专利名称：用于补偿复合放大器中信号失真的方法
技术领域：
本发明涉及用于补偿复合放大器(composite amplifier)的多个传丰命 支路中的信号失真的系统和方法。
背景技术：
复合放大器是包含若干彼此连接的、独立驱动的成分放大器
(constituent amplifier)和经由特殊输出网络的输出的放大器。(成分 放大器意味着单个晶体管，或者晶体管与支持电路一起的并行组合)。 这使得复合放大器比单个晶体管放大器(或者具有若干被共同驱动的晶 体管的放大器)具有更好的功效。多尔蒂(Doherty)放大器和希莱克斯
(Chireix)放大器是普遍已知的复合放大器的示例。它们被描述在 W丑Doherty于1936年9月的Proc. IRE.巻24第9期1163 — 1182页的
"A new high efficiency power amplifier for modulated waves" 中和 H.Chireix于1935年11月的Proc.IRE的巻23第2期1370 — 1392页的
"High power outphasing modulation"中。能够将多尔蒂放大器概括为两 个以上的成分放大器，如例如F.H.Raab在1987年9月的IEEE广播汇 刊巻BC-33第3期的"Efficiency of Doherty RF Power Amplifier Systems" 中所描述的。
具有较佳功效的若干新的高阶(3个或者更多的成分放大器)复合 放大器近来已经祐:公开于例如WO2004/023647、 WO2004/057755、 WO 2005/031966和US5012200中。
多尔蒂放大器包括彼此连接的主放大器和辅助(峰值)放大器以及 经由输出网络的输出。给出多尔蒂操作的原型输出网络包括主放大器， 所述主放大器经由具有等于所述主放大器的最佳负载电阻的特性阻抗 的四分之一波长线净皮连接到共用负载(common load)。所述辅助放大 器直接被连接到所述共用负载。该共用负载电阻等于所述主放大器和辅 助放大器的最佳负载的并联。
多尔蒂射频(RF)功率放大器(PA)对于调幅信号非常有效，原 因在于它们具有的来自晶体管的RF输出电流的平均和比常规放大器的来自晶体管的RF输出电流的平均和低。由于使用成分晶体管的B类(半 波整流正弦晶体管电流波形)操作或者类似的操作，把减少的RF电流 转变成减少的DC (供电)电流。
多尔蒂输出网络的重要特性是它允许辅助放大器在影响其自己的 RF电压时影响在主放大器处的RF电压，更不用说输出电压(理想地为 0)。这意味着辅助放大器的输入驱动(i叩ut drive)能够在低于转变点 (transition point)的输出电平上断开，到输出没有结果。四分之一波长 线将负载转变成在主放大器处的较高的阻抗。这有两个结果l)主放 大器的功效增大。2)主放大器在正好低于其最大输出功率的电平(即， 转变点)上达到饱和。在高于转变点的电平上，辅助放大器将主放大器 电压保持在基本常电平。这意味着能够将由于主放大器的饱和而出现的 非线性保持在低程度。
主放大器在整个振幅范围上给出基本线性的输出RF电流，而辅助 放大器给出仅高于转变点的线性上升RF电流，即，非线性输出电流。 这两个电流还具有90度的相位差。通过提供RF电流，辅助放大器还影 响(contributed)在上部振幅范围内的输出功率。
希莱克斯放大器具有与多尔蒂放大器不同的输出网络，并且传统地 这两种放大器都是在等振幅的情况下被驱动的。术语"移相"(其描述 了希莱克斯放大器内的关键方法)总体上意味着通过组合两个相位调制 常振幅信号获得振幅调制的方法。选择这些常振幅信号的相位以使它们 的矢量求和的结果产生所想要的振幅。
使用补偿希莱克斯放大器的输出网络内的电抗来将高功效区域扩展 到较低输出功率电平。能够用缩短的传输线和加长的传输线来构建等效 网络，所述缩短的传输线和加长的传输线的和应该为0.5波长。
高阶复合放大器(见例如WO 2004/023647, WO 2004/057755, WO 2005/031966)总体上使用类似多尔蒂的驱动信号(仅在某振幅之上驱动 一个或者多个放大器)和类似希莱克斯的驱动信号(在某振幅范围内的 等振幅的情况下驱动所述成分放大器中的两个)的组合。
在发射器内的直接IQ-调制是将复杂基带信号直接调制为中频(IF ) 或末级RF处的真实的、模拟信号。通常将复杂基带信号的实部和虚部 称为(由于它们到RF信号的映射)同相位(I)或者正交相位(Q)， 因此名为IQ-调制。直接IQ调制有若干优点，主要的优点是高度利用了数-模变换器(DAC)的可用带宽和在两个DAC之间分割这个带宽。 这两者的优点都是降低了 DAC系统的费用。
直接IQ-调制器是模拟复数至实数乘法器，即，两个被耦合到求和 节点的四象限模拟乘法器。该被乘数是在目标频率上的两个90度偏差 本机振荡器(Local Oscillator, LO)信号。由于LO信号，DC电平、模 拟电路和DAC输出中的各种失衡和偏差，所以IQ调制过程易于出现误 差。这些误差能够随着振幅非线性地变化并且这些误差还是取决于频率 的。对于常规放大器而言，它们在输出信号中是可观测的。它们也是可 修正的。这在2000年4月IEEE通信汇刊巻48第4期552-556页的 R.Marchesani 的文章 "Digital Precompensation of Imperfections in Quadrature Modulators"中讨论了 。
