本公開(kāi)總體上涉及通信領(lǐng)域，并且具體地，涉及用于自適應(yīng)數(shù)字預(yù)失真的設(shè)備和方法。

背景技術(shù)：

在功率放大器設(shè)計(jì)中，在效率和失真之間存在折中。在“A類(lèi)”條件下操作的放大器產(chǎn)生較少失真但是效率低下，而在“C類(lèi)”條件下操作的放大器相當(dāng)高效但引入顯著的信號(hào)失真。例如，“C類(lèi)”功率放大器通常以非線性方式操作，從而當(dāng)在功率放大器的峰值輸出附近進(jìn)行操作時(shí)，輸入信號(hào)在功率放大器的輸出處失真。雖然效率和失真均是放大器設(shè)計(jì)中的重要考量，但在高功率等級(jí)下效率變得越來(lái)越重要。如此，許多現(xiàn)代發(fā)射器的設(shè)計(jì)者選擇在它們的功率放大器中接受一些非線性以得到良好的效率。

為了試圖限制這種非線性及其對(duì)應(yīng)的失真，在傳統(tǒng)方法中使用了各種線性化技術(shù)。傳統(tǒng)的線性化技術(shù)廣義上可分為反饋、前饋或預(yù)失真。最后提到的技術(shù)(即，預(yù)失真)故意在功率放大器預(yù)期補(bǔ)償功率放大器的期望非線性之前使輸入信號(hào)失真。根據(jù)該技術(shù)，以與放大器行為相反的方式，通過(guò)根據(jù)預(yù)失真函數(shù)使輸入信號(hào)失真來(lái)實(shí)現(xiàn)線性化。預(yù)失真技術(shù)可以應(yīng)用于射頻(RF)、中頻(IF)或基帶。

然而，現(xiàn)有的預(yù)失真技術(shù)不太理想，需要提供改進(jìn)的預(yù)失真功能的功率放大器系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問(wèn)題，本公開(kāi)提供了一種系統(tǒng)，包括：預(yù)失真單元，被配置為通過(guò)以迭代方式直接計(jì)算模型的逆來(lái)基于模型參數(shù)預(yù)失真輸入信號(hào)，并且被配置為在計(jì)算所述逆和更新所述模型參數(shù)之間交替，從而提供預(yù)失真信號(hào)；功率放大器電路，被配置為放大所述預(yù)失真信號(hào)；功率放大器模型，被配置為基于所述預(yù)失真信號(hào)和所述模型參數(shù)通過(guò)所述功率放大器電路對(duì)所述預(yù)失真信號(hào)的放大進(jìn)行建模；以及參數(shù)估計(jì)單元，被配置為基于所述預(yù)失真信號(hào)和誤差信號(hào)更新提供給所述預(yù)失真單元和所述功率放大器模型的所述模型參數(shù)，其中所述誤差信號(hào)表示來(lái)自所述功率放大器電路的輸出信號(hào)與來(lái)自所述功率放大器模型的建模輸出信號(hào)之間的差，并且被配置為通過(guò)所述預(yù)失真單元在更新所述模型參數(shù)與計(jì)算所述模型的逆之間交替來(lái)迭代地更新所述模型參數(shù)。

優(yōu)選地，所述參數(shù)估計(jì)單元被布置在反饋路徑上，所述反饋路徑將所述功率放大器電路的輸出耦合至所述預(yù)失真單元的輸入和所述功率放大器模型的輸入。

優(yōu)選地，還包括：比較器，布置在所述反饋路徑上并且具有耦合至所述功率放大器電路的輸出的第一比較器輸入、耦合至所述功率放大器模型的輸出的第二比較器輸入和向所述參數(shù)估計(jì)單元的輸入提供所述誤差信號(hào)的比較器輸出。

優(yōu)選地，所述輸入信號(hào)是復(fù)數(shù)字基帶信號(hào)。

優(yōu)選地，由于所述輸入信號(hào)的振幅的變化，所述功率放大器電路的放大特性以非線性方式變化；并且其中所述誤差信號(hào)改變所述模型參數(shù)以保持在所述功率放大器電路的輸出處提供的所述輸出信號(hào)的振幅相對(duì)于所述輸入信號(hào)的振幅基本線性。

優(yōu)選地，所述模型參數(shù)從所述參數(shù)估計(jì)單元直接提供給所述預(yù)失真單元并且直接提供給所述功率放大器模型。

優(yōu)選地，還包括：向所述系統(tǒng)提供振幅片段的集合的單元，所述振幅片段的集合在振幅片段邊界處相互結(jié)合；其中針對(duì)每個(gè)振幅片段更新所述模型參數(shù)，并且其中所述預(yù)失真單元和所述功率放大器模型使用所述振幅片段內(nèi)的多項(xiàng)式，其中多項(xiàng)式階可根據(jù)所述放大器的行為針對(duì)不同的振幅片段變化。

優(yōu)選地，所述預(yù)失真單元根據(jù)基于模型參數(shù)調(diào)整的存儲(chǔ)多項(xiàng)式和非存儲(chǔ)多項(xiàng)式的總和計(jì)算所述預(yù)失真信號(hào)。

