使用矢量变换的数字矢量处理的矢量信号对准的制作方法

本公开一般涉及信号处理，更具体地涉及数字矢量信号处理。

背景技术：

信号的时间对准对于无线通信系统的许多方面至关重要。例如，输入信号和反馈信号的时间对准减少了在基站和用户设备中实现的功率放大器中的信道间干扰，以放大信号用于通过空中接口传输。功率放大器通常以非线性模式操作以实现更高效率并且降低功耗。然而，功率放大器的非线性响应增加了输出信号的频率带宽(相对于输入信号的频率带宽)，这增加了不同射频载波之间的干扰。

数字预失真可以通过对输入信号施加逆失真来补偿非线性功率放大器对输出信号的影响。通过将输入信号与来自功率放大器的输出的经时间对准的反馈进行比较来确定逆失真。按照惯例，使用诸如farrow结构之类的基于多项式的插值器执行时间对准。输入信号和反馈信号的时间对准中的误差或不准确性降低了预失真的有效性。可以通过增加由插值器(例如，farrow结构)实现的抽头的阶数或数目来增加时间对准的精度。然而，多项式插值是计算密集型的，并且提高插值器的准确性需要增加计算时间和功耗，这对于许多当前和未来的产品是不可行的。

技术实现要素：

以下内容呈现所公开的主题的简化发明内容，以便提供对所公开的主题的一些方面的基本理解。本发明内容不是所公开的主题的详尽概述。它旨在标识所公开的主题的重要元素或关键要素或描述所公开的主题的范围。其唯一目的是以简化形式呈现一些概念，以作为稍后讨论的更详细说明书的序言。

在一些实施例中，提供了一种使用矢量变换来对准矢量信号的方法。该方法包括：在处理器处，从电路接收第一矢量信号并且响应于电路接收第一矢量信号而接收第二矢量信号。该方法还包括：在处理器处，将第二矢量信号从时域变换到变换域。该方法还包括：在处理器处，将经变换的第二矢量信号旋转一个相位，以将第二矢量信号与第一矢量信号时间对准，该相位与第一矢量信号和第二矢量信号之间的时间延迟成比例。

在一些实施例中，提供了一种使用矢量变换来对准矢量信号的装置。该装置包括电路，其接收第一矢量信号并且响应于接收第一矢量信号而生成第二矢量信号。该装置还包括处理器，其用于将第二矢量信号从时域变换到变换域，并且将经变换的第二矢量信号旋转一个相位以将第二矢量信号与第一矢量信号时间对准，该相位与第一矢量信号和第二矢量信号之间的时间延迟成比例。

在一些实施例中，提供了一种非暂态计算机可读介质，其包含用于使用矢量变换来对准矢量信号的可执行指令集合。该可执行指令集合操纵处理器从电路第一矢量信号接收并且响应于电路接收第一矢量信号而接收第二矢量信号。可执行指令集合还操纵处理器以将第二矢量信号从时域变换到变换域，并且将经变换的第二矢量信号旋转一个相位，以将第二矢量信号与第一矢量信号时间对准，该相位与第一矢量信号和第二矢量信号之间的时间延迟成比例。

