СХЕМЫ ЛИНЕАРИЗАЦИИ ВЫХОДНОГО СИГНАЛА НЕЛИНЕЙНОГО КОМПОНЕНТА И РОДСТВЕННЫЕ УСТРОЙСТВА И СПОСОБЫ
CIRCUITS FOR LINEARIZING OUTPUT SIGNAL OF NON-LINEAR COMPONENT AND RELATED DEVICES AND METHODS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к электронным схемам и устройствам, и, в частности, к предыскажению в таких схемах и устройствах.
Известный уровень техники
В электронном оборудовании компонент может проявлять нелинейные свойства, которые ухудшают эксплуатационные качества такого оборудования. Необходимо уделять особое внимание разработке такого компонента, т.к. работа только в линейной области компонента приводит к низкому кпд такого компонента. Например, усилители мощности, которые используются для усиления сигнала до его передачи, часто страдают нелинейными искажениями передаваемого сигнала при чрезмерном усилении, т.е. коэффициент усиления находится за пределами линейной области усиления усилителя. Традиционно усилители мощности должны были быть линейным, например, относиться к классу А, что приводило к очень низкой энергетической эффективности, т.е. выходная мощность усилителя мощности далека от зоны насыщения.
Нелинейное поведение нелинейного компонента приводит к искажению сигнала, вырабатываемого таким компонентом. Искажения могут быть устранены путем выполнения цифровой предкомпенсации сигнала или предыскажения сигнала. Цифровая предкомпенсация осуществляется с помощью цифрового устройства ввода предыскажения, которое компенсирует искажения, вносимые нелинейным компонентом. Снижение нелинейных искажений, с помощью, например, цифрового устройства ввода предыскажения, предусматривает определение параметров предыскажения даже в присутствии помех. Определение оптимальных параметров предыскажения в присутствии помех представляет собой трудную задачу. Более того, по мере роста порядка нелинейности нелинейного компонента растет сложность решения задачи предыскажения. Известные из уровня техники алгоритмы работы цифрового устройства ввода предыскажения характеризуются проблемами со сходимостью, связанными с возникновением систематических ошибок из-за присутствия помех и/или чрезмерной сложностью.
По меньшей мере отчасти из-за вышеупомянутого имеется потребность в решении, обеспечивающем снижение искажения при улучшенной сходимости и/или пониженной сложности, которое будет использоваться с нелинейным компонентом.
Раскрытие сущности изобретения
Задачей настоящего изобретения является предоставление схемы, устройства цифровой обработки сигналов, приемопередатчика линии радиосвязи, а также способа, которые позволяют уменьшить, смягчить или устранить один или несколько из вышеупомянутых недостатков известного уровня техники, причем как по отдельности, так и в любой комбинации.
out
k-1
out
k
out
k
Эта задача решается с помощью схемы линеаризации выходного сигнала S, выработанного с помощью нелинейного компонента на основе из входного сигнала x(n). Схема содержит первичный модуль предыскажения, сконфигурированный для генерации предыскаженного сигнала y(n) на основе входного сигнала x(n) и первичной функции g() предыскажения, параметризованной параметром λ предыскажения, и подачи предыскаженного сигнала y(n) в нелинейный компонент. Схема содержит модуль оценки. Модуль оценки сконфигурирован для приема выборок z(n) выходного сигнала S и определения параметра λ предыскажения. Модуль оценки включает в себя вторичный модуль предыскажения, сконфигурированный для генерации вторичного предыскаженного выходного сигнала r(n) на основе вторичной функции g'() предыскажения и выборок z(n) выходного сигнал S. Вторичный модуль предыскажения сконфигурирован для определения параметра λ предыскажения на основе хранящегося в памяти ранее определенного параметра предыскажения, вторичного предыскаженного выходного сигнала r(n) и предыскаженного сигнала y(n), вырабатываемого первичным модулем предыскажения. Определение предусматривает корреляцию входного сигнала x(n) с сигналом рассогласования предыскаженного сигнала y(n) и вторичного предыскаженного выходного сигнала r(n).
Таким образом, первичный модуль предыскажения использует (k-1)-ю версию параметра λ предыскажения, во время определения вторичным модулем предыскажения k-й версии упомянутого параметра λ предыскажения.
out
out
Таким образом, эффекты нелинейного искажения выходного сигнала S нелинейным компонентом компенсируются или уменьшаются даже в присутствии помех благодаря тому, что систематическая ошибка из-за помехи, присутствующей в выборках r(n) выходного сигнала S, существенно уменьшена вследствие использования предлагаемой технологии. Это приводит к созданию схемы, обеспечивающей более высокий энергетический кпд нелинейного компонента, скажем, более высокий энергетический кпд усилителя мощности.
k
out
В некоторых аспектах настоящего изобретения вторичная функция g'() предыскажения использует входной сигнал x(n) первичного модуля предыскажения в качестве аргумента, чтобы определить параметр λ предыскажения. Определение параметра предыскажения с помощью вторичной функции g'() предыскажения, которая использует входной сигнал x(n) первичного модуля предыскажения в качестве аргумента, обеспечивает более быструю сходимость к оптимальным или квазиоптимальным параметрам предыскажения. Оптимальные параметры предыскажения при их использовании в первичном модуле предыскажения позволяют первичному модулю предыскажения генерировать предыскаженный сигнал y(n) для нелинейного компонента, что приводит к минимизации или снижению искажения нелинейным компонентом, а также, возможно, к более линеаризованному выходному сигналу S.
В некоторых других аспектах настоящего изобретения вторичная функция g'() предыскажения представляет собой справочную таблицу. Справочная таблица содержит определенные параметры предыскажения, проиндексированные с использованием амплитуды входного сигнала x(n).
В некоторых других аспектах настоящего изобретения вторичная функция g'() предыскажения представляет собой многочлен с входным сигналом x(n) в качестве аргумента и определяемыми параметрами предыскажения в качестве коэффициентов.