然而，由于上述功效原因，在许多产品中复合放大器是优选的。复 合放大器包括两个或者多个耦合的、单独驱动的放大器。在每个放大器 一个IQ调制器的情况下，来自IQ调制器的不同误差被混合并且在发射 器输出中不能够容易地被单独地观测出。因此，在单个观测接收器的情 况下，由于不能够单独地观测出各个IQ调制器的误差，所以将存在残 留误差。
替代地， 一种直接解决方案将观测各个成分放大器输出。然而，这 意味着必须使用两个(在这种情况下是多尔蒂或希莱克斯)或者多个观 测接收器或者带有若干可转换输入的接收器，这增加了费用。在4艮多情 况下，为了线性化的目的，无论如何也必须要观测发射器输出，于是这 将观测接收器的数目增加到至少3个。
发明内容
本发明的目的是提供用于补偿进入复合放大器的多个传输支路中 的信号失真的简单且有效的方法和系统。
这在根据权利要求1的方法中、根据权利要求9的系统中和根据权 利要求17的补偿调节装置中实现。
因此，进入复合放大器的每个传输支路中的所述信号失真能够通过 仅观测来自所述复合放大器的输出信号来加以导出。不需要提供额外的 观测接收器，所以由此实现了使用不复杂的观测接收器的简单方法。
优选地，使用包括关于影响每个传输支路的信号失真的参数的信息差的所述信号失真的影响；因此将补偿参数或者对已存在的补偿参数的 调节提供给每个传输支路以降低所述信号失真。由此，影响所述信号失 真的传输支路中的每个参数能够被单独地补偿。
有利地，通过利用所述复合放大器^t型和所述传输支路^^莫型导出所 述输出信号相对于所述不同的补偿参数的导数，并且所述导数被用于适 配所述补偿参数以使输出信号中的误差最小化。因此，实现了补偿许多 不同类型的复合放大器中的信号失真的灵活方式。
合适地，提供至少两个不同的输入信号电平或者频率以使针对所述 不同的输入信号而言不同的传输支路以不同的量影响所述输出信号。因 此，能够挑选出该复合放大器的单独的成分放大器或者能够以不同的量 激活不同的成分放大器集以便简化每个传输支路对总误差的影响的计 算。通过提供不同的输入信号，还可能的是迭代所述方法步骤以便逐渐 地获得对所述信号失真的改进的补偿。
图1 a示意性地示出了根据本发明的 一 个实施例的系统。
图lb示意性地示出了补偿调节装置的组件。
图2是根据本发明的一个实施例的方法的流程图。
图3示意性地示出了根据本发明的另一个实施例的系统，其中，复
合放大器是多尔蒂放大器。
图4示意性地示出了 IQ补偿的标准实施方式。
图5是根据本发明的一个实施例的方法的流程图。
图6示意性地示出了根据本发明的一个实施例的系统，其中，复合
放大器是包括三个成分放大器的希莱克斯-多尔蒂放大器。
具体实施例方式
在图la中，示意性图示了根据本发明的一个实施例的用于补偿信 号失真的系统。这个系统例如能够置于移动系统的基站中。
该系统包括复合放大器l,在这个实施例中，将第一传输支路3和 第二传输支路5输入到该复合放大器1。信号yl和y2分别是从第一传 输支路3和第二传输支路5到复合放大器1的信号输入。在这个示例中，描述了具有两个输入的复合放大器，但是在本发明中还可以使用具有三 个、四个或者甚至更多输入的复合放大器。复合放大器l可以是任何类 型的复合放大器并且它能够具有不同数目的成分放大器。多尔蒂和希莱 克斯放大器是两个通常已知的具有两个成分放大器和两个输入的复合 放大器的例子。
该系统包括用于产生两个输入信号al、 a2至传输支路3、 5的产生 装置6。至产生装置6的输入信号x还被进一步地馈送到在下面进一步 地描述的补偿调节装置17。第一传输支路3包括直接连接到复合放大器 1的第一输入的第一 TX框7。该第一 TX框7包括例如数模转换器DAC 和IQ调制器。它还包括放大器和滤波器。DAC和IQ调制器将某信号失 真提供给通过第一 TX框7的信号。下面我们将提供信号失真的不同因 子表示为参数并且因此所述参数例如可能是IQ误差、时延、频率误差 或者非线性。将相应的第二TX框9置于第二传输支路5内并且将其连 接到复合放大器1的第二输入端。
根据本发明，第 一传输支路3还包括连接到第一 TX框7的第 一补 偿装置11且笫二传输支路5包括连接到第二 TX框9的第二补偿装置 13。这些补偿装置11、 13根据本发明将失真提供给通过信号，其基本 上补偿分别在第一TX框7和第二TX框9中后来所引起的信号失真。
该系统还包括连接到复合放大器1的输出的发射器观测接收器 (Transmitter Observation Receiver, TOR )15。将来自复合放大器的输出 信号称为z。还在该图中指示了能够被连接到例如天线的来自TOR的输 出16。根据本发明，该系统还包括连接到TOR 15、所述两个补偿装置 11和13以及如上所述的产生装置6的输入的补偿调节装置17。
在TOR 15中所检测的信号z将具有相对于输入信号x的误差，这 取决于在第一TX框7和第二TX框9中提供的信号失真，假设在补偿 装置11和13中所提供的信号失真初始为0。复合放大器1将还影响信 号误差，但这一般通过在该系统中提供的数字前置补偿器来补偿。这不 是本发明的一部分，所以在这里将不示出。第一TX框7和第二TX框9 将失真提供给该信号以便当与输入信号x (也称为理想输出信号)进行 比较时，输出信号z中的误差能够在补偿调节装置17中得出。本发明 要解决的问题是知道有多少至复合放大器的不同的输入信号yl和y2影 响总信号误差。为了能够补偿在TX框内所提供的信号失真，有必要知道每个传输支路3、 5对该输出信号影响多少。
