專利名稱：數(shù)字預(yù)失真裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域的處理裝置及其方法，具體是一種用于多 通道單放大器寬帶數(shù)字線通信系統(tǒng)的數(shù)字預(yù)失真裝置及其方法。
背景技術(shù)：
射頻功率放大器PA(Power Amplifier)是無(wú)線通信系統(tǒng)的重要組成部分。射頻功 率放大器面臨的主要問(wèn)題是其非線性失真的特性，這種特性造成了系統(tǒng)功率利用率的嚴(yán)重 下降。為了解決這種問(wèn)題，通常需要對(duì)射頻放大器的輸入進(jìn)行預(yù)失真。在數(shù)字通信系統(tǒng)中， 這種預(yù)失真也通常通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。因而被稱為數(shù)字預(yù)失真。通常，數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)通過(guò)比較放大器的輸出和輸入的差別來(lái)確定放大器的失真 程度，進(jìn)而決定如何針對(duì)這種失真進(jìn)行補(bǔ)償。對(duì)于數(shù)字預(yù)失真來(lái)說(shuō)，就需要將PA輸出的信 號(hào)通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC^Analog-to-Digital-Converter)變成數(shù)字信號(hào)后再進(jìn)行處理。在傳 統(tǒng)的帶寬比較窄的無(wú)線系統(tǒng)中，這種處理沒(méi)有什么問(wèn)題。但是，隨著信號(hào)帶寬的變寬和以及針對(duì)頻段相互隔離的多通道信號(hào)同時(shí)輸入放大 器的情況(例如，在3G和4G的頻段分配中，各個(gè)運(yùn)營(yíng)商就通常被分配到了多個(gè)隔離的頻 段)，要求基站的設(shè)備能夠支持多通道信號(hào)的同時(shí)輸入。此時(shí)，PA輸出的信號(hào)也是多路信號(hào) 合并后的信號(hào)。按照正常的思路，如果此時(shí)要對(duì)PA輸出進(jìn)行預(yù)失真的處理，那么需要對(duì)多 路信號(hào)的和一起進(jìn)行預(yù)失真。但是，困難在于，ADC器件通常的采樣頻率頻率較低，滿足不 了對(duì)整個(gè)頻段上各個(gè)隔離頻段信號(hào)同時(shí)采樣的要求。經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)的檢索可以發(fā)現(xiàn)，目前可能解決上述的問(wèn)題的方法有兩種思路 一是在射頻電路設(shè)計(jì)時(shí)就采用多個(gè)PA和相應(yīng)的射頻通道對(duì)每一路信號(hào)分別進(jìn)行放大，這 樣在預(yù)失真時(shí)也可以分別對(duì)各路信號(hào)進(jìn)行預(yù)失真，如中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN101594327A記載 了一種多通道數(shù)字預(yù)失真處理裝置及預(yù)失真處理方法，該技術(shù)對(duì)ADC器件的要求就相應(yīng)降 低了，但是這種方法的缺點(diǎn)是系統(tǒng)的成本由于增加了多套射頻設(shè)備而成倍的增加；現(xiàn)有技 術(shù)另外采用對(duì)放大器直接進(jìn)行回退，而不進(jìn)行預(yù)失真，但這種方法則大大降低了整個(gè)系統(tǒng) 的功率利用率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種數(shù)字預(yù)失真裝置及其方法，對(duì)PA 輸出的信號(hào)通過(guò)多路不同的延時(shí)器和帶通濾波器，并通過(guò)開(kāi)關(guān)控制使其在不同的時(shí)刻通過(guò) ADC，最后將輸出的信號(hào)再經(jīng)過(guò)不同的時(shí)延疊加之后作為數(shù)字預(yù)失真器訓(xùn)練模塊的輸入，獲 得最終所需的數(shù)字預(yù)失真器。本發(fā)明解決了多通道單放大器寬帶數(shù)字無(wú)線通信系統(tǒng)的預(yù)失 真問(wèn)題。