CN1384996A - 功率放大器的自适应线性化 - Google Patents

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Abstract

一种用于通过在失真探测信号的放大期间测量跨越功率放大器的失真特征自适应地补偿功率放大器的非线性的方法与装置。失真探测信号拥有明确定义的输入功率/时间关系,例如持续增强信号或持续减弱信号。由于明确定义的关系,可以把失真特征计算为输入功率电平的函数。然后,把这一所计算的函数用于更新预矫正查找表。

Description

功率放大器的自适应线性化
发明背景
发明的技术领域
总体上讲，本发明涉及通信***领域。具体地讲，本发明涉及这样的通信***中的功率放大器的自适应线性化。
相关技术描述
为了与人们对更高容量的无线和个人通信服务日益增长的需求保持同步，现代数字通信***已变得越来越依赖于频谱高效线性调制方案，例如正交相移键控(QPSK)、正交振幅调制(QAM)、以及最近用于GSM形成(EDGE)***的增强数据率的3π/8-8PSK。与利用一个恒定包络的传统的数字调制技术不同，线性调制方案利用了这样一个事实：可以通过既改变一个RF载波的包络(例如振幅)也改变一个RF载波的相位对数字基带数据加以调制。因为包络和相位提供了两个自由度，所以可以把数字基带数据映像为4种更为可能的RF载波信号，与仅对包络或仅对相位加以变化相比，能够在相同的频道带宽中传输更多的信息。因此，线性调制方案明显提高了对频谱的利用率，并已变成可替代传统数字调制技术的一种诱人的选择。
然而，RF载波的包络和相位两个方面的变化，导致线性调制方案对与功率放大器相关的固有的非线性失真十分敏感。尽管由于使用了一个恒定包络的传统的数字调制技术降低了对这样的失真的敏感度，但线性调制方案所使用的非恒定包络，导致功率放大器的增益和相移作为输入信号的一个函数而变化。反过来，这一非恒定的增益和相移导致两种类型的非线性失真。第一种类型的非线性失真，叫做AM/AM失真，当输入功率和输出功率背离一个线性关系时将会出现这种类型的失真。第二种类型，叫做AM/PM失真，当功率放大器的相移作为输入功率电平的一个函数而变化时将会出现这种类型的失真。
如果用于放大线性调制的信号的功率放大器不能补偿这两种类型的非线性失真，那么功率放大器将生成人们所不希望的互调结果，并导致通信质量上的一个伴随的下降。例如，当互调结果出现在频道带宽之外时，一个叫做频谱再生或拓宽的效应导致对相邻频道中通信的更大干扰。此外，出现在频道带宽中的互调结果可能会使所调制的信号失真到这样一种程度：不能够在接收器上对其适当地重新构造或加以探测，并导致位误差率的增加。因此，为了防止人们所不希望的互调结果和避免相伴的通信质量的下降，线性调制方案要求一种对所有操作功率电平来说具有一个恒定增益和相移的线性功率放大器。
令人感到遗憾的是，由于功率放大器是固有的非线性设备，所以功率放大器的增益和相移以一种复杂的、非线性的方式变化，这种变化依赖于部件老化、部件变化、频道转换、电源变化、部件漂移、温度波动、以及输入信号本身等不确定因素。现存的方案，例如连续反馈、前馈网络，以及传统的预矫正技术，一直试图利用某种形式的连续反馈回路或固定的前处理或后处理网络补偿这些非线性特征。然而，这些方案既不能自适应地补偿非线性特征中随时间变化的波动，也证明难以在RF频率上实施。例如，连续反馈方案，诸如负反馈或笛卡儿反馈，当运行在高频上时，通常要求一个高回路带宽，并可引发稳定性方面的问题。另一方面，由于前馈网络的固有特性，前馈网络不能够自适应地补偿失真特征方面的变化，并要求部件的精确的匹配与精确的规格，以避免偶然地引入额外的非线性失真。相类似，由于使用了固定的一组预矫正系数，传统的预矫正技术与之类似不能够自适应地补偿非线性特征方面的变化。
能够自适应地补偿非线性失真方面的变化的一种现存的方案是一种叫做自适应预矫正的方案。与以上所提到的传统的预矫正技术相比，传统的自适应预矫正针对正向路径中的随时间变化的非线性周期性地感应功率放大器的输出，并更新预矫正系数。然后，以这样的一种方式把这些所更新的预矫正系数用于预矫正输入信号：在功率放大器的输出端产生一个线性放大的信号。