根据本发明，在补偿调节装置17中提供了复合放大器模型。所述
模型包括下述信息关于至复合放大器1的不同的输入信号yl和y2是 如何影响输出信号z的而来如何构建复合放大器1,以及在哪些输入信 号条件下，即所述支路之一可能在一定输入信号条件下影响更多。输入 信号x例如可能在功率电平方面或者频率方面不同。补偿调节装置17 使用所得出的输出信号z中的误差和复合放大器模型来得出每个传输支 路3、 5对该信号误差的影响。因此，补偿调节装置17知道哪个传输支 路3、 5需要被补偿以及大约补偿多少。然后正如下面将讨论的能够反 复地执行该补偿。
根据已经得出的来自不同支路3、 5的信号误差影响，信号失真基 本上在补偿装置11、 13中被补偿。为此，传输支路模型被用于每个传 输支路3、 5。这个传输支路模型包括关于对在TX框中的不同参数p的 信号失真的影响的信息。为了补偿这些信号失真，在补偿装置11、 13 内引入了补偿参数p，，其中，每个补偿参数p，适于提供信号失真， 所述信号失真基本上抵消由TX框中的相应参数p所提供的信号失真。 有许多种不同的方式使用这些传输支路模型来调节补偿装置11、 13中 的补偿以便传输支路中的总信号失真最小化。 一种抵消IQ-调制器误差 的方式是使用反复地被更新的滤波器结构例如LMS算法，用计数法前 置补偿基带处的IQ信号，正如R.Marchesani在2000年4月的IEEE通 信汇刊巻48笫4期552 - 556页的文章"Digital Precompensation of Imperfections in Quadrature Modulators"中所描述的。IQ补偿的标准实 施方式在图4中示意性示出了，这将在下面进一步地描述。
现在参照图lb更加详细地描述了补偿调节装置17的功能。该补偿 调节装置17包括适于接收来自复合放大器的输出信号z的第一接收装 置31和适于接收输入信号x的第二接收装置33。第一接收装置31和第 二接收装置33都被连接到误差导出装置35，所述误差导出装置35适于 将输出信号z和输入信号x进行比较并且导出表示在进入复合放大器1 的传输支路3、 5中所提供的信号失真的误差。第一接收装置31和第二 接收装置33能够包括用于调节关于彼此的信号的装置，例如延迟调节、 相位调节和增益调节。可替换地，对所述信号的这种调节能够在误差导 出装置35内执行。补偿调节装置17还包括被连接到第二接收装置33的信号导出装置37。所述信号导出装置37适于导出至各个传输支路3、 5的输入信号al、 a2。该信号导出装置37使用输入信号x和关于信号产 生装置6是如何工作以导出输入信号al和a2的信息。补偿调节装置17 进一步包括被连接到信号导出装置37和误差导出装置35的计算装置 39。计算装置39包括复合放大器模型f和针对每个传输支路的传输支路 模型gl、 g2并且使用这些模型连同所导出的误差和所导出的输入信号 al与a2—起来计算在补偿装置11、 13中有多少补偿参数p，应该被改 变以便使输出信号中的误差最小化。这是迭代过程并且在一个实施例中 计算装置39能够导出关于补偿参数的函数f、 gl和g2以便看应该在哪 个方向改变补偿参数p，以使输出信号的误差最小化。这将在下面更加 详细地加以描述。还将计算装置39连接到转发装置41,所述转发装置 41适于根据计算装置39所进行的计算来将新的补偿参数p，转发给补 偿装置11、 13。
参见图2的流程图进一步描述本方法。在步骤S1中，将输入信号x 提供给复合放大器1。在步骤S2, TOR 15观测来自复合放大器1的输 出信号z。在S3，将该信号转发给补偿调节装置17。在S5,在补偿调 节装置17中将所观测到的信号与理想输出信号x进行比较并且导出所 观测的信号z关于理想信号x的误差。理想信号意味着穿过传输支路且 不受到任何信号失真的影响的理论信号。在这个示例中，该理想信号还 等于至产生装置6的输入信号x。然而，在所述信号到达产生装置6之 前，还能够执行更多的诸如预矫正之类的信号处理。
在S9，信号导出装置37利用产生装置6的已知特性来导出至补偿 装置11、 13的输入信号al和a2。任选地，还可能将这些信号直接地从 传输支路3、 5馈送到补偿调节装置17。
在Sll,计算装置39导出用于补偿参数p，的修正步骤，因此输出 信号中的误差被降低了 。该计算包括利用复合放大器模型来导出每个传 输支路对所导出的信号误差的影响。该复合放大器模型是复合放大器的 特性的模型，例如针对不同的输入信号电平，不同的传输支路对输出信 号的影响。如果复合放大器例如是多尔蒂放大器，则该复合放大器模型 表明在低信号电平期间在所述两个放大器中仅有 一 个被驱动，这将在下 面进一步讨论。所述计算还包括为了导出传输支路的不同参数p对引起 所观测到的误差的信号失真的影响，利用系统的每个传输支路的传输支路模型。该模型包括关于在该传输支路中的不同参数对该信号失真的影 响的信息。对该信号失真的主要影响是IQ调制器，但它也可能是时间 延迟或者非线性或者频率误差。关于修正步骤的计算的进一步的细节将 在下面4笛述。
取决于复合放大器才莫型，可能有必要提供至少两个不同的输入信号 以使该复合放大器被不同地驱动，即，成分放大器，并且因此，所述传 输支路以不同的量影响输出信号。于是例如在信号电平方面或频率方面 所述输出信号可能不同。
在S13,将指令从补偿调节装置17转发给补偿装置11、 13,所述 指令是关于应该如何调节补偿装置11、 13中的补偿参数p，以给出信号 失真用于补偿由TX框7、 9中的参数p所引起的信号失真。