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明涉及一種數(shù)字預(yù)失真裝置，包括依次連接的延時(shí)濾波陣列、同步開(kāi)關(guān)、正 交解調(diào)器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以及與同步開(kāi)關(guān)相連的延時(shí)變頻陣列和數(shù)字預(yù)失真器，其中延時(shí)濾波陣列的輸入端與多通道單放大器寬帶數(shù)字線通信系統(tǒng)的功率放大器的輸出端相連，數(shù) 字預(yù)失真器的輸入端接收變頻后的數(shù)字基帶信號(hào)，數(shù)字預(yù)失真器的輸出端輸出數(shù)字載波。所述的延時(shí)濾波陣列包括第一延時(shí)器陣列和與之相級(jí)聯(lián)的帶通濾波器陣列。所述的延時(shí)變頻陣列包括第二延時(shí)器陣列、與之相級(jí)聯(lián)的數(shù)字上變頻陣列以及 加法器，數(shù)字上變頻器的輸出端與加法器相連，加法器進(jìn)行信號(hào)疊加后輸出至數(shù)字預(yù)失真
ο所述的同步開(kāi)關(guān)為雙刀多擲開(kāi)關(guān)。所述的數(shù)字預(yù)失真器上設(shè)有預(yù)失真訓(xùn)練裝置，該預(yù)失真訓(xùn)練裝置同時(shí)接收多通道 單放大器寬帶數(shù)字線通信系統(tǒng)中多通道信號(hào)在數(shù)字域上相加后的輸出以及延時(shí)變頻陣列 的輸出，通過(guò)比較這兩個(gè)信號(hào)，產(chǎn)生兩個(gè)分別表征輸入輸出信號(hào)幅度/幅度(AM/AM)關(guān)系和 幅度/相位(AM/PM)關(guān)系的查找表(LUT)并輸出至數(shù)字預(yù)失真器。本發(fā)明涉及上述裝置的數(shù)字預(yù)失真方法，包括如下步驟步驟一對(duì)輸入信號(hào)分別進(jìn)行0 * T (n-1) * T的延時(shí)處理，其中η為進(jìn)入PA 的信號(hào)的通道數(shù)目；步驟二 采用帶通濾波器對(duì)經(jīng)過(guò)不同時(shí)延的η路信號(hào)分別進(jìn)行帶通濾波；步驟三從η路帶通濾波器的輸出信號(hào)中，以T時(shí)間間隔依次選擇出一路，對(duì)該路 信號(hào)進(jìn)行正交解調(diào)；步驟四對(duì)正交解調(diào)后的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；步驟五對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)，以T時(shí)間間隔分別輸出到η個(gè)信號(hào)通路上，并 分別進(jìn)行(n-1) * T 0 * T的延時(shí)處理，其中η為進(jìn)入PA的信號(hào)的通道數(shù)目；步驟六對(duì)這η路信號(hào)分別進(jìn)行數(shù)字上變頻；步驟七對(duì)η路經(jīng)過(guò)數(shù)字上變頻后的信號(hào)進(jìn)行加法運(yùn)算；步驟八根據(jù)步驟七所產(chǎn)生的信號(hào)以及原系統(tǒng)中多通道信號(hào)在數(shù)字域上相加后的 信號(hào)，進(jìn)行預(yù)失真器的訓(xùn)練；步驟九將數(shù)字預(yù)失真器訓(xùn)練后的LUT拷貝到原系統(tǒng)中作為數(shù)字預(yù)失真器，實(shí)現(xiàn) 數(shù)字預(yù)失真。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)對(duì)多路信號(hào)時(shí)分的選擇和疊加處理的方法，解決了 寬帶數(shù)字無(wú)限通信系統(tǒng)中存在多通道的輸入信號(hào)同時(shí)只采用單個(gè)功率放大器時(shí)的數(shù)字預(yù) 失真問(wèn)題。此方法即不需要增加射頻電路的設(shè)備數(shù)目，也不會(huì)降低放大器的功率利用率。


