一种数字预失真装置及射频通信系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种数字预失真装置及射频通信系统，所述数字预失真装置包括依次连接的多级查找表存储器、加法器及乘法器，所述多级查找表存储器中存储有多个级别的查找表，不同级别的查找表的尺寸不同，利用多个级别的查找表中小尺寸的查找表使预失真算法快速收敛，而利用多个级别的查找表中大尺寸的查找表提高补偿精度，可以在较短时间内获得满足补偿精度需求的预失真系数，从而避免通过增大查找表尺寸带来补偿精度与收敛时间矛盾的问题，提高了功率放大器的线性度。
【专利说明】
一种数字预失真装置及射频通信系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种数字预失真装置及射频通信系统。
【背景技术】
[0002]射频功率放大器PA(PowerAmplifier)是无线通信系统的重要组成部分。射频功率放大器面临的主要问题是其非线性失真的特性，这种特性造成了系统功率利用率的严重下降。为了解决这种问题，通常需要对射频放大器的输入进行预失真。在数字通信系统中，这种预失真通常通过数字信号处理的方法来实现，因而被称为数字预失真。
[0003]—般地，数字预失真系统通过比较放大器的输出和输入的差别来确定放大器的失真程度，进而确定如何针对这种失真特性进行补偿即预失真。对于数字预失真来说，需要将PA输出的信号通过下混频并模数转换(Analog-to-Digital-Converter，ADC)变成数字信号后再进行处理。在传统的带宽比较窄的无线系统中，这种处理没有什么问题。但是，随着信号带宽的变宽和以及针对频段相互隔离的多通道信号同时输入放大器的情况(例如，在3G和4G的频段分配中，各个运营商就通常被分配到了多个隔离的频段)，要求基站的设备能够支持多通道信号的同时输入。此时，PA输出的信号也是多路信号合并后的信号。按照正常的思路，如果此时要对PA输出进行预失真的处理，那么需要对多路信号的和一起进行预失真。但是，困难在于，ADC器件通常的采样频率频率较低，满足不了对整个频段上各个隔离频段信号同时采样的要求。
[0004]目前解决上述问题的方法有两种:一种是在射频电路设计时就采用多个PA和相应的射频通道对每一路信号分别进行放大，这样在预失真时也可以分别对各路信号进行预失真，如中国专利文献号CN101594327A记载了一种多通道数字预失真处理装置及预失真处理方法，该技术对ADC器件的要求就相应降低了，但是这种方法的缺点是由于增加了多套射频设备而导致系统的成本成倍的增加；另一种是对功率放大器直接进行回退，而不进行预失真，但这种方法对功率放大器的设计提出了更高的要求，并会显著降低整个系统的功率利用率。
[0005]针对上述采用功率放大器直接进行回退，而不进行预失真存在的问题，通常采用基于查找表方法的数字预失真系统加以解决。基于查找表方法的数字预失真系统，是将功率放大器的传输特性取反后存入存储器，根据输入的数字基带信号的特性以及上述取反的传输特性进行计算并对查找表内容更新，进而对输入信号进行预失真，使得最终功率放大器的输出在大功率处的特性也满足系统线性度要求，而不用回退过多功率，提高功率利用率。由于查找表方法对于补偿精度及复杂度方面相较其他方法都有更大的优势，因此基于查找表的数字预失真方法得以广泛的应用。但为了提高数字预失真算法的精度，不可避免地要增大查找表的尺寸，这带来的问题是算法的初始收敛时间会迅速递增。尤其在移动设备的应用中，设备周围的环境等可能在短时间内即会发生较大的变化，如果算法的收敛时间过长，显然会恶化预失真性能，限制了算法的应用范围。【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供一种数字预失真装置及射频通信系统，以解决基于查找表方法的数字预失真系统改善功率放大器的线性度时，带来补偿精度与收敛时间矛盾的问题。