優(yōu)選地，所述預(yù)失真單元根據(jù)以下函數(shù)計(jì)算所述預(yù)失真信號(hào)：

$z\left(n\right)=\frac{1}{h_{00}}\left(x\right(n)-\underset{k\>0}{\mathrm{\Σ}}{h}_{0k}z(n){\left|z\left(n\right)\right|}^k-\underset{m\>0}{\mathrm{\Σ}}\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{h}_{mk}z(n-m\left){\left|z\left(n-m\right)\right|}^k\right)$

其中h00、h0k和hmk是系數(shù)，并且x(n)表示所述輸入信號(hào)。

優(yōu)選地，所述預(yù)失真單元根據(jù)以下函數(shù)計(jì)算所述預(yù)失真信號(hào)：

$z^{\left(j\right)}\left(n\right)=\frac{1}{h_{000}}\[x\left(n\right)-z^{(j-1)}\left(n\right)\{L_0\left(\right|z^{(j-1)}\left(n\right)\left|\right)-\underset{g}{\mathrm{\Σ}}{L}_g\left(\right|z\left(n-g\right)\left|\right)\}-p\left(x\right(n-1),\mathrm{...}x(n-m-G\left)\right)\]$

其中x(n)表示所述輸入信號(hào)。

此外，還提供了一種系統(tǒng)，包括：預(yù)失真單元，被配置為基于模型參數(shù)預(yù)失真輸入信號(hào)，從而提供預(yù)失真信號(hào)；頻率上變換元件，用于上變換所述預(yù)失真信號(hào)的頻率，從而提供上變換預(yù)失真信號(hào)；功率放大器電路，被配置為放大所述上變換預(yù)失真信號(hào)，從而提供上變換輸出信號(hào)；功率放大器模型，被配置為基于所述預(yù)失真信號(hào)和所述模型參數(shù)通過(guò)所述功率放大器對(duì)所述上變換預(yù)失真信號(hào)的放大進(jìn)行建模；以及反饋路徑，將所述功率放大器電路的輸出耦合至所述預(yù)失真單元和所述功率放大器模型，其中所述反饋路徑包括：下變換元件，用于下變換所述上變換輸出信號(hào)，從而提供下變換輸出信號(hào)，其中所述反饋路徑被配置為基于所述下變換輸出信號(hào)與來(lái)自所述功率放大器模型的建模放大輸出信號(hào)之間的差來(lái)更新所述模型參數(shù)。

優(yōu)選地，所述模型參數(shù)從位于所述反饋路徑上的參數(shù)估計(jì)單元直接提供給所述預(yù)失真單元并直接提供給所述功率放大器模型。

優(yōu)選地，所述反饋路徑包括：參數(shù)估計(jì)單元，被配置為基于所述預(yù)失真信號(hào)和誤差信號(hào)更新所述模型參數(shù)，其中所述誤差信號(hào)表示所述下變換輸出信號(hào)與所述建模放大輸出信號(hào)之間的差。

優(yōu)選地，所述反饋路徑還包括：比較器，布置在所述反饋路徑上并具有耦合至所述功率放大器電路的輸出的第一比較器輸入、耦合至所述功率放大器模型的輸出的第二比較器輸入和向所述參數(shù)估計(jì)單元的輸入提供所述誤差信號(hào)的比較器輸出。

優(yōu)選地，所述預(yù)失真單元根據(jù)基于模型參數(shù)調(diào)整的存儲(chǔ)多項(xiàng)式和非存儲(chǔ)多項(xiàng)式的總和計(jì)算所述預(yù)失真信號(hào)。

優(yōu)選地，使用具有第一時(shí)鐘頻率的第一時(shí)鐘計(jì)算所述非存儲(chǔ)多項(xiàng)式，并且其中使用具有第二時(shí)鐘頻率的第二時(shí)鐘計(jì)算所述存儲(chǔ)多項(xiàng)式，所述第一時(shí)鐘頻率大于所述第二時(shí)鐘頻率。

優(yōu)選地，所述預(yù)失真單元根據(jù)以下函數(shù)計(jì)算所述預(yù)失真信號(hào)：

$z\left(n\right)=\frac{1}{h_{00}}\left(x\right(n)-\underset{k\>0}{\mathrm{\Σ}}{h}_{0k}z(n){\left|z\left(n\right)\right|}^k-\underset{m\>0}{\mathrm{\Σ}}\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{h}_{mk}z(n-m\left){\left|z\left(n-m\right)\right|}^k\right)$

其中h00、h0k和hmk是系數(shù)，并且x(n)表示所述輸入信號(hào)。

優(yōu)選地，所述預(yù)失真單元根據(jù)以下函數(shù)計(jì)算所述預(yù)失真信號(hào)：

$z^{\left(j\right)}\left(n\right)=\frac{1}{h_{000}}\[x\left(n\right)-z^{(j-1)}\left(n\right)\{L_0\left(\right|z^{(j-1)}\left(n\right)\left|\right)-\underset{g}{\mathrm{\Σ}}{L}_g\left(\right|z\left(n-g\right)\left|\right)\}-p\left(x\right(n-1),\mathrm{...}x(n-m-G\left)\right)\]$

