CN102065042A - 一种数字预失真装置及方法 - Google Patents

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本发明公开一种数字预失真装置，其包括预失真器（101）、数模变换器DAC（102）、正交调制器QMOD（103）、模数变换器ADC（110）、变频器（111）、本振LO（109）和功率放大器（108），其特征在于该装置还包括模拟光电/电光转换模块及光纤（201）、所述模拟光电/电光转换模块及光纤（201）分别与所述正交调制器QMOD（103）、功率放大器（108）和下混频器（111）有连接关系。本发明还公开了一种数字预失真方法。使原本置于室外的包含高速数字信号处理芯片的预失真等电路放在室内，既实现了功放的高效率高线性，又简化了拉远的室外设备电路，提高***可靠性。

Description

一种数字预失真装置及方法
技术领域
本发明涉及无线通讯前端设备中的数字预失真技术，尤其涉及一种数字预失真装置及方法。
背景技术
随着现代无线通讯技术的发展，移动通讯的用户和业务量都在急剧增长，通讯频段变得越来越拥挤。为提高频谱效率，以便在有限的频谱范围内传输更多的信道，普遍采用了QPSK（正交相移键控）、QAM（正交幅度调制）等调制方式，从而不可避免地使信号包络产生抖动，对***的末级功放的线性提出了很高的要求。在当前流行的功放线性化技术中，数字预失真技术因其适应性强、动态范围宽、频带宽等特点，受到广泛的关注和研究。目前，已有集成的数字预失真ASIC芯片或算法IP Core（智力产权） 面市。
传统的数字预失真方法，是将功放输出的射频信号，反馈一部分出来，通过下变频和滤波，变成中频信号，再通过ADC变成数字信号；同时，将功放输入的数字基带信号，经过适当延时后，与反馈的数字信号比较，从而得到预失真修正系数。再利用该系数，对输入数字基带信号通过适当的处理，以补偿功放的非线性特性，从而改善整体功放的线性。
在传统发射链路的拉远前端设备中，数字预失真电路和功放都置于室外机箱中，使得大量高速数字信号处理芯片和变频电路等工作在恶劣的室外环境中，其可靠性令人堪忧，同时，室外单元的的电路复杂度也居高不下。在目前信号带宽相对较窄（约20MHz ）的情况下，上述问题尚处于可接受的范围，但随着下一代无线通信***中信号带宽提高到100MHz，如果继续沿用现在的模式，室外单元的功耗、复杂度都会大幅度提高，可靠性会降低。
发明内容
针对在传统的数字预失真电路中，数字预失真电路和功放都置于室外机箱中，使得大量高速数字信号处理芯片和变频电路等工作在恶劣的室外环境中，因此有必要提供一种数字预失真装置及方法，使原本置于室外的包含高速数字信号处理芯片的预失真等电路放在室内，室外只需保留功放单元和光电/电光转换电路，既实现了功放的高效率高线性，又简化了拉远的室外设备电路，提高***可靠性。
本发明提供一种数字预失真装置，其包括预失真器101、数模变换器DAC102、正交调制器QMOD103、模数变换器ADC110、变频器111、本振LO109和功率放大器108，其特征在于该装置还包括模拟光电/电光转换模块及光纤201、所述模拟光电/电光转换模块及光纤201分别与所述正交调制器QMOD103、功率放大器108和下混频器111有连接关系。
优选地，所述模拟光电/电光转换模块及光纤201包括光电/电光转换单元105、光电/电光转换单元107和光纤106，所述光电/电光转换单元105和光电/电光转换单元107通过光纤106连接。所述数字预失真装置还包括第1增益调节单元104，所述正交调制器QMOD103与第1增益调节单元104、模拟光电/电光转换模块及光纤201依序连接。所述数字预失真装置还包括第2增益调节单元112，所述第2增益调节单元112与模拟光电/电光转换模块及光纤201有连接关系。
本发明还提供一种数字预失真方法，其包含以下步骤：
（1）下行的基带I/Q信号输入到预失真器101，由预失真器进行预失真处理，预失真器输出的已被预失真后的基带I/Q信号送入数模变换器DAC102，转变为模拟信号，然后再通过正交调制器QMOD103调制；
（2）经正交调制器QMOD103调制的信号通过光电/电光转换单元105转换，转换后通过光纤106传输给光电/电光转换单元107，光电/电光转换单元107将信号转换后传输给功率放大器108，功率放大器108放大后输出302；