[0007]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种数字预失真装置，所述数字预失真装置，包括:依次连接的多级查找表存储器、加法器及乘法器，所述多级查找表存储器中存储有多个级别的查找表，不同级别的查找表的尺寸不同；其中，所述多级查找表存储器接收输入信号并计算各级别查找表的补偿因子，各级别查找表输出的补偿因子均输出给所述加法器，所述加法器的求和结果与输入信号通过乘法器进行乘法运算获得经过预失真处理后的信号。
[0008]可选的，在所述的数字预失真装置中，所述多级查找表存储器包括与所述各级别的查找表通信的更新因子获取器，所述更新因子获取器用于获取更新因子，并根据所述更新因子对各级查找表的内容进行更新以计算对应级别的查找表的补偿因子。
[0009]可选的，在所述的数字预失真装置中，所述多级查找表存储器中存储的查找表的尺寸呈指数级增加。
[0010]可选的，在所述的数字预失真装置中，各个级别的查找表中的内容为对应级别的预失真系数。
[0011]可选的，在所述的数字预失真装置中，所述更新因子是根据所述输入信号及所述数字预失真装置接收的带有失真特性的反馈信号计算获得。
[0012]可选的，在所述的数字预失真装置中，所述更新因子获取器包括:数字滤波器及与所述数字滤波器连接的计算器;所述数字滤波器根据输入信号的信息确定控制参数，通过所述控制参数来改变所述数字滤波器本身的特性以对所述反馈信号进行滤波，以获得所述反馈信号的失真特性;所述计算器根据所述反馈信号的失真特性计算获得更新因子，进而传送给查找表进行预失真系数的运算更新。
[0013]本实用新型还提供一种射频通信系统，所述射频通信系统，包括:数字预失真装置及与所述数字预失真装置连接的反馈系统和发射系统。
[0014]可选的，在所述的射频通信系统中，还包括设置于所述反馈系统与所述发射系统之间的锁相环和衰减器，所述锁相环用于给所述反馈系统和所述发射系统提供本振信号；其中所述发射系统包括依次连接的数字模拟转换器、模拟低通滤波器、上变频器及功率放大器，所述功率放大器的输出端与天线和所述衰减器连接。
[0015]可选的，在所述的射频通信系统中，所述反馈系统包括:依次连接的低噪声放大器、下变频器、模拟低通滤波器及模拟数字转换器，所述发射系统的功率放大器输出的信号经所述衰减器衰减后输送给所述低噪声放大器。
[0016]可选的，在所述的射频通信系统中，所述数字模拟转换器接收所述数字预失真装置输出的经过预失真处理后的信号，所述模拟数字转换器输出的信号作为反馈信号输送给所述数字预失真装置。
[0017]在本实用新型所提供的数字预失真装置及射频通信系统中，所述数字预失真装置包括依次连接的多级查找表存储器、加法器及乘法器，所述多级查找表存储器中存储有多个级别的查找表，不同级别的查找表的尺寸不同，利用多个级别的查找表中小尺寸的查找表使预失真算法快速收敛，而利用多个级别的查找表中大尺寸的查找表提高补偿精度，可以在较短时间内获得满足补偿精度需求的预失真系数，从而避免通过增大查找表尺寸带来补偿精度与收敛时间矛盾的问题，提高了功率放大器的线性度。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型一实施例中数字预失真装置的结构示意图；
[0019]图2是本实用新型另一实施例中射频通信系统的结构示意图；
[0020]图中:多级查找表存储器I；更新因子获取器10;多个级别的查找表11 ；加法器2;乘法器3。
【具体实施方式】
[0021]以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的数字预失真装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
[0022]实施例一
[0023]请参考图1，其为本实用新型数字预失真装置的结构示意图。如图1所示，所述数字预失真装置包括:依次连接的多级查找表存储器1、加法器2及乘法器3，所述多级查找表存储器I中存储有多个级别的查找表11，不同级别的查找表的尺寸不同；其中，所述多级查找表存储器I接收输入信号并计算各级别查找表的补偿因子，各级别查找表输出的补偿因子均输出给所述加法器2，所述加法器2的求和结果与输入信号通过乘法器3进行乘法运算获得经过预失真处理后的信号。其中，各个级别的查找表中的内容为对应级别的预失真系数，所述输入信号为未经过失真处理的信号。
