一种无线通信系统中的数字预失真装置的制作方法

专利名称：一种无线通信系统中的数字预失真装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字预失真技术，特别涉及一种无线通信系统中的数字预失 真装置。
背景技术：
为了提高数字无线通信系统的数据率和频谱效率，需要提高数字无线通 信系统的线性度，因此，需要在数字无线通信系统中实现各种线性化技术。 图1为现有数字无线通信系统中未采用线性化技术的部分下行链路的组成 结构示意图。参见图1,在这一段没有使用线性化技术的下行链路中，依次
包括数模转换器(DAC)、上变频器(Upconverter )和功率放大器(Power Amplifier)。其中，大功率的功率放大器作为下行链路的末级放大器，是下 行链路中产生非线性的主要部分，因此，诸如反馈技术、前馈技术、数字预 失真技术等线性化技术在大功率放大器的设计中得到了广泛应用。在现有各
种线性化技术中，数字预失真技术因其电路灵活、成本低、易于实现等优点， 在宽带无线通信系统中得到了广泛的应用。
数字预失真技术是一种在数字域中对链路失真进行预测，进而对链路非 线性进行补偿的技术。图2为现有在图1所示部分下行链路中实现数字预失 真的原理图。图2所示数字预失真方案在图1所示下行链路的基础上增加了 一个用于对该下行链路的输入信号进行数字预失真处理的预失真器
(Complex Gain Predistorter ),并增加了 一路由功率放大器的输出到预失真 器的输入之间的反馈回路。该反馈回路依次包括下变频器
(Downconverter)、模数转换器(ADC )和自适应器(Adaptation)。图2 所示数字预失真方案中，通过预失真器提供与功率放大器复数增益特性相反的特性曲线来补偿链路的非线性，输入信号经过预失真器处理之后，再通过 下行链路中的其他器件放大到额定功率输出。这里，所述输入信号为数字信 号，输出信号为模拟信号。
由于下行链路的输入输出特性曲线将随着温度、以及器件的老化而发生 变化，因此需要对预失真器进行训练，以使预失真器所提供的特性曲线能够 让下行链路的线性化达到最佳。训练的过程是将功率放大器输出信号中的 一部分能量经过反馈回路中的器件依次进行下变频、模数转换之后发送给自
适应器，根据这一部分能量能够计算得到功率放大器的实际输出信号；并将 该下行链路的输入信号发送给自适应器，根据输入信号能够计算得到下行链 路的预计输出信号；然后由自适应器根据实际输出信号与预计输出信号的差 值，釆用一定的自适应算法调整预失真器的特性曲线。
智能天线技术是一种广泛应用于各类无线通信系统的技术。智能天线的 硬件结构由一个阵列天线构成，所谓阵列天线就是一列取向相同、同极化、 低增益的天线。将这些阵列天线按一定方式排列和激励，所形成的多单元结 构称为天线阵列，组成这个天线阵列的单元叫做阵元。图3示出了现有N 阵元智能天线系统的组成结构示意图。参见图3，每个阵元对应于一个收发 信机，每个收发信机中下行链路的内部结构与图l所示结构相同。输入信号 由基带部分传输给收发信机，再由收发信机进行相应处理之后通过天线发 射。
由于每个阵元对应一路下行链路，因此，在包含N个阵元的智能天线 系统中实现数字预失真方案时，需要在N个阵元所对应的收发信机中实现 数字预失真技术，相应地，需要为每一个收发信机提供一路反馈回路。图4 示出了现有在图3所示N阵元智能天线系统中实现数字预失真的原理图。 参见图4，输入信号由基带部分传输给收发信机，在N个收发信机中分别需 要提供一路反馈回路才能实现数字预失真。
由上述分析可见，现有技术在使用智能天线的无线通信系统中实现数字 预失真时，需要为N路下行链路提供N路反馈回路，这使得收发信机的体积较大、电路设计的复杂度较高，硬件成本的投入也较大。

发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种无线通信系统中的数字预失 真装置，以实现电路设计简单、硬件成本低的数字预失真。
为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的
一种无线通信系统中的数字预失真装置，包括由N路输入信号依次 经N个预失真器、N个数模转换器、N个上变频器、N个功率放大器得到N 路输出信号的N路下行链路；
在N个功率放大器和N个预失真器之间依次由下变频器、模数转换器、 自适应器构成的反馈回路；
还包括 一个第一控制模块，用于根据预先设置的对下行链路时分复用 反馈回路的周期、下行链路的路数确定反馈时间，设置反馈时间与下行链路 的对应关系，产生选择当前反馈时间对应的下行链路的控制信号；
一个多选一模块，用于根据所述控制信号从N路输出信号中选择对应 的一路作为下变频器的输入，从N路输入信号中选择对应的一路作为自适 应器的输入；
