专利名称：预失真方法、测量配置、预失真器结构、发射机、接收机和连接设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种预失真方法、预失真器测量配置、预失真器结构、接收机、发射机和连接设备。
背景技术：
由于发射链的模拟部件的非线性效应，所发射的信号按幅度和相位分布。失真取决于信号量值。信号量值越大，失真越明显。
非线性的主要原因是发射机的功率放大器。除了放大希望的信号，功率放大器产生原始信号谱的高次谐波。信号谱的扩展引起两个主要效果无法满足无线电频谱的需求，以及接收机内的失真信号的检测出现错误。
通过减小信号功率可以避免信号谱的扩展。但是，这导致放大阶段的低效率使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的预失真方法、预失真器测量配置、预失真器结构、接收机、发射机和连接设备。
根据本发明的一个方面，提供一种通信系统中的预失真方法，该通信系统包括至少一个发射机和至少一个接收机，该方法包括针对每一个星座点，定义所接收信号采样和符号判决的同相和正交差，并且将所定义的同相和正交差传送给发射机；基于所使用的调制方法形成功率间隔，确定要进行预失真的信号的功率，以预定方式量化该功率，并选择对应的功率间隔；对该同相和正交差进行平均，将所平均的同相和正交差向同相和正交平面的同相轴旋转，并执行放大和滑动平均计算，用于导出定义所选择的功率间隔的线性曲线段的参数；以及通过使用定义所选择的功率间隔的线性曲线段的参数，计算增益因子，用于得到预失真的信号。
根据本发明的另一方面，提供一种通信系统中的预失真方法，该通信系统包括至少一个发射机和至少一个接收机，该方法包括针对每一个星座点，定义所接收信号采样和符号判决的同相和正交差，并且将所定义的同相和正交差传送给发射机；基于所使用的调制方法形成功率间隔；确定要进行预失真的信号的功率，以预定方式量化该功率，并选择对应的功率间隔；导出定义所选择的功率间隔的线性曲线段的参数；以及通过使用定义所选择的功率间隔的线性曲线段的参数，计算增益因子，用于得到预失真的信号。
根据本发明的另一方面，提供一种通信系统的接收机，包括用于针对每一个星座点来定义所接收信号采样和符号判决的同相和正交差的装置，用于将所定义的同相和正交差传送给发射机的装置。
根据本发明的另一方面，提供了一种通信系统的发射机，包括用于确定要进行预失真的信号的功率、以预定方式量化功率并选择对应的功率间隔的装置，用于对同相和正交差进行平均、将所平均的同相和正交差向同相和正交平面的同相轴旋转、并执行放大和滑动平均计算用于导出定义所选择的功率间隔的线性曲线段的参数的装置，用于通过使用定义所选择的功率间隔的线性曲线段的参数计算增益因子的装置，用于得到预失真的信号的装置。
根据本发明的另一方面，提供了一种通信系统的发射机，包括用于确定要进行预失真的信号的功率、以预定方式量化功率并选择对应的功率间隔的装置，用于导出定义所选择的功率间隔的线性曲线段的参数的装置，用于通过使用定义所选择的功率间隔的线性曲线段的参数计算增益因子的装置，用于得到预失真的信号的装置。
根据本发明的另一方面，提供了一种通信系统的接收机，包括定义装置，用于针对每一个星座点定义所接收信号采样和符号判决的同相和正交差；传送装置，用于将所定义的同相和正交差传送给发射机。
根据本发明的另一方面，提供了一种通信系统的发射机，包括功率处理装置，用于确定要进行预失真的信号的功率、以预定方式量化功率并选择对应的功率间隔；平均装置，用于对同相和正交差进行平均、将所平均的同相和正交差向同相和正交平面的同相轴旋转、并执行放大和滑动平均计算用于导出定义所选择的功率间隔的线性曲线段的参数；计算装置，用于通过使用定义所选择的功率间隔的线性曲线段的参数计算增益因子；得到装置，用于得到预失真的信号。
根据本发明的另一方面，提供了一种通信系统的发射机，包括功率处理装置，用于确定要进行预失真的信号的功率、以预定方式量化功率并选择对应的功率间隔；确定装置，用于确定定义所选择的功率间隔的线性曲线段的参数；计算装置，用于通过使用定义所选择的功率间隔的线性曲线段的参数计算增益因子；得到装置，用于得到预失真的信号。
根据本发明的另一方面，提供了一种接收机的预失真器测量配置，包括用于针对每一个星座点定义所接收信号采样和符号判决的同相和正交差的装置，用于将所定义的同相和正交差传送给发射机的装置。
根据本发明的另一方面，提供了一种发射机的预失真器结构，包括功率处理装置，用于确定要进行预失真的信号的功率、以预定方式量化功率并选择对应的功率间隔；平均装置，用于对同相和正交差进行平均、将所平均的同相和正交差向同相和正交平面的同相轴旋转、并执行放大和滑动平均计算用于导出定义所选择的功率间隔的线性曲线段的参数；计算装置，用于通过使用定义所选择的功率间隔的线性曲线段的参数计算增益因子；得到装置，用于得到预失真的信号。