附图说明

通过参考附图，本领域技术人员可以更好地理解本公开，并且其许多特征和优点变得明显。在不同附图中使用相同的附图标记表示相似或相同的项。

图1是根据一些实施例的无线通信系统的框图。

图2是根据一些实施例的用于将一个或多个数字信号转换成适用于通过天线通过空中接口传输的经放大的模拟信号的电路的框图。

图3是根据一些实施例的矢量信号处理器的框图。

图4是根据一些实施例的用于将反馈矢量信号与输入矢量信号时间对准的方法的流程图。

具体实施方式

反馈矢量信号可以通过以下步骤与对应的输入矢量信号准确对准：将反馈矢量信号从时域变换到变换域，基于反馈矢量信号与对应的输入矢量信号之间的测量的时间延迟来旋转变换域中的经变换的反馈矢量信号，然后将经变换的反馈矢量信号变换回时域。可以用于在时域和变换域之间变换反馈矢量信号的变换核的示例包括傅里叶变换、小波变换、哈特利(hartley)变换等。在一些实施例中，计算反馈矢量信号的dc偏移并且在变换到变换域之前从反馈矢量信号中去除该dc偏移。反馈矢量信号还可以按照增益因子进行缩放，该增益因子是由在反馈信号中的功率(在dc偏移校正之后)与在变换到变换域之前的输入信号中的功率的比值确定。经对准的反馈矢量信号还可以按照缩放因子进行缩放(在变换回时域之后)，该缩放因子是基于输入信号和经对准的反馈矢量信号确定的。将反馈矢量信号对准到变换域中的输入矢量信号可能导致经对准的反馈矢量信号和输入矢量信号之间的残差最小。

图1是根据一些实施例的无线通信系统100的框图。该通信系统100包括基站105，其根据一个或多个无线电接入技术提供无线连接。例如，基站105可以是实现lte通信和wi-fi接入点的集成设备。基站105包括收发器110，其用于使用一个或多个天线115发送并且接收信号。收发器110的一些实施例包括一个或多个功率放大器，其用于放大信号，该信号随后提供给一个或多个天线115以用于通过空中接口120传输。

基站105还包括处理器125和存储器130。处理器125可以用于执行存储在存储器130中的指令，并且将信息(诸如所执行的指令的结果)存储在存储器130中。处理器125的一些实施例对表示诸如数字矢量信号之类的矢量信号的信息进行操作。例如，数字矢量信号可以是具有同相(i)分量和正交(q)分量的复信号。数字矢量信号的长度可以由诸如帧之类的预先确定的时间间隔中的信号的样本数目来确定。

处理器125的一些实施例实现预失真模块(pd)135，其用于在向收发器110提供输入信号之前对输入信号进行预失真。因此，预失真模块135可以从收发器110接收与向天线115提供的经放大的输出信号相对应的反馈信号。预失真模块135将输入信号与反馈信号进行比较，以确定施加到输入信号的预失真。输入信号的预失真补偿收发器110中的功率放大器中的非线性，使得放大预失真的信号产生经放大的信号，该经放大的信号基本上等于(例如，在预先确定的容限内)原始输入信号的线性放大。

用于实现预失真的技术是本领域已知的。

处理器125或收发器110中的信号延迟可以在输入信号和经放大的输出信号之间生成时间未对准，这可能降低预失真模块135中的预失真的功效。例如，如果输入波形和输出波形之间的延迟未被准确地消除，则残留延迟在查找表(lut)的幅度调制/幅度调制(am/am)和幅度调制/相位调制(am/pm)特点中引起附加分散，该查找表用于定义施加到输入信号的预失真系数。

处理器125实现矢量对准处理器(va)140，以将来自功率放大器的反馈信号与对应的输入信号时间对准。处理器125的一些实施例接收输入矢量信号和反馈矢量信号，并且将反馈矢量信号从时域变换到变换域。例如，矢量对准处理器140可以使用傅里叶变换、小波变换、哈特利变换或其他变换将反馈矢量信号从时域变换到变换域。矢量对准处理器140然后将经变换的反馈矢量信号旋转一个相位，以将反馈矢量信号与输入矢量信号相位对准，该相位与输入矢量信号和反馈矢量信号之间的时间延迟成比例。因此，当反馈矢量信号被变换回时域时，反馈矢量信号与输入矢量信号是时间对准的。然后可以将经时间对准的反馈矢量信号提供给预失真模块135，该预失真模块135使用经时间对准的反馈矢量来生成例如通过定义适当的lut而施加到输入信号的预失真。

无线通信系统还包括一个或多个用户设备145。该用户设备145包括收发器150，其用于经由天线155通过空中接口120发送并且接收信号。用户设备145还包括处理器160和存储器165。处理器160可以用于执行存储在存储器165中的指令，并且将信息(诸如所执行的指令的结果)存储在存储器165中。处理器160的一些实施例包括预失真模块170和矢量对准处理器175。如本文中所讨论的，预失真模块170可以基于由矢量对准处理器175提供的经时间对准的信号来预失真输入信号，以补偿在收发器150实现的功率放大器的非线性。