尽管传统的自适应预矫正提供了功率放大器的适度的线性化，但传统的自适应预矫正技术把相当大的处理需求放在了用于实现这一技术的数字信号处理器上。通常，必须针对每个符号多次地(例如每符号5次地)更新存储预矫正系数的查找表，查找次数取决于过取样率。而且，在一个时分多址(TDMA)***中，一个典型的“猝发(burst)”可能包括多达100～200个符号。其结果，这一例子将要求数字信号处理器每猝发更新查找表500～1000次。这对数字信号处理器的处理要求(以及相应的开销)施加了相当大的负担，并增大了电流消耗。
传统的自适应预矫正技术的另一个缺点是，它要求反馈回路中有一个正交解调器。需要这一正交解调器是为了使数字信号处理器能够把在功率放大器的输出端所探测到的数据流与输入数据流进行比较。除了所增加的开销和电流消耗外，正交解调器还可能引入误差，这一误差将反映在更新过的预矫正系数中，并将反过来影响补偿功率放大器中非线性失真的能力。因此，就现存方案的缺陷而言，存在着对这样一种自适应线性化技术的需求：能够有效地补偿功率放大器随时间变化的非线性，与此同时，放宽了对数字信号处理器的处理要求，并降低了电流消耗。
发明概述
通过本发明的方法与装置可以克服现有技术的缺陷。例如，到目前为止，人们尚未认识到，在一个失真探测信号的放大期间，测量跨越功率放大器的失真特征(一个或多个)将是有好处的。例如，这一失真探测信号包括一个持续增强信号或持续减弱信号。然而，最好是令失真探测信号包括一个猝发持续增强或猝发持续减弱信号，这些信号通常在一个时分多址(TDMA)***中的一个通信猝发之前或之后使用。使用一个猝发持续增强或猝发持续减弱信号提供了允许把本发明的原理很容易地并入现存的TDMA通信***的额外的好处。
根据所测量的失真特征(一个或多个)和失真探测信号的已知的特征，计算所测失真特征(一个或多个)和输入功率之间的关系。根据这一所计算的关系更新一个预矫正查找表，然后，当通过功率放大器放大预矫正的输入时，可以把预矫正查找表施用于一个输入数据流，以产生一个线性放大的输出。
在本发明的第一实施方案中，在失真探测信号的放大期间，测量跨越整个功率放大器的相位失真。例如，可以通过在失真探测信号的操作功率范围之上比较输入的相位与输出的相位执行这一测量。根据所测相位失真和失真探测信号的已知特征，计算所测相位失真和输入功率之间的一个关系。根据这一所计算的关系更新预矫正查找表，然后，可以把预矫正查找表施用于一个输入数据流，以自适应地补偿功率放大器中的非恒定相移。
在第二实施方案中，在失真探测信号的放大期间测量跨越整个功率放大器的包络(振幅)失真。例如，可通过在失真探测信号的操作功率范围之上比较输入的振幅与输出的振幅执行这一测量。根据所测包络失真和失真探测信号的已知特征，计算所测包络失真和输入功率之间的一个关系。根据这一所计算的关系更新预矫正真查找表，然后，可以把预矫正查找表施用于一个输入数据流，以自适应地补偿功率放大器中的非线性增益。
在第三实施方案中，在失真探测信号的放大期间测量包络(振幅)和相位两方面的失真。根据所测包络和相位失真以及失真探测信号的已知特征，计算输入功率与所测包络和相位失真之间的关系。根据这些所计算的关系更新预矫正查找表，然后，可以把预矫正查找表施用于一个输入数据流，以自适应地补偿功率放大器中的非线性增益和非恒定相移。
在本发明的第一个方面中，针对每一通信猝发仅更新预矫正查找表一次，以放宽对一个数字信号处理器的处理需求和对功率的消耗。在另一方面中，使用类似的输入信号电平成对地配置用于测量失真特征的探测器，以减少非理想的探测部件的影响。在又一个方面中，把混频器用于把功率放大器的输入和输出信号从RF频率降频转换成一个中频，以允许探测部件工作在较低的频率上。
本发明技术上的优点包括以下方面，但不局限于这些方面。应该领悟到，具体的实施方案可能不涉及下列任何典型的技术上的优点，更不用说涉及全部优点。
本发明的一个重要的技术上的优点是，能够自适应地补偿一个功率放大器的随时间变化的非线性的能力。
本发明的另一个重要的技术上的优点是，它改进了功率放大器的功效，因为放宽了对功率放大器自身的线性要求。
本发明的又一个重要的技术上的优点是，当放大所调制的信号时，它能够仅针对将被使用的那些输入功率电平测量功率放大器的相位和增益失真特征进行测量。
本发明的又一个重要的技术上的优点是，它通过要求针对每通信猝发仅更新预矫正查找表一次，放宽了对数字信号处理器的处理要求。
本发明的又一个重要的技术上的优点是，降低了数字信号处理器的电流消耗，因为仅针对一小部分通信猝发对其加以使用。
