專利名稱：線性化方法和放大器配置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種線性化方法，在該方法中，利用存儲在存儲器中的數(shù)字預失真信息使所要放大的信號預失真。
本發(fā)明還涉及一種放大器配置，該放大器配置包括預失真裝置和一種存儲數(shù)字預失真信息的存儲器。
射頻功率放大器的工作范圍比小信號放大器的工作范圍寬；因此，功率放大器是非線性的。例如，蜂窩無線系統(tǒng)中的基站同時接收和放大來自若干個終端的不同頻率的信號。在現(xiàn)有技術方案中，要利用前饋或預失真來校正功率放大器互調(diào)所引起的信號失真。在前饋方案中，通常應用由實際信號的主放大器和信號失真的失真放大器所提供的兩個控制環(huán)路。其中，失真前饋用來校正實際信號。
在采用預失真的現(xiàn)有技術方案中，通過放大器使信號失真的方法作出一種估算。用一種與放大器失真相反的失真變換來使要通過該估算被放大的信號預失真。然后，放大器在放大該信號的同時對該預失真進行補償，從而得到一個不失真的所謂線性化的信號。
在該現(xiàn)有技術方案中，可以采用模擬方式或者用數(shù)字方式實現(xiàn)預失真。在模擬預失真中，難以檢測到放大器失真中的變化；因此，數(shù)字預失真更好。利用數(shù)字預失真可很有效地校正失真。一般的數(shù)字預失真利用一些查閱表來實現(xiàn)，此外，該查閱表最好還應當可以被修改，以便，在放大器失真受到諸如溫度、放大器的壽命以及饋入放大器的信號的變化等因素的影響后，它仍可適應。US5,049,832公布了一種這類方案，在此作為參考。在這一公布的方案中，預失真信息以直角坐標格式存儲在存儲器中，其目的是減少所要存儲的信息量，因此，在變化的環(huán)境中要提高該方案的適應性。
不過，一般來說，這種全數(shù)字預失真的一個問題是緩慢。當采用復數(shù)放大預失真時，現(xiàn)有數(shù)字信號處理技術可使帶寬范圍從幾十KHz到最大幾百KHz。鑒于數(shù)字變換計算，當采用極預失真時，帶寬甚至更窄。再者，數(shù)字預失真的另一個問題是功率放大器所引起的延時的估算。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種方法和一種實現(xiàn)該方法的配置以便解決上述問題。在本發(fā)明中，可以避免數(shù)字預失真的緩慢和模擬預失真的差適應變化能力。
采用引言中所述的那種方法可達到這一目的，該方法其特征在于，使所要放大的信號以其模擬形式預失真，使該預失真適應所要放大的信號，存儲在存儲器中的預失真信息與極坐標變量如相位和幅度相對應，并且根據(jù)該預失真信息在預失真中使所要放大的信號的相位和幅度失真。
同樣，本發(fā)明的放大器配置其特征在于，預失真裝置用來使所要放大的信號以其模擬形式失真，接收機配置用來使該預失真適應所要放大的信號，存儲在存儲器中的預失真信息包括極坐標變量相位和幅度，并且預失真裝置用來根據(jù)該預失真信息使信號的相位和幅度失真。
利用本發(fā)明的方法和配置可得到多個優(yōu)點。耗時的數(shù)字預失真運算可用查表來取代。本發(fā)明使得極表示也能應用于寬帶應用中。
下面，參照附圖通過一些優(yōu)選實施方式來詳述本發(fā)明，其中

圖1示出了一個預失真放大器，和圖2示出一個預失真控制器。
在蜂窩無線系統(tǒng)中，本發(fā)明尤其適用于基站發(fā)射機的功率放大器，不過并不局限于此。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一種預失真放大器配置。該配置包括一個信號分路器102、一個相位預失真器104、一個幅度預失真器106、一個功率放大器108、一個失真控制器110、一個衰減器112、一個幅度失真器114、一個相位失真器116、延時裝置118、一個加法器120、第一積分器122、第一放大器124、第一低通濾波器126、一個乘法器128、第二積分器130、第二放大器132、第二低通濾波器134、第一高通濾波器136和第二高通濾波器138。作為正交(quadrature)解調(diào)器的乘法器128包括乘法裝置160、一個移相器(90°)162和一個信號分路器164。該配置還包括一個前饋放大器142和一個加法器144，在加法器中，從輸出信號170中減去誤差信號176，以減小互調(diào)制失真。該配置工作情況如下所述。首先來分析放大器的無反饋操作。所要放大的信號100在分路器102中被分成兩路。上面那路信號進一步傳至預失真裝置104和106，在此改變信號100的相位和幅度。改變相位和幅度的裝置104和106使輸入到放大器108的信號100的相位和幅度失真，目的是使放大器108的輸出基本不失真。
現(xiàn)在，詳細看一看誤差信號176的形成。首先，調(diào)制信號Vm174這樣產(chǎn)生所要放大的信號100經(jīng)分路器102傳至失真裝置114和116，由此產(chǎn)生該信號的預期值，然后該信號在延時裝置118中被延時。因此，信號174的延時與所要放大的信號100在失真裝置104和106和功率放大器108中的延時一致。在加法器120中，將調(diào)制信號174減去被衰減器112衰減到與誤差信號176相應的電平的輸出信號172，便得到誤差信號176。