所述反馈回路由一个下变频器、 一个模数转换器和一个自适应器构成。 较佳地，所述第一控制模块，用于根据预先设置的对下行链路时分复用反 馈回路的周期、下行链路的路数、上行链路和下行链路转换的保护时隙确定反 馈时间，设置反馈时间与下行链路的对应关系，产生选择当前反馈时间对应的 下行链路的控制信号。
较佳地，所述多选一模块包括
设置于N路输出信号与下变频器之间的单刀多置射频开关，用于根据所述 控制信号从N路输出信号中选择对应的 一路作为下变频器的输入；
设置于N路输入信号与自适应器之间的单刀多置开关，用于根据所述控制 信号从N路输入信号中选择对应的 一路作为自适应器的输入。较佳地，所述多选一模块包括
多选一单元，用于根据所述控制信号选通N路下行链路中对应的一路； 设置于N路输出信号与下变频器之间的耦合器，用于将所述选通的一路下
行链路的输出信号耦合到下变频器；
设置于N路输入信号与自适应器之间的第二单刀多置开关，用于根据所述
控制信号从N路输入信号中选择对应的一路作为自适应器的输入。
进一步地，所述数字预失真装置还可以包括第二上变频器、第二数模转
器和数字信号处理器，
设置于N路输出信号与多选一模块之间的第 一开关，
设置于模数转换器与自适应器之间的第三开关，
设置于下变频器与第二上变频器之间的第二开关，
设置于第二数模转换器与数字信号处理器之间的第四开关；
所述第二数模转换器的输出作为所述第二上变频器的输入；
所述第二开关和第四开关，用于控制由下变频器、模数转换器、数字信号
处理器构成的接收校准链路和由数字信号处理器、第二数模转换器、第二上变
频器构成的发射校准链路的切换；
所述第一开关和第三开关，用于控制由下变频器、模数转换器、自适应器
构成的反馈回路和由第二开关、下变频器、模数转换器、第四开关、数字信号
处理器、第二数模转换器、第二上变频器构成的接收/发射校准链路的切换。 进一步地，还可以包括一个第二控制模块，根据预先设置的对接收/发射校
准链路时分复用反馈回路的周期确定复用时间，设置复用时间与反馈回路以及
接收/发射校准链路的对应关系，产生在反馈回路与接收/发射校准链路之间切换
的控制信号；
所述第一开关和第三开关，用于根据所述控制信号控制由下变频器、模 数转换器、自适应器构成的反馈回路和由第二开关、下变频器、模数转换器、 第四开关、数字信号处理器、第二数模转换器、第二上变频器构成的接收/ 发射校准链路的切换。由上述技术方案可见，本发明数字预失真装置通过在N路下行链路与 反馈回路之间设置 一个第 一控制模块和 一个多选一模块，并通过该第 一控制 模块根据预先设置的对下行链路时分复用反馈回路的周期、下行链路的路数 确定反馈时间，设置反馈时间与下行链路的对应关系，并产生选择当前反馈 时间对应的下行链路的控制信号，由多选一模块根据第一控制模块所产生的
控制信号从N路输出信号中选择对应的一路作为反馈回路中下变频器的输 入，从N路输入信号中选择对应的一路作为反馈回路中自适应器的输入， 实现了对反馈回路中下变频器、模数转换器和自适应器的时分复用。如此， 通过使用 一路公共反馈回路来代替N路下行链路对应的N路反馈回路，实 现了对N路下行链路的数字预失真，简化了无线通信系统的电路设计、大 大降低了硬件成本。


图1为现有数字无线通信系统中未采用线性化技术的部分下行链路的
组成结构示意图。
图2为现有在图1所示部分下行链路中实现数字预失真的原理图。
图3示出了现有N阵元智能天线系统的组成结构示意图。
图4示出了现有在图3所示N阵元智能天线系统中实现数字预失真的
原理图。
图5示出了本发明一较佳数字预失真装置组成结构示意图。 图6为本发明实施例 一在FDD系统中实现数字预失真的原理示意图。 图7为本发明实施例二在TDD系统中实现数字预失真的原理示意图。 图8为现有无线通信系统中校准链路的组成结构示意图。 图9为本发明实现数字预失真和校准链路的一较佳装置的组成结构示 意图。
图10为本发明实施例三在TDD系统中实现数字预失真和校准链路的原 理示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举 实施例，对本发明作进一步详细说明。
本发明的主要思想是在包含N路下行链路的无线通信系统中，使用 一路依次由一个下变频器、 一个模数转换器和一个自适应器构成的反馈回 路，以及设置于N路下行链路与反馈回路之间的第一控制模块和多选一模 块，来实现数字预失真。所设置的第一控制模块，用于根据预先设置的对下 行链路时分复用反馈回路的周期、下行链路的路数确定反馈时间，设置反馈 时间与下行链路的对应关系，并产生选择当前反馈时间对应的下行链路的控 制信号。所设置的多选一模块，用于根据第一控制模块所产生的控制信号从 N路输出信号中选择对应的 一路作为反馈回路中下变频器的输入，从N路输 入信号中选择对应的一路作为反馈回路中自适应器的输入，从而实现了对反 馈回路中下变频器、模数转换器和自适应器的时分复用，使得多路下行链路 可以共用同 一路反馈回路来实现数字预失真，极大地降低了在釆用智能天线 的系统中实现数字预失真的复杂度和硬件成本。