本发明的再一个重要的技术上的优点是，对失真探测器的“平衡的配置”减少了非理想的探测部件的影响。
以下将参照附图中所描述的说明性的例子详细地解释本发明的以上所描述的特性以及其它特性。本领域的技术人员将会认识到：所描述的实施方案的提供仅仅是为了说明和理解本发明，而且据此可考虑众多等价的实施方案。
附图简要描述
当结合附图时，参照下列详细描述，将会对本发明的方法与装置更全面的加以理解。
图1说明了一个有利于用于实践本发明的典型的无线***的一部分；
图2说明了根据本发明的一个发射器的典型的示意性方框图；
图3说明了根据本发明的一个方面所实践的一个典型的预娇正技术的操作原理；
图4说明了根据本发明把一个所测相位失真特征转换为输入功率电平的一个函数的典型的转换；
图5说明了根据本发明把一个所测振幅(包络)失真特征转换为输入功率电平的一个函数典型的转换；
图6说明了根据本发明的第一实施方案的一个发射器的典型的示意性方框图；
图7说明了根据本发明的第一实施方案的一个发射器的典型的示意性方框图，这一实施方案实现了可把RF输入和输出信号降频转换成一个中频的混频器；
图8说明了根据本发明的第二实施方案的一个发射器的典型的示意性方框图；
图9说明了根据本发明的第二实施方案的一个发射器的典型的示意性方框图，这一实施方案实现了可把RF输入和输出信号降频转换成一个中频的混频器；
图10说明了根据本发明的第三实施方案的发射器的典型的示意性方框图；
图11说明了根据本发明的第三实施方案的一个发射器的典型的示意性方框图，这一实施方案实现了可把RF输入和输出信号降频转换成一个中频的混频器；
图12以流程图的形式说明了一种有利于实现本发明的一个实施方案的典型的方法。
附图的详细描述
在以下的描述中，为了便于解释而不是加以限制，给出了具体的细节，例如，具体的电路、逻辑模块(例如用软件、硬件、固件、以及它们的某种组合等实现的)、技术等，以便提供对本发明的一个全面的了解。然而，本领域的普通技术人员将会明显地意识到：也能够以偏离这些具体细节的其它实施方案实践本发明。在其它实例中，省略了对其它人们所熟悉的方法、设备、逻辑代码(例如软件、硬件、固件等)等的详细描述，以便避免对本发明的不必要的细节的描述。
参照图1～12，将能够对本发明的一个优选实施方案及其优点最全面以加以理解。将使用相同的数字指示各图中相同的和相应的部分。参照图1，图1说明了一个有利于用于实现本发明的典型的无线***的一部分，总体上由1对其加以表示。在这一典型的无线***中，一个移动站10与一个基站30通过一个空气界面40进行通信。一个数据终端20，例如一台个人计算机，也可以与基站30通过同一空气界面40通信，例如使用一个蜂窝调制解调器。由于基站30是一个蜂窝网络(未在图中加以显示)的一部分，所以基站30能够使移动站10和数据终端20互相通信，并与远程通信***中的其它终端进行通信。
然而，为了使移动站10、基站30、以及数据终端20能够交流数字信息，与每一设备相关的发射器必须使用某种形式的数字调制技术调制数字信息。所使用的数字调制技术可包括传统的技术，例如相移键控(PSK)或振幅调制(AM)、或具有更高频谱效率的技术，例如正交相移键控(QPSK)、正交振幅调制(QAM)、以及在最近针对GSM发展成(EDGE)***的增强数据率中所使用的3π/8-8PSK。这些技术中的每一个都向发射器中的功率放大器强加了某些要求，以防止所调制的信号的失真。取决于所使用的调制技术的类型，这些要求可能包括一个恒定的增益、一个恒定的相移或一个恒定的增益与一个恒定的相移的组合。
由本发明的各实施方案所提供的灵活的方案可使这些要求中的每一要求共同或独立地、高性价比地得到满足。参照图2，图2说明了根据本发明的一个发射器的典型的示意性方框图。应该加以强调的是，尽管图2中所说明的发射器利用了一个正交调制器，但本发明不局限于正交调制技术。相反，本发明的原理同等地适用于其它关注非线性失真的数字调制技术，例如PSK和AM。因此，  以下所进行的讨论是解释性的，而不是限制性的。
从总体上由数字99加以表示的发射器的正向发射路径开始，把一个数字信息100施加于预矫正块110。这一预矫正块110包括预矫正计算和预矫正系数，它们以这样的方式用于预矫正数字信息100：在功率放大器190的输出端产生一个线性放大的信号。例如，把预矫正系数存储在预矫正块110中的一个预矫正查找表111中，并对它们周期性加以更新，以补偿功率放大器190的随时间变化的非线性。周期性地更新预矫正系数的方式将在以下更详细地加以描述。