关于图2所描述的这个补偿调节可能被连续地或者重复地或者以一 定间隔地执行。对所述补偿参数的调节优选是迭代过程以将所述补偿参 数调节为给出越来越小误差的越来越准确的值。为了达到该迭代，被提 供给系统的输入信号必须例如在如上述的电平方面或者频率方面不同。 此外，可能是有利的是，在使用系统后期响应于例如影响TX框7、 9 中的参数的温度变化或者由于组件或者周围环境的老化或者其他改变 而引起的变化，能够改变补偿参数p，。如果例如测量显示模型不正确， 该复合放大器模型还可能需要随时间来加以更新。
在补偿调节装置17中提供复合放大器模型和传输支路模型的一种 可能的方式是将输出信号z表达为输入到复合放大器1的信号yl和y2 的函数
函数f由此是复合放大器模型，此外，yl和y2是至TX框的输入信 号bl和b2以及TX框中的参数p的函数gl和g2，参数p在这里^皮称 为在第一 TX框7中的pl和p2以及在第二 TX框中的p3和p4。当然参
数的数目可以改变。 yl-gl(bl，pt，p2) y2 = g2 (b2' p3， p4)
函数gl和g2由此是传输支路模型。此外，bl和b2是至补偿装置 11、 13的输入信号al和a2以及补偿装置中的补偿参数p，的函数hl和 h2,补偿装置被提供用于给出与由TX框中的参数所提供的信号失真相比较的"反(inverted)"信号失真。这里将所述补偿参数称为用于第一
补偿装置11的pl，和p2，，以及用于第二补偿装置13的p3，和p4，。 bl 二hl (al, pr. p2') b2-h2 (a2. p3',p4，)
通过提供和逐步改变补偿参数pl'、 p2，、 p3，和p4，应该使在输出 信号z中所测量的误差最小化，因此函数hl和h2越来越接近函数gl 和g2的反函数。因此补偿调节装置17包括适于导出关于pl，和p2，的第 一bl和关于p3，和p4，的b2，于是yl关于bl; y2关于b2; z关于yl和 y2的计算装置。输入信号al和a2也是已知的，或者能够从输入信号x 和产生装置6的已知特性导出。使用这个和执行所述导数(derivative) 以及与所观测到的输出信号误差进行比较将提供新的补偿参数p，至补 偿装置11、 13。根据上述方程和导数，能够发现补偿参数pl'、 p2，、 p3， 和p4，中的变化是如何影响输出信号z的。所述方程将示出应该在哪个 方向改变补偿参数p'以使与理想输出信号x进行比较的输出信号z的误 差最小化。这被迭代地进行，即，在从所述导数给出的方向中以小步长 来改变补偿参数p，，并且将达到输出信号z的最小误差。如上所述，提 供不同的输入信号以执行所述迭代是有必要的。
下面对此进4亍更加详细的描述。
为了补偿TX框中的信号失真，我们需要知道补偿参数p，是如何影
响放大器输出的。该信息被包含在输出信号z关于参数p，的偏导数中。
使用下面针对pl所示出的"链规则"能够计算这些导数 & = & f/《vl)柳)
这些导数能够被用于使用若干方法来计算p，中的所需要的步长。这
些方法中的两个， 一个使用牛顿方法且另一个^f吏用LMS-算法，在下面 加以描述。其他选项可能是卡尔曼滤波器或者RLS-算法。 使用牛顿的方法，步长Ap，来自解下述的方程系统
F是含有若干不同的输入信号的偏导数的矩阵，e是含有相应的误 差信号的值的向量。Ap，是所计算的参数p，的步长变化。下面给出具有 5个不同的输入信号样本l加mkigsi的例子。.、、-z, — s2 一 ^ -、—； ,\j 一 一
上述的方程系统通常是由多种因素确定的(如上述)，于是能够使 用最小二乘逼近来近似地加以求解。也能够i正据不足地说明该方程系 统，在这种情况下存在若干可能解。
用于计算p，中的步长的另一个选择是使用LMS方法，其中，步长 取自所述偏导数的反向
,4'卩1 , f 「
A(/7l,) = —,^卜2f R十"p"
其中，JLl是控制步长大小和算法的收敛特性的可选参数。太大的JU 值会导致不收敛的不稳定系统，而小ji值会导致收敛緩慢。
存在对这种算法的很多变型，它们能够包括归一化和对若干输入信
4
4 3
3
4 5
4
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3 It
p -厶
3 51
3
77
2
3 I
2 J
2 51
pk一
2
3
d 51
二号求平均值。对于使算法收敛来说，若干具有不同输入信号的步长将是 必要的。
现在将描述在数字多尔蒂放大器是复合放大器的情况下的本发明
的另一个实施例。在该例中，仅仅考虑来自IQ-调制器的信号失真。然
而在本例中可能也已经考虑其他参数。在图3中示意性地示出了包括数 字多尔蒂放大器的系统。对与图1中的组件相同的组件也给出相同的附 图标记。
在这个系统中，示出了数字前置补偿器21。提供数字前置补偿器以
便补偿放大器中的信号失真。在本例中，复合放大器l是多尔蒂放大器
并且因此包括主放大器23和辅助放大器25。主放大器23经由四分之一 波传输线27连接到复合放大器的共用输出。
此外，将信号分量分离器29连接到数字前置补偿器21，所述信号 分量分离器29适于将驱动信号分隔和成形所述驱动信号到不同的传输 支路3, 5以便达到多尔蒂放大器的高功效。信号分量分离器29在本发 明的多尔蒂实施例中，其适于向第二传输支路5提供基本上90度的相 移以补偿由四分之一波传输线27所提供的至第一传输支路3的相移。
