专利名称：数字预失真装置及其方法
技术领域：
本发明涉及的是一种无线通信技术领域的处理装置及其方法，具体是一种用于多 通道单放大器宽带数字线通信系统的数字预失真装置及其方法。
背景技术：
射频功率放大器PA(Power Amplifier)是无线通信系统的重要组成部分。射频功 率放大器面临的主要问题是其非线性失真的特性，这种特性造成了系统功率利用率的严重 下降。为了解决这种问题，通常需要对射频放大器的输入进行预失真。在数字通信系统中， 这种预失真也通常通过数字信号处理的方法来实现。因而被称为数字预失真。通常，数字预失真系统通过比较放大器的输出和输入的差别来确定放大器的失真 程度，进而决定如何针对这种失真进行补偿。对于数字预失真来说，就需要将PA输出的信 号通过模数转换ADC^Analog-to-Digital-Converter)变成数字信号后再进行处理。在传 统的带宽比较窄的无线系统中，这种处理没有什么问题。但是，随着信号带宽的变宽和以及针对频段相互隔离的多通道信号同时输入放大 器的情况(例如，在3G和4G的频段分配中，各个运营商就通常被分配到了多个隔离的频 段)，要求基站的设备能够支持多通道信号的同时输入。此时，PA输出的信号也是多路信号 合并后的信号。按照正常的思路，如果此时要对PA输出进行预失真的处理，那么需要对多 路信号的和一起进行预失真。但是，困难在于，ADC器件通常的采样频率频率较低，满足不 了对整个频段上各个隔离频段信号同时采样的要求。经过对现有文献的检索可以发现，目前可能解决上述的问题的方法有两种思路 一是在射频电路设计时就采用多个PA和相应的射频通道对每一路信号分别进行放大，这 样在预失真时也可以分别对各路信号进行预失真，如中国专利文献号CN101594327A记载 了一种多通道数字预失真处理装置及预失真处理方法，该技术对ADC器件的要求就相应降 低了，但是这种方法的缺点是系统的成本由于增加了多套射频设备而成倍的增加；现有技 术另外采用对放大器直接进行回退，而不进行预失真，但这种方法则大大降低了整个系统 的功率利用率。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种数字预失真装置及其方法，对PA 输出的信号通过多路不同的延时器和带通滤波器，并通过开关控制使其在不同的时刻通过 ADC，最后将输出的信号再经过不同的时延叠加之后作为数字预失真器训练模块的输入，获 得最终所需的数字预失真器。本发明解决了多通道单放大器宽带数字无线通信系统的预失 真问题。本发明是通过以下技术方案实现的本发明涉及一种数字预失真装置，包括依次连接的延时滤波阵列、同步开关、正 交解调器和模数转换器，以及与同步开关相连的延时变频阵列和数字预失真器，其中延时滤波阵列的输入端与多通道单放大器宽带数字线通信系统的功率放大器的输出端相连，数 字预失真器的输入端接收变频后的数字基带信号，数字预失真器的输出端输出数字载波。所述的延时滤波阵列包括第一延时器阵列和与之相级联的带通滤波器阵列。所述的延时变频阵列包括第二延时器阵列、与之相级联的数字上变频阵列以及 加法器，数字上变频器的输出端与加法器相连，加法器进行信号叠加后输出至数字预失真
ο所述的同步开关为双刀多掷开关。所述的数字预失真器上设有预失真训练装置，该预失真训练装置同时接收多通道 单放大器宽带数字线通信系统中多通道信号在数字域上相加后的输出以及延时变频阵列 的输出，通过比较这两个信号，产生两个分别表征输入输出信号幅度/幅度(AM/AM)关系和 幅度/相位(AM/PM)关系的查找表(LUT)并输出至数字预失真器。本发明涉及上述装置的数字预失真方法，包括如下步骤步骤一对输入信号分别进行0 * T (n-1) * T的延时处理，其中η为进入PA 的信号的通道数目；步骤二 采用带通滤波器对经过不同时延的η路信号分别进行带通滤波；步骤三从η路带通滤波器的输出信号中，以T时间间隔依次选择出一路，对该路 信号进行正交解调；步骤四对正交解调后的信号进行模数转换；步骤五对模数转换后的数字信号，以T时间间隔分别输出到η个信号通路上，并 分别进行(n-1) * T 0 * T的延时处理，其中η为进入PA的信号的通道数目；步骤六对这η路信号分别进行数字上变频；步骤七对η路经过数字上变频后的信号进行加法运算；步骤八根据步骤七所产生的信号以及原系统中多通道信号在数字域上相加后的 信号，进行预失真器的训练；步骤九将数字预失真器训练后的LUT拷贝到原系统中作为数字预失真器，实现 数字预失真。