圖1為本發(fā)明裝置示意圖。圖2為本發(fā)明方法流程圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施 例。如圖1所示，本實(shí)施例包括依次連接的延時(shí)濾波陣列、同步開(kāi)關(guān)、正交解調(diào)器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以及與同步開(kāi)關(guān)相連的延時(shí)變頻陣列和數(shù)字預(yù)失真器，其中延時(shí)濾波陣列的 輸入端與多通道單放大器寬帶數(shù)字線通信系統(tǒng)的功率放大器的輸出端相連，數(shù)字預(yù)失真器 的輸入端接收變頻后的數(shù)字基帶信號(hào)，數(shù)字預(yù)失真器的輸出端輸出數(shù)字載波。所述的延時(shí)濾波陣列包括第一延時(shí)器陣列和與之相級(jí)聯(lián)的帶通濾波器陣列，其 中延時(shí)器陣列由若干個(gè)模擬延時(shí)器組成，第i個(gè)模擬延時(shí)器的時(shí)延為(i_l) * T，i的范圍 為從1到n，其中n為模擬延時(shí)器個(gè)數(shù)，i為序號(hào)，T為延時(shí)周期；帶通濾波器陣列中的帶通 濾波器個(gè)數(shù)為η個(gè)，T為信號(hào)無(wú)失真采樣的最小采樣時(shí)間的最小公倍數(shù)的整數(shù)倍。所述的延時(shí)變頻陣列包括第二延時(shí)器陣列、與之相級(jí)聯(lián)的數(shù)字上變頻陣列以及 加法器，數(shù)字上變頻器的輸出端與加法器相連，加法器進(jìn)行信號(hào)疊加后輸出至數(shù)字預(yù)失真 器，其中延時(shí)器陣列由若干個(gè)數(shù)字延時(shí)器組成，第j個(gè)數(shù)字延時(shí)器的時(shí)延為(m-j) * T，其 中m為數(shù)字延時(shí)器個(gè)數(shù)，j為序號(hào)，T為延時(shí)周期；數(shù)字上變頻陣列中的數(shù)字上變頻器個(gè)數(shù) 為m個(gè)，T為信號(hào)無(wú)失真采樣的最小采樣時(shí)間的最小公倍數(shù)的整數(shù)倍。所述的同步開(kāi)關(guān)為雙刀多擲開(kāi)關(guān)，其中與延時(shí)濾波陣列相連的一側(cè)從帶通濾波 器陣列的輸出中選出一路作為正交解調(diào)器的輸入；與延時(shí)變頻陣列相連的一側(cè)將模數(shù)轉(zhuǎn)換 器的輸出分別輸入至延時(shí)變頻陣列的任一端口。所述的模擬延時(shí)器的個(gè)數(shù)與數(shù)字延時(shí)器的個(gè)數(shù)及雙刀多擲開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)數(shù)相同，且 雙刀多擲開(kāi)關(guān)的兩側(cè)的切換完全同步且為延時(shí)周期T。所述的數(shù)字預(yù)失真器上設(shè)有預(yù)失真訓(xùn)練裝置，該預(yù)失真訓(xùn)練裝置同時(shí)接收多通道 單放大器寬帶數(shù)字線通信系統(tǒng)中多通道信號(hào)在數(shù)字域上相加后的輸出以及延時(shí)變頻陣列 的輸出，通過(guò)比較這兩個(gè)信號(hào)，產(chǎn)生兩個(gè)分別表征輸入輸出信號(hào)幅度/幅度(AM/AM)關(guān)系和 幅度/相位(AM/PM)關(guān)系的查找表(LUT)并輸出至數(shù)字預(yù)失真器。如圖2所示，本實(shí)施例的一種多通道單放大器寬帶數(shù)字無(wú)限通信系統(tǒng)中的數(shù)字預(yù) 失真方法的流程包括九個(gè)步驟。首先，SlOl 第一次時(shí)延處理，如果本次輸入放大器的信號(hào)一共η路，那么在此步 驟內(nèi)，對(duì)這η路信號(hào)分別進(jìn)行時(shí)延處理，其時(shí)延依次為0 * T (η-1) ★ Τ，其中T可以取各 路信號(hào)的最小采樣時(shí)間的最小公倍數(shù)的整數(shù)倍。S102 帶通濾波，該步驟對(duì)η路信號(hào)分別進(jìn)行帶通濾波，帶通濾波器的中心頻率分 別為對(duì)應(yīng)的一路信號(hào)的中心頻率，其帶寬對(duì)應(yīng)于該路信號(hào)的帶寬。S103 正交解調(diào)，對(duì)帶通濾波后的信號(hào)進(jìn)行射頻解調(diào)。例如，如果某一路信號(hào)的載 波中心頻率為O1，那么正交解調(diào)就是對(duì)原始信號(hào)分別乘以C0SCOlt和sin ω lt。S104 模數(shù)轉(zhuǎn)換，對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣和量化，轉(zhuǎn)化為數(shù)字域信號(hào)。