CN101262205A - 通过不对称地使用可用带宽来进行预失真 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于执行射频信号的预失真的方法，所述射频信号包括有用信号以及第一和第二互调失真信号边带，该方法包括：定义预失真窗，将所述预失真窗不对称地定位在所述射频信号周围，对在该定位的预失真窗内的所述射频信号进行预失真。

Description

通过不对称地使用可用带宽来进行预失真

本发明基于优先权申请EP07290309.9，将其全部内容合并于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种用于执行射频信号的预失真的方法；一种用于放大有用信号的功率放大器，该功率放大器包括用于对射频射频信号进行预失真的装置；一种包括放大器的移动电信系统，该放大器包括通过不对称地使用来进行预失真的装置；一种包括功率放大器的移动电话，该功率放大器包括通过不对称地使用可用带宽来进行预失真的装置；以及一种包括用于通过不对称地使用可用带宽来执行预失真的可执行指令的计算机程序产品。

背景技术

在现代通信系统中高效线性化已经变成了一项重要的技术。在使用频谱有效的线性调制格式的新一代移动通信系统中，功率放大器线性度是一个关键的要求。典型地，接近于饱和度地操作功率放大器，此时非常高效但却极端非线性。

因此，接近于饱和度地操作功率放大器的缺点在于，由于放大器的非线性，作为结果产生的放大的信号除了包括放大的有用信号之外，还包括位于高于或低于期望的有用输出信号的频率处的互调失真信号。由于互调失真会导致需要被抑制以满足与在诸如移动通信系统中传输的信号相关的需求的干扰、串话以及其它效应，因此非常不希望出现互调失真。

通常，可以通过不同的功率放大器线性化方法来减少互调失真，这些方法主要可被划分为反馈、前馈和预失真。尽管已知预失真是一种应用于电信基站中的复杂的线性化方法，但是由于要求极高的线性度，因此已经显示出，通过精细的设计，预失真同样可应用在手机中，从而获得显著的线性度改进。

预失真技术的原理是在输入信号与功率放大器之间插入非线性模块。该非线性模块产生互调失真产物，该产物与功率放大器产生的互调失真产物反相，从而减少了带外辐射。这意味着，通过对功率放大器产生的非线性进行补偿的方式，在功率放大器之前扩展输入信号。预失真电路反相地模拟该放大器的增益以及相位特性，并且当将预失真电路与放大器相组合时，使得整个系统更加线性。因此，由该放大器产生的带外辐射可以被显著的减少。

存在多种已知的用于执行预失真以改进无线电发射机功率放大器的线性度的方法。例如US5877653公开了一种通过预失真系统和前馈系统来消除互调失真的线性功率放大器及其方法。US6757338公开了一种用于对射频射频信号进行预失真的预失真线性化电路。

然而，这种预失真技术典型地将预失真应用于相当大的信号带宽，该信号带宽包括有用信号以及在低于和高于期望的输出信号的频率处的互调信号。这种技术具有的缺点是需要高带宽预失真电路，这是相当地成本密集的。此外，这种高带宽电路的操作也相当耗费功率。另一缺点归因子这种高度复杂的预失真电路的仍然有限的带宽对于对与整个宽频带宽相关的放大信号进行预失真而言是非常难以忍受的。

发明内容

本发明提供了一种用于执行射频射频信号的预失真的方法，所述射频信号包括有用信号以及第一和第二互调失真信号边带，该方法包括定义预失真窗的步骤、将所所述预失真窗不对称地定位在所所述射频信号周围的步骤、以及对在定位的预失真窗内的所所述射频信号进行预失真的步骤。因此，优选地将该预失真窗定位成包括有用信号和第一互调失真信号。

由于不再将预失真应用于放大的信号的全部带宽，因而根据本发明的用于执行射频信号的预失真的方法允许使用具有相对较小带宽的预失真电路。相反地，在高于或低于有用信号的中心频率的一侧单独执行预失真，这使得甚至能够抑制第三、第五、和更高阶的频谱互调分量。此外，由于对各分量的较低的技术要求，有限的预失真带宽会节省相当大的成本。

