專利名稱：用于校正信號失真的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)用于校正信號失真的方法與裝置，其使用一組自適應(yīng)系數(shù)以調(diào)整結(jié)果信號(consequential signal)，從而改善由信號處理設(shè)備響應(yīng)于輸入信號而在輸出信號中所產(chǎn)生的失真。具體地，所涉及的失真校正為該信號處理設(shè)備的線性化。
背景技術(shù)：
與常規(guī)的RF預(yù)矯正器相比，使用數(shù)字式預(yù)矯正具有明顯的靈活性的優(yōu)點。在數(shù)字式預(yù)矯正器的情況下，可以形成更復(fù)雜的非線性而不用顯著增加所需硬件的復(fù)雜度，并且該非線性的所有方面都可以在自動控制之下更新。另外，與RF預(yù)矯正器構(gòu)造相比，在數(shù)字式預(yù)矯正構(gòu)造中自適應(yīng)控制的失真量度的準(zhǔn)確性一般有很大改善。
在功率放大器中為非線性存儲效應(yīng)進(jìn)行預(yù)矯正是有益的。存儲效應(yīng)導(dǎo)致放大器失真特性依賴于過去的歷史地在同一包絡(luò)電平上不同，例如在大的RF輸出脈沖之后。非線性存儲效應(yīng)在功率放大器中是常見現(xiàn)象，表現(xiàn)為在所要的信號頻譜周圍的非平衡失真結(jié)果。隨著所要信號帶寬的增加，存儲效應(yīng)校正變得越來越重要。
數(shù)字式預(yù)矯正線性化系統(tǒng)的性能主要受限于該數(shù)字式系統(tǒng)的各種部件的分辨率，例如1.用來采樣回饋信號或者提供預(yù)矯正后信號的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(A/D與D/A)的分辨率。
2.查找表的大小與分辨率。
3.信號處理(誤差估計與自適應(yīng))的分辨率。
4.在任何輸入預(yù)處理或輸出后處理(例如數(shù)字上變頻或下變頻，濾波)中所使用的分辨率。
在該系統(tǒng)中這些部件的每一個中所使用的各種分辨率不必相等，而且從數(shù)字硬件資源(例如在FPGA或ASIC實現(xiàn)中)最佳利用的角度來看，它們不相同是有益的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供用來降低信號失真的改進(jìn)的技術(shù)，例如用來進(jìn)行預(yù)矯正線性化的技術(shù)。
根據(jù)一個方面，本發(fā)明提供了一種用于校正信號失真的裝置，其通過使用一組自適應(yīng)系數(shù)以調(diào)整結(jié)果信號，從而改善由信號處理設(shè)備響應(yīng)于輸入信號而在輸出信號中所產(chǎn)生的失真，該裝置包括用來在該結(jié)果信號調(diào)整中使用部分自適應(yīng)系數(shù)的部件；以及用來對所檢索系數(shù)是部分的這一事實進(jìn)行校正，以得到進(jìn)行該結(jié)果信號調(diào)整是使用了完整系數(shù)的效果的部件。
本發(fā)明還包括一種用于校正信號失真的方法，其通過使用一組自適應(yīng)系數(shù)以調(diào)整結(jié)果信號，從而改善由信號處理設(shè)備響應(yīng)于輸入信號而在輸出信號中所產(chǎn)生的失真，該方法包括該結(jié)果信號調(diào)整中使用部分自適應(yīng)系數(shù)；以及對所檢索系數(shù)是部分的這一事實進(jìn)行校正，以得到進(jìn)行該結(jié)果信號調(diào)整是使用了完整系數(shù)的效果。
部分自適應(yīng)系數(shù)可以小于完全自適應(yīng)系數(shù)。這意味著部分自適應(yīng)系數(shù)比完全自適應(yīng)系數(shù)可以用較少的位表示。因此，部分自適應(yīng)系數(shù)需要的存儲較少，并且由此導(dǎo)致功耗的降低。對于給定分辨率，與完全自適應(yīng)系數(shù)相比，表示部分自適應(yīng)系數(shù)可能需要較少的位，這是因為部分自適應(yīng)系數(shù)可以小于完全自適應(yīng)系數(shù)。因此，當(dāng)給定表示自適應(yīng)系數(shù)的位數(shù)時，使用部分形式允許自適應(yīng)系數(shù)使用更大的分辨率。
在一個實施例中，對于使用部分自適應(yīng)系數(shù)的校正是調(diào)整所檢索的部分自適應(yīng)系數(shù)，使其成為對應(yīng)的完整自適應(yīng)系數(shù)。這可以通過以下實現(xiàn)每一自適應(yīng)系數(shù)都等于其對應(yīng)的完整的自適應(yīng)系數(shù)減去常量。然后在其被用于結(jié)果信號調(diào)整之前，將該常量加到每一自適應(yīng)系數(shù)。在優(yōu)選實施例中，完整的自適應(yīng)系數(shù)的至少很大部分都位于特定值周圍，并且該值被用做該常量。
