效率指标，常用于射频收发芯片中。如图1所示，射频收发芯片的发射通道插入预失真器，将输入射频收发芯片的输入信号u(n)进行预失真处理后，预失真器输出信号x(n)经过数/模转换等输出到功率放大器pa，功率放大器pa输出信号y(n)。其中，查找表是预失真器中常用的一种预失真处理方法，预失真器查找表通过存储一系列补偿系数来纠正功率放大器的非线性行为，从而达到补偿功放非线性的目的，减少信号x(n)到信号y(n)的失真。

2、预失真器查找表所存储的补偿系数与预失真器所使用的预失真模型的模型系数密切相关，并且，为保证数字预失真的稳定性和精度，预失真模型要根据环境、工作状态的变化进行实时更新，模型系数不断变化，预失真器查找表所存储的补偿系数也需要更新。

3、目前，针对非线性的预失真模型，一般使用自适应算法确定和优化模型系数，包括最小二乘算法、递归最小二乘算法、最小均方算法等。其中最小二乘算法求解精度高，在数字预失真领域得到广泛应用。最小二乘法求解的关键步骤包括矩阵求逆和矩阵相乘运算，数据矩阵的规模决定于特征量个数和观测值长度的乘积。但是，如果数据矩阵规模很大，一方面将消耗大量的cpu内存，另一方面密集的矩阵运算对射频收发芯片的嵌入式系统来说也是一个挑战，容易造成系统任务阻塞的情况。

技术实现思路

1、针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种预失真器查找表更新方法，其解决了现有技术中通过最小二乘法确定和优化预失真模型的模型系数，也即更新预失真器查找表所需要计算资源消耗大，影响使用射频收发芯片的嵌入式系统的性能的问题。

2、根据本发明的实施例第一方面提供一种预失真器查找表更新方法，应用于包括处理器、预失真器、功率放大器的预失真处理系统，所述预失真器查找表更新方法包括：

3、所述处理器在每一预设周期开始时，获取上一预设周期中，预失真器输出信号、功率放大器输出信号、预失真模型的模型系数并构建线性方程组，获得线性方程组的数据矩阵，且通过第一中间矩阵和第二中间矩阵表示所述线性方程组的解；

4、新的预设周期开始时，采集观测值；其中，当次采集的观测值包括当次采集的预失真器输出信号和当次采集的功率放大器输出信号；

5、当前预设周期内的每次采集后，根据当次采集的观测值计算所述数据矩阵中与当次采集的观测值对应的特征向量，获得当次采集的中间特征向量；

6、根据当次采集的中间特征向量和当次采集的观测值计算第一子矩阵和第二子矩阵；

7、通过当次采集所计算的第一子矩阵和第二子矩阵更新所述第一中间矩阵和第二中间矩阵；

8、当前预设周期内达到预设采集次数时，以最后更新的第一中间矩阵和第二中间矩阵计算所述线性方程组的解获得当前预设周期的模型系数；

9、根据当前预设周期的模型系数更新预失真器查找表，其中，当前预设周期获得的更新后的预失真器查找表，用于在未来预设周期中指示预失真器对输入预失真处理系统的输入信号进行预失真处理。

10、可选地，根据当次采集的中间特征向量和当次采集的观测值计算第一子矩阵和第二子矩阵，包括：

11、提取第一中间矩阵中包括所述中间特征向量的计算部分，获得第一子矩阵；提取第二中间矩阵中包括所述中间特征向量和所述当次采集的观测值的计算部分，获得第二子矩阵。

12、可选地，通过当次采集的中间特征向量所计算的第一子矩阵和第二子矩阵更新所述第一中间矩阵和第二中间矩阵，公式为：

13、

14、其中，q为第一中间矩阵，qi为当次采集所计算的第一子矩阵，u为第二中间矩阵，ui为当次采集所计算的第二子矩阵。

15、可选地，根据当次采集的观测值计算所述数据矩阵中与当次采集的观测值对应的特征向量之前，包括：

16、对当次采集的观测值进行时延、相位和增益对齐处理。

17、可选地，根据当次采集的观测值计算所述数据矩阵中与当次采集的观测值对应的特征向量，获得当次采集的中间特征向量之后，包括：

18、将当次采集的中间特征向量通过dma的方式写入硬件加速器。

19、可选地，达到预设采集次数时，以最后更新的第一中间矩阵和第二中间矩阵求解所述线性方程组获得所述模型系数，包括：

20、调用所述硬件加速器中，根据最后一次写入的中间特征向量计算并更新的第一中间矩阵和第二中间矩阵，获得最后更新的第一中间矩阵和第二中间矩阵；

21、以最后更新的第一中间矩阵和第二中间矩阵求解所述线性方程组获得当前信号采集周期的模型系数。

22、可选地，根据当前信号采集周期的模型系数更新预失真器查找表，包括：

23、使用cholesky分解所述当前信号采集周期的模型系数获得补偿系数；

24、通过所述补偿系数更新预失真器查找表。

25、第二方面提供一种预失真器查找表更新装置，应用于包括处理器、预失真器、功率放大器的预失真处理系统，所述预失真器查找表更新装置包括：

26、模型拆分模块，用于在每一预设周期开始时，获取上一预设周期中，预失真器输出信号、功率放大器输出信号、预失真模型的模型系数并构建线性方程组，获得线性方程组的数据矩阵，且通过第一中间矩阵和第二中间矩阵表示所述线性方程组的解；