其中x(n)表示所述輸入信號(hào)。

優(yōu)選地，所述輸入信號(hào)是復(fù)數(shù)字基帶信號(hào)。

優(yōu)選地，由于所述輸入信號(hào)的振幅的變化，所述功率放大器電路的放大特性以非線性方式變化；并且其中所述誤差信號(hào)改變所述模型參數(shù)以保持在所述功率放大器電路的輸出處提供的所述輸出信號(hào)的振幅相對(duì)于所述輸入信號(hào)的振幅基本線性。

此外，還提供了一種系統(tǒng)，包括：預(yù)失真單元，被配置為基于模型參數(shù)預(yù)失真輸入信號(hào)，從而提供預(yù)失真信號(hào)；非線性電路，被配置為處理所述預(yù)失真信號(hào)；非線性電路模型，被配置為基于所述預(yù)失真信號(hào)和所述模型參數(shù)通過(guò)所述非線性電路對(duì)所述預(yù)失真信號(hào)的處理進(jìn)行建模；以及反饋路徑，將所述非線性電路的輸出耦合至所述預(yù)失真單元和非線性電路模型，其中所述反饋路徑被配置為基于來(lái)自所述非線性電路的輸出信號(hào)與來(lái)自所述非線性電路模型的建模輸出信號(hào)之間的差更新所述模型參數(shù)，并且將所更新的模型參數(shù)從位于所述反饋路徑上的參數(shù)估計(jì)單元直接提供給所述預(yù)失真單元并直接提供給所述非線性電路模型。

此外，還提供了一種無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)射的方法，包括：接收輸入信號(hào)；基于模型參數(shù)h預(yù)失真所述輸入信號(hào)，從而得到預(yù)失真信號(hào)；使用功率放大器電路放大所述預(yù)失真信號(hào)，從而提供輸出信號(hào)；將建模輸出信號(hào)的采樣與所述輸出信號(hào)的采樣進(jìn)行比較以提供誤差信號(hào)，其中所述誤差信號(hào)表示所述建模輸出信號(hào)的采樣與所述輸出信號(hào)的采樣之間的差；使用最小二乘估計(jì)來(lái)更新所述模型參數(shù)，以最小化所述誤差信號(hào)；以及基于所更新的模型參數(shù)來(lái)更新所述建模輸出信號(hào)和所述預(yù)失真信號(hào)。

優(yōu)選地，通過(guò)以K次迭代估計(jì)非存儲(chǔ)多項(xiàng)式以及以M次迭代估計(jì)存儲(chǔ)多項(xiàng)式、通過(guò)迭代地近似所述功率放大器電路的逆來(lái)更新所述模型參數(shù)，其中K大于M。

優(yōu)選地，根據(jù)以下函數(shù)計(jì)算所述預(yù)失真信號(hào)：

$z\left(n\right)=\frac{1}{h_{00}}\left(x\right(n)-\underset{k\>0}{\mathrm{\Σ}}{h}_{0k}z(n){\left|z\left(n\right)\right|}^k-\underset{m\>0}{\mathrm{\Σ}}\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{h}_{mk}z(n-m\left){\left|z\left(n-m\right)\right|}^k\right)$

其中h00、h0k和hmk是系數(shù)，并且x(n)表示所述輸入信號(hào)。

優(yōu)選地，根據(jù)以下函數(shù)計(jì)算所述預(yù)失真信號(hào)：

$z^{\left(j\right)}\left(n\right)=\frac{1}{h_{000}}\[x\left(n\right)-z^{(j-1)}\left(n\right)\{L_0\left(\right|z^{(j-1)}\left(n\right)\left|\right)-\underset{g}{\mathrm{\Σ}}{L}_g\left(\right|z\left(n-g\right)\left|\right)\}-p\left(x\right(n-1),\mathrm{...}x(n-m-G\left)\right)\]$

其中x(n)表示所述輸入信號(hào)。

附圖說(shuō)明

以下說(shuō)明和附圖詳細(xì)闡述了本發(fā)明的特性方面和實(shí)施方式。它們是可采用本發(fā)明原理的各種方式中的少數(shù)方式。

圖1示出了根據(jù)一些實(shí)施例的具有改進(jìn)的自適應(yīng)預(yù)失真的發(fā)射系統(tǒng)。

圖2示出了根據(jù)一些實(shí)施例的使用I-Q數(shù)據(jù)的發(fā)射系統(tǒng)的框圖。

圖3示出了根據(jù)一些實(shí)施例的預(yù)失真單元的框圖。

圖4示出了根據(jù)一些實(shí)施例的流程圖格式的方法。

圖5示出了根據(jù)一些實(shí)施例的使用分段式逐段近似(segment-wise piecewise approximation)的預(yù)失真單元的框圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明，其中類(lèi)似標(biāo)號(hào)的元件表示類(lèi)型的部分。提供附圖和附圖的描述是為了說(shuō)明的目的而不以任何方式限制權(quán)利要求的范圍。

