CN101022434A - 一种预失真装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种预失真装置及方法，以解决现有技术中预失真处理精度不高的问题。本发明的实施例中扣除了现有技术获取的预失真系数中的反馈通道的预失真系数，使得对输入信号的预失真处理是发射通道的失真完全互补的，从而提高了预失真的精度。

Description

一种预失真装置及方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种预失真装置及方法。
背景技术
迄今，已研究出了多种对移动通信***中的发射机中的功率放大器(PowerAmplifier，PA)进行线性化的技术，其中主要的技术有前馈和预失真技术.正向前馈法已广泛使用，然而该方法稳定性不好，而且设备很复杂。因此预失真技术成为对功率放大器进行线性化的理想技术。
如图1所示，目前所采用的预失真技术就是先对发射信号进行预失真，以补偿含功率放大器在内的发射通道的失真，这样理想情况下经过功率放大器后得到的信号与预失真前的信号相同。这要求预失真必须是和含功率放大器在内的发射通道的失真完全互补的，所以需要对功率放大器的输出信号进行测量，再由一定的算法从这些信号中提取出预失真系数，用来对发射信号进行预失真处理。在使用预失真技术的发射机中，为了提取预失真系数有一个含反馈接收机的反馈通道。反馈通道是有误差的，包括幅频响应和相频响应的不平坦，以及非线性等。现有技术中假设反馈通道为理想的，结果反馈通道的这些误差折算到了发射通道特性中，导致提取的预失真系数的误差，使整个发射通道的失真不能正好被预失真处理所补偿，使PA输出信号和预失真前的基带信号产生差异，即发生真正的失真。
发明内容
本发明实施例提供一种预失真方法及装置，能够提高预失真技术的精度。
为此，本发明实施例提供如下的技术方案：
本发明提供一种预失真装置，包括预失真处理单元、发射通道、预失真系数计算单元、反馈通道、信号源、反馈通道校正单元；
其中预失真处理单元用于根据预失真系数对输入信号进行预失真处理；
发射通道用于将所述预失真处理单元输出的信号转换为大功率射频信号；
反馈通道用于获取所述发射通道输出的部分信号；
信号源用于产生测试信号，发送给所述反馈通道；
反馈通道校正单元用于根据所述测试信号以及经过所述反馈通道后的测试信号，获取所述反馈通道的失真系数；
预失真系数计算单元用于根据所述输入信号和所述发射通道输出的部分信号经过所述反馈通道输出的信号、以及所述反馈通道的失真系数，产生预失真系数发送给所述预失真处理单元。
本发明还提供一种预失真方法，包括以下步骤：根据预失真系数，使输入信号预失真；将预失真后的输入信号经发射通道转换为射频信号，部分射频信号耦合到反馈通道中，根据所述输入信号和通过反馈通道的射频信号，获得预失真系数，其特征在于，进一步包括：获取反馈通道预失真系数，从根据输入信号和通过反馈通道的射频信号获得的预失真系数中扣除反馈通道预失真系数，该扣除反馈通道预失真系数后的预失真系数用于使所述输入信号预失真。
由以上本发明实施例提供的技术方案可见，本发明实施例在计算预失真系数时，考虑到反馈通道的失真特性，所以提供的预失真系数更精确，真正实现对发射通道的预失真。
附图说明
图1为现有预失真装置的结构图；
图2为本发明预失真装置实施例结构图；
图3为本发明实施例预失真处理单元的详细结构图一；
图4为本发明实施例预失真处理单元的详细结构图二；
图5为本发明实施例预失真处理单元的详细结构图三；
图6为本发明实施例反馈通道的详细结构图；
图7为本发明实施例隔离网络的详细结构图一；
图8为本发明实施例隔离网络的详细结构图二；
图9为本发明实施例隔离网络的详细结构图三；
图10为本发明实施例隔离网络的详细结构图四。
具体实施方式