S105 第二次時(shí)延處理，以T時(shí)間間隔分別輸出到η個(gè)信號(hào)通路上，并分別進(jìn)行 (n-1) * T O * T的延時(shí)處理。這個(gè)步驟和第一次時(shí)延處理相對(duì)應(yīng)。使每一路信號(hào)的總 時(shí)延都達(dá)到(η-1) * Τ。S106 對(duì)這η路信號(hào)分別進(jìn)行數(shù)字上變頻，使其在數(shù)字基帶上的相對(duì)間隔和其在 射頻頻段上的間隔一致。S107 對(duì)η路經(jīng)過(guò)數(shù)字上變頻后的信號(hào)進(jìn)行加法運(yùn)算，合并成一路信號(hào)。S108:根據(jù)S107所產(chǎn)生的信號(hào)以及原系統(tǒng)中多通道信號(hào)在數(shù)字域上相加后的信 號(hào)，進(jìn)行預(yù)失真器的訓(xùn)練；
S109 將數(shù)字預(yù)失真器訓(xùn)練后的LUT拷貝到原系統(tǒng)中作為數(shù)字預(yù)失真器，即可完 成數(shù)字預(yù)失真的功能。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字預(yù)失真裝置，其特征在于，包括依次連接的延時(shí)濾波陣列、同步開(kāi)關(guān)、正 交解調(diào)器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以及與同步開(kāi)關(guān)相連的延時(shí)變頻陣列和數(shù)字預(yù)失真器，其中延時(shí) 濾波陣列的輸入端與多通道單放大器寬帶數(shù)字線通信系統(tǒng)的功率放大器的輸出端相連，數(shù) 字預(yù)失真器的輸入端接收變頻后的數(shù)字基帶信號(hào)，數(shù)字預(yù)失真器的輸出端輸出數(shù)字載波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字預(yù)失真裝置，其特征是，所述的延時(shí)濾波陣列包括第一 延時(shí)器陣列和與之相級(jí)聯(lián)的帶通濾波器陣列，其中延時(shí)器陣列由若干個(gè)模擬延時(shí)器組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字預(yù)失真裝置，其特征是，第i個(gè)模擬延時(shí)器的時(shí)延為 (i-1)女T，其中n為模擬延時(shí)器個(gè)數(shù)，i為序號(hào)且取值范圍為1到n，T為延時(shí)周期；帶通 濾波器陣列中的帶通濾波器個(gè)數(shù)為η個(gè)，T為信號(hào)無(wú)失真采樣的最小采樣時(shí)間的最小公倍 數(shù)的整數(shù)倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字預(yù)失真裝置，其特征是，所述的延時(shí)變頻陣列包括第二 延時(shí)器陣列、與之相級(jí)聯(lián)的數(shù)字上變頻陣列以及加法器，數(shù)字上變頻器的輸出端與加法器 相連，加法器進(jìn)行信號(hào)疊加后輸出至數(shù)字預(yù)失真器，延時(shí)器陣列由若干個(gè)數(shù)字延時(shí)器組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字預(yù)失真裝置，其特征是，第j個(gè)數(shù)字延時(shí)器的時(shí)延為 (m-j) * T，其中m為數(shù)字延時(shí)器個(gè)數(shù)，j為序號(hào)，T為延時(shí)周期；數(shù)字上變頻陣列中的數(shù)字 上變頻器個(gè)數(shù)為m個(gè)，T為信號(hào)無(wú)失真采樣的最小采樣時(shí)間的最小公倍數(shù)的整數(shù)倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字預(yù)失真裝置，其特征是，所述的同步開(kāi)關(guān)為雙刀多擲開(kāi) 關(guān)，其中與延時(shí)濾波陣列相連的一側(cè)從帶通濾波器陣列的輸出中選出一路作為正交解調(diào) 器的輸入；與延時(shí)變頻陣列相連的一側(cè)將模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出分別輸入至延時(shí)變頻陣列的任 一端口。