专利名称：复合调制波形的预失真的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及射频(RF)功率放大器，且明确地说，涉及一种基于系统的量度(例如输入与输出信号之间的相位和振幅的差)执行复合调制波形的自适应数字预失真(DPD)的系统和方法。
背景技术：
在无线通信领域中，存在对能够在给定带宽内发射较多数据且同时实现合理的或最佳的功率效率以节省电池电力的装置的一般需要。举例来说，已经用不同调制方案(例如具有16、32或64个群集的正交振幅调制(QAM))来设计无线装置以提高给定带宽内的数据输送量。另外，还已经使用在接近其饱和区处操作的功率放大器(例如级别A/B、B、C和其它级别放大器)来设计无线装置以改进功率消耗效率。由于数据发射的相对较高频谱效率，此些无线装置常常对可允许的频谱泄漏具有严格要求。在一些情况下，这些要求对在接近其饱和区处操作功率放大器呈现问题，因为放大器的非线性特性造成显著的频谱增长和带内失真。一种解决方案是使放大器的操作后退到其线性区中以便减小或防止此失真。然而，此导致所述装置的功率效率减小，这对装置的电池寿命和持续使用具有不利影响。另一解决方案是在靠近其饱和或非线性区处操作功率放大器且在放大器的输入处使用预失真装置以使输入信号失真以便校正或减小由放大器的非线性造成的输出信号失真。大体上存在两种方法开环方法和闭环方法。只要准确地建模放大器的非线性特性，开环方法通常就很好地工作，并且不会随时间依据环境条件而显著改变。闭环方法涉及向预失真装置提供调适，使得其可“实时”建模功率放大器的非线性特性且根据放大器的当前模型来调整输入信号的预失真。然而，这些调适技术常常是复杂且昂贵的，如下所论述。图1说明典型闭环发射器系统100的框图，所述闭环发射器系统100使用解调技术来提供关于输出信号的信息以便施加输入信号的预失真以补偿输出信号中由功率放大器造成的失真。明确地说，发射器系统100包括数字预失真(DPD)装置102、数/模转换器(DAC) 104、自动增益控制(AGC) 106、上变频转换混频器108以及功率放大器110。发射器系统100进一步包括解调区段，所述解调区段包括功率分配器112、一对混频器114和116、振荡器120、90°移相器118以及一对滤波器122和124。DPD装置102基于从解调区段所接收的信号来使输入基带或中频(IF)数字信号预失真以便在功率放大器110的输出处实现目标信号。DAC104将来自DH)装置102的经预失真数字信号转换为模拟信号。AGC106动态地放大或衰减所述模拟信号以便在功率放大器110的输出处实现所述信号的目标功率电平。上变频转换混频器108使用本机振荡器(L. 0.)来将基带或IF模拟信号上变频转换为射频(RF)信号。功率放大器110放大RF信号以产生输出信号。解调区段将输出信号的取样部分转换为I/Q IF或基带信号以供DH)装置102用于使输入数字信号预失真以实现发射器100的目标RF输出信号。功率分配器112将取样输出信号分成两个分量以供解调区段的I和Q部分处理。混频器114使用来自振荡器120的信号以将取样输出信号下变频转换为I分量IF或基带信号。滤波器122从I信号移除高阶频率分量。类似地，混频器116使用由移相器118在相位上移位90度的来自振荡器120的信号来将取样输出信号下变频转换为Q分量IF或基带信号。滤波器124从Q信号移除高阶频率分量。分别通过模/数转换器(ADC) 126、128将经滤波的I信号和Q信号从模拟域转换为数字域。所述解调方法存在许多缺点。举例来说，电路非常复杂，其需要解调区段产生I和Q IF或基带信号以供Dro装置用于使输入数字信号预失真以实现目标输出信号。I和Q信号应与输入信号时间对准以使所述系统恰当地操作的事实进一步加大复杂性。I和Q信号可各自需要单独的混频器、滤波器和ADC，所述组件可增加发射器系统100所需要的功率消耗和裸片区域
发明内容
图1说明常规闭环发射器系统的框图，所述闭环发射器系统使用解调技术来提供关于输出信号的信息以便施加输入信号的预失真以补偿输出信号中由功率放大器造成的失真。图2说明根据本发明的示范性实施例的示范性发射器系统的示意性框图。图3A到3C说明根据本发明的示范性实施例的包括表示为向量的复合信号的图表，所述复合信号可用以确定补偿信号。图4说明根据本发明的示范性实施例的发射器系统。图5为根据本发明的示范性实施例的包括表示为向量的复合信号的图表，所述复合信号可用以确定补偿信号。图6说明根据本发明的示范性实施例的发射器系统。图7A到7C为根据本发明的示范性实施例的包括表示为向量的复合信号的图表，所述复合信号可用以确定补偿信号。图8说明根据本发明的示范性实施例的用于发射器系统的示范性取样方案。图9说明根据本发明的示范性实施例的确定用于输入信号的预失真的振幅和相位误差补偿信号的示范性方法的流程图。图10说明执行用于确定输入信号的适当相位和振幅补偿的预失真控制功能的示范性方法的流程图。图1lA到IlC说明根据本发明的另一示范性实施例的功率放大器、预失真装置和发射器系统的不范性正规化输出-输入响应的图表。图12说明根据本发明的另一不范性实施例的功率放大器的输入、输出和目标输出的示范性峰值平均功率比与功率的图表。图13A说明根据本发明的另一示范性实施例的示范性未失真或原始输入和对应失真输出信号的时域图表。图13B说明根据本发明的另一示范性实施例的示范性经预失真输入和输出信号 的时域图表。
