一種數(shù)字預(yù)失真裝置及射頻通信系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種數(shù)字預(yù)失真裝置及射頻通信系統(tǒng)，所述數(shù)字預(yù)失真裝置包括依次連接的多級查找表存儲器、加法器及乘法器，所述多級查找表存儲器中存儲有多個(gè)級別的查找表，不同級別的查找表的尺寸不同，利用多個(gè)級別的查找表中小尺寸的查找表使預(yù)失真算法快速收斂，而利用多個(gè)級別的查找表中大尺寸的查找表提高補(bǔ)償精度，可以在較短時(shí)間內(nèi)獲得滿足補(bǔ)償精度需求的預(yù)失真系數(shù)，從而避免通過增大查找表尺寸帶來補(bǔ)償精度與收斂時(shí)間矛盾的問題，提高了功率放大器的線性度。
【專利說明】
一種數(shù)字預(yù)失真裝置及射頻通信系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)字預(yù)失真裝置及射頻通信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]射頻功率放大器PA(PowerAmplifier)是無線通信系統(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。為了解決這種問題，通常需要對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)失真通常通過數(shù)字信號處理的方法來實(shí)現(xiàn)，因而被稱為數(shù)字預(yù)失真。
[0003]—般地，數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)通過比較放大器的輸出和輸入的差別來確定放大器的失真程度，進(jìn)而確定如何針對這種失真特性進(jìn)行補(bǔ)償即預(yù)失真。對于數(shù)字預(yù)失真來說，需要將PA輸出的信號通過下混頻并模數(shù)轉(zhuǎn)換(Analog-to-Digital-Converter，ADC)變成數(shù)字信號后再進(jìn)行處理。在傳統(tǒng)的帶寬比較窄的無線系統(tǒng)中，這種處理沒有什么問題。但是，隨著信號帶寬的變寬和以及針對頻段相互隔離的多通道信號同時(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的同時(shí)輸入。此時(shí)，PA輸出的信號也是多路信號合并后的信號。按照正常的思路，如果此時(shí)要對PA輸出進(jìn)行預(yù)失真的處理，那么需要對多路信號的和一起進(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，滿足不了對整個(gè)頻段上各個(gè)隔離頻段信號同時(shí)采樣的要求。
[0004]目前解決上述問題的方法有兩種:一種是在射頻電路設(shè)計(jì)時(shí)就采用多個(gè)PA和相應(yīng)的射頻通道對每一路信號分別進(jìn)行放大，這樣在預(yù)失真時(shí)也可以分別對各路信號進(jìn)行預(yù)失真，如中國專利文獻(xiàn)號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ADC器件的要求就相應(yīng)降低了，但是這種方法的缺點(diǎn)是由于增加了多套射頻設(shè)備而導(dǎo)致系統(tǒng)的成本成倍的增加；另一種是對功率放大器直接進(jìn)行回退，而不進(jìn)行預(yù)失真，但這種方法對功率放大器的設(shè)計(jì)提出了更高的要求，并會顯著降低整個(gè)系統(tǒng)的功率利用率。
[0005]針對上述采用功率放大器直接進(jìn)行回退，而不進(jìn)行預(yù)失真存在的問題，通常采用基于查找表方法的數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)加以解決?；诓檎冶矸椒ǖ臄?shù)字預(yù)失真系統(tǒng)，是將功率放大器的傳輸特性取反后存入存儲器，根據(jù)輸入的數(shù)字基帶信號的特性以及上述取反的傳輸特性進(jìn)行計(jì)算并對查找表內(nèi)容更新，進(jìn)而對輸入信號進(jìn)行預(yù)失真，使得最終功率放大器的輸出在大功率處的特性也滿足系統(tǒng)線性度要求，而不用回退過多功率，提高功率利用率。由于查找表方法對于補(bǔ)償精度及復(fù)雜度方面相較其他方法都有更大的優(yōu)勢，因此基于查找表的數(shù)字預(yù)失真方法得以廣泛的應(yīng)用。但為了提高數(shù)字預(yù)失真算法的精度，不可避免地要增大查找表的尺寸，這帶來的問題是算法的初始收斂時(shí)間會迅速遞增。