基带数字预失真架构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及基带数字预失真架构。一种功率放大器装置可包括:预失真器，接收输入信号以产生预失真信号;第一转换器，接收该预失真信号以产生预放大信号;功率放大器级，接收该预放大信号以基于该预放大信号和该输入信号产生输出信号;以及第二转换器，对该输出信号进行采样以产生反馈信号。该预失真器可单独且独立地产生该预失真信号的分量于同相输入信号，以及预失真信号的分量于正交输入信号。
【专利说明】基带数字预失真架构
【技术领域】
[0001]功率放大器(PA)可典型地用于各种应用中，诸如用于无线通信的广播设备中。广播设备可包含在用于无线移动通信的收发基站(BTS)或用户设备(UE)中或者其它用于无线移动通讯的收发设备中，例如在LTE、WiMax, WiF1、CDMA、GSM、EDGE、以及UMTS标准。
【背景技术】
[0002]用于对输入信号进行功率放大的功率放大器理想地可产生是输入信号的线性放大的输出信号。然而，应用中的功率放大器将由于非线性属性或功率放大器的非线性而具有失真。为了减小输出信号中的这种失真，功率放大器中的非线性可能需要被补偿。
[0003]例如，BTS中的典型功率放大器可代表BTS的成本和功率需量的显著部分，例如，30%的总功率需量和30%的成本。典型的功率放大器可具有一个或多个非线性区，典型功率放大器的非线性行为可能受到各种因素的影响，诸如电源、温度、增益设置等。功率放大器中的非线性会损害误差矢量幅度(EVM)并提高频谱增生，误差矢量幅度用于量化无线电发送器或接收器的性能，频谱增生是由于失真而引起的信号带宽扩展。典型地，仅考虑补偿输出附近的后端部件中的非线性，即射频(RF)失真。然而，非线性也可能发生在前端附近，即基带非线性失真。在该前段的电路路径，同相信号路径中的非线性可能与正交相信号路径中的非线性不同。
[0004]因此，需要一种改善的功率放大器，其对基带非线性进行补偿。
【专利附图】
【附图说明】
[0005]图1示出根据本公开一实施例的功率放大器装置的简化框图。
[0006]图2示出根据本公开一实施例的示范性预失真器中的示范性滤波器。
[0007]图3示出根据本公开一实施例的示范性方法。
【具体实施方式】
[0008]根据本公开中的示范性实施例，一种功率放大器装置可包括:预失真器，接收输入信号以产生预失真信号；第一转换器，接收该预失真信号以产生预放大信号；功率放大器，接收该预放大信号以基于该预放大信号和该输入信号产生输出信号；以及第二转换器，对该输出信号进行采样以产生反馈信号。该预失真器可单独且独立地产生该预失真信号的分量于同相输入信号，以及预失真信号的分量于正交输入信号。
[0009]因此，该输入信号可被分成同相和正交相部分，该算法可以用于计算两个单独的和独立系列的复数系数，并且该系数可以单独和独立地用于同相信号路径和正交相信号路径于前端附近的输入信号。该I和Q路径的所述两组系数可以是不同的，并且因此当通过独立补偿该I和Q路径以校正基带类型的非线性时，可以实现更良好的性能，
[0010]图1示出根据本公开一实施例的功率放大器装置100的简化框图。功率放大器装置100可包括接收输入信号以产生预失真信号的预失真器110、接收预失真信号以产生预放大信号的第一转换器130、接收预放大信号以基于预放大信号和输入信号产生输出信号的功率放大器级150、以及对输出信号进行采样以产生反馈信号的第二转换器140。
[0011]预失真器110可单独或者独立地产生预失真信号的分量于同相输入信号，以及预失真信号的分量于正交输入信号。
[0012]输出信号可以经由天线170被发射。第二转换器140可以经由辐合器160接收输出信号。
[0013]在该第一转换器130和该功率放大器150之间，可以存在额外的元件，例如，调制器以在传输路径中，从基带/中频(IF)转换信号至无线电频率(RF)。在该第二转换器130和幅合器160之间，有额外的元件，例如，调制器在该接受/反馈路径中，转换信号从RF至IF/基带。该额外的组件包括超外差或者零-1F收发器。
[0014]根据本公开的特征，预失真器110可包括第一滤波器110.2和第二滤波器110.3，每个滤波器可以单独或独立地变换输入信号的分量以产生预失真信号的分量。第一滤波器110.2可接收输入信号的同相分量，并且可产生预失真信号的第一分量。第二滤波器110.3可接收输入信号的正交分量，并且可产生预失真信号的第二分量。每个该预失真信号的第一和第二组件，可能是复杂的信号。