В данном документе также раскрыто устройство цифровой обработки сигналов для линеаризации нелинейного компонента, включающее в себя описанную выше схему.
Настоящее изобретение также относится к приемопередатчику линии радиосвязи. Приемопередатчик линии радиосвязи содержит нелинейный компонент, сконфигурированный для получения предыскаженного сигнала и преобразования предыскаженного сигнала в выходной сигнал, который подлежит передаче. Приемопередатчик линии радиосвязи включает в себя описанное выше устройство цифровой обработки сигналов, сконфигурированное для предоставления предыскаженного сигнала в нелинейного компонент.
В некоторых других аспектах настоящего изобретения нелинейный компонент представляет собой усилитель мощности и/или смеситель.
out
out
k
Упомянутая задача, кроме того, решается с помощью способа, реализованного в схеме линеаризации выходного сигнала S, вырабатываемого нелинейным компонентом на основе входного сигнала x(n). Способ включает в себя прием выборок z(n) выходного сигнала S. Способ включает в себя генерацию вторичного предыскаженного выходного сигнала r(n) на основе вторичной функции g'() предыскажения и выборок z(n). Способ включает в себя определение параметра л предыскажения на основе ранее определенного параметра предыскажения, вторичного предыскаженного выходного сигнала r(n) и предыскаженного сигнала y(n). Этап определения предусматривает корреляцию входного сигнал x(n) с сигналом рассогласования предыскаженного сигнала y(n) и вторичного предыскаженного выходного сигнала r(n).
В некоторых аспектах настоящего изобретения этап определения параметра предыскажения включает в себя применение вторичной функции g'() 115 предыскажения, сконфигурированной для использования входного сигнала x(n) в качестве аргумента.
В дополнение к вышеописанному способу также предлагаются компьютерные программы, содержащие компьютерный программный код, выполнение которого в устройстве побуждает устройство осуществлять способы, соответствующие настоящей идее изобретения.
Компьютерные программы, способы, устройства цифровой обработки сигналов и приемопередатчики линий радиосвязи обеспечивают преимущества, соответствующие преимуществам, уже описанным применительно к упомянутой схеме.
Краткое описание чертежей
Вышеизложенное становится понятным из нижеследующего более подробного описания примерных вариантов осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированных прилагаемыми к описанию чертежами, на которых одинаковые компоненты обозначены на различных чертежах одинаковыми ссылочными позициями. Чертежи не обязательно выполнены в масштабе, вместо этого упор сделан на иллюстрацию примерных вариантов осуществления изобретения.
На чертежах показано:
на Фиг. 1 – блок-схема, иллюстрирующая схему в некоторых аспектах настоящего изобретения;
на Фиг. 2 – блок-схема, иллюстрирующая устройство цифровой обработки сигналов в некоторых аспектах настоящего изобретения;
на Фиг. 3 – блок-схема, иллюстрирующая приемопередатчик линии радиосвязи в некоторых аспектах настоящего изобретения;
на Фиг. 4 – блок-схема, иллюстрирующая способы в некоторых аспектах настоящего изобретения;
на Фиг. 5 – блок-схема, схематично иллюстрирующая аспекты схемы в некоторых аспектах настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
Идея настоящего изобретения относится к уменьшению искажений, влияющих на выходной сигнал, вырабатываемый нелинейным компонентом. Настоящая технология применима к любой электронной или оптической системе, а также к любой системе беспроводной связи, в которой компонент проявляет нелинейные свойства.
При этом под уменьшением искажений понимается уменьшение искажений, влияющих на выходной сигнал, подаваемый к следующему компоненту схемы, и/или влияющих на выходной сигнал, который подлежит передаче приемнику по каналу связи, например, по беспроводному каналу связи, подверженному влиянию помех.
Различные схемы, упомянутые в настоящем документе в связи с различными аспектами настоящего изобретения, представляют собой, например, специализированную интегральную схему, программируемую пользователем вентильную матрицу или процессор общего назначения.
Как уже упоминалось в разделе известного уровня техники, искажение трудно предсказать и компенсировать в присутствии помех. Известные технологии предыскажения, как правило, страдают проблемами со сходимостью и/или чрезмерной сложностью. Некоторые способы предыскажения также страдают систематическими ошибками, возникающими при наличии помех.
Ниже приведен отчет о широко используемом алгоритме работы цифрового устройства ввода предыскажения для линеаризации выходных сигналов нелинейного компонента, сопровождаемый отчетом о предлагаемом в настоящем изобретении способе линеаризации.
Широко используемый алгоритм работы цифрового устройства ввода предыскажения часто связан с генерацией предыскаженного сигнала y(n), описываемого, например, следующим выражением:
<maths num="1"><img file="00000001.jpg" he="7" wi="40" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>
(1)
где g является первичной функцией предыскажения, параметризованной вектором параметров λ предыскажения, а абсолютное значение или амплитуда входного сигнала x(n) используется в качестве аргумента. Входной сигнал x(n) предполагается дискретным во времени, при этом n обозначает индекс выборки.
В одном из аспектов настоящего изобретения y(n) подвергается цифро-аналоговому преобразованию перед вводом в нелинейный компонент 120, при этом временной индекс n заменяют непрерывным временем t.
out
Модуль предыскажения предназначен для инвертирования нелинейной модели, описывающей нелинейность нелинейного компонента. Другими словами, функция g стремится инвертировать нелинейную модель, характеризующую нелинейный компонент, используя оптимальный вектор параметров λ предыскажения. Модуль оценки, отвечающий за оценку вектора параметров предыскажения, обновляет параметры предыскажения таким образом, чтобы свести их к оптимальным параметрам предыскажения. Модуль оценки параметров предыскажения включает в себя дополнительный модуль предыскажения, характеризующийся вторичной функции g' предыскажения. Вторичный модуль предыскажения генерирует вторичный предыскаженный выходной сигнал r(n) на основе выборок z(n) выходного сигнала нелинейного компонента. Таким образом, выборки или дискретный выходной сигнал z(n) относится к выходному сигналу S, но, как правило, содержит помеху в дополнение к выборкам сигнала.
