基于包絡(luò)跟蹤的數(shù)字預(yù)畸變系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)和方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明涉及通信
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種基于包絡(luò)跟蹤的數(shù)字預(yù)畸變系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)和方法?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]隨著智能無(wú)線終端的發(fā)展，無(wú)線終端的待機(jī)時(shí)間越來越受到關(guān)注。增加待機(jī)時(shí)間的一個(gè)方式是在無(wú)線終端中使用大容量的電池，另一個(gè)方式是盡量提高無(wú)線終端中耗電器件，比如功率放大器（PowerAmplifier，PA)的工作效率。為了保證鄰信道泄漏功率比(AdjacentChannelLeakageRatio，ACLR)等性能，PA可工作在線性區(qū)。圖1為PA工作區(qū)的示意圖，橫軸Vin代表PA的輸入信號(hào)，縱軸Vout代表PA的輸出信號(hào)，可以看到PA的工作區(qū)包括線性區(qū)和非線性區(qū)。在線性區(qū)內(nèi)，PA的增益（放大倍數(shù)）是常數(shù)；但在非線性區(qū)，即如圖1中所示的壓縮區(qū)內(nèi)，PA的增益不再是常數(shù)，即相當(dāng)于PA輸入信號(hào)的變化不再恒定，通常該增益會(huì)相對(duì)于線性區(qū)有所減小。從圖1中可以看到，當(dāng)PA的輸入大于一定程度時(shí)PA的輸出基本維持不變，即輸出電壓等于或近似等于供電電壓，此時(shí)的供電電壓成為輸出電壓的極限。[0003]通常PA的輸出信號(hào)的電壓有較大波動(dòng)，因此PA的供電電壓要足夠高到覆蓋所有電壓動(dòng)態(tài)范圍的輸出信號(hào)，但是在PA的輸入信號(hào)電壓和輸出信號(hào)電壓較小時(shí)，也用很高的供電電壓造成了PA能源的極大浪費(fèi)，供電效率很低。一種PA線性化技術(shù)使得PA可工作在壓縮區(qū)，并可以獲得類似PA工作于線性區(qū)的ACLR性能。其中一種典型的技術(shù)就是ET(Envelopetracking，包絡(luò)跟蹤），這種技術(shù)對(duì)PA供電電壓進(jìn)行精細(xì)化的管理，其隨著PA輸入信號(hào)電壓的波動(dòng)而實(shí)時(shí)調(diào)整供電電壓，使得PA供電效率大大提升。具體請(qǐng)參見圖2，Vcc代表PA在沒有采用ET技術(shù)時(shí)的供電電壓，Vcc(ET)代表PA在采用ET技術(shù)時(shí)的供電電壓?？梢钥吹?，PA采用ET技術(shù)時(shí)，其供電電壓隨著輸入信號(hào)電壓的大小而浮動(dòng)，而不必一直維持一個(gè)常數(shù)電壓，使得供電電壓Vcc(ET)等于或近似等于PA的輸出電壓，即供電電壓Vcc(ET)的變化跟蹤PA輸入電壓的變化，從而有效的提高了供電效率。[0004]ET技術(shù)可通過動(dòng)態(tài)調(diào)整PA的供電電壓，使得PA在各輸出信號(hào)功率點(diǎn)信號(hào)的增益一致，即實(shí)現(xiàn)線性增益。圖3表示了一種理想狀態(tài)下PA的供電電壓和增益之間關(guān)系的示意圖。橫軸代表PA的輸入，縱軸代表PA的輸出。Vccl到Vcc5對(duì)應(yīng)的多條實(shí)曲線反映了采用相應(yīng)恒定供電電壓時(shí)PA輸出信號(hào)隨輸入信號(hào)的變化過程。例如，Vccl對(duì)應(yīng)的實(shí)曲線表明了PA在該恒定供電電壓Vccl下輸入/輸出信號(hào)關(guān)系，其存在非線性區(qū)。粗虛線則表示PA在ET下的輸入信號(hào)/輸出信號(hào)關(guān)系，即PA增益。對(duì)于不同幅度的輸入信號(hào)Vin使用對(duì)應(yīng)的Vcc作為供電電壓。供電電壓有多種選擇，例如從Vccl到Vcc5依次增大。當(dāng)采用ET模式工作時(shí)，由于供電電壓不再恒定，PA的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)關(guān)系可維持線性，如粗虛線所示。例如，在輸入信號(hào)為Vinl時(shí)，在相應(yīng)增益下對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的電壓大小為Vcc2,此時(shí)可采用Vcc2作為供電電壓；在輸入信號(hào)為Vin2時(shí)，在相應(yīng)增益下對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的電壓大小為Vcc3,此時(shí)可采用Vcc3作為供電電壓。