在本发明的实施例中，该用于执行射频射频信号的预失真的方法还包括确定要应用于第二互调失真信号的预失真参数，而所述确定的步骤是基于对第一互调失真信号的分析。这具有以下优点：在仅获知第一互调失真信号时就可以在理论上计算出相应的第二互调失真信号并且可以将预失真应用于第一和第二互调失真信号。

由于已知的物理效应，可以以数学方式描述有用信号一侧的频谱分量的相关性。因而，通过仅仅关注干扰频谱的一侧，可以获得干扰频谱两侧的预失真的物理信息。因此，可以使用有限的检测带宽来获得针对期望的输出信号的两侧频带上的高带宽的较好的频谱预失真结果。

根据本发明的实施例，基于互调失真信号边带的频谱输出信号需求来确定预失真窗的位置。由于针对高于和低于期望的输出信号的频率的频谱输出信号要求可以不同，因此这使得能够在具有较高频谱输出信号需求的频谱侧执行非常有效的预失真，而对于具有较低频谱输出信号需求的相反一侧可以应用数学方法来对在所所述侧的互调信号进行预失真。

另一方面，本发明涉及一种用于放大有用信号的功率放大器，该功率放大器包括：用于接收有用信号的输入装置；用于提供放大的输出信号的输出装置，该输出信号包括放大的有用信号以及第一和第二互调失真信号；用于定义预失真窗的装置；用于将所所述预失真窗不对称地定位在该放大的有用信号周围的装置；以及用于在该定位的预失真窗内对该放大的有用信号进行预失真的装置。

根据本发明的实施例，所述功率放大器还包括用于确定要应用于第二互调失真信号的预失真参数的装置，而该确定是基于对第一互调失真信号的分析。

本发明的另一方面涉及一种包括根据本发明的功率放大器的移动电信系统。

本发明的另一方面涉及一种包括根据本发明的功率放大器的移动电信基站。

根据本发明的实施例，所所述基站是GSM、UMTS、WiMAX或LTE基站。

本发明的另一方面涉及一种包括根据本发明的功率放大器的移动电话。

本发明的另一方面涉及一种包括所述可执行指令的计算机程序产品，所述可执行指令是用于执行所述用于执行射频信号的预失真的方法的指令。

附图说明

下面通过仅参考附图的示例来更详细地描述本发明的优选实施例，在该附图中：

图1是包括预失真装置的功率放大器的实施例的框图；

图2a-2d示出了例证根据本发明的信号预失真方法的示意图；

图3示出了例证用于执行根据本发明的预失真方法的方法的流程图；

图4示出了例证预失真单元和功率放大器的实施例的框图。

具体实施方式

图1是包括根据本发明的预失真装置的功率放大器104的实施例的框图。将由诸如基站或移动电话100产生的有用信号102输入至具有接口装置106的放大器单元104。使用用于定义预失真窗的装置108来设置预失真窗的宽度。使用用于定位预失真窗的装置110来将预失真窗不对称地定位在所所述射频信号周围。因此优选地，将该预失真窗定位成包括有用信号和由功率放大器116输出的第一互调失真信号。

使用适用于信号预失真的装置112来对在不对称地定位的预失真窗内的信号进行预失真。该预失真信号由功率放大器116放大并且被使用接口118传输至天线120。

典型地，由功率放大器116输出的所所述放大的信号还包括第二互调失真信号，而第一和第二互调失真信号被对称地定位在高于和低于期望的输出信号的频率处。例如，由于可以使用数学方法来描述的物理效应，高于或低于期望的信号的一侧的频谱分量是与另一侧的频谱分量相关的。因此，装置114适用于基于在期望的输出信号的一频率侧的互调失真信号来计算预失真参数。

