用于开关模式功率放大器的数字预失真的方法及设备技术

本发明专利技术揭示一种方法，其包含：接收(1001)输入信号；及以载波频率(1003)及一或多个谐波频率(1005)使所述输入信号的基带表示预失真。所述方法还包含：基于所述输入信号的所述经预失真的基带表示产生(1007)输出信号；及将所述输出信号发射(1009)到功率放大器。以所述载波频率使所述输入信号的所述基带表示预失真可与以所述一或多个谐波频率使所述输入信号的所述基带表示预失真并行发生。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及功率放大器，且更特定来说，涉及用于开关模式功率放大器(例如用于无线发射器中)的数字预失真的方法及设备。
技术介绍
功率放大器(PA)为用于多种多样的通信系统中的固有非线性装置。数字基带预失真是使功率放大器线性化的极具成本效率的方式。不幸的是，多数现有预失真架构假设功率放大器具有“无记忆”非线性度，使得这些架构假设功率放大器的输出电流仅取决于功率放大器的输入电流。
技术实现思路
在第一实例中，一种方法包含：接收输入信号；及以载波频率及一或多个谐波频率使所述输入信号的基带表示预失真。所述方法还包含：基于所述输入信号的所述经预失真的基带表示产生输出信号；及将所述输出信号发射到功率放大器。在第二实例中，一种设备包含：数字预失真块，其具有：第一处理单元及第二处理单元。所述第一处理单元经配置以接收输入信号及以载波频率使所述输入信号的基带表示预失真。所述第二处理单元经配置以接收所述输入信号及以一或多个谐波频率使所述输入信号的基带表示预失真。所述数字预失真块经配置以基于所述输入信号的所述经预失真的基带表示产生输出信号，及将所述输出信号发射到功率放大器。在第三实例中，一种非暂时性计算机可读媒体以计算机可执行指令编码。所述指令在被执行时致使至少一个处理装置：接收输入信号；以载波频率及一或多个谐波频率使所述输入信号的基带表示预失真；基于所述输入信号的所述经预失真的基带表示产生输出信号；及将所述输出信号发射到功率放大器。附图说明图1说明功率放大器(例如开关模式功率放大器)中的非线性度的问题。图2A及2B说明功率放大器中的非线性度的一些原因及影响。图3说明非线性功率放大器的实例信号响应。图4说明根据本专利技术的结合功率放大器使用的实例数字预失真(DPD)系统。图5说明根据本专利技术的用于DPD系统内的DPD处理块的实例实施方案。图6说明根据本专利技术的开关模式功率放大器的实例信号响应。图7说明根据本专利技术的用于DPD系统内的支持由开关模式功率放大器所引起的失真的DPD处理块的实例实施方案。图8及9说明根据本专利技术的展示使用DPD系统的非线性度改进的实例测试结果。图10说明根据本专利技术的数字预失真的实例方法。具体实施方式功率放大器(PA)是通信系统中，尤其是无线发射器中普遍存在的组件。多数PA固有地是非线性的，使得其输出并非与其输入线性有关。在PA的效率与线性度之间存在大致相反关系。因此，从效率观点来看，非线性PA是合意的。然而，非线性度可引起频谱再生(展宽)，其导致相邻信道干扰。非线性度也可引起带内失真，其使比特误码率(BER)性能降级。一些发射格式尤其易于受PA非线性度的影响，这归因于其较高的峰值平均功率比，其对应于其信号包络中的较大波动。为了遵守由监察机构所强加的频谱屏蔽及减小BER，PA线性化可为必要的。在所有PA线性化技术中，数字基带预失真是最具成本效率的。预失真器是PA之前的功能块。预失真器通常用于在PA输入信号中创建扩展的非线性度，这是因为PA具有压缩特性。在理想情况中，PA输出将为到预失真器PA链的输入的纯量倍数。针对无记忆PA(意味着其输出电流仅取决于其输入电流的PA)，无记忆预失真就足够了。如同许多其它功率放大器，开关模式PA展现非线性行为，但针对较高输出功率及较高效率操作，开关模式PA的非线性度通常更糟。针对驱动开关模式PA的离散时间开关信号，非线性度来自非理想开关波形，例如上升/下降时间不匹配。典型的数字预失真技术可能不能使这种类型的放大器线性化。