现在参照图3。图3说明了根据本发明的第一方面所实践的一种典型的预娇正技术的操作原理。如图中所示，发射器99的正向发射路径包括一个非线性元60，例如一个功率放大器190；一个预矫正元，例如一个预矫正块110。如果通过非线性元60的反相的非线性特征(一个或多个)在预矫正元50处把输入信号完全加以预矫正，那么产生一个如在70处所描述的线性输入输出关系。因而，本发明的第一方面测量功率放大器190的非线性失真特征(一个或多个)，并通过反相预矫特征(一个或多个)在预矫正块110处预矫正数字信息100，以产生一个线性输入输出关系。
继续遵循图2中所描述的发射器99的正向路径，把预矫正块110的输出施加于一个波形发生器(WFG)120，波形发生器(WFG)120生成独立的同相的(I)和正交的(Q)信号。然后，把每一数字的I和Q信号通过一个数字/模拟的转换器(DAC)130和一个低通滤波器(LPF)140加以传送，以把数字I和Q信号转换成模拟信号。然后在一个线性调制器中，例如在一个I/Q模拟器150中，对模拟I和Q信号加以组合，并通过一个局部振荡器160把其升频转换到RF频率。然后，通过一个可变增益放大器(VGA)170放大I/Q调制器150的输出，并通过一个带通滤波器(BPF)180对其加以滤波，以减弱带外功率。在最后阶段，通过一个功率放大器(PA)190放大带通滤波器180的输出，并通过天线200对带通滤波器180的输出加以发射。
在反馈路径中，本发明的一个实施方案通过在一个失真探测信号的放大期间监视功率放大器190的输入和输出，测量跨越整个功率放大器190的失真特征(一个或多个)，例如非线性的相移或非线性的增益。较佳的做法是令这一失真探测信号拥有一个在功率放大器190的操作功率范围上很好定义的随时间变化的关系，从而使所测失真特征能够很容易地被转换成输入功率电平的函数。优选的失真探测信号的例子包括持续增强信号或持续减弱信号。然而，最好，在发射通信猝发之前或之后，失真探测信号包括通常用于TDMA***的猝发持续增强信号或猝发持续减弱信号。对猝发持续增强和猝发持续减弱信号的使用带来了又一好处：允许本发明的这一优选实施方案在现存的TDMA中很容易地得以实现。
在描述图2中所说明的反馈路径之前，将描述一个典型的过程，通过这一过程本发明的这一优选的实施方案把所测失真特征转换成输入功率的函数。参照图4，图4说明了根据本发明把一个所测相位失真特征转换成输入功率电平的函数的一个典型的转换过程。在这一例子中，施加于功率放大器190的失真探测信号包括一个持续增强信号，这一持续增强信号拥有一个“输入功率/时间”关系，如一般在500处所描述的。如果在施加失真探测信号期间(T1-T2)，测量跨越功率放大器190的相位差(Δφ)，那么相位差/时间关系可能拥有一个所测相位失真特征，如总体上由510加以表示的位置处所描述的。根据500和510这两个关系，可以计算相位差和输入功率之间的关系，如总体上由520加以表示的位置处所描述的。然后把这一所计算的关系用于更新预矫正块110中的预矫正系数，以补偿功率放大器190的相位失真。需要加以强调的是，尽管图4说明了使用一个持续增强信号的相位失真特征，但本发明的原理可同等地应用于一个持续减弱信号或其它失真探测信号，特别是那些拥有一个明确定义的或“已知的”功率/时间关系的失真探测信号。
相类似，图5说明了根据本发明把一个所测包络(振幅)失真特征转换为输入功率电平的一个函数的典型的转换过程。在这一例子中，施加于功率放大器190的失真探测信号还包括一个持续增强信号，并拥有一个输入功率/时间关系，如总体上由600加以表示的位置处所描述的。如果在施加失真探测信号期间(T1-T2)，测量功率放大器190的输出功率(Pout)，那么输出功率/时间关系可能拥有一个所测包络(振幅)失真特征，如一般在610处所描述的。根据600和610这两个关系，可以计算输出功率和输入功率之间的关系，如一般在620处所描述的。然后，把这一所计算的关系用于更新预矫正块110中的预矫正系数，以补偿功率放大器190的振幅失真。再次需要加以强调的是，尽管图5说明了使用一个持续增强信号转换包络失真特征的转换过程，但这些原理可同等地应用于一个持续减弱信号或其它失真探测信号，特别是那些拥有一个明确定义的或“已知的”输入功率/时间关系的失真探测信号。