（3）输出射频信号302，除了输出到天线外，还被少量耦合并反馈回来，通过光电/电光转换单元107转换，转换后通过光纤106传输给光电/电光转换单元105，光电/电光转换单元105转换后输出到变频器111变到中频，再经ADC110采样为数字信号后送入预失真器101；
优选地，经正交调制器QMOD103调制的信号经第1增益调节单元104调整信号电平后，传输给光电/电光转换单元105转换。耦合并反馈回来的信号经第2增益调节单元112调整信号电平后，传输给光电/电光转换单元107转换。预失真控制器101检测由光纤引入的通道时延，并自动补偿，完成预失真处理。
本发明的有益效果：在功放和预失真电路之间，接入光电/电光转换器及光纤，使得下行射频信号和反馈信号通过波分复用的方式在光纤中传输，预失真器根据光纤长度，自动补偿光纤引入的时延，完成预失真处理，将功放和数字预失真部分从物理距离上分开，实现了功放单元的拉远，也为功放单元简化电路、降低成本创造了条件。采用本发明的方案，可使原本置于室外的包含高速数字信号处理芯片的预失真等电路放在室内，室外只需保留功放单元和光电/电光转换电路，既实现了功放的高效率高线性，又简化了拉远的室外设备电路，提高了***可靠性。
说明书附图
图1是传统的数字预失真电路框图；
图2是本发明的数字预失真电路方框图。
具体实施方式
下面结合说明书附图具体说明本发明的具体实施方式。
如图1所示的传统的数字预失真电路框图，其工作原理为：输入基带I/Q信号400进入预失真器401，通过比较来自ADC405的反馈信号，生成预失真修正系数并执行预失真处理，被预失真处理后的信号输出到DAC402变为模拟信号，该模拟信号再通过QMOD403调制到射频，然后通过PA404放大后输出；同时，PA404的输出被耦合一部分到Mixer406，变成中频信号，被ADC405变为数字信号并送到预失真模块401。LO407为Mixer406和QMOD403提供所需的本振信号。 
如图2所示的本发明的数字预失真电路方框图，其包括预失真器101、数模变换器DAC102、正交调制器QMOD103、模数变换器ADC110、变频器111、本振LO109和功率放大器108，其特征在于该装置还包括模拟光电/电光转换模块及光纤201、所述模拟光电/电光转换模块及光纤201分别与所述正交调制器QMOD103、功率放大器108和下混频器111有连接关系。
优选地，所述模拟光电/电光转换模块及光纤201包括光电/电光转换单元105、光电/电光转换单元107和光纤106，所述光电/电光转换单元105和光电/电光转换单元107通过光纤106连接，光电/电光转换单元105和光电/电光转换单元107总是成对出现，光信号在光纤（106）中以波分复用的方式传输。所述数字预失真装置还包括第1增益调节单元104，所述正交调制器QMOD103与第1增益调节单元104、模拟光电/电光转换模块及光纤201依序连接。所述数字预失真装置还包括第2增益调节单元112，所述第2增益调节单元112与模拟光电/电光转换模块及光纤201有连接关系。预失真器101生成预失真修正系数并完成预失真处理，预失真器101既可用ASIC（专用芯片），也可用FPGA（可编程门阵列）实现。
本发明提供的一种数字预失真装置的工作原理如下：下行的基带I/Q同相/正交信号301输入到预失真器101，由预失真器进行预失真处理，以补偿功放非线性带来的失真，预失真器输出的已被预失真后的基带I/Q信号送入DAC数模变换器102，转变为模拟信号，然后再通过QMOD正交调制器103调制到射频，并经增益调节单元104调整信号电平后，通过光电/电光转换单元105传输给光纤106，光纤106传输给光电/电光转换单元107传输后给功率放大器108，功率放大器108放大后输出302。输出射频信号302，除了输出到天线外，还被少量耦合并反馈回来，经增益调节单元112调整信号电平后，通过光电/电光转换单元107传输给光纤106，光纤106传输给光电/电光转换105输出到变频器Mixer111变到中频，再经ADC110采样为数字信号后送入预失真器101。
预失真控制器101生成预失真修正系数并完成预失真处理。同时，预失真控制器101将检测通道时延，并自动补偿。正交调制器103和混频器111共享外部LO本振信号109。的本振信号既可使用正交调制器使用的外部LO，也可单独提供，但必须与LO同参考源。
本发明还提供一种数字预失真方法，其包含以下步骤：
