基于包络跟踪的数字预畸变系统、射频系统和方法技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种基于包络跟踪的数字预畸变系统、射频系统和方法，以降低基于包络跟踪的数字预畸变系统的复杂度。所述系统包括：数字预畸变器；数模转换器；混频器；功率放大器；供电装置；其中，所述数字预畸变器采用第一处理方式得到的预畸变信号的数值范围在第一区间，此时所述供电装置生成的供电电压大小为常数；所述数字预畸变器采用第二处理方式得到的所述预畸变信号的数值范围在第二区间，此时所述供电装置生成的所述供电电压的变化跟踪所述预畸变信号的包络信号的变化；所述第一区间对应所述功率放大器的射频输出信号的第一幅度范围；所述第二区间对应所述射频输出信号的第二幅度范围。

【技术实现步骤摘要】
基于包络跟踪的数字预畸变系统、射频系统和方法
本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种基于包络跟踪的数字预畸变系统、射频系统和方法。
技术介绍
随着智能无线终端的发展，无线终端的待机时间越来越受到关注。增加待机时间的一个方式是在无线终端中使用大容量的电池，另一个方式是尽量提高无线终端中耗电器件，比如功率放大器(PowerAmplifier，PA)的工作效率。为了保证邻信道泄漏功率比(AdjacentChannelLeakageRatio，ACLR)等性能，PA可工作在线性区。图1为PA工作区的示意图，横轴Vin代表PA的输入信号，纵轴Vout代表PA的输出信号，可以看到PA的工作区包括线性区和非线性区。在线性区内，PA的增益(放大倍数)是常数；但在非线性区，即如图1中所示的压缩区内，PA的增益不再是常数，即相当于PA输入信号的变化不再恒定，通常该增益会相对于线性区有所减小。从图1中可以看到，当PA的输入大于一定程度时PA的输出基本维持不变，即输出电压等于或近似等于供电电压，此时的供电电压成为输出电压的极限。通常PA的输出信号的电压有较大波动，因此PA的供电电压要足够高到覆盖所有电压动态范围的输出信号，但是在PA的输入信号电压和输出信号电压较小时，也用很高的供电电压造成了PA能源的极大浪费，供电效率很低。一种PA线性化技术使得PA可工作在压缩区，并可以获得类似PA工作于线性区的ACLR性能。其中一种典型的技术就是ET(Envelopetracking，包络跟踪)，这种技术对PA供电电压进行精细化的管理，其随着PA输入信号电压的波动而实时调整供电电压，使得PA供电效率大大提升。具体请参见图2，Vcc代表PA在没有采用ET技术时的供电电压，Vcc(ET)代表PA在采用ET技术时的供电电压。可以看到，PA采用ET技术时，其供电电压随着输入信号电压的大小而浮动，而不必一直维持一个常数电压，使得供电电压Vcc(ET)等于或近似等于PA的输出电压，即供电电压Vcc(ET)的变化跟踪PA输入电压的变化，从而有效的提高了供电效率。ET技术可通过动态调整PA的供电电压，使得PA在各输出信号功率点信号的增益一致，即实现线性增益。图3表示了一种理想状态下PA的供电电压和增益之间关系的示意图。横轴代表PA的输入，纵轴代表PA的输出。Vcc1到Vcc5对应的多条实曲线反映了采用相应恒定供电电压时PA输出信号随输入信号的变化过程。例如，Vcc1对应的实曲线表明了PA在该恒定供电电压Vcc1下输入/输出信号关系，其存在非线性区。粗虚线则表示PA在ET下的输入信号/输出信号关系，即PA增益。对于不同幅度的输入信号Vin使用对应的Vcc作为供电电压。供电电压有多种选择，例如从Vcc1到Vcc5依次增大。当采用ET模式工作时，由于供电电压不再恒定，PA的输入信号与输出信号关系可维持线性，如粗虚线所示。例如，在输入信号为Vin1时，在相应增益下对应的输出信号的电压大小为Vcc2，此时可采用Vcc2作为供电电压；在输入信号为Vin2时，在相应增益下对应的输出信号的电压大小为Vcc3，此时可采用Vcc3作为供电电压。通过采用ET模式，调整PA供电电压的近似等于其输出信号电压，保证PA工作的同时降低不必要的电量浪费。在实际应用中，PA输入信号可能很小，但Vcc不能无限小而只能有一个最小电压，如图3中的Vcc1所示，从而做不到PA恒定增益，因此图3只是ET模式下的理想情况。如图4所示，给出了另一种ET模式下PA供电电压和增益之间关系的示意图。PA的增益，即输入信号/输出信号关系可分为3部分，具体见图4中粗虚线。粗虚线的第1段、第2段和第3段的增益不相同。第一段表示PA增益恒定，即为常数增益，可采用最小供电电压Vcc1供电。第2段是一个过渡区域，内部增益也在变化，也可采用Vcc1供电。第3段增益恒定，可采用变化的Vcc供电，即采用大于Vcc1的其他电压供电。因此在ET模式下系统可根据PA输入信号和该恒定增益得到输出信号的电压，从而基于输出信号的电压调整PA的供电电压Vcc，实现Vcc的变化对PA输入信号变化的跟踪，使得Vcc近似等于该输出信号电压。