Сходимость к оптимальному или квазиоптимальному вектору параметров л предыскажения эквивалентна сведению к минимуму сигнала систематической ошибки или сигнала рассогласования предыскаженного сигнала y(n) и вторичного предыскаженного выходного сигнала r(n) (с помехами). Это можно рассматривать как сведение к минимуму целевой функции, определяемой выражением:
<maths num="2"><img file="00000002.jpg" he="8" wi="41" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>
(2)
где зависимость y(n) и r(n) от λ явным образом выражена с помощью функций предыскажения g, g'. Вышеупомянутая целевая функция может быть сведена к минимуму различными способами, одним из которых является алгоритм минимальной среднеквадратичной ошибки.
В соответствии с алгоритмом минимальной среднеквадратичной ошибки оценка вектора параметров λ предыскажения, сводящая к минимуму целевую функцию, предусматривает корреляцию сигнала ошибки, обусловленного разностью (y(n)-r(n)), с дискретным выходным сигналом z(n). Таким образом, чтобы свести к минимуму сигнал ошибки с помощью алгоритма минимальной среднеквадратичной ошибки, модуль оценки должен обновлять параметры предыскажения посредством корреляции сигнала ошибки с дискретным выходным сигналом z(n).
Далее описывается предлагаемая в настоящем изобретении технология линеаризации. Как отмечено выше, дискретный выходной сигнал z(n) содержит помеху, и сигнал ошибки, следовательно, также включает в себя помеху. Таким образом, корреляция сигнала ошибки с дискретным выходным сигналом z(n), включающим в себя помеху, приводит к увеличению помех в оценке параметров предыскажения, что является нежелательным. Вследствие этого, в настоящем документе предлагается оценивать параметры λ предыскажения посредством корреляции сигнала ошибки с входным сигналом x(n) вместо того, чтобы, как это обычно делается и рассмотрено выше, коррелировать сигнал ошибки с дискретным выходным сигналом z(n). Таким образом, предлагаемая технология обладает преимуществом обеспечения повышенной устойчивости к помехам оценки параметров предыскажения, в то же время ограничивая сложность оценки предыскажения.
С целью дальнейшего улучшения сходимости предыскажения в настоящем документе показано, что модуль оценки, оценивающий вектор параметров λ предыскажения, использует входной сигнал x(n) в качестве аргумента вторичной функции g' предыскажения. А именно, вторичный модуль предыскажения сконфигурирован для генерации выходного сигнала r(n) на основе вторичной функции g' предыскажения, использующей входной сигнал x(n) или функцию входного сигнала x(n), такую как абсолютное значение, в качестве аргумента. Это обеспечивает более быструю сходимость к оптимальным или квазиоптимальным параметрам предыскажения, которые в идеале позволяют компенсировать искажения в нелинейном компоненте.
Аспекты настоящего изобретения более подробно описаны ниже со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи. Однако описанные в настоящем документе схема, устройство цифровой обработки сигнала, приемопередатчик линии радиосвязи и способ могут реализовываться во многих отличающихся формах и не должны рассматриваться в качестве ограничения аспектов, изложенных в настоящем документе. Одинаковые ссылочные позиции на чертежах относятся к одинаковым компонентам.
out
k-1
На Фиг. 1 показана блок-схема, иллюстрирующая схему 100 в некоторых аспектах настоящего обучения. Схема 100 линеаризует выходной сигнал S, вырабатываемый нелинейным компонентом 120, на основе входного сигнала x(n). Другими словами, схема 100 инвертирует нелинейность или нелинейную модель, характеризующую нелинейный компонент 120. Схема 100 содержит первичный модуль 110 предыскажения, сконфигурированный для генерации предыскаженного сигнала y(n) на основе входного сигнала x(n) и первичной функции g() 110a предыскажения, параметризованной параметром лпредыскажения. Первичный модуль 110 предыскажения сконфигурирован для подачи предыскаженного сигнала y(n) в нелинейный компонент 120. Другими словами, модуль предыскажения предназначен для инвертирования нелинейной модели, описывающей нелинейность нелинейного компонента, такого как компонент 120. Модуль предыскажения стремится компенсировать нелинейное искажение, вызванное нелинейным компонентом, используя функцию предыскажения. Функция g() предыскажения имеет вид нелинейной обратной функции, параметризованной одним или несколькими параметрами предыскажения, содержащимися в векторе λ. Другими словами, вектор параметров л предыскажения определяет функцию предыскажения, и, таким образом, также определяет качество предыскажения. Вектор параметров λ предыскажения называется ниже вектором параметров предыскажения. Модуль предыскажения представляет собой, например, цифровое устройство ввода предыскажения.
В некоторых аспектах настоящего изобретения первичный модуль 110 предыскажения генерирует предыскаженный сигнал y(n), описываемый следующим выражением:
<maths num="3"><img file="00000003.jpg" he="7" wi="39" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>
(3)
где g является первичной функцией 110а предыскажения, параметризованной вектором параметров λ предыскажения, а x(n) является входным сигналом. Первичная функция g предыскажения использует в качестве аргумента абсолютное значение x(n). Входной сигнал x(n) является, например, передаваемым сигналом в беспроводном устройстве, а абсолютное значение x(n) представляет собой амплитуду передаваемого сигнала. Следует отметить, что никакие эффекты памяти не учитываются, хотя такое расширение с целью учета эффектов памяти не вызывает затруднений. Функция предыскажения модуля предыскажения параметризована параметрами предыскажения, определяемыми с помощью модуля оценки, такого как модуль 111 оценки.
