专利名称：以减少的带宽反馈数字预失真非线性系统的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明的实施例通常涉及电子系统，并且更具体地涉及使用有限的带宽反馈来预失真非线性系统。
背景技术：
预失真用于传输系统中以补偿传输信道对要发送的信号的线性和非线性效应。适应引擎(engine)可以为预失真电路生成误差校正信号。误差校正信号使预失真电路以抵消传输信道响应的方式修改输入信号。因此，系统输出信号应该等价于施加了ー些增益值而没有其他修改的输入信号。适应引擎必须知道传输信道响应，以便生成正确的误差校正信号。系统内部的适应引擎能够用于测量传输信道响应。适应引擎接收系统输入信号和系统输出信号两者，然后比较输入信号和输出信号，从而确定传输信道响应。因此，适应引擎能够为当前工作情况确定传输信道响应。然而，在这种系统中，经由反馈信道将系统输出信号提供到适应引擎。除了传输信道响应之外，反馈信道将其自己的响应引入到输出信号。因此，适应引擎生成被设计为抵消传输信道响应和反馈信道响应两者的误差校正信号。
发明内容
本发明的实施例提供了一种用于在反馈环中使用比传输信号中使用的速率更低的采样速率来生成数字预失真(DPD)系数的系统和方法。在一个实施例中，在系统输入和传输电路之间的传输路径中包括数字预失真电路。例如，传输电路可以是功率放大器。反馈电路耦合在传输电路的输出和训练模块之间。例如，系统反馈电路可以包括模数转换器。反馈电路从传输电路的输出以反馈采样速率提供反馈信号样本，该采样速率低于用于系统输入处的信号的输入采样速率。训练电路耦合到系统输入并且耦合到反馈电路的输出。训练电路还包括反馈模型电路，其修改系统输入信号，从而匹配反馈信号样本的特性。反馈模型电路可以修改系统输入信号的一个或更多特性，例如采样速率、信号延迟、信号相位、镜像信号、线性频率响应失真和非线性信号路径失真。训练电路进一歩包括误差计算电路，其耦合到反馈模型电路和反馈电路两者。误差计算电路根据反馈信号样本和修改的系统输入信号生成反馈误差信号。训练电路进一歩包括测量矩阵模块，其包括数字预失真电路的模型、传输电路的模型和反馈模型电路的模型。测量矩阵模块根据系统的当前操作条件生成当前系统模型信号。训练电路中的数字预失真适应电路耦合到误差计算电路的输出和測量矩阵模块的输出。数字预失真适应电路根据反馈误差信号和当前系统模型信号生成用于数字预失真电路的更新的预失真系数。
图I示出简化的预失真系统；
图2是具有直接学习架构的预失真系统的方框图；图3是示出亚采样的DB)适应系统的方框图；图4示出亚采样Dro适应系统，其用于估计PA模型參数；图5是根据一个实施例的示出用于提供数字预失真系数的方法的流程图；和图6是根据一个实施例的示出用于提供传输电路模型系数的方法的流程图。
具体实施例方式本发明參考附图更充分地描述。然而，本发明可以以许多不同的形式体现， 并且不应该被视作限制于这里所阐述的实施例。本发明的实施例提供了使用減少的带宽反馈数据来进行数字预失真(Dro)操作的方法。通常，这里所使用的术语“亚采样Dro适应”指代如下情形，其中反馈信号的数据速率低于參考信号或者传输信号的数据速率。使用亚采样Dro适应提供了某些优点，例如因为反馈环中需要较低的模数转换器(ADC)采样速率，所以減少了反馈复杂性，以及使得能够进入由于出口控制限制而造成转换器数据速率受限的市场。所建议的亚采样Dro解决方案具有下列额外的特点和益处。来自传输路径的參考信号被变换以匹配来自传输路径的反馈信号。參考信号经历变换过程，例如亚采样或者频率迁移，其类似于反馈信号的变换。參考信号和反馈信号用于得到误差信号。用于參考信号和反馈信号的同一变换过程也应用于适应算法中的系统模型，从而最小化误差。系统模型可以是例如雅可比行列式(Jacobian)、海森矩阵(Hessian)或者梯度模型(Gradients)。系统能够容纳任意的反馈信号变换，只要不存在信息损失。