失真补偿装置、发送装置和失真补偿方法

专利名称：失真补偿装置、发送装置和失真补偿方法
技术领域：
本文讨论的实施方式涉及更新预失真中使用的失真补偿系数的技术。
背景技术：
随着无线通信速度的增加，发送信号的带宽和动态范围变大。为了最小化信号的 质量退化，发送装置需要高线性。此外，从装置的小型化、操作成本的削减、环境问题等方面 来说，所需的是以高效方式操作的功率放大器。然而，在典型的功率放大器中，线性不利于功率转换效率。当在从饱和功率充分回 退(back off)的线性区域中操作功率放大器时，能使带外失真更小。然而，这显著降低了 功率转换效率，导致装置的功耗增加。因此使用失真补偿电路来消除在高效非线性范围中 操作功率放大器时出现的非线性失真。预失真方法是一种失真补偿方法，其是使发送信号预先乘以功率放大器的非线性 失真的逆以改善功率放大器的输出的线性的技术。使用数字信号处理的预失真方法称为数字预失真(DPD)方法。基于LUT的DPD已 经广为人知，这是一种DPD方法。对于基于LUT的DPD，失真补偿系数保存在存储器中的查 找表(LUT)中。分配给LUT的每个LUT地址处存储的是基于发送信号的振幅的失真补偿系 数。根据基于LUT的DPD，基于发送信号的振幅确定LUT地址，读出LUT地址处存储的失真 补偿系数，并将失真补偿系数应用到发送信号来产生预失真信号。此外，根据基于LUT的 DPD，基于功率放大器的输出的一部分被反馈之后生成的信号(反馈信号)来更新失真补偿 系数，从而使失真补偿系数根据功率放大器特性的变化以及随着年限的变化而变动。已知的相关技术是非线性失真补偿发送装置以及失真补偿装置，非线性失真补偿 发送装置缩短了失真补偿系数的收敛时间，失真补偿装置以发送信号不超出DA转换器的 动态范围的方式进行校正。[专利文献1]日本特开专利公报第2002-223171号[专利文献2]日本特开专利公布第2001-251148号然而，根据基于LUT的DPD，当反馈回路的噪声分量很大时，或当由于执行功率放 大器的低回退操作而瞬时发生大的特性变化时，更新后的失真补偿系数的精确度降低。失 真补偿系数收敛成最合适的值可能需要更长的时间。

发明内容
因此，本发明一方面的目的是提供一种缩短失真补偿系数的收敛时间的技术。根据本发明的一方面，提供了一种利用查找表执行预失真、并利用自适应算法优 化所述查找表的失真补偿装置。该装置包括存储单元，存储所述查找表，所述查找表包 括分别存储在分配给所述查找表的地址处的失真补偿系数；预失真单元，根据输入信号从 分配的地址中选择地址，获取存储在选择的地址处的失真补偿系数，并利用获取的失真补 偿系数来执行所述输入信号的预失真；误差计算单元，通过将所述输入信号与指示输入有所述预失真的结果的功率放大器的输出的反馈信号进行比较来计算误差信号；系数计算 单元，利用所述自适应算法根据所述误差信号和所获取的失真补偿系数来计算失真补偿系 数；系数选择单元，对于每个选择的地址，根据所述误差信号从计算出的失真补偿系数中选 择多个失真补偿系数作为多个适当系数；以及系数平均单元，对于每个选择的地址，计算所 述多个适当系数的平均值，并用所述平均值替换存储在所述查找表中的对应地址处的失真 补偿系数。


图1是例示了根据本发明的第一实施方式的发送装置的配置的框图；图2是例示了根据第一实施方式的失真补偿处理的流程图；图3是例示了根据第一实施方式的系数选择单元和系数平均单元的配置的框图；图4是例示了对比性示例的DPD单元的配置的框图；图5是例示了本发明的第二实施方式的系数选择单元的配置的框图；图6是例示了根据第二实施方式的第一特定地址计算的流程图；图7是例示了根据第二实施方式的误差信号的幅度概率分布的图；图8是例示了根据第二实施方式的复平面上的误差信号分布的图；图9是例示了本发明的第三实施方式的系数选择单元的配置的框图；图10是例示了根据第三实施方式的第一特定地址计算的流程图；图11是例示了根据本发明的第四实施方式的系数选择单元的配置的框图；图12是例示了根据本发明的第五实施方式的系数选择单元的配置的框图；图13是例示了根据第五实施方式的第一特定地址计算的流程图；图14是例示了根据第五实施方式的偏差阈值计算函数f (mak)的特性的图；图15是例示了根据本发明的第六实施方式的系数选择单元的配置的框图；图16是例示了根据本发明的第六实施方式的偏差阈值计算函数g(n)的特性的 图。
