多维volterra级数发射机线性化的制作方法

专利名称：多维volterra级数发射机线性化的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及无线电发射机中的失真补偿，尤其涉及用于改进放大信号线性化 的系统和方法。
背景技术：
在无线通信中，利用传输和接收系统来转发信号，比如基于无线电的发射机和接 收机。信号传输系统可以包含功率放大器(PA)、用于补偿传输系统中的信号失真的线性化 电路(linearizer)、天线以及其他信号处理组件。现代无线传输标准(比如4G蜂窝标准) 需要特殊的信令格式或者调制，它们表现出更高且快速变化的峰均比(PAR)，比如基于正交 频分复用(OFDM)的信令格式。为了支持这样的信令格式，PA可以和高成本峰值功率减小 (PPR)技术相结合，这同样会引起一些缺点和低效。举例来说，支持这样的信令格式需要增 加功率回馈(back-off)，应用较强的PI3R技术，或其两者，这导致链路容量和/或小区覆盖 的降低。另一方面，更加先进的PA，比如Doherty或者非对称Doherty放大器，可以支持这 样的信令格式而不会带来这样的低效。然而，先进的PA同样会引入明显的失真，包括具有 强的不希望的记忆效应和瞬变的非线性响应，比如时变特性。为了补偿这样的效应，数字预 失真线性化电路可以与更先进的PA—起使用。然而，数字预失真线性化电路需要更加复杂 的建模和更多的资源，这可能难以实现。比如，不希望的数值效应与实现的复杂性，会削弱 或者限制自适应或者更灵活模型的使用，这反过来限制了传输系统的整体性能。

发明内容
在一个实施例中，公开包含一种无线电传输系统。该无线电传输系统包括以串 联架构、并联架构或这两种架构耦合的多个Volterra引擎(VE)线性化电路；功率放大器 (PA)，耦合到VE线性化电路；反馈电路，耦合到VE线性化电路和PA ；至少一个自适应控制 器，耦合到反馈电路，其中串联架构、并联架构，或这两种架构改进了无线电传输系统中的 线性化效率和失真补偿。在另一个实施例中，公开包含一种信号失真补偿系统。该信号失真补偿系统包含 第一 Volterra引擎(VE)线性化电路；功率放大器(PA)，耦合到第一 VE线性化电路；至少 一个第二 VE线性化电路，耦合到第一 VE线性化电路；以及反馈电路，耦合到PA和第二 VE线性化电路，其中第一 VE线性化电路被配置为线性化由PA放大的输出信号并且减少由PA 放大的输出信号中的失真，并且其中第二 VE线性化电路被配置为去嵌入(de-embed)反馈 信号中的反馈失真或者建模至少一个系统响应。在又一个实施例中，公开包括一种信号失真补偿方法。该信号失真补偿方法包括 将数字输入信号转换为模拟输出信号；对模拟输出信号进行放大；接收来自经放大的模拟 输出信号的数字反馈信号；以及使用数字反馈信号根据使用多个对应数字参考信号的多个 卷积的基于Volterra级数的模型、根据使用单个共享数字参考信号的多个可替换的基于 Volterra级数串联(series)的模型，或这两者来减少经放大的模拟输出信号中的失真。对于无线电通信领域中的普通技术人员而言，结合附图，在对下面的本发明的具 体实施例的描述进行阅读的基础上，本发明的其他方面和特征将变的明了。


图1是无线通信系统的实施例的图示。图2是基于Volterra引擎(VE)的系统的实施例的框图。图3是基于Volterra引擎(VE)串联架构的系统的实施例的框图。图4是基于VE串联架构的系统的另一实施例的框5是基于VE并联架构的系统的实施例的框图。图6是基于VE组合架构的系统的实施例的框图。图7是基于VE去嵌入的系统的实施例的框图。图8是基于VE去嵌入的系统的另一实施例的框图。图9是基于VE建模的系统的实施例的框图。图10是基于VE去嵌入和建模的实施例的框图。图11是通用计算机系统的实施例的图示。
具体实施例方式首先应该明确的是尽管本公开的一个实施例的示例性实施方式在下面将被说明， 但是本系统可以通过使用任意数量的技术来实现，无论是目前已知或现有的。本发明公开 不应仅限于示例性的实施方式、附图、以及下面要说明的技术，包括这里被说明和描述的示 例性的设计和实施方式，但是可以在所附权利要求及其等同替代方式的全部范围内进行修 改。这里公开的是在传输系统中使用耦合到PA的多个Volterra引擎(VE)线性化电 路的信号传输系统和方法，其可以提供改进的线性化效率和失真补偿。具体地，VE线性化 电路可以被组合在优化的串联架构、并联架构或者组合架构中，这里每个VE线性化电路可 以用来通过逆建模来补偿输出信号的至少一个失真方面。这样，组合VE线性器可以实现更 复杂的模型来更好的应对系统响应中的失真，比如可能由PA引起的放大失真。进一步，VE 线性化电路可以被组合在多个架构中来支持反馈失真的去嵌入、建模多个系统响应，或两 者兼有，这可以进一步改进整体系统性能。图1图示了根据本公开的无线通信系统100的一个实施例。无线通信系统100 可以是蜂窝通信网络，它可以包含有多个基站收发台(BTS) 102a、102b、102c和102d，以用来为指定的覆盖区域提供无线通信。尽管，图中示出了四个BTS，但是无线通信系统100可 以包含任意数量的BTS，它们可以以相同或者不同的方式来配置。另外，无线通信系统100 可以包含无线电网络控制器(RNC) 104，它可以通过物理或者无线连接而耦合到BTS 102a、 102b、102c和102d。比如，BTS 102a、102b、102c均可以通过物理连接105而耦合到RNC 104，而BTS 102d可以通过无线连接106而耦合到RNC 104。无线通信系统100同样可以 包含无线通信设备130，它可以出现或者位于无线通信系统100的指定覆盖范围中。尽管， 在图中只示出了一个无线通信设备130，但是无线通信系统100还可以包含任意数量的无 线通信设备130，它们可以以相同或不同的方式来配置。相应地，RNC 140可以被配置为保 持或者控制无线通信设备130以及BTS102a、102b、102c、102d之间的无线通信。