混叠保持亚采样操作(alias-preserving sub-sampling operation)是适合的变换的示例，然而任意的频率偏移、频率整形也是有效的变换。所关心的一个情形是在传输路径中的直接转换架构和反馈路径上的中频期间。变换处理应用于清洁的(clean)參考信号而不是有噪声的反馈信号，这在某些情形中可以放宽处理要求。图I示出简化的预失真系统。Dro数据路径101预失真从基带电路102接收的传输信号SB，以便从功率放大器(PA) 103输出的信号S。在被数模转换器(DAC) 104和PA 103失真之后相似于期望的基带信号SB。输出信号\用作反馈信号Sfb，其在ADC 105中被数字化(S’ FB)并且被提供到DH)训练电路106。基带參考信号Sb也作为參考信号Skef被提供到DPD训练电路106，DPD训练电路106比较数字化的反馈信号Sfb和參考信号SKEF，并且生成误差信号e，该误差信号用于设定DH)数据路径101中的參数。图I是简化原理图，并且无意包括在现实世界系统中预期找到的全部部件。例如，上变频器电路或者混频器通常会位于DAC 104和PA 103之间，并且下变频器电路或者混频器通常会位于ADC 105之前的反馈回路中。这些电路用于在基带和RF传输频率之间转换信号。应当理解，图I中的PA 103和图2-4所示的另ー个功率放大器(PA)部件仅仅代表将失真増加到传输路径的任何系统或部件。PA 103和其他示例中引用的其他PA元件可以是任何线型的或者非线型的部件、一组部件或者系统。DH)数据路径202和这里的其他DPD数据路径和硬件示例可以用于抵消任何这些部件、一组部件或者系统增加的失真。DPD数据路径101的目标是以如下方式修改基带信号Sb :由DAC104和PA 103引起的随后的修改产生满足由标准主体所述的频谱掩蔽要求的线性输出信号。Dro数据路径101通常是非线性路径，并且因此使基带信号Sb的带宽扩展。数据路径的带宽在图I中标识为BWdpd。在一个实施例中，基带信号Sb的带宽是例如20MHz(107)，并且Dro数据路径使该信号带宽扩展五倍因子到IOOMHz (108)。由DAC 104和PA 103的进ー步失真将信号S。修改回到最初的20MHz带宽(109)。因此，在图I中BWdpd应该是100MHz。全速率反馈系统需要反馈环中的全部信号信息。这要求反馈环中的ADC 105的带宽近似于数据路径的带宽的两倍(即，2 · BWdpd或者200MHz)。亚采样DB)系统满足关系式fAi,c<2 · BWdpd。然而，在亚采样Dro系统中，反馈模拟带宽应该至少与BWdpd —样大。图2是具有直接学习架构的预失真系统200的方框图。训练模块201比较參考传输信号d和反馈输出信号y，并且通过调整(adapt)DH)数据路径202的參数来最小化这些信号之间的误差。直接学习系统中的训练模块具有三个主要部件。在最简单的情形中，误 差计算模块203是參考信号和系统输出之间的减法结点。误差计算模块203也执行參考信号和反馈信号的时间和振幅对齐。测量矩阵模块204为特定DH)数据路径參数集附近的给定输入提供DH)数据路径202和PA 205的线性近似。DPD适应模块206使用测量矩阵输出H来以最小化误差的方向更新Dro数据路径參数。Dro适应模块206中的适应可以是基于简单的最小均方(LMS)算法或者复杂的基于卡尔曼的方法，该方法也追踪參数空间的协方差矩阵。图2的直接学习架构会在反馈信号没有与參考信号在频谱上对齐的情况中工作。例如，系统可以将直接转换RF架构用于发射器205，而反馈环使用中频架构207。应当理解，其他系统也可以使用直接学习架构，并且这里所使用的示例只用于说明性的目的而无意限制本发明。在这个情形中，只要能够反转反馈变换(例如，在中频架构情形中的频率偏移和复到实变换)的影响的变换存在(例如基带等价模型)，适应仍是可能的。系统200中的逆反馈模块208校正由反馈模拟模块207所引起的任何失真或者影响。逆反馈模块(InverseFeedback module) 208是为误差计算模块203提供传输路径的输出I的真实表示。