27、观测值采集模块，用于在新的预设周期开始时，采集观测值；其中，当次采集的观测值包括当次采集的预失真器输出信号和当次采集的功率放大器输出信号；

28、中间特征向量计算模块，用于当前预设周期内的每次采集后，根据当次采集的观测值计算所述数据矩阵中与当次采集的观测值对应的特征向量，获得当次采集的中间特征向量；

29、子矩阵计算模块，用于根据当次采集的中间特征向量和当次采集的观测值计算第一子矩阵和第二子矩阵；

30、中间矩阵更新模块，用于通过当次采集所计算的第一子矩阵和第二子矩阵更新所述第一中间矩阵和第二中间矩阵；

31、模型系数计算模块，用于当前预设周期内达到预设采集次数时，以最后更新的第一中间矩阵和第二中间矩阵计算所述线性方程组的解获得当前预设周期的模型系数；

32、预失真器查找表更新模块，用于根据当前预设周期的模型系数更新预失真器查找表，其中，当前预设周期获得的更新后的预失真器查找表，用于在未来预设周期中指示预失真器对输入预失真处理系统的输入信号进行预失真处理。

33、第三方面提供一种预失真处理系统，包括：

34、处理器，用于在每一预设周期开始时，获取上一预设周期中，预失真器输出信号、功率放大器输出信号、预失真模型的模型系数并构建线性方程组，获得线性方程组的数据矩阵，且通过第一中间矩阵和第二中间矩阵表示所述线性方程组的解；

35、新的预设周期开始时，采集观测值；其中，当次采集的观测值包括当次采集的预失真器输出信号和当次采集的功率放大器输出信号；

36、当前预设周期内的每次采集后，根据当次采集的观测值计算所述数据矩阵中与当次采集的观测值对应的特征向量，获得当次采集的中间特征向量；

37、根据当次采集的中间特征向量和当次采集的观测值计算第一子矩阵和第二子矩阵；

38、通过当次采集所计算的第一子矩阵和第二子矩阵更新所述第一中间矩阵和第二中间矩阵；

39、当前预设周期内达到预设采集次数时，以最后更新的第一中间矩阵和第二中间矩阵计算所述线性方程组的解获得当前预设周期的模型系数；

40、根据当前预设周期的模型系数更新预失真器查找表；

41、预失真器，根据当前预设周期获得的更新后的预失真器查找表，在未来预设周期中指示预失真器对输入预失真处理系统的目标输入信号进行预失真处理，输出目标预失真信号；

42、功率放大器，用于接收所述目标预失真信号，对所述目标预失真信号进行功放

43、本发明的技术原理为：首先针对预失真器所使用的预失真模型构建线性方程组，线性方程组包括预失真器输出信号、功率放大器输出信号、预失真模型的模型系数，其中，预失真器输出信号、功率放大器输出信号为每个预设周期所采集的观测值，则预失真模型的模型系数为线性方程组的解。本发明同样采用最小二乘法计算线性方程组的解，因此，通过第一中间矩阵和第二中间矩阵表示所述线性方程组的解。但是，在求解过程中，每采集一次观测值，则更新一次第一中间矩阵和第二中间矩阵，相当于更新部分特征矩阵，获得第一中间矩阵的部分计算结果，以及第二中间矩阵的部分计算结果，而当前预设周期内达到预设采集次数时，最终更新的第一中间矩阵和第二中间矩阵与传统最小二乘法计算所使用的第一中间矩阵和第二中间矩阵相同。最后更新的第一中间矩阵和第二中间矩阵可以求解所述线性方程组获得当前信号采集周期的模型系数，进而能够根据当前预设周期的模型系数更新预失真器查找表。

44、相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：本发明实施例提供的预失真器查找表更新方法，在一次收集观测值之后，计算特征向量，并根据当次收集的观测值和所计算的中间特征向量拆分原本最小二乘法求解模型系数所使用的第一中间矩阵和第二中间矩阵，即计算第一子矩阵和第二子矩阵，通过第一子矩阵和第二子矩阵逐步更新第一中间矩阵和第二中间矩阵，最后更新的第一中间矩阵和第二中间矩阵相当于原本最小二乘法求解模型系数所使用的第一中间矩阵和第二中间矩阵，上述过程中，分散了密集的矩阵运算，同时，每次采集只计算特征向量而不是整个特征矩阵，极大地节约了计算资源。