使用具有增強(qiáng)模數(shù)轉(zhuǎn)換的集成信號(hào)分析器的rf功率放大器中的自適應(yīng)控制的數(shù)字預(yù)失真的制作方法
【專利說明】使用具有増強(qiáng)模數(shù)轉(zhuǎn)換的集成信號(hào)分析器的RF功率放大 器中的自適應(yīng)控制的數(shù)字預(yù)失真
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)?jiān)O(shè)及于2013年5月17日遞交的題為"CrestFactorReductionfor Band-LimitedMulti-CarrierSi即als"、序列號(hào)No. 13/897, 119的同時(shí)待審的美國專利申 請(qǐng)（"同時(shí)待審的申請(qǐng)"）。通過引用的方式將該共同待審的申請(qǐng)的公開內(nèi)容全部并入本文 中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明設(shè)及在功率放大器中的信號(hào)預(yù)失真技術(shù)。具體而言，本發(fā)明設(shè)及結(jié)合集成 信號(hào)分析器使用的信號(hào)預(yù)失真技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0004]自適應(yīng)數(shù)字預(yù)失真值PD)是廣泛用于"第S代"（3G)無線通信系統(tǒng)的宏蜂窩基站 的技術(shù)。在3G宏蜂窩基站中，功率放大器通常具有42-48地m的輸出功率。相比之下，在 "第四代"（4G)及W上的無線通信系統(tǒng)中，通常期望小蜂窩基站，其中典型的功率放大器具 有27-35地m的輸出功率。由于該種小蜂窩基站中的放大器的輸出功率比3G基站的宏蜂窩 基站低10-20地，因此需要將4G小蜂窩基站中的預(yù)失真電路的功率損耗減少10-20地，W便 維持總功率效率。另外，還需要將預(yù)失真電路的成本減少10%，該相當(dāng)于宏蜂窩基站的典型 預(yù)算的大約1%。
[0005]在現(xiàn)有技術(shù)中，自適應(yīng)數(shù)字預(yù)失真技術(shù)使用昂貴的高速度和高精確度的模數(shù)轉(zhuǎn)換 器（ADC)來獲取功率放大器（PA)的輸出信號(hào)的準(zhǔn)確波形。當(dāng)PA的非線性提高了PA的輸 出帶寬并且當(dāng)需要中頻下變頻來消除I/Q失衡時(shí)，該種自適應(yīng)數(shù)字預(yù)失真應(yīng)用中的ADC的 采樣速率通常是原始RF帶寬的10倍或更多，對(duì)于具有20-100MHZ的帶寬的RF信號(hào)，ADC 的采樣速率通常在每秒200至1000百萬采樣（M巧之間（例如，對(duì)于4載波WCDMA信號(hào)為 240MS/S)。另外，為了檢測低至-60地C的帶外發(fā)射，ADC需要大約11的有效位數(shù)巧NOB)。 作為結(jié)果，現(xiàn)有技術(shù)使用在200-1000MS/S下具有大于10的EN0B的專用、獨(dú)立的ADC集成 電路。然而，該種高精確度、高速度ADC集成電路是昂貴并且耗電的。
[0006] 除了具有高功率要求的高速度、高精確度專用ADC集成電路之外，結(jié)合ADC實(shí)施的 信號(hào)處理算法也是計(jì)算復(fù)雜并且密集的。因此，需要快速、耗電的數(shù)字信號(hào)處理器值SP)。 該種DPD電路成本太高并且需要過高的功率W適用于小蜂窩基站中。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)的模擬RF預(yù)失真方法可W是低功耗、低成本的。然而，出于兩個(gè)原因， 目前的模擬RF預(yù)失真電路不易于適應(yīng)在小蜂窩基站應(yīng)用中使用。第一，相鄰信道泄漏比 (A化時(shí)性能受限于模擬信號(hào)處理。第二，對(duì)于小蜂窩基站應(yīng)用，任務(wù)可能需要將通常為較老 的CMOS工藝（例如，0. 18-ymCM0巧設(shè)計(jì)的模擬預(yù)失真電路集成到通常為較新的CMOS工 藝（例如，65-nmCM0巧設(shè)計(jì)的收發(fā)器集成電路上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明示出了用于使小蜂窩基站中的功率放大器線性化的低功率、低成本的自適 應(yīng)預(yù)失真值PD)。本發(fā)明不需使用高速度、高精確度的ADC。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，用于功率放大器的預(yù)失真電路可W包括：
[0010] (a)用于接收復(fù)值數(shù)字基帶信號(hào)的數(shù)字接口；