图2是根据一些实施例的用于将一个或多个数字信号转换成适用于通过天线在空中接口传输的放大的模拟信号的电路200的框图。电路200可以在图1所示的基站105或用户设备145的一些实施例中实现。电路200在相应的输入节点201，202处接收输入信号。在一些实施例中，在输入节点201，202处接收的输入信号是由诸如图1所示的处理器125，160之类的处理器生成的数字矢量信号。尽管电路200包括用于接收输入矢量信号的两个输入节点201，202，但是电路200的一些实施例可以配置有更多或更少的输入节点以接收更多或更少的输入矢量信号。

电路200包括数模(dac)转换器205，206，其用于将在输入节点201，202处接收的输入矢量信号从数字域转换到模拟域。然后将模拟信号提供给向对应的低通滤波器(lpf)210，211，该低通滤波器210，211可以用于滤除外来的高频分量，并且将经滤波的模拟信号提供给上变频器(up-converter)215。本地振荡器(lo)220向上变频器215提供与传输频率相对应的信号，以使得上变频器215可以组合经滤波的模拟信号，并且将来自基带频率的组合信号上变频为用于通过空中接口的传输的传输频率。经上变频的信号被提供给带通滤波器(bpf)225以滤除传输带宽之外的信号的各部分，并且向驱动器230和功率放大器235提供经滤波的上变频的信号。经放大的信号然后可以被提供给一个或多个天线(诸如图1所示的天线115，155)用于通过空中接口传输。

耦合器240用于将由功率放大器235生成的模拟矢量输出信号的一部分耦合到反馈路径245中。信号部分(本文中被称为反馈矢量信号)被提供给下变频器(down-converter)250，该下变频器250使用由本地振荡器255提供的基带频率信号，以将反馈矢量信号从传输频率下变频为基带频率。下变频器250还可以将反馈矢量信号解复用为多个反馈矢量信号，该多个反馈矢量信号与在输入节点201，202处接收的输入矢量信号相对应。然后反馈矢量信号被提供给lpf260，261以滤除高频分量，并且经滤波的反馈矢量信号被提供给模数转换器(adc)266，266，以将经滤波的反馈矢量信号从模拟域转换到数字域，以形成数字反馈矢量信号。

电路200耦合到矢量信号处理器270，该矢量信号处理器270接收在输入节点201，202处接收的输入矢量信号和与由功率放大器235生成的经放大的输入信号相对应的反馈矢量信号。电路200在输入节点201，202和adc265，266的输出之间的部分在输入矢量信号与在矢量信号处理器270处接收到的反馈矢量信号之间引入时间延迟(tdelay)。如本文中所讨论的，输入矢量信号和反馈矢量信号之间的定时延迟可以降低用于预失真输入矢量信号以补偿功率放大器235中的非线性的预失真系数的质量。因此，矢量信号处理器270可以使用矢量变换来将反馈矢量信号与对应的输入矢量信号时间对准。矢量信号处理器270的一些实施例使用矢量前向变换来将反馈矢量信号从时域变换到变换域。然后，矢量信号处理器270可以将经变换的反馈矢量信号旋转与输入矢量信号与在矢量信号处理器270处接收的反馈矢量信号之间的时间延迟(tdelay)成比例的相位。矢量逆变换施加到经旋转的反馈矢量信号，以将其从变换域变换回时域，其中该经旋转的反馈矢量信号现在与输入矢量信号时间对准。输入矢量信号和经时间对准的反馈矢量信号被提供给预失真模块，诸如图1所示的预失真模块135，170。

图3是根据一些实施例的矢量信号处理器300的框图。矢量信号处理器300可以用于实现图2所示的矢量信号处理器270的一些实施例。矢量信号处理器300在反馈节点301处接收一个或多个反馈矢量信号，并且在输入节点302处接收一个或多个输入矢量信号。反馈矢量信号和输入矢量信号被提供给预处理模块305，其用于对反馈矢量信号执行诸如dc偏移补偿之类的操作，以去除在诸如图2所示的电路200之类的电路中通过采样、增益控制等产生的dc偏移。预处理模块305还可以用于按照由输入矢量信号和反馈矢量信号的相对功率所确定的量，来缩放反馈矢量信号。

