CN101689839B - 具有扩展的工作范围的数字预失真电路及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有扩展的工作范围的数字预失真电路，它包括：预失真函数、D/A转换器、用于执行频率变换的乘法器及功率放大器，该数字预失真电路还包括：乘法器，其用于接收待发射的信号和增益校正因子，使待发射的信号与增益校正因子相乘，并将乘积的结果输出到预失真函数；及设备，其通过使用预定参考增益与功率放大器的估计增益来计算增益校正因子，并将所计算的增益校正因子输出到乘法器，由此功率放大器的增益被快速校正。也提供了关于其的方法。所述数字预失真电路及其方法对更加扩展的范围的发射功率等级产生可接受的结果。

Description

具有扩展的工作范围的数字预失真电路及其方法

技术领域

本发明涉及通信系统，尤其是涉及在通信系统中使用的数字预失真技术。

背景技术

数字预失真(DPD)是一种用于对在通信系统中使用的功率放大器(PA)提高效率、降低成本并提高传输质量的技术。一种典型的DPD结构在图1中示出，其中输入信号[3]通过预失真函数[1]传递，以产生被发送到数模转换器(D/A)[5]的信号。D/A[5]的输出通过混频器[9]发送，该混频器[9]进行频率变换，以将信号向上变频到期望的频率，且接着信号通过PA[2]进行放大。一般的概念是预失真电路包含非线性PA的非线性逆模型，以便当两个非线性模型如图所示串联在一起时，完整的串联可以被认为是线性系统。因此，当通过某种性能标准如误差矢量幅度(EVM)或邻信道泄露比(ACLR)测量时，PA的输出[4]将会是到预失真电路的输入的放大形式。

预失真函数[1]可由PA制造商提供，或它可通过将PA放置在计算适当的预失真函数的测量装置中而被测量得到。

这种设计的一个问题是，PA特性在时间上变化，且甚至PA特性的小的变化也会产生具有差的整体性能的系统。如果存在一种使预失真函数可以在PA特性的很宽的变化范围内使用的方法，会是很有益的。

一种跟踪PA特性变化的方法是，其中PA特性被持续监控，以便使用与图2(现有技术)下半部分中看到的类似的结构来不断更新预失真函数。在PA[2]的输出处的耦合器[7]提取PA[2]输出的功率的一小部分，并且把这部分功率发送到下变频器[10]中。该下变频器[10]的输出被模数转换器A/D[6]取样，模数转换器A/D[6]产生用于DPD自适应模块[8]的信号。DPD自适应模块[8]的任务是观测所述PA[2]的特性，并不断更新预失真函数[1]，从而使所述预失真函数[1]和所述PA[2]的串联总体上是线性的。

DPD自适应模块[8]可以使用很多已知技术中的任何一个来更新预失真函数。一种技术是所谓的无记忆多项式非直接学习结构，由此所捕获的数据被第一次校准，以消除系统中的任何延迟。这种时间校准可以通过交叉相关操作的使用来执行，该操作使所捕获的D/A数据在时间上移位，从而最大化所捕获的D/A数据和所捕获的A/D数据之间的相关性。为了本讨论的目的，假设时间校准的D/A数据被称为pa_in(n)，并假设时间校准的A/D数据被称为pa_out(n)。pa_in(n)和pa_out(n)都是长度为N的序列。时间校准的数据以矩阵形式如下排列：

Y＝Xh

其中：

$Y=\left[\begin{array}{c}\mathrm{pa}\_\mathrm{in}\left(0\right)\\ \mathrm{pa}\_\mathrm{in}\left(1\right)\\ ...\\ \mathrm{pa}\_\mathrm{in}(N-1)\end{array}\right]$

$X=\left[\begin{array}{cccc}\mathrm{pa}\_\mathrm{out}\left(0\right)& \mathrm{pa}\_\mathrm{out}\left(0\right)|\mathrm{pa}\_\mathrm{out}\left(0\right)|& ...& \mathrm{pa}\_\mathrm{out}\left(0\right){|\mathrm{pa}\_\mathrm{out}\left(0\right)|}^{M-1}\\ \mathrm{pa}\_\mathrm{out}\left(1\right)& \mathrm{pa}\_\mathrm{out}\left(1\right)|\mathrm{pa}\_\mathrm{out}\left(1\right)|& ...& \mathrm{pa}\_\mathrm{out}\left(1\right){|\mathrm{pa}\_\mathrm{out}\left(1\right)|}^{M-1}\\ ...& ...& ...& ...\\ \mathrm{pa}\_\mathrm{out}(N-1)& \mathrm{pa}\_\mathrm{out}(N-1)|\mathrm{pa}\_\mathrm{out}(N-1)|& ...& \mathrm{pa}\_\mathrm{out}(N-1){|\mathrm{pa}\_\mathrm{out}(N-1)|}^{M-1}\end{array}\right]$

