CN1767377A - 数字预矫正器及其预矫正方法 - Google Patents

Abstract

一种预矫正器包括：分配器，其分配输入信号，并将所分配的输入信号提供给线性发送通道和畸变产生通道；(2k－1)阶畸变产生器，其将提供给所述畸变产生通道的信号自乘(2k－1)次幂，以产生畸变分量；矢量调节器，其调节所述(2k－1)阶畸变产生器的输出的幅度和相位；以及加法装置，其对所述矢量调节器的输出和所述线性发送通道的输出求和，以产生预矫正信号r(t)，其中所述(2k－1)阶畸变产生器包括：(2k－1)阶乘法器(27B4)，其将所述分配的信号自乘(2k－1)次幂；低于(2k－1)的阶次的乘法器(27B3、27B2、27B1)，其将所述分配的信号分别自乘5次幂、3次幂和1次幂；矢量调节器(27C3、27C2、27C1)，其调节所述低于(2k－1)的阶次的乘法器的输出的幅度和相位；以及加法器(27D)，其对所述矢量调节器的输出和所述(2k－1)阶乘法器的输出求和。

Description

数字预矫正器及其预矫正方法

技术领域

本发明涉及用于线性化用于无线通信发射机的功率放大器的预矫正器及其预矫正方法。

背景技术

用在蜂窝电话***的基站或者终端中的微波功率放大器为实现更低的功耗和小型化(compactness)要求高的功率效率。一般来说，功率放大器的效率随着它的工作点接近饱和输出功率而增加，因此期望功率放大器在接近饱和输出功率的区域工作。然而，在接近饱和功率的区域工作的功率放大器产生了高的畸变分量电平(level)。在基站或者终端，功率放大器不得不达到在所发射的信号带宽之外(例如，预定的相邻信道功率比)的畸变分量的预定衰减电平。因此，为了在接近饱和功率的区域操作功率放大器，必须减少畸变分量。为了减少畸变分量，已经对用于由功率放大器所产生的畸变的非线性畸变补偿方法进行了研究。

作为用于功率放大器的畸变补偿方法，已经提出了预矫正方法。预矫正器提前将信号添加到输入信号以便抵消在功率放大器中产生的畸变分量。被添加的信号与在功率放大器中产生的畸变分量电平相等而相位相反。预矫正方法的畸变补偿量取决于被添加信号和畸变分量之间的幅度和相位误差。例如，在由功率串联模式表示的功率放大器的输入/输出特性的情况下，为了实现大于30dB的畸变补偿，由预矫正器添加的信号和在功率放大器中产生的畸变分量之间的幅度误差和相位误差必须分别被抑制在±0.28dB的范围内和±1.8度的范围内。

图1示出了基于复(complex)功率串联表达的传统预矫正器的典型配置。在此例子中，预矫正器10预矫正基带输入信号x(t)，将结果信号r(t)和由载波发生器32所产生的频率f_c的载波混频，以便产生射频频带信号r_RF(t)，并且由用于发送的功率放大器33放大射频频带信号r_RF(t)。

由分配器(divider)对输入给预矫正器10的信号x(t)进行分配，并将分配的信号提供给线性发送通道PTH1和畸变产生通道PTH2。在畸变产生通道PTH2中，三阶畸变产生器13和五阶畸变产生器15分别从被分配的输入信号x(t)产生三阶畸变信号和五阶畸变信号。由矢量调节器14和16分别调节这些信号的矢量，并由加法器18求和。

另一方面，由延迟单元12对提供给线性发送通道PTH1的输入信号在延迟时间方面进行调节。来自线性发送通道PTH1的输出和来自畸变产生通道PTH2的输出(即，加法器18的输出)由加法器19求和，以便产生预矫正信号，该预矫正信号是作为预矫正器10的输出r(t)的输出。畸变检测器34将来自功率放大器33的射频输出信号解调为基带信号或者中频频带信号，并检测所述信号中的3阶畸变分量和5阶畸变分量。由矢量调节器14和16分别调节由三阶畸变产生器13和五阶畸变产生器15产生的三阶畸变信号和五阶畸变信号，以便在控制器35的控制下抵消在功率放大器33中产生的3阶畸变分量和5阶畸变分量。

在图1中，一般来说，畸变产生通道PTH2例如包括：由3阶畸变产生器13和矢量调节器14组成的3阶畸变产生通道、由5阶畸变产生器15和矢量调节器16组成的5阶畸变产生通道以及由(2k-1)阶畸变产生器和相关联的矢量调节器组成的(2k-1)阶畸变产生通道。这里，k表示等于或者大于2的整数。

在(2k-1)阶畸变产生通道中的(2k-1)阶畸变产生器输出信号x(t)^(2k-1)，其是对预矫正器10输入的信号x(t)的(2k-1)次幂(下文中称作为(2k-1)阶信号)。(2k-1)阶畸变产生器的输出信号具有比输入信号x(t)的带宽宽(2k-1)倍的带宽。正如在图2中所示，(2k-1)阶畸变产生通道的输出信号2b的频带和线性发送通道PTH1的输出信号2a的频带交叠(由图2中的阴影面积所示)。这里，B表示输入信号的带宽。因此，畸变产生通道的输出信号干扰线性发送通道的输出信号。然而，如果畸变产生通道的输出信号比线性发送通道的输出信号足够小，则该干扰可以被忽略。然而，当功率放大器为达到高效率工作在接近于饱和功率的区域时，畸变分量增加。因此，畸变产生通道的输出信号的功率不得不提高。因此，畸变产生通道的输出信号对线性发送通道的输出信号的干扰不可被忽略。