尽管图4中的各段虚线区间内的增益相同，整个工作区内不同部分的输出信号对应的PA也增益不一致，因此需要通过数字基带处理补偿。一种典型补偿法是采用DPD(DigitalPredistortion，数字预畸变)技术，在数字域修正设定的期望增益与PA实际增益的偏差。即在输入信号被PA放大之前对输入信号进行处理，使输入信号产生一定变化而弥补PA增益的非线性。图5给出一种在ET模式下基于数字预畸变的射频系统结构的示意图。该射频系统包括数字预畸变器51，用于接收数字信号，该数字信号为基带信号，即为做射频发送前的数字域信号。数字预畸变器51对所述数字信号进行处理，得到预畸变信号。所述预畸变信号被送给ET系统52。ET系统52包括两条通路，一条是信号通路，包含DAC(数模转换模器)521、高通滤波器522、混频器523和PA524，该通路和传统的发射机结构一样。ET系统52的另一通路为包络通路，包括包络信号计算器525、电压转换器526和电压生成器527。数模转换模器521用于对预畸变信号做数模转换生成模拟信号。高通滤波器522用于滤除模拟信号中的噪声。混频器523用于将模拟信号调制到射频载波fc上，得到射频信号输入Vin。PA524用于对射频信号输入Vin做功率放大生成射频信号输出Vout。包络信号计算器525用于计算预畸变信号的包络信号。电压转换器526实现Env-Vcc转换，即将包络信号计算器525得到的包络信号转换为数字电压，该数字电压是实际的PA真实供电电压在数字域的表示。电压生成器527是一种数模转换装置，用于将数字电压转换为PA的真实供电电压，即模拟供电电压Vcc。该ET系统52中产生的PA的供电电压Vcc可以随信号包络变化。此外PA524生成的射频信号输出Vout经过一个前端模块，如双工器53，被传送到天线54。天线54将射频信号Vout发射出去。由于电压转换器526将包络信号转换为对应的数字供电电并最终由电压生成器527生成Vcc，实现了Vcc与包络信号的一一对应，这种一一对应的关系可以用表格形式存储。具体参见图6，给出了Env-Vcc转换的查找表(Lookuptable，LUT)，其反映了电压转换器526如何基于该查找表将包络信号转化为对应的供电电压值。图7给出数字预畸变器51、ET系统52以及整体射频系统各自的输入/输出信号幅度间关系的示意图。其中ET系统52会引入PA信号增益的畸变，使得PA的输入和输出不是完全线性，而数字预畸变器51相当于是对ET系统的信号畸变预先做了逆变换，使得DPD输入和DPD输出之间的预畸变增益与PA的增益实现互补，最终系统实现了从输入数字预畸变器51的数字信号到PA输出Vout的线性增益。具体地，如果数字预畸变器51引入的预畸变增益为A1，PA放大增益为A2，则对于射频系统的任一输入/输出，其增益A0＝A1×A2；其中A0是常数值，表明整个射频系统增益相对于输入信号的变化是恒定的。一种典型的数字预畸变器51是一个查表器，其通过用查找表算法进行数字预畸变处理，即将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于包络跟踪的数字预畸变系统，其特征在于，包括：数字预畸变器，用于接收数字信号，并对数字信号做预畸变处理得到预畸变信号；数模转换器，用于接收所述预畸变信号，并将预畸变信号转换为模拟信号；混频器，用于从所述数模转换器接收所述模拟信号，并调制所述模拟信号得到射频输入信号；功率放大器，用于接收供电电压，在所述供电电压作用下对射频输入信号做放大得到射频输出信号；供电装置，用于接收所述预畸变信号，基于所述预畸变信号生成所述供电电压；其中，所述数字预畸变器能够工作于多种处理方式中的任一种，所述多种处理方式包括第一处理方式和第二处理方式；所述数字预畸变器工作于第一处理方式得到的所述预畸变信号的数值范围在第一区间，所述数字预畸变器工作于第二处理方式得到的所述预畸变信号的数值范围在第二区间；所述第一区间对应所述射频输出信号的第一幅度范围，所述第二区间对应所述射频输出信号的第二幅度范围，所述第一幅度范围从M1到M2，所述第二幅度范围从M2到M3；M3大于M2且M3小于等于所述供电电压的最大值，M2大于M1且M2大于等于所述供电电压的最小值，所述供电电压的最小值大于0，M1大于等于0且小于所述供电电压的最小值；当所述数字预畸变器得到数值范围在所述第一区间的所述预畸变信号时，所述供电装置生成的所述供电电压大小为M2；当所述数字预畸变器得到数值范围在所述第二区间的所述预畸变信号时，所述供电装置生成的所述供电电压的变化跟踪所述预畸变信号的包络信号的变化，所述功率放大器工作于非线性区；在所述数字预畸变器的预畸变增益与所述功率放大器的放大增益的共同作用下，所述射频输出信号相对于所述数字信号的系统增益是常数，所述预畸变增益反映了所述预畸变信号相对于所述数字信号的变化，所述放大增益反映了所述射频输出信号相对于所述射频输入信号的变化。...