尤其在移動設(shè)備的應(yīng)用中，設(shè)備周圍的環(huán)境等可能在短時(shí)間內(nèi)即會發(fā)生較大的變化，如果算法的收斂時(shí)間過長，顯然會惡化預(yù)失真性能，限制了算法的應(yīng)用范圍?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種數(shù)字預(yù)失真裝置及射頻通信系統(tǒng)，以解決基于查找表方法的數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)改善功率放大器的線性度時(shí)，帶來補(bǔ)償精度與收斂時(shí)間矛盾的問題。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種數(shù)字預(yù)失真裝置，所述數(shù)字預(yù)失真裝置，包括:依次連接的多級查找表存儲器、加法器及乘法器，所述多級查找表存儲器中存儲有多個(gè)級別的查找表，不同級別的查找表的尺寸不同；其中，所述多級查找表存儲器接收輸入信號并計(jì)算各級別查找表的補(bǔ)償因子，各級別查找表輸出的補(bǔ)償因子均輸出給所述加法器，所述加法器的求和結(jié)果與輸入信號通過乘法器進(jìn)行乘法運(yùn)算獲得經(jīng)過預(yù)失真處理后的信號。
[0008]可選的，在所述的數(shù)字預(yù)失真裝置中，所述多級查找表存儲器包括與所述各級別的查找表通信的更新因子獲取器，所述更新因子獲取器用于獲取更新因子，并根據(jù)所述更新因子對各級查找表的內(nèi)容進(jìn)行更新以計(jì)算對應(yīng)級別的查找表的補(bǔ)償因子。
[0009]可選的，在所述的數(shù)字預(yù)失真裝置中，所述多級查找表存儲器中存儲的查找表的尺寸呈指數(shù)級增加。
[0010]可選的，在所述的數(shù)字預(yù)失真裝置中，各個(gè)級別的查找表中的內(nèi)容為對應(yīng)級別的預(yù)失真系數(shù)。
[0011]可選的，在所述的數(shù)字預(yù)失真裝置中，所述更新因子是根據(jù)所述輸入信號及所述數(shù)字預(yù)失真裝置接收的帶有失真特性的反饋信號計(jì)算獲得。
[0012]可選的，在所述的數(shù)字預(yù)失真裝置中，所述更新因子獲取器包括:數(shù)字濾波器及與所述數(shù)字濾波器連接的計(jì)算器;所述數(shù)字濾波器根據(jù)輸入信號的信息確定控制參數(shù)，通過所述控制參數(shù)來改變所述數(shù)字濾波器本身的特性以對所述反饋信號進(jìn)行濾波，以獲得所述反饋信號的失真特性;所述計(jì)算器根據(jù)所述反饋信號的失真特性計(jì)算獲得更新因子，進(jìn)而傳送給查找表進(jìn)行預(yù)失真系數(shù)的運(yùn)算更新。
[0013]本實(shí)用新型還提供一種射頻通信系統(tǒng)，所述射頻通信系統(tǒng)，包括:數(shù)字預(yù)失真裝置及與所述數(shù)字預(yù)失真裝置連接的反饋系統(tǒng)和發(fā)射系統(tǒng)。
[0014]可選的，在所述的射頻通信系統(tǒng)中，還包括設(shè)置于所述反饋系統(tǒng)與所述發(fā)射系統(tǒng)之間的鎖相環(huán)和衰減器，所述鎖相環(huán)用于給所述反饋系統(tǒng)和所述發(fā)射系統(tǒng)提供本振信號；其中所述發(fā)射系統(tǒng)包括依次連接的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器、模擬低通濾波器、上變頻器及功率放大器，所述功率放大器的輸出端與天線和所述衰減器連接。
[0015]可選的，在所述的射頻通信系統(tǒng)中，所述反饋系統(tǒng)包括:依次連接的低噪聲放大器、下變頻器、模擬低通濾波器及模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，所述發(fā)射系統(tǒng)的功率放大器輸出的信號經(jīng)所述衰減器衰減后輸送給所述低噪聲放大器。
[0016]可選的，在所述的射頻通信系統(tǒng)中，所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器接收所述數(shù)字預(yù)失真裝置輸出的經(jīng)過預(yù)失真處理后的信號，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出的信號作為反饋信號輸送給所述數(shù)字預(yù)失真裝置。