经预处理的反馈矢量信号和输入矢量信号被提供给延迟估计模块310，该延迟估计模块310估计经预处理的反馈矢量信号和输入矢量信号之间的定时延迟。在一些实施例中，延迟估计模块310估计定时延迟tdelay＝tint+tfrac，其中tint是采样周期的整数延迟，而tfrac是采样周期的分数延迟。延迟估计模块310向信号对准模块315提供经估计的定时延迟。经预处理的反馈信号(来自预处理模块305)也被提供给信号对准模块315。因此，信号对准模块315使用经估计的定时延迟将输入矢量信号与经预处理的反馈矢量信号进行时间对准。后处理模块320接收经时间对准的反馈矢量信号和输入矢量信号。后处理模块320的一些实施例基于以下比值来执行诸如计算缩放因子之类的操作，该比值是输入矢量信号和经时间对准的反馈矢量信号的乘积与经时间对准的反馈矢量信号的幅度的比值。然后，后处理模块320可以使用缩放因子来缩放经时间对准的反馈矢量信号。

图4是根据一些实施例的用于将反馈矢量信号与输入矢量信号时间对准的方法400的流程图。该方法400可以在诸如图3所示的矢量信号处理器300、图2所示的矢量信号处理器270、或图1所示的处理器125、160之类的处理器的一些实施例中实现。

在框405处，处理器将反馈矢量信号进行移动(shift)以补偿dc偏移。例如，处理器可以如下计算反馈矢量信号sigb的平均值

其中n是反馈矢量信号sigb的长度。例如，n可以指示帧中的信号的样本数目。然后，处理器可以减去平均值，以将反馈矢量信号移动到经偏移校正的反馈矢量信号msigb：

在框410处，处理器使用输入矢量信号和经偏移校正的反馈矢量信号来计算增益因子。例如，处理器计算用于输入矢量信号sigf的矢量功率pf：

其中sigf*是输入矢量信号sigf的复共轭。处理器还计算用于经偏移校正的反馈矢量信号的矢量功率pb：

其中msigb*是经偏移校正的反馈矢量信号msigb的复共轭。然后基于输入矢量信号和经偏移校正的反馈矢量信号的矢量功率的比值来计算增益因子：

在框415处，处理器将经偏移校正的反馈矢量信号按照增益因子进行缩放：

sigbp＝msigb*gfactor。

在框420处，处理器将经缩放的反馈矢量信号从时域变换为变换域。例如，处理器可以计算经缩放的反馈矢量信号sigbp的矢量前向变换(vft)以获得xb：

xb＝vft(sigbp)，

其中矢量前向变换(vft)可以通过等式(1)或等式(2)来执行：

其中u是变换核，x是矢量信号，并且x(k)是vtf。可以用于在时域和变换域之间变换经缩放的反馈矢量信号的变换核的示例包括傅里叶变换、小波变换、哈特利变换等。

在框425处，处理器基于诸如输入矢量信号和反馈矢量信号之间的定时延迟之类的延迟来旋转经变换的反馈矢量信号。例如，处理器可以将矢量信号xb旋转与图3所示的延迟估计模块310所估计的延迟成比例的相位，以获得经旋转的信号矢量xbr。

xbr＝rotate(xb，tdelay)。

处理器的一些实施例还可以将信号矢量xb乘以经旋转的矢量信号xbr，以获得矢量信号xbs的方差：

xbs＝xb*xbr。

在框430处，处理器将相位对准的反馈矢量信号从变换域变换到时域。例如，处理器可以通过矢量逆变换(vit)来计算信号矢量xbs的逆，以获得经移动的信号矢量ssigb：