具体实施例方式在下文中，将参照附图描述本发明的实施方式。<第一实施方式>下面描述发送装置Ia作为应用了本发明的发送装置的示例。图1是例示了发送装置Ia的配置的框图。发送装置Ia包括DPD单元2a、DAC(数 模转换器)3、调制单元4、功率放大器5、解调单元6和ADC (模数转换器)7。DPD单元2a是 本发明的失真补偿装置的应用的示例。发送信号(由发送装置Ia发送的数字信号)输入到DPD单元2a。例如，发送信号 是以预定采样间隔对基带信号或中频(IF)信号的波形进行采样后生成的采样序列；发送 信号是具有实部(I分量)和虚部(Q分量)的复采样序列。DPD单元2a对发送信号执行预失真以补偿失真，并输出经补偿的发送信号，即已 执行了预失真的发送信号。DAC 3将来自DPD单元2a的经补偿后的发送信号转换为模拟信号。调制单元4包括载波发生器Ila和调制器12a。载波发生器Ila生成具有预定发送载频的正弦波。调制 器12a通过将DAC 3的输出与载波发生器Ila的输出相乘来对发送信号进行上变频。功率放大器5对调制单元4的输出进行放大来生成PA输出信号。输出信号包含 由功率放大器5给出的非线性失真。当发送装置Ia执行无线发送时，功率放大器5的输出 被发送到天线。当发送装置Ia执行有线发送时，功率放大器5的输出被输出到发送信道。解调单元6包括载波发生器lib和调制器12b。载波发生器lib生成具有预定接 收载频的正弦波。调制器12b通过将功率放大器5的输出的一部分与载波发生器lib的输 出相乘来对反馈信号进行下变频。ADC 7将解调单元6输出的反馈信号转换为数字信号。下面描述DPD单元2a。DPD单元2a包括基准信号缓冲器21、反馈信号缓冲器22、减法器23、地址生成单 元31、地址缓冲器32、系数平均单元33、LUT 34、系数缓冲器35、乘法器36、系数选择单元 37a和系数计算单元38。系数计算单元38包括复共轭算术单元24、乘法器25、乘法器26 和加法器27。地址缓冲器32、基准信号缓冲器21、反馈信号缓冲器22和系数缓冲器35的长度 是缓冲长度N。在这种情况下，N是正整数。地址缓冲器32存储来自地址生成单元31的 LUT地址的N个采样。基准信号缓冲器21存储输入到发送装置Ia的发送信号的N个采样。 反馈信号缓冲器22存储ADC 7输出的反馈信号的N个采样。系数缓冲器35存储LUT 34 输出的失真补偿系数的N个采样。在下文中，将N个采样的周期定义为一个缓冲周期。LUT 34在M个LUT地址处存储M个失真补偿系数。在给定LUT地址处存储的失真 补偿系数被乘以对应于LUT地址的发送信号。这里，M表示LUT地址的数目，且为正整数。 LUT地址定义为k。在这种情况下，k是从0到M-I的整数。下面描述DPD单元2a根据LUT 34中的失真补偿系数计算新的失真补偿系数的系 数计算方法。系数计算方法使用自适应算法。这里，为便于说明，不考虑回路延迟、处理延迟和 类似延迟。以一个缓冲周期为单位，在时间η处，基准信号缓冲器21中一个缓冲周期的发 送信号定义为χ [η]，反馈信号缓冲器22中一个缓冲周期的反馈信号定义为y [η]，系数缓冲 器35中一个缓冲周期的失真补偿系数定义为h [η]。表示发送信号χ [η]和反馈信号之间的 差的误差信号定义为e[n]，其中发送信号x[n]是基准信号。通过使用基准信号缓冲器21 中存储的基准信号、反馈信号缓冲器22中存储的反馈信号、以及失真补偿系数，DPD单元2a 使用下面的方程1计算更新后的系数h[n+l]，作为新的失真补偿系数。h[n+l] = h[n] + y Xe[n] Xh[n] Xy[n]*· · ·(方程 1)这里，μ表示步长参数，y[n]*表示y [η]的复共轭。通过如方程1所示的那样更 新失真补偿系数，生成一个缓冲周期的更新后的系数h[n+l]。地址缓冲器32中一个缓冲周期的LUT地址定义为k[n]。每个k[n]是从0到M_1 中的一个整数。地址缓冲器32、基准信号缓冲器21和反馈信号缓冲器22中涉及的采样序 号定义为i。这里，i是从0到N-I的整数。在地址缓冲器32中的N个采样的LUT地址k[n]中，根据采样序号i读出的LUT 地址定义为k_i，其中i用作索引。类似地，在基准信号缓冲器21中的N个采样的发送信号 χ [η]中，根据采样序号i读出的发送信号定义*x_i。在反馈信号缓冲器22中的N个采样的反馈信号y[n]中，根据采样序号i读出的反馈信号定义为7」。在系数缓冲器35中的 N个采样的失真补偿系数h[n]中，根据采样序号i读出的失真补偿系数定义为h_i。类似 地，在更新后的系数h[n+l]中，根据采样序号i计算出的更新后的系数定义为hu_i。在误 差信号e[n]中，根据采样序号i计算出的误差信号定义为e_i。用发送信号x_i、LUT地址k_i、反馈信号y_i和失真补偿系数h_i根据采样序号i 互相同步的方式，分别从基准信号缓冲器21、反馈信号缓冲器22、地址缓冲器32和系数缓 冲器35中读出发送信号x_i、LUT地址k_i、反馈信号y_i和失真补偿系数h_i。地址生成 单元31根据发送信号x_i确定的LUT地址是k_i。乘法器36乘以发送信号x_i的失真补 偿系数是h_i。表示功率放大器5通过放大发送信号x_i和失真补偿系数h_i相乘的结果 而得到的结果的反馈信号是y_i。下面描述DPD单元2a执行的失真补偿处理。图2是例示了失真补偿处理的流程图。对于每个缓冲周期执行失真补偿处理。地址生成单元31测量发送信号x_i的预定参数，并选择表示测量出的预定参数的 LUT地址k_i(S211)。在这里的示例中，预定参数是发送信号x_i的振幅(绝对值)。在这 种情况下，地址生成单元31已预先存储了多个振幅范围和多个LUT地址之间的关系。乘法 器36读出LUT 34的LUT地址k_i处存储的失真补偿系数h_i (S212)，将该失真补偿系数 h_i与发送信号x_i相乘以对发送信号x_i执行预失真，生成补偿的发送信号作为预失真的 结果，并将补偿的发送信号输出到DAC 3(S213)。