本发明实施例主要是通过获取反馈通道的非理想性，计算预失真系数时扣除反馈通道的非理想性的影响，使预失真系数只对应于发射通道的非理想性，而和反馈通道的非理想性无关，从而使整个发射通道的失真正好被预失真处理所补偿。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，现参见附图描述本发明的实施例。首先说明一下，包含功放在内的发射通道可用一个表达式表示为y(t)＝f(x(t))，x(t)为发射通道输入信号，t为时间，y(t)为发射通道输出，f为一个含有记忆效应的非线性函数，即Volterra级数，用来作为包含功放在内的发射通道的模型。而预失真处理单元所作的处理为g(x(t))，g也是一个具有记忆效应的非线性函数，即也是一种Volterra级数，而且g具有如下的性质：f(g(x(t)))＝x(t)。预失真系数计算单元应该使g的系数具有这种性质。这样使得使用预失真技术之后，发射通道的输出y(t)＝f(g(x(t)))＝x(t)。此处的说明仅为后续对本发明的实施例理解而进行的解释。
如图2所示为本发明预失真装置实施例的结构图：
所述预失真装置包括预失真处理单元201、发射通道202、预失真系数计算单元203、反馈通道204、反馈通道校正单元205、信号源206，隔离网络207。
其中预失真处理单元201用于对基带信号进行预失真处理，此处的失真是将基带信号朝发射通道202失真的反向进行的信号改变，这样可以补偿发射通道202的失真。基带信号经过预失真处理后发送给发射通道202。
发射通道202用于对预失真处理单元201的输出信号进行处理。发射通道202包括射频转换单元21、PA22。其中射频转换单元21主要是进行频率变换等处理，将发射通道202收到的已经预失真的输入信号转换为射频信号。PA22用于对射频转换单元21的输出信号进行功率放大。发射通道202中包含各种非线性失真，其中PA22是非线性失真的主要来源。PA22的输出端有耦合器，将功率放大后的射频信号的一部分经由隔离网络207发送到反馈通道204。
信号源206用于产生测试信号，经由隔离网络207发送给反馈通道204。
反馈通道204用于对接收到的信号进行频率变换、放大、采样等处理。射频信号经过反馈通道204处理后得到采样信号，所述采样信号被发送到预失真系数计算单元203。测试信号经过反馈通道204处理后被发送到反馈通道校正单元205。
反馈通道校正单元205用于比较所述测试信号与经过反馈通道204处理后的测试信号，获得反馈通道预失真系数，发送到预失真系数计算单元203。信号源206产生的信号可以是数字信号，所述的数字信号发送到反馈通道校正单元205，所述数字信号通过信号源206内置的高精度的DAC(Digital AnalogConverter，数字到模拟转换器，简称数模转换器)转换为模拟信号后发送到反馈通道204中；信号源206也可以直接产生模拟信号，发送给反馈通道204，在信号源206与反馈通道校正单元205之间***一个ADC(Analog to DigitalConverter，模拟数字转换器，简称模数转换器，信号源206产生的模拟信号经过ADC转换为数字信号后发送给反馈通道校正单元205；在信号源206与反馈通道校正单元205之间的ADC也可以与反馈通道校正单元205集成在一起。可以在反馈通道校正单元205与信号源206之间设有控制接口，反馈通道校正单元205可以通过控制接口控制信号源206的输出的测试信号的特性，如测试信号的形式和功率等，所以信号源206的产生的信号对于反馈通道校正单元205是已知的，反馈通道校正单元205在收到测试信号经过反馈通道204后的信号后就可以将两者进行比较，获得反馈通道预失真系数。反馈通道校正单元205也可以通过控制接口关闭信号源，使其不输出信号，避免干扰反馈通道204对射频信号的处理。
预失真系数计算单元203用于将所述采样信号与基带信号比较，监测整个装置的非线性变化，提取出装置预失真系数，扣除其中的反馈通道预失真系数，获得预失真系数，发送给预失真处理单元201对输入基带信号进行预失真处理。
隔离网络207用于隔离通道2、3，使通道2、3不同时与通道1相通。隔离网络207在反馈通道204处理来自PA22的信号时隔离通道3，即阻止信号源206向反馈通道204输出信号；当反馈通道204处理信号源206的信号时隔离通道2，即阻止PA22向反馈通道204输出信号。
下面参照附图2对本发明的预失真装置实施例的操作进行说明：