图5示出了本发明一较佳数字预失真装置的组成结构示意图。参见图5, 该数字预失真装置包括
由N路输入信号依次经N个预失真器、N个数模转换器、N个上变频 器、N个功率放大器得到N路输出信号的N路下行链路511 ~ 51N;
在N个功率放大器和N个预失真器之间依次由下变频器521 、模数转换 器522、自适应器523组成的反馈回路520;
还包括 一个第一控制模块530,用于根据预先设置的对下行链路时分 复用反馈回路的周期、下行链路的路数确定反馈时间，设置反馈时间与下行 链路的对应关系，产生选择当前反馈时间对应的下行链路的控制信号；
一个多选一模块540，用于根据所述控制信号从N路输出信号中选择对 应的一路作为下变频器521的输入，从N路输入信号中选择对应的一路作为自适应器523的输入；
并且，所述反馈回路520由一个下变频器、 一个模数转换器和一个自适 应器构成。
其中，下行链路中的N个预失真器，——对应于所述N路下行链路511 ~ 51N,分别用于对N路下行链路511 ~ 51N的输入信号进行数字预失真处理， 并用于接受反馈回路520中自适应器523对预失真器中特性曲线的调整。
上述方案中，下变频器521的输入和自适应器523的输入为N路下行 链路中同 一路下行链路的输出信号和输入信号。
为了实现第一控制模块对多选一模块的控制，即为了实现第一控制模块 对输入反馈回路的N路输入信号和N路输出信号的控制，在本发明中引入 周期和反馈时间的概念。
所述周期是指对下行链路时分复用反馈回路的周期。在该周期对应的 时间内，需要使用本发明反馈回路为N路下行链路中的每一路均提供一次 反馈回路。该周期可以根据实际应用的需要进行设置，例如，预期在T秒内 完成一次反馈回路的时分复用，则可以将周期设置为T。
反馈时间是指根据下行链路的路数N划分周期所得到的N个连续或 非连续的时间段。下面举例对划分周期的方式进行说明
第一种划分周期的方式假设预先设置的周期为6秒，下行链路的路数 为6路，则可以将周期划分为6个连续的、且时间长度相等的时间段，这 6个时间段即本发明所述反馈时间。
第二种划分周期的方式假设预先设置的周期为6秒，下行链路的路数 为6路，则可以将周期的第一个0.5秒作为一个时间段，将周期的第3个 0.5秒作为一个时间段，依此类推，将周期的第11个0.5秒作为一个时间段， 如此，得到了 6个非连续的、且时间长度相等的时间段，即本发明所述反馈 时间。
以上两种方式仅为举例说明，在实际应用中，所划分的时间段的长度可 以不相等，还可以存在部分时间段连续、部分时间段非连续的情况等，在此不再赘述。
上述划分周期的方式既适用于频分复用(FDD)系统，也适用于时分复 用(TDD)系统。另外，由于在TDD系统中，上下4亍《连;洛不同时工作，在 每一帧中上行链路和下行链路转换之间存在一个保护间隔，即保护时隙，因 此，本发明还提供了一种利用该保护时隙对反馈回路进行时分复用的技术方 案。具体而言，可以根据预先设置的对下行链路时分复用反馈回路的周期、
下行链路的路数、上行链路和下行链路转换的保护时隙来确定反馈时间。例 如
假设预先设置的周期为6秒，下行链路的路数为6路，每一帧的长度为 1秒，每一帧中包含2个保护时隙，则在长度为6秒的周期内共有12个保 护时隙。由于对6路下行链路时分复用反馈回路需要划分6个反馈时间，因 此，可以将所述12个保护时隙中的任意6个作为反馈时间。当然，在实际 应用中可以根据一定的规律，例如将前6个保护时隙作为反馈时间等，在此 不再赘述。
确定反馈时间之后，可以设置反馈时间与下行链路的对应关系，该对应 关系表示在某一反馈时间内，本发明所述反馈回路将作为该反馈时间对应 的下行链路的反馈回路。如此，第一控制模块就可以根据所设置的反馈时间 与下行链路的对应关系，产生选择当前反馈时间对应的下行链路的控制信 号，由多选一模块根据该控制信号将当前反馈时间对应的下行链路的输出信 号作为下变频器的输入，选择当前反馈时间对应的下行链路的输入信号作为 自适应器的输入。
在具体实施时，可以采取多种方式构造多选一模块，以实现本发明所述 多选一模块的功能，下面举两个例子进行说明
第一种构造多选一模块的方式多选一模块由一个单刀多置射频开关和 一个单刀多置开关构成。由设置于N路输出信号与下变频器之间的单刀多 置射频开关，根据第一控制模块产生的控制信号从N路输出信号中选择对
应的一路作为下变频器的输入；并由设置于N路输入信号与自适应器之间的单刀多置开关，根据第一控制模块产生的控制信号从N路输入信号中选 择对应的一路作为自适应器的输入。
第二种构造多选一模块的方式多选一模块由一个多选一单元、 一个耦
合器一个单刀多置开关构成。由多选一单元根据第一控制模块产生的控制信