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或5或6所述的數(shù)字預(yù)失真裝置，其特征是，所述的模擬延時(shí)器的個(gè) 數(shù)與數(shù)字延時(shí)器的個(gè)數(shù)及雙刀多擲開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)數(shù)相同，且雙刀多擲開(kāi)關(guān)的兩側(cè)的切換完全 同步且為延時(shí)周期T。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字預(yù)失真裝置，其特征是，所述的數(shù)字預(yù)失真器上設(shè)有預(yù) 失真訓(xùn)練裝置，該預(yù)失真訓(xùn)練裝置同時(shí)接收多通道單放大器寬帶數(shù)字線通信系統(tǒng)中多通道 信號(hào)在數(shù)字域上相加后的輸出以及延時(shí)變頻陣列的輸出，通過(guò)比較這兩個(gè)信號(hào)，產(chǎn)生兩個(gè) 分別表征輸入輸出信號(hào)幅度/幅度關(guān)系和幅度/相位關(guān)系的查找表并輸出至數(shù)字預(yù)失真ο
9.一種根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述裝置的數(shù)字預(yù)失真方法，其特征在于，包括如下步驟步驟一對(duì)輸入信號(hào)分別進(jìn)行0 * T (n-1) T的延時(shí)處理，其中η為進(jìn)入PA的信 號(hào)的通道數(shù)目；步驟二 采用帶通濾波器對(duì)經(jīng)過(guò)不同時(shí)延的η路信號(hào)分別進(jìn)行帶通濾波；步驟三從η路帶通濾波器的輸出信號(hào)中，以T時(shí)間間隔依次選擇出一路，對(duì)該路信號(hào) 進(jìn)行正交解調(diào)；步驟四對(duì)正交解調(diào)后的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；步驟五對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)，以T時(shí)間間隔分別輸出到η個(gè)信號(hào)通路上，并分別 進(jìn)行(n-1) * T 0 * T的延時(shí)處理，其中η為進(jìn)入PA的信號(hào)的通道數(shù)目；步驟六對(duì)這η路信號(hào)分別進(jìn)行數(shù)字上變頻；步驟七對(duì)η路經(jīng)過(guò)數(shù)字上變頻后的信號(hào)進(jìn)行加法運(yùn)算；步驟八根據(jù)步驟七所產(chǎn)生的信號(hào)以及原系統(tǒng)中多通道信號(hào)在數(shù)字域上相加后的信 號(hào)，進(jìn)行預(yù)失真器的訓(xùn)練；步驟九將數(shù)字預(yù)失真器訓(xùn)練后的LUT拷貝到原系統(tǒng)中作為數(shù)字預(yù)失真器，實(shí)現(xiàn)數(shù)字 預(yù)失真。
全文摘要
一種無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域的用于多通道單放大器寬帶數(shù)字線通信系統(tǒng)的數(shù)字預(yù)失真裝置及其方法，該裝置包括依次連接的延時(shí)濾波陣列、同步開(kāi)關(guān)、正交解調(diào)器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以及與同步開(kāi)關(guān)相連的延時(shí)變頻陣列和數(shù)字預(yù)失真器，其中延時(shí)濾波陣列的輸入端與多通道單放大器寬帶數(shù)字線通信系統(tǒng)的功率放大器的輸出端相連，數(shù)字預(yù)失真器的輸入端接收變頻后的數(shù)字基帶信號(hào)，數(shù)字預(yù)失真器的輸出端輸出數(shù)字載波。本發(fā)明解決了多通道單放大器寬帶數(shù)字無(wú)線通信系統(tǒng)的預(yù)失真問(wèn)題。
文檔編號(hào)H04L25/49GK102088427SQ201110029548
公開(kāi)日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
發(fā)明者劉勃, 劉思, 歸琳, 彭彪, 熊箭 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)