[0015]该第一和第二滤波器110.2和110.3可以包括具有查询表(LUT)的存储器。该第一和第二滤波器110.2和110.3可以包括基于多项式的滤波器,其可以扭曲输入信号,基于多级的多项式方程，其包括对非线性失真的补偿。基于多项式滤波器可能能够有效补偿PA的记忆效应，而无显著的额外修饰。于预失真器的基于多项式滤波器，用于通信应用，可以以五级多项式方程实现充分的补偿。但是，其它数量级别也是可能的。
[0016]预失真器110可包括第一解调器110*1和第二解调器110.5。第一解调器110.1可解调输入信号并将输入信号分解成其同相分量和其正交分量。第一解调器110.1可将输入信号的同相分量发送到第一滤波器110.2以用于预失真处理。第一解调器110.1可将输入信号的正交分量发送到第二滤波器110.3以用于预失真处理。第二解调器110.5可解调反馈信号并将反馈信号分解成其同相分量和其正交分量。第二解调器110.5可将反馈信号的同相分量发送到第一滤波器110.2以用于预失真处理，第二解调器110.5可将反馈信号的正交分量发送到第二滤波器110.3以用于预失真处理。或者，该第二解调制器110.5可以发送反馈信号的任何或所有元件至第一滤波器110.2以进行预失真处理，并且可以发送反馈信号的任何或所有元件与所述第二滤波器110.3预失真处理。
[0017]或者，该第二解调器110.5可以是在模拟域中，并置于第二转换器140之前的反馈路径中。例如，该反馈路径可以是零中频(IF)接收器的配置，其可以包括两个模数转换器(ADC)，以从模拟正交解调器接受的解调输出采样。
[0018]预失真器110可包括调制器110.4，其可接收该预失真信号的该第一分量和第二分量，将它们组合以产生预失真信号。
[0019]第一滤波器110.2和第二滤波器110.3每个可被调节和控制以对输入信号进行变换从而产生预失真信号的第一分量和第二分量，以补偿功率放大器100中的非线性，例如基带非线性、RF非线性等。
[0020]第一滤波器110.2和第二滤波器110.3可包括自适应滤波算法以调节第一滤波器110.2和第二滤波器110.3的设置或参数。自适应滤波算法可包括最小均方法(LMS)、最小二乘法(LS)、迭代最小二乘法(RLS)、线性二次型估算(LQE，Kalman Filter)、或贝叶斯估算(Bayesian estimat1n algorithm)。
[0021]第一滤波器110.2和第二滤波器110.3可包括学习算法，其持续地记录和监视反馈信号或误差信号(以及其他信息，诸如PA的性能水平和环境条件)以持续地校准和改善功率放大器装置100的性能。第一滤波器110.2和第二滤波器110.3可包括时延算法以补偿反馈信号相对于输入信号的时间延迟。
[0022]第一滤波器110.2和第二滤波器110.3每个可执行根据用于非戏性的多项式方程建模的信号变换，诸如截尾离散时间伏尔特拉级数方程。
[0023]图2示出根据本公开一实施例的示范性预失真器中的示范性滤波器110.2和110.3。如图2所示，第一滤波器110.2和第二滤波器110.3每个可包括根据五阶截尾离散时间伏尔特拉级数方程建模的用于产生该第一和第二分量的预失真信号的多项式架构。第一滤波器110.2和第二滤波器110.3每个可包括它们自己单独且独立的系数集合，用于它们各自的非线性模型。第一滤波器110.2可包括系数a1(l, a30, a50, an, a31, a51, a12, a32及 a52，第二滤波器 110.3 可包括系数 b10，b30, b50, bn, b31, b51, b12, b32 及 b52。系数
a1J a30J a50J aIlJ a3lJ a5lJ ai2? a32，
及a52和系数b1(l, ^30? b50, bn, b31，b51，b12，b32， 及b52，等可各自成为复数。(例如:Bltl=Bncr^atllo)
[0024]由于第一滤波器110.2和第二滤波器110.3每个可包括它们自己单独且独立的系数集合以用于它们各自的非线性模型，所以对于PA而言，同相信号路径中的非线性可以与正交信号路径中的非线性分开地建模。因此，额外的系数和独立的非线性建模可改善对PA前端附近的非线性诸如基带非线性的补偿。
[0025]替代地，第一滤波器110.2和第二滤波器110.3可由PA中的控制器(未示出)来控制。
[0026]根据本公开的特征，第一转换器130可包括数模转换器，或者具有多个信号通道的多个数模转换器。第二转换器140可包括模数转换器，或者具有多个信号通道的多个模数转换器，