[0017]在本實(shí)用新型所提供的數(shù)字預(yù)失真裝置及射頻通信系統(tǒng)中，所述數(shù)字預(yù)失真裝置包括依次連接的多級查找表存儲器、加法器及乘法器，所述多級查找表存儲器中存儲有多個(gè)級別的查找表，不同級別的查找表的尺寸不同，利用多個(gè)級別的查找表中小尺寸的查找表使預(yù)失真算法快速收斂，而利用多個(gè)級別的查找表中大尺寸的查找表提高補(bǔ)償精度，可以在較短時(shí)間內(nèi)獲得滿足補(bǔ)償精度需求的預(yù)失真系數(shù)，從而避免通過增大查找表尺寸帶來補(bǔ)償精度與收斂時(shí)間矛盾的問題，提高了功率放大器的線性度。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施例中數(shù)字預(yù)失真裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本實(shí)用新型另一實(shí)施例中射頻通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖中:多級查找表存儲器I；更新因子獲取器10;多個(gè)級別的查找表11 ；加法器2;乘法器3。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型提出的數(shù)字預(yù)失真裝置作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本實(shí)用新型實(shí)施例的目的。
[0022]實(shí)施例一
[0023]請參考圖1，其為本實(shí)用新型數(shù)字預(yù)失真裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，所述數(shù)字預(yù)失真裝置包括:依次連接的多級查找表存儲器1、加法器2及乘法器3，所述多級查找表存儲器I中存儲有多個(gè)級別的查找表11，不同級別的查找表的尺寸不同；其中，所述多級查找表存儲器I接收輸入信號并計(jì)算各級別查找表的補(bǔ)償因子，各級別查找表輸出的補(bǔ)償因子均輸出給所述加法器2，所述加法器2的求和結(jié)果與輸入信號通過乘法器3進(jìn)行乘法運(yùn)算獲得經(jīng)過預(yù)失真處理后的信號。其中，各個(gè)級別的查找表中的內(nèi)容為對應(yīng)級別的預(yù)失真系數(shù)，所述輸入信號為未經(jīng)過失真處理的信號。
[0024]本實(shí)施例中，所述多級查找表存儲器I包括與所述各級別的查找表通信的更新因子獲取器10，所述更新因子獲取器10用于獲取更新因子，并根據(jù)所述更新因子對各級查找表的內(nèi)容進(jìn)行更新以計(jì)算對應(yīng)級別的查找表的補(bǔ)償因子，所述更新因子是根據(jù)所述輸入信號及所述數(shù)字預(yù)失真裝置接收的帶有失真特性的反饋信號計(jì)算獲得。
[0025]作為本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，非限制性的列舉，以所述多個(gè)級別查找表中的查找表的尺寸呈指數(shù)級增加為例進(jìn)行闡述，當(dāng)然多個(gè)級別查找表中的查找表的尺寸增加方式不局限于指數(shù)級增加。
[0026]請結(jié)合圖1。圖1中1-LUT，2-LUT，…，S^1-LUT分別表示不同尺寸的查找表，2N^-LUT代表尺寸為2^1的查找表(LUT)，N為正整數(shù)，本實(shí)施例中查找表的尺寸越大，該查找表的級別越高，圖1中2N—Ilut為級別最高的查找表。由此可見，本實(shí)施例中多個(gè)級別查表中的查找表的尺寸呈指數(shù)級增加;Vin(I)和Vin(Q)為兩路輸入信號，根據(jù)輸入信號Vin(I)和Vin(Q)定義各個(gè)查找表的地址，Xpd(I)和Xpd(Q)為數(shù)字預(yù)失真裝置接收的兩路反饋信號，反饋信號Xpd
(I)和Xpd(Q)與輸入信號Vin(I)和Vin(Q)在更新因子獲取器中進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算完畢獲得更新因子;查找查找表1-LUT確定的預(yù)失真系數(shù)為K1，查找查找表2N—Ilut確定的預(yù)失真系數(shù)為K^K1-Kn為查找相應(yīng)查找表確定的預(yù)失真系數(shù)(即根據(jù)更新因子各級查找表的內(nèi)容進(jìn)行更新后各級查找表的內(nèi)容，本申請稱為補(bǔ)償因子)，將所有查找表確定的預(yù)失真系數(shù)(即圖1中K1-Kn)進(jìn)行求和運(yùn)算獲得的值作為當(dāng)前時(shí)刻數(shù)字預(yù)失真裝置所需的預(yù)失真系數(shù)(S卩Gpd(r)= Κι+Κ2+...+Κν)，之后將預(yù)失真系數(shù)Gpd (r)同輸入彳目號Vin( I )和Vin(Q)進(jìn)行乘法運(yùn)算后獲得基帶的輸出信號Vpd(I)和Vpd(Q)，VPd(I)和Vpd(Q)即為當(dāng)前時(shí)刻數(shù)字預(yù)失真裝置對基帶信號進(jìn)行預(yù)失真處理后輸出的信號。