根据本发明的另一方面，提供了一种发射机的预失真器结构，包括功率处理装置，用于确定要进行预失真的信号的功率、以预定方式量化功率并选择对应的功率间隔；确定装置，用于确定定义所选择的功率间隔的线性曲线段的参数；计算装置，用于通过使用定义所选择的功率间隔的线性曲线段的参数计算增益因子；得到装置，用于得到预失真的信号。
根据本发明的另一方面，提供了一种通信系统的连接设备，包括功率处理装置，用于确定要进行预失真的信号的功率、以预定方式量化功率并选择对应的功率间隔；平均装置，用于对同相和正交差进行平均、将所平均的同相和正交差向同相和正交平面的同相轴旋转、并执行放大和滑动平均计算用于导出定义所选择的功率间隔的线性曲线段的参数；计算装置，用于通过使用定义所选择的功率间隔的线性曲线段的参数计算增益因子；得到装置，用于得到预失真的信号。
根据本发明的另一方面，提供了一种通信系统的连接设备，包括功率处理装置，用于确定要进行预失真的信号的功率、以预定方式量化功率并选择对应的功率间隔；确定装置，用于确定定义所选择的功率间隔的线性曲线段的参数；计算装置，用于通过使用定义所选择的功率间隔的线性曲线段的参数计算增益因子；得到装置，用于得到预失真的信号。
在从属权利要求中描述了本发明的实施例。
本发明的方法和系统提供了若干优点。在本发明的优选实施例中，提供了一种减小信号频谱扩展的功率放大器的预失真器。
以下，将参考优选实施例和附图详细描述本发明，其中图1是一个流程图，图2A示出了幅度间隔，图2B表示一个曲线段的斜率即abs(A(P))怎样与幅度增益相同，图3示出了接收机，
图4表示发射机，图5表示发射机的微处理器，以及图6示出了一个曲线段，用于使具有系数m和b的预失真器增益A(P)的实部的定义更清楚。
具体实施例方式
图1是表示电信系统内的一种预失真方法的实施例的流程图，其中该电信系统包括至少一个发射机和提供接收机侧失真测量的至少一个接收机。由于接收机和发射机通常彼此不邻近，该系统通常还包括用于将失真测量结果从接收机传送到发射机的装置。该系统的发射机使用例如自适应分段线性方法。典型地，针对每一个符号执行该测量和预失真。预失真的主要目的是使得能够在功率放大器的非线性范围内使用更高的发射功率，而不破坏频谱屏蔽。
典型地，由于在接收机中执行测量以及在发射机中执行实际预失真，所以存在要在通信元件之间交换的数据。该数据交换典型地发生在所谓的用于交换链路管理数据的反向信道(back channel)中。
该方法的实施可以变化优选地在接收机内执行I(同相)和Q(正交)差测量，并在发射机内执行实际信号预失真，而其他方法步骤可以在任一端执行。典型地，实际预失真步骤在发射侧执行，因为发射机能够更好地知道哪些参数在自适应处理期间会是最合适的。
该实施例开始于块100。在块102中，通常在接收机内定义在针对每一个星座点的所接收信号采样和符号判决之间的同相(I)和正交(Q)差，并传送给发射机。
在每一个采样间隔中执行该定义。术语I和Q差通常与术语I和Q误差意义相同(I表示同相并且Q表示正交)。
I和Q值必须针对每一个可能的量值(量值意味着在星座图中的与原点的距离近似相等的一个星座点环)单独地测量。如果使用多级QAM调制例如32QAM(正交幅度调制)，则可以最小化测量的数目，例如在32QAM的情况下，通过将32个星座点变换到该星座图环的第一象限，可以将测量的数目减小为8。通常通过累加可编程的测量数目来针对各测量计算平均。
实施例的以下步骤通常在发射机的预失真器内执行。发射机的预失真器可以位于基站(也称作节点B)内或通信系统的等同网元中。该系统还可以是点对多点(或点对点、多点对多点、网状无线电网络等)系统，在该情况中预失真器可以位于包括所需基础设施的元件内。在该应用中该网元称作连接设备。
在发射机内执行的预失真中，考虑差测量的数据单元是重要的；接收机使用某些数据单元进行测量并返回该测量数据，并且为了数据的解译，所使用的数据格式必须是在发射机中已知的。
在块104中，功率间隔基于所使用的调制方法而形成。借助于图2A中所描述的例子进一步详细地解释幅度间隔(通过幅度值自乘而得到功率值)。对于用于该通信系统的每一种调制方法，通常在开始预失真处理之前定义功率间隔。在预失真处理期间可以更新功率间隔，但在实际中，通常不需要如此。在图1中，箭头116描述了仅形成一次功率间隔的可能性。
在图2A中，描述了幅度间隔。x轴200为输入幅度值，并且Y轴202为输出幅度值。图2A的例子示出了32QAM系统，其中存在五种不同的量值，表示标记为圆点204、206、208、210、212的星座点的幅度。从图2A可见，可以认为幅度间隔曲线214包括若干直线(曲线段)。曲线段在图2A中以#1、#2、#3、#4标记。因此可以认为曲线214是分段线性的。
