放大器电路和无线通信设备的制作方法
【专利摘要】根据本发明，能够在没有提供用于检测正交调制误差的反馈环的情形下补偿正交调制误差。放大器电路包括：正交调制器（33）；放大器（2），其对已正交调制的信号进行放大；失真补偿部（4），其基于第一补偿系数来补偿将在放大器中导致的失真；正交调制误差补偿部（9），其补偿正交调制误差；更新部（10b），其更新用于补偿正交调制误差的第二补偿系数；误差估计部（10a），其估计正交调制误差的误差；以及预测部，其计算第二补偿系数更新之后的放大器的输出的预测值。基于所估计的误差更新第二补偿系数。基于所估计的误差和放大器输出来计算预测值。失真补偿部（4）基于预测值来计算第一补偿系数。
【专利说明】放大器电路和无线通信设备
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及放大器电路和无线通信装置。
【背景技术】
[0002]当通过使用诸如高功率放大器(下文称为“ΗΡΑ”)等的放大器放大功率时，由于该放大器的非线性失真特性使得不能获得期望的输入输出特性。
[0003]尤其是将被放大的无线信号的频率高时，为了通过校正其非线性特性而将该放大器线性化，在被转换成无线电信号之前，低频率的复IQ基带信号需要经受如专利文献I中所描述的预失真。
[0004]失真补偿处理部通过使用数字信号处理来产生用于消除放大器的非线性失真的预失真号。
[0005]从失真补偿处理部输出的信号通过正交调制器正交调制，随后由HPA放大。
[0006]如果在正交调制器中发生调制误差，则在用于消除HPA的非线性失真的信号中发生由于该调制误差导致的失真。因此，用于消除HPA的非线性失真的信号未如所预期地到达HPA，并且该HPA的非线性失真的补偿特性恶化。
[0007]专利文献2公开了一种补偿这种正交调制误差的技术的示例。
[0008]引用列表
[0009][专利文献]
[0010]专利文献1:日本特开专利公布N0.2009-194432
[0011]专利文献2:日本特开专利公布N0.2002-77285
【发明内容】
[0012]要由本发明解决的问题
[0013]专利文献2公开了一种用于自动地补偿正交调制误差的技术。在专利文献2中公开的该技术需要用于检测正交调制误差的额外反馈回路，这使得硬件复杂并且导致高成本。
[0014]因此，本发明的一个目标是在没有提供用于检测正交调制误差的额外反馈回路的情形下，实现正交调制误差的补偿。
[0015](I)本发明的放大器电路包括:正交调制器，其正交调制IQ基带信号；放大器，其对已正交调制的信号进行放大；失真补偿部，其基于第一补偿系数补偿将在放大器中引起的失真；正交调制误差补偿部，其对从失真补偿部输出的IQ基带信号补偿正交调制误差；更新部，其更新用于正交调制误差补偿部中的补偿的第二补偿系数；误差估计部，其估计在IQ基带信号中的误差，该误差由从正交调制误差补偿部输出的IQ基带信号被正交调制器正交调制而导致；以及预测部，其在第二补偿系数更新之后计算放大器的输出的预测值。更新部基于由估计部估计的该误差来更新第二补偿系数。误差估计部基于由失真补偿部补偿之前的IQ基带信号和通过放大器的输出的正交解调获得的IQ基带信号来估计该误差。预测部基于由估计部估计的该误差，以及通过在基于由估计部估计的该误差更新第二补偿系数之前对放大器的输出的正交解调获得的IQ基带信号，来计算预测值。失真补偿部基于该预测值来计算第一补偿系数。
[0016](2)误差估计部可以估计由从正交调制误差补偿部输出的IQ基带信号被DA转换并且由正交调制器正交调制而引起的误差。
[0017](3)由误差估计部估计的误差可以包括:DC偏移和/或载波泄漏，其在从DA转换器至正交调制器的路径中发生，DA转换器执行从正交调制误差补偿部输出的IQ基带信号的DA转换；以及，IQ增益失衡和/或正交偏差，其在从DA转换器至正交调制器的路径中发生，DA转换器执行从正交调制误差补偿部输出的IQ基带信号的DA转换。
[0018](4)本发明的另一方面是一种包括根据上述(I)至(3)中的任何一项的放大器电路的无线通信设备。
