数字预失真系统和用于放大信号的方法技术方案

公开了数字预失真系统和用于放大信号的方法。一种多频带数字预失真系统包括：多频带输入信号，其中，各频带以间隔开的频率为中心，并且每个频带的带宽基本小于频带之间的频率间隔；至少一个功率放大器，用于提供包括失真特性的放大输出；输入混叠逻辑，用于产生每个频带的混叠图像，其中，第一频带的混叠图像处于一个奈奎斯特区中，并且第二频带的混叠图像处于另一个奈奎斯特区中，该一个奈奎斯特区和该另一个奈奎斯特区中的每一个均具有输入信号的采样率的一半的宽度；从放大输出导出的反馈信号，其包括失真特性的至少一部分的表示；以及对混叠图像做出响应的预失真逻辑，其用于生成使功率放大器的输出线性化的预失真系数。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2010年12月21日、申请号为“201080064338.3”(国际阶段申请号为PCT/IB2010/003448)、专利技术名称为“多频带宽带功率放大器数字预失真系统和方法”的专利技术专利申请的分案申请。相关申请本申请要求以下申请的权益：2009年12月21日递交的、申请号为61/288,838、专利技术名称为“MULTI-BANDWIDEBANDPOWERAMPLIFIERDIGITALPREDISTORTIONSYSTEMANDMETHOD”且专利技术人为Wan-JongKim、Kyoung-JoonCho和ShawnPatrickStapleton的美国专利申请。针对所有目的通过引用将该申请合并在本文中。
本专利技术总体上涉及使用复合调制技术的无线通信系统。更具体地，本专利技术涉及用于无线通信的功率放大器系统。
技术介绍
使用诸如宽带码分多址(WCDMA)和正交频分复用(OFDM)的复合调制技术的宽带移动通信系统具有大的峰值平均功率比(PAPR)规格，因而需要用于其射频(RF)传输的高线性功率放大器。常规的数字预失真(DPD)技术具有工作带宽限制。常规的基于DSP的DPD方案使用FPGA、DSP或微处理器来估计、计算并校正放大器(PA)的非线性度：它们对PA系统中的信号进行快速跟踪和调节。然而，由于诸如温度的环境变化和由记忆效应导致的PA输出信号不对称失真所引起的、功率放大器在宽带宽上的线性度性能的变化对常规的基于DSP的DPD方案提出了挑战。常规的DPD算法基于宽带反馈信号，这些算法需要高速模数转换器(ADC)以捕获需要的信息。多频率带应用(或简称为多频带应用)可以使其工作频率显著间隔开。常规的DPD架构使用比输入信号的非线性失真带宽的两倍更大的ADC采样率。该采样率通常比复合调制信号的工作带宽的5倍因数的两倍更大。5倍因数导致归因于由功率放大器产生的非线性失真的频谱再生。对采样率的该约束限制了常规预失真架构对单频带应用的可行性。采样率ADC越高，则分辨率越低、消耗更多功率且更昂贵。
技术实现思路
因此，考虑到以上问题完成了本专利技术，本专利技术的目的是提供一种用于多频率带宽带通信系统应用的、具有高线性度和高效率的功率放大器系统的高性能且成本有效的方法。本公开内容能够使功率放大器系统现场可重构并在非常宽的带宽上支持同一PA系统上的多工作频率带。另外，本发明支持多调制方案(调制未知(agnostic))、多载波和多信道。为了实现以上目的，根据本专利技术，该技术基于使RF功率放大器线性化的自适应数字预失真的方法。本专利技术基于使用不同频率的不同信号(多频带信号)。这些多频带信号将通过功率放大器经历失真并产生以近似为多频带信号的各个带宽的5倍的每个载波为中心的非线性失真。来自功率放大器的反馈信号被下转换成中频(IF)，中频(IF)确保在ADC中采样之后基波带宽不会相互混叠。本专利技术可以适应各个载波的非线性失真的混叠。公开了本专利技术的各种实施方式。在一个实施方式中，在PA系统内使用了峰值因数缩减(CFR)、DPD、功率效率提升技术和系数自适应算法的组合。在另一实施方式中，为了增强性能，还使用模拟正交调制器(AQM)补偿结构。在一个实施方式中，提供了一种多频带数字预失真系统，包括：多频带输入信号，其中，各频带以间隔开的频率为中心，并且每个频带的带宽基本小于所述频带之间的频率间隔；至少一个功率放大器，用于提供包括失真特性的放大输出；输入混叠逻辑，用于产生每个频带的混叠图像，其中，第一频带的混叠图像处于一个奈奎斯特区中，并且第二频带的混叠图像处于另一个奈奎斯特区中，所述一个奈奎斯特区和所述另一个奈奎斯特区中的每一个均具有所述输入信号的采样率的一半的宽度；从所述放大输出导出的反馈信号，所述反馈信号包括所述失真特性的至少一部分的表示；以及对所述混叠图像做出响应的预失真逻辑，所述预失真逻辑用于生成使所述功率放大器的输出线性化的预失真系数。在一个实施方式中，提供了一种用于放大信号的方法，所述方法包括：接收多频带输入信号，其中，各频带以间隔开的频率为中心，并且每个频带的带宽基本小于所述频带之间的频率间隔；使用由预失真逻辑生成的预失真系数对所述多频带输入信号进行预失真，使得所述多频带输入信号的第一频带的第一混叠图像处于一个奈奎斯特区中，并且所述多频带输入信号的第二频带的第二混叠图像处于另一个奈奎斯特区中，所述一个奈奎斯特区和所述另一个奈奎斯特区中的每一个均具有所述输入信号的采样率的一半的宽度；放大预失真后的多频带输入信号，以生成放大输出，所述放大输出包括失真特性；其中，使用从所述放大输出导出的反馈信号来更新所述预失真系数，所述反馈信号包括所述失真特性的至少一部分的表示。在一个实施方式中，提供了一种数字预失真系统，包括：多频带输入信号；至少一个功率放大器，用于提供包括失真特性的放大输出；从所述放大输出导出的反馈信号，所述反馈信号包括所述失真特性的至少一部分的表示；以及对所述反馈信号的混叠表示做出响应的预失真逻辑，所述预失真逻辑用于生成使所述功率放大器的所述放大输出线性化的预失真系数，其中所述反馈信号的所述混叠表示的采样率小于所述反馈信号的最大带宽的两倍。在一个实施方式中，提供了一种用于放大信号的方法，所述方法包括：接收射频输入信号；检测来自功率放大器的放大输出，所述输出对所述射频输入信号做出响应并且包括失真特性；从所述放大输出导出反馈信号，所述反馈信号包括所述失真特性的至少一部分的表示；以及经由对于所述反馈信号的混叠表示做出响应的预失真逻辑生成使所述功率放大器的所述放大输出线性化的预失真系数，其中，所述反馈信号的所述混叠表示的采样率小于所述反馈信号的最大带宽的两倍。在一个实施方式中，提供了一种数字预失真系统，包括：数字预失真器，被配置为接收射频输入信号，并输出预失真输出信号；功率放大器，被配置为接收所述预失真输出信号，并输出放大输出；数字预失真估计器，被配置为接收从所述放大输出导出的反馈信号的混叠表示，并基于所述反馈信号的所述混叠表示计算预失真系数。在一个实施方式中，提供了一种用于放大信号的方法，所述方法包括：接收第一射频输入信号；检测来自数字预失真器的预失真输出信号，所述预失真输出信号对所述第一射频输入信号做出响应；检测来自功率放大器的放大输出，该输出包括失真特性；从所述放大输出导出反馈信号，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多频带数字预失真系统，包括：多频带输入信号，其中，各频带以间隔开的频率为中心，并且每个频带的带宽基本小于所述频带之间的频率间隔；至少一个功率放大器，用于提供包括失真特性的放大输出；输入混叠逻辑，用于产生每个频带的混叠图像，其中，第一频带的混叠图像处于一个奈奎斯特区中，并且第二频带的混叠图像处于另一个奈奎斯特区中，所述一个奈奎斯特区和所述另一个奈奎斯特区中的每一个均具有所述输入信号的采样率的一半的宽度；从所述放大输出导出的反馈信号，所述反馈信号包括所述失真特性的至少一部分的表示；以及对所述混叠图像做出响应的预失真逻辑，所述预失真逻辑用于生成使所述功率放大器的输出线性化的预失真系数。