在另一實施例中，部分自適應(yīng)系數(shù)被應(yīng)用于結(jié)果信號，并且對使用部分自適應(yīng)系數(shù)的校正通過以下完成將結(jié)果信號調(diào)整后的(即在用部分自適應(yīng)系數(shù)處理之后)與未調(diào)整(即在用部分自適應(yīng)系數(shù)處理之前)的版本進(jìn)行組合。優(yōu)選地，在組合之前，時間對準(zhǔn)結(jié)果信號的調(diào)整后的與未調(diào)整的版本。在組合之前，結(jié)果信號的調(diào)整后的與未調(diào)整的版本可以相對于對方地縮放。
在一個實施例中，待使用的系數(shù)由索引信號從組中選取。優(yōu)選地，該索引信號可以被調(diào)整，以對該信號處理設(shè)備中的存儲效應(yīng)進(jìn)行校正。
根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供了一種用于校正信號失真的裝置，其通過使用一組自適應(yīng)系數(shù)以調(diào)整結(jié)果信號，從而改善由信號處理設(shè)備響應(yīng)于輸入信號而在輸出信號中所產(chǎn)生的失真，該裝置包括用來使用索引信號選擇在該結(jié)果信號調(diào)整中所使用的系數(shù)的部件；以及用來調(diào)整該索引信號，以對該信號處理設(shè)備中的存儲效應(yīng)進(jìn)行校正的部件。
本發(fā)明還提供了一種用于校正信號失真的方法，其通過使用一組自適應(yīng)系數(shù)以調(diào)整結(jié)果信號，從而改善由信號處理設(shè)備響應(yīng)于輸入信號而在輸出信號中所產(chǎn)生的失真，該方法包括使用索引信號選擇在該結(jié)果信號調(diào)整中所使用的系數(shù)；以及調(diào)整該索引信號，以對該信號處理設(shè)備中的存儲效應(yīng)進(jìn)行校正。
該索引信號的調(diào)整通過以下完成將該索引信號交付以下處理時間移位或者濾波。
在優(yōu)選實施例中，該失真校正為信號處理設(shè)備的線性化。優(yōu)選地，該線性化通過預(yù)矯正進(jìn)行，在這種情況下，結(jié)果信號為到該信號處理設(shè)備的輸入信號。在另一實施例中，該線性化通過前饋結(jié)構(gòu)進(jìn)行，在這種情況下，到該信號處理設(shè)備的輸入信號被測得以提供該結(jié)果信號，并且該結(jié)果信號為該被測得信號，其在使用這些自適應(yīng)系數(shù)進(jìn)行調(diào)整之后，與輸出信號進(jìn)行組合。
在優(yōu)選實施例中，該信號處理設(shè)備為放大器或者放大電路。


現(xiàn)在將參照附圖，描述本發(fā)明的特定實施例(僅作為示例)，其中圖1a為現(xiàn)有具有數(shù)字預(yù)矯正的數(shù)字到RF發(fā)射器的方框圖；圖1b示出當(dāng)輸入信號為數(shù)字IF(中頻)格式時，圖1a中的預(yù)矯正器方框的構(gòu)造；圖1c示出當(dāng)輸入信號為IQ格式時，圖1a中的預(yù)矯正器方框的構(gòu)造；圖2a為根據(jù)本發(fā)明的具有數(shù)字預(yù)矯正的數(shù)字到RF發(fā)射器的方框圖；圖2b示出圖2a中預(yù)矯正器方框的構(gòu)造；圖2c示出圖2a中預(yù)矯正器方框的替換構(gòu)造；圖3a為根據(jù)本發(fā)明另一實施例的具有數(shù)字預(yù)矯正的數(shù)字到RF發(fā)射器的方框圖；圖3b示出圖3a中預(yù)矯正器方框的構(gòu)造；以及圖3c示出圖3a中預(yù)矯正器方框的替換構(gòu)造；具體實施方式
圖1a示出現(xiàn)有具有數(shù)字預(yù)矯正的數(shù)字到RF發(fā)射器的方框圖。在該系統(tǒng)中假定為數(shù)字輸入，然而通過增加下變頻功能以及模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換(A/D)以將RF輸入轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸入，可以使用RF輸入。