通過采用ET模式，調(diào)整PA供電電壓的近似等于其輸出信號(hào)電壓，保證PA工作的同時(shí)降低不必要的電量浪費(fèi)。[0005]在實(shí)際應(yīng)用中，PA輸入信號(hào)可能很小，但Vcc不能無(wú)限小而只能有一個(gè)最小電壓，如圖3中的Vccl所示，從而做不到PA恒定增益，因此圖3只是ET模式下的理想情況。如圖4所示，給出了另一種ET模式下PA供電電壓和增益之間關(guān)系的示意圖。PA的增益，即輸入信號(hào)/輸出信號(hào)關(guān)系可分為3部分，具體見圖4中粗虛線。粗虛線的第1段、第2段和第3段的增益不相同。第一段表示PA增益恒定，即為常數(shù)增益，可采用最小供電電壓Vccl供電。第2段是一個(gè)過渡區(qū)域，內(nèi)部增益也在變化，也可采用Vccl供電。第3段增益恒定，可采用變化的Vcc供電，即采用大于Vccl的其他電壓供電。因此在ET模式下系統(tǒng)可根據(jù)PA輸入信號(hào)和該恒定增益得到輸出信號(hào)的電壓，從而基于輸出信號(hào)的電壓調(diào)整PA的供電電壓Vcc，實(shí)現(xiàn)Vcc的變化對(duì)PA輸入信號(hào)變化的跟蹤，使得Vcc近似等于該輸出信號(hào)電壓。[0006]盡管圖4中的各段虛線區(qū)間內(nèi)的增益相同，整個(gè)工作區(qū)內(nèi)不同部分的輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)的PA也增益不一致，因此需要通過數(shù)字基帶處理補(bǔ)償。一種典型補(bǔ)償法是采用DH)(DigitalPredistortion，數(shù)字預(yù)畸變）技術(shù)，在數(shù)字域修正設(shè)定的期望增益與PA實(shí)際增益的偏差。即在輸入信號(hào)被PA放大之前對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理，使輸入信號(hào)產(chǎn)生一定變化而彌補(bǔ)PA增益的非線性。圖5給出一種在ET模式下基于數(shù)字預(yù)畸變的射頻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意圖。該射頻系統(tǒng)包括數(shù)字預(yù)畸變器51，用于接收數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)為基帶信號(hào)，即為做射頻發(fā)送前的數(shù)字域信號(hào)。數(shù)字預(yù)畸變器51對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，得到預(yù)畸變信號(hào)。所述預(yù)畸變信號(hào)被送給ET系統(tǒng)52。ET系統(tǒng)52包括兩條通路，一條是信號(hào)通路，包含DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換模器）521、高通濾波器522、混頻器523和PA524,該通路和傳統(tǒng)的發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)一樣。ET系統(tǒng)52的另一通路為包絡(luò)通路，包括包絡(luò)信號(hào)計(jì)算器525、電壓轉(zhuǎn)換器526和電壓生成器527。數(shù)模轉(zhuǎn)換模器521用于對(duì)預(yù)畸變信號(hào)做數(shù)模轉(zhuǎn)換生成模擬信號(hào)。高通濾波器522用于濾除模擬信號(hào)中的噪聲?；祛l器523用于將模擬信號(hào)調(diào)制到射頻載波fc上，得到射頻信號(hào)輸入Vin。PA524用于對(duì)射頻信號(hào)輸入Vin做功率放大生成射頻信號(hào)輸出Vout。包絡(luò)信號(hào)計(jì)算器525用于計(jì)算預(yù)畸變信號(hào)的包絡(luò)信號(hào)。電壓轉(zhuǎn)換器526實(shí)現(xiàn)Env-Vcc轉(zhuǎn)換，即將包絡(luò)信號(hào)計(jì)算器525得到的包絡(luò)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓，該數(shù)字電壓是實(shí)際的PA真實(shí)供電電壓在數(shù)字域的表示。電壓生成器527是一種數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置，用于將數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換為PA的真實(shí)供電電壓，即模擬供電電壓Vcc。該ET系統(tǒng)52中產(chǎn)生的PA的供電電壓Vcc可以隨信號(hào)包絡(luò)變化。此外PA524生成的射頻信號(hào)輸出Vout經(jīng)過一個(gè)前端模塊，如雙工器53,被傳送到天線54。天線54將射頻信號(hào)Vout發(fā)射出去。