作为例子，在下文中描述了这样一种情形，其中预矫正器10的输入信号x(t)由两个等幅的载波组成。预矫正器的输出r(t)由下面的等式(见非专利文献1)表示：

$r\left(t\right)=\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{2k-1}|x\left(t\right){|}^{2(k-1)}x\left(t\right)---\left(1\right)$

在该等式中，对于k＝1的项a₁x(t)表示线性发送通道PTH1的输出信号，而系数a₁＝α₁表示线性增益。对于k≥2的项表示(2k-1)阶畸变产生通道的输出信号。(2k-1)阶畸变产生通道中的矢量调节器的增益(α_2k-1)和相位(_2k-1)由下式表示：

其中，x(t)表示输入到预矫正器的复包络信号，而r(t)表示从预矫正器输出的复包络信号。在上文中，该等式利用复包络信号表示。实际要发送的RF频带信号r_RF(t)由下式表示：

r_RF(t)＝Re{r(t)exp(j2πf_ct)}                      (2)

在该等式中，Re{}表示复变量的实部，而f_c表示载波的频率。

假设在两等幅的载波之间的频率间隔是2f₀，并且其幅度是A，则复包络信号x(t)由下面的等式表示：

x(t)＝Acos(2πf₀t)                            (3)

根据等式(1)，预矫正器的线性发送通道的输出信号被确定为：

α_IAcos(2πf₀t)

并且预矫正器的3阶畸变产生通道的输出信号被确定为：

图3A、3B和3C分别示出了通过上变换输入信号获得的RF频带信号分量、线性发送通道的输出信号以及具有载频f_c的3阶畸变产生通道的输出信号。在图3A至3D中，在频率轴上用矢量表示各信号。每个矢量的长度和角度表示对应信号的幅度和相位。在图3A中，输入信号作为两个等幅的载波信号X_1L和X_1U示出。类似地，在图3B中，线性发送通道PTH1的输出信号x′(t)作为两个等幅的载波信号X_1L′和X_1U′示出。在图3C中，3阶畸变产生通道的输出信号作为1阶信号分量D_1L和D_1U和3阶信号分量D_3L和D_3U示出。图3D示出了在图3B中的信号分量和在图3C中的信号分量的和。信号分量X_1L″表示信号分量X_1L′和D_1L的矢量合成。信号X_1U″分量表示信号分量X_1U′和D_1U的矢量和。对由加法器产生的来自两个通道的基带信号的和组成的预矫正器的输出r(t)由下面的等式表示。

用载频f_c上变换该信号得到图3D所示的RF频带信号。如图3C所示，3阶畸变产生通道的输出信号包含分别在频率f_c-f₀和f_c+f₀的信号分量D_1L和D_1U。由于这些信号分量，在图3B所示的线性发送通道的输出信号的幅度和相位如图3D所示的那样变化。当功率放大器在饱和区域附近工作时，由于3阶畸变产生通道的输出信号的电平增加，所述变化变得显著。如果将这样的信号输入到功率放大器，则在功率放大器中所产生的畸变分量的幅度和相位也由于发送信号的幅度和相位的变化而变化。结果，为了抵消在功率放大器中产生的畸变分量，在3阶畸变产生通道中的矢量调节器的增益(α₃)和相位(₃)必须考虑上面的变化重新调节。然而，这样的重新调节使得发送信号r(t)的幅度和相位变化，这使得所产生的畸变分量的幅度和相位变化。用此方法，由于矢量调节器的调节不仅影响3阶畸变产生通道的输出信号，而且影响所产生的畸变分量，所以矢量调节器的调节变得复杂。

在上文中，只描述了3阶畸变产生通道的输出信号对线性发送通道的输出信号的干扰。在图4所示的5阶畸变产生通道的输出信号的情形，信号分量D_1L、D_1U、D_3L、D_3U、D_5L和D_5U分别出现在频率f_c-f₀、f_c+f₀、f_c-3f₀、f_c+3f₀、f_c-5f₀和f_c+5f₀处。因此，5阶畸变产生通道的输出信号不仅干扰线性发送通道的输出信号，而且干扰3阶畸变产生通道的输出信号。

正如从上面描述可以看到的那样，传统的预矫正器的问题是(2k-1)阶畸变产生通道的输出信号具有干扰线性发送通道的输出信号和低于(2k-1)阶畸变产生通道的输出信号的分量。尽管已经作为例子描述了具有离散频谱的两个等幅载波，但是对于具有连续频谱的信号也一样适用。为了解决如上所述的问题，在(2k-1)阶畸变产生通道中，有必要减少干扰线性发送通道的输出信号和低于(2k-1)阶畸变产生通道的输出信号的分量。

非专利文献：T.Nojima和T.Konno，“Cuber Predistortion Linearizer forRelay Equipment in 800MHz Land Mobile Telephone System”，IEEE Trans.OnVehicular Tech.，Vol.，VT-34，No.4，pp.169-177，Nov.，1985.