此外，RNC 140可以耦合到核心网络107，它可能包含有移动开关设备(switchgear)、用户验证、网管 或其组合。该核心网络107继而可以耦合到其他网络，比如公共交换电话网(PSTN) 108、因 特网109、至少一个其他无线网络(未示出)，或其组合。无线通信设备130可以根据它在指定覆盖区域中的定位或者位置而与任意的BTS 102a、102b、102c和102d进行无线通信。比如，当移动终端130从BTS102a、102b、102c 或102d的附近移动或者重定位到其他BTS 102a、102b、102c或102d时，在无线通信设备 130和BTS 102a、102b、102c或102d之间建立的无线链路可以被转移或者“切换”至另一 BTS 102a、102b、102c或102d。此外，该无线链路可以符合多个电信标准或倡议中的任意 一个，比如在第三代合作伙伴计划(3GPP)，包括全球移动通讯系统(GSM)、通用分组无线服 务(GPRS)/增强型数据速率全球演进(EDGE)、高速分组接入(HSPA)、通用移动通信系统 (UMTS)以及长期演进(LTE)中所描述的那些。另外或者可替换地，无线链路可以符合第三 代合伙伙伴计划2(3GPP2)中描述的多个标准中的任意一个，包含暂行标准95 (IS-95)、码 分多址(CDMA) 2000标准IxRTT或者lxEV_D0。无线链路同样可以与其他的标准相兼容，比 如那些被电气电子工程师协会(IEEE)，或者其他工业论坛，比如全球微波互联接入论坛所 描述的标准。BTS 102a以及类似地BTS102b、102c和102d中任意一个可以包含DCR110、调制解 调器120和通信塔140。DCR 110和调制解调器120均可以耦合到通信塔140并且可以彼 此进行通信。DCR 110同样可以通过基本上由对应于BTS102a的信号范围150所覆盖的区 域与无线通信设备130进行通信。DCR 110和无线通信设备130可以使用蜂窝技术标准，比 如时分复用技术(TDMA)、CDMA、UMTS或者GSM来进行通信。DCR 110和无线通信设备130 可以使用其他蜂窝标准，比如WiMAX、LTE或者超移动宽带(UMB)来进行通信。DCR 110可以是捷变无线电头(agile radio head)，其通过使用软件或者固件而 被重新配置为扩展或者缩小信号范围150，或者增加无线通信系统100的容量。比如，DCR 110可以通过使用软件应用而被重新配置为与附加数量的无线通信设备130进行通信。DCR 110可以包含多个发射机、多个接收机，或这两者来支持至少一个智能天线操作模式，比如 多输入多输出(MIMO)或者单输入单输出(SISO)。比如，DCR 110可以在不进行硬件改变或 者升级的情况下被重新配置为支持包含功率组合、波束成形、扇区功率集中(sector power pooling)或者其组合的信号特征。在不进行硬件改变的情况下对DCR 110进行重新配置可 以减少重新配置或者升级需要或者成本，比如消除或者减少以下需要攀爬通信塔140、租 赁或者部署基础设施、吊装或者转移设备、或者使用附加硬件。
无线通信设备130可以是能够利用无线技术从无线电装置(如DCR 110)接收或 向其发送信号(如模拟或数字信号)的任何设备。无线通信设备130可以是被配置为创 建、发送或者接收信号的移动设备，比如手机、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话(还可以称为 “移动终端”)，或者支持无线的游牧式(nomadic)或漫游的设备，比如膝上型计算机。此外， 无线通信设备130可以被选择性地配置为提供至少一项数据服务，比如电子邮件服务。或 者，无线通信设备130可以是固定设备，比如基站收发台或者毫微微蜂窝、台式计算机或者 机顶盒，其可以对DCR 110发送和接收数据。通信塔140可以是DCR 110可以被安装于其上的任何结构。在无线通信系统100 的其他实施例中，通信塔140可以被替代为建筑物、其他类型的塔，例如水塔或者其他适合 于安装DCR 110的结构。另外，通信塔140可以将DCR 110连接到调制解调器120，这样可 以在两者之间提供通信。DCR 110可以包含发射机，比如基带发射机，被配置为执行至少一个蜂窝通信标 准，比如CDMA、GSM、UMTS或者WiMAX。除了调制子系统、频率转化子系统，或者两者组合之 外，发射机可以包含用来在发射之前对信号进行放大的PA。PA可以耦合到至少一个线性 化电路，所述线性化电路被配置为补偿在信号中引入的至少部分失真，例如PA中的非线性 部分。线性化电路可以是VE线性化电路，比如由PeterZ. Rashev等人在2006年4月4日 提出的申请序列号为 NO. 60/788，970，题为"Adaptive Look-Up Based Volterra-series Linearization ofSignal Transmitters”的美国临时专利申请中公开的VE线性化电路，它 在这里通过引用被合并于此相当于转载了其全部内容。VE线性化电路可以被配置为近似或 者实现至少一个逆信号模型，使用多个Volterra级数阶或项，以此来补偿信号失真。逆信 号模型可以使用软件或固件来执行。例如，逆信号模型可以在现场可编程门阵列(FPGA)、专 用集成电路(ASIC)、数字信号处理器、微处理器或者其他类型的处理器上被执行。逆信号模 型可以在计算机系统上被执行，诸如个人计算机、服务器或者其他计算机系统。图2图示了基于VE的线性化电路系统200的实施例，它可以被用在发射机中。基 于VE的线性化电路的系统200可以包含耦合到放大器250的VE线性化电路205。VE线性 化电路205可以包含多个乘法器210，其可以耦合到多个实数和虚数双端口查找表(LUT) 对220，它们被封装在“双端口 LUT和乘法器”功能块中。因此，每个乘法器可以耦合到单个 “双端口 LUT和乘法器”功能块。此外，每个乘法器210可以耦合到抽头-延迟线230。抽 头_延迟线230可以包含被N个采样间隔所间隔的多个延迟元件。