本公開(kāi)提供了使用預(yù)失真來(lái)改進(jìn)非線性設(shè)備的線性化的改進(jìn)發(fā)射系統(tǒng)。這種非線性設(shè)備的示例可以包括功率放大器(諸如無(wú)線基站)、線纜收發(fā)器中的線驅(qū)動(dòng)器、用于光纖通信收發(fā)器的電-光轉(zhuǎn)換器、功率放大器測(cè)試和表征設(shè)備。

圖1示出了根據(jù)一些實(shí)施例的具有改進(jìn)的自適應(yīng)預(yù)失真的發(fā)射系統(tǒng)100的示例。發(fā)射系統(tǒng)100包括系統(tǒng)輸入102，在系統(tǒng)輸入102處接收諸如復(fù)數(shù)字基帶信號(hào)的輸入信號(hào)x(n)。系統(tǒng)100還具有系統(tǒng)輸出104，在系統(tǒng)輸出104處提供諸如中頻(IF)或RF信號(hào)的輸出信號(hào)y’(t)。理想地，輸出信號(hào)y’(t)具有與輸入信號(hào)x(n)相同的信號(hào)特性，但是在IF或RF處且具有放大的振幅。而傳統(tǒng)的輸出信號(hào)通常以非線性方式被放大(從而輸出信號(hào)可以以較大的信號(hào)振幅被不期望地壓縮，例如由于飽和)，如本文更詳細(xì)解釋的，系統(tǒng)100由于本文提供的自適應(yīng)預(yù)失真技術(shù)而顯示出基本線性的放大。因此，與輸出信號(hào)的振幅會(huì)隨時(shí)間以非線性方式失真的傳統(tǒng)方法相比，系統(tǒng)100限制了注入到輸出信號(hào)中的信號(hào)失真量，從而提高了系統(tǒng)的信號(hào)質(zhì)量。

為了實(shí)現(xiàn)該行為，發(fā)射系統(tǒng)100包括預(yù)失真單元106、功率放大器電路108和功率放大器模型110，其中功率放大器模型110使用數(shù)字模型(諸如多項(xiàng)式近似)對(duì)功率放大器電路108放大信號(hào)進(jìn)行建模。耦合器112將極小部分的RF輸出信號(hào)y’(t)傳送回到產(chǎn)生基帶反饋信號(hào)y(n)的反饋路徑114上，同時(shí)輸出信號(hào)的幾乎所有的功率繼續(xù)到輸出104和發(fā)射(TX)天線。反饋路徑114從耦合器112延伸回預(yù)失真單元106和功率放大器模型110。反饋路徑114包括比較器116和參數(shù)估計(jì)單元118。比較器116的第一比較器輸入耦合至耦合器112的輸出，第二比較器輸入耦合至功率放大器模型110的輸出，并且比較器輸出向參數(shù)估計(jì)單元118的輸入提供誤差信號(hào)e(n)。

現(xiàn)在描述系統(tǒng)100的操作示例。在第一時(shí)間周期期間，輸入信號(hào)x(n)被提供給預(yù)失真單元106的輸入，并且預(yù)失真單元106基于模型參數(shù)h來(lái)預(yù)失真輸入信號(hào)x(n)，從而在預(yù)失真單元106的輸出處提供預(yù)失真信號(hào)z(n)。然后，該預(yù)失真信號(hào)z(n)(其通常為數(shù)字信號(hào))通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)被轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，然后通過(guò)塊120中的上變換元件將該模擬信號(hào)的頻率進(jìn)行上變換。功率放大器電路108放大上變換的預(yù)失真信號(hào)z’(t)，從而提供輸出信號(hào)y(t)。理想地，輸出信號(hào)y(t)將是輸入信號(hào)的線性放大(和模擬上變換)版本，但是實(shí)際上，第一時(shí)間周期期間的輸出信號(hào)y(t)可以示出一些附加的非線性，諸如信號(hào)峰值的壓縮或飽和(例如，下沖，undershoot)。

如輸出信號(hào)y’(t)所示，輸出信號(hào)y(t)的功率的大部分通過(guò)輸出104發(fā)射至TX天線，但是耦合器112將輸出信號(hào)功率的小部分傳輸?shù)椒答伮窂?14用于分析。反饋路徑114使用下變換和ADC元件122來(lái)下變換輸出信號(hào)并將該信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，從而產(chǎn)生基帶反饋信號(hào)y(n)。比較器116將基帶反饋信號(hào)y(n)與來(lái)自功率放大器模型110的建模輸出信號(hào)y(n)-e(n)進(jìn)行比較，從而提供誤差信號(hào)e(n)。該誤差信號(hào)e(n)表示基帶反饋信號(hào)y(n)與建模輸出信號(hào)曲線y(n)-e(n)上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的差異?；谡`差信號(hào)e(n)和預(yù)失真信號(hào)z(n)，參數(shù)估計(jì)單元118通過(guò)量dh更新模型參數(shù)，并且更新的模型參數(shù)h隨后被反饋回預(yù)失真單元106和功率放大器模型110。