使用计算的参数来另外地对输入至功率放大器116的信号进行预失真。因此消除了放大器可能具有的任何非线性。这样可以接近于饱和度地有效地操作功率放大器，此时高度非线性但却极其有效。

取决于互调失真信号的开发的数学建模的准确度，甚至可以消除记忆效应。例如，记忆效应可以由于具有不同带宽的调制信号而扩展，这可能产生放大器116的取决于调制信号的放大行为。

图2a至2d示出了例证根据本发明的信号预失真方法的示意图。因此，图2a示出了本领域预失真技术的状态。通过功率放大器装置对射频信号的放大，产生有用的射频信号200以及在低于有用信号的频率处的第一互调失真信号202和在高于期望的有用信号200的频率处的第二互调失真信号204。将预失真应用于包括该有用信号200以及该互调失真信号202和204的组合信号。因此，可以不完全地仅仅在带宽206的频谱有限的窗内执行预失真。

在图2b中将所述预失真窗206不对称地应用于功率放大器的输出信号。因此，将预失真窗206定位成包括有用信号200和全部的第一互调失真信号202。因而，预失真窗206的低频侧212也覆盖较高阶(第三、第五、第七)互调失真信号。相反地，预失真窗206的高频侧214仅仅覆盖第二互调失真信号204的相当有限的部分。

例如，优选地将预失真窗206不对称地定位在有用信号200的低频侧的原因可以是互调失真信号边带的特定频谱输出信号需求，与输出信号的高频侧相比，该需求对于输出信号的低频侧具有更高的要求。

图2c示出了在预失真窗206内已被预失真的信号。第一互调失真信号202的幅度被显著地降低。例如，可以通过失真信号的负反馈，或者通过对放大器输出的失真分量进行分离并且前馈该失真分量以消除放大的输出信号中的失真，来执行这样的幅度降低。此外，可以以两种不同的方式来实现预失真，即模拟或数字实现。可以通过使用模拟元件产生所需要的功率放大器的非线性消除效应，来实现模拟预失真。对于数字预失真，该系统使用数字元件来实现。模拟预失真可以在RF、IF或基带上实现，而数字预失真典型地在基带上实现。

为了另外地执行预失真以便补偿第二互调失真信号，基于对第一互调失真信号的分析来确定预失真参数。因此，仅仅通过分析第一互调失真信号202，就可以通过应用所述参数来对第二互调失真信号204进行预失真。

图2d示出了在第一互调失真信号202和第二互调失真信号204的组合的预失真之后的功率放大器输出，而用于第二互调失真信号204的预失真参数是基于对第一互调失真信号202的分析来计算的。尽管将预失真窗206不对称地定位在有用信号200的周围，该预失真窗主要包括第一互调失真信号202和有用信号200，但是可以获得对所述互调失真信号的完全抑制。

图3示出了例证用于执行根据本发明的预失真方法的方法的流程图。在步骤300中定义预失真窗。因此该预失真窗的定义包括定义所述预失真窗的宽度。在步骤302中将预失真窗不对称地定位在有用信号的周围。因此优选地将该预失真窗定位成包括有用信号和第一互调失真信号，因而基于互调失真信号边带的频谱输出信号需求来确定预失真窗的位置。

在步骤304中，基于对包括在预失真窗内的信号的分析，来对该信号进行预失真。然而，由于这仅包括对第一互调失真信号的预失真，因此在步骤306中计算另外的预失真参数，而所述参数指示未被预失真窗覆盖的第二互调失真信号的频谱特性。基于所述计算的参数，在步骤308中对该信号进行预失真。典型地，在一个组合的预失真步骤中执行步骤304和308。

图4示出了例证预失真单元700和放大器单元704的实施例的框图。预失真单元700对数字输入信号702进行预失真，以补偿放大器单元704的非线性特性。因此输入信号702包括同相信号和正交信号。这里未示出用于将数字信号转换为模拟信号的数模转换器。变频器706用于将输入信号变换到该输入信号的发射射频。