具体实施例方式下文结合附图陈述的详细描述既定作为对本发明的示范性实施例的描述，且并不希望表示可实践本发明的仅有实施例。贯穿此描述所使用的术语“示范性”意指“充当实例、例子或说明”，且未必应解释为比其它示范性实施例优选或有利。所述详细描述为了提供对本发明的示范性实施例的透彻理解而包括特定细节。所属领域的技术人员将容易明白，可在没有这些特定细节的情况下实践本发明的示范性实施例。在一些情况下，以框图形式展示众所周知的结构和装置以免混淆本文中所呈现的示范性实施例的新颖性。图2说明根据本发明的示范性实施例的示范性发射器系统200的示意性框图。发射器系统200包括数字预失真(DPD)装置210，其在前向路径中与功率放大器(PA) 250以可操作方式耦合。发射器系统200的前向路径进一步包括数/模转换器(DAC) 220和上变频转换混频器230。发射器系统200包括反馈路径，其可包括下变频转换混频器260、模/数转换器(ADC) 270以及处理器280。反馈路径可通过功率分配器256接收输出信号255。DPD装置210可经配置以对输入信号205执行振幅/振幅调制(AMAM)补偿212和振幅/相位调制(AMPM)补偿214。输入信号205可为复合波形，例如基带信号或中频(IF)数字信号。如下文较详细论述，DH)装置210经配置以使输入信号205失真以实现PA250的目标输出信号或以其它方式校正或减小由于包括PA250的发射器系统200的非线性特性引起的输出信号255的失真。DPD装置210经配置以通过响应于振幅误差补偿信号282和相位误差补偿信号284执行AMAM补偿212和AMPM补偿214来将预失真添加到输入信号205。因而，DTO装置210产生经预失真数字信号215。施加到输入信号205的预失真可经配置以在PA250的输出信号255处实现目标信号(例如，射频(RF)输出信号)。举例来说，AMAM补偿212和AMPM补偿214可与由PA250产生的振幅和相位失真大致相反，使得当信号(例如，235)由PA250放大时，输出信号255为所要的目标信号而非不当的失真信号。DAC220将来自DTO装置210的经预失真数字信号215转换为经预失真模拟信号225。上变频转换混频器230使用发射器本机振荡器(TX L. 0.) 240来将经预失真模拟信号225从基带或IF信号上变频转换为中间RF信号235。PA250放大中间RF信号235以产生输出信号255。可接着经由天线290将输出信号255发射到远程装置。还可经由功率分配器256将输出信号255提供到发射器系统200的反馈路径。发射器系统200的反馈回路包括下变频转换混频器260、ADC270和处理器280。下变频转换混频器260由TX L. 0. 240驱动以对输出信号255的频率进行下变频转换以产生中间反馈模拟信号265，中间反馈模拟信号265可为基带或IF信号。ADC270对中间反馈模拟信号265进行转换以产生数字反馈信号275。处理器280接收输入信号205和数字反馈信号275。处理器280经配置以执行预失真控制功能。具体地说，预失真控制功能响应于所接收的输入信号205和数字反馈信号275而确定适当的相位和振幅补偿。可参看图3A到3C来论述关于预失真控制功能的较多细节。响应于预失真控制功能的结果，处理器280产生振幅误差补偿信号282和相位误差补偿信号284，所述信号282、284被发射到DTO装置210以用于通过执行AMAM补偿212和AMPM补偿214来调整预失真。通过以由处理器280产生的控制触发信号286所确定的取样速率对输出信号255进行取样来产生数字反馈信号275。举例来说，控制触发信号286以所要的预定取样速率、在出现某些事件时或其任何组合触发反馈路径中的组件(即，ADC270、下变频转换混频器260)。相对于图8来描述控制触发信号286和预期取样方案的实例。应注意，已将发射器系统200的组件和功能说明和描述为按特定次序配置和执行；然而，此配置既定作为示范性实施例。举例来说，DAC220可位于前向路径的不同组件之间。因而，由DH)装置210对输入信号205执行的补偿(即，预失真)中的至少一些补偿(即，预失真)可在与数字域相反的模拟域中执行。另外，用于将信号上变频转换为RF信号的方法可在与模拟域相反的数字域中执行。因此，DAC220可位于沿前向路径的各种位置处。同样，ADC270可位于反馈路径的不同位置处(例如，以可操作方式耦合在功率分配器256与下变频转换混频器260之间)。还可预期其它组件的位置和组件所执行的功能的次序的其它变型。在以上实例中，将AMAM补偿212展示为在AMPM补偿214之前执行。在所述情形中，在执行AMAM补偿212之后，留待补偿的主要失真为相位失真，其可通过AMPM补偿214来补偿。可接着施加AMPM补偿214以补偿相位失真，使得可对准输出信号255和所要目标输出信号的所得向量。虽然将AMAM补偿212展示为在AMPM补偿214之前执行，但在替代示范性实施例中，AMPM补偿214可在AMAM补偿212之前执行。另外，实际补偿功能的次序可独立于处理器280确定补偿所需要的值的次序(例如，见图3A到3C)。举例来说，处理器280可在振幅补偿值之前确定相位补偿值，且DH)装置210可在AMPM补偿214之前执行输入信号205的AMAM补偿212。