基于包络跟踪和自适应数字预失真的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于包络跟踪和自适应数字预失真的系统，包括预失真器，数模转换器，混合包络放大器和功率放大器；基带信号依次经过预失真器和数模转换器处理后输入混合包络放大器，通过混合包络放大器的动态调制放大供给功率放大器的漏极/集电极进行供电。方法为：1、基带信号依次经过预失真器和数模转换器处理后输入混合包络放大器；2、信号进入混合包络放大器后经过线性稳压器和开关级的动态调制输出作为功率放大器的输入电压。3、反馈路径采样功率放大器的输入电压，经过自适应算法处理后使预失真器能够实时的自适应跟踪放大器特性的变化。本发明专利技术提高功放的效率和基于查找表的数字预失真技术的准确性，达到更好的基带线性化放大效果。性化放大效果。性化放大效果。

【技术实现步骤摘要】
基于包络跟踪和自适应数字预失真的系统及方法


[0001]本专利技术属于射频前端芯片功率放大器领域，尤其涉及一种基于包络跟踪和自适应数字预失真的系统及方法。

技术介绍

[0002]随着科技和经济的发展，对现代通信系统的传输质量和容量都有更高的要求，在无线电通信系统中，高效率射频功率放大器是无线通信系统中的关键部件。由于功率放大器占据了发射机功耗的主要部，为了最大化功放的效率，现有技术多采用非恒定包络调制方式提高通信系统的频谱速率和数据速率。这些非恒定包络调制方法一般都有严格的线性度要求，通常需要高线性度的功率放大器以防止信号的失真。因此功率放大器必须大部分时间工作在功率回退区，导致其平均输出功率远低于功率放大器的饱和输出功率，从而导致了功放效率的大幅降低。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：本专利技术的目的在于提供一种基于包络跟踪和自适应数字预失真的系统及方法，采用数字预失真技术大大提高功放线性度，采用包络跟踪技术为功放动态提供电源，使功放就能够一直近似工作在饱和区，从而使得其在整个功率范围内的平均效率能够提升。总体实现了功放高线性度和高效率的性能指标。
[0004]技术方案：本专利技术的基于包络跟踪和自适应数字预失真的系统，应用于射频前端的功率放大器，输入基带信号输出高线性度且高效率的射频信号，其特征在于，包括预失真器、数模转换器、混合包络放大器、反馈路径和功率放大器；基带信号依次经过预失真器和数模转换器处理后得到预失真信号，预失真信号分为两路输出，一路输入功率放大器输出射频信号，一路输入混合包络放大器，预失真信号通过混合包络放大器的动态调制后给功率放大器供电；反馈路径采样射频信号后通过自适应算法使预失真器能够实时地自适应跟踪混合包络放大器的特性变化。
[0005]进一步地，所述混合包络放大器包括线性稳压器、开关变换器、感应电阻和比较器；预失真信号输入混合包络放大器的线性稳压器，线性稳压器输出电流在感应电阻两端形成一个正向电压差，比较器感知正向电压差输出控制电压，开关变换器感应线性稳压器的输出电流方向而开启和关断，从而控制从开关变换器输出电流的大小。当输入VIN时，X节点电压上升，线性放大器输出电流由X节点流向Y节点，这些电流在感应电阻RS两端形成一个由X节点到Y节点的正向电压差，比较器感知这一电压差输出控制电压VSW为低电平，经过驱动器后驱动开关管M3导通、M4关断，M3输出的电流为大电感Lf充电使得开关级输出电流ISW逐渐增大并抬高Y节点的电压，当Y节点电压大于G
·
VIN时，ISW多出的电流从Y节点向X节点流去并通过M2到地，此时感应电阻上的电压差反相，比较器输出高电平并控制M3关断、M4导通，M3停止输出电流，电感Lf上多余电流通过M4释放到地，从而Y节点电压下降，该过程循环往复，使得Y节点的电压始终在G
·
VIN上下来回变化。
[0006]进一步地，所述线性稳压器包括运算放大器和推挽输出级，预失真信号在运算放大器的处理后经推挽输出级输出，推挽输出是用两个晶体管或者场效应管构成的推挽电路。
[0007]进一步地，所述开关变换器包括驱动器和输出对管；线性稳压器输出电流在感应电阻两端形成一个正向电压差，比较器感知这一电压差输出控制电压为低电平，经过驱动器后驱动输出对管的输出导通，使得开关变换器输出电流逐渐增大，电流超过阈值时，混合包络放大器的输出端电压变大，导致感应电阻两端电压反相，经过驱动器后驱动输出对管的输出关断，从而减小电流。
[0008]本专利技术还公开基于包络跟踪和自适应数字预失真系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0009]步骤1：基带信号依次经过预失真器和数模转换器处理后，得到预失真信号，预失真信号分为两路输出，一路输入功率放大器输出射频信号，一路输入混合包络放大器；
[0010]步骤2：一路预失真信号进入混合包络放大器后经过线性稳压器、开关变换器、感应电阻和比较器的动态调制输出为功率放大器供电；
[0011]步骤3：反馈路径采样射频信号后通过自适应算法使预失真器能够实时地自适应跟踪混合包络放大器的特性变化。
[0012]进一步地，步骤1中，预失真信号基于基带信号x
in
做如下处理，所述基带信号x
in
计算出功率ρ
in
，ρ
in