减法器23从基准信号缓冲器21中的发送信号x_i中减去反馈信号缓冲器22中 的反馈信号y_i，以计算误差信号e_i (S221)。系数计算单元38使用以上系数计算方法来 根据失真补偿系数h_i、误差信号e_i和反馈信号y_i计算更新后的系数hu_i (S222)。系 数选择单元37a根据误差信号e_i从更新后的系数hu_i中选择适当系数hs_i (S231)。系 数平均单元33计算平均系数hak，其是响应于LUT地址k计算的适当系数hs_i的平均值 (S242)。系数平均单元33用平均系数hak覆写(替换)存储在LUT 34中的LUT地址k处 的失真补偿系数。利用以上处理，失真补偿处理结束。然后对于每个缓冲周期重复该失真补偿处理。 在失真补偿处理的处理中，处理S221-S243被定义为系数更新处理，在该处理中，LUT 34中 的失真补偿系数被更新。由地址生成单元31测量出的预定参数可以表示发送信号x_i的相位，或发送信号 x_i的振幅和相位。下面描述系数计算单元38。复共轭算术单元24计算反馈信号y_i的复共轭信号y_i*。乘法器25将系数缓冲 器35中的h_i与复共轭信号y_i*相乘。乘法器26将减法器23计算出的误差信号e_i、 预定步长参数μ和乘法器25的输出相乘。加法器27对系数缓冲器35中的h_i与乘法器 26的输出相加，来计算更新后的系数hu_i。误差信号e_i、存储在地址缓冲器32中的LUT 地址k_i、以及更新后的系数hu_i输入到系数选择单元37a。下面描述系数选择单元37a和系数平均单元33。图3是例示了系数选择单元37a和系数平均单元33的配置的框图。系数选择单 元37a包括一输入、M输出选择器(解复用器)51和52，以及M个第一特定地址算术单元53a。系数平均单元33包括M个第二特定地址算术单元61，以及M输入、单输出选择器(复 用器)62。下面描述系数选择单元37a。随着采样序号i增加，多个LUT地址k_i从地址缓冲器32顺序输入到选择器51 和52的控制端。类似地，多个误差信号e_i顺序输入到选择器51的输入端。类似地，多个 更新后的系数hu_i顺序输入到选择器52的输入端。选择器51包括一个控制端、一个输入端、和对应于M个LUT地址的M个输出端eo。、
e0l.....eok、· · ·和eoM_10在选择器51中，当LUT地址k输入到控制端时，选择对应于LUT
地址k的输出端eok，并且输入到输入端的信号被输出到选择的输出端eok。类似地，选择
器52包括一个控制端、一个输入端、和对应于M个LUT地址的M个输出端hu0(1、hu0l.....
huok、...和huo^。在选择器52中，当LUT地址k输入到控制端时，选择对应于LUT地址k 的输出端huok，并且输入到输入端的信号输出到选择的输出端huok。设置M个第一特定地址算术单元53a以对应于M个LUT地址。M个第一特定地址 算术单元53a中的每个包括条件定义单元71a、确定单元72以及双输入单输出选择器(复 用器)73。下面描述用于LUT地址k的第一特定地址计算。当输入到系数选择单元37a的LUT地址k_i是k时，从输出端eok(这样设置以对 应于k)输出输入到选择器51的输入端的误差信号e_i。来自输出端eok的误差信号e_i 输入到对应于LUT地址k的第一特定地址算术单元53a。类似地，当输入到系数选择单元 37a的LUT地址k_i是k时，从输出端huok(这样设置以对应于k)输出输入到选择器52的 输入端的更新后的系数hu_i。来自选择器52的输出端huok的更新后的系数hu_i输入到 对应于LUT地址k的第一特定地址算术单元53a。固定值0输入到第一输入，所述第一输入是选择器73的两个输入中的一个，并且 来自选择器52的输出端huok的更新后的系数hu_i输入到第二输入。条件定义单元71a根 据在一个缓冲周期内输入的误差信号e_i定义选择条件。每次输入误差信号e_i和更新后 的系数hu_i时，确定单元72确定误差信号e_i是否满足该选择条件。当误差信号e_i满 足选择条件时，确定单元72使选择器73选择第二输入。当误差信号e_i不满足选择条件 时，确定单元72使选择器73选择第一输入。因此，当误差信号e_i满足选择条件时，选择 器73将更新后的系数hu_i输出到输出端hsok。当误差信号e_i不满足选择条件时，选择 器73不将更新后的系数hu_i输出到输出端hsok。下面描述系数平均单元33。设置M个第二特定地址算术单元61，以对应于M个LUT地址。这里，将描述针对LUT地址k的第二特定地址计算。在更新后的系数hu_i中，从系 数选择单元37a到系数平均单元33的一个输出被定义为适当系数hs_i。当从对应于LUT 地址k的第一特定地址算术单元53a的输出端hsok输出适当系数hs_i时，该适当系数hs_i 被输入到对应于LUT地址k的第二特定地址算术单元61。对应于LUT地址k的第二特定地 址算术单元61对在一个缓冲周期内输入的适当系数hs_i进行平均，来计算平均系数hak。 从系数平均单元33输出的所有平均系数hak由ha表示，其中k的范围为从0到M_l。在第二特定地址算术单元61完成了一个缓冲周期的平均时，从0到M-I的LUT地址k顺序输入到选择器62的控制端和LUT 34的写入地址。选择器62包括一个控制端、M