【技术特征摘要】
2009.12.21 US 61/288,8381.一种多频带数字预失真系统，包括：
多频带输入信号，其中，各频带以间隔开的频率为中心，并且每个频
带的带宽基本小于所述频带之间的频率间隔；
至少一个功率放大器，用于提供包括失真特性的放大输出；
输入混叠逻辑，用于产生每个频带的混叠图像，其中，第一频带的混
叠图像处于一个奈奎斯特区中，并且第二频带的混叠图像处于另一个奈奎
斯特区中，所述一个奈奎斯特区和所述另一个奈奎斯特区中的每一个均具
有所述输入信号的采样率的一半的宽度；
从所述放大输出导出的反馈信号，所述反馈信号包括所述失真特性的
至少一部分的表示；以及
对所述混叠图像做出响应的预失真逻辑，所述预失真逻辑用于生成使
所述功率放大器的输出线性化的预失真系数。
2.根据权利要求1所述的多频带数字预失真系统，其中，所述一个
奈奎斯特区处于第一奈奎斯特区中，所述第一奈奎斯特区从0Hz延伸至
所述输入信号的采样率的一半。
3.根据权利要求1所述的多频带数字预失真系统，其中，所述另一
个奈奎斯特区处于第二奈奎斯特区中，所述第二奈奎斯特区从所述输入信
号的采样率的一半延伸至所述输入信号的采样率。
4.根据权利要求1所述的多频带数字预失真系统，其中，所述多频
带输入信号的一个频带以所述一个奈奎斯特区内的频率为中心，并且所述
多频带输入信号的另一个频带以所述另一个奈奎斯特区内的频率为中心。
5.根据权利要求1所述的多频带数字预失真系统，其中，所述预失
真逻辑使用自适应的、基于多项式的算法来生成所述预失真系数。
6.根据权利要求1所述的多频带数字预失真系统，其中，所述预失
真系数存储在查找表中。
7.根据权利要求1所述的多频带数字预失真系统，其中，使用直接
学习自适应学习算法来更新所述预失真系数，所述直接学习自适应学习算
法接收所述多频带输入信号作为输入。
8.根据权利要求1所述的多频带数字预失真系统，其中，使用间接