由于電壓轉(zhuǎn)換器526將包絡(luò)信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的數(shù)字供電電并最終由電壓生成器527生成Vcc，實(shí)現(xiàn)了Vcc與包絡(luò)信號(hào)的一一對(duì)應(yīng)，這種一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系可以用表格形式存儲(chǔ)。具體參見圖6,給出了Env-Vcc轉(zhuǎn)換的查找表（Lookuptable，LUT)，其反映了電壓轉(zhuǎn)換器526如何基于該查找表將包絡(luò)信號(hào)轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的供電電壓值。[0007]圖7給出數(shù)字預(yù)畸變器51、ET系統(tǒng)52以及整體射頻系統(tǒng)各自的輸入/輸出信號(hào)幅度間關(guān)系的示意圖。其中ET系統(tǒng)52會(huì)引入PA信號(hào)增益的畸變，使得PA的輸入和輸出不是完全線性，而數(shù)字預(yù)畸變器51相當(dāng)于是對(duì)ET系統(tǒng)的信號(hào)畸變預(yù)先做了逆變換，使得DPD輸入和DH)輸出之間的預(yù)畸變?cè)鲆媾cPA的增益實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)，最終系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了從輸入數(shù)字預(yù)畸變器51的數(shù)字信號(hào)到PA輸出Vout的線性增益。具體地，如果數(shù)字預(yù)畸變器51引入的預(yù)畸變?cè)鲆鏋锳l，PA放大增益為A2,則對(duì)于射頻系統(tǒng)的任一輸入/輸出，其增益A0=A1XA2;其中AO是常數(shù)值，表明整個(gè)射頻系統(tǒng)增益相對(duì)于輸入信號(hào)的變化是恒定的。[0008]一種典型的數(shù)字預(yù)畸變器51是一個(gè)查表器，其通過用查找表算法進(jìn)行數(shù)字預(yù)畸變處理，即將Dro輸入和Dro輸出信號(hào)分成若干區(qū)間（比如256個(gè)區(qū)間）并基于這些區(qū)間形成查找表，實(shí)現(xiàn)Dro輸入到輸出的查找功能，其形式上類似于圖6所示的查找表，只是表項(xiàng)的具體內(nèi)容不同。然而該查找表算法的實(shí)現(xiàn)方式會(huì)消耗芯片的面積并增加成本，且不方便做查找表的實(shí)時(shí)更新。另一種典型的Dro實(shí)現(xiàn)方案是用多項(xiàng)式擬合的方式進(jìn)行處理，即使用一個(gè)多項(xiàng)式擬合PA增益的整條曲線，通過該曲線得到某一個(gè)具體的PA輸入所對(duì)應(yīng)的PA增益，從而得到與該P(yáng)A增益互補(bǔ)的Dro增益，最終實(shí)現(xiàn)利用一個(gè)多項(xiàng)式對(duì)數(shù)字預(yù)畸變處理算法做擬合。然而，ET模式下，數(shù)字預(yù)畸變器51需要使用的一個(gè)多項(xiàng)式來擬合整個(gè)數(shù)字預(yù)畸變過程，導(dǎo)致多項(xiàng)式結(jié)構(gòu)復(fù)雜、多項(xiàng)式使用的系數(shù)過多，因此數(shù)字預(yù)畸變器51的結(jié)構(gòu)會(huì)比較復(fù)雜，且擬合效果也不能理想貼合實(shí)際增益曲線?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0009]本發(fā)明實(shí)施例提供了基于包絡(luò)跟蹤的數(shù)字預(yù)畸變系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)和方法，以降低基于包絡(luò)跟蹤的數(shù)字預(yù)畸變系統(tǒng)的復(fù)雜度。[0010]第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于包絡(luò)跟蹤的數(shù)字預(yù)畸變系統(tǒng)，包括：數(shù)字預(yù)畸變器，用于接收數(shù)字信號(hào)，并對(duì)數(shù)字信號(hào)做預(yù)畸變處理得到預(yù)畸變信號(hào)；數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于接收所述預(yù)畸變信號(hào)，并將預(yù)畸變信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；混頻器，用于從所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收所述模擬信號(hào)，并調(diào)制所述模擬信號(hào)得到射頻輸入信號(hào)；功率放大器，用于接收供電電壓，在當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3 4 5