RF功率放大器(RFPA)10、以及在較輕程度上上變頻(U/C)器12顯示了產(chǎn)生幅度與相位失真的非線性特性。數(shù)字預(yù)矯正器14用以下方式克服這些非線性修改數(shù)字輸入以形成新的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流，使誤差估計與自適應(yīng)方框16的兩個輸入之間的差異最小。通過在20上數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換(D/A)并且在12上上變頻至低功率上所需RF頻率，該修改后的數(shù)據(jù)流被轉(zhuǎn)換為模擬信號。然后，功率放大器10放大該低功率RF信號，產(chǎn)生了大部分信號失真。借助下變頻器(D/C)24與26上的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換(A/D)，該輸出功率的一個樣本從22反饋到誤差估計方框16。
圖1b與1c中所示的數(shù)字預(yù)矯正方框14的構(gòu)造顯示輸入信號以正交處理，然而也可能以幅度與相位(極坐標(biāo))處理。兩者都允許將幅度與相位兩個失真特性線性化。
在該預(yù)矯正方框構(gòu)造中，數(shù)字輸入樣本由在查找表28、30中所包含的值加權(quán)(相乘)。圖1c的構(gòu)造的缺點在于由于輸入信號的IQ格式，需要更多的乘法器，而優(yōu)點在于可能以較低的時鐘頻率運行，并且在上變頻處理12中有更到的靈活性。通過表索引的方法，從查找表(LUT)中選取給定樣本的適當(dāng)?shù)牟檎冶碇?。該索引一般基于輸入包絡(luò)功率，如此處所示(27)，然而存在其他可能(例如輸入包絡(luò)幅度)。
在該現(xiàn)有技術(shù)中數(shù)字硬件的低效率使用表現(xiàn)在“查找表”(LUT1)28中，該表的值以單位一為中心。因為LUT位于主信號通道，所以其分辨率必須考慮到所需響應(yīng)的線性與非線性兩個方面。例如，如果給定樣本需要5％的增益增加以補償在該功率水平上的非線性，則查找表將包含值1.05000—將此值與輸入樣本相稱將得到所需的增益擴充。然而，為避免引入由LUT中離散數(shù)目的水平所導(dǎo)致的噪聲，LUT表的深度必須足夠，一般在大部分?jǐn)?shù)字式通信應(yīng)用中為12到14位。這需要可觀數(shù)量的數(shù)字硬件資源以存儲該精確度上的這些信息，并且在隨后的乘法與加法步驟中也一樣。
通過只需要存儲LUT的增益誤差部分(在上例中0.05000而不是1.05000)，即去除乘法的線性部分，以下的實施例降低了數(shù)字硬件需求。這就將該數(shù)字系統(tǒng)分辨率(在需要它的地方)集中到準(zhǔn)確地生成所要求的增益壓縮/擴充，并且一般將LUT中位的數(shù)目減少3到4。
下面一些實施例所具備的另一個優(yōu)點在于存儲效應(yīng)將被預(yù)矯正；這在圖1的構(gòu)造中是可能的，其中線性與增益壓縮/擴展項被組合到一個表中。
圖2a的構(gòu)造將特性的線性增益部分與增益誤差部分(壓縮/擴充)分離，其包括數(shù)字延遲32，與失真處理14平行。該延遲32具有單位增益，其作用在于將線性信號與誤差信號在求和點14處時間對準(zhǔn)。因為該處理是以數(shù)字格式進(jìn)行的，所以可以確保精確地進(jìn)行該對準(zhǔn)，由此保持了與現(xiàn)有技術(shù)相同的線性化帶寬。
如圖2b所示，LUTI36現(xiàn)在只包含在給定功率水平上所要求的增益擴充(或壓縮)的值(例如上述的5％)，并且由此該系統(tǒng)的所有分辨率可以被用來表示該值(例如5％)，而一般將在LUTI表中的位的數(shù)目減少3到4。這在圖2b中示出，其中LUTI表顯示以0而不是如圖1b中的1為中心。注意圖2b的預(yù)矯正器構(gòu)造也適用于數(shù)字IQ輸入，盡管此處未顯示。簡要而言，圖2b中的預(yù)矯正器構(gòu)造需要如圖1c所示地去除輸入90°分流器，并且再增加兩個乘法器與減法器。對于所有下面預(yù)矯正器方框構(gòu)造的實施例，可以進(jìn)行類似的從數(shù)字IF到數(shù)字IQ格式的轉(zhuǎn)換。
圖2a系統(tǒng)的其余部分的操作與參照圖1a所描述的相同，不同之處在于現(xiàn)在誤差估計與自適應(yīng)功能只需要計算所需的增益擴充或壓縮，而不計算總體轉(zhuǎn)送特性。因此其能夠運行于所要求(最佳)的分辨率。
圖2a的構(gòu)造對于包含存儲校正也是很理想的，而這對于寬帶寬系統(tǒng)尤其重要。預(yù)矯正器方框14可以采用圖2c中所示的形式以達(dá)到這一點。在I與Q查找表之前的濾波器40、42一般具有不同的特性，以允許功率放大器(PA)10中幅度與相位失真過程中的不同的存儲特性。這些濾波器延遲到這些LUT的輸入包絡(luò)，以匹配在PA 10中發(fā)生的那些過程。它們也可以或者額外地整形供給這些LUT的輸入包絡(luò)。圖2a的重要特征在于增益項的線性與誤差校正部分的分離，其允許相對于線性部分地延遲與濾波誤差校正部分。這種構(gòu)造能夠預(yù)矯正失真結(jié)果的不平衡，其常見于功率放大器。