发明内容

本发明的目的在于提供一种其具有能够在(2k-1)阶畸变产生通道中抑制低于(2k-1)的阶次的信号和线性信号的情况下产生(2k-1)阶信号的畸变产生器的预矫正器，及其预矫正方法。

根据本发明，提供了一种预矫正器，包括：

分配器，其分配输入信号，并将所分配的输入信号分别提供给线性发送通道和畸变产生通道；

(2k-1)阶畸变产生器，其将提供给所述畸变产生通道的分配的输入信号自乘(2k-1)次幂，以产生畸变分量，其中k表示等于或者大于2的整数；

矢量调节器，其调节所述(2k-1)阶畸变产生器的输出信号的幅度和相位；以及

加法器，其对所述矢量调节器的输出信号和所述线性发送通道的输出信号求和，并输出被预矫正的输入信号，

其中所述(2k-1)阶畸变产生器具有：

(2k-1)阶乘法器，其将提供给所述畸变产生通道的分配的输入信号自乘(2k-1)次幂；

(2J-1)阶乘法器，其将所述分配的输入信号自乘(2J-1)次幂，其中J表示落入k＞J≥1的范围的整数；

第一矢量调节器，其调节所述(2J-1)阶乘法器的输出的幅度和相位；以及

第一加法器，其对所述第一矢量调节器的输出和所述(2k-1)阶乘法器的输出求和，并输出作为所述(2k-1)阶畸变产生器的输出的求和结果，以及

所述第一矢量调节器，其调节所述幅度度和相位，以便于抑制在所述第一加法器的输出中的低于(2k-1)的阶次的分量。

根据本发明，提供了一种预矫正方法，包括：

分配步骤，用于分配输入信号，并将所分配的输入信号分别提供给线性发送通道和畸变产生通道；

产生畸变分量的步骤，用于通过将提供给所述畸变产生通道的所分配的输入信号自乘(2k-1)次幂，来产生畸变分量，其中k表示等于或者大于2的整数；以及

调节步骤，用于调节所述畸变分量的幅度和相位，并将所述调节的畸变分量加到所述线性发送通道的输出信号，由此预矫正所述输入信号，

其中所述产生畸变分量的步骤还包括：

将提供给所述畸变产生通道的分配的输入信号自乘(2k-1)次幂的子步骤；

将所述分配的输入信号自乘(2J-1)次幂的子步骤，其中J表示落入k＞J≥1的范围的整数；以及

利用所述自乘(2J-1)次幂的结果抑制所述自乘(2K-1)次幂的结果中低于(2k-1)的次幂的分量，由此产生畸变分量的子步骤。

根据本发明，由于在(2k-1)阶畸变产生器的(2k-1)阶乘法器的输出中的低于(2k-1)的阶次的分量被抑制，由预矫正器的矢量调节器所进行的调节被简化。

附图说明

图1示出了传统的预矫正器的配置；

图2示意性地示出了传统的预矫正器的输出频谱；

图3A示出了对预矫正器的输入信号；

图3B示出了线性发送通道的输出信号；

图3C示出了3阶畸变产生通道的输出信号；

图3D示出了预矫正器的输出信号；

图4示出了在将两个等幅的载波输入到预矫正器的情形下的5阶畸变产生通道的输出信号。

图5A示出了根据传统方法的3阶畸变产生通道的输出信号；

图5B示出了根据本发明的3阶畸变产生通道的输出信号；

图6示出了根据本发明的第一实施例的预矫正器的配置；

图7示出了根据第一实施例的3阶畸变产生器的配置；

图8示出了根据第一实施例的5阶畸变产生器的配置；

图9示出了根据第一实施例的7阶畸变产生器的配置；

图10示出了根据本发明的第二实施例的预矫正器的配置；以及

图11示出了根据传统的方法的3阶畸变产生器和根据本发明的3阶畸变产生器的输出信号的频谱。

具体实施方式

(原理)

根据现有技术，假设i＝(2k-1)，在第i阶畸变产生通道中的i阶畸变产生器进行下面的计算：

d_i(t)＝|x(t)|^2(k-1)x(t)                                      (5)

其中x(t)表示输入到i阶畸变产生器的复包络信号，而d_i(t)表示从i阶畸变产生器输出的复包络信号。根据本发明，i阶畸变产生器执行下面的计算：

$d_i\left(t\right)=|x\left(t\right){|}^{2(k-1)}x\left(t\right)-\underset{m=1}{\overset{2k-3}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{i2m-1}|x\left(t\right){|}^{2(m-1)}x\left(t\right)---\left(6\right)$

其中，b_i2m-1表示实数。在等式(6)的右手侧的第二项表示低于i阶的信号分量。根据本发明，将低于等式(6)的第二项中的i阶的信号分量从低于第一项中i阶的信号分量中减去，由此抑制了低于i阶的信号分量。