[0027]其中，所述各個(gè)級別的查找表的地址可用初始輸入信號的幅度經(jīng)過量化處理來定義，當(dāng)然并不局限于此種方法?；诙嗉壊檎冶泶鎯ζ髦写鎯Φ亩鄠€(gè)級別的查找表11，即查找過程中，小尺寸的查找表可以滿足算法快速收斂的需求，而相應(yīng)的大尺寸查找表可以大大提高算法的補(bǔ)償精度。其原理在于:實(shí)際查找運(yùn)算時(shí)，所述多個(gè)級別查找表中所有查找表同時(shí)進(jìn)行運(yùn)算，基于所對應(yīng)地址的所有查找表的內(nèi)容(預(yù)失真系數(shù))均會被更新，經(jīng)過簡單的幾次或數(shù)次迭代后，小尺寸的查找表會快速計(jì)算完畢，因此可以使算法在短時(shí)間內(nèi)迅速收斂，且在接下來的若干次迭代過程中，小尺寸的查找表內(nèi)容不會發(fā)生大的更新，而主要由大尺寸查找表來完成精細(xì)化運(yùn)算，在滿足精度要求時(shí)即停止更新，并將各級查找表查找的結(jié)果輸出匯總，完成數(shù)字預(yù)失真裝置的預(yù)失真過程。由此可見，本實(shí)用新型的數(shù)字預(yù)失真裝置的補(bǔ)償精度由大尺寸查找表決定，而小尺寸查找表幫助算法快速收斂，從而解決了基于傳統(tǒng)查找表方法的數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)的算法收斂時(shí)間同補(bǔ)償精度之間存在矛盾的問題，改善了功率放大器的線性度，提高了無線通信系統(tǒng)的功率利用率。
[0028]進(jìn)一步地，所述更新因子獲取器包括:數(shù)字濾波器及與所述數(shù)字濾波器連接的計(jì)算器;所述數(shù)字濾波器根據(jù)輸入信號的信息確定控制參數(shù)，通過所述控制參數(shù)來改變所述數(shù)字濾波器本身的特性以對所述反饋信號進(jìn)行濾波，以獲得所述反饋信號的失真特性;所述計(jì)算器根據(jù)所述反饋信號的失真特性計(jì)算獲得更新因子，進(jìn)而傳送給查找表進(jìn)行預(yù)失真系數(shù)的運(yùn)算更新。
[0029]實(shí)施例二
[0030]請參考圖2，其為本實(shí)施例中與所述數(shù)字預(yù)失真裝置連接的反饋系統(tǒng)和發(fā)射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。所述射頻通信系統(tǒng)包括上述數(shù)字預(yù)失真裝置及與所述數(shù)字預(yù)失真裝置連接的反饋系統(tǒng)和發(fā)射系統(tǒng)
[0031]進(jìn)一步地，所述射頻通信系統(tǒng)還包括鎖相環(huán)和衰減器，所述鎖相環(huán)和所述衰減器設(shè)置于所述反饋系統(tǒng)與所述發(fā)射系統(tǒng)之間，所述鎖相環(huán)用于給所述反饋系統(tǒng)和所述發(fā)射系統(tǒng)提供本振信號，所述衰減器用于對信號做衰減操作。其中，所述發(fā)射系統(tǒng)包括依次連接的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器DAC、模擬低通濾波器LPF、上變頻器及功率放大器PA，所述功率放大器PA的輸出端與天線和所述衰減器連接。所述反饋系統(tǒng)包括:依次連接的低噪聲放大器LNA、下變頻器、模擬低通濾波器LPF及模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC，所述發(fā)射系統(tǒng)的功率放大器PA輸出的信號經(jīng)所述衰減器衰減后輸送給所述低噪聲放大器LNA。
[0032]進(jìn)一步地，所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器接收所述數(shù)字預(yù)失真裝置輸出的經(jīng)過預(yù)失真處理后的信號，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出的信號作為反饋信號輸送給所述數(shù)字預(yù)失真裝置。
[0033]綜上，在本實(shí)用新型所提供的數(shù)字預(yù)失真裝置及射頻通信系統(tǒng)中，所述數(shù)字預(yù)失真裝置包括依次連接的多級查找表存儲器、加法器及乘法器，所述多級查找表存儲器中存儲有多個(gè)級別的查找表，不同級別的查找表的尺寸不同，利用多個(gè)級別的查找表中小尺寸的查找表使預(yù)失真算法快速收斂，而利用多個(gè)級別的查找表中大尺寸的查找表提高補(bǔ)償精度，可以在較短時(shí)間內(nèi)獲得滿足補(bǔ)償精度需求的預(yù)失真系數(shù)，從而避免通過增大查找表尺寸帶來補(bǔ)償精度與收斂時(shí)間矛盾的問題，提高了功率放大器的線性度。