$h=\left[\begin{array}{c}h\left(0\right)\\ h\left(1\right)\\ ...\\ h(M-1)\end{array}\right]$

其中，M是被使用的多项式模型的阶数，且一般M具有5和15之间的值。

系数h使用下式求解：

h＝(X^IIX)^-1X^II*Y

因而，预失真函数计算如下：

$y\left(n\right)=f\left(x\left(n\right)\right)=x\left(n\right)*\underset{i=i1}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}h\left(i\right){\left|x\left(n\right)\right|}^i$

虽然以上段落描述了可由DPD自适应模块使用的一个特定的方法，但其他方法也可以使用。

如图2所示的DPD实现的一个主要问题是，在PA[2]特性变化的时间和预失真模块被更新以反映PA[2]的新特性的时间之间存在非零延迟。典型的DPD自适应算法通过捕获大量的D/A数据和A/D数据并执行批处理以计算由预失真模块使用的新的预失真信息来机械操作。每个这样的计算可能花费几秒钟来完成，因而，在PA特性变化的时间和预失真函数[1]以新的新鲜信息被更新的时间之间存在长的滞后或时间延迟。

PA特性可变化的原因有几种。PA的环境温度可能变化，或甚至环境湿度随时间可稍微变化。上述效应有持续几分钟的非常长的时间常数，因而典型的DPD自适应算法可以很容易地处理和跟踪这些变化。然而，PA特性也可在通过PA的信号的平均功率变化时变化。因为通过PA的信号的平均功率可能变化得非常快，PA的特性也可能变化得非常快，并以比DPD自适应算法的自适应速率快得多的速率变化。

常用的解决方案是，预失真模块实现几个不同的预失真函数，其中每个函数对特定的发射功率等级被优化。例如，当PA以其最大的额定功率(在下文中称为Pmax)发射时可使用一个函数，当PA以Pmax-1dB发射时可使用一个不同的函数，当PA以Pmax-2dB发射时可使用另一个不同的函数，依此类推。可引入估计进入的信号的功率的功率估计模块[11]，如图3(现有技术)所示。基于所估计的功率等级，只有一个预失真函数的输出被选择，并被转发到D/A转换器。

虽然功率估计模块[11]和多个预失真函数的增加提高了跟踪PA特性的快速变化的能力，但它不是完美的解决方案。例如，多个预失真函数需要在预失真模块中被存储并维护。每个函数需要实时更新，因而在更新所有预失真函数之前可能花费很长时间。在更新所有预失真函数所花费的这段时间里，PA可能发射差质量的信号。而且，功率估计误差是可能的，由此可能选择错误的预失真函数。这又将使PA发射差质量的信号。

如果单个预失真函数可用于宽范围的平均功率等级，那会非常有用。它的好处是，或者不需要存储并更新多个预失真函数，或者减少需要存储的预失真函数的数量。而且，即使不可能完全消除对多个预失真函数的需要，减少必要的预失真函数的数量将仍然使系统更少受到功率估计中的误差的影响，且实现起来费用更少。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有扩展的工作范围的数字预失真电路，其对更加扩展范的围的发射功率等级产生可接受的结果。所述数字预失真电路包括：预失真函数、D/A转换器、用于执行频率转换的乘法器及功率放大器，所述数字预失真电路还包括：乘法器，其用于接收待发射的信号和增益校正因子，使所述待发射的信号与所述增益校正因子相乘，并将乘积的结果输出到所述预失真函数；以及设备，其用于通过使用预定的参考增益与所述功率放大器的估计增益来计算所述增益校正因子，并将所计算的所述增益校正因子输出到所述乘法器，由此所述功率放大器的增益被快速校正。

依照本发明的某个实施方案，所述设备还包括：除法器，其用于通过使所述预定的参考增益被所述功率放大器的所述估计增益除，来计算所述增益校正因子。

依照本发明进一步的实施方案，其中，所述功率放大器的所述估计增益通过输入所述D/A转换器的数据与从所述数字预失真电路中的A/D转换器输出的数据得到。

依照本发明进一步的实施方案，其中，所述预定的参考增益是对应于所述预失真函数的所述功率放大器的增益。

依照本发明进一步的实施方案，其中，所述预定的参考增益是所述功率放大器的制造商指定的所述功率放大器的增益，且所述预失真函数是所述功率放大器的所述制造商指定的对应的预失真函数。