由于是针对所有可能的输入功率电平对失真特征和输入功率的之间的一个关系加以计算的，所以本发明的这一优选实施方案的一个优势的方面是，针对每通信猝发仅更新预矫正系数一次。这一优选的实施方案的这一方面放宽了对一般在101处所描述的数字信号处理器(以及其它相关的功能与存储器元)或其它更新预矫正查找表111的设备的处理要求。另外，电流消耗也得以降低，因为仅需要一小部分通信猝发计算预矫正。而且，如果把一个猝发持续增强信号用作失真探测信号，那么可以把所更新的预矫正系数施加在相同的通信猝发上，假设能够对预矫正查找表111足够快地加以更新。作为替代，如果功率放大器190的特征在猝发之间变化不大，那么可以在一个猝发上测量失真特征，并把失真特征施加于一个以后的或相继的猝发上。另一种选择是根据来自多个失真探测信号的测量确定失真特征(例如，并确定某种平均)。最后，在图2的实施方案的另一个方面中，  仅在所调制的信号中所使用的动态范围上测量功率放大器190的失真特征。例如，可能仅需要失真探测信号的一部分。因此，仅必须针对那些在对功率放大器加以调制时将要使用的输入功率电平测量功率放大器190的失真特征。
再次参照图2。分别在失真探测信号的放大之后和之前，通过把输出信号的一部分和输入信号的一部分馈送于相应的两个探测器220和221，测量跨越功率放大器190的失真特征。最好，在通过输出信号的相应的探测器220对输出信号测量之前，一个减弱机制210把这一输出信号减弱近似功率放大器190的标称增益G的一个倍数。减弱输出信号导致两个探测器220、22的输入信号拥有大致相同的振幅，这有助于消除由探测器220、221所造成的失真。而且尽管可以把一种不同的探测器配置用于测量输入和输出的信号特征，但图2的实施方案所利用的一对失真探测器220、221创建了一种“平衡的”配置，这一配置减少了非理想的探测部件的影响。探测器对220、221测量输入和输出的至少一个信号特征，例如振幅、相位或振幅与相位，并把它们的输出传输给一个误差探测器230。误差探测器230比较相应于输入信号和输出信号的所测信号特征，并生成一个相应于非线性失真的量的误差信号。在使用一个模拟/数字的转换器(ADC)240把误差信号转换成到数字域后，在失真探测信号的放大期间，一个失真探测块250累计误差信号，并计算所测失真特征和输入功率之间的关系，如以上所描述的。然后把这一关系用于更新预矫正块110中的预矫正系数，从而使预矫正块110能够补偿功率放大器190的非线性。
图6说明了根据本发明的第一实施方案的发射器的典型的示意性方框图。本发明的第一实施方案利用了与以上所描述的图2的实施方案相同的正向传输路径，但在反馈路径中使用了不同的探测器补偿功率放大器190中的一个非恒定相移。在第一实施方案中，分别在失真探测信号的放大之后或之前，把输出信号的一部分和输入信号的一部分限制在两个独立的限制器320、321内。最好，在限制输出信号之前，把输出信号减弱近似功率放大器190的标称增益G的一个倍数。减弱输出信号允许发至两个限制器320、321的输入信号拥有大致相同的振幅，这有助于消除限制器320、321所造成的AM/PM失真。两个相位探测器330、331探测功率放大器190的输出相位和输入相位。用于升频转换原始输入信号的局部振荡器160用作对两个相位探测器330、331的参照频率。相位探测器330、331的输出由低通滤波器340、341滤波，以抑制高频，例如局部振荡器160的谐振频率。误差探测器230探测通过功率放大器的相移的测量，并把其发送到模拟/数字的转换器240。在数字域中，使用以上就图2的实施方案所描述的原理，计算失真探测块250中输入功率电平和相移之间的关系。然后，把这一关系用于更新包含于预矫正决110中的预矫正查找表111，从而使预矫正块110能够自适应地补偿跨越整个功率放大器190的非恒定相移。
可选地，为了放宽对第一实施方案的反馈路径中的部件的要求，也可以把第一实施方案更新成降频转换功率放大器190的RF输入和输出信号。图7说明了根据本发明第一实施例的发射器的一个典型的示意性方框图，这一实施方案实现了可以把RF输入和输出信号降频转换成一个中频的混频器。如图中所说明的，把两个混频器350、351放置在功率放大器190和两个限制器320、321之间。第一局部振荡器252使混频器350、351能够把功率放大器190的输出和输入信号从RF频率降频转换成一个较低的中频。第二局部振荡器353用作对相位探测器330、331的参照频率。尽管需要两个附加的混频器350、351和两个附加的局部振荡器352、353，但这一方案的好处是反馈路径中的部件可以工作在一个较低的频率上。