号选通N路下行链路中对应的一路，由单刀多置开关根据第一控制模块产 生的控制信号选择当前反馈时间对应的下行链路的输入信号作为自适应器 的输入，由设置于N路输出信号与下变频其之间的耦合器将多选一单元所 选通的一路下行链路的输出信号耦合到下变频器，作为下变频器的输入。
上述两种构造多选一模块的方式对FDD系统和TDD系统均使用，并且， 所述两种方式仅为举例说明，在实际应用中还可以采用其他元件来实现本发 明所述多选一模块的功能。
当在TDD系统中构造多选一才莫块时，由于现有TDD系统通常在N个 功率放大器的输出口，即天线口，设置有一个耦合盘，为了降低硬件成本， 可以将该耦合盘用作上述第二种构造多选一模块方式中的耦合器，因此，较 佳地可以釆取第二种构造多选一模块的方式来构造适用于TDD系统的多选 一模块。
此外，在采用了智能天线的无线通信系统中，通常需要提供校准链路来 对智能天线系统中N个阵元对应的N路收发信链路进行幅相特性的校准； 而本发明反馈回路中包含构成校准链路的一部分元件下变频器和模数转换 器。因此，本发明提供了一种在上述数字预失真装置的基础上，增加构成校 准链路的另一部分元件，并增加两个开关和一个用于控制所述两个开关的第 二控制模块来实现对校准链路时分复用反馈回路的技术方案，从而在实现数 字预失真的基础上，进一步实现校准链路的功能。
下面通过三个实施例对本发明无线通信系统中的数字预失真装置进行 更为详细的i兌明
实施例一
本实施例详细说明将本发明数字预失真装置应用于釆用了智能天线的FDD系统的具体实施方式
。
如前所述，在FDD系统中，下行链路始终处于工作状态，而为了实现 数字预失真，必须分别对各路下行链路进行自适应训练。为了解决这一 问题， 可以根据预先设置的对下行链路时分复用反馈回路的周期、下行链路的路数 确定反馈时间，再根据所确定的反馈时间设置反馈时间与下行链路的对应关 系，然后并在各下行链路功率放大器输出口与反馈回路的下变频器之间设置 一个具有一定隔离度要求的单刀多置射频开关、在各下行链路预失真器输入 口与反馈回路的自适应器之间设置一个单刀多置开关，并设置一个用于根据 所设置的反馈时间与下行链路的对应关系控制所述单刀多置射频开关和单 刀多置开关的第一控制模块，如此，就可以通过第一控制模块控制这两个开 关为不同下行链路提供反馈回路。
图6为本发明实施例一在FDD系统中实现数字预失真的原理示意图。 参见图6,本实施例中的多选一模块540由单刀多置射频开关610和单刀多 置开关620构成。
其中，第一控制模块530，用于根据预先设置的对下行链路时分复用反 馈回路的周期、下行链路的路数确定反馈时间，根据确定的反馈时间设置反 馈时间与下行链路的对应关系，根据所设置的反馈时间与下行链路的对应关 系产生选择当前反馈时间对应的下行链路的控制信号，并通过该控制信号控 制单刀多置射频开关610和单刀多置开关620;
设置于N路输出信号与下变频器521之间的单刀多置射频开关610,用 于接收N路下行链路的输出信号，并根据第一控制模块530发出的控制信 号从N路输出信号中选择对应的 一路作为反馈回路中下变频器521的输入；
设置于N路输入信号与自适应器523之间的单刀多置开关620,用于接收 N路下行链路的输入信号，并根据第一控制模块530发出的控制信号从N路输 入信号中选择对应的一路作为反馈回路中自适应器523的输入。
本实施例以由6天线组成的智能天线为例进行说明。假设本实施例以6 秒为一个周期，对6条下行链路进行数字预失真处理，则可以将每一个周期划分为6个时间段，每个时间段占用l秒，即每个反馈时间的长度为1秒。
所设置的反馈时间与下行链路的对应关系可以是每个周期的第1秒对应于 第一路下行链路，第2秒对应于第二路下行链路，依次类推，第6秒对应于 第六路下行链路。
在任何一个周期的第1秒内，第一控制模块530将根据所设置的反馈时 间与下行链路的对应关系，产生选择第一路下行链路的控制信号；单刀多置 射频开关610接收六路下行链路的输出信号，并根据第一控制模块530发出 的控制信号将第一路下行链路的输出信号作为下变频器521的输入；单刀多 置开关620接收六路下行链路的输入信号，并根据第一控制模块530发出的 控制信号将第一路下行链路的输入信号作为自适应器523的输入。类似的， 在任何一个周期的第2秒内，第一控制模块530将产生选择第二路下行链路 的控制信号，单刀多置射频开关610将把第二路下行链路的输出信号作为下 变频器521的输入，单刀多置开关620将把第二路下行链路的输入信号作为 自适应器523的输入。依次类推，在此不再赘述。
在实际应用中，当然也可以设置时间长度为其他时间的周期，并按照其 他的规则来划分周期、设置反馈时间与N路下行链路之间的对应关系。