依照本发明进一步的实施方案，其中，所述预失真函数由所述功率放大器的输入输出响应推导出来，且所述预定的参考增益是所述功率放大器的对应的增益。

依照本发明进一步的实施方案，所述数字预失真电路还包括：增益跟踪数字预失真自适应模块，其用于：接收输入所述D/A转换器的数据、从所述数字预失真电路中的A/D转换器输出的数据，以及所述功率放大器的所述估计增益；执行数字预失真自适应算法以计算新的预失真函数；并将所述预失真函数更新为等于被计算的所述新的预失真函数，以及将所述预定的参考增益更新为等于所述功率放大器的所述估计增益，由此被更新的所述预定的参考增益用于计算所述增益校正因子。

依照本发明进一步的实施方案，其中，所述数字预失真电路还包括：多个预失真函数，每个预失真函数适合于一个发射功率等级；多个乘法器，每个乘法器配置为：接收待发射的信号和多个增益校正因子之一，使所述待发射的信号与所述多个增益校正因子之一相乘，并将乘积的结果输出到所述多个预失真函数之一；多个设备，每个设备配置为通过使用多个预定的参考增益之一与所述功率放大器的所述估计增益来计算所述多个增益校正因子之一，并将对应的被计算出的增益校正因子输出到所述多个乘法器之一；以及功率估计器，所述功率估计器配置为接收所述待发射的信号并估计所述发射功率等级，以便选择对应于所估计的所述发射功率等级的所述多个预失真函数之一。

依照本发明进一步的实施方案，其中，每个设备还包括：除法器，其用于通过使对应的所述多个预定的参考增益之一被所述功率放大器的所述估计增益除来计算对应的所述多个增益校正因子之一。

依照本发明进一步的实施方案，其中，所述多个预定的参考增益中的每一个是对应于所述多个预失真函数之一的所述功率放大器的增益。

依照本发明进一步的实施方案，其中，所述数字预失真电路还包括：增益跟踪数字预失真自适应模块，其用于：接收输入所述D/A转换器的数据、从所述数字预失真电路中的A/D转换器输出的数据，以及所述功率放大器的所述估计增益；并且执行数字预失真自适应算法以计算新的预失真函数；且将所述多个预失真函数中所选择的预失真函数更新为等于所计算的所述新的预失真函数，以及将相应于所述多个预失真函数中所选择的预失真函数的所述预定的参考增益更新为所述功率放大器的所述估计增益，由此被更新的预定的参考增益用于计算对应的增益校正因子。

本发明的目的是提供一种用于扩展数字预失真电路的工作范围的方法，该数字预失真电路对更加扩展的范围的发射功率等级产生可接受的结果。该方法包括以下步骤：通过使用预定的参考增益与所述数字预失真电路中功率放大器的估计增益来计算增益校正因子；使待发射的信号与所计算的所述增益校正因子相乘，并将乘积的结果输出到所述数字预失真电路中的预失真函数；由此所述功率放大器的增益被快速校正。

依照本发明的某个实施方案，其中在所述计算步骤中，通过使所述预定的参考增益被所述功率放大器的所述估计增益除，来计算所述增益校正因子。

依照本发明进一步的实施方案，其中所述功率放大器的所述估计增益通过输入所述数字预失真电路中的D/A转换器的数据与从所述数字预失真电路中的A/D转换器输出的数据得到。

依照本发明进一步的实施方案，其中，其中所述预定的参考增益是对应于所述预失真函数的所述功率放大器的增益。

依照本发明进一步的实施方案，其中，所述预定的参考增益是所述功率放大器的制造商指定的所述功率放大器的增益，且所述预失真函数是所述功率放大器的制造商指定的对应的预失真函数。

依照本发明进一步的实施方案，其中，所述预失真函数由所述功率放大器的输入输出响应推导出来，且所述预定的参考增益是所述功率放大器的对应的增益。

依照本发明进一步的实施方案，所述方法还包括：接收输入到所述数字预失真电路中的D/A转换器的数据、从所述数字预失真电路中的A/D转换器输出的数据，以及所述功率放大器的所述估计增益；执行数字预失真自适应算法以计算新的预失真函数；以及将所述预失真函数更新为等于所计算的所述新的预失真函数，并将所述预定的参考增益更新为所述功率放大器的所述估计增益，由此被更新的所述预定的参考增益用于计算所述增益校正因子。