图8说明了根据本发明的第二实施方案的发射器的典型的示意性方框图。第二实施方案利用了与图2的实施方案中所描述的相同的正向传输路径，但在反馈路径中使用了不同的探测器补偿功率放大器190中的振幅失真。在第二实施方案中，分别在失真探测信号的放大之后和之前，把功率放大器190的输出信号的一部分和输入信号的一部分施加于两个独立的包络探测器420、421之间。较佳的做法是，在探测输出信号的包络之前，把功率放大器190的输出信号减弱近似功率放大器190的标称增益G的一个倍数，从而使向两个包络探测器420、421的输入拥有大致相同的振幅电平。一个误差探测器230探测功率放大器190的输出和功率放大器190的输入之间的振幅差的一个测量，并把其发送到一个模拟/数字的转换器240。在数字域中，使用以上就图2的实施方案所描述的原理计算包络失真和输入功率之间的关系。然后把这一关系用于更新包含于预矫正块110中的预矫正查找表111，从而使预矫正块110能够自适应地补偿功率放大器190的非恒定的增益。
另外，为了放宽对第二实施方案反馈路径中的部件的要求，也可以把第二实施方案更新成降频转换功率放大器190的RF输入和输出信号。图9说明了根据本发明第二实施方案的发射器的一个典型的示意性方框图，这一实施方案实现了可把RF输入和输出信号降频转换成一个中频的混频器。如图中所说明的，把两个混频器430、431放置在电源放大器190和包络探测器420、421之间。一个局部振荡器432使混频器430、431能够把功率放大器190的输出和输入信号从RF频率降频转换成一个中频。尽管要求两个附加的混频器430、431和一个附加的局部振荡器432，但这一方案的好处是反馈路径中的部件可以操作在一个较低的频率上。
图10说明了根据本发明的第三实施方案的一个发射器的典型的示意性方框图。这一第三实施方案利用了与图2的实施方案中所描述的相同的正向传输路径，但在反馈路径中使用了不同的探测器的组合补偿功率放大器190中的相位和包络(振幅)两个方面的失真。在第三实施方案中，分别在失真探测信号的放大之后或之前，把功率放大器190的输出信号的一部分和输入信号的一部分施加于两个独立的限制器302、321和两个独立的包络探测器420、421。最好，首先把功率放大器190的输出减弱近似功率放大器190的标称增益G的一个倍数，从而使输入到两个限制器320、321和两个包络探测器420、421的输入拥有大致相同的振幅电平。两个相应的误差探测器230、231探测功率放大器190的输出和功率放大器190的输入之间的相位和振幅差的测量，并把其发送到一个模拟/数字的转换器240。在数字域中，使用以上就图2的实施方案所描述的原理计算输入功率与(i)所测包络失真和(ii)所测相位失真之间的关系。然后，把这些关系用于更新包含于预矫正块110中的预矫正查找表111，从而使预矫正块110即能够自适应地补偿功率放大器190的非恒定增益也能够自适应地补偿功率放大器190的非恒定相移。
可选地，为了放宽对第三实施方案的反馈路径中的部件的要求，也可以把第三实施方案更新成降频转换功率放大器190的RF输入和输出信号。图11说明了根据本发明第三实施例的发射器的一个典型的示意性方框图，该实施方案实现了可把RF输入和输出信号降频转换成中频的混频器。如图中所说明的，把两个混频器450、451放置在功率放大器190和两个限制器320、321以及两个包络探测器420、421。第一局部振荡器452使混频器450、451能够把功率放大器190的输出和输入信号从RF频率降频转换成较低的中频。第二局部振荡器453用作对相位探测器330、331的参照频率。尽管需要两个附加的混频器450、451和两个附加的局部振荡器452、453，但这一方案的好处是反馈路径中的部件可以工作在较低的频率上。
参照图12。图12一般在999处以流程图的形式说明了一种本发明可根据其更好地得以实践的典型的方法。如图中所示，在步骤1000生成一个失真探测信号，例如一个持续增强信号、持续减弱信号，或较佳的做法是生成一个猝发持续增强信号或猝发持续减弱信号。在步骤1010，把所生成的失真探测信号施加于一个功率放大器190，并在失真探测信号应用于功率放大器190期间，在步骤1020测量跨越整个功率放大器190的失真特征(一个或多个)。根据所测失真特征(一个或多个)和失真探测信号的特征，例如使用以上就图2的实施方案所描述的原理，在步骤1030计算失真探测信号和输入功率之间的一个关系。然后，在步骤1040，利用这一所计算的关系更新存储于一个预矫正查找表111中的预矫正系数，然后把这些更新过的系数施加于输入数据，以按在功率放大器190的输出端维持一个线性输入输出关系的方式预矫正数字信息100。