[0019](5)本发明的另一方面是一种用于通过使用放大器电路补偿信号的方法，该放大器电路包括:正交调制器，其正交调制IQ基带信号；放大器，其对已正交调制的信号进行放大；失真补偿部，其基于第一补偿系数补偿将在放大器中引起的失真；以及正交调制误差补偿部，其对从失真补偿部输出的IQ基带信号补偿正交调制误差。
[0020]该方法包括下述步骤:基于在由失真补偿部补偿之前的IQ基带信号和通过对放大器的输出的正交解调获得的IQ基带信号，来估计IQ基带信号中的误差，该误差由从正交调制误差补偿部输出的IQ基带信号被正交调制器正交调制而引起；基于在估计步骤中估计的误差来更新在正交调制误差补偿部中使用的第二补偿系数；基于在估计步骤中估计的该误差以及在基于估计步骤中估计的该误差更新第二补偿系数之前对放大器的输出的正交解调获得的IQ基带信号，来计算在第二补偿系数更新之后对放大器的输出的预测值；以及基于该预测值来计算第一补偿系数。
[0021 ] (6)在上文(5)中，优选地，大约同时地来由失真补偿部和正交调制误差补偿部分别开始使用所计算的新的第一补偿系数和所更新的新的第二补偿系数。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是示出根据实施例的放大器电路的框图。
[0023]图2是示出失真补偿部、IQ偏移/失衡补偿部、和计算部的框图。
[0024]图3是示出正交调制误差失真的图。
[0025]图4是示出放大器的非线性失真的图。
[0026]图5是示出放大器的正交调制误差失真和非线性失真彼此叠加的状态的图。
[0027]图6是示出在从DAC至正交调制器的路径中产生的误差的图。
[0028]图7示出DAC和正交调制器的等效模型。
[0029]图8示出DAC和正交调制器的等效模型，以及用于在该等效模型中校正正交调制误差的IQ偏移/失衡补偿部的模型。
[0030]图9是示出计算第一补偿系数和第二补偿系数的处理的流程图。
[0031]图10是示出根据比较示例的失真补偿部、IQ偏移/失衡补偿部、以及计算部的框图。【具体实施方式】
[0032]在下文，将参考附图描述本发明的优选实施例。
[0033][1.放大器电路的整体配置]
[0034]图1示出根据实施例的放大器电路I。放大器电路I包括在诸如无线基站设备的无线通信设备中，并且用于传输信号的放大。放大器电路I可以用于所接收信号的放大。
[0035]图1中示出的放大器电路I包括高功率放大器(HPA)2、可变电源3、失真补偿部4、IQ偏移/失衡补偿部9、正交调制器33、以及计算部10。
[0036]放大器2用作放大输入信号,并且包括向其输入信号的信号输入端口 2a和从其输出信号的信号输出端口 2b。放大器2进一步包括电源电压(漏极电压)V[n]被供应到的电源端口 2c。
[0037]本发明的放大器电路I采用包络跟踪方法。因此，可变电源3根据信号x[n](=X1 [n]+iX xQ [η])的包络信号，使被供应到放大器2的电源端口 2c的电源电压V [η]变化。即，放大器2和可变电源3构成放大器200，放大器200执行包络跟踪操作(在下文称为ET放大器)。由于供应到放大器2的电源电压根据信号χ[η]的包络而变化，实现了放大器2的高效操作。放大器电路I不一定需要采用包络跟踪方法。
[0038]此处，*[η]指示在采样间隔是T(秒)的情况下，在时间ηΧΤ处采样的数字复基带IQ信号。此外，*(t)指示在时间t处的模拟信号。
[0039]可变电源3不限于改变电源电压(漏极电压)V[n]的可变电源，而是也可以是改变电源电流(漏极电流)的可变电源。在下文，将可变电源3描述为改变电源电压的可变电源。然而，在下文描述中即使当“电源电压”替换为“电源电流”时，也维持功能等价。
[0040]为了将信号X [η]的包络信号供应到可变电源3，放大器电路I包括用于信号χ [η]的功率检测部5，以及功率到电压转换部6。
[0041]功率检测部5检测和输出信号χ[n] (IQ基带信号&[11]和xQ[n])的功率值(包络信号)。功率到电压转换部6具有将由功率检测部5检测的功率转换成将要供应到放大器2的电源电压值的功能。功率到电压转换部6将被转换的电源电压值(包络电压值)输出到可变电源3。可变电源3根据被转换的电源电压值(包络电压值)动态地改变将要供应到放大器2的电源端口 2c的电压V [η]。