在本发明的这个实施例中，由补偿调节装置17所使用的复合放大 器模型因此表示根据多尔蒂放大器的特性在低输入信号电平上仅驱动 主放大器23。该信息被补偿调节装置17使用以使所观测的输出信号中 的误差在提供低输入信号时被全部分配给第一传输支路3。由此根据这 个和上述的传输支路模型能够首先调节第一补偿装置11。于是根据该复 合放大器模型，提供较高输入信号电平并驱动这两个放大器。由于来自 主放大器支路的信号失真已经被补偿了 ，所以所观测的误差现在仅源自 第二传输支路中的信号失真。这与第二传输支路模型 一起被用来调节第 二补偿装置13中的参数。
不是首先补偿第一传输支路和然后提供较高输入电平以及补偿第 二传输支路，而是可能首先从这两个传输支路导出有关的误差，然后同 时补偿这两个支路。由于从具有低输入信号电平的测量知道来自第一传 输支路的相关误差并且当提供较高输入信号电平以及驱动这两个放大 器时能够从所观测的误差减去该误差，所以这是可能的。于是假设来自 第一传输支路的误差随着信号电平线性地增大。
下面更加详细地描述这个实施例。在图4中示意性示出了 IQ补偿的标准实现方式。G 、 GQQ、 G^和Gw 对应上述的函数h中的补偿参数p，。它们补偿IQ误差，由此Gn和GQQ 补偿增益失衡，G^和G^补偿相位失衡。此外术语Dd和D&补偿DC-偏 差和C0-泄露。针对第一补偿装置ll U3是类似的)的相应的方程是
<formula>formula see original document page 18</formula>
在开启辅助放大器的情况下，在低于阈值的整个信号间隔能够估计 来自在这里被称作主支路的第一传输支路的误差(主放大器的非线性和
主支路的IQ调制器误差以及其他参数)。
在开启辅助放大器的情况下必须在高于阈值的信号电平上来估计 来自在这里被称作辅助支路的第二传输支路的误差(辅助放大器的非线 性性、辅助支路的IQ调制器误差和其他参数)。在多尔蒂放大器的输 出看到的、在那些功率电平上的复合误差将受来自主支路和辅助支路这 两者的影响。
与来自主支路的误差相比，将显著地看到辅助IQ误差的相移近似 90度。
这个解决方案使用仅利用信号参考信号x (在DPD块21之前)和 观测信号z (在TOR 15中所观测的)的直接逆IQ补偿适配。该适配是 使用类似LMS算法来迭代地进行的。
通过使用90度的相移和在辅助部分上的功率选择，能够对所有参 数同时进行该适配。假设z信号净皮平均时间和相位对准并且有时还是在 IQ和DC参数估计之前与x信号进行增益对准。
用于主IQ误差的适配的方程是
<formula>formula see original document page 18</formula><formula>formula see original document page 19</formula>
其中，对于lxl《"该特定多尔蒂放大器的转变点"，5=1和对 于lxl〉"该特定多尔蒂放大器的转变点"，5=0。 ^是主IQ补偿参 数的适配的步长以及H麵是主dc偏差的适配中的步长。这些方程是上 述的LMS方程的变型，其中，加入归一化(分母)以使输入信号能量的 步长大小不变以及求平均(对若干样本求和)以使步长的噪音降低。
通过进行一些近似能够从早先的方程导出分子(除了求平均)。首 先，假设复合放大器模型针对小信号为1,针对大信号为0,如通过下 述方程给出(其中，y =1— 5 )。
<formula>formula see original document page 19</formula>
于是假设TX-框7仅给出小信号失真，其允许我们在导数中忽略它
们
<formula>formula see original document page 19</formula>
还假设前置补偿器21和信号分量分离器29仅给出小的信号失真， 因此我们能够用x近似al 。此外，我们假设我们不想校正IQ补偿器中 的增益和相位误差。这是通过设置Gn = 1 + q、 GQQ-l-q和GQ^gk^r来达到的。导数的余数能够从相应于图4的方程中取出，其给出了输出信 号相对千春教的偏导数的全部表达，如下所示
<formula>formula see original document page 20</formula>这与上面的LMS方程和归一化以及求平均一起给出了上面的更新方程。
针对辅助IQ误差的适配的方程是
<formula>formula see original document page 20</formula><formula>formula see original document page 21</formula>其中，对于lxl〉"该特定多尔蒂放大器的转变点"，y=l,和对 于lxl《"该特定多尔蒂放大器的转变点"，Y=0, HA是辅助IQ补 偿参数的适配的步长以及jUd。A是辅助dc偏差的适配中的步长。我们能 够通过下述近似和，见测以与主方程类似的方式导出这些方程
<formula>formula see original document page 21</formula>
上面的相移来自放大器中的相移(我们假设针对主支路进行了相位
校准)以及来自块6中的相移。在这里假设这些相位分别是+ /-90度， 但是它们也能够为别的值。在相对于第一TX框7的第二TX框9中的 相位偏差例如在上述第一方程中会改变位移。现在我们能够使用这些近 似并针对辅助支路用公式表示全部导数