具体地，每个延迟元件 (Z_n)可以指定η个离散采样的传播延迟，这里η是离散时间索引。每个“双端口 LUT和乘 法器”功能块220可以通过执行函数映射&(1 = 1，2，3...)(比如近似或者计算输入信号 或者采样延迟)的乘法器而耦合到一个抽头_延迟线230。抽头-延迟线230可以基于未 来采样来改变目前输入采样的函数。因此，抽头_延迟元件可以形成用于Volterra级数的 时间轴，它可以包含波形的演变历史，比如多个跨时间的多项式函数。乘法器220的输出和 “双端口 LUT和乘法器”功能块220可以使用求和块240而被加在一起以提供数据输入采样 (xn)的预失真版本。预失真数字输入采样然后可以通过使用数模转换器(DAC)(图中未示 出)而被转换为等效于预失真输入信号的模拟信号。模拟信号可以被发送到放大器250， 其可以是非线性(NL)功率放大器。模拟信号也可以在输入到放大器250之前转换为射频。 放大器250可以放大和传送经放大的模拟信号(yn)，比如使用天线。DAC可以耦合到VE线性化电路205或者放大器250。进一步，可以利用模数转换器(ADC)将数字反馈信号提供给VE线性化电路205，所 述数字反馈信号可以是模拟输出或者所传送信号的数字化副本。具体地，放大器250可以 耦合到包括反馈接收机以及任何其它组件(如ADC)的反馈电路260，其被配置为向自适应 控制器270转发数字反馈信号，所述自适应控制器270可以耦合到VE线性化电路205和反 馈电路260。放大器250的模拟输出在通过ADC和/或反馈电路260处理之前可以从射频 下变频到中间频率或者基带频率。自适应控制器270可以耦合到或者包含误差块(error block) 275，它除了 VE线性化电路205的数字输入信号的副本或者参考信号之外还可以从 反馈电路260接收反馈信号。在一些实施例中，误差块275可以耦合到传播延迟补偿块(未 显示在图中)，它在转发参考信号到位于自适应控制器270的误差块275之前补偿反馈信号 中的任何延迟。因此，误差块275可以使用数字反馈信号和参考信号来获得或者计算误差 函数，所述误差函数然后可以被转发到VE线性化电路205并用来获得预失真补偿的逆信号 处理模型。另外或者可替换地，自适应控制器270可以包含至少一个信号处理电路，它使用 反馈和参考信号来获得可被转发到VE线性化电路205并用来获得逆模型的校正函数。图3图示了基于VE串联架构的系统300的实施例，该系统包含多个VE线性化电 路310 (VE1, VE2, VE3,... , VEn)，它们可以用于基于无线电的发射机，这里VE线性化电路310 基本上与上面参考图2讨论的基于VE的线性化电路205是相同的。VE线性化电路310可 以串联组合以便在发射机中提供改进的失真补偿和线性化效率。基于VE串联架构的系统 300还可以包含NL PA 320，比如Doherty或者非对称Doherty放大器，耦合到VE线性化电 路310，以及天线或者无线电发射机，并且反馈电路330耦合到NL PA 320和多个自适应控 制器340。自适应控制器340均可以耦合到VE线性化电路310之一。可以理解的是VE线 性化电路310的输出可以在被NL PA 320放大之前上变频到射频并且NLPA 320的输出可 以在被反馈电路330处理之前下变频为中间频率和基带频率之一。基于VE串联架构的系统300可以接收输入信号Xin，它可以是数字的，来自于调制 解调器，比如调制解调器120。输入信号然后可以被发送到VE线性化电路310，并且然后以 顺序方式在该系列(series)中的VE线性化电路之间转发。这样，每个VE线性化电路可以 处理所接收的输入信号并且转发经处理的信号到下一个VE线性化电路310。VE线性化电路 310可以如上面描述的那样进行配置，这里每个VE线性化电路310可以执行逆信号模型，它 可以与至少部分其余VE线性化电路310相同或者不同。反馈电路330可以如上面描述的那样被配置为转发反馈信号到自适应控制器 340。反馈信号可以是数字的并且提供了 NL PA 320的模拟输出信号x-的数字化副本。基 于VE串联架构的系统300可以包含多个附加的ADC和DAC电路(未显示在图中)。比如， DAC电路可以耦合到VE线性化电路310和NLAP320以便把来自于VE线性化电路310的数 字信号转换为模拟信号，该模拟信号然后可以被NL AP 320接收。另外，ADC电路可以耦合 到NL PA 320和反馈电路330以便将模拟输出信号转换为数字波形，其可以由反馈电路330 来处理。在另一个实施例中，反馈电路330可以处理模拟输出信号并且转发模拟反馈信号 到自适应控制器340。相应地，至少一个ADC电路可以耦合到反馈电路330和自适应控制器 340以便将模拟反馈信号转换为数字反馈信号，其可以由自适应控制器340处理。自适应控制器340可以如上面描述的那样被配置为接收来自于反馈电路330的反馈信号以及多个参考信号(ref1，ref2，...ref3，refN)，这些可以是不同的。具体地，每个自 适应控制器340可以接收参考信号，所述参考信号与耦合到自适应控制器的对应VE线性化 电路310的输入信号相关联。相应地，每个自适应控制器340可以使用相同的反馈信号以 及与VE线性化电路310相关联的单独参考信号来获得误差或校正函数，其可以从一个自适 应控制器340到另一个而变化。自适应控制器340可以转发误差或校正函数到VE线性化 电路310，它可以使用误差或校正函数在把经处理的信号转发给系列中的下一个VE线性化 电路310之前处理接收到的输入信号。将VE线性化电路310串联组合可以提高线性化效率并且通过提供分阶段校正来 进行失真补偿，其中系列中的至少一个在先VE线性化电路310可以对信号中的失真或者非 线性的至少一个方面负责或者进行补偿，而至少一个后续VE线性化电路310对至少另一方 面负责。举例来说，其中VE线性化电路310之一可以被用来进行信号线性化，而后续VE线 性化电路310可以被用来在信号中进行线性均衡。另外，VE线性化电路310之一可以被用 于记忆的非线性校正，而后续VE线性化电路310可以用于无记忆的非线性纠正。