[0024]本实施例中，所述多级查找表存储器I包括与所述各级别的查找表通信的更新因子获取器10，所述更新因子获取器10用于获取更新因子，并根据所述更新因子对各级查找表的内容进行更新以计算对应级别的查找表的补偿因子，所述更新因子是根据所述输入信号及所述数字预失真装置接收的带有失真特性的反馈信号计算获得。
[0025]作为本实用新型的【具体实施方式】，非限制性的列举，以所述多个级别查找表中的查找表的尺寸呈指数级增加为例进行阐述，当然多个级别查找表中的查找表的尺寸增加方式不局限于指数级增加。
[0026]请结合图1。图1中1-LUT，2-LUT，…，S^1-LUT分别表示不同尺寸的查找表，2N^-LUT代表尺寸为2^1的查找表(LUT)，N为正整数，本实施例中查找表的尺寸越大，该查找表的级别越高，图1中2N—Ilut为级别最高的查找表。由此可见，本实施例中多个级别查表中的查找表的尺寸呈指数级增加;Vin(I)和Vin(Q)为两路输入信号，根据输入信号Vin(I)和Vin(Q)定义各个查找表的地址，Xpd(I)和Xpd(Q)为数字预失真装置接收的两路反馈信号，反馈信号Xpd
(I)和Xpd(Q)与输入信号Vin(I)和Vin(Q)在更新因子获取器中进行运算，运算完毕获得更新因子;查找查找表1-LUT确定的预失真系数为K1，查找查找表2N—Ilut确定的预失真系数为K^K1-Kn为查找相应查找表确定的预失真系数(即根据更新因子各级查找表的内容进行更新后各级查找表的内容，本申请称为补偿因子)，将所有查找表确定的预失真系数(即图1中K1-Kn)进行求和运算获得的值作为当前时刻数字预失真装置所需的预失真系数(S卩Gpd(r)= Κι+Κ2+...+Κν)，之后将预失真系数Gpd (r)同输入彳目号Vin( I )和Vin(Q)进行乘法运算后获得基带的输出信号Vpd(I)和Vpd(Q)，VPd(I)和Vpd(Q)即为当前时刻数字预失真装置对基带信号进行预失真处理后输出的信号。
[0027]其中，所述各个级别的查找表的地址可用初始输入信号的幅度经过量化处理来定义，当然并不局限于此种方法。基于多级查找表存储器中存储的多个级别的查找表11，即查找过程中，小尺寸的查找表可以满足算法快速收敛的需求，而相应的大尺寸查找表可以大大提高算法的补偿精度。其原理在于:实际查找运算时，所述多个级别查找表中所有查找表同时进行运算，基于所对应地址的所有查找表的内容(预失真系数)均会被更新，经过简单的几次或数次迭代后，小尺寸的查找表会快速计算完毕，因此可以使算法在短时间内迅速收敛，且在接下来的若干次迭代过程中，小尺寸的查找表内容不会发生大的更新，而主要由大尺寸查找表来完成精细化运算，在满足精度要求时即停止更新，并将各级查找表查找的结果输出汇总，完成数字预失真装置的预失真过程。由此可见，本实用新型的数字预失真装置的补偿精度由大尺寸查找表决定，而小尺寸查找表帮助算法快速收敛，从而解决了基于传统查找表方法的数字预失真系统的算法收敛时间同补偿精度之间存在矛盾的问题，改善了功率放大器的线性度，提高了无线通信系统的功率利用率。
[0028]进一步地，所述更新因子获取器包括:数字滤波器及与所述数字滤波器连接的计算器;所述数字滤波器根据输入信号的信息确定控制参数，通过所述控制参数来改变所述数字滤波器本身的特性以对所述反馈信号进行滤波，以获得所述反馈信号的失真特性;所述计算器根据所述反馈信号的失真特性计算获得更新因子，进而传送给查找表进行预失真系数的运算更新。
[0029]实施例二
[0030]请参考图2，其为本实施例中与所述数字预失真装置连接的反馈系统和发射系统的结构示意图。所述射频通信系统包括上述数字预失真装置及与所述数字预失真装置连接的反馈系统和发射系统