例如，当输入信号由两等幅的载波组成时，3阶畸变产生通道(i＝3)将如下描述。将i＝2k-1＝3代入等式(6)，得到下面的等式：

$d_3\left(t\right)=|x\left(t\right){|}^{2}x\left(t\right)-b_{31}x\left(t\right)$

$=\frac{3}{4}{A}^3\cos \left(2\mathrm{\π}{f}_{0}t\right)+\frac{1}{4}{A}^3\cos (3\·2\mathrm{\π}{f}_{0}t)-b_{31}A\cos \left(2\mathrm{\π}{f}_{0}t\right)---\left(7\right)$

在等式(7)的右手侧的第二项表示3阶畸变分量，而第一和第三项表示1阶信号分量。因此，以3A²/4设置等式(7)中的值b₃₁得到下面的等式：

$d_3\left(t\right)=\frac{1}{4}{A}^3\cos (3\·2\mathrm{\π}{f}_{0}t)---\left(8\right)$

因此，可以抑制干扰线性发送通道的低于i阶的信号分量。为了比较，分别在图5A和5B中示出了根据传统方法的3阶畸变产生通道的输出信号和根据本发明的3阶畸变产生通道的输出信号。正如从附图中可以看到的那样，根据传统方法，除了3阶畸变分量D_3L和D_3U外，还出现了1阶信号分量D_1L和D_1U。然而，根据本发明，1阶信号分量D_1L和D_1U被去除。

类似地，至于在输入信号由两等幅的载波组成时的5阶畸变产生通道，将i＝2k-1＝5代入等式(6)得到下面的等式：

$d_5\left(t\right)=|x\left(t\right){|}^{4}x\left(t\right)-b_{51}x\left(t\right)-b_{53}|x\left(t\right){|}^{2}x\left(t\right)$

$=\frac{5}{8}{A}^5\cos \left(2\mathrm{\π}{f}_{0}t\right)+\frac{5}{16}{A}^5\cos (3\·2\mathrm{\π}{f}_{0}t)+\frac{1}{16}{A}^5\cos (5\·2\mathrm{\π}{f}_{0}t)$

$-b_{51}A\cos \left(2\mathrm{\π}{f}_{0}t\right)-b_{53}\{\frac{3}{4}{A}^3\cos \left(2\mathrm{\π}{f}_{0}t\right)+\frac{1}{4}{A}^3\cos (3\·2\mathrm{\π}{f}_{0}t)\}$

$=\{\frac{5}{8}{A}^5-b_{51}A-\frac{3}{4}{b}_{53}{A}^3\}\cos \left(2\mathrm{\π}{f}_{0}t\right)$

$+\{\frac{5}{16}{A}^5-\frac{1}{4}{b}_{53}{A}^3\}\cos (3\·2\mathrm{\π}{f}_{0}t)+\frac{1}{16}{A}^5\cos (5\·2\mathrm{\π}{f}_{0}t)---\left(9\right)$

为了使等式(9)中的3阶信号分量和1阶信号分量为0，可以设置值b₅₁和b₅₃，使得满足下面的联立方程：

$\frac{5}{8}{A}^5-b_{51}A-\frac{3}{4}{b}_{53}{A}^3=0$

$\frac{5}{16}{A}^5-\frac{1}{4}{b}_{53}{A}^3=0---\left(10\right)$

联立方程的解如下：

$b_{51}=-\frac{5}{16}{A}^4,b_{53}=\frac{5}{4}{A}^2---\left(11\right)$

将等式(11)代入等式(9)得到下面的等式。

$d_5\left(t\right)=\frac{1}{16}{A}^5\cos (5\·2\mathrm{\π}{f}_{0}t)---\left(12\right)$

因此，获得了没有干扰线性发送通道和3阶畸变产生通道的1阶信号分量和3阶信号分量的5阶畸变分量d₅(t)。

在上文中，已经描述了3阶畸变产生器和5阶畸变产生器。总的来说，可以通过为i阶畸变产生器(i表示等于或者大于3的奇数)最优地确定值b_i1、b_i3、...、b_ij-2来抑制干扰低于i阶畸变产生通道的输出的分量。

(第一实施例)

图6示出了根据本发明的第一实施例的预矫正器。根据本发明的预矫正器20与图1中所示的传统的预矫正器基本类似之处在于，它有线性发送通道和一个或者多个i阶畸变产生通道。然而，根据本发明的原理，预矫正器20与传统预矫正器的不同之处在于如下文所描述的在每个i阶畸变产生通道中的i阶畸变产生器的配置。

如图6所示，根据第一实施例的预矫正器20包括：分配器11，用于分配输入信号并将所分配的输入信号提供给线性发送通道PTH1和畸变产生通道PTH2；延迟单元12，其放置在线性发送通道PTH1上；3阶畸变产生器23、5阶畸变产生器25和7阶畸变产生器27，它们中的每一个从畸变产生通道PTH2接收被分配的输入信号；矢量调节器14、16和17，其分别串联连接到3阶、5阶和7阶畸变产生器23、25和27；加法器18，其对矢量调节器14、16和17的输出求和并输出该求和结果作为畸变产生通道PTH2的输出；以及加法器19，其对线性发送通道PTH1的输出和畸变产生通道PTH2的输出求和，并输出求和结果作为预矫正器20的预矫正输出r(t)。