[0034]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對實(shí)用新型進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包括這些改動和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種數(shù)字預(yù)失真裝置，其特征在于，包括:依次連接的多級查找表存儲器、加法器及乘法器，所述多級查找表存儲器中存儲有多個(gè)級別的查找表，不同級別的查找表的尺寸不同；其中，所述多級查找表存儲器接收輸入信號并計(jì)算各級別查找表的補(bǔ)償因子，各級別查找表輸出的補(bǔ)償因子均輸出給所述加法器，所述加法器的求和結(jié)果與輸入信號通過乘法器進(jìn)行乘法運(yùn)算獲得經(jīng)過預(yù)失真處理后的信號。2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字預(yù)失真裝置，其特征在于，所述多級查找表存儲器包括與所述各級別的查找表通信的更新因子獲取器，所述更新因子獲取器用于獲取更新因子，并根據(jù)所述更新因子對各級查找表的內(nèi)容進(jìn)行更新以計(jì)算對應(yīng)級別的查找表的補(bǔ)償因子。3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字預(yù)失真裝置，其特征在于，所述多級查找表存儲器中存儲的查找表的尺寸呈指數(shù)級增加。4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字預(yù)失真裝置，其特征在于，各個(gè)級別的查找表中的內(nèi)容為對應(yīng)級別的預(yù)失真系數(shù)。5.如權(quán)利要求2所述的數(shù)字預(yù)失真裝置，其特征在于，所述更新因子是根據(jù)所述輸入信號及所述數(shù)字預(yù)失真裝置接收的帶有失真特性的反饋信號計(jì)算獲得。6.如權(quán)利要求5所述的數(shù)字預(yù)失真裝置，其特征在于，所述更新因子獲取器包括:數(shù)字濾波器及與所述數(shù)字濾波器連接的計(jì)算器;所述數(shù)字濾波器根據(jù)輸入信號的信息確定控制參數(shù)，通過所述控制參數(shù)來改變所述數(shù)字濾波器本身的特性以對所述反饋信號進(jìn)行濾波，以獲得所述反饋信號的失真特性;所述計(jì)算器根據(jù)所述反饋信號的失真特性計(jì)算獲得更新因子，進(jìn)而傳送給查找表進(jìn)行預(yù)失真系數(shù)的運(yùn)算更新。7.一種射頻通信系統(tǒng)，其特征在于，包括: 如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述數(shù)字預(yù)失真裝置;及 與所述數(shù)字預(yù)失真裝置連接的反饋系統(tǒng)和發(fā)射系統(tǒng)。8.如權(quán)利要求7所述的射頻通信系統(tǒng)，其特征在于，還包括設(shè)置于所述反饋系統(tǒng)與所述發(fā)射系統(tǒng)之間的鎖相環(huán)和衰減器，所述鎖相環(huán)用于給所述反饋系統(tǒng)和所述發(fā)射系統(tǒng)提供本振信號;其中所述發(fā)射系統(tǒng)包括依次連接的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器、模擬低通濾波器、上變頻器及功率放大器，所述功率放大器的輸出端與天線和所述衰減器連接。9.如權(quán)利要求8所述的射頻通信系統(tǒng)，其特征在于，所述反饋系統(tǒng)包括:依次連接的低噪聲放大器、下變頻器、模擬低通濾波器及模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，所述發(fā)射系統(tǒng)的功率放大器輸出的信號經(jīng)所述衰減器衰減后輸送給所述低噪聲放大器。10.如權(quán)利要求9所述的射頻通信系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器接收所述數(shù)字預(yù)失真裝置輸出的經(jīng)過預(yù)失真處理后的信號，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出的信號作為反饋信號輸送給所述數(shù)字預(yù)失真裝置。
【文檔編號】H03F3/20GK205430301SQ201620292241
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年4月8日
【發(fā)明人】付健, 閆雙超
【申請人】豪威科技(上海)有限公司