out
out
out
out
Схема 100 дополнительно включает в себя показанный на Фиг. 1 модуль оценки 111, сконфигурированный для получения дискретного выходного сигнала z(n), то есть, выборок z(n) выходного сигнала S. Модуль 111 оценки имеет интерфейс или порт, предназначенный для приема выборок z(n). Выборки z(n) предоставляются, например, приемником 112 контроля передачи, сконфигурированным для дискретизации выходного сигнала S нелинейного компонента 120. Например, приемник 112 контроля передачи переводит в цифровую форму выходной сигнал S с частотой дискретизации, которая ниже, чем частота дискретизации предыскаженного сигнала y(n). В некоторых аспектах настоящего изобретения частота дискретизации сигнала приемником контроля передачи равна половине частоты дискретизации предыскаженного сигнала y(n). Приемник 112 контроля передачи генерирует выборки z(n) на основе выходного сигнала S и помехи е(n), смоделированные в настоящем документе в виде выражения:
<maths num="4"><img file="00000004.jpg" he="7" wi="51" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>
(4)
0
где f обозначает модель нелинейного компонента, параметризованную вектором θ, y(n) обозначает предыскаженный сигнал, а е(n) обозначает помеху. Помеха представляет собой, например, аддитивный белый гауссовый шум.
Очень шумный приемник контроля передачи, как правило, приводит к проблемам поиска оптимального вектора параметров λ, так как многие алгоритмы, которые используются для оценки вектор параметров λ, дают смещенные оценки вектора λ, если выборка z(n) содержит помехи. Технология, описанная в настоящем документе, смягчает или устраняет эти проблемы.
k
Модуль 111 оценки сконфигурирован для определения параметра λ предыскажения. При этом первичный модуль предыскажения использует (k-1)-ю версию параметра λ предыскажения во время определения вторичным модулем предыскажения k-й версии упомянутого параметра λ предыскажения, после чего параметр предыскажения первичного модуля предыскажения может быть обновлен новым k-м параметром λ предыскажения.
k
Модуль 111 оценки содержит вторичный модуль 113 предыскажения, сконфигурированный для генерации вторичного предыскаженного выходного сигнала r(n) на основе вторичной функции g'() 115 предыскажения и выборок z(n), предоставляемых, например, приемником 112 контроля передачи. Вторичная функция g'() 115 предыскажения параметризована вектором параметров л предыскажения.
out
В некоторых аспектах настоящего изобретения вторичная функция g'() 115 предыскажения представляет собой справочную таблицу. Справочная таблица содержит определенные параметры предыскажения, проиндексированные с использованием амплитуды дискретного выходного сигнала z(n), то есть выборок z(n) выходного сигнала S. Например, функция справочной таблицы порядка интерполяции р представлена как функция z(n) следующим выражением: ,
где параметр предыскажения представлен вектором длины L и элементами , где l = 0, 1… L-l.
В некоторых аспектах настоящего изобретения вторичная функция g'() 115 предыскажения представляет собой многочлен с выборками z(n) в качестве аргумента и определенными параметрами предыскажения в качестве коэффициентов. Например, вторичная функция g'() предыскажения представляет собой многочлен, описываемый выражением:
<maths num="7"><img file="00000007.jpg" he="8" wi="72" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>
(5)
где параметр предыскажения в данном случае представлен вектором длины L коэффициентов .
Как дополнительно пояснено ниже, другие аспекты настоящего изобретения включают в себя другие типы функций g(), g'() предыскажения, в частности, таких типов, которые проиндексированы или используют в качестве аргумента входной сигнал x(n) вместо выборок z(n). Следует понимать, что вектор параметров λ, параметризующий вторичную функцию g'() 115 предыскажения, имеет тот же тип, что и вектор параметров λ, используемый для параметризации первичной функции предыскажения. Однако первичная функция предыскажения параметризуется предыдущей версией вектора λ, тогда как вторичная функция g'() предыскажения параметризуется более поздней версией вектора λ. В некоторые моменты времени вектор параметров λ передается из вторичной функции g'() в первичную функцию g() предыскажения, вследствие чего первичная функция g() предыскажения обновляется.
k
k-1
Модуль 111 оценки сконфигурирован для определения параметра λ предыскажения на основе ранее определенного параметра предыскажения, такого как λ, хранящегося в памяти 114, вторичного предыскаженного выходного сигнала r(n) и предыскаженного сигнала y(n), предоставляемого первичным модулем 110 предыскажения, где k обозначает версию вектора параметров. Модуль 111 оценки хранит, например, определенный параметр предыскажения в памяти 114 при каждой итерации k определения параметра предыскажения. Таким образом, параметр предыскажения доступен для модуля 111 оценки для определения следующего параметра предыскажения. Определение параметра λ предыскажения включает в себя, например, обновление параметра предыскажения. Память 114 может быть любым подходящим типом машиночитаемой памяти, энергозависимым и/или энергонезависимым.
Таким образом, в некоторых аспектах настоящего изобретения модуль 111 оценки сконфигурирован для итерационного определения параметра λ предыскажения. Определение параметра предыскажения включает в себя, например, обучение первичного модуля предыскажения. Модуль 111 оценки итерационно определяет параметр(ы) предыскажения в модуле 111 оценки. Модуль 111 оценки периодически предоставляет вектор параметров предыскажения в первичный модуль 110 предыскажения. Например, модуль 111 оценки выполняет следующие операции:
1. Оценивает параметры предыскажения с помощью модуля 111 оценки.
2. Через регулярные промежутки времени предоставляет оцененный вектор параметров предыскажения в первичный модуль 110 предыскажения.
3. Возвращается к пункту 1 и проводит итерацию.