换句话说，基于输入信号205和数字反馈信号275,处理器280修改振幅误差补偿信号282和相位误差补偿信号284，使得这些信号较好地反映(例如，减小或抵消失真)PA250的实际性能。处理器280接着将振幅误差补偿信号282和相位误差补偿信号284发送到DH)装置210，所述DH)装置210响应性地使输入信号205预失真以实现发射器系统200的目标或指定输出信号255。可根据需要或指定再次重复所述过程。上述操作中的任一者可具有适当的有效性检查以确保经调适的放大器模型大致上反映放大器280的实际性能。总起来说，发射器系统200经配置以为输入信号205提供振幅和相位补偿(即，预失真)，使得PA250所产生的输出信号255为所要的目标信号而非失真信号。输入信号205的此预失真可准许PA250较有效，且在较接近PA250的饱和区处操作。可基于输入信号205与输出信号255的相位和振幅信息的比较来确定振幅和相位补偿，所述相位和振幅信息是通过反馈路径的单个路径发射到处理器280。发射器系统200可具有优于图1中所展示的常规发射器系统的优点，例如发射器200可较不复杂，使用较少组件，用较少裸片区域来实施，消耗较少功率，或展现本文中未列举的其它优点。图3A到3C说明根据本发明的示范性实施例的包括表示为向量310、320的复合信号的图表300、300’、300"，所述复合信号可用以确定补偿信号(例如，图2的282、284)。换句话说，图3A到3C说明用于确定用于使输入信号预失真以从功率放大器产生所要输出信号的所要补偿的示范性方法。应注意，图3A到3C为可作为用于响应于所接收的输入信号205和数字反馈信号275确定(例如,估计、计算等)相位和振幅补偿的适当值的预失真控制功能的一部分在处理器(例如，图2的280)内执行的示范性操作的图形说明。因此，响应于由图3A到3C表示的示范性预失真控制功能的结果，处理器280产生振幅误差补偿信号282和相位误差补偿信号284，所述信号282、284被发射到DTO装置210以用于通过执行AMAM补偿212和AMPM补偿214来调整预失真。图表300、300’、300"的横轴表不复合信号的实数分量,且纵轴表不复合信号的虚数分量。图3A到3C中的每一者说明目标参考向量310和输出向量320。每一向量310、320可由复合信号在某一时刻处的量值(即，向量的长度)和相位(即，向量与正实数轴之间的角度)表示。圆Vtakjet表示具有给定复数对的目标参考向量310的振幅。圆Votjt表示具有给定复数对的输出向量320的振幅。借助于实例，目标参考向量310可为输入信号(例如，图2的205),且输出向量可为针对大致上相同时刻的由处理器(例如，图2的280)所接收的对应数字反馈信号(例如，图2的275)。明确地说，图3A说明图表300，所述图表300说明输出向量320展现振幅误差和相位误差两者，所述误差可由功率放大器的失真造成。振幅误差可被视为Vtamet与Vott之间的长度差330。相位误差由输出向量320与目标参考向量310之间的相位差340表不。处理器可通过比较两个向量310、320的振幅和相位来确定所要相位补偿值。举例来说，向量310、320可投影到实数轴上以便分别确定向量310、320的实数分量315、325。实数分量315与325之间的差由线335展示。假如将不存在振幅或相位误差，那么差335将为零，因为两个向量310、32 0将投影在彼此之上(图3C)。存在差335的事实指示存在相位误差或振幅误差中的至少一者。图3B为图表300’，所述图表300’说明在用于确定相位误差和振幅误差的所要补偿的示范性分析中的稍后阶段处的在处理器内的向量310、320的状态。举例来说，处理器可执行使输出向量320的相位变化直到实数分量315与325之间的差335达到最小值为止的功能。随着来回移动输出向量320，当差335达到最小值时，两个向量310、320可为同相(即，具有相同角度301)。施加到输出向量310以达到……的相位补偿应注意，可存在第二向量321，其使差335减到最小，但所述第二向量321不与目标参考向量320同相。第二向量321具有与目标参考向量310相反的正负号(即，在此实例中为负)的相位。为了校正此相位模糊，可能需要在多个不同时间实例处获得输入信号和输出信号的多个样本。使用多个样本，可通过会聚到正确的相位补偿值来解决相位模糊。可将相位补偿值存储在查找表中以供将来参考，例如用于基于对应相位补偿来确定振幅补偿。如图3C中所展示，当两个向量310、320的振幅和相位两者均存在时，那么向量310、320大致上相同。在预失真操作期间，可将与振幅和相位补偿值相关的信息从处理器(例如，图2的280)发射到DH)装置(例如，图2的210)，且DTO装置210可响应于所述信息对输入信号205施加AMAM补偿212和AMPM补偿214。图4说明根据本发明的示范性实施例的发射器系统400。发射器系统400包括前向路径和反馈路径。在前向路径中，发射器系统400包括Dro装置410、DAC420、上变频转换混频器430以及PA450，所述组件可如先前相对于图2所说明的类似组件描述来配置。类似命名和编号的信号也可类似地进行配置。在反馈路径中，发射器系统400包括下变频转换混频器460、ADC470和处理器480。