与具有可比较数量的VE组件或者块(比如VE线性化电路205)或者可比较的成 本的单个集成或者任意架构相比，该VE线性化电路310系列还可以用来实现更复杂的逆模 型。这样的VE串联架构可以与高级PA (比如Doherty或者非对称Doherty放大器)一起 使用，用来支持G4+蜂窝标准或者其他无线通信标准的信号格式，并且改进了整体系统性 能和鲁棒性。具体地，串联组合VE线性化电路310可以为信号处理提供卷积效果，并且因此提 供改进的复杂建模。除了得到增加的模型复杂性，串联VE线性化电路310提供更高效的卷 积Volterra-级数模型，它与类似建模能力的非卷积模型相比需要更少的自适应组件。因 此，使用更少的自适应组件，传输系统中的数值误差和不稳定性可以被降低。比如，一个复 杂失真行为可以被建模为一系列后续的不那么复杂的失真行为，它们均可以通过该系列中 的专用VE线性化电路而被高效地解决。进一步，改进复杂建模还可以改进设计简单性，比如使用多个更简单的VE线性化 电路来取代复杂VE线性化电路，因此降低了成本。进一步，这样的架构可能不需要或者需 要最少的同步或者控制，这是因为输入信号在该系列的VE线性化电路之间被传输或转发 而不需要附加的信号处理，比如使用定时或者过滤块。图4图示了基于VE串联架构的系统400的另一实施例，系统400包含多个串联的 VE线性化电路410、NL PA 420和反馈电路430，这里的VE线性化电路410基本上类似于上 面参照图2讨论的基于VE的线性化电路205。可以理解的是VE线性化电路410的输出可 以在被NLPA420放大之前上变频为射频并且NL PA 420的输出可以在被反馈电路430处理 之前下变频为中间频率和基带频率之一。然而，基于VE串联架构的系统400可以包含单个共享自适应控制器440，它可以被 用来转发对应的误差或校正函数到每个VE线性化电路410。具体地，该共享自适应控制器 440可以耦合到反馈电路430，反馈电路430可以发送反馈信号给共享自适应控制器440。另 外，共享自适应控制器440可以耦合到第一开关450，它可以连接到或者分接(tap) VE线性 化电路410的输入信号，并且转发与输入信号相关联的参考信号给共享自适应控制器440。 共享自适应控制器440可以通过模型参数模块460和第二开关470而耦合到VE线性化电
10路410，第二开关470可以连接到VE线性化电路。第一开关450和第二开关470可以分别以同步方式连接到输入信号和VE线性化 电路410。这样，第一开关450和第二开关470可以连接到输入信号和它们对应的VE线性 化电路对，按顺序一次一对。举例来说，当第一开关450耦合第一 VE线性化电路MO(VE1) 的参考信号(ref\)到共享自适应控制器440时，第二开关470耦合模型参数模块460到第 一 VE线性化电路410 (VE1)；当第一开关450耦合第二 VE线性化电路410 (VE2)的参考信号 (ref2)到共享自适应控制器440时，第二开关470耦合模型参数模块460到第二 VE线性化 电路410 (VE2)，等等。第一开关450和第二开关470可以连接到每对输入信号和VE线性 化电路，在差不多同时或者在分接输入信号和连接到对应VE线性化电路410之间的适当延 时。相应地，在任何给定时间或者时间段，共享自适应控制器440可以接收单个参考信号， 使用参考信号和反馈信号来获得误差或校正函数，并且转发误差或校正函数到适当的VE 线性化电路410。进一步，模型参数模块460可以用来应用适当的模型参数，所述模型参数 可能被需要来获得对应于VE线性化电路410的适当误差或校正函数。比如根据第一开关 450或第二开关470的位置，模型参数模块460可以为至少一些VE线性化电路410应用类 似的模型参数或不同的模型参数。第一开关450和第二开关470可以被自动控制，比如通过经编程的软件来转换或 者选择VE线性化电路410和对应的参考信号，以与该系列中的VE线性化电路序列相匹配 的时间顺序方式一次一个。第一开关450和第二开关470的定时可以使用附加定时电路 (未显示在图中)来控制和同步，这可以提供从一个VE线性化电路410到该系列中下一个 VE线性化电路410的平滑过渡而基本上没有延迟或等待。举例来说，定时电路可以被用来 控制第一开关、第二开关470，或这两者的转换速率。进一步，转换动作的定时可以与更大型 的系统或者信号异步。图5图示了基于VE并联架构的系统500的实施例，系统500包含并联组合的多个 VE线性化电路510、第一开关515、NLPA 520、反馈电路530和共享自适应控制器540和第 二开关550，这里的VE线性化电路510基本上与上面参照图2讨论的基于VE的线性化电 路205是相同的。可以理解的是VE线性化电路510的输出在被NL PA 520放大之前可以 被上变频为射频，并且NL PA 520的输出在被反馈电路530处理之前可以被下变频为中间 频率和基带频率。然而，共享自适应控制器540可以被连接到单个共享输入信号，而不是在串联架 构情形中的多个输入信号。另外，共享自适应控制器540可以使用与共享输入信号相关联 的相同参考信号以及反馈信号，以转发误差或校正函数到一个选择的或者指定的VE线性 化电路510。误差或校正函数可以被所有的VE线性化电路510共享。线性化电路510可以通过 使用第二开关550来选择，第二开关550可以耦合到共享自适应性控制器540并且可以在 任意时间分别连接到VE线性化电路510之一。相应地，所选择的VE线性化电路510还可 以使用第一开关515来耦合到NL PA 520。在其他实施例中，误差或校正函数可以通过使用 相同的参考和反馈信号但是使用与不同VE线性化电路相对应的不同模型函数来获得。比 如，模型参数模块，例如模型参数模块360，可以耦合到共享自适应控制器540和第二开关 550，并且可以用来获得对应于所选择VE线性化电路510的模型参数。