由上述实施例可见，本实施例在包含6路下行链路的FDD系统中，使 用了一路由一个下变频器、 一个模数转换器和一个自适应器构成的反馈回 路，并在6路下行链路与反馈回路之间设置了一个第一控制模块、 一个单刀 多置开关和一个单刀多置射频开关。由第一控制模块根据预先设置的对下行 链路时分复用反馈回路的周期、下行链路的路数确定反馈时间，根据所设置 的反馈时间与下行链路的对应关系产生控制信号，来控制单刀多置开关和单 刀多置射频开关在不同的反馈时间选择所述6路下行链路中的一路下行链 路的输入信号和输出信号作为反馈回路中相应元件的输入，从而为这6路下 行链路提供了反馈回路，实现了电路设计简单、硬件成本低的数字预失真。
实施例二
本实施例详细说明将本发明数字预失真装置应用于采用了智能天线的TDD系统的具体实施方式
。
在TDD系统中，由于上下行链路不同时工作，且上下行链路转换有一 定时间的保护间隔，因此，可以在保护间隔的时段，即保护时隙，对智能天 线的各路下行链路分别进行训练，使数字预失真的效果达到最佳。即可以根 据预先设置的对下行链路时分复用反馈回路的周期、下行链路的路数、上行 链路和下行链路转换的保护时隙确定本实施例中的反馈时间。例如，可以将 第l个保护时隙作为第1个反馈时间，第2个保护时隙作为第2个反馈时间， 依此类推，第N个保护时隙作为第N个反馈时间。这N个保护时隙可能是 不同帧中的保护时隙。在确定反馈时间对应的保护时隙之后，再设置反馈时 间与N路下行链路的对应关系。由于在保护时隙内，上行链路和下行链路 均处于非工作状态，可以根据所设置的对应关系将当前反馈时间对应的 一路 下行链路置为工作态，也就是选通一路下行链路使之工作，这样，所选通的 这 一路下行链路将存在输出信号，其他下行链路将没有输出信号。
在构造多选一模块时，考虑到现有TDD系统通常在N路下行链路的输 出口设置有一个耦合盘，因此，所构造的多选一模块可以包括设置于N 路下行链路输出口的耦合盘、多选一单元、以及实施例一所述设置于N路 输入信号与自适应器之间的单刀多置开关。由第一控制模块根据设置的反馈 时间与下行链路的对应关系，产生选择当前反馈时间对应的下行链路的控制 信号，来控制多选一单元和单刀多置开关；由多选一单元根据控制信号选通 N路下行链路中对应的一路，所选通的这一路下行链路将存在输出信号；由 设置于N路下行链路输出口的耦合盘将所述存在的一路输出信号耦合到下 变频器；并由单刀多置开关根据控制信号从N路输入信号中选择对应的一 路作为自适应器的输入。
图7为本发明实施例二在TDD系统中实现数字预失真的原理示意图。 参见图7，本实施例中的多选一模块540由一个耦合盘710、 一个多选一单 元720和一个单刀多置开关730构成。
本实施例以由6天线组成的智能天线为例进行说明第一控制单元，用于根据预先设置的对下行链路时分复用反馈回路的周 期、下行链路的路数、上行链路和下行链路转换的保护时隙确定反馈时间， 设置反馈时间与下行链路的对应关系，产生选择当前反馈时间对应的下行链
路的控制信号，并通过该控制信号控制多选一单元720和单刀多置开关730;
多选一单元720，用于根据第 一控制模块530发出的控制信号选通N路 下行链路中对应的 一路；
设置于6路下行链路输出口的耦合盘710,用于将所述选通的一路下行 链路的输出信号耦合到下变频器521;
单刀多置开关730，用于接收N路下行链路的输入信号，并根据第一控 制模块530发出的控制信号从N路输入信号中选择对应的一路作为反馈回 路中自适应器523的输入。
举例来说，假设每一帧中存在两个保护时隙，预先设置的周期与N/2帧 所占时间相等。所设置的反馈时间与下行链路的对应关系为第(3n+l) 帧的第1个保护时隙对应于第一路下行链路，第(3n+l)帧的第2个保护 时隙对应于第二路下行链路，第(3n+2)帧的第1个保护时隙对应于第三 路下行链路，第(3n+2)帧的第2个保护时隙对应于第四路下行链路，第 (3n+3)帧的第1个保护时隙对应于第五路下行链路，第(3n+3)帧的第 2个保护时隙对应于第六路下行链路。其中，n为大于等于O的整数。那么
在第(3n+l)帧的第1个保护时隙，应当将反馈回路作为第一路下行 链路的反馈回路，此时，第一控制模块530根据所设置的反馈时间与下行链 路的对应关系，产生选择第一路下行链路的控制信号，多选一单元720根据 控制信号选通第一路下行链路工作，耦合盘710将第一路下行链路的输出信 号耦合到下变频器521,单刀多置开关730根据控制信号选择第一路下行链 路的输入信号作为自适应器523的输入。类似的，在第(3n+l)帧的第2 个保护时隙，多选一单元720将根据控制信号选通第二路下行链路工作，由 耦合盘710将第二路下行链路的输出信号作为下变频器521的输入，单刀多 置开关620将根据控制信号选择第二路下行链路的输入信号作为自适应器523的输入。依次类推，在此不再赘述。
在实际应用中，各下行链路占用时隙的情况当然也可以是其他情况。例 如，不以上述次序，或以其他时间长度为一个周期，请参照上述示例实施， 在此不再赘述。