[0027]图3示出用于补偿PA中的失真的示范性方法300。该方法可包括在框310处通过第一转换器130基于预失真信号产生预放大信号。在框320处，功率放大器级150可基于预放大信号和输入信号产生输出信号。在框330处,第二转换器140可对榆出信号进行米样以产生反馈信号。在框340处，预失真器110可基于输入信号的同相分量产生预失真信号的第一分量。在框350处,预失真器110可基于输入信号的正交分量产生预失真信号的第二分量。在框360处，预失真器110可组合预失真信号的第一分量和第二分量以基于输入信号补偿PA中的非线性。
[0028]应理解，本公开不限于所描述的实施例，其中存在矛盾之处的任何数量的场景和实施例可得到解决。
[0029]尽管已经参照若干示范性实施例描述了本公开，但是将理解，所使用的措辞是描述性和示范性措辞，而不是限制性措辞。可以在所附权利要求的视野内进行改变，如当前所述和所修改的那样，而不偏离本公开各方面的范围和思想。尽管已经参照特定手段、材料和实施例描述了本公开，但是本公开无意被限制到所公开的细节，而是本公开延及全部功能性等价结构、方法和用途，诸如所附权利要求的范围内的那些。
[0030]虽然计算机可读介质可能被描述为单个介质，但是术语“计算机可读介质”包括单个介质或多个介质，诸如集中式或分布式数据库和/或相关联的高速缓存和服务器，其存储一个或更多指令集。术语“计算机可读介质”还应包括能够存储、编码或承载供处理器执行或使计算机系统执行这里所公开的实施例中的任意一个或更多的指今集的任何介质。
[0031]计算机可读介质可包括非暂时性计算机可读介质和/或包括暂时性计算机可读介质。在特定的非限制性示范实施例中，计算机可读介质可包括固态存储器诸如存储卡或容纳一个或更多非易失性只读存储器的其他封装。此外，计算机可读介质可以是随机存取存储器或其他易失性可重写存储器。此外，计算机可读介质可包括磁光或光学介质，诸如盘或带，或者捕获载波信号诸如经由传输媒介传送的信号的其他储存器件。此外，本公开被认为包括其中可存储数据或指令的任何计算机可读介质或其他等价物以及后继介质。
[0032]虽然本申请描述了可实现为计算机可读介质中的代码片段的具体实施例，但是将理解，可以构造专用硬件实现，诸如特定应用集成电路、可编程逻辑阵列和其他硬件器件，以实现这里描述的一个或更多实施例。可包括这里阐述的各种实施例的应用可广义地包括各种电子
[0033]和计算机系统。相应地，本申请可涵盖软件、固件和硬件实现，或者它们的组合。
[0034]本说明书措述了可参照特定标准和协议在特定实施例中实现的部件和功能，但是本公开不限于这些标准和协议。这些标准周期性地被更快或更有效的具有基本相同功能的等价物所取代。因此，具有相同或相似功能的替代标准和协议被认为是其等价物。
[0035]这里描述的实施例的图解旨在提供对各种实施例的一般理解。图解无意用作对利用这里描述的结构或方法的装置和系统的所有元素和特征的完全描述。在阅读了本公开之后，许多其他实施例将对本领域技术人员变得显然。其他实施例可被利用或者从本公开得至IJ，从而可以进行结构和逻辑上的替代和改变而不偏离本公开的范围。此外，图解仅是代表性的，可能未按比例绘制。图解中的某些比例可被夸大，而另一些比例可被减小。因此，本公开和附图被视为示范性而不是限制性的。
[0036]本公开的一个或更多实施例在这里可单独和/或集体地用术语“公开”来称谓，这仅是出于便利，无意将本申请的范围主动限制到任何特定公开或发明概念。此外，尽管这里已经图示和描述了具体实施例，但是应理解，任何设计来实现相同或相似目的的后续布置可替代所示的具体实施例。本公开旨在覆盖各种实施例的任意和全部后续适应性改变和变型。上述实施例和这里未具体描述的其他实施例的组合对本领域技术人员而言将在阅读了本说明书之后变得显然。
[0037]此外，在前面的【具体实施方式】部分中，出于使公开流畅的目的，各种特征可以聚集成组或者描述于单个实施例中。本公开无意解释为反映了被要求保护的实施例需要比每项权利要求中明确描述的特征更多的特征这种意图。而是，如所附权利要求反映的那样，发明主题可
[0038]涉及少于所公开的实施例中的任何一个的全部特征。因此，下面的权利要求被并入到【具体实施方式】部分中，每个权利要求独立地定义单独要求保护的主题。
[0039]上面公开的主题将被视为示范性而非限制性的，所附权利要求旨在覆盖落入本公开的实质思想和范围内的所有这种修改、增强和其他实施例。因此，在法律所允许的最大程度上，本公开的范围将由所附权利一要求及其等价物的最一广可行解释来定义，不应局限或限制于前面的详细描述。