每个VE线性化电路510可以针对指定信号方面或者特性(比如频率范围、信号电 平、带宽范围、增益或者放大)的改进线性化效率而被配置和优化。VE线性化电路510还可 以针对不同信号类型、格式、调制来进行配置或优化，这些可以随时间推移来应用。这样，第 二开关550可以预先编程以在多个动态变化范围上(例如，变化的频率或者增益范围，或者 随时间推移)转换VE线性化电路510，其中应用了多个不同信号格式。比如，VE线性化电 路510可以基于频率、功率、时间或者它们的组合的预定函数而被转换以保证对于非静态 PA或者中项(medium term)热瞬变的高效补偿。可以从优化的VE线性化电路之间的转换 获益的应用的例子可以包含时分双工(TDD)的PA线性化，用于TDD和频分双工(FDD)的时 间变化成帧。第二开关550可以利用附加定时电路(未在图中示出)(其可以提供输入流、反馈 和参考信号之间的同步)以及动态转换时间来控制以防止信号延迟或误差。例如，第二开 关550可以被控制在VE线性化电路510的对应输入信号到来之前，在差不多同时或者在提 前短的时间处转换或者选择VE线性化电路510。在另一个实施例中，VE线性化电路510可 以基于输入信号频率范围、功率或者电平范围，或者基于定时序列或者时间调度而被操作 者转换。进一步，可以使用第二开关550来转换或者选择VE线性化电路510，对每个转换 的VE线性化电路510来说以大致相等延迟时间并且基本上不同步。比如，每个VE线性化 电路可以被转换以接收类似信号数据流并且在与其余VE线性化电路510大致相等的转换 延时时间。相应地，VE线性化电路510之间的动态转化可以是无瞬变过程的(transient free)，换言之，是没有瞬态冲击的。图6图示了基于VE组合架构的系统600的实施例，它可以包含VE串联架构(比 如系统300或者400)以及VE并联架构(比如系统500)的组合优点和特性。基于VE组合 架构的系统600可以包含以串联、并联、或者其组合的方式耦合的多个VE线性化电路610。 另外，基于VE组合架构的系统可以包含第一开关615、NL PA 620、反馈电路630、共享自适 应控制器640和第二开关650，其可以被配置为类似于上面描述的它们的对应组件。VE线 性化电路610与上面参照图2讨论的基于VE的线性化电路205基本上类似。可以理解的 是VE线性化电路610的输出在被NL PA 620放大之前可以上变频为射频并且NLPA 620的 输出在被反馈电路630处理之前可以下变频为中间频率和基带频率之一。共享自适应控制器640可以接收并使用相同的参考和反馈信号来获得误差或校 正函数。共享自适应控制器640可以发送误差或校正函数给多个VE线性化电路610系列 之一。另外，基于VE组合架构的系统600可以包含多个开关和定时电路(未显示在图中)， 这些可能被需要来基于VE线性化电路610的架构或者布置来同步信号流。VE线性化电路610系列可以被并联布置，这里每个VE线性化电路610系列可以针 对指定的频率范围、带宽范围、时间或者其他信号特性上的改进线性化效率而被配置或者 优化(这与系统500相似)。进一步，每个系列可以包含多个VE线性化电路，其可以被分级 或者顺序排列来改进线性化效率和复杂建模，这与系统300或400类似。VE线性化电路610 可以是单独的组件或者可以被集成以获得具有改进的失真补偿和设计简单性的组合VE线 性化电路。在一些实施例中，每个VE线性化电路610可以进一步包含多个集成VE线性化 电路，它们可以被串联、并联或同时以这两种方式被组合。
图7图示了基于VE去嵌入系统700的一个实施例，它可以使用多个集成或者组合 VE线性化电路来进一步改进失真补偿和线性化效率。基于VE去嵌入系统700可以包含第 一VE线性化电路710、DAC和ADC电路块715、NL PA 720、NL旁路电路725、开关728、反馈 电路730、第二 VE线性化电路740和“反馈逆响应隔离和去嵌入”块750。VE线性化电路 710,740与上面参照图2讨论的基于VE的线性化电路205基本上类似。可以理解的是DAC 和ADC电路块715的输出可以在被NLPA720放大之前上变频为射频并且NLPA720的输出可 以在被反馈电路730处理之前被下变频为中间频率和基带频率之一。基于VE去嵌入的系统700还可以包含多个自适应控制器(未显示在图中)，它们 可以关联于第一 VE线性化电路710、第二线性化电路750，或者在第一线性化电路710和第 二线性化电路750之间共享。DAC和ADC电路块715可以耦合到第一 VE线性化电路710和 第二 VE线性化电路740，其可以处理数字信号，并且耦合到NL PA 720和反馈电路730，其 可以处理模拟信号。相应地，DAC和ADC电路715可以为系统输出和反馈信号执行必要的 信号转换(在数字和模拟波形之间)。第一 VE线性化电路710和第二 VE线性化电路740均可以是组合的VE线性化电 路，包含多个集成的VE线性化电路，它们可以串联、并联或同时以这两种方式耦合。然而， 第一线性化电路710可以被优化来线性化输出信号，比如补偿放大失真，而第二 VE线性化 电路740可以被优化来去嵌入由反馈电路730引入的信号失真。从总信号响应中去嵌入信 号特性响应，比如其余信号失真中的反馈失真，可以包含获得与该信号特性相关联的特性 模型参数，比如通过从其余信号响应中分离出信号特性响应并且使用逆建模。特定于信号 特性的模型参数然后可以被处理以获得误差函数，这个可以从总信号响应中减去。去嵌入反馈信号失真可以被应用于避免向线性化模型引入额外误差，比如当基于 失真反馈信号来获得误差或校正函数时。因此，去嵌入反馈信号失真可以进一步提高线性 化效率以及整体系统性能。在一个实施例中，开关728可以连接到旁路电路725来绕开经放大的输出信号，并 且作为替代发送预失真输出信号(在放大前)到反馈电路730。这样，开关728可以用于 基本上消除放大失真，比如NL PA 720所引入的NL失真，因此允许第二 VE线性化电路740 建模包含反馈失真的反馈电路730的响应而没有来自NLPA720的实质损害。第二 VE线性 化电路740可以接收来自反馈电路的反馈信号，其可以基本上包含反馈失真而没有放大失 真。另外，第二 VE线性化电路740可以从第一 VE线性化电路710接收基本上不包括反馈 或者放大失真的输出信号。第二 VE线性化电路740可以使用输出信号和反馈信号来建模 多个反馈失真参数，这些可以被发送到“反馈逆响应隔离和去嵌入”±夬750。特别地，因为第