TX L. 0. 440以可操作方式耦合在上变频转换混频器430与下变频转换混频器460之间。TX L. 0. 440经配置以为下变频转换混频器460产生I和Q信号。反馈路径进一步包括切换器444，其以可操作方式耦合在下变频转换混频器460与 TX L. 0. 440 之间。可由处理器480产生切换控制信号488以用于启用切换器444以在I与Q信号之间交替，使得由下变频转换混频器460交替地接收所述I和Q信号以用于产生中间反馈模拟信号465。在I与Q信号之间切换可减小反馈路径中所需要的ADC的数目，因为I和Q信号在反馈路径的共享路径上发射到处理器480。在来自TX L. 0. 440的I与Q信号之间切换可准许处理器480在确定用于使输入信号405预失真的相位补偿值时进一步解决相位模糊。基于输入信号405以及用于输出信号455的反馈路径上的I和Q信号,处理器480修改振幅误差补偿信号482和相位误差补偿信号484，使得这些信号482、484较好地反映(例如，减小或抵消失真)PA450的实际性能。处理器480接着将振幅误差补偿信号482和相位误差补偿信号484发送到DH)装置410，所述DH)装置410响应性地使输入信号405预失真以实现发射器系统400的目标或指定输出信号455。可根据需要或指定再次重复所述过程。上述操作中的任一者可具有适当的有效性检查以确保经调适的放大器模型大致上反映放大器480的实际性能。图5为根据本发明的不范性实施例的包括表不为向量510、520的复合信号的图表500，所述复合信号可用以确定补偿信号(例如，图4的482、484)。如先前所描述,相对快速接连地在I信号与Q信号之间切换可准许从组合的I和Q信号构造输出向量520。另外，具有单独的Q信号可准许处理器使用Q分量525来确定相位误差的正负号且解决具有向量520或向量521的相位的潜在解答之间的相位模糊。应注意，图5为可作为用于响应于所接收的输入信号405以及I和Q信号确定(例如，估计、计算等)适当相位和振幅补偿的预失真控制功能的一部分在处理器(例如，图4中的480)内执行的示范性操作的图形说明。因此，响应于由图5表示的示范性预失真控制功能的结果，处理器480产生振幅误差补偿信号482和相位误差补偿信号484，所述信号482,484被发射到DH)装置410以用于通过执行AMAM补偿412和AMPM补偿414来调整预失真。图6说明根据本发明的示范性实施例的发射器系统600。在前向路径中，发射器系统600包括Dro装置610、DAC620、上变频转换混频器630以及PA650，所述组件可如先前相对于图2所说明的类似组件描述来配置。类似命名和编号的信号也可类似地进行配置。在反馈路径中，发射器系统600包括下变频转换混频器660、ADC670和处理器680。发射器系统600进一步包括额外反馈路径，所述额外反馈路径包括整流器电路692和峰值检测器694，所述峰值检测器694经配置以产生由ADC696转换为峰值数字信号697的峰值模拟信号695。峰值数字信号697由处理器680接收。ADC696可为低数据速率ADC，用于向去往处理器680的局部峰值信息提供低数据速率反馈以在AMAM失真特性中添加额外取样点。换句话说，ADC696可按比ADC670相对低的数据速率进行操作。整流器电路692可包含二极管或矩形波整形电路，其经配置以将输出信号655转换为不具有相位信息的基带信号。因此，额外反馈路径经配置以产生关于输出信号655的振幅信息而非相位信息。
峰值检测器694经配置以检测输出信号655的局部峰值，所述局部峰值被发射到处理器680以用于确定振幅和相位误差补偿，所述信息可通过振幅误差补偿信号682和相位误差补偿信号684发射到DH)装置610。控制触发信号686控制ADC670、下变频转换混频器660的取样，且还通过控制峰值检测器694识别局部峰值的开始时间和停止时间来确定峰值检测器694的取样窗。一旦已经识别输入信号605的局部目标峰值，处理器680便确定用于施加到输出信号655的局部取样窗，所述局部取样窗将包括经放大的局部目标峰值。局部取样窗可基于取样窗约束条件，包括与(例如)群组延迟相关联的传播延迟。因此，处理器680确定处理器680在输入信号605上检测到局部目标峰值到输出信号655处出现经放大的局部峰值之间的延迟。基于所确定的传播延迟，处理器680产生控制触发信号686，控制触发信号686向峰值检测器694发信号通知局部取样窗的时序。换句话说，响应于控制触发信号686，处理器680测量或估计PA650的输出信号655的峰值功率或电压,如由峰值检测器694针对局部取样窗内的一 n个样本序列所指不。基于输入信号605、数字反馈信号675和峰值数字信号697,处理器680修改振幅误差补偿信号682和相位误差补偿信号684，使得这些信号628、684较好地反映(例如，减小或抵消失真)PA650的实际性能。处理器680接着将振幅误差补偿信号682和相位误差补偿信号684发送到DH)装置610，DPD装置610响应性地使输入信号605预失真以实现发射器系统200的目标或指定输出RF信号。可根据需要或指定而再次重复所述过程。上述操作中的任一者可具有适当的有效性检查以确保经调适的放大器模型大致上反映出放大器的实际性能。