在数字硬件中，计算复数值的功率比计算复数值的幅度更容易，并因此判决当前输入值属于哪一个输入功率间隔比判决当前输入值属于哪一个幅度间隔更容易。对应的输入功率-输出功率关系非常类似于图2A所示的输入幅度-输出幅度关系仅斜率进行平方，(abs(A))2＝real(A(i))2+imag(A(i))2。
在块106中，确定要进行预失真的信号的功率，以预定方式量化功率，并选择对应的功率间隔，例如，当前输入值所属的线性曲线段。如前面所述，在数字硬件中，计算复数值的功率比计算复数值的幅度更容易，并因此判决当前输入值属于哪一个输入功率间隔比判决当前输入值属于哪一个幅度间隔更容易。
预失真器在发射机中优选地位于数字脉冲整形和低通滤波器之后，以便能够形成信号谱以满足所讨论的系统规范的要求。但是，由于在星座点之间的内插，数字脉冲整形和低通滤波器产生附加值。根据所使用的调制方法，这些值的复数幅度可以低于或高于星座点的复数幅度。该复数幅度还可以在两个星座点之间。接收机仅针对星座点给出有关同相(I)和正交(Q)分量差的信息。由于预失真的I和Q(对应于幅度和相位)补偿的量取决于复数输入幅度，所以还产生针对除了实际的星座点之外的值的输出值。
对于除了星座点之外的值(参考点)，使用内插或外插来进行近似对于中间值(中间参考点)，使用内插，并且对于具有高于最外星座环或低于最内环的复数幅度的值(参考点)，使用外插。
为了简单，在该实施例中选用线性内插或(外插)，但也可以使用其他方法。存在几种可能，例如增加使输入和输出关系曲线平滑的线性曲线段的数目和/或使用高次内插方法，例如三次内插。高次内插方法还可以以这样的方式用作中间步骤使用高次内插/外插方法计算第一希望的预失真曲线，并且然后通过使用大量分段线性段对所希望的曲线进行近似。
在图2A中，作为例子示出了32QAM系统，其中存在五个不同的量值，表示标记为圆点204、206、208、210、212的星座点的幅度。
存在三种不同的情况首先，处理星座图的两个环之间的幅度。在该实施例中，使用在所讨论的星座点之间(例如星座点208与210之间)的线性内插。第二，处理低于最内环的幅度。在该实施例中，向标记为线216的y轴扩展在两个最内星座环210、212之间的线性内插线的外插。可选的实施是在最内环与原点之间进行内插。第三，处理高于最外环的幅度。对于外插，将在两个最外环204、206之间的线性内插线进行扩展，标记为线218。
将功率量化为由所使用的调制方法所定义的输入功率间隔。在图2A的例子中，即32QAM，存在4个功率间隔，并且因此根据这些级别对功率进行量化。然后选择对应的功率间隔，例如当前输入值所属的线性曲线段。
以下，使用下划线标记复数值。
以下面的形式在笛卡尔坐标系中执行预失真PDout＝PDin·A(P) (1)其中PDin是预失真器的复数输入信号，PDout是预失真器的复数输出信号，以及A(P)是取决于输入功率P的复数线性内插。
在式(1)中使用功率，因为这样比使用输入幅度SQRT()所需的计算量小。
在块108中，确定定义功率间隔的线性曲线段的参数。可以导出每一个复数值线性段的y轴交点和角系数(斜率)。由于使用分段线性近似，所以每一段可以表示如下A(P)＝m·P+b(2)其中A(P)是取决于输入功率P的复数线性内插，P是输入功率，m是斜率，以及b是y轴交点。
这里将参数m和b称作定义功率间隔的线性(复数)曲线段的参数。
下面针对32QAM解释计算定义功率间隔的参数的例子。通过除以采样的数目，对所累加的从接收机传送到发射机的I和Q差进行平均。针对I和Q分量执行该平均。
如果若干星座点位于星座图的相同环上，则可以针对那些星座点的幅度和相位差计算一个均值。在32QAM系统中，通过使用计算均值的概率，可以将要处理的星座点的数目减少到五。为了该目的，将所平均的I和Q差向I和Q平面的同相轴旋转相同的角度，该角度是将对应的参考点向同相轴旋转所需的角度。以下将所得到的复数值称作errav_circ(i)。借助于每一个平均的差与复数旋转因子的复数相乘，可以完成该旋转。
为了控制闭环的稳定性，执行放大和滑动平均计算(runningmean calculation)。放大的目的是针对预失真仅使用所测量的误差的一部分。
原则上，预失真器被设计为使得在接收机的判决设备中所测量的平均相位和幅度误差最小化。该目标对于最优化比特误差性能是有利的，但是对于最优化发射机的输出谱是不利的。完全最小化接收机处的相位和幅度误差(在该应用中也称作差)导致在高输出功率水平下的所发射信号的谱降级。尽管减少了带内谱失真，但带外谱分量会大量增长，从而将破坏频谱屏蔽。