[0042]在失真补偿部4和功率到电压转换部6的前级分别设置定时调整部31a和31b。定时调整部31a和31b执行定时调整，以便在通过不同路径之后，该放大器电路的输入(Xl[n]和&[11])同时到达该放大器的输出。
[0043]如图2中所示，失真补偿4包括失真补偿处理部4a和估计部4b，失真补偿处理部4a对信号x[n]执行预失真处理，估计部4b估计补偿ET放大器200的失真的补偿系数(第一补偿系数)。失真补偿处理部4a通过使用第一补偿系数来执行失真补偿处理。
[0044]将本发明的估计部4b配置成估计与ET放大器200相反的特性的逆失真特性估计部4b。
[0045]失真补偿处理部4a通过使用由估计部4b估计的第一补偿系数，来对信号χ [η]执行失真补偿处理，并且输出失真补偿信号u’Mbu’JrO+iXu’Jn])。由于已经利用与ET放大器200的失真特性相反的特性来补偿的信号被给予到具有失真特性的ET放大器200侧，所以能够去除该放大器输出的失真。[0046]逆失真特性估计部4b基于从下文描述的预测部IOc输出的放大器输出的预测值，通过执行估计逆特性的计算处理，来获得第一补偿系数。
[0047]IQ偏移/失衡补偿部9设置在失真补偿4 (失真补偿处理部4a)的输出侧上。IQ偏移/失衡补偿部(正交调制误差补偿部)9使从失真补偿部4输出的IQ基带信号经受补偿正交调制器33的IQ偏移/失衡的处理。如图2中所示，IQ偏移/失衡补偿部9包括IQ偏移/失衡补偿处理部(正交调制误差补偿处理部)9a，以及IQ偏移/失衡补偿系数存储部(正交调制误差补偿系数存储部)％。
[0048]IQ偏移/失衡补偿处理部9a通过使用存储在IQ偏移/失衡补偿系数存储部9b中的IQ偏移/失衡补偿系数(第二补偿系数)，使失真补偿信号u’ [η]经受补偿IQ偏移/失衡的处理，并且输出被补偿的信号u [n] (=U1 [n] +i X uQ [η])。
[0049]通过随后描述的IQ偏移/失衡补偿系数更新部IOb来更新存储在IQ偏移/失衡补偿系数存储部9b中的IQ偏移/失衡补偿系数(第二补偿系数)。在从未更新第二补偿系数的情形下，将诸如零值的初始值设定在IQ偏移/失衡补偿系数存储部9b中。
[0050]又参考图1，用于将数字信号u[n]转换(DA转换)成模拟信号u(t)的DA转换器(DAC) 32a和32b设置在IQ偏移/失衡补偿部9的输出侧上。通过由正交调制器33正交调制由DAC32获得的模拟IQ基带信号。
[0051]由频率转换部34上转换被正交调制的信号。将上转换信号提供到一个或多个驱动放大器35a和35b，并且放大。来自驱动放大器35a和35b的输出被提供到构成ET放大器200的放大器2。
[0052]放大器2的输出信号y(t)由耦合器36检测，并且经由可变衰减器(1/G)37提供到频率转换部38。频率转换部38下转换该信号。经由滤波器(低通滤波器或带通滤波器)39，将频率转换信号提供到AD转换器(ADC) 40。ADC40将模拟信号y(t)转换到数字信号y [n] (=G X (Yl [n] +i X yQ [η]))，并且将其输出提供到信号处理部41。信号处理部41执行诸如数字正交解调的信号处理，并且将数字IQ基带信号yi[n]和yQ[n]提供到计算部10。
[0053]如图2中所示，计算部10包括误差估计部10a、IQ偏移/失衡补偿系数更新部(正交调制误差补偿系数更新部)IOb以及预测部10c。
[0054]误差估计部IOa估计误差，该误差由从IQ偏移/失衡补偿部9 (补偿处理部9a)输出的信号U1Qi]和11(3[11]在正交调制器33中被正交调制而引起。误差估计部IOa基于信号X1 [η]和xQ [η]以及信号yjn]和yQ[n]来估计该误差。
[0055]IQ偏移/失衡补偿系数更新部IOb更新在IQ偏移/失衡补偿系数存储部9b中存储的第二补偿系数。IQ偏移/失衡补偿系数更新部IOb通过使用由误差估计部IOa估计的误差，来更新存储在IQ偏移/失衡补偿系数存储部9b中的第二补偿系数。将在下文描述更新第二补偿系数的方式。