图7A到7C为根据本发明的示范性实施例的包括表示为向量710、720的复合信号的图表700、700’、700"，所述复合信号可用以确定补偿信号(例如，图6的682、684)。换句话说，图7A到7C说明用于确定用于使输入信号预失真以从功率放大器产生所要输出信号的所要补偿的示范性方法。应注意，图7A到7C为可作为用于响应于所接收的输入信号605、数字反馈信号675和峰值数字信号697确定(例如，估计、计算等)适当的相位和振幅补偿值的预失真控制功能的一部分在处理器内执行的示范性操作的图形说明。因此，响应于由图7A到7C表示的示范性预失真控制功能的结果，处理器680产生振幅误差补偿信号682、相位误差补偿信号684，所述信号682、684被发射到DH)装置610以用于通过执行AMAM补偿612和AMPM补偿614来调整输入信号605的预失真。图表700、700’、700"的横轴表不复合信号的实数分量,且纵轴表不复合信号的虚数分量。图7A到7C中的每一者说明目标参考向量710和输出向量720。每一向量710、720可由复合信号在某一时刻处的量值(即，向量的长度)和相位(即，向量与正实数轴之间的角度)表示。圆Vtakjet表示具有给定复数对的目标参考向量710的振幅。圆Votjt表示具有给定复数对的输出向量720的振幅。借助于实例，目标参考向量710可为输入信号(例如，图6的605),且输出向量可为针对大致上相同时刻的由处理器(例如，图6的680)所接收的对应数字反馈信号(例如，图6的675)。明确地说，图7A说明图表700，所述图表700说明输出向量720展现振幅误差和相位误差两者，所述误差可由功率放大器的失真造成。峰值数字信号(例如，图6中的697)可由处理器使用来确定区730，所述区730表示输出向量720与目标参考向量710之间的振幅差。图7B为图表700’，所述图表300’说明在用于确定相位误差和振幅误差的所要补偿的示范性分析中的稍后阶段处的在处理器内的向量710、720的状态。举例来说，处理器可执行响应于输出信号的峰值而确定用于输出向量720的振幅补偿的功能。可接着通过确定导致实数分量315与325之间的差335的最小值的相位补偿值来确定相位补偿值。举例来说，处理器可执行使输出向量320的相位变化直到实数分量315与325之间的差335达到最小值为止的功能，其中振幅和相位均经校正。如图7C中所展示，当两个向量710、720的振幅和相位两者均存在时，那么向量710、720大致上相同。在预失真操作期间，可将与振幅和相位补偿值相关的信息从处理器(例如，图6的680)发射到DH)装置(例如，图6的610)，且DH)装置610可响应于所述信息对输入信号605施加AMAM补偿612和AMPM补偿614。图8说明根据本发明的示范性实施例的用于发射器系统的示范性取样方案800。取样方案800可为控制触发信号启用反馈路径的组件的基础。举例来说，处理器可经配置以按所要的预定取样速率、在出现某些事件时、按其它取样方案或其任何组合来取样反馈信号(例如，数字反馈信号、I和Q信号、峰值数字信号等)。如图8所说明，处理器可在出现某事件时取样反馈信号。举例来说，处理器可接收输入信号805。当输入信号805达到目标振幅时(S卩，在时间tn、tn+1、…、tn+7处)，处理器可经配置以针对对应时刻取样输入信号805和反馈信号两者(例如，通过启用控制触发信号)。换句话说，处理器可经配置以等待在某些已知事件处取样输入信号805和通过反馈路径的输出信号，以便集中于当在发生此些已知事件时的时间实例处比较输入和输出信号时基于振幅和相位误差来产生振幅和相位补偿信号。其它事件可包括当输入信号805达到目标相位时(例如，当输入信号805跨越实数轴时、在每个45度角度处等)。另一取样方案可包括根据所要时钟速率进行取样。还可预期其它取样方案。图9说明根据本发明的示范性实施例的确定用于输入信号的预失真的振幅和相位误差补偿信号的示范性方法的流程图900。所述方法包含接收910去往包括放大器的发射器系统的前向路径的输入信号。所述方法进一步包含通过反馈路径的单个路径接收920来自放大器的输出信号的相位和振幅信息。所述方法进一步包含基于输出信号的相位和振幅信息和输入信号基于放大器的输入-输出信号特性产生930用于输入信号的相位误差补偿信号和振幅误差补偿信号。所述方法进一步包含响应于相位误差补偿信号和振幅误差补偿信号使输入信号预失真940。 图10说明执行用于确定输入信号的适当相位和振幅补偿的预失真控制功能的示范性方法的流程图1000。所述方法包括确定1010两个向量的实数分量。所述两个向量可为发射器系统的输出信号和输入信号，所述输出信号和输入信号为复合波形。输出信号包括可从发射器系统的反馈路径的单个路径接收的相位和振幅信息。所述方法进一步包括使所述向量的实数分量之间的距离值减到最小1020。使所述距离值减到最小1020可包括更改输出向量的相位直到确定(例如，估计)所述实数分量之间的最小值为止。获得此最小值所需要的相位补偿可为发射到Dro装置以用于使去往发射器系统的输入信号预失真的相位补偿值。从所述相位补偿值，还可确定(例如，估计)振幅补偿值并将所述振幅补偿值发射到Dro装置以用于使去往发射器系统的输入信号预失真。图1lA到IlC说明根据本发明的另一示范性实施例的功率放大器、预失真装置和发射器系统的示范性正规化输出-输入响应的图表。图表的纵轴指示正规化输出电压，其中值1. 