&<formula>formula see original document page 21</formula>再者，我们将这些与上述的LMS方程组合并加入求平均和归一化 以得到上述的更新方程。
这些方程提供了在I和Q这二者中的参数补偿。尤其是当使用DPD 时该补偿是冗余的。如果想要达到最小冗余度，这些参数中仅有四个参 数必须个别地加以调节，即Dd和DCQ、 Gii或者Gqq之一以及Gc^或者 Gjq之一。
实际上辅助放大器在输出中是可见的，不过由于电路寄生现象在所 有电平上基本上小于主放大器。能够达到的修正量(在第一遍中)因此 取决于相对于主支路IQ-误差的非线性部分的电路寄生现象的大小。
通过调节主放大器的饱和的量，能够使辅助放大器在上部区域在输 出信号中更可见。该饱和极度地使主放大器看起来像短路。四分之一波 线于是将其变换成在辅助放大器的输出处的开路。于是辅助放大器的输 出电流作为在输出(负载)处的电压完全可见。由于辅助放大器，对主 放大器进行饱和因此放大了 IQ-误差。这能够被用于在上部区域较佳地 观测它们。对上述简单模型的改变仅在辅助放大器输出的可见度内。
图5示出了根据关于图3所描述的实施例的方法的流程图。在步骤 S31,将低于辅助放大器的阈值的低输入信号电平提供给系统。因此仅 驱动主放大器。在步骤S33,补偿调节装置17通过对从TOR15转发的 所观测的信号z与上述的理想信号x进行比较导出源自主支路内的信号 失真的误差。在步骤S35,提供高于辅助放大器的阈值的输入信号电平。 因此，驱动主放大器和辅助放大器这两者。在S37,通过对从TOR 15 转发的所观测的输出信号与上述的理想信号进行比较和减去来自主支 路的、在步骤S33所导出的所述误差以及假设该误差随着功率线性地增 大，在补偿调节装置17中导出源自辅助支路的误差。
在步骤S39,补偿调节装置17根据上面给出的方程计算新的补偿参 数并且在S41将这些新的补偿参数转发给第一和第二补偿装置11、 13。 如上所述，这被迭代地进行。因此整个过程在步骤S31中开始时开始并 且为了使误差最小化而计算新的补偿参数。
如果复合放大器包括多于两个传输支路输入以及还可能多于两个 成分放大器，那么该复合放大器模型当然比针对多尔蒂放大器更加复 杂。该模型于是例如对于许多不同的输入信号电平或者频率来说可能包 括关于不同的传输支路对输出信号的影响的信息。因此所有这个信息的组合将提供从每个支路挑选所述影响的可能方式。
图1中的复合放大器根据本发明能够是希莱克斯放大器。希莱克 斯放大器包括连接到第 一传输支路3的第 一放大器和连接到第二传输支
路5的第二放大器。所述放大器通过两个四分之一波线入/4和两个补偿 电抗+ jX和-jX被连接到复合放大器的输出，其被用于扩展高功效的区 域以包括较低输出功率电平。例如在1985年10月的IEEE通信汇刊巻 COM國33第10期1094-1099页的F.H.Raab的"EfficiencyofoutphasingRF Power Amplifier Systems"中分析了希莱克斯系统的功效。
希莱克斯放大器传统地使用等振幅驱动信号，因此来自两个支路的 IQ-调制器误差在相同的输出电平范围内是同等地可见的。总的来说，这 要求放大器的更高级的模型，即，上面的函数f的更详细的表达式。但 是，在低输出平(低于某转变点)上任一成分放大器能够由它自己来驱 动(在保留的功效的情况下)。先前所描述的用于多尔蒂放大器的方法 在不变化的情况下(除了相移)能够被用于希莱克斯放大器。所使用的 模型于是也能够像先前多尔蒂例子的模型那样简单。
在希莱克斯放大器中还存在进一步可能性首先在低电平上驱动一 个放大器并观测来自它的IQ-误差，然后改变以使另一个放大器是在低 电平上^:驱动的放大器并观测它的IQ-误差。由于它的平衡属性，希莱 克斯放大器因此具有用于个别观测来自不同支路的IQ-误差的额外的可 能性。注意这个观测可能性也能够在其他复合放大器中达到，但是费 用较高，原因在于其他成分放大器在低电平上不如专致于这个区域内的 操作的放大器一样有效。
复合放大器通常能够通过提供针对相对于输入信号的函数f的导数 的表达式或者通过在低电平上观测它们接着是在较高输出电平区域内 的下一个放大器来求解来自第一成分放大器的IQ -误差等等来加以处 理。通过使用上述的希莱克斯驱动分离技巧，原则上能够从低输出电平 开始接续地处理所有复合放大器的IQ-误差。
图6示出了本发明的实施例，其中，复合放大器l，是根据WO 2004/057755的希莱克斯-多尔蒂放大器。这个实施例包括前置补偿器21 和信号分量分离器29,所述信号分量分离器29将输入信号x分别分离 成至第一传输支路43、第二传输支路45和第三传输支路46的笫一输入 信号al、第二输入信号a2和第三输入信号a3。传输支路包括根据本发明基本上分别补偿在第一TX框117、第二TX框119和第三TX框120 中的信号失真的第一补偿装置111、第二补偿装置113和第三补偿装置 114。复合放大器l，包括第一放大器103a、第二放大器103b和第三放大 器103c,其中，第一放大器103a连接到第一 TX框117、第二放大器 103b连接到第二TX框119和第三放大器103c连接到第三TX框120。 复合放大器l，还包括在第一放大器103a与输出之间所提供的第一传输 线105和在笫三放大器103c与输出之间所提供的第二传输线106。这些 传输线中的 一 个比四分之 一 波长稍微短些且另 一 个稍微长些以使第一 放大器103a和第三放大器103c形成希莱克斯对。第二放大器103b是峰 值放大器。补偿调节装置17使用来自发射器观测接收器15的所观测的 输出信号z与理想输出信号x—起来计算对在补偿装置111、 113和114 中的补偿参数p，的调节步长以使输出信号中的所观测的误差最小化。