本专利技术的实施例提供预失真器模型，其捕获用于开关模式PA的开关信号的非线性行为。本文所揭示的预失真器模型包含不存在于其它类型的PA的预失真器模型中的项。除其它方面外，所揭示的实施例有助于开关模式PA满足由产业标准所界定的线性度要求。在不具有所揭示的预失真器模型的情况下，PA功率可能必须显著地回退，这减小了输出功率及效率。本文所揭示的实施例可适用于各种通信系统，例如其中功率放大器系统的效率及成本考量为重要因素的那些通信系统。举例来说，所揭示的实施例可适用于数个无线移动通信系统(例如，LTE、LTE-A或5G)中的无线发射器(例如便携式装置或基站)中。所揭示的实施例同样也可适用于其它通信系统中。图1说明功率放大器(例如，开关模式PA)中的非线性度的问题。在图1中，跨一系列频率标绘非线性PA的振幅响应。如元件符号100到102处所指示，PA的非线性度导致在多数系统中是不合意的较高的相邻信道功率比(ACPR)。图2A及2B说明功率放大器中的非线性度的一些原因及影响。在图2A中，绘图201描绘用于理想功率放大器的方波形。如图2A中所展示，绘图201展现无失真的垂直直线及水平直线。相比之下，在图2B中，绘图203描绘功率放大器(例如，开关模式PA)的表示性实例波形。绘图203展示引起PA无效率且导致过度功率使用的数个失真。举例来说，可由PA中的上升及下降时间不匹配引起波形的垂直线中的失真205。同样地，可由开关状态中的晶体管的有限电阻引起波形的水平线中的失真207。图3说明非线性PA 300的实例信号响应。在图3中，PA 300接收以载波频率Fc集中的输入信号301。输入信号301的较窄带宽指示最小信号扩展。输入信号301在谐波频率(例如，2Fc及3Fc)处还包含较少分量或不包含分量。如图3中所展示，输出信号303中的信号扩展归因于PA 300发生于载波频率Fc及谐波频率(例如，2Fc及3Fc)处。在一些发射器实施方案中，仅载波频率Fc周围的非线性度是重要的，且可由PA的输出匹配网络302极大地减弱谐波频率周围的非线性信号。因此，在许多实施方案中，唯一重要的是使载波频率Fc线性化，且可在很大程度上忽略谐波频率(例如，2Fc及3Fc)。在很大程度上由所使用的数字预失真(DPD)模型确定PA信号的线性化。如果选择了非最佳DPD模型来结合给定非线性PA使用，那么线性化结果也将非最优。在本文中，PA 300可为包含其它组件的较大系统(例如，发射器)的部件。此外，输入信号301及输出信号303可包含其它频率下的其它信号分量。图4说明根据本专利技术的结合功率放大器使用的实例数字预失真(DPD)系统400。如图4中所展示，DPD系统400包含DPD块405、数/模转换器(DAC)410、上变频器415、功率放大器420、信号耦合器425、下变频器430、模/数转换器(ADC)435及训练算法块440。功率放大器420可耦合到(例如)图3中的输出匹配网络。DPD块405用于通过输入信号的频谱展宽反转或取消PA 420的信号压缩特性。随着信号穿过DAC 410及上变频器415，保存由DPD块405所产生的频谱展宽。因此，当信号穿过DPD块405及PA 420时，结果为更线性的响应。在DPD系统400中，将DPD块405训练为PA 420的非线性预反相，其在DPD块405的输出处创建频谱展宽信号(频谱再生)。在到达PA 420之前通过DAC 410及上变频器415将输出保存于模拟链中，以便大体上抵消PA非线性度。上变频器415可将DAC 410的输出上变频到较高频率信号(例如射频(RF)信号)。在DPD系统400中(如在许多数字预失真系统中)，PA 420的非线性行为事先可能是未知的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其包括：接收输入信号；以载波频率及一或多个谐波频率使所述输入信号的基带表示预失真；基于所述输入信号的所述经预失真的基带表示产生输出信号；及将所述输出信号发射到功率放大器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.10 US 14/203,2361.