[0056]在基于该误差更新第二补偿系数之后，预测部IOc计算放大器2的输出的预测值P1W和匕[11]。预测部IOc基于用于更新第二补偿系数的误差和在基于该误差更新第二补偿系数之前的放大器2的输出yi[n]和yQ[n]，来计算该预测值。将在下文描述计算预测值的方式。
[0057]将在下文描述附图中示出的这些信号的名称。
[0058]χ [η]是通过失真补偿部4经受失真补偿之前的信号，Χι[η]是χ[η]的实部(1-信道)，并且xQ [η]是χ [η]的虚部(Q信道)。即，满足χ [n] =X1Qi]+i Xxq [η]。
[0059]u’ [η]是通过失真补偿部4经受失真补偿之后的信号，u/ [η]是u’ [η]的实部(1-信道)，并且 uQ’ [η]是 U，[η]的虚部(Q 信道)。即,满足 u’ [n]^/ [n]+iXuQ，[η]。
[0060]u” [η]是通过失真补偿部4经受失真补偿之后的u’ [η]的复本信号，U1" [η]是u”[n]的实部(1-信道)，并且uQ”[n]是u” [η]的虚部(Q-信道)。即，满足u” [η] =11/，[n]+iXuQ，，[η]。
[0061]u[η]是通过IQ偏移/失衡补偿部9的经受IQ偏移/失衡补偿之后的信号，U1 [η]是u[n]的实部(1-信道)，并且uQ[n]是u[n]的虚部(Q-信道)。即，满足u [n] =U1 [n] +i X uQ [η]。
[0062]y[η]是放大器2的输出信号，yi[n]是y[n]的实部(1-信道)，并且yQ[n]是y[n]的虚部(Q-信道)。即，满足 I [n] =G X (yx [n] +i X yQ [η])。
[0063]P [η]是放大器2的输出信号的预测值,PJn]是P[n]的实部(1-信道)，并且PQ[n]是 P [η]虚部(Q-信道)。即，满足 P [n] =P1 [n] +i X Pq [η]。
[0064][2.由于正交调制误差导致的失真，以及放大器的非线性失真]
[0065]图3示出在正交调制器33中由于正交调制误差(IQ偏移/失衡)导致信号失真。图3示出除了正常信号(主信号)χ[η]的分量之外的本地泄漏(local leakage)和映像分量(image component)，其作为由于正交调制误差导致的信号失真。本地泄漏由正交调制器33中的IQ DC偏移的偏差 和/或载波的泄漏导致。映像分量由正交调制器的偏差和/或IQ增益失衡导致。
[0066]IQ偏移/失衡补偿部(正交调制误差补偿部)9用于去除作为由于正交调制误差导致的信号失真的本地泄漏和映像分量。
[0067]另一方面，图4示出了由放大器2的非线性特性引起的失真。图4示出除了正常信号(主信号)x[n]的分量之外的三阶失真和五阶失真。
[0068]失真补偿部4用于去除由放大器2的非线性特性引起的失真，诸如三阶失真和五阶失真。
[0069]如图5中所示，虽然没有失真的正常信号被给予放大器电路I中的DAC32a和32b，但是该信号通过DAC32a和32b、正交调制器33、和频率转换部34，从而在正交调制的主信号中发生本地泄漏和映像分量。随后，具有本地泄漏和映像分量的信号(正交调制的主信号；调制信号)通过放大器2，从而该放大器2的非线性失真额外地重叠。
[0070]在图5中，为了便于理解，分开地示出正交调制器33的正交调制误差失真和放大器2的非线性失真。然而实际上，正交调制误差和放大器2的非线性失真中功率较小的一个被功率较大的另一失真遮掩，并且因此不能被观察。
[0071]因此，仅观察放大器2的输出不能区分失真信号是由正交调制器33还是由放大器2引起。
[0072]然而，在本发明的放大器电路I中，即使在存在两种不同的失真的情形下，也能够在没有分开这两种失真的情形下执行正交调制器33的补偿和放大器2的补偿。
[0073][3.用于补偿的计算处理]
[0074][3.1QMC (正交调制器校正)的概要]
[0075]图6示出在从DAC32a和32b至正交调制器33的路径中发生的误差(正交调制误差)。在DAC32a和32b中，在I和Q分量之间发生增益差和偏移差。此外，在DAC32a和32b和正交调制器33之间的布线中，在I和Q分量之间发生布线延迟差。此外，在正交调制器33中，可能发生从振荡器至IFwt (t)的馈通和正交调制器33中的正交偏差。