0指示功率放大器的目标或指定最大瞬时输出电压。图表的横轴指示正规化输入电压，其中值1.0指示对应于功率放大器的目标或指定最大瞬时输出电压的输入电压。上部图表(图11A)为其中将功率放大器106的平均输出功率设定为中等电平的示范性响应。中部图表(图11B)为其中将平均输出功率设定为相对较低电平的示范性响应。下部图表(图11C)为其中将平均输出功率设定为相对较高电平的示范性响应。在这些实例中，图表上的实线指示发射器系统(例如，图2、4、6)的目标或指定正规化输出-输入响应。如所述图表说明，目标响应可主要地为线性响应，如顶部和中部图表指示。然而，应理解，目标响应不需要大致上为线性的(例如，图11C)。举例来说，可发生削波。图表的点线指示功率放大器的正规化输入-输出信号响应。图表的虚线指示预失真装置的正规化输入-输出信号响应。如这些图表说明，针对给定正规化输入电平，预失真装置和功率放大器的正规化输入-输出响应位于目标响应的相反侧上。以此方式，与功率放大器的输入-输出响应组合的预失真装置的输入-输出响应应大致上产生发射器系统的输入-输出目标响应。图12说明根据本发明的另一不范性实施例的功率放大器的输入、输出和目标输出的示范性峰值平均功率比与功率的图表。纵轴表示用于对应信号的以dB计的峰值RMSt匕，且横轴表示用于对应信号的以dBm计的平均输出功率电平。点线表示功率放大器的经校正输出信号的峰值平均功率比与平均输出功率之间的关系。虚线表示功率放大器的输入信号的峰值平均功率比与平均输出功率之间的关系。并且，实线表示功率放大器的理想化或目标输出信号的峰值平均功率比与功率之间的关系。如所述图表说明，功率放大器的经补偿输出信号的峰值平均功率比值跟踪理想值直到输入信号击中饱和功率电平为止，接着在17dBm的功率电平以上逐渐减小。这是由于功率放大器的限制最大信号电平的饱和性质引起的。为了补偿功率放大器的压缩效应，预失真装置可通过使输入信号预失真来执行信号顶峰增强以便提高峰值平均功率比。这可在所述图表中(从虚线)通过去往功率放大器的输入信号的峰值RMS比的升高看到。此补偿的整体效应是大致上维持峰值平均比在发射器系统的操作范围内大致上恒定，如功率放大器峰值平均功率比(点线)的大致上平坦响应所说明，所述峰值平均功率比在低和中等功率范围内与目标一致。图13A说明根据本发明的另一示范性实施例的示范性未失真或原始输入和对应失真输出信号的时域图表。纵轴表示信号的振幅，且横轴表示时间。如所述图表说明，展示为虚线的原始输入信号可不具有经压缩峰值，如图所示。然而，展示为实线的输出信号可归因于功率放大器当在靠近其饱和区处操作时的非线性特性而具有经压缩峰值。图13B说明根据本发明的另一示范性实施例的示范性经预失真输入和输出信号的时域图表。同样，纵轴表示信号的振幅，且横轴表示时间。如所述图表说明，展示为实线的输入信号已由预失真装置预失真以便增强其峰值，如图所示。结果是展示为虚线的输出信号不再具有经压缩峰值。因此，本文中所描述的放大器建模和预失真技术可用以实现目标输出信号，例如如同此图表中所展示的目标输出信号。大体上关于为了开发放大器模型且基于放大器模型使输入信号预失真而提供功率放大器输出的信息的速率，其可根据先前论述的示范性实施例以任何速率进行。举例来说，所述速率可处于RF输出信号的调制速率，所述调制速率可高达200GHz。或者，所述速率可处于包络速率(例如，处于调制带宽)。或者，所述速率可处于功率控制速率，所述功率控制速率可取决于调制速率和调度程序。或者，所述速率可处于模型演进速率，所述模型演进速率可基于操作环境参数(例如温度、电源电压Vcc和信号的频率)的改变。可视需要更新模型演进速率，且模型演进速率可与功率控制速率一样快或比功率控制速率快。应理解，上文所论述的示范性发射器系统的元件和操作可在数字域、模拟域或数字域与模拟域的组合中实施，且将信号具体称为“模拟”或“数字”既定视为实例而非其限制。所述系统可进一步使用专用硬件、可编程硬件、在一个或一个以上软件模块的控制下操作的处理器或其任何组合来执行其既定功能，如上文所论述。所属领域的技术人员将理解，可使用多种不同技艺和技术中的任一种来表示信息和信号。举例来说，可通过电压、电流、电磁波、磁场或磁性粒子、光场或光学粒子或者其任何组合来表示整个以上描述中可能参考的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号和码片。所属领域的技术人员将进一步了解，结合本文所揭示的实施例描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤可实施为电子硬件、计算机软件或所述两者的组合。为了清楚地说明硬件与软件的这种可互换性，上文已大体上在其功能性方面描述了各种说明性组件、块、模块、电路和步骤。将所述功能性实施为硬件还是软件取决于特定应用和对整个系统施加的设计限制。熟练的技术人员可针对每一特定应用以不同方式实施所描述的功能性，但不应将此些实施方案决策解释为造成与本发明的示范性实施例的范围的脱离。