利用放大器才莫型进行对补偿参数p，的调节的计算
z = f(yl.y2，y3)
相对于其输入信号yl、 y2和y3来导出这个模型。这些输入信号相 对于参数p，的导数被还计算并被用于以上述方式来调节补偿参数。利用
例如，峰值放:器103b仅J高输出信口号:可J^并且希莱克^对103a 和103c能够以在低输出电平上仅一个可见的方式被驱动。在中等输出 电平上，希莱克斯放大器这两者在输出处可见。
权利要求
1. 用于补偿在进入复合放大器(1；1’)的多个传输支路(3，5；43，45，46)中的信号失真的方法，包括步骤-将一个或者多个输入信号(x)提供(S1)给所述复合放大器；-针对每个所提供的输入信号观测(S2)来自所述复合放大器(1；1’)的输出信号(z)；-通过对所述输出信号和理想输出信号进行比较导出(S5)在每个输出信号(z)中的误差，所述误差由所述信号失真引起；-通过利用复合放大器模型导出(S11)每个传输支路(3，5；43，45，46)对所述误差的单独影响，所述复合放大器模型包括针对每个所提供的输入信号关于每个成分放大器(23，25；103a，103b，103c)对所述输出信号的影响的信息；-因此补偿所述传输支路(3，5；43，45，46)中的所述信号失真。
2. 如权利要求l所述的方法，还包括步骤-通过利用包括关于影响每个传输支路(3,5;43,45,46)中的信号失 真的所述参数的信息的传输支路模型，导出(Sll)所述传输支路 (3,5;43，45,46 )中的不同参数对引起所观测的误差的所述信号失真的影 响；和-将补偿参数或者对已经存在的补偿参数的调节提供给每个传输支路(3，5;43,45,46)从而以便降低所述信号失真。
3. 如权利要求2所述的方法，还包括步骤-通过利用所述复合放大器模型和所述传输支路模型导出所述输 出信号相对于所述不同的补偿参数的导数-利用所述导数用于适配所述补偿参数以使所述输出信号中的所 述误差最小化。
4. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，提供至少两个不同的输 入信号电平或者频率以使针对所述不同的输入信号而言所述不同的传 输支路以不同的量影响所述输出信号。
5. 如权利要求l所述的方法，还包括步骤-将第一输入信号电平提供(S31 )给所述复合放大器(1 )以使通 常仅一个所述成分放大器被驱动，以下将所述放大器称为第一放大器 (23);-将所导出的误差与被连接到所述第一放大器(23 )的传输支路(3 )相关；-提供(S35)第二输入信号电平以使第二放大器(25)单独地被 驱动或者与所述第一放大器(23) —起被驱动；-通过观测所述输出信号并减去所推测的由所述第一传输支路(3 ) 引起的线性上升误差来导出由连接到所述第二放大器(25)的传输支路 (5)所引起的信号误差；-通过在所述复合放大器的每个支路中提供补偿装置(11， 13)来 补偿所观测的信号失真。
6. 如权利要求1-5中的任一权利要求所述的方法，其中，所述复 合放大器是多尔蒂放大器。
7. 如权利要求1 - 5中的任一权利要求所述的方法，其中，所述复 合放大器是希莱克斯放大器。
8. 如前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，迭代所述方法步 骤以便逐渐地获得对所述信号失真的改进的补偿。
9. 包括复合放大器(l;l，)和进入所述复合放大器(l;l，)的至少 两个传输支路(3,5;43,45,46)的系统，所述传输支路包括引起信号失真 的参数，所迷系统还包括连接到所述复合放大器(i;r )的所述输出的 发射器观测接收器TOR ( 15)，其特征在于，所述系统还包括-补偿调节装置(17),其连接到TOR ( 15)并适于从所述复合放 大器导出所述输出信号的信号误差，所述信号误差由在所述传输支路(3,5;43,45,46)中的信号失真引起并通过对所述输出信号和理想输出信 号进行比较导出，所述补偿调节装置(17)还适于通过使用包括关于针 对每个所提供的输入信号而言每个成分放大器(23,25; 103a，103b,103c) 对所述输出信号的影响的信息的复合放大器模型导出对来自每个传输 支路(3，5;43,45,46)的误差的单独影响；和-在每个传输支路(3,5;43,45,46 )中的补偿装置(11,13;111,113，114),所述补偿装置(11,13;111,113,114)连接到所述 补偿调节装置(17)并适于从那里接收在每个传输支路中的所述信号失真应该如何#:补偿的指令。
10. 如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述补偿调节装置(17 ) 还包括用于每个传输支路(3,5:43,45,46)的传输支路模型，所述传输支路模型包括关于所述传输支路(3，5:43，45，46)的不同参数对引起所观测 的误差的所述信号失真的影响的信息，所述补偿调节装置(17)适于使 用这些传输支路模型来导出所述指令并且所述指令包括要被转发给每 个补偿装置(11,13:111,113,114)的补偿参数或者对已存在的补偿参数 的调节以便降低所述信号失真。
