專利名稱：寬帶多頻段功放數(shù)字預失真裝置及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種無線通信技術領域的處理裝置及其方法，具體是一種用于寬帶多頻段功放的數(shù)字預失真裝置及其方法。
背景技術：
射頻功率放大器PA(Power Amplifier)是無線通信系統(tǒng)的重要組成部分。射頻功率放大器面臨的主要問題是其非線性失真的特性，這種特性造成了系統(tǒng)功率利用率的嚴重下降。為了解決這種問題，通常需要對射頻放大器的輸入進行預失真。在數(shù)字通信系統(tǒng)中， 這種預失真也通常通過數(shù)字信號處理的方法來實現(xiàn)。因而被稱為數(shù)字預失真。通常，數(shù)字預失真系統(tǒng)通過比較放大器的輸出和輸入的差別來確定放大器的失真程度，進而決定如何針對這種失真進行補償。對于數(shù)字預失真來說，就需要將PA輸出的信號通過模數(shù)轉換ADC^Analog-to-Digital-Converter)變成數(shù)字信號后再進行處理。在傳統(tǒng)的帶寬比較窄的無線系統(tǒng)中，這種處理沒有什么問題。但是，隨著信號帶寬的變寬和以及針對相互隔離的多個頻段號同時輸入放大器的情況(例如，在3G和4G的頻段分配中，各個運營商就通常被分配到了多個隔離的頻段)， 要求基站的功放能夠支持多頻段信號的同時輸入和輸出。此時，PA輸出的信號也是多路信號合并后的信號。按照正常的思路，如果此時要對PA輸出進行預失真的處理，那么需要對多路信號的和一起進行預失真。但是，困難在于，DAC和ADC器件在帶寬很寬、尤其是超過 IGHz的情況下，很難滿足對整個頻段上各個隔離頻段信號同時采樣的要求。經過對現(xiàn)有文獻的檢索可以發(fā)現(xiàn)，目前可能解決上述的問題的方法有兩種思路 一是在射頻電路設計時就采用多個PA和相應的射頻通道對每一路信號分別進行放大，這樣在預失真時也可以分別對各路信號進行預失真，如中國專利文獻號CN101594327A記載了一種多通道數(shù)字預失真處理裝置及預失真處理方法，該技術對ADC器件的要求就相應降低了，但是這種方法的缺點是系統(tǒng)的成本由于增加了多套功放而成倍的增加；另外一種現(xiàn)有技術采用對放大器直接進行回退，而不進行預失真，但這種方法則大大降低了整個系統(tǒng)的功率利用率。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，針對寬帶多頻段單功放的系統(tǒng)，提供一種數(shù)字預失真裝置及其方法，對PA輸出的信號通過帶通濾波器陣列、正交解調陣列、模數(shù)轉換陣列，將此信號與預失真器的另一路輸入信號比較后完成預失真器的訓練。將訓練得到的預失真參數(shù)送給預失真模擬器。通過將預失真模擬器的輸入輸出信號差疊加到原始輸入信號的一路上面來完成預失真。本發(fā)明解決了寬帶多頻段功放數(shù)字無線通信系統(tǒng)的預失真問題。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的本發(fā)明提供一種寬帶多頻段功放數(shù)字預失真裝置，包括依次連接的
模數(shù)轉換陣列，用于對功放輸出的多路信號進行模數(shù)轉換后，將多路信號加和；數(shù)字預失真訓練器，用于通過比較模數(shù)轉換陣列相加后的輸出信號和經過數(shù)字上變頻后的各路基帶輸入信號相加后的輸出信號，產生對應于功放特性的參數(shù)；數(shù)字預失真模擬器，用于根據(jù)數(shù)字預失真訓練器產生的參數(shù)對經過數(shù)字上變頻后的各路基帶輸入信號相加后的輸出信號進行模擬預失真；加減法器，用于對數(shù)字預失真模擬器的輸出和輸入信號做差后，再與經過上變頻和時延的基帶信號相加，從而完成數(shù)字預失真。進一步地，所述的寬帶多頻度功放數(shù)字預失真裝置還包括設置于所述模數(shù)轉換陳列前的帶通濾波器陣列，用于對功放輸出中所包含的η路信號分別進行帶通濾波；正交解調陣列，用于對η路帶通濾波器的輸出信號分別進行正交解調；進一步地，對數(shù)字預失真模擬器的輸出和輸入信號做差后，按照任意比例分成η 份，和η路基帶信號分別相加。