[0011] 化）由一組參數(shù)值自適應(yīng)控制的混合信號(hào)預(yù)失真電路，其接收復(fù)值數(shù)字基帶信號(hào) W提供用于輸入至功率放大器的預(yù)失真信號(hào)，混合信號(hào)預(yù)失真電路可W包括：
[0012] (i)數(shù)字預(yù)失真電路，其通過將基于復(fù)值數(shù)字基帶信號(hào)的無記憶非線性增益和多 項(xiàng)式函數(shù)、W及復(fù)值數(shù)字基帶信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)延遲副本應(yīng)用到復(fù)值數(shù)字基帶信號(hào)來將復(fù) 值數(shù)字基帶信號(hào)變換為預(yù)失真復(fù)值數(shù)字基帶信號(hào)；W及
[0013] (ii)上變頻器，其將預(yù)失真復(fù)值數(shù)字基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換為預(yù)失真信號(hào)；W及
[0014] (C)信號(hào)分析器，其從功率放大器接收輸出信號(hào)，W不時(shí)地向混合信號(hào)預(yù)失真電路 提供參數(shù)值。
[0015] 在一個(gè)實(shí)施例中，多項(xiàng)式函數(shù)可W由復(fù)值數(shù)字基帶信號(hào)的模的一次或多次幕和復(fù) 值數(shù)字基帶信號(hào)的延遲副本的模的一次或多次幕組成，并且在單位延遲之后將無記憶非線 性增益施加到復(fù)值數(shù)字基帶信號(hào)。另外，無記憶非線性增益可W是復(fù)值數(shù)字基帶信號(hào)的多 項(xiàng)式函數(shù)。
[0016] 在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)字預(yù)失真電路使用查找表來計(jì)算無記憶非線性增益和多項(xiàng)式 函數(shù)中的任何一個(gè)或二者。
[0017] 數(shù)字預(yù)失真電路可W包括使復(fù)值數(shù)字基帶信號(hào)的數(shù)據(jù)速率增大至少兩倍的過采 樣器。
[0018] 信號(hào)分析器可W包括；(a)將來自功率放大器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為處于基帶或處于 基帶附近的中頻的復(fù)值反饋信號(hào)的正交下變頻器；化）將復(fù)值反饋信號(hào)轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字復(fù) 值反饋信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器；W及（C)接收數(shù)字復(fù)值反饋信號(hào)W提供參數(shù)值的數(shù)字信號(hào)分析 電路。上變頻器和正交下變頻器根據(jù)公共定時(shí)信號(hào)進(jìn)行操作。數(shù)字預(yù)失真電路和信號(hào)分析 器可W使用一個(gè)或多個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器來實(shí)現(xiàn)?；诘谝粩?shù)字復(fù)值反饋信號(hào)的幅度來計(jì)算 無記憶非線性增益。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，信號(hào)分析器可W另外接收預(yù)失真信號(hào)。在該實(shí)施例中， 信號(hào)分析器還可W包括；(a)將預(yù)失真信號(hào)轉(zhuǎn)換為處于基帶或處于基帶附近的中頻處的第 二復(fù)值反饋信號(hào)的第二正交下變頻器；W及化）將第二復(fù)值反饋信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二數(shù)字復(fù)值 反饋信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。在該情況下，數(shù)字信號(hào)分析電路基于第一數(shù)字復(fù)值反饋信號(hào)和第 二數(shù)字復(fù)值反饋信號(hào)二者來提供參數(shù)值。數(shù)字信號(hào)分析電路可W執(zhí)行W下操作中的一個(gè)或 多個(gè)；DC偏移校正、I/Q失衡校正、W及對(duì)第一數(shù)字復(fù)值反饋信號(hào)和第二數(shù)字復(fù)值反饋信號(hào) 中的任何一個(gè)或二者的延遲匹配。數(shù)字信號(hào)分析電路還可W對(duì)第一復(fù)值反饋信號(hào)執(zhí)行線性 失真校正。數(shù)字信號(hào)分析電路可W在使第一復(fù)值反饋信號(hào)與第二復(fù)值反饋信號(hào)之間的差最 小化的基礎(chǔ)上計(jì)算參數(shù)值。