因此，通常在接收机的比特误差性能和所发射信号的信号谱形状要求之间进行折衷。针对该折衷设计可编程的放大因子C。该因子C越大，所测量的失真部分越大，其用于计算预失真参数。
滑动平均具有平滑效果，其使得能够从较大的初始偏差达到稳定状态或者使得能够解决偶然的不可靠测量。该平滑和收敛速度由因子C和独立可编程的因子N的比率所影响。在C用于控制失真校正量的同时，N用于控制平滑和收敛速度。
通过使用下式，对于五个差值的每一个执行放大和滑动平均计算rm‾n(i)=rm‾n-1(i)+C·err‾av_circn(i)-rm‾n-1(i)N---(3)]]>其中errav_circ(i)是5个剩余复数值的差之一，
C是放大因子，rm(i)是复数滑动平均值，i是环序号，n是时间序号，N是迭代滑动平均计算的时间常数，或者等同地rm‾n(i)=CN·err‾av_circn(i)+(1-1N)·rm‾n-1(i)---(4)]]>其中errav_circ(i)是5个剩余复数值的差之一，C是放大因子，rm(i)是复数滑动平均值，i是环序号，n是时间序号，N是迭代滑动平均计算的时间常数。
其他计算方法也是可以的，诸如利用errav_circ(i)计算滑动平均，并且然后将该结果放大C倍。
C/N定义达到稳定滑动平均所需的时间和平滑。对于固定的C和较小的N值，收敛和跟踪速度较快，而对于较大的N值，收敛和跟踪速度较慢。
为了阻止在没有预失真情况下的频谱屏蔽破坏，以非线性范围之外的低输出功率开始的滑动平均的初始状态通常设置为零，换句话说，rm0(i)＝0.0。如果希望的发射功率在非线性范围内，则在等待预失真参数的足够收敛轮数(例如30)后，可以逐渐(例如0.5dB)增加该发射功率，直到达到最终功率。为了使得可以进行较快的功率变化，中间预失真参数和对应的滑动平均通常存储在查询表(LUT)中，其允许对于在非线性范围内的发射功率值，快速检索预失真参数和对应的滑动平均。该LUT还保持在非易失性存储器中，以允许在功率故障后再使用。
然后计算幅度差和相位差，它们是预失真参数的基础。
由于与幅度差相比，可以假设相位差相对较小，所平均的已接收的某些星座图环的幅度可以近似为Amp(i)＝abs(x(i))+Re(rmn(i)) (5)其中x(i)是星座点，i表示环序号，Re表示实部，abs表示绝对值，以及rmn表示滑动平均。
并且所平均的已接收的某些星座图环的相位可以计算为Phase(i)＝Im(rmn(i))/(abs(x(i))+Re(rmn(i))) (6)其中Im表示虚部，abs表示绝对值，x(i)是星座点，Re表示实部，i表示环序号，以及rmn表示滑动平均。
预失真器被设计为补偿幅度和相位失真。该幅度补偿可以通过用根据式(5)所计算的平均的接收幅度除参考幅度来完成。如果该平均的接收幅度Amp(i)小于abs(x(i))，则逆增益差(inverse gaindifference)大于1。换句话说，预失真器增加了幅度。
逆相位差是通过使用式(6)乘以(-1)而计算得到的平均的接收相位。
因此，得到Inv_Amp(i)＝abs(x(i))/Amp(i) (7)其中abs表示绝对值，
x(i)是环i上的复数参考点，以及Amp(i)从式(5)得到，以及Inv_Phase(i)＝-1·Phase(i)(8)其中Phase(i)从式(6)得到。
针对工作在极坐标下的系统导出以上等式。由于预失真器通常在笛卡尔坐标系中操作，式(7)和(8)必须转换到笛卡尔坐标中。因此对于复数校正系数的实部得到real(A(i))＝Inv_Amp(i)·cos(Inv_Phase(i)) (9)以及对于虚部得到imag(A(i))＝Inv_Amp(i)·sin(Inv_Phase(i))(10)应该注意式(9)和(10)仅针对星座点而不针对中间点是有效的。用于中间点的校正系数可以借助于如前所示的内插来得到。正弦和余弦函数可以通过使用截断泰勒级数近似来进一步简化。泰勒级数是本领域的技术人员所公知的。
如果预失真参数存储在硬件(HW)中，则限制了分辨率。参数被四舍五入到允许的比特尺寸，可选地考虑线性内插不引起在分段边界处的预失真增益参数的跳跃。
在图2A和图2B中，y轴表示输出幅度值。复数增益的绝对值|A(i)|等于|PDin|和|PDout|之间的增益因子。
参考环的功率可以表示如下P(i)＝abs(x(i))2(11)其中abs表示绝对值，以及x(i)是环i上的复数参考点。
当认为该图是分段线性时，可以如下导出针对每一个复数线段的y轴交点(输出幅度或功率)和角系数。
图6示出了一个曲线段604。为了清楚，这里示出了预失真器系数m和b的实部的定义。在垂直轴600上，存在增益因子A(P)的实部，并且在水平轴602上，存在输入功率P。在预失真方法中，根据式(9)和(10)导出表示复数增益因子A(i)的斜率(m)和y轴交叉点610(b)的复数m和b因子。