由上述实施例可见，本实施例在包含6路下行链路的TDD系统中，使 用了一路由一个下变频器、 一个模数转换器和一个自适应器构成反馈回路， 并在6路下行链路与反馈回路之间设置了一个耦合盘、 一个多选一单元、一 个单刀多置开关和第一控制模块。由由第一控制模块元根据设置的反馈时间
与6路下行链路的对应关系产生选择当前反馈时间对应的下行链路的控制 信号，由多选一单元根据控制信号选通N路下行链路中对应的一路，并由 设置于N路下行链路输出口的耦合盘将所述存在的一路输出信号耦合到下 变频器，再由单刀多置开关将当前反馈时隙对应的 一路输入信号分别发送给 反馈回路中的自适应器，从而为这6路下行链路提供了反馈回路，实现了电 路设计简单、硬件成本低的数字预失真。
以上通过两个实施例详细说明了如何将本发明数字预失真技术方案应 用于采用了智能天线的FDD系统和TDD系统。通过上述两个实施例，可以 看到本发明具有电路设计简单、硬件成本低等特点。在上述两个实施例的基 础上，本发明提供了一种能进一步降低硬件成本的技术方案，下面通过实施 例三对该技术方案进行详细说明。
实施例三
如前所述，在采用了智能天线的无线通信系统中，通常需要提供校准链 路来对智能天线系统中N个阵元对应的N路收发信链路进行幅相特性的校 准。图8为现有无线通信系统中校准链路的组成结构示意图。图8示出了无 线通信系统中与校准链路相关的一部分元件，包括校准链路810、天线820、 数字信号处理器830、两个开关840和850。
其中，校准链路810由第二下变频器811、第二模数转换器812、第二 上变频器813和第二数模转换器814构成；并且，第二下变频器811的输出是第二模数转换器812的输入，第二数模转换器814的输出是第二上变频器 813的输入；
开关840置于天线820与校准链路810之间，用于选通从天线820到第 二下变频器811的链路，或选通从第二上变频器813到天线820的链路；
开关850置于校准链路810与数字信号处理器830之间；用于选通从第 二模数转换器812到数字信号处理器830的链路，或选通从数字信号处理器 830到第二数模转换器814的链路。
也就是说，开关840和开关850配合，用于控制由天线820、第二下变 频器811、第二模数转换器812、数字信号处理器830构成的接收校准链路 和由数字信号处理器830、第二数模转换器814、第二上变频器813、天线 820构成的发射校准链路的切换。
在不同的链路选通状态下，校准链路810用于完成不同的功能
当开关840和开关850选通从天线820到第二下变频器811、第二模数 转换器812再到数字信号处理器830的链路时，校准链路810提供从天线接 收训练信号的功能。由天线820将N输出信号发送给第二下变频器811,依 次经第二下变频器811和第二模数转换器812处理之后，发送给数字信号处 理器830,由数字信号处理器830对智能天线N个支路进行发射链路的校准。
当开关850选通从数字信号处理器830到第二数模转换器814、第二上 变频器813再到天线820的链路时，校准链路810提供从数字信号处理器 830向收发信机发射训练信号的功能。由数字信号处理器830将训练信号发 送给第二数模转换器814,依次经第二数模转换器814和第二上变频器813 处理之后，由天线820对N个收发信机进行接收链if各的校准。
由于校准链路810的一部分元件与本发明数字预失真装置的反馈回路 520中的一部分元件相同，即图8所示第二下变频器811和第二模数转换 器812,与图5、 6、 7所示下变频器521和模数转换器522相同，因此，可 以通过在图5、 6、 7所示数字预失真装置的基础上增加图8中除第二下变频 器811和第二模数转换器812之外的元件，具体包括第二下变频器811、第二模数转换器812、第二上变频器813、第二数模转换器814、天线820、 数字信号处理器830、开关840和开关850,从而构成校准链路，再增加两 个开关来实现将下变频器521和模数转换器522时分复用为反馈回路中的下 变频器和模数转换器，或校准链路中的下变频器和模数转换器，也就是说对 校准链路时分复用反馈回路。
所设置的一个开关，置于N路输出信号与多选一模块之间； 所设置的另一个开关，置于模数转换器与自适应器之间； 所述两个开关，用于控制由下变频器、模数转换器、自适应器构成的反 馈回路和由下变频器、模数转换器、数字信号处理器，以及数字信号处理器、 第二数模转换器、第二上变频器构成的接收/发射校准链路的切换。
较佳地，可以再增加一个第二控制模块来控制所述两个开关。该第二控 制模块预先设置的对接收/发射校准链路时分复用反馈回路的周期确定复用 时间，设置复用时间与反馈回路以及接收/发射校准链路的对应关系，产生 在反馈回路与接收/发射校准链路之间切换的控制信号；并通过该控制信号 使所设置的两个开关在不同的复用时间选通不同的链路，从而实现对反馈回 路的时分复用。