[0031]进一步地，所述射频通信系统还包括锁相环和衰减器，所述锁相环和所述衰减器设置于所述反馈系统与所述发射系统之间，所述锁相环用于给所述反馈系统和所述发射系统提供本振信号，所述衰减器用于对信号做衰减操作。其中，所述发射系统包括依次连接的数字模拟转换器DAC、模拟低通滤波器LPF、上变频器及功率放大器PA，所述功率放大器PA的输出端与天线和所述衰减器连接。所述反馈系统包括:依次连接的低噪声放大器LNA、下变频器、模拟低通滤波器LPF及模拟数字转换器ADC，所述发射系统的功率放大器PA输出的信号经所述衰减器衰减后输送给所述低噪声放大器LNA。
[0032]进一步地，所述数字模拟转换器接收所述数字预失真装置输出的经过预失真处理后的信号，所述模拟数字转换器输出的信号作为反馈信号输送给所述数字预失真装置。
[0033]综上，在本实用新型所提供的数字预失真装置及射频通信系统中，所述数字预失真装置包括依次连接的多级查找表存储器、加法器及乘法器，所述多级查找表存储器中存储有多个级别的查找表，不同级别的查找表的尺寸不同，利用多个级别的查找表中小尺寸的查找表使预失真算法快速收敛，而利用多个级别的查找表中大尺寸的查找表提高补偿精度，可以在较短时间内获得满足补偿精度需求的预失真系数，从而避免通过增大查找表尺寸带来补偿精度与收敛时间矛盾的问题，提高了功率放大器的线性度。
[0034]显然，本领域的技术人员可以对实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包括这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种数字预失真装置，其特征在于，包括:依次连接的多级查找表存储器、加法器及乘法器，所述多级查找表存储器中存储有多个级别的查找表，不同级别的查找表的尺寸不同；其中，所述多级查找表存储器接收输入信号并计算各级别查找表的补偿因子，各级别查找表输出的补偿因子均输出给所述加法器，所述加法器的求和结果与输入信号通过乘法器进行乘法运算获得经过预失真处理后的信号。2.如权利要求1所述的数字预失真装置，其特征在于，所述多级查找表存储器包括与所述各级别的查找表通信的更新因子获取器，所述更新因子获取器用于获取更新因子，并根据所述更新因子对各级查找表的内容进行更新以计算对应级别的查找表的补偿因子。3.如权利要求1所述的数字预失真装置，其特征在于，所述多级查找表存储器中存储的查找表的尺寸呈指数级增加。4.如权利要求1所述的数字预失真装置，其特征在于，各个级别的查找表中的内容为对应级别的预失真系数。5.如权利要求2所述的数字预失真装置，其特征在于，所述更新因子是根据所述输入信号及所述数字预失真装置接收的带有失真特性的反馈信号计算获得。6.如权利要求5所述的数字预失真装置，其特征在于，所述更新因子获取器包括:数字滤波器及与所述数字滤波器连接的计算器;所述数字滤波器根据输入信号的信息确定控制参数，通过所述控制参数来改变所述数字滤波器本身的特性以对所述反馈信号进行滤波，以获得所述反馈信号的失真特性;所述计算器根据所述反馈信号的失真特性计算获得更新因子，进而传送给查找表进行预失真系数的运算更新。7.一种射频通信系统，其特征在于，包括: 如权利要求1-6中任一项所述数字预失真装置;及 与所述数字预失真装置连接的反馈系统和发射系统。8.如权利要求7所述的射频通信系统，其特征在于，还包括设置于所述反馈系统与所述发射系统之间的锁相环和衰减器，所述锁相环用于给所述反馈系统和所述发射系统提供本振信号;其中所述发射系统包括依次连接的数字模拟转换器、模拟低通滤波器、上变频器及功率放大器，所述功率放大器的输出端与天线和所述衰减器连接。9.如权利要求8所述的射频通信系统，其特征在于，所述反馈系统包括:依次连接的低噪声放大器、下变频器、模拟低通滤波器及模拟数字转换器，所述发射系统的功率放大器输出的信号经所述衰减器衰减后输送给所述低噪声放大器。10.如权利要求9所述的射频通信系统，其特征在于，所述数字模拟转换器接收所述数字预失真装置输出的经过预失真处理后的信号，所述模拟数字转换器输出的信号作为反馈信号输送给所述数字预失真装置。
【文档编号】H03F3/20GK205430301SQ201620292241
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年4月8日
【发明人】付健, 闫双超
【申请人】豪威科技(上海)有限公司