测量矩阵模块204包括DH)模型209和PA模型210。DPD模型209表示DB)数据路径202的行为，并PA模型210表示PA 205的行为。DH)模型209和PA模型210可以是矩阵，其分别为全部DH)和PA參数提供误差梯度(error gradient)。测量矩阵204使用DH)模型209和PA模型210来评估误差校正会对DPD 202和PA 205有什么影响。由DPD适应206使用測量矩阵输出H来修改或者优化误差校正信号e在当前工作情况下对DH)数据路径202和PA 205的影响。系统200表示全速率DH)应用，其中反馈(FB)模拟模块207的输出是全速率信号。在亚采样DPD中，反馈路径中的ADC速率低于传输路径中的采样速率。因此，在亚采样DPD应用中，从FB模拟207输出的信号会由于较低的采样速率而失真。下列系统模型表示数字预失真系统。过程等式Xw=FiXjui等式 I测量等式Yi=T (xi； (Ii)+Vi等式 2其中，i对应于在时间I的变量；x :參数矢量；y :观察结果；d :已知输入；u :过程噪声:测量噪声；F :參数转移矩阵；T(x，d):由X參数化并且具有输入d的非线性的測量模型。
通过线性化得到等式2的如下近似
权利要求
1.一种系统，包括 数字预失真电路，其在系统输入和传输电路之间的传输路径中； 反馈电路，其耦合在所述传输电路的输出和训练模块之间，所述反馈电路以反馈采样速率提供来自所述传输电路的输出的反馈信号样本，所述反馈采样速率低于用于所述系统输入处的信号的输入米样速率；和 训练电路，其耦合到所述系统输入并且耦合到所述反馈电路的输出，所述训练电路包括反馈模型电路，所述反馈模型电路操作为修改所述系统输入信号，从而匹配所述反馈信号样本的特性，所述训练电路将操作參数提供到所述数字预失真电路。
2.根据权利要求I所述的系统，其中所述传输电路包括功率放大器。
3.根据权利要求I所述的系统，其中所述反馈电路包括模数转换器。
4.根据权利要求I所述的系统，其中所述训练电路进一歩包括 误差计算电路，其耦合到所述反馈模型电路和所述反馈电路，所述误差计算电路根据所述反馈信号样本和修改的系统输入信号生成反馈误差信号。
5.根据权利要求I所述的系统，其中所述训练电路进一歩包括 测量矩阵模块，其包括所述数字预失真电路的模型、所述传输电路的模型和所述反馈模型电路的模型，所述测量矩阵模块耦合到所述系统输入，所述测量矩阵模块根据ー组具体的參数生成系统模型的雅可比行列式或者梯度模型。
6.根据权利要求I所述的系统，其中所述训练电路进一歩包括 误差计算电路，其耦合到所述反馈模型电路和所述反馈电路，所述误差计算电路根据所述反馈信号样本和修改的系统输入信号生成反馈误差信号； 测量矩阵模块，其包括所述数字预失真电路的模型、所述传输电路的模型和所述反馈模型电路的模型，所述测量矩阵模块耦合到所述系统输入，所述测量矩阵模块根据ー组具体的參数生成系统模型的雅可比行列式或者梯度模型；和 数字预失真适应电路，其耦合到所述误差计算电路的输出和所述测量矩阵模块的输出，所述数字预失真适应电路根据所述反馈误差信号和当前的系统模型信号生成用于所述数字预失真电路的更新的预失真系数。
7.根据权利要求I所述的系统，进一歩地包括 第一捕获缓冲区，其耦合到所述系统输入，所述第一捕获缓冲区以所述输入采样速率存储输入信号样本；和 第二捕获缓冲区，其耦合到所述反馈电路，所述第二捕获缓冲区以反馈采样速率存储反馈信号样本。
8.根据权利要求I所述的系统，其中所述反馈模型电路修改所述系统输入信号的一个或更多特性，所述特性选自于下列组成的群组中采样速率、信号延迟、信号相位、镜像信号、线性频率响应失真和非线性信号路径失真。
9.一种用于调整传输电路模型的系统，包括 传输电路，其具有接收传输输入信号的输入和提供传输输出信号的输出； 传输电路建模电路，其具有接收所述传输输入信号的输入和提供修改的传输输入信号的输出；和 训练模块，其具有用于从所述传输信号的输出接收反馈信号的输入，所述训练模块还具有用于接收所述传输输入信号和所述修改的传输输入信号的输入，所述训练模块生成用于所述传输电路建模电路的參数。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述传输电路是功率放大器。