包括3阶畸变产生器23和矢量调节器14的信号通道组成了3阶畸变产生通道，包括5阶畸变产生器25和矢量调节器16的信号通道组成了5阶畸变产生通道，包括7阶畸变产生器27和矢量调节器17的信号通道组成了7阶畸变产生通道。在图示第一实施例的图6中，示出了产生7阶或者更低阶畸变的畸变产生通道。然而，可以提供产生高于7阶畸变的畸变产生通道，可以只提供3阶和5阶畸变产生通道，或者可以只提供3阶畸变产生通道。可以使用一组任何数目的n阶畸变产生通道(n表示等于或者大于3的奇数)，或可以使用一个n阶畸变产生通道(n表示等于或者大于3的奇数)。延迟单元12由延迟存储器组成。

在图6所示的实施例中，3阶畸变产生器23通过去除1阶畸变分量只输出3阶畸变分量。5阶畸变产生器25通过去除1阶畸变分量和3阶畸变分量只输出5阶畸变分量。类似地，7阶畸变产生器27只输出7阶畸变分量。分别由矢量调节器14、16和17按矢量(相位和幅度)调节3阶、5阶和7阶畸变分量，并由加法器18求和，并将求和结果作为畸变产生通道PTH2的输出传递给加法器19。加法器19对线性发送通道PTH1的输出和畸变产生通道PTH2的输出求和，并以由根据本发明的预矫正器20的预矫正的信号r(t)的形式输出求和结果。正如在图1所示的传统的例子中那样，畸变检测器34检测功率放大器(未示出)的输出中的畸变分量，并且控制器35使得矢量调节器14、16和17调节畸变分量的矢量，使得所检测的畸变分量被减少到最小水平。

基于本发明的原理，图7示出了根据图6所示的第一实施例的3阶畸变产生器23的配置。3阶畸变产生器23执行由等式(7)所表示的计算，并且包括：将输入信号分配到两个通道的分配器23A；将所分配的信号自乘3次幂的3阶乘法器23B2；将所分配的信号自乘1次幂的1阶乘法器23B1；调节1阶乘法器23B1的输出的幅度和相位的矢量调节器23C1；对矢量调节器23C1的输出信号和3阶乘法器23B2的输出信号求和、并将求和结果作为由3阶畸变产生器23产生的3阶畸变分量输出的加法器23D；以及设置单元23E，其配置了用于适当调节的矢量调节器23C1。

在仅仅用于图示由等式(7)中的项-b₃₁x(t)或者-b₃₁cos(2πf₀t)表示的输入信号x(t)的1阶分量的概念的该图中示出了1阶乘法器23B1。因此，实际上，简单地直接将所分配的输入信号传递到矢量调节器23C1，并且作为实际存在没有提供用于执行提供到1次幂的1阶乘法器23B1。由矢量调节器23C1调节1阶分量的相位和幅度，然后传递给加法器23D。由设置单元23E按如上所述的等式(7)中b₃₁＝(3/4)A²的方式进行矢量调节器23C1的设置。一旦给定输入信号的幅度A，则可以立即确定值b₃₁。

3阶乘法器23B2将所分配的输入信号x(t)自乘3次幂，并且其输出信号包含分别对应于在等式(7)的右手侧的第一项(3/4)A³cos(2πf₀t)和第二项(1/4)A³cos(3×2πf₀t)的1阶分量和3阶分量。由加法器23D对3阶乘法器23B2的输出和矢量调节器23C1的输出求和。用此方法，1阶分量被去除，而只有3阶畸变分量被理想地输出。

如上所述，在根据第一实施例的3阶畸变产生器23中，将输入信号自乘3次幂，而矢量调节器23C1确定输入信号的1阶分量的幅度和相位，以去除1阶分量。因此，在图7所示的实施例中，3阶畸变产生器23的输出信号不包含其为1阶分量的基波分量。因此，在图6中所示的3阶畸变产生通道中由矢量调节器14对3阶畸变产生器的输出信号的幅度和相位的调节对加法器19的输出信号r(t)的基波分量的幅度和相位没有影响。

图8示出了图6所示的5阶畸变产生器25的配置。5阶畸变产生器25执行由等式(9)表示的计算，并且具有基本类似于图7所示的3阶畸变产生器23配置的配置。在图8中，5阶畸变产生器25包括：将输入信号分配给3个通道的分配器25A；将所分配的信号自乘5次幂的5阶乘法器25B3；将所分配的信号自乘3次幂的3阶乘法器25B2；调节3阶乘法器25B2的输出的幅度和相位的矢量调节器25C2；将所分配的信号自乘1次幂的1阶乘法器25B1；调节1阶乘法器25B1的输出的幅度和相位的矢量调节器25C1；对5阶乘法器25B3的输出和矢量调节器25C2和25C1的输出求和的加法器25D；以及配置用于适当调节的矢量调节器25C2和25C1的设置单元25E。

与如上所述的3阶畸变产生器23一样，1阶乘法器25B1将所分配的信号直接传递到矢量调节器25C1，并且可以被忽略。矢量调节器25C1的输出对应下面的在等式(9)中所描述的项。

-b₅₁x(t)＝-b₅₁Acos(2πf₀t)                          (13)