其中预失真处理单元201根据预失真系数对基带信号进行预失真处理；发射通道202对预失真处理单元201的输出信号进行处理，部分输出信号经由隔离网络207发送到反馈通道204中。反馈通道204对接收到的信号进行混频、放大、采样等处理。反馈通道校正单元205通过控制接口控制信号源206的信号特性，如信号的形式、大小等。信号源206根据控制产生数字的测试信号，经过信号源206内部的高精度DAC转换为模拟形式的测试信号，并经过适当的混频、滤波和放大转换为射频信号之后，经由隔离网络207发送给反馈通道204。反馈通道校正单元205通过比较信号源206产生的测试信号以及测试信号经过反馈通道204后的信号，获得反馈通道预失真系数，并将其发送到预失真系数计算单元203。预失真系数计算单元203比较输入的基带信号以及反馈通道204的输出信号，获得整个装置的失真系数，从中扣除反馈通道预失真系数，进而获得预失真系数，并将预失真系数送给预失真处理单元201，对输入基带信号进行预失真处理。
通过本实施例可以看出，因为所采用的预失真系数是对应于发射通道的，而没有将反馈通道的失真折算在发射通道的失真上，所以预失真处理能够完全补偿发射通道的失真，而不会产生新的失真。
图3是根据本发明装置实施例的图2的预失真处理单元201的详细框图：包括预失真器31，用于根据预失真系数分别对I(Inphase，同相)路和Q(Quadrature，正交)路数字输入信号进行预失真处理；调制器32，用于将预失真器31的输出信号调制为数字中频信号；DAC33，用于将调制器32输出的数字中频信号转换为模拟中频信号。
对于图2的预失真处理单元201并不局限于图3所示的具体实施方式，还可以按照图4和图5所示的实施方式设计。图4所示的预失真处理单元包括：预失真器41，用于根据预失真系数对I路和Q路数字输入信号分别进行预失真处理；DAC42，用于将预失真器41输出的I路数字信号转换为I路模拟信号，并将Q路数字信号转换为Q路模拟信号；调制器43，用于将DAC输出的I路和Q路模拟信号调制为模拟中频信号。图5所示的预失真处理单元包括：调制器51，用于将I路和Q路数字输入信号调制为数字中频信号；预失真器52，用于根据预失真系数对调制器51输出的数字中频信号进行预失真处理；DAC53，用于将预失真器52输出的信号转换为模拟中频信号。
图6所示为本发明装置实施例的图2的反馈通道204的详细框图：包括反馈接收机61，用于对收到的大功率射频信号进行频率变换、放大等处理；反馈ADC62用于将反馈接收机61输出的信号通过采样进行模数转换变为数字信号。在此反馈接收机61输出的信号可以是模拟中频信号，反馈ADC62在收到模拟中频信号后，可以先将模拟中频信号转换为数字中频信号，再将数字中频信号转换为数字基带信号；也可以先将模拟中频信号转换为模拟信号，再将模拟信号转换为数字基带信号；还可以只进行模拟中频信号转换为数字中频信号，将数字中频信号发送到预失真系数计算单元203，由预失真系数计算单元203先进行数字中频信号到数字基带信号的转换，再提取预失真系数。
图7至图10为本发明实施例图2中的隔离网络207的详细结构示意图：
图7没有开关，是一种最简单的形式。通过电子器件71、72减弱通道2和通道3的信号，使得两者干扰减小。当反馈通道校正单元205与信号源206之间有控制接口时，为了避免信号源206输出信号对反馈通道信号形成干扰，反馈通道校正单元205可以通过控制接口使信号源206无输出信号。
图8中使用了一个开关73，可以在对反馈通道提取反馈通道预失真系数的时候隔离发射通道耦合过来的信号的影响。同样的，在提取装置预失真系数的时候，反馈通道校正单元205可以通过与信号源206之间控制接口关闭信号源输出信号。
图9中使用了两个开关，开关73和开关74，控制可以更加灵活。
图10中将图9的两个开关73和74换成一个单刀双掷切换开关75，结构更加紧凑了。
图7至图10中的电子元件71和72分别可以是电阻、电容、电感、耦合器之一或组合。开关73、74、75都可由反馈通道校正单元205与隔离网络207之间设置的控制接口进行控制；也可以在反馈通道校正单元205与信号源206之间，信号源206与隔离网络207之间同时设置控制接口，反馈通道校正单元205控制信号源206开启时，信号源206与反馈通道204相通，当反馈通道校正单元205控制信号源206关闭时，从发射通道202与反馈通道204相通。