个输入端haiQ、Iiai1.....haik.....和hai^，以及一个输出端。在选择器62中，当LUT地
址k输入到控制端时，选择输入到对应于LUT地址k的输入端的信号，并将其输出到输出端。然后，第二特定地址算术单元61计算的对应于LUT地址k的平均系数hak输入到 选择器62的对应于LUT地址k的输入端haik。根据输入到控制端的LUT地址k，选择器62 选择输入端haik，并将输入到选出的输入端haik的平均系数hak输出到输出端。与以上同 步，LUT地址k被输入到LUT 34的写入地址。因此，对应于从0到M-I的LUT地址k的平 均系数hak顺序写到LUT 34的LUT地址k上，使得LUT 34的失真补偿系数被更新。利用 以上处理，一个系数更新处理结束。如上所述，系数选择单元37a仅向系数平均单元33输出适当系数hs_i，其是更新 后的系数hu_i中的误差信号e_i满足选择条件的更新后的系数hu_i。对于每个LUT地址 k，系数平均单元33对一个缓冲周期内的适当系数hs_i进行平均。顺便提及，DPD单元2a可以由电路等实现，或由诸如DSP (数字信号处理器)或计 算机之类的处理器和存储器的组合实现。当由处理器和存储器的组合实现DPD单元2a时， 存储器存储使得处理器能够执行DPD单元2a的功能的软件，并且处理器根据该软件执行 DPD单元2a的功能。下面描述DPD单元2x，其是DPD单元2a的对比性示例。图4是例示了 DPD单元2x的配置的框图。对于DPD单元2x，与DPD单元2a相同 的附图标记表示与DPD单元2a的部件相同或类似的部件；因此这里将不描述这些部件。与 DPD单元2a相比，DPD单元2x不包括系数选择单元37a。从系数平均单元33输出的所有 平均系数hak由hax表示，其中k的范围为从0到M-I。S卩，对比性示例的DPD单元2x的系数平均单元33对每个LUT地址的所有更新后 的系数hu_i进行平均，来计算平均系数hax。相应地，由于从包含噪声和功率放大器的输出 特性的瞬时变化的反馈信号生成更新后的系数的效果，平均系数hax的精确度减少，并且 失真补偿系数可能需要更长的时间来收敛到最合适的值。同时，第一实施方式的DPD单元2a包括跟随有系数平均单元33的系数选择单元 37a。相应地，系数平均单元33仅对每个LUT地址的适当系数hs_i进行平均，来计算平均 系数ha。S卩，在平均适当系数hs_i时，DPD单元2a的系数平均单元33不使用从包含噪声 和功率放大器5的特性的瞬时变化的反馈信号生成的更新后的系数。因此，改善了平均系 数ha的精确度，并且能够缩短失真补偿系数收敛到最合适的值所需的时间。因此，即使在 功率放大器5的输出特性发生变化的操作条件下，也能够成功地减少带外失真。在下文中，将描述本实施方式的失真补偿装置的另一实施方式。失真补偿装置 (例如为DPD单元2a)以预定间隔更新失真补偿系数，该失真补偿系数将被乘以顺序输入到 失真补偿装置的输入信号值(例如为发送信号)。失真补偿装置还包括存储单元(例如为 LUT 34)，其在存储单元中的表示输入信号值的预定参数(例如表示振幅)的值的多个地址 中的各地址处存储多个失真补偿系数中的各失真补偿系数。此外，失真补偿装置包括预失 真单元(例如为乘法器36)，其对于各输入信号值从多个地址中选择应用地址(表示输入信 号值的预定参数值的地址)，并将应用系数(存储单元中的应用地址处存储的失真补偿系数)和输入信号值相乘。此外，失真补偿装置包括误差计算单元(例如为减法器23)，在基 于乘法结果的信号被放大器(例如为功率放大器5)放大之后，其获取基于针对各输入信号 值的放大结果的放大信号值，并计算放大信号值相对于输入信号值的误差。此外，失真补偿 装置包括系数计算单元(例如为系数计算单元38)，其根据应用系数、误差、和放大信号值 计算估计系数作为新的失真补偿系数。此外，失真补偿装置包括系数选择单元(例如为系 数选择单元37a)，其获取通过误差计算根据多个输入信号值计算出的多个误差，以及通过 估计系数的计算根据多个输入信号值计算出的多个估计系数，并根据多个误差选择多个适 当系数，所述多个适当系数是多个估计系数中的多个失真补偿系数。此外，失真补偿装置包 括系数平均单元(例如为系数平均单元33)，其从针对多个地址中的各目标地址的多个适 当系数中选择多个目标系数(根据存储单元中目标地址处存储的失真补偿系数计算出的 适当系数)中的每一个目标系数，计算作为多个目标系数平均值的平均系数，并将该平均 系数写入存储单元中的目标地址处。<第二实施方式>在下文中，将描述系数选择单元37a的另一实施方式。图5是例示了本发明的第二实施方式的系数选择单元37a的配置的框图。在图 中，与第一实施方式的系数选择单元37a的部件的附图标记相同的附图标记表示与第一实 施方式所示的部件相同或类似的部件；因此这里将不描述这些部件。