与上述对下行链路时分复用反馈回路中"周期"的概念类似，本实施例 中，周期是指对接收/发射校准链路时分复用反馈回路的周期。在该周期 对应的时间内，需要使用本发明反馈回路提供至少 一次反馈回路的功能和一 次校准链路的功能。具体而言
在反馈回路对应的复用时间内，所设置的一个开关选通从N路输出信 号到多选一模块的链路，所设置的另一个开关选通从模数转换器到自适应器 的链路，从而选通由下变频器、模数转换器、自适应器构成的反馈回路；在 接收/发射校准链路对应的复用时间内，所设置的一个开关选通从N路输出 信号到开关840的链路，所设置的另一个开关选通从模数转换器到开关850 的链路，从而选通由第二开关、下变频器、模数转换器、第四开关、数字信 号处理器、第二数模转换器、第二上变频器构成的接收/发射校准链路。基于上述方案，可以得到如图9所示本发明实现数字预失真和校准链路 的 一较佳装置的组成结构示意图。图中仅示出与校准链路功能相关的 一部分 组成结构。参见图9，所示第一开关和第三开关分别代表上述所设置的一个
开关和另一个开关，第二开关代表图8所示开关840，第四开关代表图8所
示开关850。图9所示装置在图5所示装置的基础上，增加了 第二上变频器、第二数模转换器和数字信号处理器， 设置于N路输出信号与多选一模块之间的第 一开关， 设置于模数转换器与自适应器之间的第三开关， 设置于下变频器与第二上变频器之间的第二开关， 设置于第二数模转换器与数字信号处理器之间的第四开关； 所述第二数模转换器的输出作为所述第二上变频器的输入； 所述第二开关和第四开关，用于控制由下变频器、模数转换器、数字信号
处理器构成的接收校准链路和由数字信号处理器、第二数模转换器、第二上变
频器构成的发射校准链路的切换；
第二控制模块，根据预先设置的对接收/发射校准链路时分复用反馈回
路的周期确定复用时间，设置复用时间与反馈回路以及接收/发射校准链路 的对应关系，产生在反馈回路与接收/发射校准链路之间切换的控制信号；
所述第一开关和第三开关，用于根据控制信号控制由下变频器、模数转 换器、自适应器构成的反馈回链路和由第二开关、下变频器、模数转换器、 第四开关、数字信号处理器、第二数模转换器、第二上变频器构成的接收/ 发射校准链路的切换。
下面以在图7所示适用于TDD系统的数字预失真装置的基础上，增加 上述元件实现校准链路为例进行说明。
图10为本发明实施例三在包含校准链路的TDD系统中实现数字预失真 和校准链路的原理示意图。图10所示TDD系统在图7所示TDD系统的基 础上增加了图8所示第二上变频器813、第二数模转换器814、数字信号处 理器830、开关840和开关850，以及两个开关1010和1020和一个第二控制模块1030。由于图7所示结构中已经存在天线，因此，无需再在图10所 示结构中增加天线820。
参见图10，开关1010设置于下变频器521和开关840之间，用于选通 从N路输出信号到下变频器521的链路，或选通从N路输出信号到开关840 的链路；
开关1020设置于自适应器523和开关850之间，用于选通从模数转换 器522到自适应器523的链路，或选通从模数转换器522到开关850的链路。
如前所述，开关1010和开关1020可以根据第二控制模块1030的控制 来选通不同的链路，具体而言
第二控制模块1030，用于根据预先设置的对接收/发射校准链路时分复 用反馈回路的周期确定复用时间，设置复用时间与反馈回路以及接收/发射 校准链路的对应关系，产生在反馈回路与接收/发射校准链路之间切换的控 制信号；
在反馈回路对应的复用时间内，开关1010选通从N路输出信号到下变 频器521的链路，开关1020选通从模数转换器522到自适应器523的链路； 在接收/发射校准链路对应的复用时间内，开关1010选通从N路输出信号到 开关840的链路，开关1020选通从模数转换器522到开关850的链路。
在反馈回路对应的复用时间内，再按照实施例二所述数字预失真方案对 反馈回路进行时分复用，就能实现在不增加额外硬件成本和不改变原有硬件 设计结构的情况下，对N路下行链路实现数字预失真，并实现校准链路的 功能。
由上述实施例可见，本发明在实施例二的数字预失真装置的基础上，增 加构成校准链路所需要的、除下变频器和模数转换器之外的元件，以及两个 开关和一个第二控制模块，并通过所增加的第二控制模块根据预先设置的复 用时间与接收/发射链路的对应关系，控制两个开关来选通相应的链路，实 现了将校准链路中的下变频器和数模转换器时分复用为反馈回路或校准链 路中的相应元件，如此，在不增加额外硬件成本和不改变原有硬件设计结构的情况下，实现了对N路下行链路的数字预失真，并实现校准链路的功能。
本实施例所提供的技术方案同样适用于FDD系统，其具体实施方式
请 参照本实施例和实施例 一 进^f亍，在此不再赘述。