可选地，也可针对每一通信猝发(例如在步骤1050所指出的那样)重复步骤1000～1040。在本发明的这一优选实施方案的一个优势的方面中，仅针对每一通信猝发对预矫正查找表111更新一次。这一优选的实施方案的这一方面放宽了对一般由101处所描述的信号处理器(以及其它相关的功能与存储器元)或其它更新预矫正查找表111的设备的处理要求。此外，如果把一个猝发持续增强信号用作失真探测信号，那么可以把所更新的预矫正系数施加在相同通信猝发上，假设能够对预矫正查找表111足够快地加以更新。作为替代，如果功率放大器190的特征在猝发之间变化不大，那么可在一个猝发上测量失真特征，并将其施加在以后或相继的猝发上。另一种选择是根据来自多个失真探测信号的测量确定失真特征(例如，在确定某种平均之后)。最后，在图2的实施方案的另一个方面中，仅在所调制的信号中所使用的动态范围上测量功率放大器190的失真特征。例如，可能仅需要失真探测信号的一部分。因此，功率放大器190的失真特征仅必须针对那些在对功率放大器加以调制时将使用的输入功率电平加以测量。
尽管在附图中以及在先前的详细描述中已对本发明的方法和装置的优选实施方案进行了说明，但人们将会领悟到：本发明不局限于所描述的实施方案，而且能够在不背离本发明的构思与范围的情况下，对它们进行多种多样的重新配置、修改、以及替代。本发明的构思与范围由下列的权利要求提出并且进行限定。

Claims (36)

1.一种用于自适应补偿功率放大器的失真特征的方法，该方法包括下列步骤：
在失真探测信号的放大期间，测量跨越功率放大器的失真特征，失真探测信号拥有被定义的输入功率特征；
计算所测量的失真特征和输入功率之间的关系；以及
根据所计算的关系，更新预矫正查找表。
2.如权利要求1中所要求的一种自适应补偿功率放大器的失真特征的方法，其中，失真特征包括相位失真。
3.如权利要求1中所要求的一种自适应补偿功率放大器的失真特征的方法，其中，失真特征包括包络失真。
4.如权利要求1中所要求的一种自适应补偿功率放大器的失真特征的方法，其中，失真探测信号至少包括持续增强信号和持续减弱信号之一。
5.如权利要求1中所要求的一种自适应补偿功率放大器的失真特征的方法，其中，失真探测信号至少包括猝发持续增强信号和猝发持续减弱信号之一。
6.如权利要求1中所要求的一种自适应补偿功率放大器的失真特征的方法，其中，针对每一通信猝发仅对该方法执行一次。
7.如权利要求1中所要求的一种自适应补偿功率放大器的失真特征的方法，其中，仅在通信猝发的一部分期间执行该方法。
8.如权利要求1中所要求的一种自适应补偿功率放大器的失真特征的方法，该方法还包括把所更新的预矫正查找表施用于一个输入数据流的步骤。
9.如权利要求8中所要求的一种自适应补偿功率放大器的失真特征的方法，其中，在一个相同的通信猝发中，执行更新步骤和施加步骤。
10.如权利要求8中所要求的一种自适应补偿功率放大器的失真特征的方法，  其中，在第一通信猝发中执行测量的步骤，在相继的通信猝发中执行施加的步骤。
11.如权利要求1中所要求的一种自适应补偿功率放大器的失真特征的方法，其中，使用从两个或两个以上的通信猝发所测量的平均失真特征，至少部分地执行计算关系的步骤。
12.如权利要求1中所要求的一种自适应补偿功率放大器的失真特征的方法，  其中，使用一对探测器执行测量的步骤，这对探测器中的第一探测器连接于功率放大器的输入端，以及这对探测器中的第二探测器连接于功率放大器的输出端。
13.如权利要求12中所要求的一种自适应补偿功率放大器的失真特征的方法，还包括把功率放大器的输出端的输出信号近似减弱功率放大器的一个标称增益。
14.如权利要求1中所要求的一种自适应补偿功率放大器的失真特征的方法，其中，仅针对将由输入信号使用的输入功率电平执行测量的步骤。
15.如权利要求1中所要求的一种自适应补偿功率放大器的失真特征的方法，  其中，在至少移动站、基站、以及数据终端中的一个之中执行该方法。
16.一种用于线性化功率放大器的装置，该装置包括：