本發(fā)明還提供一種寬帶多頻段功放數(shù)字預失真方法，包括如下步驟模數(shù)轉換步驟，對模擬信號進行采樣和量化，轉化為數(shù)字域信號，并將多路信號加和。數(shù)字預失真訓練步驟，通過比較模數(shù)轉換陣列相加后的輸出信號和經過數(shù)字上變頻后的各路基帶輸入信號相加后的輸出信號，產生對應于功放特性的參數(shù)，以進行數(shù)字預失真訓練；數(shù)字預失真模擬步驟，根據(jù)數(shù)字預失真訓練步驟產生的參數(shù)對經過數(shù)字上變頻后的各路基帶輸入信號相加后的輸出信號進行模擬預失真；減法步驟，對數(shù)字預失真模擬器的輸出和輸入信號做差；加法步驟與經過上變頻和時延的基帶信號相加，從而完成數(shù)字預失真。進一步地，所述的加法步驟中所述的與經過上變頻和時延的一路基帶輸入信號相加，可以是與任意一路基帶信號相加。進一步地，在模數(shù)轉換步驟之前還包括步驟帶通濾波步驟，對η路信號分別進行帶通濾波，帶通濾波器的中心頻率分別為對應的一路信號的中心頻率，其帶寬對應于該路信號的帶寬。正交解調步驟，對帶通濾波后的信號進行射頻解調。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明通過對多路信號訓練單路信號糾正方法，解決了寬帶多頻段功放數(shù)字無線通信系統(tǒng)中存在數(shù)字預失真問題。


圖1為本發(fā)明裝置示意圖。圖2為本發(fā)明方法流程圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。如圖1所示，本實施例的一種寬帶多頻段功放數(shù)字預失真裝置，包括依次連接的帶通濾波器陣列，用于對功放輸出中所包含的η路信號分別進行帶通濾波，帶通濾波器的中心頻率分別為對應的一路信號的中心頻率，其帶寬對應于該路信號的帶寬；正交解調陣列，用于對η路帶通濾波器的輸出信號分別進行正交解調；例如，如果某一路信號的載波中心頻率為O1，那么正交解調就是對原始信號分別乘以COSCOlt和 sin ω ；模數(shù)轉換陣列，用于對正交解調后的信號進行模數(shù)轉換，即對模擬信號進行采樣和量化，轉化為數(shù)字域信號，并將多路信號加和；數(shù)字預失真訓練器，用于通過比較模數(shù)轉換陣列相加后的輸出信號和經過數(shù)字上變頻后的各路基帶輸入信號相加后的輸出信號，產生對應于功放特性的參數(shù)，以進行數(shù)字預失真訓練；數(shù)字預失真模擬器，用于根據(jù)數(shù)字預失真訓練器產生的參數(shù)對經過數(shù)字上變頻后的各路基帶輸入信號相加后的輸出信號進行模擬預失真；加減法器，用于對數(shù)字預失真模擬器的輸出和輸入信號做差后，再與經過上變頻和時延的基帶信號相加，從而完成數(shù)字預失真。所述的與經過上變頻和時延的一路基帶輸入信號相加，可以是與任意一路基帶信號，比如在本具體實施例中是第一路基帶輸入信號進行相加，從而完成數(shù)字預失真?；蛘?， 也可以按照任意比例分成η份，和η路基帶信號分別相加，但是分成多份的話，相對復雜度較高。所述數(shù)字預失真訓練器有兩個輸入信號，分別是模數(shù)轉換陣列相加后的輸出信號和預失真模擬器的輸出信號。由于現(xiàn)有技術中數(shù)字預失真訓練器和數(shù)字預失真模擬器都有很多種不同的實現(xiàn)方法，例如查找表，多項式、抽頭延進模型、甚至是查找表和多項式的組合等等，在此就不一一贅述了。本具體實施例以查找表法為例說明數(shù)字預失真訓練器和數(shù)字預失真模擬器的工作過程數(shù)字預失真訓練器和數(shù)字預失真模擬器均包含一個幅度查找表和相位查找表。其中，數(shù)字預失真訓練器查表的公式為magnitude[d(η)] = magnitude[y(η)]XItem_mag[y(η)],phase[d (η)] = phase[y (η)]+Item_phase[y(η)].上面公式中magnitude [d (η)]為d(n)的幅度值，phase [d (η)]為d(n)的相位值， magnitude [y (η)]為 y(n)的幅度值，phase [y (η)]為 y(n)的相位值。