為了補(bǔ)償功率放大器電路108中的非線性，參數(shù)估計(jì)單元118使用最小二乘估計(jì)迭代地更新模型參數(shù)h，并使用該模型參數(shù)h來(lái)以最小化誤差信號(hào)e(n)的方式調(diào)整功率放大器模型110和預(yù)失真單元106。以這種方式，隨著時(shí)間的推移，基帶反饋信號(hào)y(n)和更重要的輸出信號(hào)y’(t)變得相對(duì)于輸入信號(hào)x(n)更加線性(即，誤差e(n)隨時(shí)間變小)。例如，在第一時(shí)間周期期間，建模功率放大器輸出y(n)-e(n)是輸入信號(hào)x(n)的線性放大版本，但是基帶反饋信號(hào)y(n)可由于功率放大器電路108的飽和而下沖建模輸出信號(hào)y(n)-e(n)。參數(shù)估計(jì)單元118更新模型參數(shù)h以相對(duì)于第二時(shí)間周期(在第一時(shí)間周期之后)的輸入信號(hào)x(n)稍微增加預(yù)失真信號(hào)z(n)的振幅。因此，由于預(yù)失真單元106和功率放大器模型110均在第二時(shí)間周期內(nèi)接收更新模型參數(shù)h，所以基帶反饋信號(hào)y(n)在第二時(shí)間周期內(nèi)更接近功率放大器模型輸出信號(hào)y(n)-e(n)，并且相對(duì)于第一時(shí)間周期減少誤差信號(hào)e(n)。該反饋以不間斷的方式持續(xù)，并且在多個(gè)更新周期之后，基帶反饋信號(hào)y(n)基本是輸入信號(hào)x(n)的線性放大版本。因此，預(yù)失真單元106以迭代方式通過(guò)直接計(jì)算功率放大器模型110的逆(inverse)來(lái)基于模型參數(shù)h預(yù)失真輸入信號(hào)x(n)。預(yù)失真單元106在計(jì)算功率放大器模型110的反轉(zhuǎn)和更新模型參數(shù)h之間交替，從而提供預(yù)失真信號(hào)z(n)。

應(yīng)該理解，所公開(kāi)的自適應(yīng)預(yù)失真技術(shù)可以使用分段式逐段多項(xiàng)式近似。因此，振幅范圍被劃分為多個(gè)振幅片段，并且模型參數(shù)h針對(duì)這些振幅片段順序更新。預(yù)失真單元和功率放大器模型可以使用在每個(gè)振幅片段內(nèi)連續(xù)且可微分的多項(xiàng)式，并且在振幅片段邊界處可以具有或者可以不具有“扭結(jié)(kink)”(根據(jù)多項(xiàng)式階)。對(duì)于每個(gè)振幅片段更新模型參數(shù)，并且預(yù)失真單元和功率放大器模型使用振幅片段內(nèi)的多項(xiàng)式，其中多項(xiàng)式階可以根據(jù)放大器的行為而針對(duì)不同的振幅片段變化。

在一些實(shí)施例中，圖1中的一些單元和/或電路可以以硬件實(shí)施，而圖1的其他單元可以以軟件實(shí)施。例如，在一些實(shí)施例中，功率放大器電路108包括在分立的集成電路上，而預(yù)失真單元106、功率放大器模型110、比較器116和參數(shù)估計(jì)單元118例如可以在專(zhuān)用集成電路(ASIC)或現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)中實(shí)施。在其他實(shí)施例中，預(yù)失真單元106、功率放大器模型110、比較器116和參數(shù)估計(jì)單元118被實(shí)施為在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)且在處理器(諸如，微處理器、微控制器、基帶處理器或數(shù)字信號(hào)處理器)上執(zhí)行的指令。在又一些實(shí)施例中，所有部件可以集成在單個(gè)單片IC上，或者在IC封裝件中集成在由相互堆疊的多個(gè)管芯組成的三維封裝IC中。

圖2示出了在IQ發(fā)射器200的條件下使用自適應(yīng)預(yù)失真技術(shù)的示例。在該示例中，輸入信號(hào)具有I數(shù)據(jù)和Q數(shù)據(jù)分量，它們以基帶信號(hào)的形式來(lái)由基帶處理器202提供。無(wú)線地從RF天線204發(fā)射輸出信號(hào)y’(t)。通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)(206,208)、I和Q混合器(210,212)以及本地振蕩器(LO)(214)(其提供在I和Q數(shù)據(jù)路徑之間具有90°相移的LO信號(hào))來(lái)實(shí)現(xiàn)離散時(shí)間-連續(xù)時(shí)間轉(zhuǎn)換、離散振幅-連續(xù)振幅轉(zhuǎn)換以及預(yù)失真信號(hào)的上變換。雖然圖2示出了IQ發(fā)射器，但自適應(yīng)預(yù)失真技術(shù)還可以應(yīng)用于其他類(lèi)型的發(fā)射器(諸如極發(fā)射器)，這些都落入本公開(kāi)的范圍內(nèi)。