11.根据权利要求9所述的系统，其中所述训练模块进一歩包括 误差计算电路，其接收所述反馈信号和所述修改的传输输入信号，所述误差计算电路生成反馈误差信号。
12.根据权利要求9所述的系统，其中所述训练模块进一歩包括 测量矩阵模块，其包括数字预失真电路的模型和所述传输电路的模型，所述测量矩阵模块接收所述传输输入信号，所述测量矩阵模块根据ー组具体的參数生成系统模型的雅可比行列式或者梯度模型。
13.根据权利要求9所述的系统，其中所述训练模块进一歩包括 误差计算电路，其接收所述反馈信号和所述修改的传输输入信号，所述误差计算电路生成反馈误差信号； 测量矩阵模块，其包括数字预失真电路的模型和所述传输电路的模型，所述测量矩阵模块接收所述传输输入信号，所述测量矩阵模块根据ー组具体的參数生成系统模型的雅可比行列式或者梯度模型；和 数字预失真适应电路，其耦合到所述误差计算电路的输出和所述测量矩阵模块，所述数字预失真适应电路根据所述反馈误差信号生成用于所述传输电路建模电路的更新的系数并且根据ー组具体的參数生成系统模型的雅可比行列式或者梯度模型。
14.ー种方法，包括 以第一速率接收输入信号样本； 以第二速率采样传输电路的输出，从而生成反馈信号样本； 使用反馈建模电路来修改所述输入信号样本，从而使所述输入信号样本的一个或更多特性匹配所述反馈信号样本；和 根据修改的输入信号样本和所述反馈信号样本生成用于具有记忆的非线性模型的系数。
15.根据权利要求14所述的方法，进ー步地包括 比较所述反馈信号样本和所述修改的输入信号样本，从而生成反馈误差信号； 将所述输入信号施加到所述数字预失真电路的模型、所述传输电路的模型和所述反馈模型电路的模型，从而生成当前的系统模型信号； 在数字预失真适应电路中使用当前的系统模型信号修改所述反馈误差信号，从而生成用于所述具有记忆的非线性模型的系数。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述传输电路包括功率放大器。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述数字预失真电路的模型、所述传输电路的模型和所述反馈建模电路的模型是该电路的雅可比行列式矩阵。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述数字预失真电路的模型、所述传输电路的模型和所述反馈建模电路的模型是该电路的梯度模型。
19.根据权利要求14所述的方法，进ー步包括 将从数字预失真电路输出的信号施加于传输电路模型电路；生成从所述传输电路模型电路输出的信号； 根据所述反馈信号样本与来自所述传输电路模型电路的输出的比较而生成反馈误差信号; 将从所述数字预失真电路输出的信号施加到测量矩阵模块； 生成所述测量矩阵模块的输出； 在传输电路适应模块中处理所述反馈误差信号和所述测量矩阵模块的输出，从而生成用于所述传输电路模型电路的系数。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述测量矩阵模块进一歩包括 数字预失真电路模型和传输电路模型。
全文摘要
本发明的实施例提供一种DPD系统，其中变换传输参考信号，包括亚采样、频率迁移等，从而匹配反馈信号，反馈信号经过类似的变换过程，从而得到误差信号(501-506)。相同变换以适应算法被应用于系统模型，其可以雅可比行列式、海森矩阵、梯度模型等，从而最小化误差。
文档编号H03M13/21GK102652397SQ201080056139
公开日2012年8月29日 申请日期2010年12月9日 优先权日2009年12月9日
发明者F·A·穆希卡, L·丁 申请人:德克萨斯仪器股份有限公司