3阶乘法器25B2将所分配的输入信号自乘3次幂，并且产生包含由等式(9)中下面的项所表示的1阶和3阶分量的信号：

$-b_{53}|x\left(t\right){|}^{2}x\left(t\right)=-b_{53}\{\frac{3}{4}{A}^3\cos \left(2\mathrm{\π}{f}_{0}t\right)+\frac{1}{4}{A}^3\cos (3\·2\mathrm{\π}{f}_{0}t)\}---\left(14\right)$

5阶乘法器25B3将输入信号自乘5次幂，并且产生包含等式(9)中的第二行所示的1阶、3阶和5阶分量的信号。

设置单元25E根据等式(11)确定值b₅₁和b₅₃。然后，设置单元25E为了提供由等式(13)表示的信号，将矢量调节器25C1的幅度和相位设置为值b₅₁。设置单元25E为了提供由等式(14)表示的信号，将矢量调节器25C2的幅度和相位设置为值b₅₃。一旦加法器25D对矢量调节器25C1和25C2的输出以及5阶乘法器25B3的输出求和，则等式(10)被满足。因此，使得等式(9)中的1阶分量和3阶分量为0。因此只有5阶畸变分量从加法器25D输出。

如上所述，同样在5阶畸变产生器25中，可以通过从输入信号的5次幂中去除3阶分量和1阶分量产生5阶畸变分量。因此，在由图6所示的预矫正器20中由矢量调节器16对5阶畸变产生器25的输出信号的幅度和相位的调节对加法器19的输出信号r(t)中的基波分量和3阶畸变分量的幅度和相位没有影响。5阶畸变产生器25可以由数字信号处理实施。

图9示出了在图6中所示的预矫正器20的7阶畸变产生器27的配置。7阶畸变产生器27具有基本类似于图7所示的3阶畸变产生器23和图8所示的5阶畸变产生器25的配置。具体来说，7阶畸变产生器27包括：将输入信号分配给4个通道的分配器27A；将所分配的信号自乘7次幂的7阶乘法器27B4；将所分配的信号自乘5次幂的7阶乘法器27B3；调节5阶乘法器27B3的输出的幅度和相位的矢量调节器27C3；将所分配的信号自乘3次幂的3阶乘法器27B2；调节3阶乘法器27B2的输出的幅度和相位的矢量调节器27C2；将所分配的信号自乘1次幂的1阶乘法器27B1；调节1阶乘法器27B1的输出的幅度和相位的矢量调节器27C1；对7阶乘法器27B4和矢量调节器27C3、27C2和27C1的输出求和的加法器27D；以及用于控制矢量调节器27C3、27C2和27C1的设置单元27E。与如上所述的其它畸变产生器一样，1阶乘法器27B1仅将所分配的信号直接传递给矢量调节器27C1。

7阶乘法器27B4的输出信号包含：1阶信号分量、3阶信号分量、5阶信号分量和7阶信号分量。如图9所示的7阶畸变产生器27的输出信号是通过将输入信号自乘7次幂并从自乘7次幂的输入信号中去除5阶、3阶和1阶信号分量而产生的。为此，设置单元27E设置矢量调节器27C1、27C2和27C3的幅度和相位，从而从加法器27E的输出中去除1阶分量、3次分量和5阶分量。因此，7阶畸变产生器27的输出信号理想地不包含作为1阶分量的基波分量、3阶畸变分量和5阶畸变分量。因此，在图6所示的预矫正器中，矢量调节器17可以调节7阶畸变分量的相位和幅度，而不影响加法器19的输出中的基波分量、3阶畸变分量和5阶畸变分量的幅度和相位。7阶畸变产生器27可以由数字信号处理实施。

简而言之，具有分别在图7、8和9所示的3阶、5阶和7阶畸变产生器23、25和27的如图6所示的预矫正器可以通过分别利用矢量调节器14、16和17，分开地控制3阶、5阶和7阶畸变分量中的每一个的幅度和相位，而不影响其它的畸变分量。此外，根据第一实施例的3阶畸变产生器23可以由数字信号处理实施。

在示出根据本实施例的预矫正器的图6中，示出了3阶、5阶和7阶畸变产生器23、25和27。然而，根据为其去除畸变(见图1)的功率放大器的特性，可能需要用于产生更高阶的畸变产生器，或者一个或者两个畸变产生器可能就足够了。而且，例如，正如图9的7阶畸变产生器27的例子所示的那样，最好提供全部的1阶乘法器27B1、3阶乘法器27B2和5阶乘法器27B3。然而，一般来说，实质上仅在于预矫正器允许功率放大器满足其畸变特性要求，因此，不总是需要全部的5阶乘法器、3阶乘法器和1阶乘法器。

总而言之，实质上仅在于(2k-1)阶畸变产生器至少包括：(2k-1)阶乘法器，其将所分配的信号自乘(2k-1)次幂；(2J-1)阶乘法器，其将所分配的信号自乘(2J-1)次幂(J表示落入k＞J≥1范围的整数)；矢量调节器，其调节(2J-1)阶乘法器的输出的幅度和相位；以及加法器，其对(2J-1)阶乘法器的输出和矢量调节器的输出求和。然而，正如可从参照图3D的描述所看到的那样，由于在(2k-1)阶畸变产生器的输出中的1阶分量通常具有显著的效果，所以最好和(2J-1)阶乘法器一样提供1阶乘法器(一个信号通过的通道)。