示例1

為了提供如何可以在該系統(tǒng)100和其他發(fā)射系統(tǒng)中實(shí)施預(yù)失真單元106和功率放大器模型110的更加詳細(xì)的示例，以下描述提供了系統(tǒng)更加嚴(yán)格的數(shù)學(xué)處理。在該系統(tǒng)中，預(yù)失真單元106迭代地調(diào)整為連續(xù)表示功率放大器電路108的逆。

在第一步驟中，初始參數(shù)h被提供給功率放大器模型110，并處理初始輸入數(shù)據(jù)x(n)。利用該初始參數(shù)h得到的模型輸出y(n)-e(n)然后與反饋信號(hào)y(n)相比較，得到誤差信號(hào)向量e(n)。然后，利用最小二乘估計(jì)，參數(shù)估計(jì)單元118使用誤差信號(hào)向量e(n)和預(yù)失真信號(hào)向量z(n)來(lái)估計(jì)更新向量dh。這可以通過(guò)以下矩陣操作來(lái)進(jìn)行：

dh＝(Z^HZ)^-1Z^He (1a)

其中，矩陣Z包含根據(jù)功率放大器模型110的所有非線性輸入信號(hào)組合，并且上標(biāo)H表示厄密共軛轉(zhuǎn)置。為了穩(wěn)定用于向量dh的解，通過(guò)以以下方式添加系數(shù)μ來(lái)調(diào)整等式(1a)：

dh＝(Z^HZ+μI)^-1Z^He (1b)

其中，可以選擇μ來(lái)折中殘留誤差和解向量dh的規(guī)范(norm)。這種規(guī)范步驟幫助得到“小”(根據(jù)規(guī)范)系數(shù)向量以確保預(yù)失真單元106的穩(wěn)定性。

如果根據(jù)(1b)來(lái)計(jì)算dh，則可以更具以下等式來(lái)更新模型參數(shù)向量h：

h⁽ⁱ⁺¹⁾＝h⁽ⁱ⁾+μdh (2)

其被提供給功率放大器模型110并用于計(jì)算預(yù)失真單元106的功率放大器的逆。參數(shù)μ控制更新速度。一旦計(jì)算了更新功率放大器的逆，就針對(duì)功率放大器模型110和預(yù)失真單元106更新參數(shù)h以更好地反映功率放大器電路108的實(shí)際的逆。在環(huán)路內(nèi)執(zhí)行整個(gè)過(guò)程來(lái)以迭代方式改進(jìn)線性化，并且跟蹤在功率放大器電路108的行為隨時(shí)間變化的情況下使用的預(yù)失真的量。

為了利用預(yù)失真單元106獲得良好的總體線性化性能，功率放大器模型110需要生成基帶反饋信號(hào)y(n)的良好近似。通常，具有或不具有存儲(chǔ)的非線性模型(諸如Wiener多項(xiàng)式、Hammerstein多項(xiàng)式、存儲(chǔ)多項(xiàng)式或廣義存儲(chǔ)多項(xiàng)式)可用于功率放大器模型110。為了說(shuō)明，本公開(kāi)相對(duì)于存儲(chǔ)多項(xiàng)式如下描述了概念，其是用于寬帶應(yīng)用的良好基本模型：

$\hat{y}\left(n\right)=h_{00}z\left(n\right)+\underset{k\>0}{\mathrm{\Σ}}{h}_{0k}z\left(n\right){\left|z\left(n\right)\right|}^k+\underset{m\>0}{\mathrm{\Σ}}\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{h}_{mk}z(n-m){\left|z(n-m)\right|}^k---\left(3\right)$

在等式(3)中，h_mk表示參數(shù)向量h的元素，其必須被估計(jì)以使圖1中的誤差信號(hào)e(n)的平方振幅最小化。等式(3)的右手側(cè)的前兩項(xiàng)是非存儲(chǔ)(memory-less)多項(xiàng)式，而其他項(xiàng)是存儲(chǔ)多項(xiàng)式。存儲(chǔ)多項(xiàng)式的輸出不僅是當(dāng)前輸入信號(hào)的函數(shù)，而且還是過(guò)往的輸入信號(hào)和/或輸出信號(hào)的函數(shù)；而非存儲(chǔ)多項(xiàng)式僅是當(dāng)前輸入信號(hào)的函數(shù)。

由于基帶反饋信號(hào)y(n)與輸入信號(hào)x(n)理想地相同，所以(3)的左側(cè)被設(shè)置為等于輸入信號(hào)x(n)，并且等式(3)被重新布置以根據(jù)以下等式產(chǎn)生預(yù)失真信號(hào)z(n)：

因此，由預(yù)失真單元106提供的預(yù)失真信號(hào)z(n)可以通過(guò)執(zhí)行非存儲(chǔ)多項(xiàng)式(H1)和存儲(chǔ)多項(xiàng)式(H2)的相加來(lái)計(jì)算。