与第一实施方式的系 数选择单元37a相比，第二实施方式的系数选择单元37a包括多个第一特定地址算术单元 53b，而非多个第一特定地址算术单元53a。与第一特定地址算术单元53a相比，第一特定地 址算术单元53b中的每个包括条件定义单元71b，而非条件定义单元71a。下面描述由第一特定地址算术单元53b执行的第一特定地址计算。图6是例示了根据第二实施方式的第一特定地址计算的流程图。这里描述的是对 应于LUT地址k的由第一特定地址算术单元53b执行的第一特定地址计算。首先，对于采样序号i，每个条件定义单元71b计算瞬时误差幅度m_i，其是来自选 择器51的输出端eok的误差信号e_i的幅度(绝对值)(Sll)。然后，条件定义单元71b对 在一个缓冲周期期间内的瞬时误差幅度m_i进行平均，以计算平均误差幅度mak(S12)。随后，条件定义单元71b根据瞬时误差幅度m_i和平均误差幅度mak计算瞬时误 差幅度m_i的标准差ok(S21)。条件定义单元71b然后根据该标准差Ok定义选择条件 (S22)。这里的选择条件是偏差d_i小于偏差阈值Wk。偏差d_i是瞬时误差幅度m_i和平 均误差幅度mak之间的差的绝对值。偏差阈值Wk定义为KX ο k。在这种情况下，K是预定 正整数。即，条件定义单元71b根据标准差Qk确定偏差阈值Wk。随后，确定单元72初始化采样序号i为O(SllO)。确定单元72然后确定采样序号i是否大于或等于缓冲长度N(Slll)。S卩，确定单 元72确定是否已完成了对于一个缓冲周期内的所有采样的处理。当采样序号i大于或等于N时(S111，是)，流程结束。当采样序号i小于N时(S111，否)，确定单元72确定是否从选择器51的输出端 eok向第一特定地址算术单元53b输入了误差信号e_i (S112)。当没有输入误差信号e_i时(S112，否)，流程进入S130。当输入了误差信号e_i时(S112，是)，确定单元72计算偏差d_i，即瞬时误差幅度m_i和平均误差幅度!11 之间的差的绝对值(S121)。然后，确定单元72确定偏差d_i是否 小于偏差阈值Wk(S122)。当偏差d_i小于偏差阈值Wk时(S122，是)，确定单元72从加法器27向系数平均 单元33输出更新后的系数hu_i，作为平均系数hs_i (S123)，并且流程进入S130。当偏差d_i不小于偏差阈值Wk时(S122，否)，确定单元72不从加法器27向系数 平均单元33输出更新后的系数hu_i，并且流程进入S130。当在Sl 12处没有输入误差信号e_i时(S112，否)，或当确定单元72在步骤S123 向系数平均单元33输出了适当系数hs_i时，或当在步骤S122处偏差d_i不小于偏差阈值 Wk时(S122，否)，确定单元72将采样序号i加1 (S130)，并且流程进入S111，在此发生针对 下一采样序号的处理。如上所述，系数选择单元37a仅当偏差d_i小于偏差阈值Wk时将更新后的系数hu_ i传送到系数平均单元33，作为适当系数hs_i。因此，系数平均单元33能对更新后的系数 进行平均，并仅使用从系数选择单元37a输出的适当系数hs_i更新失真补偿系数。下面描述选择条件。图7是例示了误差信号的幅度概率分布的图。在图中，横轴表示瞬时误差幅度m_ i ；纵轴表示概率(采样数)。在图中，横轴上的111 表示平均误差幅度；阴影区表示满足选 择条件的区域。满足选择条件的区域由偏差阈值Wk定义。满足选择条件的区域是瞬时误差 幅度m_i大于(平均误差幅度Irnk-偏差阈值Wk)且小于(平均误差幅度mak+偏差阈值Wk) 的区域。如上所述，发送信号x_i是复信号。因此，误差信号e_i是复信号。图8是例示了 复平面上的误差信号分布的图。在图中，横轴表示误差信号e_i的实部(I分量)；纵轴表 示误差信号e_i的虚拟⑴分量)。另外在图中，由“ X ”指示的多个点表示一个缓冲周期内 的误差信号e_i。此外，在图中，半径为Wk的圆表示选择条件。圆内部的区域表示满足选择 条件的误差信号e_i的区域。圆的中心表示误差信号e_i的平均值。根据本实施方式中例示的选择条件，系数选择单元37a根据误差信号e_i的变动 确定选择条件，并仅将根据误差信号e_i生成的满足选择条件的更新后的系数hu_i传送到 系数平均单元33作为适当系数hs_i。顺便提及，可以由误差信号e_i的范围、瞬时误差幅度m_i的范围等定义选择条 件。顺便提及，系数选择单元37a可以不针对各LUT地址确定选择条件，而是与LUT地 址无关地根据一个缓冲周期内的所有误差信号e_i确定一个选择条件。在这种情况下，系 数选择单元37a例如可以与LUT地址无关地根据一个缓冲周期内的所有误差信号e_i确定 一个偏差阈值。〈第三实施方式〉在下文中，将描述系数选择单元37a的另一实施方式。图9是例示了本发明的第三实施方式的系数选择单元37a的配置的框图。在图 中，与第二实施方式的系数选择单元37a的部件的附图标记相同的附图标记表示与第二实 施方式所示的部件相同或类似的部件；因此这里将不描述这些组件。与第二实施方式的系 数选择单元37a相比，第三实施方式的系数选择单元37a包括多个第一特定地址算术单元53c，而非多个第一特定地址算术单元53b，以及新的选择条件存储单元74c。