用于G类射频功率放大器的基带线性化的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于G类射频功率放大器(3)的基带线性化系统和方法(2)，所述基带线性化系统(2)包括：用于选择放大器电源电压的模块(11)；数字预失真模块(12)；以及用于提取预失真系数的模块(15)，其特征在于，所述线性化系统(2)还包括：具有复数系数的数字滤波器(13)，所述数字滤波器的输入连接到所述数字预失真模块(12)的输出；以及用于提取滤波系数的模块(16)，其被设计为提取由具有复数系数的所述数字滤波器(13)使用的滤波系数(16a)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于G类射频功率放大器的基带线性化的系统和方法本专利技术涉及无线电信系统的领域，并且具体地涉及用于G类射频功率放大器的基带线性化系统和方法。在无线电信系统中，功率放大器似乎是开发新应用程序的关键元素，诸如考虑用于第五代(5G)或物联网(IoT)的那些应用程序。如今，功率放大器必须能够自动适应要发射的信号的类型以优化其能耗，而且还必须满足关于日益复杂的调制的高线性要求。新的无线通信标准要求使用具有高频谱响应性的复杂调制，诸如OFDM(正交频分复用)，以优化已部署的链路的能力。这些调制具有高的波峰因数(也就是说，信号的峰值功率和平均功率之间的比率较大)和较大的调制带宽。在这种情况下，由直流电源电压供电的常规射频(RF)或微波功率放大器(HF)的效率相对较低，所述功率放大器最常在其效率远低于其最大效率的条件下工作。包络跟踪技术是一种使得可以提高射频功率放大器的效率的供应技术。它用动态电源代替功率放大器的直流电源，所述动态电源的电平取决于要发射的功率。相对于其他效率优化技术，所述技术具有许多优势，尤其是在移动电话基站中使用的效率优化技术。包络跟踪技术使得可以动态调整射频功率放大器的电源电压成为可能，从而无论要发射的信号的功率电平如何，射频功率放大器都仍以其最大效率工作。在使用包络跟踪技术的功率放大器的情况下，根据定义，电源电压会不断进行调整，以确保功率放大器始终处于压缩状态，因此无论其所需的发射功率如何都以其最大效率工作。与包络跟踪技术有关的一种特定技术基于使用多电平类型的功率放大器的电源信号(或具有多个离散的电源电平)。那么，射频功率放大器的操作是G类功率放大器的操作。G类放大很容易实现，但不能像连续包络跟踪技术那样使得可以提高功率放大器的效率。通过从并联或串联布置的多个电源选择电源电压，可确保若干多个离散电平的电源控制信号。此特定放大技术的优点是支持非常大的调制带宽，同时保持向电源放大器提供电源电压的电源调制器的高效率。对于使用若干离散电源电平的电源信号，为功率放大器的输入功率范围定义了每个所施加的电源电压。每个范围的跨度主要取决于可用的离散电平数量和功率放大器的特性。电源电压不必在提供给射频功率放大器的最小电压与最大电压之间平均分配。在射频或微波中，功率放大器的电特性依据功率、频率或电源电压的显著变化会导致要发射的信号失真。功率放大器通常需要使用适合于其工作模式的线性化功能。G类射频功率放大，也就是说，使用由多个离散电平组成的电源电压，即使对于非常大的调制带宽也使得可以极大地提高系统的效率。然而，此技术必须与线性化技术结合，以消除由这种类型的放大技术引起的明显失真。预失真方法在电信的功率放大应用中非常普遍。但是，预失真方法不可用于G类功率放大。G类工作射频功率放大器在不同电源电压之间的功率增益和放大器的相移方面可能会有很大的变化。功率放大器的增益和相位变化取决于频率、所提供的功率以及电源电压。所述变化然后导致要发射的信号的明显失真。这些失真发生在要发射的信号的带宽中，然后被传输错误反射，但也发生在要发射的信号的相邻信道中，并且在这种情况下通过这些通信信道的加扰来反映。本专利技术旨在通过提议一种用于G类射频功率放大器的基带线性化的系统来解决现有技术的缺点，所述线性化系统包括位于数字预失真模块的输出的具有复数系数的数字滤波器，其使得可以消除由射频功率放大器的G类工作模式引起的失真，这些失真尤其是由于G类射频功率放大器的每个电源电压的增益和相位差而且还由于从一个离散电源电压切换到另一个所需的时间而引起。