上述描述中隔离网络可以使反馈通道接收发射通道信号时减小或避免信号源的干扰，从而提高预失真系数计算单元获取的装置预失真系数的精度，以及反馈通道在接收信号源的信号时减小或避免发射通道输出信号的干扰，从而提高了反馈通道校正单元获取的反馈通道预失真系数的精度，进而提高了整个预失真装置的精度。上述图7至图10仅为隔离网络的几个实施例，本领域的普通技术人员知道，其他经过变形的隔离网络并不脱离本发明的精神。
虽然通过以上实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。

Claims (11)

1、一种预失真装置，其特征在于，包括预失真处理单元、发射通道、预失真系数计算单元、反馈通道、信号源、反馈通道校正单元；
预失真处理单元用于根据预失真系数对输入信号进行预失真处理；
发射通道用于将所述预失真处理单元输出的信号转换为大功率射频信号；
反馈通道用于获取所述发射通道输出的部分信号；
信号源用于产生测试信号，发送给所述反馈通道；
反馈通道校正单元用于根据所述测试信号以及经过所述反馈通道后的测试信号，获取所述反馈通道的失真系数；
预失真系数计算单元用于根据所述输入信号和所述发射通道输出的部分信号经过所述反馈通道输出的信号、以及所述反馈通道的失真系数，产生预失真系数发送给所述预失真处理单元。
2、根据权利要求1所述的预失真装置，其特征在于，进一步包括隔离网络，与发射通道、反馈通道、信号源相连接，用于发射通道与反馈通道相通时隔离信号源或信号源与反馈通道相通时隔离发射通道。
3、根据权利要求2所述的预失真装置，其特征在于，所述隔离网络包括电子器件和/或开关，所述电子器件为电阻、电容、电感、耦合器之一或组合。
4、根据权利要求1所述的预失真装置，其特征在于，所述反馈通道校正单元与所述信号源之间设有控制接口，反馈通道校正单元通过控制接口控制信号源的开关和/或信号源输出信号的特性。
5、根据权利要求1至4任一项所述的预失真装置，其特征在于，所述的发射通道包括射频转换单元、功率放大器；
所述射频转换单元用于将预失真处理单元的输出信号转换为射频信号；
所述功率放大器用于将所述射频转换单元输出的射频信号放大。
6、根据权利要求1至4任一项所述的预失真装置，其特征在于，所述的反馈通道包括模数转换器、反馈接收机；
所述反馈接收机用于接收所述发射通道输出的部分信号；
所述模数转换器用于对所述反馈接收机的输出信号进行采样。
7、根据权利要求1至4任一项所述的预失真装置，其特征在于，所述预失真处理单元包括预失真器、调制器、数模转换器：
所述预失真器用于将输入信号进行预失真处理；所述调制器用于将所述预失真器输出的信号调制为中频信号；所述数模转换器用于将所述调制器输出的信号转换为模拟信号。
8、根据权利要求1至4任一项所述的预失真装置，其特征在于，所述预失真处理单元包括预失真器、调制器、数模转换器：
所述调制器用于将输入信号调制为中频信号；所述预失真器用于将调制器输出的信号进行预失真处理；所述数模转换器用于将所述预失真器输出的信号转换为模拟信号。
9、根据权利要求1至4任一项所述的预失真装置，其特征在于，所述预失真处理单元包括预失真器、调制器、数模转换器：
所述预失真器用于将输入信号进行预失真处理；所述数模转换器用于将所述预失真器输出的信号转换为模拟信号；所述调制器用于将数模转换器输出的信号调制为中频信号。
10、一种预失真方法，包括以下步骤：根据预失真系数，使输入信号预失真；将预失真后的输入信号经发射通道转换为射频信号，部分射频信号耦合到反馈通道中，根据所述输入信号和通过反馈通道的射频信号，获得预失真系数，其特征在于，进一步包括：获取反馈通道预失真系数，从根据输入信号和通过反馈通道的射频信号获得的预失真系数中扣除反馈通道预失真系数，该扣除反馈通道预失真系数后的预失真系数用于使所述输入信号预失真。
11、根据权利要求10所述的预失真方法，其特征在于，所述获取反馈通道预失真系数为：比较输入反馈通道的信号与经过反馈通道输出的信号，获取反馈通道预失真系数。
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