输出幅度(见图2A和2B)经幅度增益因子而与输入幅度相关，该幅度增益因子等于复数增益因子A(P)的绝对值。输出相位经相位增益因子而与输入相位相关，该相位增益因子等于复数增益因子A(P)的相位。
描述了两个连续复数参考点x(i)和x(i+1)的输入功率P。从垂直轴得到幅度差DELTA(Real(A))608，并且从水平轴得到输入功率差DELTA(P)606。斜率的实部(real(m))是DELTA(Real(A))/DELTA(P)。
在图2B中使用虚线作为作图线用于示出DELTA(Real(A))和DELTA(P)。针对m、b和A的虚部可以用类似的图进行描述。
每一段在以上式(2)中表示如下A(P)＝m·P+b(2)其中A(P)是取决于输入功率P的复数线性内插或增益因子，P是输入功率(或幅度)，m是角系数(斜率)，以及b是y轴交点。
其次，更详细地解释m和b(定义功率间隔的线性曲线段的参数)的计算。
因为这里使用32QAM系统作为例子，所以下式针对来自对应于五个参考环的五个复数增益值的4个线段而示出。引入了表示每一个线段(l为从1至4)的新标号l。首先计算m的实部和虚部real{m‾(l)}=real(A‾(l+1))-real(A‾(l))abs(x‾(l+1))2-abs(x‾(l))2,---(12)]]>其中real表示实部，
A是输入幅度，abs表示绝对值，以及x表示所讨论的环上的复数参考点，(包括调制器和预失真器之间的类似脉冲锐化的可能的电路放大)，以及imag{m‾(l)}=imag(A‾(l+1))-imag(A‾(l))abs(x‾(l+1))2-abs(x‾(l))2,---(13)]]>其中imag表示虚数值，A是输入幅度，abs表示绝对值，以及x表示所讨论的环上的复数参考点，(包括调制器和预失真器之间的类似脉冲锐化的可能的电路放大)。
下面计算b的实部和虚部real{b(l)}＝real(A(l))-real{m(l)}·abs(x(l))2，(14)其中real表示实数值，A是输入幅度，abs表示绝对值，x表示所讨论的环上的复数参考点，(包括调制器和预失真器之间的类似脉冲锐化的可能的电路放大)，real{m(l)}是角系数的实部，通过使用式(12)计算它。
b的虚部的计算为imag{b(l)}＝imag(A(l))-imag{m(l)}·abs(x(l))2， (15)其中imag表示虚数值，A是输入幅度，
abs表示绝对值，x表示所讨论的环上的复数参考点，(包括调制器和预失真器之间的类似脉冲锐化的可能的电路放大)，imag{m(l)}是角系数的虚部，通过使用式(13)计算它。
在块110中，通常为复数值的增益因子A(P)通过使用定义所讨论的功率间隔的复数线性曲线段的参数即m和b(见式2)来计算。通过将信号乘以增益因子A(P)来对该信号进行预失真。
该实施例结束于块112。箭头114描述了重复该实施例的一个可能性。通常需要若干迭代来使该方法收敛。温度变化和老化可能使得预失真参数的更新必不可少。
本方法可以在几种通信系统中实施。一个例子是点对点(或点对多点)系统。对于点对点(或点对多点)系统，可以应用热备份(HSB)设备保护方法。在热备份方法中，存在一个或多个附属无线电单元，如果发生故障则该附属无线电单元准备接管活动的无线电单元的功能。存在几种故障类型无线电单元变得不可用，无线电信号的接收不成功，或存在在检测中引起过多比特误差的信号质量降级。名称“热备份”来自保护无线电单元处于“热备份”模式这一事实两个无线电单元的发射接收机接通，但是保护无线电单元的发射机关闭(mute)。
定义预失真参数的过程可以描述为两个嵌套的循环外循环以小步长(step)增加发射功率，直到达到目标发射功率。内循环针对固定的发生功率执行预失真更新，以不引起频谱屏蔽破坏的最小功率开始。在一开始的用于预失真器的默认参数可以是例如m＝0和b＝1。然后，处理继续，将测量结果用于以下的迭代步骤。
通常防止发射功率增加到高于预定限度，以便于防止频谱屏蔽破坏。如果达到针对预失真参数设置的典型的实施依赖的限度，则微处理器可以限制发射功率的增加。除了防止频谱屏蔽破坏，该限制还防止内部溢出。
无线电条件还可以相当迅速地变化，在该情况下，系统必须迅速从一个发射功率切换到另一个发射功率。为了避免其中每一个都将具有较小功率变化的若干迭代步骤，可以将该先前计算的预失真参数和滑动平均存储在查询表(LUT)中。该LUT还可以存储在持久非易失性存储器中，以在功率故障之后或在新开始时允许使用参数。还可以执行预失真参数的定期更新，以将系统调整为老化或温度变化效果。可以使用序列号来避免两次使用相同的测量信息。