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，預(yù)失真電路還可W包括使提供到混合信號(hào)預(yù)失真電路 的復(fù)值數(shù)字基帶信號(hào)的波峰因數(shù)減小的波峰因數(shù)減小電路。信號(hào)分析器還可W接收表示復(fù) 值數(shù)字基帶信號(hào)的復(fù)值前饋信號(hào)，其可W是波峰因數(shù)減小的復(fù)值數(shù)字基帶信號(hào)。在該些實(shí) 施例中的一個(gè)實(shí)施例中，信號(hào)分析器可W包括；(a)將來自功率放大器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為 處于基帶或處于基帶附近的中頻的復(fù)值反饋信號(hào)的正交下變頻器；化）將復(fù)值反饋信號(hào)轉(zhuǎn) 換為第一數(shù)字復(fù)值反饋信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器；W及（C)接收數(shù)字復(fù)值反饋信號(hào)W提供參數(shù)值 的數(shù)字信號(hào)分析電路。上變頻器和正交下變頻器根據(jù)公共定時(shí)信號(hào)來進(jìn)行操作。數(shù)字信號(hào) 分析電路可W基于第一數(shù)字復(fù)值反饋信號(hào)和復(fù)值前饋信號(hào)二者來提供參數(shù)值。數(shù)字信號(hào)分 析電路可W對(duì)復(fù)值前饋信號(hào)執(zhí)行W下操作中的一個(gè)或多個(gè)；I/Q平衡校正、延遲匹配、復(fù)增 益調(diào)整、頻率偏移校正W及DC偏移校正。數(shù)字信號(hào)分析電路可W在使第一復(fù)值反饋信號(hào)與 復(fù)值前饋信號(hào)之間的差最小化的基礎(chǔ)上計(jì)算參數(shù)值。數(shù)字信號(hào)分析電流可W對(duì)復(fù)值前饋信 號(hào)執(zhí)行頻率偏移校正。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，預(yù)失真電路可W包括從數(shù)字信號(hào)分析電路接收表示復(fù) 值前饋信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘周期的數(shù)據(jù)信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器增強(qiáng)器電路。模數(shù)轉(zhuǎn)換器增強(qiáng) 器電路可W應(yīng)用電流駝數(shù)模技術(shù)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器增強(qiáng)器電路可W包括；(a)將數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換 為復(fù)數(shù)據(jù)流的數(shù)模電路；W及化）提供表示復(fù)數(shù)據(jù)流與復(fù)值反饋信號(hào)之間的差的輸出電流 的電流組合電路。模數(shù)轉(zhuǎn)換器增強(qiáng)器電路還可W包括將輸出電流轉(zhuǎn)換為輸出電壓的電阻器 元件。模數(shù)轉(zhuǎn)換器增強(qiáng)器電路還可W包括從數(shù)字信號(hào)分析電路接收輸出電壓和第二數(shù)據(jù)信 號(hào)的第二級(jí)，第二級(jí)應(yīng)用電荷再分布技術(shù)。第二級(jí)包括；(a)利用互補(bǔ)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行操作W 提供被保持的電壓信號(hào)的級(jí)聯(lián)的第一跟蹤保持電路和第二跟蹤保持電路；化）轉(zhuǎn)換第二數(shù) 據(jù)信號(hào)W提供電壓數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器；W及（C)提供表示被保持的電壓信號(hào)與電壓數(shù) 據(jù)信號(hào)之間的電壓差的第二級(jí)輸出信號(hào)的電壓求和器。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，預(yù)失真電路中的混合信號(hào)預(yù)失真電路可W集成到收發(fā) 器集成電路中，而信號(hào)分析器電路集成到與收發(fā)器集成電路分開的集成電路中。替代地，數(shù) 字預(yù)失真電路和數(shù)字信號(hào)分析電路可W集成到混合信號(hào)集成電路中，而上變頻器集成到與 混合信號(hào)集成電路分開的集成電路中。