下面，將詳細分析調(diào)制信號174的預期值的形成。調(diào)制信號174與誤差信號176均饋入到正交調(diào)制器128，在該正交調(diào)制器中，利用正交解調(diào)器乘法器160、移相器162和信號分路器164，以一種已知的方法產(chǎn)生一個相位控制信號180和一個幅度控制信號182。相位控制信號180經(jīng)濾波器126低通濾波、然后經(jīng)放大器124放大再經(jīng)積分器122積分即有效均化。在相位失真裝置116中，利用一個經(jīng)這種方法處理和有效均化后的相位控制信號186，使所要放大的信號100失真。類似地，幅度控制信號182，它也經(jīng)濾波器134低通濾波，然后經(jīng)放大器132放大再經(jīng)積分器130積分即有效均化。在幅度失真裝置114中，利用一個經(jīng)這種方法處理和有效均化后的幅度控制信號184，使所要放大的信號100失真。這種使相位和幅度均化的失真，根據(jù)積分器122和130所積分的時隙中的調(diào)制信號174，得到了所要放大的信號100的預期值。換言之，由于慢變化被合成掉，因此誤差信號176只指示所要放大的信號100的快變化。
本發(fā)明的方案利用裝置104和106根據(jù)誤差信號176偏離調(diào)制信號174多少來快速地改變相位和幅度失真，其中調(diào)制信號174與所要放大的信號100的預期值(即平均值)相應。因此，本發(fā)明方案能適應情況的變化。這種適應性以這樣的方式來實現(xiàn)經(jīng)濾波器136和138低通濾波后的相位和幅度控制信號184和186被饋入到失真控制器110。利用這些信號以及所要放大的信號可從表中選出合適的預失真信息。
下面，將詳細分析根據(jù)本發(fā)明的預失真信息的選擇。圖2示出了預失真控制器110，它包括第一低通濾波器200、一個A/D轉(zhuǎn)換器202、第一存儲器204、第二存儲器206、一個D/A轉(zhuǎn)換器208、第二低通濾波器210、第二D/A轉(zhuǎn)換器212和第三低通濾波器214。該控制器110按如下方式工作。第一低通濾波器200消除所要放大的信號100中的快變化，然后在轉(zhuǎn)換器202中將該信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。該數(shù)字信號直接用來控制存儲器204和206，存儲器204控制相位預失真而存儲器206控制幅度預失真。相位預失真的數(shù)字信息在第一D/A轉(zhuǎn)換器208中被轉(zhuǎn)換成模擬信息后再經(jīng)第二低通濾波器210濾波。類似地，幅度預失真的數(shù)字信息在第二D/A轉(zhuǎn)換器212中被轉(zhuǎn)換成模擬信息后再經(jīng)第三低通濾波器214濾波。這些模擬控制信號以一種已知的方法來控制模擬的通常也是射頻的預失真裝置104和106，以使相位和幅度失真。
盡管極變量幅度和相位被描述成獨立的變量，然而，可利用復數(shù)表示和通過將這些變量當作矢量來處理，將這些變量表示和變換為一個變量。因此可定義一個變量α，α＝g+jp，其中j是虛數(shù)單位，g為幅度，而p為相位。變量α也可寫成與幅度單位矢量G和相位單位矢量P相應的形式α＝gG+pP。輸入到失真控制器110的存儲器204和206中信號100、184、186可用這種形式來表示，因而兩個控制信號184和186可用一個復數(shù)信號來代替，該復數(shù)信號本身又可以用一種已知的方法以數(shù)字形式來表示。存儲器204、206最好是一個包括多個供信號100、184和186輸入的輸入端口的RAM存儲器。存儲器204、206最好是一個雙端口RAM存儲器，其中可以存儲不同類型的幅度和相位預失真信息。
由于存儲器204、206是數(shù)字的，因此，存儲器只接受在順序的抽樣時間點上得到的幅度和相位值。因此，與例如信號184和186或信號100相應的控制失真的新參數(shù)αn+1一般根據(jù)前一個參數(shù)αn由下式導出αn+1＝αn-KΔE[ve2]其中E是預期值運算符，αn是處理信號時所用的當前參數(shù)，K是放大系數(shù)，
表示微分算符，利用該算符可求出關于正交單位矢量G和P的標量函數(shù)的矢量形式的偏導數(shù)。這一偏導法(也叫梯度)通常用調(diào)制信號174Vm和誤差信號176Ve相乘來替代，于是，αn+1＝αn-KVmVe。這一相乘相當于裝置120中的正交解調(diào)，而在調(diào)制信號174的均化中包含了該原始子項(original clause)的預期值。
盡管以上參照附圖中所示的例子闡述了本發(fā)明，顯然，本發(fā)明并不局限于此，而可以在附屬權利要求書中所公開的本發(fā)明思想的范圍內(nèi)以多種方式修改。
權利要求
