公开了用于利用基带预失真技术来数字地线性化ＲＦ高效放大器的非线性性状的系统。该系统提供数字正交（Ｉ／Ｑ）输入信号的相加或相乘预失真，以使得在放大器（１００，２００）的输出端处的失真最小化。预失真器（１０８，２０２）使用离散时间多项式核来给放大器（１００，２００）的逆转移特性建模，从而为非线性静态失真、线性动态失真和非线性动态效应提供分开和同时的补偿，该非线性动态效应包括反应的电记忆效应。对更高阶反应和热记忆效应的补偿被嵌入到ＩＩＲ滤波器库（３３４）的预失真器的非线性动态补偿操作中。预失真控制器（４２０，５３０）周期地监视放大器（１００，２００）的输出，并且把它与正交输入信号相比较，以计算放大器的残余输出失真的估值。输出失真估值被使用来响应于放大器的工作条件的变化（温度漂移、调制输入带宽的改变、驱动电平的变化、老化等等）而自适应地计算该预失真器（１０８，２０２）的参数值。由预失真控制器计算的预失真参数值被存储在非易失性存储器中和在多项式数字预失真器中使用。本发明专利技术的数字预失真系统可以提供对于包括、但不限于动态负荷调制放大器的高非线性和高效率ＲＦ放大电路的宽带线性化。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】 相关申请信息本申请要求2004年3月3日提交的临时申请序列号No. 60/549, 789 的优先权，该申请的公开内容整体地在此引用以供参考。专利
本专利技术涉及高效率、高功率RF放大器的预失真线性化和相关的系统 与方法。背景、现有技术和相关信息 现代无线通信系统利用具有宽的带宽和时变包络的、频语有效的数 字调制信号。数字调制的包络幅度的变化会生成发射机的输出端处的失 真分量，该失真分量是由RF放大电路的固有非线性造成的。放大器失真 产生输入信号的频镨扩张("频镨再生长")，这造成对相邻信道中的通 信的干扰。邻道干扰(ACI )是由管理机构(FCC、 ETSI、 ITU)严格控制 的、非常不期望的现象。除了频镨再生长以外，放大器非线性还产生带 内失真(即，在调制的输入信号的带宽内的失真分量)，这恶化了所传 送信号的完整性，以及在接收机端导致高的误码率(BER)。常规的RF 放大器(AB类)中的非线性是相对较小的(对于等于该调制峰值平均功 率比(PAR)的输出回退(output back offs， 0B0 ) 4氐于载波水平近似 40dB的失真)。为这样的轻微非线性性状付出的代价是差的效率，即， 受限的DC到RF功率转换性能。高效率放大是特别希望的，因为它改进 了系统可靠性(更长的平均故障前时间(MTBF))，简化了热学管理， 减小了放大器尺寸(更低的硅需要)，和降低了基站的运行和拥有花费。 另一方面，高效率放大器(例如Doherty放大器设计)比AB类设计展 现了更加非线性的性状(低于栽波水平约29dB处或载波水平之下少于 29dB的失真)。线性化的一个简单方法是增加0B0的水平，以便通过扩展放大器的 线性工作范围而减小输出失真。这种技术可以被成功地应用来增强AB类 放大器的线性度。不幸地是，由于较高的0B0水平引起的RF输出功率的 减小，这也造成效率的严重损失。另一方面，高效率放大器典型地不能通过筒单提高0B0而被线性化，且需要更先进的线性化技术。 一种非常 确实(well established)的技术使用笛卡儿(或极)反馈来最小化放 大器的输出失真。反馈线性化对于窄的信号带宽可以是有效的，但当需 要宽的带宽操作时(例如，多载波WCDMA)，由于与环路动态特性有关的 输入输出稳定性限制，它只具有非常有限的失真校正能力。所以，反馈 将不足以使宽的带宽、高效率的发射机线性化。另一个技术-前馈-是 基于放大器失真的加性后校正，典型地采用双环路结构，以估值在第一 (载波消除)环路中的放大器的输出失真，然后经由在笫二 (失真消除) 环路中的RF辅助或"误差"放大器，把经适当定相和缩放的失真估值注入 到"主"放大器的输出。前馈线性化系统不受反馈线性化器的带宽限制且 是无条件地稳定的。然而，且尽管具有宽的带宽失真校正能力，由于误 差放大器的DC功率消耗和失真消除环路的相位对准所需要的、在主放大 器输出端处有损延迟单元的存在，前馈系统通常具有低的效率。适用于高线性度和高效率放大的替换的技术是预失真线性化。概念 上和作为一阶近似，预失真技术通过在放大器的输入端处注入这样的一 个补偿的失真分量而使得放大器线性化，该补偿的失真分量的相位与放 大器的输出失真的相位相反(180度异相)，且其幅度是输出失真的幅度 除以放大器的线性增益。预失真不经受反馈线性化系统的稳定度和严格 的带宽限制。它也具有超越回退和前馈线性化的优点，即它在一个精 心设计的系统中的应用不导致放大器效率的严重降级。由于这些固有的 优点，预失真线性化已成为过去十年来的重点研究课题。