如圖3的框圖所示，等式(4)的預(yù)失真信號(hào)z(n)可以通過(guò)具有非線性反饋的預(yù)失真單元300來(lái)計(jì)算。預(yù)失真單元300可以在緩沖器302中存儲(chǔ)輸入信號(hào)x(n)。系數(shù)1/h₀₀(304)可以應(yīng)用于302中的緩沖輸入信號(hào)。延遲元件(緩沖器)(306)為非存儲(chǔ)多項(xiàng)式處理器(308)提供輸入。由于在(4)的右側(cè)需要由(4)給出的預(yù)失真信號(hào)z(n)，所以以迭代方式計(jì)算z(n)。在第一迭代中，(4)右側(cè)的(未知)z(n)被x(n)替換，產(chǎn)生z(n)的第一近似，其被用于代替(4)的右側(cè)的z(n)的第二迭代，以此類(lèi)推。由于使用預(yù)失真信號(hào)z(n)計(jì)算預(yù)失真信號(hào)z(n)是非因果操作，所以H1塊310在時(shí)鐘速度f(wàn)clk x K上運(yùn)行。在多次迭代(通常為K次)之后，z(n)將收斂并且將足夠精確以生成下一采樣z(n+1)，其再次為近似并且需要再次進(jìn)行K次迭代來(lái)得到精確的結(jié)果。為了執(zhí)行這種遞歸操作，H1塊310和H2塊312(對(duì)應(yīng)于等式(4)中的H1和H2)以不同的時(shí)鐘速度運(yùn)行。H1塊310以頻率fclk x K運(yùn)行，而H2塊312以頻率fclk運(yùn)行(即，H1塊310運(yùn)行的速度是H2塊312運(yùn)行的速度的K倍)，因?yàn)轭A(yù)失真單元執(zhí)行K次迭代來(lái)確定期望的預(yù)失真信號(hào)z(n)的一個(gè)采樣。如此，等式(4)可以以最終的形式被重寫(xiě)：

其中，z⁽⁰⁾(n)＝x(n)，并且h是近似預(yù)失真信號(hào)z(n)的迭代數(shù)量。

圖4將預(yù)失真操作示為流程圖400以再次強(qiáng)調(diào)通過(guò)110和預(yù)失真單元106改進(jìn)功率放大器模型的嵌套操作。

方法400開(kāi)始于402，其中接收輸入信號(hào)x(n)。在一些實(shí)施例中，輸入信號(hào)是數(shù)字基帶信號(hào)。例如，輸入信號(hào)可以是IQ基帶信號(hào)形式的復(fù)數(shù)字基帶信號(hào)，或者可以是數(shù)字極基帶信號(hào)。

在404中，基于模型參數(shù)h來(lái)預(yù)失真輸入信號(hào)x(n)，從而得到預(yù)失真信號(hào)z(n)。在塊404內(nèi)，在414中，在預(yù)失真單元中計(jì)算用于預(yù)失真信號(hào)z(n)的采樣。該采樣被迭代計(jì)算K次以提供功率放大器電路的逆的良好近似。

在406中，在數(shù)模轉(zhuǎn)換和上變換之后，使用功率放大器電路，預(yù)失真信號(hào)是放大信號(hào)，從而通過(guò)耦合、下變換和模數(shù)轉(zhuǎn)換提供基帶反饋信號(hào)y(n)。

在408中，建模輸出信號(hào)或預(yù)失真信號(hào)z(n)的N個(gè)采樣與基帶反饋信號(hào)y(n)的N個(gè)采樣進(jìn)行比較，以提供誤差信號(hào)e(n)。誤差信號(hào)表示所比較信號(hào)之間的差。

在410中，使用最小二乘估計(jì)來(lái)計(jì)算模型參數(shù)h的更新dh，以使誤差信號(hào)e(n)最小化。

在412中，基于更新模型參數(shù)(h⁽ⁱ⁺¹⁾＝h⁽ⁱ⁾+μdh)來(lái)更新功率放大器模型和預(yù)失真單元。

示例2

在圖3所示的預(yù)失真單元300以及對(duì)應(yīng)的等式(3)到(5)中，本公開(kāi)考慮存儲(chǔ)多項(xiàng)式用于建模。存儲(chǔ)多項(xiàng)式僅沿著一般的沃爾特拉核的對(duì)角線結(jié)合存儲(chǔ)，這會(huì)限制可實(shí)現(xiàn)的線性化性能，尤其在更加復(fù)雜的高效率功率放大器架構(gòu)中，諸如多爾蒂架構(gòu)。因此，本公開(kāi)還提供了能夠?qū)崿F(xiàn)如下描述的強(qiáng)有力模型類(lèi)型的靈活架構(gòu)：

$\hat{y}\left(n\right)=h_{000}z\left(n\right)+z\left(n\right)\left(L_0\right(\left|z\left(n\right)\right|)+\underset{g}{\mathrm{\Σ}}{L}_g(\left|z\left(n-g\right)\right|\left)\right)+p\left(z\right(n-1),\mathrm{...},z(n-M-G\left)\right)$