一种方法，其包括：接收输入信号；以载波频率及一或多个谐波频率使所述输入信号的基带表示预失真；基于所述输入信号的所述经预失真的基带表示产生输出信号；及将所述输出信号发射到功率放大器。2.根据权利要求1所述的方法，其中以所述载波频率使所述输入信号的所述基带表示预失真与以所述一或多个谐波频率使所述输入信号的所述基带表示预失真并行发生。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述输出信号包含以下两者的总和：(i)以所述载波频率所预失真的所述输入信号的所述基带表示与(ii)以所述一或多个谐波频率所预失真的所述输入信号的所述基带表示。4.根据权利要求1所述的方法，其中以所述一或多个谐波频率使所述输入信号的所述基带表示预失真包含基于所述输入信号的所述基带表示的m次幂进行的预失真及基于所述输入信号的所述基带表示的共轭的m次幂进行的预失真。5.根据权利要求4所述的方法，其中：基于所述输入信号的所述基带表示的所述m次幂进行的预失真包含使用公式： y ~ m ( n ) = Σ l x ~ m ( n - l ) LUT l , m [ | x ~ ( n - l ) | 2 ] ]]>基于所述输入信号的所述基带表示的所述共轭的所述m次幂进行的预失真包含使用公式： y ~ m c ( n ) = Σ l x ~ * m ( n - l ) LUT l , m c [ | x ~ ( n - l ) | 2 ] ]]>其中表示所述输入信号的所述基带表示，表示所述输入信号的所述基带表示的所述共轭，表示第一预失真分量，表示第二预失真分量，且LUTl，m及LUTl，mc表示来自查找表的值。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述一或多个谐波频率包含第一谐波频率及第二谐波频率。7.根据权利要求1所述的方法，其中以所述载波频率使所述输入信号的所述基带表示预失真包含使用公式： y ~ ( n ) = Σ l x ~ ( n - l ) LUT l [ | x ~ ( n - l ) | 2 ] ]]>其中表示所述输入信号的所述基带表示，表示以所述载波频率的所述输入信号的所述经预失真的基带表示，且LUTl表示来自查找表的值。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述功率放大器包含开关模式功率放大器。9.一种设备，其包括：数字预失真块，其包含：第一处理单元，其经配置以接收输入信号及以载波频率使所述输入信号的基带表示预失真；及第二处理单元，其经配置以接收所述输入信号及以一或多个谐波频率使所述输入信号的基带表示预失真；所述数字预失真块经配置以基于所述输入信号的所述经预失真的基带表示产生输出信号，及将所述输出信号发射到功率放大器。10.根据权利要求9所述的设备，其中所述第一处理单元及所述第二处理单元经配置以接收所述输入信号且并行操作。11.根据权利要求9所述的设备，其中所述数字预失真块经配置以通过加总来自所述第一处理单元的经预失真的输出信号与来自所述第二处理单元的经预失真的输出信号产生所述输出信号。12.根据权利要求9所述的设备，其中所述第二处理单元经配置以基于所述输入信号的所述基带表示的m次幂进行预失真及基于所述输入信号的所述基带表示的共轭的m次幂进行预失真。13.根据权利要求12所述的设备，其中：所述第二处理单元中的一者经配置以使用以下公式基于所述输入信号的所述基带表示的所述m次幂进行预失真： y ~ m ( n ) = Σ l x ~ m ( n - l ) LUT l , m [ | x ~ ( n - l ) | 2 ] ]]>所述第二处理单元中的另一者经配置以使用以...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁雷，拉赫米·赫扎尔，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US