（1）下行的基带I/Q信号输入到预失真器101，由预失真器进行预失真处理，预失真器输出的已被预失真后的基带I/Q信号送入数模变换器DAC102，转变为模拟信号，然后再通过正交调制器QMOD103调制；
（2）经正交调制器QMOD103调制的信号通过光电/电光转换单元105转换，转换后通过光纤106传输给光电/电光转换单元107，光电/电光转换单元107将信号转换后传输给功率放大器108，功率放大器108放大后输出302；
（3）输出射频信号302，除了输出到天线外，还被少量耦合并反馈回来，通过光电/电光转换单元107转换，转换后通过光纤106传输给光电/电光转换单元105，光电/电光转换单元105转换后输出到变频器111变到中频，再经ADC110采样为数字信号后送入预失真器101。
优选地，经正交调制器QMOD103调制的信号经第1增益调节单元104调整信号电平后，传输给光电/电光转换单元105转换。耦合并反馈回来的信号经第2增益调节单元112调整信号电平后，传输给光电/电光转换单元107转换。预失真控制器101检测由光纤引入的通道时延，并自动补偿，完成预失真处理。
比较图1和图2 可以看出，本发明与现有的数字预失真电路有如下特点：
（1）在原有的功放和预失真单元之间***光电/电光模块及光纤，使原本置于室外的包含高速数字信号处理芯片的预失真等电路放在室内，室外只需保留功放单元和光电/电光转换电路，既实现了功放的高效率高线性，又简化了拉远的室外设备电路；
（2）在预失真器中，通过测量光纤引入的时延，并补偿之；
（3）通过增益调节单元，保持合理的光模块射频输入电平；
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种数字预失真装置，其包括预失真器（101）、数模变换器DAC（102）、正交调制器QMOD（103）、模数变换器ADC（110）、变频器（111）、本振LO（109）和功率放大器（108），其特征在于该装置还包括模拟光电/电光转换模块及光纤（201）、所述模拟光电/电光转换模块及光纤（201）分别与所述正交调制器QMOD（103）、功率放大器（108）和下混频器（111）有连接关系。
2.如权利要求1所述的数字预失真装置，其特征在于所述模拟光电/电光转换模块及光纤（201）包括光电/电光转换单元（105）、光电/电光转换单元（107）和光纤（106），所述光电/电光转换单元（105）和光电/电光转换单元（107）通过光纤（106）连接。
3.如权利要求2所述的数字预失真装置，其特征在于所述数字预失真装置还包括第1增益调节单元（104），所述正交调制器QMOD（103）与第1增益调节单元（104）、模拟光电/电光转换模块及光纤（201）依序连接。
4.如权利要求1或2或3所述的数字预失真装置，其特征在于是所述数字预失真装置还包括第2增益调节单元（112），所述第2增益调节单元（112）与模拟光电/电光转换模块及光纤（201）有连接关系。
5.一种数字预失真方法，其包含以下步骤：
（1）下行的基带I/Q信号输入到预失真器（101），由预失真器进行预失真处理，预失真器输出的已被预失真后的基带I/Q信号送入数模变换器DAC（102），转变为模拟信号，然后再通过正交调制器QMOD（103）调制；
（2）经正交调制器QMOD（103）调制的信号通过光电/电光转换单元（105）转换，转换后通过光纤（106）传输给光电/电光转换单元（107），光电/电光转换单元（107）将信号转换后传输给功率放大器（108），功率放大器（108）放大后输出（302）；
（3）输出射频信号（302），除了输出到天线外，还被少量耦合并反馈回来，通过光电/电光转换单元（107）转换，转换后通过光纤（106）传输给光电/电光转换单元（105），光电/电光转换单元（105）转换后输出到变频器（111）变到中频，再经ADC（110）采样为数字信号后送入预失真器（101）。
6.如权利要求5所述的数字预失真方法，其特征在于经正交调制器QMOD（103）调制的信号经第1增益调节单元（104）调整信号电平后，传输给光电/电光转换单元（105）转换。
7.如权利要求6所述的数字预失真方法，其特征在于耦合并反馈回来的信号经第2增益调节单元（112）调整信号电平后，传输给光电/电光转换单元（107）转换。
8.如权利要求7所述的数字预失真方法，其特征在于预失真控制器（101）检测由光纤引入的通道时延，并自动补偿，完成预失真处理。
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