Item_mag[y (η)]為 y[n]幅度值在幅度查找表中的對應表項輸出，Item_phase[y(n)]為y[n]相位值在相位查找表中對應的表項輸出。數(shù)字預失真模擬器查表的公式為magnitude[ζ(η)] = magnitude[ζ(η)]XItem_mag[χ(η)],phase[ζ(η)] = phase[χ(η)]+Item_phase[χ(η)].上面公式中magnitude [ζ (η)]為ζ (η)的幅度值，phase [ζ (η)]為ζ (η)的相位值， magnitude [χ (η)]為 χ(η)的幅度值，phase [χ (η)]為 χ(η)的相位值。Item_mag[x (η)]為χ [η]幅度值在幅度查找表中的對應表項輸出，Item_phase[X(n)]為χ [η]相位值在相位查找表中對應的表項輸出。而數(shù)字預失真訓練器查表更新表的公式為error (η) = ζ (η) -d (η),Item—mag [y (η) ] = Item—mag [y (η) ] +入 magXmagnitude [error (η) ] Xmagnitude [y (η)],Item—phase [y (n) ] = Item—phase [y (n) ] + 入 phaseXphase [error (n) ] Xphase [y ( n)]·Item_mag [y (n)]為y [n]幅度值在幅度查找表中的對應表項輸出，Item_ phase [y (η)]為y[n]相位值在相位查找表中對應的表項輸出。而λ Mg和分別為幅度查找表和相位查找表更新的步長。開始時，數(shù)字預失真模擬器不工作，即ζ (η) = χ(η)。當數(shù)字預失真訓練器收斂， 也就是erroHn)趨向于0時，將預失真訓練期的幅度查找表(Itemjnag)和相位查找表 (Item_phase)均拷貝給數(shù)字預失真模擬器。數(shù)字預失真模擬器開始工作。所述的帶通濾波器陣列包括n個帶通濾波器。所述的正交解調陣列包括n個正交解調裝置。所述的模數(shù)轉換陣列包括n個模數(shù)轉換器件。如圖2所示，本實施例的一種寬帶多頻段功放數(shù)字預失真方法的流程包括如下步驟SlOl 帶通濾波步驟，對η路信號分別進行帶通濾波，帶通濾波器的中心頻率分別為對應的一路信號的中心頻率，其帶寬對應于該路信號的帶寬。S102 正交解調步驟，對帶通濾波后的信號進行射頻解調。S103:模數(shù)轉換步驟，對模擬信號進行采樣和量化，轉化為數(shù)字域信號，并將多路信號加和。S104:數(shù)字預失真訓練步驟，通過比較模數(shù)轉換陣列相加后的輸出信號和經過數(shù)字上變頻后的各路基帶輸入信號相加后的輸出信號，產生對應于功放特性的參數(shù)，以進行數(shù)字預失真訓練；S105 數(shù)字預失真模擬步驟，根據(jù)數(shù)字預失真訓練步驟產生的參數(shù)對經過數(shù)字上變頻后的各路基帶輸入信號相加后的輸出信號進行模擬預失真；S106 減法步驟，對數(shù)字預失真模擬器的輸出和輸入信號做差；S107 加法步驟與經過上變頻和時延的基帶信號相加，從而完成數(shù)字預失真。所述的與經過上變頻和時延的一路基帶輸入信號相加，可以是與任意一路基帶信號，比如在本具體實施例中是第一路基帶輸入信號進行相加，從而完成數(shù)字預失真?；蛘?， 也可以按照任意比例分成η份，和η個信號分別相加，但是分成多份的話，相對復雜度較高。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍當視權利要求書所界定者為準。
權利要求
1.一種寬帶多頻段功放數(shù)字預失真裝置，其特征在于，包括依次連接的模數(shù)轉換陣列，用于對功放輸出的多路信號進行模數(shù)轉換后，將多路信號加和；數(shù)字預失真訓練器，用于通過比較模數(shù)轉換陣列相加后的輸出信號和經過數(shù)字上變頻后的各路基帶輸入信號相加后的輸出信號，產生對應于功放特性的參數(shù)；數(shù)字預失真模擬器，用于根據(jù)數(shù)字預失真訓練器產生的參數(shù)對經過數(shù)字上變頻后的各路基帶輸入信號相加后的輸出信號進行模擬預失真；加減法器，用于對數(shù)字預失真模擬器的輸出和輸入信號做差后，再與經過上變頻和時延的基帶信號相加，從而完成數(shù)字預失真。