已经假设输入信号由两等幅的载波组成而描述了第一实施例。然而，在输入信号是具有连续频谱的信号的情况下，如图7所示的设置单元23E检测在加法器23D的输出中的1阶分量，并调节矢量调节器23C1，从而将1阶分量的电平减少至最小。如图8所示的设置单元25E检测在加法器25D的输出中的1阶分量和3阶分量，并调节矢量调节器25C1和25C2，从而将1阶分量和3阶分量的电平减少至最小。如图9所示的设置单元27E检测在加法器27D的输出中的1阶分量、3阶分量和5阶分量，并调节矢量调节器27C1、27C2和27C3，从而将1阶分量、3阶分量和5阶分量的电平减少至最小

而且，根据第一实施例的预矫正器可以由数字信号处理实施。

(第二实施例)

图10示出了根据本发明的第二实施例的预矫正器。根据如上所述的第一实施例和如图6所示的预矫正器具有冗余配置。3阶畸变产生器23、5阶畸变产生器25、和7阶畸变产生器27每个都具有执行相同计算的3阶乘法器。5阶畸变产生器25、和7阶畸变产生器27每个都具有执行相同计算的5阶乘法器。然而，根据第二实施例，提供了对低于i阶乘法器的每个的输出进行矢量调节并将其输出加到每个i阶乘法器(i＝2k-1)的输出的矢量调节器和加法器，即在调节(2j-1)阶乘法器的每一个的输出矢量之后，将(2j-1)阶乘法器(k＞j；j＝1，2，...)的每一个加到i阶乘法器的输出。因此，当预矫正器产生多达i阶(i＝2k-1并且k＝1，2，...，K)畸变分量时，预矫正器有一个i阶乘法器(i＝2k-1并且k＝1，2，...，K)，换言之，总共K个乘法器。也就是说，根据第二实施例的畸变产生器是根据第一实施例的3阶畸变产生器23、5阶畸变产生器25和7阶畸变产生器27的组合。尽管在第二实施例中说明了7阶和更低阶的畸变产生器，但是预矫正器可以包括比7阶更高的畸变产生器。

具体来说，对于7阶乘法器27B的输出，存在：在调节5阶乘法器25B的输出的矢量之后将5阶乘法器25B的输出加到7阶乘法器27B的输出的矢量调节器27C3和加法器27D3；在调节3阶乘法器23B的输出的矢量之后将3阶乘法器23B的输出加到7阶乘法器27B的输出的矢量调节器27C2和加法器27D2；以及在调节1阶乘法器21B的输出的矢量之后将1阶乘法器21B的输出加到7阶乘法器27B的输出的矢量调节器27C1和加法器27D1。而且，对于5阶乘法器25B的输出，存在：在调节3阶乘法器23B的输出的矢量之后将3阶乘法器23B的输出加到5阶乘法器25B的输出的矢量调节器25C2和加法器25D2；以及在调节1阶乘法器21B的输出的矢量之后将1阶乘法器21B的输出加到5阶乘法器25B的输出的矢量调节器25C1和加法器25D1。而且，对于3阶乘法器23B的输出，存在：在调节1阶乘法器21B的输出的矢量之后将1阶乘法器21B的输出加到3阶乘法器23B的输出的矢量调节器23C1和加法器23D1。此外，存在：控制矢量调节器27C1、27C2和27C3的设置单元27E；控制矢量调节器25C1和25C2的设置单元25E；以及控制矢量调节器23C1的设置单元23E。

将1阶乘法器21B的输出经由延迟单元12传递到加法器19。将3阶乘法器23B的输出经由加法器23D1和矢量调节器14传递给加法器18。经由加法器25D2和25D1以及矢量调节器16将5阶乘法器25B的输出传递给加法器18。经由加法器27D3、27D2和27D1以及矢量调节器17将7阶乘法器27B的输出传递给加法器18。将加法器18的求和结果作为畸变产生通道PTH2的输出传递给加法器19，并且加法器19对畸变产生通道PTH2的输出和线性发送通道PTH1的输出求和，并以由预矫正器20预矫正的信号r(t)的形式输出求和结果。

分配器11、1阶乘法器21B、3阶乘法器23B、5阶乘法器25B、7阶乘法器27B、矢量调节器27C1、27C2和27C3、加法器27D1、27D2和27D3以及设置单元27E的组合对应如图9所示的7阶畸变产生器27。分配器11、1阶乘法器21B、3阶乘法器23B、5阶乘法器25B、矢量调节器25C1和25C2、加法器25D1和25D2以及设置单元25E的组合对应如图8所示的5阶畸变产生器25。分配器11、1阶乘法器21B、3阶乘法器23B、矢量调节器23C1、加法器23D1以及设置单元23E的组合对应如图7所示的3阶畸变产生器23。基于这些组合产生7阶畸变、5阶畸变和3阶畸变的原理分别和如图9、8和7所示的那些相同。因此，将不进一步描述所述组合的操作。