其中，Li是取決于系數(shù)的算子，并且最后的項(xiàng)僅取決于來(lái)自過(guò)去的輸入采樣。作為示例，已知一般化(generalized)的存儲(chǔ)多項(xiàng)式(GMP)模型可被映射到該架構(gòu)上。此外，可以有利地將分段式逐段多項(xiàng)式近似用于該架構(gòu)。分段式逐段多項(xiàng)式近似可如下書(shū)寫(xiě)：

$\hat{y}\left(n\right)=h_{000}z\left(n\right)+z\left(n\right)\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{h}_{00k}\left|\right|z\left(n\right)|-{\mathrm{\β}}_k|+z\left(n\right)\underset{g}{\mathrm{\Σ}}\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{h}_{0gk}\left|\right|z(n-g)|-{\mathrm{\β}}_k|+p\left(z\right(n-1),\mathrm{...},z(n-M-G\left)\right)$$\left(6\right)$

等式(6)可以類(lèi)似于存儲(chǔ)多項(xiàng)式模型來(lái)重新布置，并且可以映射到該架構(gòu)上，從而獲得用于預(yù)失真信號(hào)的以下近似：

$z^{\left(j\right)}\left(n\right)=\frac{1}{h_{000}}\[x\left(n\right)-z^{(j-1)}\left(n\right)\{L_0\left(\right|z^{(j-1)}\left(n\right)\left|\right)-\underset{g}{\mathrm{\Σ}}{L}_g\left(\right|z\left(n-g\right)\left|\right)\}-p\left(z\right(n-1),\mathrm{...}z(n-m-G\left)\right)\]---\left(7\right)$

其中，算子L描述了等式(6)中的和式。算子L可以實(shí)施為函數(shù)或查找表。

圖5示出了通過(guò)等式(7)描述的預(yù)失真單元架構(gòu)500。在圖5中，在緩沖器502處接收輸入信號(hào)x(n)。第一相加元件504向存儲(chǔ)在緩沖器506中的第一集合的多項(xiàng)式應(yīng)用輸入信號(hào)。508處得到的信號(hào)被提供給第二相加元件510，其將提供預(yù)失真信號(hào)z^j(n)。為了保持預(yù)失真信號(hào)調(diào)整以表示功率放大器的逆，預(yù)失真信號(hào)在512處被緩沖，然后被提供給絕對(duì)值確定元件514以及乘法器或混合器516。然后，z^j(n)的絕對(duì)值(或振幅)被應(yīng)用于第一算子L0。分別存儲(chǔ)在緩沖器518、…、520中的其他算子L1、…、Lg也在第三相加元件522處被考慮。結(jié)果是提供用于發(fā)射系統(tǒng)的良好線性的分段式逐段多項(xiàng)式近似。

雖然本文所示的方法被說(shuō)明和描述為一系列動(dòng)作或事件，但應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于這些動(dòng)作或事件的排序。例如，根據(jù)本發(fā)明，除本文所示和/或描述的之外，一些動(dòng)作可以以不同順序發(fā)生和/或與其他動(dòng)作或事件同時(shí)發(fā)生。此外，不是需要所有示出的步驟來(lái)實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法。此外，根據(jù)本發(fā)明的方法可以與本文所示和描述的系統(tǒng)的操作相關(guān)聯(lián)以及與未示出的其他系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，其中所有這種實(shí)施都被與其落入本發(fā)明和所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。

盡管參照一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式說(shuō)明和描述了本發(fā)明，但不在背離所附權(quán)利要求的精神和范圍的情況下，可以對(duì)所示示例進(jìn)行更改和/或修改。

具體地，關(guān)于通過(guò)上述部件或結(jié)構(gòu)(塊、單元、組件、設(shè)備、電路、系統(tǒng)等)執(zhí)行的各種功能，用于描述這些部件的術(shù)語(yǔ)(包括“裝置”)對(duì)應(yīng)于執(zhí)行所述部件的特定功能的任何部件或結(jié)構(gòu)(或者另一種功能等效實(shí)施例)，除非另有指定，即使與執(zhí)行本發(fā)明的所示示例性實(shí)施方式的功能的所公開(kāi)結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上不等效。

此外，雖然本發(fā)明的特定特征僅相對(duì)于多種實(shí)施方式中的一種進(jìn)行了描述，但這些特征可以與其他實(shí)施方式的一個(gè)或多個(gè)其他特征組合，這對(duì)于給定或特定的應(yīng)用是期望和有利的。此外，在詳細(xì)描述和權(quán)利要求中使用術(shù)語(yǔ)“包括”、“具有”或它們的變形，這種術(shù)語(yǔ)以類(lèi)似于術(shù)語(yǔ)“包含”的方式是包括性的。此外，在詳細(xì)描述和權(quán)利要求中使用術(shù)語(yǔ)“數(shù)量”、“多個(gè)”、“系列”或它們的變形，這些術(shù)語(yǔ)包括任何數(shù)量，包括但不限于正整數(shù)、負(fù)整數(shù)、零和其他值。