В иллюстративном примере, в котором применяется описанная технология, при k-й итерации модуль 111 оценки обновляет параметр предыскажения, в то время как первичный модуль 110 предыскажения использует параметр предыскажения от предыдущей итерации. После итерации и, следовательно, замены ранее примененного параметра предыскажения текущим оцененным параметром предыскажения вектор параметров предыскажения стремится к оптимальному вектору параметров предыскажения, что линеаризует нелинейную модель компонента 120.
k
В некоторых аспектах настоящего изобретения модуль 111 оценки определяет л путем корреляции входного сигнала x(n) с сигналом рассогласования предыскаженного сигнала y(n) и вторичного предыскаженного выходного сигнала r(n). Сигнал рассогласования получают, например, из разности предыскаженного сигнала y(n) и вторичного предыскаженного выходного сигнала r(n). Другими словами, сигнал рассогласования представляет собой разностный сигнал между предыскаженным сигналом y(n) и вторичным предыскаженным выходным сигналом r(n). В некоторых аспектах настоящего изобретения определение параметра предыскажения путем корреляции входного сигнала x(n) с сигналом рассогласования предыскаженного сигнала y(n) и вторичного предыскаженного выходного сигнала r(n) описывается следующим выражением:
<maths num="15"><img file="00000012.jpg" he="31" wi="107" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>
(6)
где g'() является вторичной функцией предыскажения, ()* обозначает комплексное сопряжение, а μ представляет собой размер шага. Кроме того, представляет собой градиент g'(.), оцененный с использованием ранее определенного параметра предыскажения (т.е. на основе текущей сохраненной оценки параметра предыскажения).
k
Модуль или блок выполнения упомянутой корреляции и определения λ в явном виде на Фиг. 1 не показан, но тем не менее предполагается имеющимся в модуле 111 оценки.
Преимущество предложенной технологии состоит в том, что при оценке параметра предыскажения значительно снижается систематическая ошибка, возникающая из-за наличия помехи. Оценочные параметры предыскажения подвержены влиянию помехи, но не имеют систематической ошибки из-за помехи. Влияние систематических ошибок из-за помехи сведено к минимуму.
На Фиг. 1 сигналы x(n), y(n), r(n) считаются выровненными по времени. Входной сигнал x(n) во вторичном модуле предыскажения чувствителен к возникновению задержки по отношению к предыскаженному сигналу y(n) и/или выборкам z(n). В такой ситуации должно быть произведено выравнивание сигналов во времени.
k
out
k
В некоторых аспектах настоящего изобретения вторичная функция g'() 115 предыскажения использует входной сигнал x(n) первичного модуля 110 предыскажения в качестве аргумента, чтобы определять значение параметра λ предыскажения. Вторичный модуль 113 предыскажения генерирует выходной сигнал r(n) на основе выборок z(n) выходного сигнала S и вторичной функции g'() предыскажения, параметризованной параметром λ предыскажения, и использует входной сигнал x(n) первичного модуля 110 предыскажения в качестве аргумента. Например, вторичный модуль 113 предыскажения выполняет нижеследующую вторичную функции g'() 115 предыскажения, использующую абсолютное значение амплитуды входного сигнала x(n):
(7)
k
В некоторых аспектах настоящего изобретения модуль 111 оценки определяет или обновляет параметр λ предыскажения согласно следующему выражению:
<maths num="18"><img file="00000015.jpg" he="15" wi="104" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>
(8)
Таким образом, в настоящем описании предлагается улучшенная технология обновления параметров предыскажения, которая сводит к минимуму рассогласование предыскаженного сигнала y(n) и вторичного предыскаженного выходного сигнала r(n) (то есть, сводит к минимуму целевую функцию, например, выражение (2)). Осуществление предыскажения в соответствии с первичной функцией g() 110a предыскажения, параметризованной обновленным согласно выражению (8) параметром предыскажения, обеспечивает более быструю сходимость к оптимальным или квазиоптимальным параметрам предыскажения. Оптимальные параметры предыскажения при их использовании в первичном модуле 110 предыскажения обеспечивают предыскаженный сигнал для нелинейного элемента 120, приводящий к сведению к минимуму или снижению искажения, вносимого нелинейным элементом. Обновление параметров предыскажения в соответствии с выражением (8) обеспечивает улучшенную технологию адаптации при ограниченной сложности процесса.
В некоторых аспектах настоящего изобретения вторичная функция g'() 115 предыскажения представляет собой справочную таблицу. Справочная таблица содержит определенные параметры предыскажения, проиндексированные с использованием амплитуды входного сигнала x(n) или абсолютного значения амплитуды входного сигнала x(n). Так, например, функция справочной таблицы порядка интерполяции р выражается в виде функции от x(n) следующим образом: . С функцией справочной таблицы порядка интерполяции р градиент вектора не зависит от и описывается, например, выражением:
<maths num="21"><img file="00000018.jpg" he="26" wi="39" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>
(9)
out
Таким образом, в настоящем описании предлагается улучшенная технология, в которой предлагается выполнять индексацию с помощью справочной таблицы, используя x(n), а не r(n). Эта технология обеспечивает улучшенную сходимость к оптимальным параметрам предыскажения и, в конечном счете, обеспечивает улучшенное снижение искажений выходного сигнала S.
В некоторых аспектах настоящего изобретения вторичная функция g'() 115 предыскажения представляет собой многочлен с входным сигналом x(n) в качестве аргумента и определенными параметрами предыскажения в качестве коэффициентов. Например, вторичная функция g'() предыскажения, использующая абсолютное значение амплитуды входного сигнала x(n) в качестве аргумента, представляет собой полиномиальную функцию, описываемую выражением:
<maths num="22"><img file="00000019.jpg" he="8" wi="73" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>
(10)
Здесь λ = [с0 · · · cL_J. Полиномиальная функция является линейной в векторе параметров предыскажения, что упрощает оценку параметров предыскажения.
В некоторых аспектах настоящего изобретения первичный модуль 110 предыскажения и/или вторичный модуль 113 предыскажения сконфигурированы для работы в соответствии с функцией предыскажения без памяти. Первичная функция g() 110а предыскажения и/или вторичная функция g'() 115 предыскажения представляют собой функцию предыскажения без памяти. У функции предыскажения без памяти текущий выходной сигнал зависит только от текущего входного сигнала. Функция предыскажения без памяти зависит, например, только от величины сигнала и не зависит от времени. Описанные выше первичная/вторичная функции g, g' предыскажения представляют собой функции предыскажения без памяти. Технология, описанная в настоящем документе, применима как к функциям предыскажения без памяти, так и к функциям предыскажения с эффектом памяти.