可以由数字信号处理器实现第二实施例的预矫正器。

图11示出了在将具有连续频谱的信号输入到根据第一或者第二实施例的预矫正器的情形下的3阶畸变产生器的输出信号的频谱。水平轴表示正规化的频率，而垂直轴表示功率。图11示出了传统的3阶畸变产生器的输出信号以及根据本发明的3阶畸变产生器的输出信号。传统的3阶畸变产生器的输出信号的频谱展示出在正规化的0频率周围的1阶分量。相反地，与发送信号对应的1阶分量被从根据第一或者第二实施例的3阶畸变产生器的输出信号的频谱中去除。类似地，对于根据本发明的5阶和7阶畸变产生器，低于它们各自阶次的各阶分量可以被减少。

可以将本发明应用于用于无线通信发射机的功率放大器。

Claims (6)

1.一种预矫正器，包括：

一分配器，其分配输入信号，并将所分配的输入信号提供给线性发送通道和畸变产生通道；

一(2k-1)阶畸变产生器，其将提供给所述畸变产生通道的信号自乘(2k-1)次幂，以产生畸变分量，其中k表示等于或者大于2的整数；

一矢量调节器，其调节所述(2k-1)阶畸变产生器的输出信号的幅度和相位；以及

一加法装置，其对所述矢量调节器的输出信号和所述线性发送通道的输出信号求和，并输出被预矫正的输入信号，

其中所述(2k-1)阶畸变产生器包括：

一(2k-1)阶乘法器，其将提供给所述畸变产生通道的输入信号自乘(2k-1)次幂；

一(2J-1)阶乘法器，其将所述分配的输入信号自乘(2J-1)次幂，其中J表示落入k＞J≥1的范围的整数；

一第一矢量调节器，其调节所述(2J-1)阶乘法器的输出的幅度和相位；以及

一第一加法器，其对所述第一矢量调节器的输出和所述(2k-1)阶乘法器的输出求和，并输出作为所述(2k-1)阶畸变产生器的输出的求和结果，以及

所述第一矢量调节器被配置来执行幅度和相位的调节，从而抑制在所述第一加法器的输出中的低于(2k-1)阶次的分量。

2.如权利要求1所述的预矫正器，其中所述(2k-1)阶畸变产生器还具有：

一(2h-1)阶乘法器，其将所述分配的输入信号自乘(2h-1)次幂，其中h表示落入J＞h≥1的范围的整数；以及

一第二矢量调节器，其调节所述(2h-1)阶乘法器的输出的幅度和相位，并且将所得结果输出传递给所述加法器，以及

所述第二矢量调节器被配置来执行幅度和相位调节，从而抑制在所述加法器的输出中的所述低于(2k-1)阶次的分量。

3.如权利要求1所述的预矫正器，其中一设置单元被提供用于控制在所述(2k-1)阶畸变产生器中的所述第一矢量调节器。

4.如权利要求2所述的预矫正器，其中一设置单元被提供用于控制在所述(2k-1)阶畸变产生器中的所述第一和第二矢量调节器。

5.如权利要求1、2、3或4中任何一权利要求所述的预矫正器，还包括：一(2k′-1)阶畸变产生器，其将所述分配的输入信号自乘(2k′-1)次幂以产生一畸变分量，所述(2k′-1)阶畸变产生器的输出在进行幅度和相位调节之后被加到所述线性发送通道的输出，其中是k′是大于k的整数，

其中所述(2k′-1)阶畸变产生器包括：

一(2k′-1)阶乘法器，其将提供给所述畸变产生通道的所述输入信号自乘(2k′-1)次幂；

一(2J′-1)阶乘法器，其将所述分配的输入信号自乘(2J′-1)次幂，其中J′表示落入k′＞J′≥1的范围的整数；

一3阶矢量调节器，其调节所述(2J′-1)阶乘法器的输出的幅度和相位；以及

一第二加法器，其将所述第三矢量调节器的输出和所述(2k′-1)阶乘法器的输出求和，并输出作为所述(2k′-1)阶畸变产生器的输出的求和结果，以及

所述第三矢量调节器被配置用于执行所述幅度和相位的调节，从而减少在所述第二加法器的输出中的低于(2k′-1)阶次的分量。

6.一种预矫正方法，包括：

分配步骤，用于分配输入信号，并将所分配的输入信号提供给线性发送通道和畸变产生通道；

产生畸变分量的步骤，用于通过将提供给所述畸变产生通道的信号自乘(2k-1)次幂，来产生畸变分量，其中k表示等于或者大于2的整数；以及

调节步骤，用于调节所述畸变分量的幅度和相位，并将所述调节的矫正分量加到所述线性发送通道的输出信号，由此预矫正所述输入信号，

其中所述产生畸变分量的步骤还包括：

(a)将提供给所述畸变产生通道的输入信号自乘(2k-1)次幂的子步骤；

(b)将所述分配的输入信号自乘(2J-1)次幂的子步骤，其中J表示落入k＞J≥1的范围的整数；以及

(c)利用所述自乘(2J-1)次幂的结果抑制所述自乘(2K-1)次幂的结果中低于(2k-1)的次幂的分量，由此产生所述畸变分量的子步骤。

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