与第一特定地 址算术单元5 相比，第一特定地址算术单元53c各包括条件定义单元71c，而非条件定义 单元71b。下面描述由第一特定地址算术单元53c执行的第一特定地址计算。选择条件存储单元7 例如是存储选择条件表的存储器。选择条件表包含关于预 先定义以对应于M个LUT地址的M个选择条件的信息。在这里的示例中，对于LUT地址k 的选择条件是偏差d_i小于偏差阈值Wtk。在这里的示例中，选择条件表包含预先定义以对 应于M个LUT地址的M个偏差阈值Wtk。图10是例示了根据第三实施方式的第一特定地址计算的流程图。这里描述的是 由对应于LUT地址k的第一特定地址算术单元53c执行的第一特定地址计算。首先，条件 定义单元71c执行与第二实施方式中相同的处理Sll和S12。然后，条件定义单元71c从选 择条件存储单元7 中的选择条件表读出存储为对应于LUT地址k_i的Wtk ；然后确定条件 定义单元71c已读出的Wtk是偏差阈值Wk (S31)。确定单元72然后执行与第二实施方式中 相同的处理S110-S130。根据本实施方式中例示的选择条件，第一特定地址计算使用针对LUT地址预先设 置的选择条件，使得条件定义单元71c的处理变得简单。〈第四实施方式〉在下文中，将描述系数选择单元37a的另一实施方式。图11是例示了根据本发明的第四实施方式的系数选择单元37a的配置的框图。在 图中，与第三实施方式的系数选择单元37a的部件的附图标记相同的附图标记表示与第三 实施方式所示的部件相同或类似的部件；因此这里将不描述这些部件。与第三实施方式的 系数选择单元37a相比，第四实施方式的系数选择单元37a包括多个第一特定地址算术单 元53d，而非多个第一特定地址算术单元53c ；选择条件存储单元74d，而非选择条件存储单 元74c ；以及新的特性值计算单元75d。与第一特定地址算术单元53c相比，第一特定地址 算术单元53d的每个包括条件定义单元71d，而非条件定义单元71c。特性值计算单元75d读出存储在基准信号缓冲器21中的发送信号，并计算发送信 号的特性值。特性值例如是发送信号的平均功率、发送信号的带宽、发送信号的PAPR(峰均 功率比)等。对于特性值的范围，定义了多个不同的特性值范围。然后特性值计算单元75d 确定包含由特性值计算单元75d计算出的特性值的特性值范围。选择条件存储单元74d存储预先定义的、对应于多个以上特性值范围的多个选择 条件表。例如，如同第三实施方式的选择条件表的情况那样，多个选择条件表中的各选择选 择条件表包括对应于M个LUT地址的M个偏差阈值。与第一特定地址算术单元53c相比，对于由第一特定地址算术单元53d进行的第 一特定地址计算，S31处确定偏差阈值Wk的处理是不同的。在S31处，第一特定地址算术单 元53d的条件定义单元71d从选择条件存储单元74d中的多个选择条件表中选择如此定义 以对应于由特性值计算单元75d确定的特性值范围的一个选择条件表。然后，如同条件定 义单元71c的情况那样，条件定义单元71d根据选出的选择条件表定义选择条件。如果发送信号是宽带，功率放大器5的输出特性的变化一般由于放大器的存储效 应而增加。在这种情况下，条件定义单元71d例如使用跨越LUT地址k的整个范围的一组大的偏差阈值wtk。如果用从饱和功率回退的平均功率操作功率放大器5，则非线性失真减 少。在这种情况下，条件定义单元71d使用的例如是偏差阈值Wk —般很小的条件选择表、 具有被定义以对应于LUT地址k的指示发送信号的振幅很小的情况的小偏差阈值Wk的条 件选择表等。根据本实施方式中例示的选择条件，系数选择单元37a从多个选择条件表中选择 对于发送信号的特性值合适的选择条件表。因此，能够根据发送信号的特性变动选择条件。〈第五实施方式〉在下文中，将描述系数选择单元37a的另一实施方式。图12是例示了根据本发明的第五实施方式的系数选择单元37a的配置的框图。在 图中，与第二实施方式的系数选择单元37a的部件的附图标记相同的附图标记表示与第二 实施方式所示的部件相同或类似的部件；因此这里将不描述这些组件。与第二实施方式的 系数选择单元37a相比，第五实施方式的系数选择单元37a包括多个第一特定地址算术单 元53e，而非多个第一特定地址算术单元53b。与第一特定地址算术单元53b相比，第一特 定地址算术单元53e的每个包括条件定义单元71e，而非条件定义单元71b。条件定义单元71e具有用于根据平均误差幅度!11 确定偏差阈值Wk的偏差阈值计 算函数 Wk = f (mak)。下面描述由第一特定地址算术单元5 进行的第一特定地址计算。图13是例示了根据第五实施方式的第一特定地址计算的流程图。这里描述的是 由对应于LUT地址k的第一特定地址算术单元5 执行的第一特定地址计算。首先，条件 定义单元71e执行与第二实施方式中相同的处理Sll和S12。然后，条件定义单元71e根据 计算出的平均误差幅度111 和偏差阈值计算函数f (mak)计算偏差阈值Wk(S51)。随后，确定 单元72执行与第二实施方式中相同的处理S110-S130。图14是例示了偏差阈值计算函数f (mak)的特性的图。