В некоторых аспектах настоящего изобретения первичный модуль 110 предыскажения и/или вторичный модуль 113 предыскажения сконфигурированы для работы в соответствии с функцией предыскажения с эффектом памяти. В таком случае первичная функции g() 110а предыскажения и/или вторичная функция g'() 115 предыскажения включают в себя функцию предыскажения с эффектом памяти, то есть учитывают память нелинейного компонента. В функции предыскажения с эффектами памяти, текущий выходной сигнал зависит не только от текущего входного сигнала, но и от предыдущих входных сигналов. Функция предыскажения с эффектом памяти может, к примеру, описываться следующим выражением:
, (11)
где М> 0.
В некоторых аспектах настоящего изобретения функция предыскажения с эффектом памяти включает в себя функцию Вольтерра или функцию памяти, использующую несколько справочных таблиц.
Схема 100 относится к любому подходящему типу вычислительного устройства, например, к микропроцессору, цифровому сигнальному процессору, программируемой пользователем вентильной матрице или специализированной интегральной схеме или к любой другой форме схемы. Следует иметь в виду, что схема может не представлять собой единый блок, но может быть выполнена в виде любого количества блоков или схем.
Ссылаясь на Фиг. 2, одно из многих применений идеи настоящего изобретения реализовано в устройстве 200 цифровой обработки сигналов. Таким образом, в настоящем описании раскрыто устройство 200 цифровой обработки сигналов, содержащее схему 100 в соответствии с любым из рассмотренных выше аспектов настоящего изобретения.
Ссылаясь на Фиг. 3, одно из многих применений настоящей идеи реализовано в приемопередатчике 300 канала радиосвязи. В силу этого в данном описании раскрыт приемопередатчик 300 линии радиосвязи, содержащий устройство 200 цифровой обработки сигнала. Упомянутый приемопередатчик 300 содержит нелинейный элемент 120, сконфигурированный для получения предыскаженного сигнала и преобразования предыскаженного сигнала в выходной сигнал, подлежащий передаче. Устройство 200 цифровой обработки сигналов включает в себя схему 100 в соответствии с любым из рассмотренных выше аспектов настоящего изобретения и сконфигурировано для предоставления предыскаженного сигнала в нелинейный компонент 120.
В некоторых аспектах настоящего изобретения нелинейный компонент 120 представляет собой, по существу, нелинейный компонент без памяти или нелинейный компонент с памятью.
В некоторых аспектах настоящего изобретения нелинейный компонент 120 представляет собой усилитель мощности и/или смеситель. Приемопередатчик 300 канала радиосвязи включает в себя, например, беспроводной интерфейс связи и/или антенну 301.
out
out
out
На Фиг. 4 показана блок-схема алгоритма, иллюстрирующая способы в некоторых аспектах настоящего изобретения. Проиллюстрирован способ линеаризации выходного сигнала S, вырабатываемого нелинейным компонентом 120 на основе входного сигнала x(n). Способ может быть реализован в схеме, устройстве, таком как устройство цифровой обработки сигналов и/или приемопередатчик линии радиосвязи. Способ включает в себя прием SI выборки(рок) z(n) выходного сигнала S. Этап SI приема выборок z(n) выходного сигнала S осуществляется, например, в модуле 111 оценки.
out
out
В некоторых аспектах настоящего изобретения получение SI выборок z(n) выходного сигнала S включает в себя прием выборок z(n) от приемника 112 контроля передачи, который генерирует выборки z(n) на основе выходного сигнала S и помехи (n). Помеха представляет собой, например, аддитивный белый гауссов шум.
k
Способ включает в себя генерацию S2 вторичного предыскаженного выходного сигнала r(n) на основе вторичной функции g'(115) предыскажения и выборок z(n). Вторичная функция g'() 115 предыскажения параметризуется предыскаженным вектором параметров λ. Этап S2 генерации вторичного предыскаженного выходного сигнала r(n) выполняется, например, с помощью вторичного модуля 113 предыскажения или модуля 111 оценки, содержащего вторичный модуль 113 предыскажения.
В некоторых аспектах настоящего изобретения вторичный модуль 113 предыскажения генерирует выходной сигнал r(n) с использованием справочной таблицы, проиндексированной амплитудой выборок z(n), или многочлена по типу приведенного, например, в выражении (5).
k
k-1
k
k
k
Способ включает в себя определение S3 параметра л предыскажения на основе ранее определенного параметра предыскажения, например, λ, вторичного предыскаженного выходного сигнала r(n) и предыскаженного сигнала y(n), где k обозначает версию вектора параметров. Другими словами, определение S3 параметра предыскажения λвключает в себя, например, обновление параметра λ предыскажения. Определение S3 параметра λ предыскажения, например, выполняется с помощью модуля 111 оценки, содержащего вторичный модуль 113 предыскажения.
k
В некоторых аспектах настоящего изобретения этап S3 определения является итерационным. Определение S3 параметра λ предыскажения включает в себя, например, обучение первичного модуля 110 предыскажения, т.е. итерационную оценку параметров предыскажения, которые будут использоваться в первичном модуле 110 предыскажения. В некоторых аспектах настоящего изобретения определение S3 параметров предыскажения включает в себя периодическое предоставление S33 определенного параметра λ предыскажения, например, в первичный модуль 110 предыскажения. Например, этап S3 определения включает в себя выполнение следующих действий:
1. Определение вектора параметра предыскажения;
2. Предоставление через регулярные промежутки времени оцененного вектора параметров предыскажения, например, в первичный модуль 110 предыскажения;
3. Возврат к пункту 1 и проведение итерации.
Итерация и, вследствие этого, предоставление ранее примененного параметра предыскажения вместе с текущим оценочным параметром предыскажения позволяет вектору параметров предыскажения сходиться к оптимальному вектору параметров предыскажения.
