数字预失真系统和用于放大信号的方法

文档序号:9869613阅读:436来源:国知局
数字预失真系统和用于放大信号的方法
【专利说明】
[0001 ] 本申请是申请日为2010年12月21日、申请号为"201080064338.3"(国际阶段申请 号为PCT/IB2010/003448)、发明名称为"多频带宽带功率放大器数字预失真系统和方法"的 发明专利申请的分案申请。
[000^ 相关申请
[0003] 本申请要求W下申请的权益:
[0004] 2009年12月21日递交的、申请号为61/288,838、发明名称为"MULTI-BAND WIDEBAND PO肥R AMPLIFIER DIGITAL PR抓IST0RTI0N SYSTEM AND MET册r且发明人为 Wan-Jong Kim、Kyoung-Joon Qio和化awn Patrick Sl:apleton的美国专利申请。
[0005] 针对所有目的通过引用将该申请合并在本文中。
技术领域
[0006] 本发明总体上设及使用复合调制技术的无线通信系统。更具体地,本发明设及用 于无线通信的功率放大器系统。
【背景技术】
[0007] 使用诸如宽带码分多址(WCDMA)和正交频分复用(0抑1)的复合调制技术的宽带移 动通信系统具有大的峰值平均功率比(PAPR)规格,因而需要用于其射频(RF)传输的高线性 功率放大器。常规的数字预失真(DPD)技术具有工作带宽限制。
[000引常规的基于DSP的DPD方案使用FPGA、DSP或微处理器来估计、计算并校正放大器 (PA)的非线性度:它们对PA系统中的信号进行快速跟踪和调节。然而,由于诸如溫度的环境 变化和由记忆效应导致的PA输出信号不对称失真所引起的、功率放大器在宽带宽上的线性 度性能的变化对常规的基于DSP的DTO方案提出了挑战。常规的DTO算法基于宽带反馈信号, 运些算法需要高速模数转换器(ADC) W捕获需要的信息。多频率带应用(或简称为多频带应 用)可W使其工作频率显著间隔开。常规的Dro架构使用比输入信号的非线性失真带宽的两 倍更大的ADC采样率。该采样率通常比复合调制信号的工作带宽的5倍因数的两倍更大。5倍 因数导致归因于由功率放大器产生的非线性失真的频谱再生。对采样率的该约束限制了常 规预失真架构对单频带应用的可行性。采样率ADC越高,则分辨率越低、消耗更多功率且更 昂贵。