2.根據(jù)權利要求1所述寬帶多頻段功放數(shù)字預失真裝置，其特征在于，還包括設置于所述模數(shù)轉換陳列前的帶通濾波器陣列，用于對功放輸出中所包含的η路信號分別進行帶通濾波；正交解調陣列，用于對η路帶通濾波器的輸出信號分別進行正交解調。
3.根據(jù)權利要求2所述寬帶多頻段功放數(shù)字預失真裝置，其特征在于，帶通濾波器的中心頻率分別為對應的一路信號的中心頻率，其帶寬對應于該路信號的帶寬。
4.根據(jù)權利要求1所述寬帶多頻段功放數(shù)字預失真裝置，其特征在于，對數(shù)字預失真模擬器的輸出和輸入信號做差后，與任意一路基帶信號相加，從而完成數(shù)字預失真。
5.根據(jù)權利要求1所述寬帶多頻段功放數(shù)字預失真裝置，其特征在于，對數(shù)字預失真模擬器的輸出和輸入信號做差后，按照任意比例分成η份，和η路基帶信號分別相加。
6.根據(jù)權利要求1所述寬帶多頻段功放數(shù)字預失真裝置，其特征在于，所述的數(shù)字預失真訓練器和數(shù)字預失真模擬器采用查找表法進行失真模擬。
7.根據(jù)權利要求1所述寬帶多頻段功放數(shù)字預失真裝置，其特征在于，開始時，數(shù)字預失真模擬器不工作，當數(shù)字預失真訓練器收斂時，將預失真訓練期的幅度查找表和相位查找表均拷貝給數(shù)字預失真模擬器，數(shù)字預失真模擬器開始工作。
8.一種寬帶多頻段功放數(shù)字預失真方法，其特征在于，包括如下步驟S103 模數(shù)轉換步驟，對模擬信號進行采樣和量化，轉化為數(shù)字域信號，并將多路信號加和；S104:數(shù)字預失真訓練步驟，通過比較模數(shù)轉換陣列相加后的輸出信號和經過數(shù)字上變頻后的各路基帶輸入信號相加后的輸出信號，產生對應于功放特性的參數(shù)，以進行數(shù)字預失真訓練；5105數(shù)字預失真模擬步驟，根據(jù)數(shù)字預失真訓練步驟產生的參數(shù)對經過數(shù)字上變頻后的各路基帶輸入信號相加后的輸出信號進行模擬預失真；5106減法步驟，對數(shù)字預失真模擬器的輸出和輸入信號做差；5107加法步驟，與經過上變頻和時延的基帶信號相加，從而完成數(shù)字預失真。
9.根據(jù)權利要求8所述的寬帶多頻段功放數(shù)字預失真方法，其特征在于，加法步驟中所述的與經過上變頻和時延的一路基帶輸入信號相加，可以是與任意一路基帶信號相加。
10.根據(jù)權利要求8所述的寬帶多頻段功放數(shù)字預失真方法，其特征在于，在模數(shù)轉換步驟之前還包括步驟SlOl 帶通濾波步驟，對η路信號分別進行帶通濾波，帶通濾波器的中心頻率分別為對應的一路信號的中心頻率，其帶寬對應于該路信號的帶寬；S102 正交解調步驟，對帶通濾波后的信號進行射頻解調。
全文摘要
本發(fā)明提供一種寬帶多頻段功放數(shù)字預失真裝置及方法，所述的裝置包括依次連接的模數(shù)轉換陣列，用于對功放輸出的多路信號進行模數(shù)轉換后，將多路信號加和；數(shù)字預失真訓練器，用于通過比較模數(shù)轉換陣列相加后的輸出信號和經過數(shù)字上變頻后的各路基帶輸入信號相加后的輸出信號，產生對應于功放特性的參數(shù)；數(shù)字預失真模擬器，用于根據(jù)數(shù)字預失真訓練器產生的參數(shù)對經過數(shù)字上變頻后的各路基帶輸入信號相加后的輸出信號進行模擬預失真；加減法器，用于對數(shù)字預失真模擬器的輸出和輸入信號做差后，再與經過上變頻和時延的基帶信號相加，從而完成數(shù)字預失真，本發(fā)明很好地解決了寬帶多頻段功放數(shù)字無線通信系統(tǒng)中存在數(shù)字預失真問題。
文檔編號H04L25/49GK102361476SQ20111021695
公開日2012年2月22日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權日2011年7月29日
發(fā)明者劉勃, 劉思, 歸琳, 彭彪, 熊箭 申請人:上海交通大學