以上实施例所涉及的控制才莫块及元件可以通过现场可编程门阵列 (FPGA)来实现。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范 围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均 应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种无线通信系统中的数字预失真装置，包括由N路输入信号依次经N个预失真器、N个数模转换器、N个上变频器、N个功率放大器得到N路输出信号的N路下行链路；在N个功率放大器和N个预失真器之间依次由下变频器、模数转换器、自适应器构成的反馈回路；其特征在于还包括一个第一控制模块，用于根据预先设置的对下行链路时分复用反馈回路的周期、下行链路的路数确定反馈时间，设置反馈时间与下行链路的对应关系，产生选择当前反馈时间对应的下行链路的控制信号；一个多选一模块，用于根据所述控制信号从N路输出信号中选择对应的一路作为下变频器的输入，从N路输入信号中选择对应的一路作为自适应器的输入；所述反馈回路由一个下变频器、一个模数转换器和一个自适应器构成。
2、 根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述第一控制模块，根据预先设置的对下行链路时分复用反馈回路的周期、 下行链路的路数、上行链路和下行链路转换的保护时隙确定反馈时间，设置反 馈时间与下行链路的对应关系，产生选择当前反馈时间对应的下行链路的控制 信号。
3、 根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于 所述多选一模块包括设置于N路输出信号与下变频器之间的单刀多置射频开关，用于根据所述 控制信号从N路输出信号中选择对应的 一路作为下变频器的输入；设置于N路输入信号与自适应器之间的单刀多置开关，用于根据所述控制 信号从N路输入信号中选择对应的一路作为自适应器的输入。
4、 根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于2所述多选一模块包括多选一单元，用于根据所述控制信号选通N路下行链路中对应的一路； 设置于N路输出信号与下变频器之间的耦合器，用于将所述选通的 一路下行链路的输出信号耦合到下变频器；设置于N路输入信号与自适应器之间的第二单刀多置开关，用于根据所述控制信号从N路输入信号中选择对应的一路作为自适应器的输入。
5、 根据权利要求1所述的装置，其特征在于还包括第二上变频器、第二数模转换器和数字信号处理器，设置于N路输出信号与多选一模块之间的第 一开关，设置于模数转换器与自适应器之间的第三开关，设置于下变频器与第二上变频器之间的第二开关，设置于第二数模转换器与数字信号处理器之间的第四开关；所述第二数模转换器的输出作为所述第二上变频器的输入；所述第二开关和第四开关，用于控制由下变频器、模数转换器、数字信号处理器构成的接收校准链路和由数字信号处理器、第二数模转换器、第二上变频器构成的发射校准链路的切换；所述第一开关和第三开关，用于控制由下变频器、模数转换器、自适应器构成的反馈回路和由第二开关、下变频器、模数转换器、第四开关、数字信号处理器、第二数模转换器、第二上变频器构成的接收/发射校准链路的切换。
6、 根据权利要求5所述的装置，其特征在于还包括 一个第二控制模块，根据预先设置的对接收/发射校准链路时分复 用反馈回路的周期确定复用时间，设置复用时间与反馈回路以及接收/发射校准 链路的对应关系，产生在反馈回路与接收/发射校准链路之间切换的控制信号；所述第一开关和第三开关，用于根据所述控制信号控制由下变频器、模数 转换器、自适应器构成的反馈回路和由第二开关、下变频器、模数转换器、第 四开关、数字信号处理器、第二数模转换器、第二上变频器构成的接收/发射校 准链路的切换。
全文摘要
本发明公开了一种无线通信系统中的数字预失真装置，包括N路下行链路；在N个功率放大器和N个预失真器之间依次由下变频器、模数转换器、自适应器构成的反馈回路；还包括第一控制模块，根据预先设置的对下行链路时分复用反馈回路的周期、下行链路的路数确定反馈时间，设置反馈时间与下行链路的对应关系，产生选择当前反馈时间对应的下行链路的控制信号；多选一模块，根据控制信号从N路输出信号中选择一路作为下变频器的输入，从N路输入信号中选择一路作为自适应器的输入；反馈回路由一个下变频器、一个模数转换器和一个自适应器构成。应用本发明能够实现电路设计简单、硬件成本低的数字预失真。
文档编号H04B7/005GK101316124SQ20071010860
公开日2008年12月3日 申请日期2007年5月31日 优先权日2007年5月31日
发明者周忠学, 孙晓飞, 雪 曹 申请人:普天信息技术研究院有限公司