依照本发明进一步的实施方案，所述方法还包括：通过使用多个预定的参考增益和所述功率放大器的所述估计增益来计算多个增益校正因子；使所述多个增益校正因子中的每一个与所述待发射的信号相乘；将乘积结果之一输出到所述数字预失真电路中多个预失真函数的相应之一，其中，每个预失真函数适合于一个发射功率等级；以及估计所述待发射的信号的功率，并且选择相应于所述待发射的信号的所述估计功率的所述多个预失真函数之一。

依照本发明进一步的实施方案，其中在所述计算步骤中，通过使对应的所述多个预定的参考增益之一被所述功率放大器的所述估计增益除，来计算的所述多个增益校正因子中的每一个。

依照本发明进一步的实施方案，其中，所述多个预定的参考增益中的每一个是相应于所述多个预失真函数之一的所述功率放大器的增益。

依照本发明进一步的实施方案，所述方法还包括：接收输入到所述数字预失真电路中的D/A转换器的数据、从所述数字预失真电路中的A/D转换器输出的数据，以及所述功率放大器的所述估计增益；执行数字预失真自适应算法以计算新的预失真函数；以及将所述多个预失真函数中所选的预失真函数更新为等于所计算的所述新的预失真函数，并将相应于所述多个预失真函数中所选的预失真函数的所述预定的参考增益更新为等于所述功率放大器的所述估计增益，由此被更新的所述预定的参考增益用于计算对应的所述增益校正因子。

附图说明

图1示出典型的DPD结构；

图2是DPD的单个预失真函数实现；

图3是DPD的多个预失真函数实现；

图4是本发明的单个预失真函数的实施方案；

图5示出增益跟踪预失真模块的细节；

图6为本发明的优选的单个预失真函数的实施方案；

图7是本发明的多个预失真函数的实施方案；及

图8是本发明的优选的多个预失真函数的实施方案。

发明详述

图4所示为本发明的一个实施方案。待发射的信号[3]作为输入被发送到增益跟踪预失真函数[13]，该函数使用关于功率放大器的当前增益[15]的实时信息，以产生被发送到D/A转换器[5]的预失真信号。功率放大器的当前增益[15]来自PA增益估计器[12]。D/A转换器[5]的输出通过频率变换器[9]被上变频，然后被提供给PA[2]的输入。

耦合器[7]被用来提取PA输出功率的一小部分，并将此信号转发到下变频器[10]。下变频器[10]的输出被A/D[6]采样。PA增益估计器[12]通过观测进入PA[2]的信号及来自PA[2]的信号来操作，以便估计PA[2]的实时增益。可用来估计PA[2]的增益的一个基本方法是，增益估计器[12]可以：(1)通过观测进入D/A[5]的信号来估计进入PA[2]的信号的功率，(2)通过观测从A/D[6]出来的信号来估计从PA[2]出来的信号的功率，并且接着(3)简单地计算这两个功率值之比的平方根。有很多常用的方法来进行功率估计。例如，几个样本的绝对值可被平方并被求平均以产生估计值。可选地，样本的绝对值的平方可以通过alpha滤波器发送。

如可从图5中看到的，使用除法器[17]，增益跟踪预失真函数[13]连续地比较PA[2]的当前增益[15]与参考增益[16]，并计算gain_correction_factor[20]，其简单地为reference_gain/pa_gain。因此，如果当前测量的PA的增益[15]等于参考增益[16]，那么gain_correction_factor[20]将是1.0。如果当前测量的PA的增益[15]小于参考增益[16]，那么这指示增益校正因子将大于1.0。

如果，例如观察到PA[2]的增益下降了0.3dB，那么gain_correction_factor[20]将设置为补偿增益的该损失相应的+0.3dB。因而，pa_out_desired[3]信号通过乘法器[14]，乘法器[14]通过使用gain_correction_factor[20]来应用增益校正。乘法器[14]的输出到达预失真函数[1]，预失真函数[1]的输出被转发到D/A转换器[5]。

注意，PA[2]的增益下降了0.3dB，这只是在前面段落中用到的一个例子，PA[2]的增益可变化任何数量的dB。如PA增益估计函数所测量的，不管PA的实际增益如何，gain_correction_factor[20]都将自动地设置成补偿任何增益变化对应的dB数量。