经过量化得出LUT表的一维索引值X，然后根据X值查询LUT表，采用LUT表的幅度表和相位表来近似功率放大器的非线性逆函数，非线性逆函数在出现失真的地方反向补偿，确保整体的输出呈线性，所述幅度表和相位表存储的表项分别是幅度校正因子和相位校正因子，两张表分别采用自适应算法，从而更新查询表中预失真系数的幅度和相位数值，将预失真系数乘以基带信号x
in
，然后对该相乘结果进行r/p转换即可得到预失真器的输出。
[0013]进一步地，所述自适应算法包括LMS算法、RASCAL算法或RLS算法。
[0014]进一步地，所述r/p转换满足：
[0015]R
n
＝βρ
n
+e
n
[0016]ψn＝θ
n
+u
n
[0017]e
n
和μ
n
为测量误差，R
n
为幅度，ψ
n
为相位，β为调节系数，而线性化的目标就是
[0018]ψ
n
＝θ
n
，A0作为实际自适应算法输出多少幅度的判断标准，若输出小于这个标准则在原先输出的幅度上乘一个参数，若输出大于这个标准，说明输出符合预期目标，不做改变。
[0019]因此这里采用自适应算法为：
[0020][0021]H
θ
(ρ
n
)
n+1
＝H
θ
(ρ
n
)
n
‑
β(ψ
n
‑
θn)
[0022]其中H
θ
和H
R
分别表示自适应算法调整后的预失真器的幅度和相位信息，调节系数
α，β来调整算法的收敛速度和稳定性；
[0023]输出与输入ρ
in
相对应的乘法预失真因子δ＝γexp(jσ)，此时混合包络放大器的输入信号变成：
[0024]x
pd
＝x
in
×
δ＝ρ
in
×
exp(jθ
in
)
×
γexp(jσ)＝ρ
in
×
γexp(j(σ+θ
in
))
[0025]式中，X
Pd
为混合包络放大器的输入信号，X
in
为输入的基带信号，δ为乘法预失真因子，ρ
in
为输入信号的功率，θ
in
为输入信号的相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于包络跟踪和自适应数字预失真的系统，应用于射频前端的功率放大器，输入基带信号、输出高线性度且高效率的射频信号，其特征在于，包括预失真器、数模转换器、混合包络放大器、反馈路径和功率放大器；基带信号依次经过预失真器和数模转换器处理后得到预失真信号，预失真信号分为两路输出，一路输入功率放大器输出射频信号，一路输入混合包络放大器，预失真信号通过混合包络放大器的动态调制后给功率放大器供电；反馈路径采样功率放大器输出的射频信号后通过自适应算法使预失真器能够实时地自适应跟踪混合包络放大器的特性变化。2.根据权利要求1所述基于包络跟踪和自适应数字预失真的系统，其特征在于，所述混合包络放大器包括线性稳压器、开关变换器、感应电阻和比较器；预失真信号输入混合包络放大器的线性稳压器，线性稳压器输出电流在感应电阻两端形成一个正向电压差，比较器感知正向电压差输出控制电压，控制电压为功率放大器供电，开关变换器感应线性稳压器的输出电流方向而开启和关断，从而控制从开关变换器输出电流的大小。3.根据权利要求2所述基于包络跟踪和自适应数字预失真的系统，其特征在于，所述线性稳压器包括运算放大器和推挽输出级，预失真信号在运算放大器的处理后经推挽输出级输出，推挽输出是用两个晶体管或者场效应管构成的推挽电路。4.根据权利要求2所述基于包络跟踪和自适应数字预失真的系统，其特征在于，所述开关变换器包括驱动器和输出对管；线性稳压器输出电流在感应电阻两端形成一个正向电压差，比较器感知这一电压差输出控制电压为低电平，经过驱动器后驱动输出对管的输出导通，使得开关变换器输出电流逐渐增大，电流超过阈值时，混合包络放大器的输出端电压变大，导致感应电阻两端电压反相，经过驱动器后驱动输出对管的输出关断，从而减小电流。5.一种基于权利要求2所述的基于包络跟踪和自适应数字预失真系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：基带信号依次经过预失真器和数模转换器处理后，得到预失真信号，预失真信号分为两路输出，一路输入功率放大器输出射频信号，一路输入混合包络放大器；步骤2：一路预失真信号进入混合包络放大器后经过线性稳压器、开关变换器、感应电阻和比较器的动态调制输出为功率放大器供电；步骤3：反馈路径采样射频信号后通过自适应算法使预失真器能够实时地自适应跟踪混合包络放大器的特性变化。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤1中，预失真信号基于基带信号x
in
做如下处理，所述基带信号x
in
计算出功率ρ
in
，ρ
in
经过量化得出LUT表的一维索引值X，然后根据X值查询LUT表，采用LUT表的幅度表和相位表来近似功率放大器的非线性逆函数，非线性逆函数在出现失真的地方反向补偿，确保整体的输出呈线性，所述幅度表和相位表存储的表项分别是幅度校正因子和相位校正因子，两张表分别采用自适应算法，从而更新查询表中预失真系数的幅度和相位数值，将预失真系数乘以基带信号x
in

【专利技术属性】
技术研发人员：王艺陶，温晨希，张芷宁，孔理想，张圣康，张荣鑫，叶智超，宋杨，刘轶，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：