以下，利用图3解释在接收机中的用于预失真测量的配置的例子。该配置通常位于判决设备附近，如图3所示。接收机可以位于例如通信系统的用户终端中。接收机还可以位于基站(也称作节点B)中或通信系统的等同网元中。该系统还可以是点对多点(或点对点、多点对多点、网状无线电网络等)系统，在该情况下，预失真器可以位于包括所需的基础设施的元件中。在该应用中该网元称作连接设备。
很明显，对于本领域的技术人员来说，接收机还可以包括除了图3所示出的那些元件之外的元件。
在该实施例中，所接收的信号采样到达判决设备300。所接收的信号采样和所检测的符号进入旋转块302。在该旋转块中，将该采样和所检测的符号旋转到星座图的第一象限，用于最小化所需测量的数目。星座图是普通技术人员公知的。
针对块306中的同相和正交分量，计算所接收的信号采样和所检测的符号之间的差(误差)。该同相分量差是所接收的采样的同相分量和所检测的符号的同相分量之差。对应地，该正交分量差是所接收的采样的正交分量和所检测的符号的正交分量之差。
通常，通过计算I和Q差来在笛卡儿域中计算幅度和相位差。
根据星座点，块304和308将所计算的差传递给对应的存储器单元310A-H(图3中仅描述了第一个和最后一个)。如果使用了32QAM，并且将信号采样以及所检测的符号都旋转到第一象限，则存在8个不同的星座点，并且因此存在8*2＝16(针对实数值和虚数值的分离的存储)个存储器单元或存储器单元部分。
微处理器314可以对该差进行平均，用于提高传送给发射机的幅度和相位信息的准确性。还可以在发射机中完成该平均，并且在该情况下，微处理器的主要任务是控制馈送给发射机的信息。块312是控制微处理器314中的计算处理和存储器使用的控制块。所描述的配置通常位于ASIC(专用集成电路)部件中。另一种可能的实施方案是FPGA(现场可编程门阵列)、DSP(数字信号处理)或甚至是通用处理器。主要由所要求的处理速度确定实施方案。
接着借助于图4和图5更详细地描述发射机的预失真器的一般化例子。很明显，对于本领域的技术人员来说，预失真器还可以包括除了图4和图5中所示的那些元件之外的元件。预失真器可以位于基站(也称作节点B)中、无线电网络控制器中、或者通信系统的等同网元中。该系统还可以是点对多点(或点对点、多点对多点、网状无线电网络等)系统，在该情况下，预失真器可以位于包括所需基础设施的元件中。在该应用中该网元称作连接设备。
如果要改善信号谱，则预失真器通常位于数字脉冲锐化和低通滤波器之后。但是这些滤波器产生星座点之间的信号值。因此，如上所解释的那样，使用内插和/或外插。
如果要补偿基带信号的谐波，通常需要过采样。如果使用等于或高于符号速率的四倍的采样速率，则通常满足过采样的要求。由预失真器所产生的谱分量混叠回到达到奈奎斯特频率的频率区域。因此，采样速率越高，预失真结果越好，因为具有高频的谱分量比具有低频的分量衰减更快。使用超高频过采样的另一个优点是，取决于过采样因子的绝对值，还可以补偿基带谱的高达超过3次谐波的谐波。
预失真器的输入信号传送给块400，其中确定信号功率。然后将所确定的功率传送给块402，其中基于当前实施例中所使用的功率间隔对功率值进行量化。在32QAM的情况下，存在4个不同的功率间隔。在图2中描述了功率间隔的例子。在块404中，判决当前输入值属于哪一个功率间隔(线性曲线段)。
微处理器406计算定义功率间隔的复数线性曲线段的参数，即m和b。借助于图5和图2B描述该计算。在图2B中，描述一个曲线段即IAI的斜率怎样与幅度增益相同。虚线用于作为作图线。
接收机将I和Q信息经由反向信道发射给发射机。在该发射机中，该信息被传送给微处理器406。在该例子中，存在八个不同的输入值。
在块500中，对I和Q差进行平均(如果这在接收机中没有完成)。然后在块502中将所平均的差向同相轴旋转。旋转角度通常是将对应的参考点向I轴旋转所需的角度。该旋转可以借助于每个平均的差与复数旋转器(rotator)的复数相乘来完成，该复数旋转器对于每一个对应的参考点是唯一的。
在块504中，对属于相同星座环的旋转的差进行平均。当使用32QAM时，可以建立在图2A中所描述的模型，并且存在来自块504的五种不同的输出值。在块506中，执行放大和滑动平均计算，用于确定稳定的预失真器，其中不执行过补偿。
在块508中，计算定义功率间隔的复数线性曲线段的参数，即m和b。以上详细解释了该计算。
在块408中选择对应于功率图(见图6)的当前线段的参数m和b。对于除了星座点之外的值，在块410中使用内插或外插进行近似对于中间值，使用内插，并且对于具有的幅度高于最外星座环或低于最内环的值，使用外插。为了简单，在该实施例中选择线性内插(或外插)，但也可以使用其他方法。
在块410中，确定增益因子A(P)。
在块412中预失真器的复数输入信号乘以复数增益因子A(P)，用于导出复数预失真信号。