【技术特征摘要】
1.一种基于包络跟踪的数字预畸变系统，其特征在于，包括：数字预畸变器，用于接收数字信号，并对数字信号做预畸变处理得到预畸变信号；数模转换器，用于接收所述预畸变信号，并将预畸变信号转换为模拟信号；混频器，用于从所述数模转换器接收所述模拟信号，并调制所述模拟信号得到射频输入信号；功率放大器，用于接收供电电压，在所述供电电压作用下对射频输入信号做放大得到射频输出信号；供电装置，用于接收所述预畸变信号，基于所述预畸变信号生成所述供电电压；其中，所述数字预畸变器能够工作于多种处理方式中的任一种，所述多种处理方式包括第一处理方式和第二处理方式；所述数字预畸变器工作于第一处理方式得到的所述预畸变信号的数值范围在第一区间，所述数字预畸变器工作于第二处理方式得到的所述预畸变信号的数值范围在第二区间；所述第一区间对应所述射频输出信号的第一幅度范围，所述第二区间对应所述射频输出信号的第二幅度范围，所述第一幅度范围从M1到M2，所述第二幅度范围从M2到M3；M3大于M2且M3小于等于所述供电电压的最大值，M2大于M1且M2大于等于所述供电电压的最小值，所述供电电压的最小值大于0，M1大于等于0且小于所述供电电压的最小值；当所述数字预畸变器得到数值范围在所述第一区间的所述预畸变信号时，所述供电装置生成的所述供电电压大小为M2；当所述数字预畸变器得到数值范围在所述第二区间的所述预畸变信号时，所述供电装置生成的所述供电电压的变化跟踪所述预畸变信号的包络信号的变化，所述功率放大器工作于非线性区；在所述数字预畸变器的预畸变增益与所述功率放大器的放大增益的共同作用下，所述射频输出信号相对于所述数字信号的系统增益是常数，所述预畸变增益反映了所述预畸变信号相对于所述数字信号的变化，所述放大增益反映了所述射频输出信号相对于所述射频输入信号的变化；其中，当M1为0时，在第一处理方式下，所述数字预畸变器采用第一多项式拟合的方式对数字信号做预畸变处理得到所述预畸变信号，所述预畸变增益为第一可变预畸变增益，所述功率放大器工作于线性区或非线性区，所述放大增益为第一可变放大增益，所述第一可变预畸变增益与所述第一可变放大增益共同作用产生所述系统增益；在第二处理方式下，所述数字预畸变器采用第二多项式拟合的方式对数字信号做预畸变处理得到所述预畸变信号，所述预畸变增益为第二可变预畸变增益，所述放大增益为第二可变放大增益，所述第二可变预畸变增益与所述第二可变放大增益共同作用产生所述系统增益；或者当M1大于0时，所述多种处理方式包括第三处理方式；所述数字预畸变器工作于第三处理方式得到的所述预畸变信号的数值范围在第三区间；所述第三区间对应所述射频输出信号的第三幅度范围，所述第三幅度范围从0到M1；当所述数字预畸变器得到数值范围在所述第三区间的所述预畸变信号时，所述供电装置生成的所述供电电压大小为M2；在第一处理方式下，所述数字预畸变器采用第一多项式拟合的方式对数字信号做预畸变处理得到所述预畸变信号，所述预畸变增益为第一可变预畸变增益，所述功率放大器工作于非线性区，所述放大增益为第一可变放大增益，所述第一可变预畸变增益与所述第一可变放大增益共同作用产生所述系统增益；在第二处理方式下，所述数字预畸变器采用第二多项式拟合的方式对数字信号做预畸变处理得到所述预畸变信号，所述预畸变增益为第二可变预畸变增益，所述放大增益为第二可变放大增益，所述第二可变预畸变增益与所述第二可变放大增益共同作用产生所述系统增益；在第三处理方式下，所述预畸变增益为第一常数预畸变增益，所述功率放大器工作于线性区，所述放大增益为第一常数放大增益，所述第一常数预畸变增益与所述第一常数放大增益共同作用产生所述系统增益。2.根据权利要求1所述的数字预畸变系统，其特征在于，还包括：存储器，用于存储多项式系数；所述数字预畸变器用于从所述存储器读取所述多项式系数，并将所述多项式系数应用于所述第一多项式拟合和所述第二多项式拟合。3.根据权利要求1所述的数字预畸变系统，其特征在于，所述供电装置包括：包络计算器，用于接收所述预畸变信号，并提取所述预畸变信号的包络信号；电压转换器，用于从包络计算器接收所述包络信号，并将所述包络信号转换为数字电压；电压生成器，用于从所述电压转换器接收所述数字电压，并将所述数字电压转换为所述供电电压。4.根据权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦健华，林亚，刘华斌，张志伟，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44