\t学习自适应学习算法来更新所述预失真系数，所述间接学习自适应学习算
法接收所述混叠图像作为输入。
9.根据权利要求1所述的多频带数字预失真系统，还包括对准逻辑，
所述对准逻辑将所述反馈信号与所述多频带输入信号对准。
10.根据权利要求1所述的多频带数字预失真系统，还包括数模转换
器，所述数模转换器将已使用所述预失真系数进行处理后的所述多频带输
入信号转换为模拟信号。
11.一种用于放大信号的方法，所述方法包括：
接收多频带输入信号，其中，各频带以间隔开的频率为中心，并且每
个频带的带宽基本小于所述频带之间的频率间隔；
使用由预失真逻辑生成的预失真系数对所述多频带输入信号进行预
失真，使得所述多频带输入信号的第一频带的第一混叠图像处于一个奈奎
斯特区中，并且所述多频带输入信号的第二频带的第二混叠图像处于另一
个奈奎斯特区中，所述一个奈奎斯特区和所述另一个奈奎斯特区中的每一
个均具有所述输入信号的采样率的一半的宽度；
放大预失真后的多频带输入信号，以生成放大输出，所述放大输出包
括失真特性；
其中，使用从所述放大输出导出的反馈信号来更新所述预失真系数，
所述反馈信号包括所述失真特性的至少一部分的表示。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述一个奈奎斯特区处于
第一奈奎斯特区中，所述第一奈奎斯特区从0Hz延伸至所述输入信号的
采样率的一半。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述另一个奈奎斯特区处
于第二奈奎斯特区中，所述第二奈奎斯特区从所述输入信号的采样率的一
半延伸至所述输入信号的采样率。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述多频带输入信号的一
个频带以所述一个奈奎斯特区内的频率为中心，并且所述多频带输入信号
的另一个频带以所述另一个奈奎斯特区内的频率为中心。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述预失真逻辑使用自适
应的、基于多项式的算法来生成所述预失真系数。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，所述预失真系数存储在查

\t找表中。
17.根据权利要求11所述的方法，还包括：
使用直接学习自适应学习算法来比较所述多频带输入信号和所述反
馈信号；以及
使用所述比较来更新所述预失真系数。
18.根据权利要求11所述的方法，还包括：
使用间接学习自适应学习算法来比较所述多频带输入信号的混叠图
像和所述反馈信号的混叠图像；以及
使用所述比较来更新所述预失真系数。
19.根据权利要求11所述的方法，还包括将所述反馈信号与所述多
频带输入信号对准。
20.根据权利要求11所述的方法，还包括将已进行预失真后的所述
多频带输入信号从模拟信号转换为数字信号。
21.一种数字预失真系统，包括：
多频带输入信号；
至少一个功率放大器，用于提供包括失真特性的放大输出；
从所述放大输出导出的反馈信号，所述反馈信号包括所述失真特性的
至少一部分的表示；以及
对所述反馈信号的混叠表示做出响应的预失真逻辑，所述预失真逻辑
用于生成使所述功率放大器的所述放大输出线性化的预失真系数，其中所
述反馈信号的所述混叠表示的采样率小于所述反馈信号的最大带宽的两
倍。
22.根据权利要求21所述的数字预失真系统，其中，所述反馈信号
的采样率小于所述多频带输入信号的采样率。
23.根据权利要求21所述的数字预失真系统，其中，所述预失真逻
辑对所述多频带输入信号的采样表示做出响应。
24.根据权利要求21所述的数字预失真系统，还包括接收所述多频
带输入信号的数字预失真器，所述数字预失真器影响由所述预失真逻辑导
出的所述预失真系数。
25.根据权利要求21所述的数字预失真系统，其中，所述数字预失
真器利用自适应的、基于多项式的数字预失真系统，所述基于多项式的数
字预失真系统利用由所述预失真逻辑生成的所述预失真系数。
26.根据权利要求25所述的数字预失真系统，其中，所述数字预失
真器利用具有有限脉冲响应滤波器的、基于查找表的数字预失真系统，其
中所述有限脉冲响应滤波器的系数包括由所述预失真逻辑生成的所述预
失真系数。
27.根据权利要求21所述的数字预失真系统，还包括对准逻辑，所
述对准逻辑将所述反...

【专利技术属性】
技术研发人员：金万容，曹敬俊，肖恩·帕特里克·斯特普尔顿，
申请(专利权)人：大力系统有限公司，
类型：发明
国别省市：开曼群岛;KY