[0076]图7示出发生上述误差的DAC32a和32b和正交调制器33的等效模型。所有这些信号被认为是模拟信号。
[0077]假定正交调制器33的输出是IFtjut (t)，从图7中，IFtjut (t)如在以下等式中I表达为:
[0078][等式I]
[0079]
【权利要求】
1.一种放大器电路，包括: 正交调制器，所述正交调制器用于对IQ基带信号进行正交调制； 放大器，所述放大器用于对已正交调制的信号进行放大； 失真补偿部，所述失真补偿部用于基于第一补偿系数来补偿将在所述放大器中引起的失真； 正交调制误差补偿部，所述正交调制误差补偿部对从所述失真补偿部输出的IQ基带信号来补偿正交调制误差； 更新部，所述更新部对于用于在所述正交调制误差补偿部中的补偿的第二补偿系数进行更新； 误差估计部，所述误差估计部用于对在所述IQ基带信号中的误差进行估计，该误差是通过由所述正交调制器来对从所述正交调制误差补偿部所输出的IQ基带信号进行正交调制而引起的；以及 预测部，所述预测部对于在所述第二补偿系数的更新之后的所述放大器的输出的预测值进行计算， 其中， 所述更新部基于由所述误差估计部所估计的所述误差，来更新所述第二补偿系数，所述误差估计部基于通过所述失真补偿部补偿之前的IQ基带信号、和通过对所述放大器的输出进行正交解调而获得的IQ基带信号，来估计所述误差， 所述预测部基于由所述误差估计部估计的所述误差、和在基于由所述误差估计部所估计的所述误差来对所述第二补偿系数进行更新之前通过对所述放大器的输出进行正交解调而获得的IQ基带信号，来计算所述预测值，并且 所述失真补偿部基于所述预测值，来计算所述第一补偿系数。
2.根据权利要求1所述的放大器电路，其中， 所述误差估计部对于通过对由从所述正交调制误差补偿部输出的IQ基带信号进行DA转换以及通过所述正交调制器进行正交调制而引起的误差进行估计。
3.根据权利要求1或2所述的放大器电路，其中， 通过所述误差估计部估计的所述误差包括: DC偏移和/或载波泄漏，所述DC偏移和/或载波泄漏发生在从DA转换器至所述正交调制器的路径中，所述DA转换器用于对于从所述正交调制误差补偿部输出的IQ基带信号进行DA转换；以及 IQ增益失衡和/或正交偏差，所述IQ增益失衡和/或正交偏差发生在从所述DA转换器至所述正交调制器的路径中，所述DA转换器用于对于从所述正交调制误差补偿部输出的IQ基带信号进行DA转换。
4.一种包括根据权利要求1所述的放大器电路的无线通信设备。
5.一种通过使用放大器电路来对信号进行补偿的方法， 所述放大器电路包括: 正交调制器，所述正交调制器用于对IQ基带信号进行正交调制； 放大器，所述放大器用于对已正交调制的信号进行放大； 失真补偿部，所述失真补偿部用于基于第一补偿系数来补偿将在所述放大器中引起的失真；以及 正交调制误差补偿部，所述正交调制误差补偿部对从所述失真补偿部输出的IQ基带信号来补偿正交调制误差，并且 所述方法包括下述各步骤: 基于在通过所述失真补偿部进行补偿之前的IQ基带信号、和通过对所述放大器的输出进行正交解调而获得的IQ基带信号，来对在IQ基带信号中的误差进行估计，该误差是通过所述正交调制器来对从所述正交调制误差补偿部输出的IQ基带信号进行正交调制而引起的； 基于在估计步骤中估计的所述误差，来对用于在所述正交调制误差补偿部中的补偿的第二补偿系数进行更新； 基于在估计步骤中估计的所述误差、和在基于在估计步骤中估计的所述误差来对所述第二补偿系数更新之前通过对所述放大器的输出进行正交解调而获得的IQ基带信号，来对在所述第二补偿系数更新之后的所述放大器的输出的预测值进行计算；以及 基于所述预测值来计算所述第一补偿系数。
6.根据权利要求5所述的方法，其中， 大约同时地，来分别由所述失真补偿部和所述正交调制误差补偿部开始使用所计算的新的第一补偿系数和已更新的新的第二补偿系数。
【文档编号】H03F1/32GK103534937SQ201280023348
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年2月6日 优先权日:2011年5月13日
【发明者】大西政彦 申请人:住友电气工业株式会社