在图中，横轴表示平均误 差幅度mak ；纵轴表示偏差阈值Wk。在这里对于偏差阈值计算函数f(mak)的示例中，随着平 均误差幅度mak减少，偏差阈值Wk变小，并且偏差阈值Wk相对于平均误差幅度mak的斜率增 加。随着失真补偿处理的重复，失真补偿系数进一步收敛。因此，反馈信号变得类似于 基准信号(发送信号)。因此，对于误差信号e [η]，平均误差幅度Irnk和标准差Qk变小。 相应地，利用具有以上特性的偏差阈值计算函数f (mak)，随着失真补偿系数进一步收敛，偏 差阈值Wk变小；改善了用于平均处理中的更新后的系数的精确度，使得能够缩短收敛时间。〈第六实施方式〉在下文中，将描述系数选择单元37a的另一实施方式。图15是例示了根据本发明的第六实施方式的系数选择单元37a的配置的框图。在 图中，与第二实施方式的系数选择单元37a的部件的附图标记相同的附图标记表示与第二 实施方式所示的部件相同或类似的部件；因此这里将不描述这些部件。与第二实施方式的 系数选择单元37a相比，第六实施方式的系数选择单元37a包括多个第一特定地址算术单 元53f，而非多个第一特定地址算术单元53b，以及新的更新次数计数器76f。与第一特定地 址算术单元5 相比，第一特定地址算术单元53f各包括条件定义单元71f，而非条件定义 单元71b。
更新次数计数器76f对更新次数η进行计数，更新次数η是从预定时间点起算的 系数更新处理被执行的次数。条件定义单元71f包含偏差阈值计算函数Wk = g(n)，用于根 据更新次数η确定偏差阈值Wk。顺便提及，在确定偏差阈值Wk时，条件定义单元71f可以 使用指示自预定时间点起算经过了多少时间的参数，而非更新次数η。与上述第一特定地址算术单元5 相比，对于由第一特定地址算术单元53f进行 的第一特定地址计算，S51处计算偏差阈值Wk的处理是不同的。在S51处，第一特定地址算 术单元53f的条件定义单元71f根据更新次数η和偏差阈值计算函数g(n)计算偏差阈值 Wk，其中更新次数η由更新次数计数器76f进行计数。图16是例示了偏差阈值计算函数g(n)的特性的图。在图中，横轴表示更新次数 η;纵轴表示偏差阈值Wk。在这里对于偏差阈值计算函数g (η)的示例中，随着更新次数η增 加，偏差阈值Wk变小，且偏差阈值Wk相对于更新次数η的斜率减小。随着系数更新处理的重复，失真补偿系数进一步收敛。因此，反馈信号变得类似于 基准信号。因此，平均误差幅度111 和标准差Ok变小。相应地，利用具有以上特性的偏差 阈值计算函数g(n)，随着失真补偿系数进一步收敛，偏差阈值Wk变小；改善了用于平均处 理中的更新后的系数的精确度，使得能够缩短收敛时间。根据本申请公开的技术，能够缩短失真补偿系数的收敛时间。存储单元包括LUT 34。功率放大器包括功率放大器5。预失真包括地址生成单元 31和乘法器36。误差计算单元包括减法器23。系数计算单元包括系数计算单元38。系数 选择单元包括系数选择单元37a。系数平均单元包括系数平均单元33。地址包括LUT地址。 输入信号包括发送信号。误差包括误差信号。附图标记Ia表示发送装置。附图标记加表示DPD单元。附图标记3表示DAC。 附图标记4表示调制单元。附图标记5表示功率放大器。附图标记6表示解调单元。附图 标记7表示ADC。附图标记Ila和lib表示载波发生器。附图标记1 和12b表示调制器。 附图标记21表示基准信号缓冲器。附图标记22表示反馈信号缓冲器。附图标记23表示 减法器。附图标记M表示复共轭算术单元。附图标记25表示乘法器。附图标记沈表示 乘法器。附图标记27表示加法器。附图标记31表示地址生成单元。附图标记32表示地 址缓冲器。附图标记33表示系数平均单元。附图标记34表示LUT。附图标记35表示系 数缓冲器。附图标记36表示乘法器。附图标记37a表示系数选择单元。附图标记38表示 系数计算单元。附图标记51和52表示选择器。附图标记53a、53b、53c、53d、5;3e和53f表 示第一特定地址算术单元。附图标记61表示第二特定地址算术单元。附图标记62表示选 择器。附图标记71a、71b、71C、71d、71e和71f表示条件定义单元。附图标记72表示确定 单元。附图标记73表示选择器。附图标记7 和74d表示选择条件存储单元。附图标记 75d表示特性值计算单元。附图标记76f表示更新次数计数器。这里列举的所有示例和条件性语言旨在以教义目的帮助读者理解本发明和发明 人为促进现有技术而贡献的概念，并且将被解释为不限于这里具体列举的示例和条件，说 明书中这些示例的组织也不涉及显示本发明的优劣。尽管已经详细描述了本发明的实施方 式，但应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对此作出各种变化、替换和 改变。
权利要求