ssigb＝vit(xbs)，

其中矢量逆变换(vit)可以通过等式(3)或等式(4)来执行：

其中u是变换核，而x是信号矢量。将相位对准的反馈矢量信号从变换域变换为时域生成经时间对准的反馈矢量信号。

在框435处，处理器将经时间对准的反馈矢量信号按照缩放因子进行缩放。例如，处理器可以计算cnum：

处理器还计算cden：

然后，处理器可以使用这些量来计算缩放因子：

处理器通过与缩放因子相乘来移动时间对准的反馈矢量信号：

ssigbf＝ssigb*sfac。

矢量信号ssigbf是与具有最小残差的前馈信号对准的矢量信号。

用于将输入矢量信号和反馈矢量信号时间对准的定时延迟、增益、缩放因子和其他量可以在不同的时间间隔之间改变。例如，在基站和一个或多个用户设备之间的空中接口进行传输期间，一些或全部这些数量可以逐帧改变。因此，方法400的一些实施例可以以预先确定的时间间隔或响应于其他事件(诸如检测到用于将输入矢量信号和反馈矢量信号时间对准的一个量或多个量的改变)来迭代。

在一些实施例中，上文所描述的技术的某些方面可以由执行软件的处理系统的一个或多个处理器来实现。软件包括存储或以其他方式有形地包括在非暂态计算机可读存储介质上的一个或多个可执行指令集合。软件可以包括指令和某些数据。当由一个或多个处理器执行这些指令和数据时操纵一个或多个处理器以执行上文所描述的技术的一个或多个方面。非暂态计算机可读存储介质可以包括例如磁盘或光盘存储设备，固态存储设备(诸如闪存、高速缓存、随机存取存储器(ram)或其它非易失性存储器设备或多个设备之类)等等。存储在非暂态计算机可读存储介质上的可执行指令可以采用由一个或多个处理器解释或以其他方式可执行的源代码、汇编语言代码、目标代码或其他指令格式。

计算机可读存储介质可以包括在使用期间可以由计算机系统访问，以向该计算机系统提供指令和/或数据的任何存储介质或存储介质的组合。这种存储介质可以包括但不限于光学介质(例如，紧致盘(cd)、数字通用盘(dvd)、蓝光盘)、磁性介质(例如，软盘、磁带或磁性硬盘驱动器)、易失性存储器(例如，随机存取存储器(ram)或高速缓存))、非易失性存储器(例如，只读存储器(rom)或闪存))或基于微机电系统(mems)的存储介质。计算机可读存储介质可以嵌入在计算系统(例如，系统ram或rom)中，固定地附接到计算系统(例如，磁性硬盘驱动器)，可移除地附接到计算系统(例如，光盘或基于通用串行总线(usb)的闪存)，或者经由有线或无线网络(例如，网络可访问存储器(nas))耦合到计算机系统。

注意，并非上文在一般描述中所描述的所有活动或元素都是必需的，可以不需要特定活动或设备的一部分，并且可以执行一个或多个其他活动，或者除了所描述的那些之外还包括元素。又此外，列举活动的顺序不一定是执行它们的顺序。并且，已经参考具体实施例描述了这些概念。然而，本领域的普通技术人员领会到，在不背离如下文权利要求书所阐述的本公开的范围的情况下，可以进行各种修改和改变。因而，说明书和附图被认为是说明性的而非限制性的，并且所有这些修改旨在被包括在本公开的范围之内。

上文已经针对特定实施例描述了益处、其他优点和对问题的解决方案。然而，益处、优点、问题的解决方案以及可能获得任何益处、优点或解决方案发生或变得更加显着的任何(多个)特征都不应被解释为任何或所有权利要求的关键、必需或必要特征。而且，上文所公开的特定实施例仅是说明性的，因为所公开的主题可以以对于受益于本文中的教导的本领域技术人员显而易见的、不同但等同的方式进行修改和实践。无意于对本文中所示的构造或设计的细节进行限制，这些仅仅受下文权利要求书所描述的内容的限制。因此，显而易见的是，上文所公开的特定实施例可以被更改或修改，并且所有这些变化被认为在所公开的主题的范围之内。因而，本文中所寻求的保护是如在下文权利要求所阐述的。