至少一个探测器，适用于在失真探测信号的放大期间测量跨越功率放大器的失真特征，失真探测信号拥有已知的输入功率特征；
一个处理器，至少耦合于一个探测器，处理器适用于计算所测失真特征和输入功率之间的关系；以及
一个存储预矫正系数的预矫正查找表，处理器适用于根据所计算的关系更新预矫正系数，以自适应地补偿所测失真特征。
17.如权利要求16中所要求的一种用于线性化功率放大器的装置，其中，失真特征包括相位失真。
18.如权利要求16中所要求的一种用于线性化功率放大器的装置，其中，失真特征包括振幅失真。
19.如权利要求16中所要求的一种用于线性化功率放大器的装置，其中，失真特征包括相位失真和振幅失真。
20.如权利要求16中所要求的一种用于线性化功率放大器的装置，其中，失真探测信号至少包括持续增强信号和持续减弱信号之一。
21.如权利要求16中所要求的一种用于线性化功率放大器的装置，其中，失真探测信号至少包括猝发持续增强信号和猝发持续减弱信号之一。
22.如权利要求16中所要求的一种用于线性化功率放大器的装置，其中，处理器针对每一通信猝发仅更新一次预矫正系数。
23.如权利要求16中所要求的一种用于线性化功率放大器的装置，其中，处理器至少部分地根据从两个或两个以上的通信猝发所测量的平均失真特征计算所测失真特征和输入功率之间的关系。
24.如权利要求16中所要求的一种用于线性化功率放大器的装置，其中，至少探测器仅在通信猝发的一部分期间测量失真特征。
25.如权利要求16中所要求的一种用于线性化功率放大器的装置，该装置还包括根据预矫正系数预矫正输入数据流的预矫正单元。
26.如权利要求25中所要求的一种用于线性化功率放大器的装置，其中，处理器在第一通信猝发期间更新预矫正系数，预矫正单元使用在第一通信猝发期间所更新的预矫正系数预矫正输入数据流。
27.如权利要求25中所要求的一种用于线性化功率放大器的装置，其中，至少一个探测器在第一通信猝发期间测量失真特征，并且预矫正单元使用在相继的通信猝发期间所更新的预矫正系数预矫正输入数据流。
28.如权利要求16中所要求的一种用于线性化功率放大器的装置，其中，至少一个探测器包括一对相位探测器，这对相位探测器中的第一相位探测器连接于功率放大器的输出端，这对探测器中的第二相位探测器连接于功率放大器的输入端。
29.如权利要求28中所要求的一种用于线性化功率放大器的装置，其中，在施加于第一相位探测器之前，把功率放大器的输出减弱近似功率放大器的一个标称的增益。
30.如权利要求28中所要求的一种用于线性化功率放大器的装置，还包括一对混频器，这对混频器适用于把输入信号从RF频率降频转换成中频，这对混频器中的第一混频器放置在功率放大器的输出端和第一相位探测器之间，这对混频器中的第二混频器放置在功率放大器的输入端和第二相位探测器之间。
31.如权利要求16中所要求的一种用于线性化功率放大器的装置，其中至少一个探测器包括一对包络探测器，这对包络探测器中的第一包络探测器连接于功率放大器的输出端，以及这对包络探测器中的第二包络探测器连接于功率放大器的输入端。
32.如权利要求31中所要求的一种用于线性化功率放大器的装置，其中，在施加于第一包络探测器之前，把功率放大器的输出减弱近似功率放大器的一个标称的增益。
33.如权利要求31中所要求的一种用于线性化功率放大器的装置，还包括一对混频器，这对混频器适用于把输入信号从RF频率降频转换成中频。这对混频器中的第一混频器放置在功率放大器的输出端和第一包络探测器之间，这对混频器中的第二混频器放置在功率放大器的输入端和第二包络探测器之间。
34.如权利要求16中所要求的一种用于线性化功率放大器的装置，其中，在至少移动站、基站、以及数据终端中的一个之中使用该装置。
35.一种自适应线性化功率放大器的方法，该方法包括下列步骤：
在失真探测信号的放大期间，测量功率放大器的失真特征；
计算所测失真特征和输入功率之间的关系；以及
根据所计算的关系更新预矫正查找表，针对每一通信猝发，仅执行该方法一次。
36.一种自适应线性化功率放大器的方法，该方法包括下列步骤：
在至少猝发持续增强信号和猝发持续减弱信号之一的放大期间，测量功率放大器的失真特征；
计算所测失真特征和输入功率之间的一个关系；以及
根据所计算的关系，更新预矫正查找表。
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