本专利技术因此涉及一种用于G类射频(RF)功率放大器的基带线性化系统，所述基带线性化系统包括：-第一输入，其能够接收要发射的输入基带数字信号，所述信号包括同相分量I和正交分量Q；-第一输出，其能够将线性化输出基带数字信号输出到所述G类RF功率放大器；-第二输入，其能够接收来自所述G类RF功率放大器的输出的基带数字信号；以及-第二输出，其能够将数字电源电压选择信号输出到连接到所述G类RF功率放大器的DC-DC转换器；所述线性化系统还包括：-用于选择放大器电源电压的模块，所述模块的输入连接到所述线性化系统的所述第一输入，并且所述模块输出连接到所述线性化系统的所述第二输出，用于选择放大器电源电压的所述模块被配置为依据接收到的要发射的输入信号的幅度而从所述DC-DC转换器的至少两个DC电源电压当中选择电源电压；-数字预失真模块，其连接到所述线性化系统的所述第一输入，并且被配置为对接收到的要发射的输入信号的I和Q分量执行数字预失真；以及-用于提取预失真系数的模块，其输入连接到所述线性化系统的所述第二输入，并且被配置为提取由所述数字预失真模块使用的预失真系数；其特征在于，所述线性化系统还包括：-具有复数系数的数字滤波器，所述数字滤波器的输入连接到所述数字预失真模块的输出，且其输出连接到所述线性化系统的所述第一输出；以及-用于提取滤波系数的模块，其输入连接到所述线性化系统的所述第二输入，并且被配置为提取由具有复数系数的所述数字滤波器使用的滤波系数。直流电源电压的最大数量优选地等于16。因此，具有复数系数的所述数字滤波器使得可以消除在调制信号的频带中和在相邻信道中产生的失真。具有复数系数的所述数字滤波器还使得可以消除在所述G类RF功率放大器的供电电平的每次改变期间由失真产生的频谱噪声。频谱噪声的消除是在整个瞬时带宽上完成的以产生RF信号。本专利技术使得可以在相邻信道中获得与通常以AB类工作的RF功率放大器上获得的噪声电平相同的噪声电平。所述线性化系统是在要发射的已调制信号的同相和正交分量(I和Q)的数字电路内的基带中制成的。通过级联所述数字预失真模块与所述基带中的所述数字滤波器来完成对要发射信号的修改，所述数字预失真模块和所述数字滤波器中的每一个都与用于提取专用于G类放大的系数的模块耦合。因此，与G类RF功率放大器相关联的根据本专利技术的所述线性化系统使得可以在每个工作时刻提供恒定的功率增益和相移。用于线性化的所述数字预失真模块基于基带数字预失真，所述基带数字预失真是与要线性化的功率放大器的逆传递函数相对应的非线性函数。所述数字预失真模块的实现需要有限的数字资源，并使得可以在所述功率放大器的线性性能上实现非常显著的改善。当G类RF功率放大器与数字预失真模块耦合时，在每次电源电平改变时，整个系统的输出都会出现残余失真。在电源电平之间的切换速度与要具体对于大带宽发射的调制所象征的吞吐量具有相同数量级的情况下，在每次电源电平改变时，整个系统的输出都会出现失真。在这些过渡期间，所述数字预失真模块的输出将不再适合于实际施加到所述功率放大器的电源电压。由每个电源电平改变引入的失真会导致在有用信号带宽的任一侧产生频谱噪声。通过将不想要的频谱分量引入相邻通信通道中，可反映这些残余失真。然而，这种类型的失真的频谱占用是有限的，并且与不同电源电平之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于G类射频(RF)功率放大器(3)的基带线性化系统(2；2’)，所述基带线性化系统(2；2’)包括：/n-第一输入(2a)，其能够接收要发射的输入数字基带信号，所述信号包括同相分量I和正交分量Q；/n-第一输出(2b)，其能够将线性化输出基带数字信号输出到所述G类RF功率放大器(3)；/n-第二输入(2c)，其能够接收来自所述G类RF功率放大器(3)的输出(3a)的基带数字信号；以及/n-第二输出(2d)，其能够将数字电源电压选择信号输出到连接到所述G类RF功率放大器(3)的DC-DC转换器(4)；/n所述线性化系统(2；2’)还包括：/n-用于选择放大器电源电压的模块(11)，所述模块的输入连接到所述线性化系统(2；2’)的所述第一输入(2a)，并且所述模块输出连接到所述线性化系统(2；2’)的所述第二输出(2d)，用于选择放大器电源电压的所述模块(11)被配置为依据接收到的要发射的输入信号的幅度而从所述DC-DC转换器的至少两个DC电源电压当中选择电源电压；/n-数字预失真模块(12；12