结合本文所揭示的实施例描述的各种说明性逻辑块、模块和电路可用经设计以执行本文描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑组件、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其任何组合来实施或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替代方案中，所述处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算组件的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP核心的一个或一个以上微处理器或任何其它此类配置。结合本文所揭示的实施例描述的方法或算法的步骤可直接以硬件、以由处理器执行的软件模块或以所述两者的组合来体现。软件模块可驻留于随机存取存储器(RAM)、快闪存储器、只读存储器(ROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、寄存器、硬盘、可装卸盘、CD-ROM或此项技术中已知的任何其它形式的存储媒体中。示范性存储媒体耦合到处理器，使得处理器可从存储媒体读取信息且向存储媒体写入信息。在替代方案中，存储媒体可与处理器成一体式。处理器和存储媒体可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替代方案中，处理器和存储媒体可作为离散组件驻留在用户终端中。在一个或一个以上示范性实施例中，所描述的功能可以硬件、软件、固件或其任何组合来实施。如果以软件来实施，则所述功能可作为一个或一个以上指令或代码存储于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体传输。计算机可读媒体包括计算机存储媒体和通信媒体两者，通信媒体包括促进将计算机程序从一处传送到另一处的任何媒体。存储媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。借助于实例而非限制，所述计算机可读媒体可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或可用于以指令或数据结构的形式载送或存储所要程序代码且可由计算机存取的任何其它媒体。而且，任何连接被恰当地称作计算机可读媒体。举例来说，如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)或例如红外线、无线电和微波等无线技术从网站、服务器或其它远程源传输软件，则同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或例如红外线、无线电和微波等无线技术包括于媒体的定义中。如本文中所使用，磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字通用光盘(DVD)、软性磁盘和蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘借助激光以光学方式再现数据。以上各项的组合也应包括在计算机可读媒体的范围内。提供先前对所揭示示范性实施例的描述是为了使得所属领域的任何技术人员能够制作或使用本发明。所属领域的技术人员将容易了解对这些示范性实施例的各种修改，且在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本文所定义的一般原理可应用于其它实施例。因此，本发明不希望限于本文中展示的实施例，而是应被赋予与本文中揭示的原理和新颖特征一致的最广范围。
权利要求
1.一种发射器系统，其包含 前向路径，其包括与放大器耦合的预失真装置，所述前向路径经配置用于响应于相位误差补偿信号和振幅误差补偿信号而使去往所述预失真装置的输入信号预失真以便为所述放大器的输出信号产生所要输出信号；以及 反馈路径，其包括处理器，所述处理器经配置用于基于所述输入信号与所述放大器的所述输出信号的相位和振幅信息的比较来产生所述相位误差补偿信号和所述振幅误差补偿信号，其中所述放大器的所述相位和振幅信息在所述反馈路径的单个路径上发射到所述处理器。
2.根据权利要求1所述的发射器系统，其进一步包括本机振荡器，所述本机振荡器经配置用于在所述前向路径中将上变频转换信号提供到上变频转换混频器且在所述反馈路径中将下变频转换信号提供到下变频转换混频器。
3.根据权利要求2所述的发射器系统，其中所述下变频转换信号包括I信号和Q信号。
4.根据权利要求3所述的发射器系统，其进一步包括耦合在所述本机振荡器与所述下变频转换混频器之间的切换器，其中所述切换器经配置以响应于切换控制信号而在所述I信号与所述Q信号之间交替，使得所述I信号和所述Q信号在所述反馈路径的所述单个路径上交替地发射到所述处理器。
5.根据权利要求1所述的发射器系统，其进一步包括额外反馈路径，所述额外反馈路径包括经配置用于测量所述放大器的所述输出信号的功率或电压的峰值振幅的峰值检测器。
6.根据权利要求5所述的发射器系统，其中所述处理器基于所述放大器的所述输出信号的所述峰值振幅与所述输入信号在对应时刻处的振幅之间的差来确定所要振幅补偿。
7.根据权利要求5所述的发射器系统，其中所述额外反馈路径包括以可操作方式耦合在所述峰值检测器与所述放大器之间的整流器电路，所述整流器电路经配置用于将所述放大器的所述输出信号转换为基带信号，同时移除所述放大器的所述输出信号的相位信息。