濾波器I與濾波器Q也可以緊跟各自的LUT之后，然而優(yōu)選實施例為所示位置。
在圖3a與3b中顯示了替換的構(gòu)造。該構(gòu)造滿足了將增益的線性與誤差校正部分分離的要求，而沒有延遲的輸入信號通路。然而，該分離通過以下完成在乘法過程46之前，在44增加常量至LUTI的輸出。此替換構(gòu)造與現(xiàn)有技術(shù)相比具有與圖2的構(gòu)造一樣的優(yōu)點，能夠大大降低LUT的大小，并且允許存儲效應(yīng)校正(圖3b)。
圖2與3的構(gòu)造之間的區(qū)別在于乘法器與加法器的大小的細(xì)微差異。
已經(jīng)就將部分系數(shù)應(yīng)用到結(jié)果信號以改善失真的情況描述了本發(fā)明。當(dāng)然，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，顯然本發(fā)明也可以擴展到在目標(biāo)信號上進(jìn)行某些其他信號處理操作時使用部分系數(shù)，具有對所檢索系數(shù)是部分的這一事實的校正，以得到信號處理操作是使用了完整系數(shù)進(jìn)行的效果。
權(quán)利要求
1.一種用于校正信號失真的裝置，其通過使用一組自適應(yīng)系數(shù)以調(diào)整結(jié)果信號，從而改善由信號處理設(shè)備響應(yīng)于輸入信號而在輸出信號中所產(chǎn)生的失真，該裝置包括用來在該結(jié)果信號調(diào)整中使用部分自適應(yīng)系數(shù)的部件；以及用來對所檢索系數(shù)是部分的這一事實進(jìn)行校正，以得到進(jìn)行該結(jié)果信號調(diào)整是使用了完整系數(shù)的效果的部件。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所檢索的部分自適應(yīng)系數(shù)在其被用于該結(jié)果信號調(diào)整之前被轉(zhuǎn)換為完整的自適應(yīng)系數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中該部分自適應(yīng)系數(shù)被相對于常量地計算，并且每一自適應(yīng)系數(shù)都等于其對應(yīng)的完整的自適應(yīng)系數(shù)減去該常量。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中這些完整的自適應(yīng)系數(shù)的很大部分都接近為該常量所選擇的值。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該部分自適應(yīng)系數(shù)被應(yīng)用于該結(jié)果信號，并且對使用部分自適應(yīng)系數(shù)的校正通過以下完成將該結(jié)果信號的調(diào)整后的版本與該結(jié)果信號的未調(diào)整的版本進(jìn)行組合。
6.如權(quán)利要求1至5任意一項所述的裝置，其中待使用的系數(shù)由索引信號從組中選取。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中該索引信號可以被調(diào)整，以對該信號處理設(shè)備中的存儲效應(yīng)進(jìn)行校正。
8.一種用于校正信號失真的裝置，其通過使用一組自適應(yīng)系數(shù)以調(diào)整結(jié)果信號，從而改善由信號處理設(shè)備響應(yīng)于輸入信號而在輸出信號中所產(chǎn)生的失真，該裝置包括用來使用索引信號選擇在該結(jié)果信號調(diào)整中所使用的系數(shù)的部件；以及用來調(diào)整該索引信號，以對該信號處理設(shè)備中的存儲效應(yīng)進(jìn)行校正的部件。
9.如權(quán)利要求7或8所述的裝置，其中該索引信號的調(diào)整通過以下完成將該索引信號交付以下至少一個處理時間移位或者濾波。
10.如權(quán)利要求1至9任意一項所述的裝置，其中該失真校正為該信號處理設(shè)備的線性化。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中該線性化通過預(yù)矯正進(jìn)行，并且結(jié)果信號為到該信號處理設(shè)備的輸入信號。
12.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中該線性化通過前饋結(jié)構(gòu)進(jìn)行，并且到該信號處理設(shè)備的輸入信號被測得以提供該結(jié)果信號，并且該結(jié)果信號在其使用這些自適應(yīng)系數(shù)進(jìn)行調(diào)整之后，與輸出信號進(jìn)行組合。