二VE线性化电路740可以被优化以补偿反馈失真而没有其他失真，所以第二 VE线性化电 路740可以准确建模反馈电路730的逆响应，并且转发模型参数给“反馈逆响应隔离和去嵌 入”块750。“反馈逆响应隔离和去嵌入”±夬750然后可以使用模型参数从反馈信号中去嵌入反 馈失真并且获得基本上没有反馈失真的可替换反馈信号，其可以被发送到第一 VE线性化 电路710。一旦模型参数被获得，开关728就可以连接到反馈电路730并且转发经放大的 输出信号到反馈电路730。反馈电路730然后可以发送包含有反馈失真、放大失真、其他信 号失真或者它们的组合的反馈信号。反馈失真可以在“反馈逆响应隔离和去嵌入”块750
13处使用模型参数来消除或者减少，而其余信号失真可以在第一 VE线性化电路710处得到补 偿。在可替换的实施例中，不是使用开关728来绕开经放大的输出信号，反馈失真可以在数 学上或者使用数字信号处理来隔离。比如，专门的建模电路或者软件可以被使用来从反馈 信号减去与放大相关的系统失真。因此作为结果的反馈信号可以没有任何反馈失真地发送 到第二 VE线性化电路740。图8图示了基于VE去嵌入的系统800的另一个实施例，它可以用于去嵌入反馈失 真。基于VE去嵌入的系统800可以包含第一 VE线性化电路810、DAC和ADC电路块815、 NL PA 820、NL旁路电路825、开关828、反馈电路830、和第二 VE线性化电路840，其可以被 配置为类似于系统700中的对应组件。VE线性化电路810、840与上面参照图2讨论的基 于VE的线性化电路205基本上类似。可以理解的是DAC和ADC电路块815的输出可以在 被NL PA 820放大之前上变频为射频并且NL PA 820的输出可以在被反馈电路830处理之 前下变频为中间频率和基带频率之一。然后，基于VE去嵌入的系统800可以包含“反馈转发响应隔离和嵌入”块850，而 不是“反馈逆响应隔离和去嵌入”块750，并且可以使用可替换的参考信号而不是可替换的 参考反馈信号来补偿和去嵌入反馈失真。基于VE去嵌入的系统800可以建模反馈转发响 应，也就是，反馈电路830的响应，其然后可以被嵌入到第一 VE线性化电路810的参考信号 中。这样，反馈响应可以被排除或者基本上从转发到第一 VE线性化电路810的所计算的误 差函数中除去。因此，第一 VE线性化电路810可以根据包含反馈失真的参考信号且使用误 差函数来对信号进行线性化，而不是直接对反馈失真进行补偿。相应地，第一 VE线性化电 路810和第二 VE线性化电路840，可以被配置为分别不同于第一 VE线性化电路710和第二 VE线性化电路740。比如第一 VE线性化电路810和第二 VE线性化电路840可以包含不同 数量的嵌入VE线性化电路或不同的架构。特别地，反馈信号(实质上包含反馈失真而没有放大失真)，可以使用如上面描述 的开关828或者在数学上获得。反馈信号可以被转发到第一 VE线性化电路810和第二 VE 线性化电路840这二者。第二 VE线性化电路840可以使用除第一 VE线性化电路810的输 出信号外的基本上不包含反馈或者放大失真的反馈信号，来获得反馈失真参数。第二 VE线 性化电路840然后可以发送反馈失真参数到“反馈转发响应隔离和嵌入，，块850。“反馈转 发响应隔离和嵌入”±夬850还可以接收与第一 VE线性化电路810的输入信号相对应的参考 信号。“反馈转发响应隔离和嵌入”±夬850可以使用反馈失真参数和参考信号来获得可替换 的参考信号，其可以包含抵消反馈失真的误差或损害。比如，参考信号和反馈信号之间的差 别或误差可以在“反馈转发响应隔离和嵌入”块850处被近似。第一 VE线性化电路810然 后可以使用近似的差别或误差来对其他系统失真进行补偿，而抵消或消除在系统输出处观 察到的反馈失真的影响。图9图示了基于VE建模的系统900的实施例，其可以被用来建模多个系统失真。 基于VE建模的系统900可以包含第一 VE线性化电路910、耦合到第一线性化电路910的 第一开关912、DAC和ADC电路块915、NL PA 920、NL旁路电路925、第二开关928和反馈电 路930，其可以被配置为类似于系统700或800中的对应组件。VE线性化电路910与上面 参照图2讨论的基于VE的线性化电路205基本上类似。可以理解的是DAC和ADC电路块 915的输出可以在被NL PA 920放大之前被上变频为射频并且NL PA 920的输出可以在被反馈电路930处理之前下变频为中间频率和基带频率之一。另外，基于VE建模的系统900可以包含第二 VE线性化电路940。第二 VE线性化 电路940可以被用来将至少一个系统响应建模为无失真、反馈失真、放大失真、其他系统失 真或它们的组合，这些可能被引入系统900中。这样，第二 VE线性化电路940的模型参数 可以不以直接的方式被使用来调整或者去嵌入系统响应。而是，第二 VE线性化电路940可 以被用来提供系统响应参数，其对于分析整个系统性能、分配系统缺陷、为系统升级进行计 划或设计而言是有用的。比如，当第二开关928连接到经放大的输出信号且第一开关912连接到第一 VE线 性化电路910的输出(如图所示)时，第二 VE线性化电路940可以建模系统响应。这样， 第二 VE线性化电路940可以建模线性化后的系统响应。当第一开关912连接到第一 VE线 性化电路910的输出的参考时，第二 VE线性化电路940还可以建模线性化前的系统响应。 两个响应，线性化前和后，然后可以被比较来分析第一 VE线性化电路910的线性化效率来 对不同的系统失真进行补偿。在另一个建模方案中，当第二开关928绕开经放大的输出信号且第一开关912连 接到第一 VE线性化电路910的输入时，第二 VE线性化电路940可以建模失真的反馈信号。 