8.根据权利要求7所述的发射器系统，其中所述反馈路径和所述额外反馈路径各自包括模/数转换器，其中所述额外反馈路径的所述模/数转换器经配置以按比所述反馈路径的所述模/数转换器相对低的数据速率进行操作。
9.根据权利要求7所述的发射器系统，其中所述整流器电路包括二极管和矩形波整形电路中的至少一者。
10.根据权利要求1所述的发射器系统，其中所述所要输出信号为所述放大器的目标或指定输出信号中的一者。
11.根据权利要求1所述的发射器系统，其中所述所要输出信号具有减小的失真。
12.根据权利要求1所述的发射器系统，其中所述输入信号与相位和振幅信息的所述比较包括基于确定所述输出信号与所述所要输出信号的实数分量之间的最小值来确定相位补偿。
13.一种方法，其包含 接收去往包括放大器的发射器系统的前向路径的输入信号； 通过反馈路径的单个路径接收来自所述放大器的输出信号的相位和振幅信息； 基于所述输出信号的所述相位和振幅信息和所述输入信号基于所述放大器的输Λ-输出信号特性产生用于所述输入信号的相位误差补偿信号和振幅误差补偿信号；以及响应于所述相位误差补偿信号和所述振幅误差补偿信号而使所述输入信号预失真。
14.根据权利要求13所述的方法，其中接收输出信号的相位和振幅信息包括激活切换器以通过所述反馈路径的所述单个路径交替地接收所述输出信号的I信号和Q信号。
15.根据权利要求13所述的方法，其中产生相位误差补偿信号和振幅误差信号进一步基于所述放大器的所述输出信号的峰值功率或峰值电压。
16.根据权利要求13所述的方法，其中所述相位和振幅信息包含所述放大器的所述输出信号的多个样本。
17.根据权利要求16所述的方法，其中通过响应于预定事件而对所述输出信号进行取样来产生所述放大器的所述输出信号的所述多个样本。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述预定事件是基于所述输入信号的时钟速率。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述预定事件是基于当所述输入信号达到预定振幅和预定相位中的至少一者时的出现。
20.根据权利要求13所述的方法，其中产生相位误差补偿信号包括确定所述输出信号和所述输入信号的实数分量且确定用于所述输出信号的使所述输出信号与所述输入信号的所述实数分量之间的量值距离减到最小的相位补偿。
21.根据权利要求13所述的方法，其中使所述输入信号预失真包含使所述输入信号预失真以实现所述放大器的目标或指定输出信号。
22.根据权利要求13所述的方法，其中使所述输入信号预失真包含使所述输入信号预失真以减小所述输出信号的失真。
23.—种设备,其包含 用于接收去往包括放大器的发射器系统的前向路径的输入信号的装置； 用于通过反馈路径的单个路径接收来自所述放大器的输出信号的相位和振幅信息的装置； 用于基于所述输出信号的所述相位和振幅信息和所述输入信号基于所述放大器的输入-输出信号特性产生用于所述输入信号的相位误差补偿信号和振幅误差补偿信号的装置；以及 用于响应于所述相位误差补偿信号和所述振幅误差补偿信号而使所述输入信号预失真的装置。
24.根据权利要求23所述的设备，其中所述用于接收相位和振幅信息的装置包含用于对所述输出信号进行取样的装置。
25.根据权利要求23所述的设备，其中所述用于接收相位和振幅信息的装置包含用于通过所述反馈路径的所述单个路径交替地接收所述输出信号的I信号和Q信号的装置。
26.根据权利要求23所述的设备，其进一步包含用于测量所述放大器的输出信号的峰值功率或峰值电压的装置。
27.根据权利要求23所述的设备，其中所述预失真装置使所述输入信号预失真以实现所述放大器的目标或指定输出信号。
28.根据权利要求23所述的设备，其中所述预失真装置使所述输入信号预失真以减小所述放大器的输出信号的失真。
29.—种计算机程序产品，其包含 计算机可读媒体，其包含 用于致使计算机接收去往包括放大器的发射器系统的前向路径的输入信号的代码；用于致使计算机通过反馈路径的单个路径接收来自所述放大器的输出信号的相位和振幅信息的代码； 用于致使计算机基于所述输出信号的所述相位和振幅信息和所述输入信号基于所述放大器的输入-输出信号特性产生用于所述输入信号的相位误差补偿信号和振幅误差补偿信号的代码；以及 用于致使计算机响应于所述相位误差补偿信号和所述振幅误差补偿信号而使所述输入信号预失真的代码。
全文摘要
本发明的示范性实施例包括一种发射器系统，其经配置以使输入信号预失真以产生目标输出信号。示范性发射器系统包括前向路径，其包括与放大器耦合的预失真装置，所述前向路径经配置用于响应于相位误差补偿信号和振幅误差补偿信号而使去往所述预失真装置的输入信号预失真以便为所述放大器的输出信号产生所要输出信号；以及反馈路径，其包括处理器，所述处理器经配置用于基于所述输入信号与所述放大器的所述输出信号的相位和振幅信息的比较来产生所述相位误差补偿信号和所述振幅误差补偿信号，其中所述放大器的所述相位和振幅信息在所述反馈路径的单个路径上发射到所述处理器。本文中还呈现其它方法和设备。
文档编号H04L27/36GK103039000SQ201180036137
公开日2013年4月10日 申请日期2011年6月30日 优先权日2010年6月30日
发明者飞利浦·大卫·科恩, 保罗·德拉克斯勒 申请人:高通股份有限公司