’)，其连接到所述线性化系统(2；2’)的所述第一输入(2a)，并且被配置为对接收到的要发射的输入信号的I和Q分量执行数字预失真；以及/n-用于提取预失真系数的模块(15)，其输入连接到所述线性化系统(2；2’)的所述第二输入(2c)，并且被配置为提取由所述数字预失真模块(12；12’)使用的预失真系数(15a)；/n其特征在于，所述线性化系统(2；2’)还包括：/n-具有复数系数的数字滤波器(13)，所述数字滤波器的输入连接到所述数字预失真模块(12；12’)的输出，且其输出连接到所述线性化系统(2；2’)的所述第一输出(2b)；以及/n-用于提取滤波系数的模块(16)，其输入连接到所述线性化系统(2；2’)的所述第二输入(2c)，并且被配置为提取由具有复数系数的所述数字滤波器(13)使用的滤波系数(16a)；/n用于提取滤波系数的所述模块(16)被配置为依据所述要发射的信号的所述I和Q分量、来自所述G类RF功率放大器(3)的输出(3a)的所述基带数字信号、具有复数系数的所述数字滤波器(13)的输出以及所述数字预失真模块(12；12’)的输出而提取所述滤波系数(16a)；用于提取滤波系数的所述模块(16)包括三个时间延迟单元(23a、23b、23c)、增益计算单元(24)、滤波器输出预期信号计算单元(25)、两个快速傅里叶变换FFT单元(26a、26b)、滤波器频率响应计算单元(27)和滤波系数提取单元(28)，/n所述三个延迟单元(23a、23b、23c)分别被配置为补偿要发射的所述信号的所述I和Q分量的传播和处理时间、具有复数系数的所述数字滤波器(13)的输出和所述数字预失真模块(12；12’)的输出，/n所述增益计算单元(24)被配置为根据具有复数系数的所述数字滤波器(13)的延迟输出和来自所述功率放大器(3)的输出(3a)的所述基带数字信号来计算所述功率放大器(3)的复数增益，/n所述滤波器输出预期信号计算单元(25)被配置为根据计算出的复数增益和要发射的所述信号的延迟的I分量和Q分量来计算要由所述数字滤波器(13)产生的信号，/n所述两个FFT单元(26a、26b)分别被配置为计算所述数字预失真模块(12；12’)的延迟输出和要由所述数字滤波器(13)产生的由所述滤波器输出预期信号计算单元(25)计算出的信号的傅里叶变换，/n所述滤波器频率响应计算单元(27)被配置为计算要由所述FFT单元(26a、26b)计算出的两个傅里叶变换产生的所述数字滤波器(13)的频率响应，并且/n所述滤波系数提取单元(28)被配置为依据由所述滤波器频率响应计算单元(27)计算出的所述频率响应来提取要合成的所述数字滤波器(13)的所述复数系数(16a)。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180425 FR 18/536281.一种用于G类射频(RF)功率放大器(3)的基带线性化系统(2；2’)，所述基带线性化系统(2；2’)包括：
-第一输入(2a)，其能够接收要发射的输入数字基带信号，所述信号包括同相分量I和正交分量Q；
-第一输出(2b)，其能够将线性化输出基带数字信号输出到所述G类RF功率放大器(3)；
-第二输入(2c)，其能够接收来自所述G类RF功率放大器(3)的输出(3a)的基带数字信号；以及
-第二输出(2d)，其能够将数字电源电压选择信号输出到连接到所述G类RF功率放大器(3)的DC-DC转换器(4)；
所述线性化系统(2；2’)还包括：
-用于选择放大器电源电压的模块(11)，所述模块的输入连接到所述线性化系统(2；2’)的所述第一输入(2a)，并且所述模块输出连接到所述线性化系统(2；2’)的所述第二输出(2d)，用于选择放大器电源电压的所述模块(11)被配置为依据接收到的要发射的输入信号的幅度而从所述DC-DC转换器的至少两个DC电源电压当中选择电源电压；
-数字预失真模块(12；12’)，其连接到所述线性化系统(2；2’)的所述第一输入(2a)，并且被配置为对接收到的要发射的输入信号的I和Q分量执行数字预失真；以及
-用于提取预失真系数的模块(15)，其输入连接到所述线性化系统(2；2’)的所述第二输入(2c)，并且被配置为提取由所述数字预失真模块(12；12’)使用的预失真系数(15a)；
其特征在于，所述线性化系统(2；2’)还包括：