与现有技术相比，本发明通过对多路信号时分的选择和叠加处理的方法，解决了 宽带数字无限通信系统中存在多通道的输入信号同时只采用单个功率放大器时的数字预 失真问题。此方法即不需要增加射频电路的设备数目，也不会降低放大器的功率利用率。
图1为本发明装置示意图。图2为本发明方法流程图。
具体实施例方式下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。如图1所示，本实施例包括依次连接的延时滤波阵列、同步开关、正交解调器和模数转换器，以及与同步开关相连的延时变频阵列和数字预失真器，其中延时滤波阵列的 输入端与多通道单放大器宽带数字线通信系统的功率放大器的输出端相连，数字预失真器 的输入端接收变频后的数字基带信号，数字预失真器的输出端输出数字载波。所述的延时滤波阵列包括第一延时器阵列和与之相级联的带通滤波器阵列，其 中延时器阵列由若干个模拟延时器组成，第i个模拟延时器的时延为(i_l) * T，i的范围 为从1到n，其中n为模拟延时器个数，i为序号，T为延时周期；带通滤波器阵列中的带通 滤波器个数为η个，T为信号无失真采样的最小采样时间的最小公倍数的整数倍。所述的延时变频阵列包括第二延时器阵列、与之相级联的数字上变频阵列以及 加法器，数字上变频器的输出端与加法器相连，加法器进行信号叠加后输出至数字预失真 器，其中延时器阵列由若干个数字延时器组成，第j个数字延时器的时延为(m-j) * T，其 中m为数字延时器个数，j为序号，T为延时周期；数字上变频阵列中的数字上变频器个数 为m个，T为信号无失真采样的最小采样时间的最小公倍数的整数倍。所述的同步开关为双刀多掷开关，其中与延时滤波阵列相连的一侧从带通滤波 器阵列的输出中选出一路作为正交解调器的输入；与延时变频阵列相连的一侧将模数转换 器的输出分别输入至延时变频阵列的任一端口。所述的模拟延时器的个数与数字延时器的个数及双刀多掷开关的开关数相同，且 双刀多掷开关的两侧的切换完全同步且为延时周期T。所述的数字预失真器上设有预失真训练装置，该预失真训练装置同时接收多通道 单放大器宽带数字线通信系统中多通道信号在数字域上相加后的输出以及延时变频阵列 的输出，通过比较这两个信号，产生两个分别表征输入输出信号幅度/幅度(AM/AM)关系和 幅度/相位(AM/PM)关系的查找表(LUT)并输出至数字预失真器。如图2所示，本实施例的一种多通道单放大器宽带数字无限通信系统中的数字预 失真方法的流程包括九个步骤。首先，SlOl 第一次时延处理，如果本次输入放大器的信号一共η路，那么在此步 骤内，对这η路信号分别进行时延处理，其时延依次为0 * T (η-1) ★ Τ，其中T可以取各 路信号的最小采样时间的最小公倍数的整数倍。S102 带通滤波，该步骤对η路信号分别进行带通滤波，带通滤波器的中心频率分 别为对应的一路信号的中心频率，其带宽对应于该路信号的带宽。S103 正交解调，对带通滤波后的信号进行射频解调。例如，如果某一路信号的载 波中心频率为O1，那么正交解调就是对原始信号分别乘以C0SCOlt和sin ω lt。S104 模数转换，对模拟信号进行采样和量化，转化为数字域信号。S105 第二次时延处理，以T时间间隔分别输出到η个信号通路上，并分别进行 (n-1) * T O * T的延时处理。这个步骤和第一次时延处理相对应。使每一路信号的总 时延都达到(η-1) * Τ。S106 对这η路信号分别进行数字上变频，使其在数字基带上的相对间隔和其在 射频频段上的间隔一致。S107 对η路经过数字上变频后的信号进行加法运算，合并成一路信号。S108:根据S107所产生的信号以及原系统中多通道信号在数字域上相加后的信 号，进行预失真器的训练；