当第一开关913连接到第一 VE线性化电路910的输出时，第二 VE线性化电路940同样可 以建模系统对隔离反馈信号的响应。对于隔离反馈信号的系统响应可以与反馈失真模型进 行比较来评估第一 VE线性化电路910在对反馈失真以及整个端对端发射机系统性能进行 补偿的过程中的效率。在其他实施例中，当不同的去嵌入处理技术如上面的讨论的那样被 应用时，第二 VE线性化电路940可以建模多个系统响应来分析第一 VE线性化电路910在 补偿多个信号失真过程中的效率。图10图示了基于VE去嵌入和建模的系统1000的实施例，其可以包含基于VE去 嵌入的系统(如系统700或800)和基于VE建模的系统(如系统900)的组合优点或特性。基于去嵌入和建模的系统1000可以包含针对线性化和失真补偿而优化的第一 VE 线性化电路1010、第一开关1012、DAC和ADC电路块1015、NLPA1020、NL旁路电路1025、第 二开关1028、反馈电路1030，其可以被配置为类似于系统600或系统700中的对应组件。 可以理解的是DAC和ADC电路块1015的输出可以在被NL PA 1020放大之前上变频为射频 并且NL PA 1020的输出可以在被反馈电路1030处理之前下变频为中间频率和基带频率之 一。另外，基于VE建模的系统1000可以包含针对去嵌入反馈失真而优化的第二 VE线性化 电路1040、针对建模系统响应而优化的第三VE线性化电路1045、“反馈逆响应隔离和去嵌 入”块1050、“反馈逆响应隔离和嵌入”块1055，其可以被配置为与上面对应组件类似。VE 线性化电路1010、1040、1045与上面参照图2讨论的基于VE的线性化电路205基本上类似。系统1000可以通过使用第一 VE线性化电路1010和第二 VE线性化电路1040的 线性化和去嵌入来直接地，或者通过使用第三VE线性化电路1045进行建模来间接地提供 改进的线性化效率和失真补偿。在基于VE去嵌入和建模的系统1000的其他实施例中，组 合VE线性化电路可以包含第一 VE线性化电路1010、第二 VE线性化电路1040、第三VE线 性化电路1045，其可以彼此耦合且耦合到其他所需的电路、开关、块。可替换地，组合VE线 性化电路可以包含第一 VE线性化电路1010、第二 VE线性化电路1040、第三VE线性化电路 1045中的至少部分嵌入VE线性化电路，其可以以串联、并联或同时以这两种方式而被重新排列。上面描述的至少一些系统组件，比如VE线性化电路的组件，可以在任意通用网络 组件上实现，比如计算机或者具有足够处理能力、存储资源以及能够处理置于其上的必要 工作负担的网络吞吐能力的网络组件。图11图示了典型的、通用的适于实现一个或者多个 这里公开的组件的实施例的网络组件1100。网络组件1100包含处理器1110 (其可以称为 中央处理器单元或CPU)，处理器1110与包括辅助存储装置1120、只读存储器(ROM) 1130、随 机存取存储器(RAM) 1140的存储器设备、输入/输出(I/O)设备1150和网络连接设备1160 进行通信。处理器1110可以被实施为一个或多个CPU芯片，或者是一个或多个ASIC的一 部分。辅助存储装置1120典型地包含一个或多个磁盘驱动器或者磁带驱动器且用于非 易失性的数据存储，以及在RAM 1140没有大到足以容纳所有工作数据的情况下作为溢出 数据存储设备。在这样的程序被选来以供执行时，辅助存储装置1120可以用来存储加载 到RAM 1140中的程序。ROM 1150用来储存指令和可能在程序执行期间读取的数据。ROM 1150是非易失性存储设备，其相对于辅助存储装置1120的较大存储容量具有小的存储容 量。RAM 1140用来存储可变的数据并且可以存储指令。存取ROM 1130和RAM 1140这二者 通常比存取辅助存储装置1120要快。另外，所描述的至少部分或者全部系统组件能够在单个或者多个FPGA(现场可编 程门阵列)和/或ASIC(专用集成电路)中实现。比如，至少部分系统组件可以使用逐点 连接的方法在FPGA中实现，而不是使用微处理器的基于块的方法。然而，其他实施例可以 包含内部集成CPU或者外部芯片CPU。本发明的优选实施例已经被示出和描述，本领域技术人员在不背离本发明精神和 教导的范围内可以对上述内容做出修改。这里描述的实施例仅仅是示例性的，而不仅限于 此。对这里公开的发明的多种变化和修改都是可能的且在本发明的范围之内。在数值范围 或限制被特别说明的情况下，这样的表达范围或限制应该被理解为包含了落入特别说明的 范围或限制范围内的同样量级的迭代范围或限制(例如，从约1到约10包含有2、3、4等； 大于0. 10包含0. 11,0. 12,0. 13等等)。在涉及一个权利要求中的任意元素时使用了术语 “可选”是用于表示是这个对象元素不是必需的。使用诸如包括、包含、具有等等之类的较宽 范围的术语应该理解为诸如组成、实质上由……组成、基本上由……构成等较窄范围的术 语提供支持。相应地，保护范围不限于上面阐明的描述而仅被下面的权利要求所限制，该范围 包含权利要求主题的所有等同替代方式。每一个权利要求作为本发明的一个实施例被并入 说明书。因此，权利要求是进一步的描述且是作为本发明优选实施例的附加。对相关领域 描述中的引用文献的讨论不是承认它是本申请的现有技术，尤其是其公开时期晚于本申请 的优先权日的任意引用文献。这里引用的所有专利、专利申请、公开文本的公开在此是通过 引用被并入的，以使得它们为这里阐述的那些提供示例性的、程序上的或其他细节的补充。
权利要求
一种无线电传输系统，包含多个Volterra引擎(VE)线性化电路；功率放大器(PA)，耦合到VE线性化电路；反馈电路，耦合到VE线性化电路和PA；以及至少一个自适应控制器，耦合到反馈电路，其中每个VE线性化电路串联、并联或同时以这两种方式耦合到至少另一个VE线性化电路，并且对来自PA的输出信号的至少一个失真方面进行补偿。
2.如权利要求1所述的无线电传输系统，其中自适应控制器单独耦合到一系列VE线性 化电路中的一个VE线性化电路，并且接收与VE线性化电路相对应的参考信号。