-具有复数系数的数字滤波器(13)，所述数字滤波器的输入连接到所述数字预失真模块(12；12’)的输出，且其输出连接到所述线性化系统(2；2’)的所述第一输出(2b)；以及
-用于提取滤波系数的模块(16)，其输入连接到所述线性化系统(2；2’)的所述第二输入(2c)，并且被配置为提取由具有复数系数的所述数字滤波器(13)使用的滤波系数(16a)；
用于提取滤波系数的所述模块(16)被配置为依据所述要发射的信号的所述I和Q分量、来自所述G类RF功率放大器(3)的输出(3a)的所述基带数字信号、具有复数系数的所述数字滤波器(13)的输出以及所述数字预失真模块(12；12’)的输出而提取所述滤波系数(16a)；用于提取滤波系数的所述模块(16)包括三个时间延迟单元(23a、23b、23c)、增益计算单元(24)、滤波器输出预期信号计算单元(25)、两个快速傅里叶变换FFT单元(26a、26b)、滤波器频率响应计算单元(27)和滤波系数提取单元(28)，
所述三个延迟单元(23a、23b、23c)分别被配置为补偿要发射的所述信号的所述I和Q分量的传播和处理时间、具有复数系数的所述数字滤波器(13)的输出和所述数字预失真模块(12；12’)的输出，
所述增益计算单元(24)被配置为根据具有复数系数的所述数字滤波器(13)的延迟输出和来自所述功率放大器(3)的输出(3a)的所述基带数字信号来计算所述功率放大器(3)的复数增益，
所述滤波器输出预期信号计算单元(25)被配置为根据计算出的复数增益和要发射的所述信号的延迟的I分量和Q分量来计算要由所述数字滤波器(13)产生的信号，
所述两个FFT单元(26a、26b)分别被配置为计算所述数字预失真模块(12；12’)的延迟输出和要由所述数字滤波器(13)产生的由所述滤波器输出预期信号计算单元(25)计算出的信号的傅里叶变换，
所述滤波器频率响应计算单元(27)被配置为计算要由所述FFT单元(26a、26b)计算出的两个傅里叶变换产生的所述数字滤波器(13)的频率响应，并且
所述滤波系数提取单元(28)被配置为依据由所述滤波器频率响应计算单元(27)计算出的所述频率响应来提取要合成的所述数字滤波器(13)的所述复数系数(16a)。


2.根据权利要求1所述的线性化系统(2)，其特征在于，所述数字预失真模块(12)被配置为依据要发射的所述信号的所述I和Q分量的幅度而执行一维数字预失真。


3.根据权利要求1所述的线性化系统(2’)，其特征在于，所述数字预失真模块(12’)被配置为依据要发射的所述信号的所述I和Q分量的幅度和由用于选择放大器电源电压的所述模块(11)选择的所述电源电压而执行二维数字预失真。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的线性化系统(2；2’)，其特征在于，所述数字预失真模块(12；12’)被配置为使用存储在存储器(18；18’)中的至少一个查找表或非线性方程式来执行不具有存储器的多项式类型的数字预失真，或来执行具有存储器的多项式类型或Volterra级数类型的数字预失真。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的线性化系统(2；2’)，其特征在于，所述线性化系统(2；2’)还包括布置在所述线性化系统(2；2’)的所述第二输入(2c)处的对准模块(14)，所述对准模块(14)被配置为在幅度上和在相位上将来自所述G类RF功率放大器(3)的输出(3a)的所述基带数字信号与其他基带数字信号对准。


6.根据权利要求1至5中一项所述的线性化系统(2；2’)，其特征在于，用于提取预失真系数的所述模块(15)被配置为依据来自所述G类RF功率放大器(3)的输出(3a)而从具有复数系数的所述数字滤波器(13)的输出和所述数字预失真模块(12；12’)的输出当中的一个且从由用于选择放大器电源电压的所述模块(11)选择的所述电源电压的所述基带数字信号提取所述预失真系数。


7.根据权利要求6所述的线性化系统(2；2’)，其特征在于，用于提取预失真系数的所述模块(15)包括第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊曼纽尔·盖塔德，皮埃尔·拉查德，
申请(专利权)人：乌帕泰克，
类型：发明
国别省市：法国;FR