所描述的配置通常位于一个或多个ASIC(专用集成电路)部件中。另一种可能的实施方案是FPGA(现场可编程门阵列)、DSP(数字信号处理)或甚至是通用处理器。主要由所要求的处理速度确定实施方案。
实施方案可以变化优选地在接收机中完成I(同相)和Q(正交)差测量，并且在发射机中完成实际信号预失真，但是其他方法步骤可以在任一端处执行。
尽管以上根据附图参考例子描述了本发明，但很明显，本发明并不限于此，而是可以在所附权利要求书的范围内以多种方式修改。
权利要求
1.一种通信系统中的预失真方法，所述通信系统包括至少一个发射机和至少一个接收机，所述方法包括针对每一个星座点，定义所接收信号采样和符号判决的同相和正交差，并且将所述定义的同相和正交差传送给发射机；基于所使用的调制方法形成功率间隔；确定要进行预失真的信号的功率，以预定方式量化所述功率，并选择对应的功率间隔；对所述同相和正交差进行平均，将所述平均的同相和正交差向同相和正交平面的同相轴旋转，并执行放大和滑动平均计算，用于导出定义所述选择的对应功率间隔的线性曲线段的参数；以及通过使用定义所述选择的对应功率间隔的所述线性曲线段的所述参数，计算增益因子，用于得到预失真的信号。
2.一种通信系统中的预失真方法，所述通信系统包括至少一个发射机和至少一个接收机，所述方法包括针对每一个星座点，定义所接收信号采样和符号判决的同相和正交差，并且将所述定义的同相和正交差传送给发射机；基于所使用的调制方法形成功率间隔；确定要进行预失真的信号的功率，以预定方式量化所述功率，并选择对应的功率间隔；导出定义所述选择的对应功率间隔的线性曲线段的参数；以及通过使用定义所述选择的对应功率间隔的所述线性曲线段的所述参数，计算增益因子，用于得到预失真的信号。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括在同相和正交水平下直接对所述同相和正交差进行平均。
4.根据权利要求2所述的方法，还包括通过将星座点旋转到星座图的第一象限，使用来定义所述接收信号采样的所述同相和正交差的测量的数目最小化。
5.根据权利要求2所述的方法，还包括通过使用内插，生成增益因子，用于两个星座图环之间的参考点。
6.根据权利要求2所述的方法，还包括通过使用外插，生成增益因子，用于低于所述星座图的最内环或高于所述星座图的最外环的参考点。
7.根据权利要求2所述的方法，还包括关于相同星座环上的参考点，对失真测量进行平均。
8.根据权利要求2所述的方法，其中所述形成包括基于所使用的调制方法形成所述功率间隔，其中在电信系统中所使用的调制方法包括多级正交幅度调制。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括如下执行放大和滑动平均计算rm‾n(i)=rm‾n-1(i)+C·err‾uv_circn(i)-rm‾n-1(i)N.]]>
10.根据权利要求1所述的方法，还包括如下执行放大和滑动平均计算rm‾n(i)=CN·err‾av_circn(i)+(1-1N)·rm‾n-1(i).]]>
11.根据权利要求2所述的方法，还包括通过对所述同相和正交差进行平均，导出定义所述选择的对应功率间隔的所述线性曲线段的参数，将所述平均的同相和正交差向同相和正交平面的同相轴旋转，并执行放大和滑动平均计算。
12.一种通信系统的接收机，所述接收机包括用于针对每一个星座点来定义所接收信号采样和符号判决的同相和正交差的装置；以及用于将所述定义的同相和正交差传送给发射机的装置。
13.根据权利要求12所述的接收机，还包括通过将星座点旋转到星座图的第一象限，以使用来定义所述接收信号采样的所述同相和正交差的测量的数目最小化的装置。
14.根据权利要求12所述的接收机，其中在该接收机中所使用的调制方法包括多级正交幅度调制。
15.一种通信系统的发射机，所述发射机包括用于确定要进行预失真的信号的功率、以预定方式量化所述功率并选择对应的功率间隔的装置；用于对同相和正交差进行平均、将所述平均的同相和正交差向同相和正交平面的同相轴旋转、并执行放大和滑动平均计算用于导出定义所述选择的对应功率间隔的线性曲线段的参数的装置；用于通过使用定义所述选择的对应功率间隔的所述线性曲线段的所述参数计算增益因子的装置；以及用于得到预失真的信号的装置。
16.一种通信系统的发射机，所述发射机包括用于确定要进行预失真的信号的功率、以预定方式量化所述功率并选择对应的功率间隔的装置；用于导出定义所述选择的对应功率间隔的线性曲线段的参数的装置；用于通过使用定义所述选择的对应功率间隔的所述线性曲线段的所述参数计算增益因子的装置；以及用于得到预失真的信号的装置。
17.根据权利要求15所述的发射机，还包括通过使用内插生成增益因子，以用于两个星座图环之间的参考点的装置。