1.一種線性化方法，在該方法中，利用存儲在存儲器(202、204)中的數(shù)字預失真信息使所要放大的信號(100)預失真，其特征在于，使所要放大的信號(100)以其模擬形式預失真，使該預失真適應所要放大的信號(100)，存儲在存儲器(202、204)中的預失真信息與極坐標變量如相位和幅度相對應，并且根據(jù)該預失真信息在預失真中使所要放大的信號(100)的相位和幅度失真。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，使預失真以這樣一種方法來適應所要放大的信號(100)利用所要放大的信號(100)來控制包含有所存儲的數(shù)字預失真信息的存儲器(202、204)，在控制存儲器(202、204)之前先要將所要放大的信號(100)轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生調(diào)制信號(174)，作為所要放大的信號(100)的預期值，以及放大信號(172)與調(diào)制信號(174)之間的誤差信號(176)，將該調(diào)制信號(174)與誤差信號(176)正交調(diào)制，用以產(chǎn)生失真控制信號(180、182)，和使預失真以這樣一種方法來適應所要放大的信號(100)除了利用所要放大的信號(100)之外還利用失真控制信號(180、182)來控制存儲器(202、204)，在控制存儲器(202、204)之前也先要將控制信號(180、182)轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。
4.如權利要求2所述的方法，其特征在于，將預失真信息存儲在包括多輸入端口的查閱表存儲器中。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，預失真裝置(104、106)是模擬的，因此來自存儲器(202、204)的用于控制預失真裝置(104、106)的預失真信息被轉(zhuǎn)換成模擬信息。
6.一種放大器配置，它包括預失真裝置(104和106)和存儲數(shù)字預失真信息的存儲器(202和204)，其特征在于，預失真裝置(104和106)用來使所要放大的信號(100)以其模擬形式失真，接收機配置用來使該預失真適應所要放大的信號，存儲在存儲器(202、204)中的預失真信息包括極坐標變量相位和幅度，并且預失真裝置用來根據(jù)該預失真信息使該信號的相位和幅度失真。
7.如權利要求6所述的放大器配置，其特征在于，預失真裝置(104和106)用這樣一種方法來使該預失真適應所要放大的信號(100)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(202)將所要放大的信號(100)轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式，轉(zhuǎn)換之后，該數(shù)字信號(100)用來控制包含有所存儲的數(shù)字預失真信息的存儲器(202、204)。
8.如權利要求6所述的放大器配置，其特征在于，該放大器配置用來產(chǎn)生調(diào)制信號(174)與調(diào)制信號(174)的輸出信號(172)之間的誤差信號(176)，作為所要放大的信號(100)的預期值，正交調(diào)制器(120)用來將該調(diào)制信號(174)與誤差信號(176)解調(diào)，用以產(chǎn)生控制信號(180、182)，和預失真裝置(104和106)使該預失真除了適應所要放大的信號(100)之外還用這樣一種方法來適應控制信號(180、182)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(203)用來將控制信號(180、182)轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式，轉(zhuǎn)換之后，該控制信號也用來控制包含有所存儲的數(shù)字預失真信息的存儲器(202、204)。
9.如權利要求6所述的放大器配置，其特征在于，將預失真信息存儲在包括多輸入端口的查閱表存儲器中。
10.如權利要求6所述的放大器配置，其特征在于，預失真裝置(104和106)是模擬的，因此數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(208、212)用來將來自存儲器(202、204)的用于控制預失真裝置(104和106)的預失真信息轉(zhuǎn)換成模擬信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種線性化方法和一種放大器配置,其中,利用存儲在預失真控制器(110)的存儲器中的數(shù)字預失真信息使所要放大的信號(100)預失真。預失真裝置(104、106)使所要放大的信號(100)以其模擬形式預失真,該預失真至少適應所要放大的信號(100),存儲在控制器(110)的存儲器中的預失真信息與極坐標變量如相位和幅度相對應,并且根據(jù)置于控制器(110)的存儲器中的預失真信息使所要放大的信號(100)的相位和幅度失真。
文檔編號H03F1/32GK1276929SQ98810395
公開日2000年12月13日 申請日期1998年10月26日 優(yōu)先權日1997年10月29日
發(fā)明者托妮·尼弗靈 申請人:諾基亞網(wǎng)絡有限公司