11. 如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述补偿调节装置 (17)适于通过利用所述复合放大器模型和所述传输支路^^型导出相对于所述不同补偿参数的所述输出信号，所述导数表示方向，在所述方向 中应该改变所迷补偿参数以便使所测得的误差最小化。
12. 如权利要求9-11中的任一权利要求所述的系统，其特征在于， 所述补偿调节装置(17)适于通过观测所述输出信号和减去所推测的由 所述第一传输支路(3)所引起的线性上升误差，当将输入信号电平提 供给所述系统时首先导出仅关于被连接到第一放大器(23)的第一传输 支路(3)的所述输出信号中的误差以使通常仅驱动第一放大器(23), 和然后当第二输入信号电平被提供给所述系统时驱动由连接到第二放 大器(25 )的第二传输支路(5 )所引起的误差以使所述第二放大器(25 ) 被单独地驱动或者与所述笫一放大器(23) —起被驱动。
13. 如权利要求9-12中的任一权利要求所述的系统，其中，所述 复合放大器是多尔蒂放大器。
14. 如权利要求9-12中的任一权利要求所述的系统，其中，所述 复合放大器是希莱克斯放大器。
15. 如权利要求9- 14中的任一权利要求所述的系统，其特征在于， 所述补偿调节装置(17)适于迭代所述方法步骤以便逐渐地获得对所述 信号失真的改进的补偿。
16. 在移动通信系统中的基站，包括根据权利要求9-15中的任一 权利要求所述的系统。
17. —种补偿调节装置，其适于连接到复合放大器(l;l，)的输出 和至少两个补偿装置(11,13;111,113,1M ),所述补偿装置(11，13;111,113,114);故提供在进入所述复合放大器(l;l，)的至少两个 传输支路(3,5;43,45,46)的每一个中，所述补偿调节装置的特征在于， 其包括-第一接收装置(31),其适于从所述复合放大器接收输出信号；-误差导出装置(35)，其连接到所述第一接收装置(31)并适于 通过对所述输出信号与理想输出信号进行比较导出由所述传输支路 (3，5;43,45,46 )中的信号失真所引起的所述输出信号中的误差；-计算装置(39)，其连接到所述误差导出装置(35)并适于通过 使用包括关于针对每个所提供的输入信号而言每个成分放大器(23,25; 103a,103b,103c)对所述输出信号的影响的信息的复合放大器模型来导 出每个传输支路对所述误差的单独影响；和-转发装置(41),其连接到所述计算装置(39)并适于将来自所 述计算装置(39)的关于每个传输支路中的所述信号失真应该如何被补 偿的指令转发给所述补偿装置。
18. 如权利要求17所述的补偿调节装置，其特征在于，所述计算装 置(39)还包括用于每个传输支路(3,5;43,45,46 )的传输支路模型，其 包括关于所述传输支路(3,5;43,45,46)的不同参数对引起所观测的误差 的所述信号失真的影响的信息，其中，所述计算装置(39)适于使用这 些传输支路才莫型来导出所述指令，并且所述指令包括要转发给每个补偿 装置(11,13;111,113,114)的补偿参数或者对已存在的补偿参数的调节 以便降低所述信号失真。
19. 如权利要求18所述的补偿调节装置，其特征在于，所述计算装 置(39)适于通过利用所述复合放大器模型和所述传输支路模型导出相 对于所述不同的补偿参数的所述输出信号，所述导数表示方向，在所述 方向中应该改变所述补偿参数以便使所测得的误差最小化。
20. 根据权利要求17-19中的任一权利要求所述的补偿调节装置， 其特征在于，所述计算装置(39)适于通过观测所述输出信号以及减去 所假设的由所述第一传输支路(3)所引起的线性上升误差，当将输入 信号电平提供给所述系统时首先导出仅关于被连接到第 一放大器(23 ) 的第一传输支路(3)的所述输出信号中的误差以使实际上仅驱动第一 放大器(23),和然后当第二输入信号电平被提供给所述系统时驱动由 连接到第二放大器(25)的第二传输支路(5)所引起的误差以使所述 第二放大器(25)被单独地驱动或者与所述第一放大器(23) —起被驱 动。
21. 如权利要求17-20中的任一权利要求所述的补偿调节装置，其 特征在于，所述计算装置(39)适于迭代所述计算以便逐渐地获得对所述信号失真的改进的补偿。
全文摘要
用于补偿在进入复合放大器(1；1’)的多个传输支路(3，5；43，45，46)中的信号失真的方法。根据本发明，所述方法包括步骤将一个或者多个输入信号(x)提供(S1)给所述复合放大器；针对每个所提供的输入信号观测(S2)来自所述复合放大器(1；1’)的输出信号(z)；通过对所述输出信号与理想输出信号进行比较导出(S5)在每个输出信号(z)中的误差，所述误差由所述信号失真引起；-通过利用复合放大器模型导出(S11)每个传输支路(3，5；43，45，46)对所述误差的单独影响，所述复合放大器模型包括关于针对每个所提供的输入信号而言每个成分放大器(23，25；103a，103b，103c)对所述输出信号的影响的信息；因此补偿了所述传输支路(3，5；43，45，46)中的所述信号失真。
文档编号H03F1/32GK101416383SQ200680054195
公开日2009年4月22日 申请日期2006年4月10日 优先权日2006年4月10日
发明者M·克林伯格, R·赫尔伯格, S·达利皮, T·方登 申请人:艾利森电话股份有限公司