18.根据权利要求15所述的发射机，还包括通过使用外插生成增益因子，以用于低于星座图的最内环或高于星座图的最外环的参考点的装置。
19.根据权利要求15所述的发射机，还包括用于对相同星座环上的参考点进行平均的装置。
20.根据权利要求15所述的发射机，其中在所述发射机中所使用的调制方法包括多级正交幅度调制。
21.根据权利要求15所述的发射机，还包括如下执行放大和滑动平均计算的装置rm‾n(i)=rm‾n-1(i)+C·err‾uv_circn(i)-rm‾n-1(i)N.]]>
22.根据权利要求15所述的发射机，还包括如下执行放大和滑动平均计算的装置rm‾n(i)=CN·err‾av_circn(i)+(1-1N)·rm‾n-1(i).]]>
23.根据权利要求16所述的发射机，还包括用于通过对所述同相和正交差进行平均来导出定义所述选择的对应功率间隔的所述线性曲线段的参数，将所述平均的同相和正交差向同相和正交平面的同相轴旋转，并执行放大和滑动平均计算的装置。
24.一种通信系统的接收机，所述接收机包括定义装置，用于针对每一个星座点定义所接收信号采样和符号判决的同相和正交差；以及传送装置，用于将所述定义的同相和正交差传送给发射机。
25.一种通信系统的发射机，所述发射机包括功率处理装置，用于确定要进行预失真的信号的功率、以预定方式量化所述功率并选择对应的功率间隔；平均装置，用于对同相和正交差进行平均、将所述平均的同相和正交差向同相和正交平面的同相轴旋转、并执行放大和滑动平均计算用于导出定义所述选择的对应功率间隔的线性曲线段的参数；计算装置，用于通过使用定义所述选择的对应功率间隔的所述线性曲线段的所述参数计算增益因子；以及得到装置，用于得到预失真的信号。
26.一种通信系统的发射机，所述发射机包括功率处理装置，用于确定要进行预失真的信号的功率、以预定方式量化所述功率并选择对应的功率间隔；确定装置，用于确定定义所述选择的对应功率间隔的线性曲线段的参数；计算装置，用于通过使用定义所述选择的对应功率间隔的所述线性曲线段的所述参数计算增益因子；以及得到装置，用于得到预失真的信号。
27.一种接收机的预失真器测量配置，所述配置包括用于针对每一个星座点定义所接收信号采样和符号判决的同相和正交差的装置；以及用于将所述定义的同相和正交差传送给发射机的装置。
28.一种发射机的预失真器结构，所述结构包括功率处理装置，用于确定要进行预失真的信号的功率、以预定方式量化所述功率并选择对应的功率间隔；平均装置，用于对同相和正交差进行平均、将所述平均的同相和正交差向同相和正交平面的同相轴旋转、并执行放大和滑动平均计算以用于导出定义所述选择的对应功率间隔的线性曲线段的参数；计算装置，用于通过使用定义所述选择的对应功率间隔的所述线性曲线段的所述参数计算增益因子；以及得到装置，用于得到预失真的信号。
29.一种发射机的预失真器结构，所述结构包括功率处理装置，用于确定要进行预失真的信号的功率、以预定方式量化所述功率并选择对应的功率间隔；确定装置，用于确定定义所述选择的对应功率间隔的线性曲线段的参数；计算装置，用于通过使用定义所述选择的对应功率间隔的所述线性曲线段的所述参数计算增益因子；以及得到装置，用于得到预失真的信号。
30.一种通信系统的连接设备，所述设备包括功率处理装置，用于确定要进行预失真的信号的功率、以预定方式量化所述功率并选择对应的功率间隔；平均装置，用于对同相和正交差进行平均、将所述平均的同相和正交差向同相和正交平面的同相轴旋转、并执行放大和滑动平均计算以用于导出定义所述选择的对应功率间隔的线性曲线段的参数；计算装置，用于通过使用定义所述选择的对应功率间隔的所述线性曲线段的所述参数计算增益因子；以及得到装置，用于得到预失真的信号。
31.一种通信系统的连接设备，所述设备包括功率处理装置，用于确定要进行预失真的信号的功率、以预定方式量化所述功率并选择对应的功率间隔；确定装置，用于确定定义所述选择的对应功率间隔的线性曲线段的参数；计算装置，用于通过使用定义所述选择的对应功率间隔的所述线性曲线段的所述参数计算增益因子；以及得到装置，用于得到预失真的信号。
全文摘要
一种通信系统的发射机和其他特征，包括用于确定要进行预失真的信号的功率、用于以预定方式量化该功率并用于选择对应的功率间隔的装置。该发射机和其他特征还包括用于导出定义所选择的功率间隔的线性曲线段的参数的装置。该发射机和其他特征还包括用于通过使用定义所选择的功率间隔的线性曲线段的参数计算增益因子的装置，和用于得到预失真的信号的装置。
文档编号H03F1/26GK1930773SQ200580007815
公开日2007年3月14日 申请日期2005年3月11日 优先权日2004年3月12日
发明者迪尔克·加施勒, 奥拉夫·舒尔特, 洛里·库吕, 乌韦·考费尔, 奥勒·哈姆扬茨 申请人:诺基亚公司