Определение S3 предусматривает корреляцию S31 входного сигнала x(n) с сигналом рассогласования предыскаженного сигнала y(n) и вторичного предыскаженного выходного сигнала r(n). В некоторых аспектах настоящего изобретения определение S3 параметра λ предыскажения путем корреляции входного сигнала x(n) с сигналом рассогласования предыскаженного сигнала y(n) и вторичного предыскаженного выходного сигнала r(n) включает в себя вычисление параметра λ предыскажения согласно выражению (6).
Преимуществом предложенной технологии является то, что процесс определения параметра предыскажения устойчив к помехам.
В некоторых аспектах настоящего изобретения определение S3 параметра предыскажения включает в себя применение S32 вторичной функции g'() 115 предыскажения, которая использует входной сигнал x(n) в качестве аргумента. Применение S32 вторичной функции 115 g'() предыскажения, использующей входной сигнал x(n) в качестве аргумента, включает в себя, например, осуществление (во вторичном модуле 113 предыскажения) предыскажения или компенсации на основе выборок z(n) и вторичной функции g'() 115 предыскажения, использующей входной сигнал x(n) в качестве аргумента. Например, вторичная функция g'() 115 предыскажения использует абсолютное значение амплитуды входного сигнала x(n) в качестве аргумента, как это предусмотрено выражением (7).
k
В некоторых аспектах настоящего изобретения определение S3 параметра предыскажения включает в себя определение или обновление параметра λ предыскажения согласно, например, выражению (8).
При этом обеспечиваются дополнительные полезные эффекты: повышенная устойчивость оценочных параметров предыскажения к помехам и более быстрое схождение к оптимальным или квазиоптимальным параметрам предыскажения. Оптимальные или квазиоптимальные параметры предыскажения при их использовании в первичном модуле 110 предыскажения позволяют предыскаженному сигналу подвергаться уменьшенному или сведенному к минимуму искажению со стороны нелинейного компонента.
В некоторых аспектах настоящего изобретения вторичная функция g'() 115 предыскажения представляет собой справочную таблицу, содержащую параметры предыскажения, проиндексированные с использованием амплитуды входного сигнала x(n). Например, вторичная функция g'() 115 предыскажения представляет собой справочную таблицу, использующую абсолютное значение амплитуды входного сигнала x(n) в виде:
В некоторых аспектах настоящего изобретения вторичная функция g'() 115 предыскажения представляет собой многочлен с входным сигналом x(n) в качестве аргумента и параметрами предыскажения в качестве коэффициентов. Например, вторичная функция g'() 115 предыскажения представляет собой многочлен, использующий абсолютное значение амплитуды входного сигнала x(n) в качестве аргумента, как это показано в выражении (10).
В некоторых аспектах настоящего изобретения первичная функция g() 110а предыскажения и/или вторичная функция g'() 115 предыскажения представляют собой функцию предыскажения без памяти. Например, первичная функция g() 110а предыскажения и/или вторичная функция g'() 115 предыскажения представляют собой функцию предыскажения, в которой задержка не учитывается.
В некоторых аспектах настоящего изобретения первичная функция g() 110а предыскажения и/или вторичная функция g'() 115 предыскажения представляют собой функцию предыскажения с эффектом памяти. Например, первичная функция g() 110а предыскажения и/или вторичная функция g'() 115 предыскажения представляют собой функцию предыскажения, описываемую выражением (11).
У предлагаемой технологии имеются по меньшей два преимущества. Во-первых, обеспечивается устойчивость к помехам при определении параметра предыскажения. Во-вторых, вектор параметров предыскажения, определяемый в соответствии с настоящим изобретением, сходится быстрее к оптимальному параметру предыскажения, что позволяет первичному модулю 110 предыскажения инвертировать нелинейность нелинейного компонента 120.
В некоторых аспектах настоящего изобретения способ предусматривает генерацию S4 обновленного предыскаженного сигнала на основе входного сигнала x(n) и первичной функции g() 110a предыскажения, параметризованной определенным параметром л предыскажения, и подачу S5 обновленного предыскаженного сигнала в нелинейный элемент 120. Например, первичный модуль 110 предыскажения, снабженный обновленным параметром λ предыскажения, генерирует обновленный предыскаженный сигнал на основе входного сигнала x(n) и первичной функции g() 110a предыскажения (как это показано в выражении (1)), чтобы компенсировать искажение, влияющее на сигнал при его прохождении через нелинейный компонент 120. Описанные способы обеспечивают улучшенную адаптацию предыскажения при ограниченной сложности процесса.
Следует иметь в виду, что на Фиг. 1-4 показаны некоторые операции, обозначенные более темной линией, и некоторые операции, обозначенные пунктирной линией. Операции, обозначенные более темной линией, являются операциями, которые выполняются в самом общем примерном варианте осуществления настоящего изобретения. Операции, обозначенные пунктирной линией, являются примерными вариантами осуществления, которые могут содержаться в, или быть частью, или являться дополнительными операциями к операциям примерных вариантов осуществления, обозначенных более темной линией. Следует иметь в виду, что нет необходимости выполнять эти операции в указанном порядке. Кроме того, следует иметь в виду, что нет необходимости выполнять все операции. Примерные операции могут выполняться в любом порядке и в любом сочетании.
Следует иметь в виду, что показанные на Фиг. 4 примерные операции могут выполняться одновременно для любого количества устройств или схем.
out
На Фиг. 5 показана блок-схема, схематично иллюстрирующая аспекты схемы, сконфигурированной для осуществления или реализации по меньшей мере некоторых из описанных в данном документе способов. В частности, показана схема 500, сконфигурированная для линеаризации выходного сигнала S, вырабатываемого нелинейным компонентом 120 на основе входного сигнала x(n). Схема 500 включает в себя:
out
- приемный блок SX1, сконфигурированный для приема выборок z(n) выходного сигнала S;
out
- блок SX2 генерации, сконфигурированный для генерации вторичного предыскаженного выходного сигнала r(n) на основе вторичной функции g'() 115 предыскажения и выборок z(n) выходного сигнала S; и
k
- блок SX3 определения, сконфигурированный для определения параметра л предыскажения на основе заранее определенного параметра предыскажения, вторичного предыскаженного выходного сигнала r(n) и предыскаженного сигнала y(n), при этом определение включает в себя корреляцию с помощью блока SX31 корреляции входного сигнала x(n) с сигналом рассогласования предыскаженного сигнала y(n) и вторичного предыскаженного выходного сигнала r(n). Отсюда блок SX3 определения содержит блок SX31 корреляции.