3.如权利要求2所述的无线电传输系统，进一步包含 第一开关，耦合到自适应控制器；以及第二开关，耦合到自适应控制器，其中自适应控制器被该VE线性化电路系列所共享，并且其中自适应控制器接收使用 第一开关而选择的并且与使用第二开关在该VE线性化电路系列中顺序选择的VE线性化电 路相对应的参考信号。
4.如权利要求3所述的无线电传输系统，进一步包含 模型参数模块，耦合到第二开关，其中模型参数模块选择与使用第二开关所选择的VE线性化电路相对应的模型参数。
5.如权利要求3所述的无线电传输系统，其中自适应控制器基本上异步转换到无线电 传输系统的其余组件，而无需在每个转换的VE线性化电路处同步。
6.如权利要求1所述的无线电传输系统，进一步包含 开关，耦合到自适应控制器，其中自适应控制器被并联布置的VE线性化电路所共享并且接收并联布置的VE线性 化电路中的共享参考信号，并且其中自适应控制器每次通过使用开关并且基于信号频率范 围、信号功率范围、定时序列、信号格式、其他信号特性或它们的组合而动态转换到并联布 置的VE线性化电路中的一个VE线性化电路。
7.如权利要求6所述的无线电传输系统，其中VE线性化电路在没有瞬态冲击且没有基 本同步的情况下被转换。
8.如权利要求1所述的无线电传输系统，其中多个VE线性化电路系列被并联耦合。
9.如权利要求1所述的无线电传输系统，其中串联架构、并联架构或这两者改进了复 杂建模、设计简单性或这两者。
10.一种信号失真补偿系统，包含 第一 Volterra引擎(VE)线性化电路；功率放大器(PA)，耦合到第一 VE线性化电路；至少一个第二 VE线性化电路，耦合到第一 VE线性化电路；以及反馈电路，耦合到PA和第二 VE线性化电路，其中第一 VE线性化电路被配置为线性化PA所放大的输出信号并减少PA所放大的输 出信号中的失真，并且其中第二 VE线性化电路被配置为去嵌入反馈信号中的反馈失真或 者建模至少一个系统响应。
11.如权利要求10所述的信号失真补偿系统，进一步包含非线性(NL)旁路电路，被配置为接收第一 VE线性化电路的非放大输出，和开关，耦合到反馈电路，其中当开关将反馈电路连接到NL旁路电路时，反馈信号包含反馈失真而基本上没有 放大失真，并且其中当开关将反馈电路连接到PA时反馈信号包含反馈失真和放大失真。
12.如权利要求11所述的信号失真补偿系统，进一步包含DAC和ADC电路块，耦合到PA、NL旁路电路和第一 VE线性化电路，其中DAC和ADC电路块将第一 VE线性化电路的非放大输出从数字波形转化为模拟波 形，并且将反馈信号从模拟波形转换为数字波形。
13.如权利要求10所述的信号失真补偿系统，其中放大失真基于数字信号处理而从反 馈信号中隔离出。
14.如权利要求10所述的信号失真补偿系统，进一步包含反馈逆响应隔离和去嵌入块，耦合到第一 VE线性化电路、第二 VE线性化电路和反馈电路，其中反馈逆响应隔离和去嵌入块被配置为发送基本上不包含反馈失真的可替换的反 馈信号到第一 VE线性化电路，其中可替换的反馈信号基于来自第二线性化电路的模型参 数以及反馈信号而获得。
15.如权利要求10所述的信号失真补偿系统，进一步包含反馈转发响应隔离和嵌入块，耦合到第一 VE线性化电路和第二 VE线性化电路，其中反馈转发响应隔离和嵌入块被配置为发送可替换的参考信号到第一 VE线性化电 路来抵消反馈信号中的失真反馈，其中可替换的参考信号基于来自第二 VE线性化电路的 模型参数以及反馈信号而获得。
16.如权利要求10所述的信号失真补偿系统，进一步包含非线性(NL)旁路电路，被配置为接收第一 VE线性化电路的非放大输出；第一开关，耦合到PA;以及第二开关，耦合到反馈电路，其中当第一开关将PA连接到第一 VE线性化电路的输入信号的参考并且第二开关将反 馈电路连接到PA时，第二 VE线性化电路建模线性化前的系统响应，其中当第一开关将PA 连接到第一 VE线性化电路并且第二开关将反馈电路连接到PA时，第二 VE线性化电路建模 线性化后的系统响应，其中当第一开关将PA连接到第一 VE线性化电路的输入信号的参考 并且第二开关将反馈电路连接到NL旁路电路时，第二 VE线性化电路将系统响应建模为失 真反馈信号，并且其中当第一开关将PA连接到第一 VE线性化电路并且第二开关将反馈电 路连接到NL旁路电路时，第二 VE线性化电路将系统响应建模为隔离反馈信号。
17.一种信号失真补偿方法，包括将数字输入信号转换为模拟输出信号；对模拟输出信号进行放大；接收来自经放大的模拟输出信号的数字反馈信号；以及使用数字反馈信号、根据使用多个对应数字参考信号的多个卷积的基于Volterra级 数的模型、根据使用单个共享数字参考信号的多个可替换的基于Volterra级数系列模型或这两者来减少经放大的模拟输出信号中的失真。
18.如权利要求17所述的信号失真补偿方法，进一步包含根据使用可替换数字反馈信号或可替换参考信号的至少一个附加的基于Volterra级 数的模型来减少反馈信号中的反馈失真。
19.如权利要求18所述的信号失真补偿方法，其中附加的基于Volterra级数的模型是 单独的并且独立于卷积的基于Volterra级数的模型、可替换的基于Volterra级数系列的 模型或这两者。
20.如权利要求17所述的信号失真补偿方法，进一步包含使用至少一个附加的基于Volterra级数的模型来建模经放大的模拟输出信号中的失 真、反馈失真或其他信号失真。
全文摘要
本发明涉及多维VOLTERRA级数发射机线性化。一种无线电传输系统，包含多个Volterra引擎(VE)线性化电路；功率放大器(PA)，耦合到VE线性化电路；反馈电路，耦合到VE线性化电路和PA；以及至少一个自适应控制器，耦合到反馈电路，其中每个VE线性化电路串联、并联或同时以这两种方式耦合到至少另一个VE线性化电路，并且被配置对来自PA的输出信号的至少一个失真方面进行补偿。
文档编号H04B1/04GK101902231SQ20091025306
公开日2010年12月1日 申请日期2009年10月15日 优先权日2008年10月15日
发明者J·-P·范泽姆, J·霍尔特, P·拉谢夫 申请人:北方电讯网络有限公司