现有的针对预失真线性化的方案主要集中在数字LUT(查找表)预失 真器的设计和实施上，给出与模拟预失真器相比、它们典型地提供的灵 活性、精度和抗噪性的优点。在这些基于LUT的系统中，预失真在基带 上以极坐标或笛卡儿坐标被实行。在极数字预失真系统中，由于数字输 入调制是正交形式，所以在笛卡儿/极坐标之间的转换通常是必须的。预 失真器的系数被自适应地计算，和被存储在通过输入(或输出)信号包 络的变换来进行索引的表中。典型地，这样的LUT预失真器打算仅仅补 偿非线性静态放大器失真，而不提供放大器中动态非线性度的线性化。 由于非线性动态失真分量或"记忆效应"构成高功率、高效率放大器的总 输出失真的重要部分的事实，这些"静态"预失真器并不完全适合于高效 率基站发射机设计。为了克服LUT预失真器的这种限制，提出了非参数化数字基带预失真器，其中多维表通过瞬时输入包络幅度或功率的动态 变换(滤波的版本)而被索引。用于非线性动态失真补偿的多表技术的主要优点是它不需要放大器的逆动态特性的参数模型的计算。主要缺 点是用于存储预失真系数的大的存储器要求和当对于系统适配有不可 靠的/不充足的数据时在表项目的内插中牵涉到的计算复杂性。多表内插 复杂性可以是相当大的，从而对预失真器的精度和适配率加上限制。数 字LUT预失真器的精度也受表量化误差的限制。量化误差可严重地限制 在高效率、高功率发射机中的失真校正，其中为满足严格的发射技术规 范，必须有宽带动态失真补偿。使得表量化误差最小化的一种简单方式 将是增加表尺寸。这个解决方案对于利用参数的数字LUT预失真器的某 些应用而言是一种可行的替换例。不幸地是，由于存储器和计算要求的 快速增长，在多表设计中增加表项目的数目是禁止的。为了提高LUT预 失真器的精度和降低其复杂性，已经提出了许多其它的预失真系统。然 而，这些方案中没有一个适当地解决了以上的问题。本专利技术的目的是克服现有技术的上述缺点和提供适合于宽的带宽应 用的预失真系统，而不在该系统中引入过分的复杂性。专利技术概要第一方面，本专利技术提供数字预失真器，包括输入端，用于接收包持 信号样本流的数字通信信号。线性动态补偿电路被耦合到输入端，和对 于多个时间被延迟的信号样本提供线性运算。数字包络检测器也被耦合 到输入端，和提供相应于输入信号样本的离散数字包络信号样本流。有 限冲激响应滤波器被耦合到包络检测器，和对于多个被延迟的包络信号 样本提供第一非线性运算。无限沖激响应滤波器库与有限冲激响应滤波 器并联地耦合到包络检测器，和对于复数个被延迟的包络样本提供第二 非线性运算。组合器组合线性动态补偿电路、有限冲激响应滤波器与无 限沖激响应滤波器库的输出，和提供数字预失真信号作为输出。在优选实施例中，数字预失真器还包括非线性静态补偿电路，与第 一非线性动态补偿电路并联地耦合到包络检测器，和对于各个数字包络 信号样本提供加权的非线性多项式运算。无限沖激响应滤波器库优选地 包括按并联结构被耦合的多个无限冲激响应滤波器。多个乘法器被耦合 到包络检测器，以及多个无限沖激响应滤波器被耦合到各个乘法器，且乘法器从滤波器输出和不同阶包络样本生成更高阶信号。复数个无限冲 激响应滤波器和乘法器优选地生成至少三阶、四阶和五阶信号。按照另一方面，本专利技术提供预失真线性化放大器系统。预失真线性化放大器系统包括输入端，用于接收包括信号样本流的数字通信信号； 和第一信号路径，被耦合到输入端。第二信号路径包括数字预失真器， 数字预失真器包括线性多项式预失真电路，对输入信号的复数个被延迟 的样本操作；和非线性多项式预失真电路，与线性多项式预失真电本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种数字预失真器，包括：输入端，用于接收包括信号样本流的数字通信信号；线性动态补偿电路，被耦合到该输入端，和对于多个时间被延迟的信号样本提供线性运算；数字包络检测器，被耦合到该输入端，和提供相应于该输入信号样本的离散的数字包络信号样本流；有限冲激响应滤波器，被耦合到该包络检测器，和对于多个被延迟的包络信号样本提供第一非线性运算；无限冲激响应滤波器库，与所述有限冲激响应滤波器并联地耦合到该包络检测器，和对于复数个被延迟的包络样本提供第二非线性运算；以及组合器，用于组合该线性动态补偿电路、有限冲激响应滤波器与无限冲激响应滤波器库的输出，和提供一个数字预失真信号作为输出。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：A科瓦，
申请(专利权)人：电力波技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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