【权利要求】
1.一种放大器，包括: 预失真器，接收由系统发出的输入信号； 第一转换器，接收该预失真信号的输出以产生预放大信号； 功率放大器，接收该预放大信号基于该预放大信号以产生输出信号；以及 第二转换器，对该输出信号进行采样以产生反馈信号， 其中该预失真器基于该输入信号的同相分量和该反馈信号的同相分量产生与输入信号的同相分量相对应的预失真信号的第一分量，且 该预失真器基于该输入信号的正交分量和该反馈信号的正交分量产生与输入信号的正交分量相对应的预失真信号的第二分量。
2.如权利要求1所述的放大器，其中，该第一转换器包括数模转换器，该第二转换器包括模数转换器。
3.如权利要求1所述的放大器，其中，该预失真器包括第一滤波器和第二滤波器。
4.如权利要求3所述的放大器，其中，该第一滤波器接收该输入信号的同相分量和该反债信号的同相分量 以产生该预失真信号的第一分量。
5.如权利要求3所述的放大器，其中，该第二滤波器接收该输入信号的正交分量和该反馈信号的正交分量以产生该预失真信号的第二分量。
6.如权利要求3所述的放大器，其中，该预失真器还包括第一解调器、第二解调器和调制器。
7.如权利要求3所述的放大器，其中，该第一解调器将该输入信号分解成该输入信号的同相分量和正交分量， 该第二解调器将该反债信号分解成该反馈信号的同相分量和正交分量，且 该调制器组合该预失真信号的第一分量和第二分量以产生该预失真信号。
8.一种方法，包括: 通过第一转换器基于预失真信号产生预放大信号； 通过功率放大器基于该预放大信号和输入信号产生输出信号； 通过第二转换器对该输出信号进行采样以产生反馈信号；以及 通过预失真器基于该输入信号产生该预失真信号， 其中，该预失真器基于该输入信号的同相分量和该反馈信号的同相分量产生与输入信号的同相分量相对应的预失真信号的第一分量，且 该预失真器基于该输入信号的正交分量和该反馈信号的正交分量产生与输入信号的正交分量相对应的预失真信号的第二分量。
9.如权利要求8所述的方法，其中，该第一转换器包括数模转换器，该第二转换器包括模数转换器。
10.如权利要求8所述的方法，其中，该预失真器包括第一滤波器和第二滤波器。
11.如权利要求10所述的方法，其中，该第一滤波器接收该输入信号的同相分量和该反馈信号的同相分量以产生该预失真信号的第一分量。
12.如权利要求10所述的方法，其中，该第二滤波器接收该输入信号的正交分量和该反馈信号的正交分量以产生该预失真信号的第二分量。
13.如权利要求10所述的方法，其中，该预失真器还包括第一解调器、第二解调器和调制器。
14.如权利要求10所述的方法，其中，该第一解调器将该输入信号分解成该榆入信号的同相分量和正交分量， 该第二解调器将该反馈信号分解成该反馈信号的同相分量和正交分量，且 该调制器组合该预失真信号的第一分量和第二分量以产生该预失真信号。
15.一种非暂时性计算机可读介质，可由处理器运行以执行如下步骤: 通过第一转换器基于预失真信号产生预放大信号； 通过功率放大器基于预放大信号和输入信号产生输出信号； 通过第二转换器对该输出信号进行采样以产生反馈信号；以及 通过预失真器基于该输入信号产生该预失真信号， 其中，该预失真器基于该输入信号的同相分量和该反馈信号的同相分量产生与输入信号的同相分量相对应的预失真信号的第一分量，且 该预失真器基 于该愉入信号的正交分量和该反馈信号的正交分量产生与输入信号的正交分量相对应的预失真信号的第二分量。
16.如权利要求15所述的非暂时性计算机可读介质，其中该第一转换器包括数模转换器，该第二转换器包括模数转换器。
17.如权利要求15所述的非暂时性计算机可读介质，其中该预失真器包括第一滤波器和第二滤波器。
18.如权利要求17所述的非暂时性计算机可读介质，其中，该第一滤波器接收该输入信号的同相分量和该反馈信号的同相分量以产生该预失真信号的第一分量。
19.如权利要求17所述的非暂时性计算机可读介质，其中，该第二滤波器接收该输入信号的正交分量和该反馈信号的正交分量以产生该预失真信号的第二分量。
20.权利要求17所述的非暂时性计算机可读介质，其中，该预失真器还包括第一解调器、第二解调器和调制器。
【文档编号】H03F1/32GK104052414SQ201410095277
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2013年3月14日
【发明者】陈东 申请人:亚德诺半导体技术公司