【发明内容】

[0009] 因此,考虑到W上问题完成了本发明,本发明的目的是提供一种用于多频率带宽 带通信系统应用的、具有高线性度和高效率的功率放大器系统的高性能且成本有效的方 法。本公开内容能够使功率放大器系统现场可重构并在非常宽的带宽上支持同一 PA系统上 的多工作频率带。另外,本发明支持多调制方案(调制未知(agnostic))、多载波和多信道。
[0010] 为了实现W上目的,根据本发明,该技术基于使RF功率放大器线性化的自适应数 字预失真的方法。本发明基于使用不同频率的不同信号(多频带信号)。运些多频带信号将 通过功率放大器经历失真并产生W近似为多频带信号的各个带宽的5倍的每个载波为中屯、 的非线性失真。来自功率放大器的反馈信号被下转换成中频(IF),中频(IF)确保在ADC中采 样之后基波带宽不会相互混叠。本发明可W适应各个载波的非线性失真的混叠。
[0011] 公开了本发明的各种实施方式。在一个实施方式中,在PA系统内使用了峰值因数 缩减(CFR)、DPD、功率效率提升技术和系数自适应算法的组合。在另一实施方式中,为了增 强性能,还使用模拟正交调制器(AQM)补偿结构。
[0012] 在一个实施方式中,提供了一种多频带数字预失真系统,包括:多频带输入信号, 其中,各频带W间隔开的频率为中屯、,并且每个频带的带宽基本小于所述频带之间的频率 间隔;至少一个功率放大器,用于提供包括失真特性的放大输出;输入混叠逻辑,用于产生 每个频带的混叠图像,其中,第一频带的混叠图像处于一个奈奎斯特区中,并且第二频带的 混叠图像处于另一个奈奎斯特区中,所述一个奈奎斯特区和所述另一个奈奎斯特区中的每 一个均具有所述输入信号的采样率的一半的宽度;从所述放大输出导出的反馈信号,所述 反馈信号包括所述失真特性的至少一部分的表示;W及对所述混叠图像做出响应的预失真 逻辑,所述预失真逻辑用于生成使所述功率放大器的输出线性化的预失真系数。
[0013] 在一个实施方式中,提供了一种用于放大信号的方法,所述方法包括:接收多频带 输入信号,其中,各频带W间隔开的频率为中屯、,并且每个频带的带宽基本小于所述频带之 间的频率间隔;使用由预失真逻辑生成的预失真系数对所述多频带输入信号进行预失真, 使得所述多频带输入信号的第一频带的第一混叠图像处于一个奈奎斯特区中,并且所述多 频带输入信号的第二频带的第二混叠图像处于另一个奈奎斯特区中,所述一个奈奎斯特区 和所述另一个奈奎斯特区中的每一个均具有所述输入信号的采样率的一半的宽度;放大预 失真后的多频带输入信号,W生成放大输出,所述放大输出包括失真特性;其中,使用从所 述放大输出导出的反馈信号来更新所述预失真系数,所述反馈信号包括所述失真特性的至 少一部分的表示。
[0014] 在一个实施方式中,提供了一种数字预失真系统,包括:多频带输入信号;至少一 个功率放大器,用于提供包括失真特性的放大输出;从所述放大输出导出的反馈信号,所述 反馈信号包括所述失真特性的至少一部分的表示;W及对所述反馈信号的混叠表示做出响 应的预失真逻辑,所述预失真逻辑用于生成使所述功率放大器的所述放大输出线性化的预 失真系数,其中所述反馈信号的所述混叠表示的采样率小于所述反馈信号的最大带宽的两 倍。
[0015] 在一个实施方式中,提供了一种用于放大信号的方法,所述方法包括:接收射频输 入信号;检测来自功率放大器的放大输出,所述输出对所述射频输入信号做出响应并且包 括失真特性;从所述放大输出导出反馈信号,所述反馈信号包括所述失真特性的至少一部 分的表示;W及经由对于所述反馈信号的混叠表示做出响应的预失真逻辑生成使所述功率 放大器的所述放大输出线性化的预失真系数,其中,所述反馈信号的所述混叠表示的采样 率小于所述反馈信号的最大带宽的两倍。
[0016] 在一个实施方式中,提供了一种数字预失真系统,包括:数字预失真器,被配置为 接收射频输入信号,并输出预失真输出信号;功率放大器,被配置为接收所述预失真输出信 号,并输出放大输出;数字预失真估计器,被配置为接收从所述放大输出导出的反馈信号的 混叠表示,并基于所述反馈信号的所述混叠表示计算预失真系数。
[0017] 在一个实施方式中,提供了一种用于放大信号的方法,所述方法包括:接收第一射 频输入信号;检测来自数字预失真器的预失真输出信号,所述预失真输出信号对所述第一 射频输入信号做出响应;检测来自功率放大器的放大输出,该输出包括失真特性;从所述放 大输出导出反馈信号,所述反馈信号包括所述失真特性的至少一部分的表示;W及通过数 字预失真估计器,基于所述反馈信号、W及所述预失真输出信号的混叠表示来生成使所述 功率放大器的所述放大输出线性化的预失真系数。
[0018] 本发明的一些实施方式能够监测功率放大器特性的波动并能够借助自适应算法 进行自调节。目前公开的一种运样的自适应算法被称作自适应DPD算法,其在数字域中实现 并在通过引用合并在本文中并作为附录附上的申请中给出了示教。
[0019] 本发明的应用适于与所有无线基站、接入点、移动装备无线终端、便携式无线设 备、W及诸如微波和卫星通信的其它无线通信系统一起使用。
【附图说明】
[0020] 根据结合附图进行的W下详细描述可W更充分地理解本发明的另外的目的和优 点,在附图中:
[0021 ]图1是示出数字预失真功率放大器系统的基本形式的框图。
[0022] 图2是示出根据本发明的一个实施方式的、用于功率放大器系统的简单数字预失 真框图的框图。
[0023] 图3是示出本发明的基于多项式的预失真器的框图。
[0024] 图4是应用于本发明的数字预失真功率放大器系统中的自适应的数字预失真直接 学习算法的框图。
[0025] 图5是应用于本发明的数字预失真功率放大器系统中的自适应的数字预失真间接 学习算法的框图。
[0026] 图6是混叠数字预失真系统中存在的频域信号的图示。
[0027] 图7是正交调制器补偿块架构的实施方式。
[002引术语表
[0029] ACLR 相邻信道泄漏比
[0030] ACPR 相邻信道功率比
[0031] ADC 模数转换器
[0032] AQDM 模拟正交解调器
[0033] AQM 模拟正交调制器
[0034] AQDMC 模拟正交解调校正器
[0035] AQMC 模拟正交调制校正器
[0036] BPF 带通滤波器
[0037] CDMA 码分多址
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