13.如權(quán)利要求1至11任意一項所述的裝置，其中該信號處理設(shè)備包含放大部件。
14.一種用于校正信號失真的方法，其通過使用一組自適應(yīng)系數(shù)以調(diào)整結(jié)果信號，從而改善由信號處理設(shè)備響應(yīng)于輸入信號而在輸出信號中所產(chǎn)生的失真，該方法包括該結(jié)果信號調(diào)整中使用部分自適應(yīng)系數(shù)；以及對所檢索系數(shù)是部分的這一事實進(jìn)行校正，以得到進(jìn)行該結(jié)果信號調(diào)整是使用了完整系數(shù)的效果。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所檢索的部分自適應(yīng)系數(shù)在其被用于該結(jié)果信號調(diào)整之前被轉(zhuǎn)換為完整的自適應(yīng)系數(shù)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中該部分自適應(yīng)系數(shù)被相對于常量地計算，并且每一自適應(yīng)系數(shù)都等于其對應(yīng)的完整的自適應(yīng)系數(shù)減去該常量。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中這些完整的自適應(yīng)系數(shù)的很大部分都接近為該常量所選擇的值。
18.如權(quán)利要求14所述的方法，其中該部分自適應(yīng)系數(shù)被應(yīng)用于該結(jié)果信號，并且對使用部分自適應(yīng)系數(shù)的校正通過以下完成將該結(jié)果信號的調(diào)整后的版本與該結(jié)果信號的未調(diào)整的版本進(jìn)行組合。
19.如權(quán)利要求14至18任意一項所述的方法，其中待使用的系數(shù)由索引信號從組中選取。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中該索引信號可以被調(diào)整，以對該信號處理設(shè)備中的存儲效應(yīng)進(jìn)行校正。
21.一種用于校正信號失真的方法，其通過使用一組自適應(yīng)系數(shù)以調(diào)整結(jié)果信號，從而改善由信號處理設(shè)備響應(yīng)于輸入信號而在輸出信號中所產(chǎn)生的失真，該方法包括使用索引信號選擇在該結(jié)果信號調(diào)整中所使用的系數(shù)；以及調(diào)整該索引信號，以對該信號處理設(shè)備中的存儲效應(yīng)進(jìn)行校正。
22.如權(quán)利要求20或21所述的方法，其中該索引信號的調(diào)整通過以下完成將該索引信號交付以下至少一個處理時間移位或者濾波。
23.如權(quán)利要求14至22任意一項所述的方法，其中該失真校正為該信號處理設(shè)備的線性化。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中該線性化通過預(yù)矯正進(jìn)行，并且結(jié)果信號為到該信號處理設(shè)備的輸入信號。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，其中該線性化通過前饋結(jié)構(gòu)進(jìn)行，并且該到該信號處理設(shè)備的輸入信號被測得以提供該結(jié)果信號，并且該結(jié)果信號在其使用這些自適應(yīng)系數(shù)進(jìn)行調(diào)整之后，與輸出信號進(jìn)行組合。
26.如權(quán)利要求14至25任意一項所述的方法，其中該信號處理設(shè)備包含放大部件。
27.一種用于校正信號失真的方法，實質(zhì)上如同上文中參照附圖所描述的一樣。
28.一種用于校正信號失真的裝置，實質(zhì)上如同上文中參照附圖所描述的一樣。
全文摘要
數(shù)字預(yù)矯正器將輸入信號與從查找表中取得的系數(shù)相乘。為降低所需存儲量，這些系數(shù)以部分形式存儲，并且或者該系數(shù)在應(yīng)用到輸入信號之前通過加一常量(44，圖3b)重新構(gòu)造，或者將所檢索的系數(shù)直接應(yīng)用到輸入信號，然后將所得的修改后信號與原來輸入信號相組合(34，圖2a)。
文檔編號H03F1/32GK1539199SQ02815332
公開日2004年10月20日 申請日期2002年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月15日
發(fā)明者馬克·科普, 彼得·凱寧頓, 史蒂文·A·米德, A 米德, 凱寧頓, 馬克 科普 申請人:安德魯公司