该射频信号随后被输入到功率放大器708。包括功率放大器708的放大器单元704还包括耦合器710。该耦合器710用于耦合输出所述发射射频信号的一小部分，以便通过预失真单元700进行分析。将该耦合输出的信号馈入混频器714，该混频器714将所述发射频率变换为中频。因此将预失真带宽定位在中频带宽内。

这里没有示出的是用于信号过滤和放大的装置，将该装置应用于被变换到中频的信号。在反馈通路718中包括混频器714以及用于对中频信号进行信号过滤和放大的装置。在信号从反馈路径718向预失真单元700的传输之前，使用模数转换器对该信号进行采样，并且将该信号转换为同相的数字信号和正交的数字信号。因此，该模数转换器的该特性对于选择预失真带宽来说是必需的。

预失真单元700包括用于定义和定位预失真窗的装置，以及用于确定要应用于第二互调失真信号的预失真参数的装置。所述确定基于对第一互调失真信号的分析，而通过反馈通路718馈入预失真单元700的射频信号包括有用信号以及第一和第二互调失真信号。

放大器单元704还包括隔离器712，该隔离器712也可以被用作循环器。隔离器712位于放大器708的输出处。隔离器712的目的是维持恒定的阻抗级，这对于保护末级晶体管(这里没有示出)从而避免从诸如故障电缆到天线716的信号受到影响而言是必需的。

附图标记列表

100信号产生单元

102有用信号

104放大器单元

106RF输入

108用于定义预失真窗的装置

110用于定位预失真窗的装置

112信号预失真

114用于计算预失真参数的装置

116功率放大器

118RF输出

120天线

200有用RF信号

202第一互调信号

204第二互调信号

206预失真窗宽度

210互调信号

212位置

214位置

700预失真模块

702输入信号

704功率放大器模块

706变频器

708功率放大器

710耦合器

712隔离器

714混频器

716天线

718反馈通路

Claims (10)

1.一种用于执行射频信号的预失真的方法，所述射频信号包括有用信号以及第一和第二互调失真信号边带，所述方法包括：

-将预定义的预失真窗不对称地定位在所述射频信号周围，其中将所述预失真窗定位成包括所述有用信号和所述第一互调失真信号，

-对在所述定位的预失真窗内的所述射频信号进行预失真。

2.根据权利要求1所述的用于执行射频信号的预失真的方法，还包括确定要应用于第二互调失真信号的预失真参数，所述确定步骤是基于对所述第一互调失真信号的分析。

3.根据权利要求1所述的用于执行射频信号的预失真的方法，其中基于所述互调失真信号边带的频谱输出信号需求来确定所述预失真窗的位置。

4.一种用于放大有用信号的功率放大器，包括：

-用于接收有用信号的输入装置，

-用于提供放大的输出信号的输出装置，所述输出信号包括放大的有用信号以及第一和第二互调失真信号，

-用于定义预失真窗的装置，

-用于将所述预失真窗不对称地定位在所述放大的有用信号周围的装置，其中所述预失真窗被定位成包括所述有用信号以及所述第一互调失真信号，

-用于对在所述定位的预失真窗内的放大的有用信号进行预失真的装置。

5.根据权利要求4所述的功率放大器，还包括用于确定要应用于第二互调失真信号的预失真参数的装置，所述确定基于对所述第一互调失真信号的分析。

6.一种移动电信系统，包括根据权利要求4所述的功率放大器。

7.一种移动电信基站，包括根据权利要求4所述的功率放大器。

8.根据权利要求7所述的移动电信基站，其中所述基站是GSM、UMTS、WiMAX或者LTE基站。

9.一种移动电话，包括根据权利要求4所述的功率放大器。

10.一种计算机程序产品，包括用于执行根据权利要求1-3所述的方法的可执行指令。

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