Кроме того, в некоторых аспектах настоящего изобретения схема 500 включает в себя блок SX32 применения, сконфигурированный для применения вторичной функции g'() 115 предыскажения, которая сконфигурирована для использования входного сигнала x(n) в качестве аргумента.
В некоторых других аспектах настоящего изобретения схема 500 включает в себя блок SX33 предоставления, сконфигурированный для периодического предоставления определенного параметра предыскажения.
В некоторых других аспектах настоящего изобретения схема также включает в себя блок SX4 генерации, сконфигурированный для генерации обновленного предыскаженного сигнала на основе входного сигнала x(n) и первичной функции g() 110а предыскажения, параметризованной определенным параметром λ предыскажения, и блок SX5 подачи, сконфигурированный для подачи обновленного предыскаженного сигнала в нелинейный элемент 120.
Аспекты настоящего изобретения описаны со ссылкой на чертежи, например, на блок-схемы и/или структурные схемы. Следует понимать, что некоторые компоненты на чертежах, например, блоки блок-схем, а также комбинации компонентов могут быть реализованы с помощью команд компьютерной программы, которые могут храниться в машиночитаемой памяти, а также загружаться в компьютер или другое программируемое устройство обработки данных. Такие команды компьютерной программы могут вводиться в процессор компьютера общего назначения, компьютера специального назначения и/или другого устройства программируемой обработки данных для создания машины, в результате чего команды, выполняемые процессором компьютера и/или другого программируемого устройства обработки данных, создают средство реализации функций/действий, указанных в блоках блок-схем и/или структурных схем.
В некоторых вариантах реализации и в некоторых аспектах настоящего изобретения функции или этапы, указанные в блоках, могут осуществляться в порядке, отличающемся от показанного на чертежах. Например, два блока, показанные последовательно, на самом деле могут выполняться, по существу, одновременно, или блоки могут иногда выполняться в обратном порядке, в зависимости от функциональности / выполняемых действий. Кроме того, функции или этапы, указанные в блоках, в некоторых аспектах настоящего изобретения могут выполняться циклически.
На чертежах и в описании раскрыты примерные аспекты настоящего изобретения. Однако могут быть осуществлены различные вариации и модификации этих аспектов без существенного отхода от принципов настоящего изобретения. Таким образом, описание следует рассматривать скорее в иллюстративном смысле, чем в ограничительном, и оно не ограничивается рассмотренными выше конкретными аспектами. Соответственно, несмотря на использование конкретных терминов, такие термины используются исключительно в общем и описательном смысле, а не в качестве ограничения.
Представленное в настоящем документе описание примерных вариантов осуществления настоящего изобретения приведено в целях иллюстрации. Описание не претендует на то, чтобы быть исчерпывающим или ограничивающим примерные варианты осуществления приведенной формой, и возможны модификации и вариации в свете вышеизложенной идеи изобретения или которые могут быть получены из практики осуществления различных альтернатив предлагаемым вариантам осуществления. Рассматриваемые в данном описании примеры были выбраны и описаны для пояснения принципов и природы различных примерных вариантов осуществления настоящего изобретения и его практического применения, чтобы дать возможность специалисту в данной области техники использовать примерные варианты осуществления различными способами и с различными модификациями, которые считаются подходящими для конкретного применения. Описанные в данном документе отличительные признаки вариантов осуществления настоящего изобретения могут быть объединены во всех возможных комбинациях способов, устройств, модулей, систем и компьютерных программных продуктов. Следует иметь в виду, что представленные здесь примерные варианты осуществления настоящего изобретения могут быть осуществлены в любом сочетании друг с другом.
Следует отметить, что слово "содержащий" не обязательно исключает наличие других элементов или этапов, отличных от тех, которые перечислены, компонент, указанный в единственном числе, не исключает наличия множества таких компонентов. Кроме того, следует отметить, что любые ссылочные позиции не ограничивают объем прилагаемой формулы изобретения, что примерные варианты осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы по меньшей мере частично с помощью как аппаратных средств, так и программного обеспечения, и что несколько "средств", "блоков" или "устройств" могут быть представлены одной и той же позицией аппаратных средств.
Рассмотренные здесь различные примерные варианты осуществления настоящего изобретения описаны в общем контексте этапов или процессов способа, которые могут быть реализованы в одном из аспектов с помощью компьютерного программного продукта, содержащегося на машиночитаемом носителе, в том числе исполняемых компьютером команд, таких как программный код, выполняемых компьютерами в сетевых средах. Машиночитаемый носитель может включать в себя съемные и несъемные устройства хранения данных, включающие в себя, но не ограничиваясь, постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство, компакт-диски, цифровые универсальные диски и т.д. Как правило, программные модули могут включать в себя процедуры, программы, объекты, компоненты, структуры данных и т.д., которые выполняют конкретные задачи или реализуют определенные абстрактные типы данных. Выполняемые компьютером команды, связанные структуры данных и программные модули представляют собой примеры программного кода для выполнения раскрытых в настоящем описании этапов способов. Конкретная последовательность таких исполняемых команд или связанных структур данных представляет собой примеры соответствующих действий для реализации функций, описанных в таких этапах или процессах.
На чертежах и в описании раскрыты примерные варианты осуществления настоящего изобретения. Тем не менее такие варианты осуществления могут быть подвергнуты многочисленным вариациям и модификациям. Соответственно, несмотря на то, что в настоящем документе использованы конкретные термины, они используются исключительно в общем и описательном смысле, а не в качестве ограничения, при этом объем вариантов осуществления настоящего изобретения определяется нижеприведенной формулой изобретения.