1.一种失真补偿装置，所述失真补偿装置利用查找表执行预失真，并利用自适应算法 优化所述查找表，所述失真补偿装置包括存储单元，其存储所述查找表，所述查找表包括分别存储在分配给所述查找表的多个 地址处的多个失真补偿系数；预失真单元，其根据输入信号从所分配的多个地址中选择地址，获取存储在选出的地 址处的失真补偿系数，并利用所获取的失真补偿系数来执行所述输入信号的预失真；误差计算单元，其通过将所述输入信号与反馈信号进行比较来计算误差信号，该反馈 信号指示输入了所述预失真的结果的功率放大器的输出；系数计算单元，其利用所述自适应算法，根据所述误差信号和所获取的失真补偿系数 来计算多个新的失真补偿系数；系数选择单元，其对于各选出的地址，根据所述误差信号从多个计算出的失真补偿系 数中选择作为多个适当系数的多个失真补偿系数；以及系数平均单元，其对于各选出的地址，计算所述多个适当系数的平均值，并用所述平均 值替换存储在所述查找表中的对应地址处的失真补偿系数。
2.根据权利要求1所述的失真补偿装置，其中对于各选出的地址，所述系数选择单元根据所述误差信号计算评估值、确定评估值的 范围，并且当所述评估值在所述范围内时，选择根据所述误差信号计算出的失真补偿系数 作为所述多个适当系数中的一个。
3.根据权利要求2所述的失真补偿装置，其中所述系数选择单元计算所述误差信号的绝对值，对于各选出的地址，计算所述绝对值 的平均值作为基准值，并且计算所述绝对值相对于所述基准值的偏差作为所述评估值。
4.根据权利要求3所述的失真补偿装置，其中所述系数选择单元根据所述基准值确定定义所述范围的阈值。
5.根据权利要求4所述的失真补偿装置，其中所述系数选择单元计算所述误差信号的绝对值的标准偏差，并根据所述标准偏差确定 所述阈值。
6.根据权利要求4所述的失真补偿装置，其中所述系数选择单元存储所述基准值和所述阈值之间的关系，以根据所述关系依据所述 基准值确定所述阈值。
7.根据权利要求3所述的失真补偿装置，其中所述系数选择单元获取指示从预定时间点起的时间的参数，包含指示的时间与定义所 述范围的阈值之间的关系，并利用所述关系基于指示的时间确定所述阈值。
8.根据权利要求2所述的失真补偿装置，其中所述系数选择单元存储所述查找表中的地址与定义所述范围的阈值之间的关系，并利 用所述关系基于选出的地址确定所述阈值。
9.根据权利要求2所述的失真补偿装置，其中所述系数选择单元计算指示所述输入信号的特性的特性值，存储所述特性值、所述查 找表中的地址以及定义所述范围的阈值之间的关系，并利用所述关系基于所述特性值和选 出的地址确定所述阈值。
10.一种发送装置，所述发送装置利用查找表执行预失真，并利用自适应算法优化所述 查找表，所述发送装置包括存储单元，其存储所述查找表，所述查找表包括分别存储在分配给所述查找表的多个 地址处的多个失真补偿系数；预失真单元，其根据输入信号从所分配的多个地址中选择地址，获取存储在所选出的 地址处的失真补偿系数，并利用所获取的失真补偿系数执行所述输入信号的预失真； 功率放大器，其放大所述预失真的结果；误差计算单元，其通过将所述输入信号与反馈信号进行比较来计算误差信号，该反馈 信号指示输入了所述预失真的结果的功率放大器的输出；系数计算单元，其利用所述自适应算法，根据所述误差信号和所获取的失真补偿系数 来计算多个新的失真补偿系数；系数选择单元，其对于各选出的地址，根据所述误差信号从计算出的失真补偿系数中 选择作为多个适当系数的多个失真补偿系数；以及系数平均单元，其对于各选出的地址，计算所述多个适当系数的平均值，并用所述平均 值替换存储在所述查找表中的对应地址处的失真补偿系数。
11.一种失真补偿方法，所述失真补偿方法利用查找表执行预失真，并利用自适应算法 优化所述查找表，所述失真补偿方法包括根据输入信号从分配给所述查找表的地址中选择地址，所述查找表存储在存储单元 中，并包括分别存储在所分配的地址处的失真补偿系数； 获取存储在选出的地址处的失真补偿系数； 利用所获取的失真补偿系数执行所述输入信号的预失真；通过将所述输入信号与反馈信号进行比较来计算误差信号，该反馈信号指示输入了所 述预失真的结果的功率放大器的输出；利用所述自适应算法，根据所述误差信号和所获取的失真补偿系数来计算新的失真补 偿系数；对于各选出的地址，根据所述误差信号从计算出的失真补偿系数中选择作为多个适当 系数的多个失真补偿系数；以及对于各选出的地址，计算所述多个适当系数的平均值，并用所述平均值替换存储在所 述查找表中的对应地址处的失真补偿系数。
全文摘要
本发明涉及失真补偿装置、发送装置和失真补偿方法。该失真补偿装置，包括存储包括失真补偿系数的查找表的单元；根据输入信号选择地址、获取存储在选择的地址处的系数、并通过使用所获取的系数执行所述输入信号的预失真的单元；通过将所述输入信号与指示输入了所述预失真的结果的功率放大器的输出的反馈信号进行比较来计算误差信号的单元；通过使用自适应算法根据所述误差信号和所获取的系数来计算系数的单元；对于各选出的地址，根据所述误差信号从计算出的系数中选择系数作为适当系数的单元；以及对于各选出的地址，计算所述适当系数的平均值、并用所述平均值替换所述查找表中存储的系数的单元。
文档编号H03F1/32GK102142851SQ201110031670
公开日2011年8月3日 申请日期2011年1月28日 优先权日2010年1月29日
发明者宇都宫裕一, 札场伸和, 滨田一, 石川广吉, 长谷和男 申请人:富士通株式会社