S109 将数字预失真器训练后的LUT拷贝到原系统中作为数字预失真器，即可完 成数字预失真的功能。
权利要求
1.一种数字预失真装置，其特征在于，包括依次连接的延时滤波阵列、同步开关、正 交解调器和模数转换器，以及与同步开关相连的延时变频阵列和数字预失真器，其中延时 滤波阵列的输入端与多通道单放大器宽带数字线通信系统的功率放大器的输出端相连，数 字预失真器的输入端接收变频后的数字基带信号，数字预失真器的输出端输出数字载波。
2.根据权利要求1所述的数字预失真装置，其特征是，所述的延时滤波阵列包括第一 延时器阵列和与之相级联的带通滤波器阵列，其中延时器阵列由若干个模拟延时器组成。
3.根据权利要求2所述的数字预失真装置，其特征是，第i个模拟延时器的时延为 (i-1)女T，其中n为模拟延时器个数，i为序号且取值范围为1到n，T为延时周期；带通 滤波器阵列中的带通滤波器个数为η个，T为信号无失真采样的最小采样时间的最小公倍 数的整数倍。
4.根据权利要求1所述的数字预失真装置，其特征是，所述的延时变频阵列包括第二 延时器阵列、与之相级联的数字上变频阵列以及加法器，数字上变频器的输出端与加法器 相连，加法器进行信号叠加后输出至数字预失真器，延时器阵列由若干个数字延时器组成。
5.根据权利要求4所述的数字预失真装置，其特征是，第j个数字延时器的时延为 (m-j) * T，其中m为数字延时器个数，j为序号，T为延时周期；数字上变频阵列中的数字 上变频器个数为m个，T为信号无失真采样的最小采样时间的最小公倍数的整数倍。
6.根据权利要求1所述的数字预失真装置，其特征是，所述的同步开关为双刀多掷开 关，其中与延时滤波阵列相连的一侧从带通滤波器阵列的输出中选出一路作为正交解调 器的输入；与延时变频阵列相连的一侧将模数转换器的输出分别输入至延时变频阵列的任 一端口。
7.根据权利要求3或5或6所述的数字预失真装置，其特征是，所述的模拟延时器的个 数与数字延时器的个数及双刀多掷开关的开关数相同，且双刀多掷开关的两侧的切换完全 同步且为延时周期T。
8.根据权利要求1所述的数字预失真装置，其特征是，所述的数字预失真器上设有预 失真训练装置，该预失真训练装置同时接收多通道单放大器宽带数字线通信系统中多通道 信号在数字域上相加后的输出以及延时变频阵列的输出，通过比较这两个信号，产生两个 分别表征输入输出信号幅度/幅度关系和幅度/相位关系的查找表并输出至数字预失真ο
9.一种根据上述任一权利要求所述装置的数字预失真方法，其特征在于，包括如下步骤步骤一对输入信号分别进行0 * T (n-1) T的延时处理，其中η为进入PA的信 号的通道数目；步骤二 采用带通滤波器对经过不同时延的η路信号分别进行带通滤波；步骤三从η路带通滤波器的输出信号中，以T时间间隔依次选择出一路，对该路信号 进行正交解调；步骤四对正交解调后的信号进行模数转换；步骤五对模数转换后的数字信号，以T时间间隔分别输出到η个信号通路上，并分别 进行(n-1) * T 0 * T的延时处理，其中η为进入PA的信号的通道数目；步骤六对这η路信号分别进行数字上变频；步骤七对η路经过数字上变频后的信号进行加法运算；步骤八根据步骤七所产生的信号以及原系统中多通道信号在数字域上相加后的信 号，进行预失真器的训练；步骤九将数字预失真器训练后的LUT拷贝到原系统中作为数字预失真器，实现数字 预失真。
全文摘要
一种无线通信技术领域的用于多通道单放大器宽带数字线通信系统的数字预失真装置及其方法，该装置包括依次连接的延时滤波阵列、同步开关、正交解调器和模数转换器，以及与同步开关相连的延时变频阵列和数字预失真器，其中延时滤波阵列的输入端与多通道单放大器宽带数字线通信系统的功率放大器的输出端相连，数字预失真器的输入端接收变频后的数字基带信号，数字预失真器的输出端输出数字载波。本发明解决了多通道单放大器宽带数字无线通信系统的预失真问题。
文档编号H04L25/49GK102088427SQ201110029548
公开日2011年6月8日 申请日期2011年1月21日 优先权日2011年1月21日
发明者刘勃, 刘思, 归琳, 彭彪, 熊箭 申请人:上海交通大学