预失真函数和参考增益是在时间上同时推导出来或测量得到的。例如，可能预失真函数来自PA的制造商说明书，其规定，当PA的增益等于某个值G1时，所使用的适当的预失真函数是f_G1()。因而，在这种情况下，参考增益被设置为G1，且预失真函数被设置为f_G1()。可选地，使用实验室仪器可测量PA的输入输出响应，以推导出适当的预失真函数f_G2()。在这些测量期间，PA的增益应被记录，且具有值G2。在这种情况下，参考增益将被设置为G2，且预失真函数将被设置为f_G2()。

请注意，尽管描述了预失真函数和参考增益可被计算得到的两种具体的方法，但也可使用计算预失真函数的任何方法，所述任何方法在计算预失真函数时也记录有效的PA增益。

实施方案具有优于图1中的现有技术的优点，因为现有技术对小范围的发射功率等级可以有可接受的结果。参考图4的电路将允许预失真函数[1]对更加扩展的范围的发射功率等级产生可接受的结果。例如，假设在图1(现有技术)所述电路中，预失真函数被优化用于以功率等级Pmax发射，该功率等级被定义为PA的最大额定功率。在这个功率等级，DPD系统产生足够质量的信号，以便通信系统的EVM和ACLR要求被满足并留由余地。然而，如果发射功率变化到例如比PA[2]的最大额定功率低1dB的Pmax-1dB，则系统现在可能几乎不能满足EVM和ACLR要求。因而，在所给的例子中，现有技术的结构可能只能够在预失真函数被计算的功率等级左右1dB的范围内提供令人满意的结果。请注意，在本段落内讨论的1dB的数字仅仅是一个例子，且不同的PA和不同的预失真函数将具有不同的良好性能的范围。

使用图4所述电路，发射质量结果(例如，由EVM和ACLR所测量的)是令人满意的发射功率值的范围将增大。看到从1dB的良好性能范围到2dB的良好性能范围的提高是合理的。然而，这个数字只是在现实世界PA中测量的一个例子。一些PA能达到更好的性能，而一些PA可能达到较差的性能。例如，可能存在一种PA，对于这种PA来说预失真对在0.3dB的某个发射功率等级的范围内的发射功率等级正确工作。使用本发明，预失真函数现在可以对在0和1dB之间的发射功率等级产生令人满意的结果。

在参考图6的另一个实施方案中，为了进行自适应，增益跟踪DPD自适应模块[21]观测进入D/A[5]的信号、来自A/D[6]的信号，以及PA[2]的实时增益的估计。增益跟踪DPD自适应模块[21]从D/A转换器和A/D转换器捕获几千个样本，并且还记录在捕获数据时测量的PA的估计增益。所捕获的数据用于使用任何数量的公知技术，如在上面现有技术中已描述的无记忆非直接学习技术，来计算新的预失真函数。尽管现有技术的描述集中在使用无记忆多项式非直接学习结构的DPD自适应模块上，但是本发明也同样适用于计算新的预失真函数的任何方法，由此计算新的预失真函数所需要的时间量多于估计PA增益所需的时间量。

当增益跟踪DPD自适应模块完成了新的预失真函数的计算时，它同时既将预失真函数[1]更新为等于最新计算的预失真函数，也将参考增益[16]更新为等于在捕获A/D和D/A数据时记录下的PA的估计增益。参考图5，预失真函数[1]和参考增益[16]都位于增益跟踪预失真函数[13]中。

大体的思路是，当数据被从D/A和A/D转换器捕获的时候，增益跟踪DPD自适应模块[21]将记录PA[2]的增益是什么。当增益跟踪DPD自适应模块[21]执行更新的时候，它将同时更新预失真函数[1]和参考增益[16]。在更新后的某个时间，如果观察到PA[2]的增益发生变化，那么如图4所述，gain_correction_factor[20]将设置成补偿该增益变化。因而，pa_out_desired[3]信号将通过乘法器[14]，乘法器[14]通过使用gain_correction_factor[20]应用增益校正。乘法器[14]的输出到达预失真函数[1]，预失真函数[1]的输出被转发到D/A转换器[5]。

将最初的参考增益设置为等于PA的一般增益的粗略估计就足够了。而且，将最初的预失真函数设置为理想预失真函数的粗略估计就足够了。这会导致差的PA性能，直到预失真函数和参考增益可被更新，但在很多情况下，在初始的发射器工作期间有差的性能通常是可以接受的。可选地，当系统开启时，可以将参考增益和预失真函数初始化为等于恰好在最近关闭系统前使用的参考增益和预失真函数。

在该实施方案中，增益校正因子是实时更新的。每次当PA增益的新的估计可用时，就更新增益校正因子。这一般很频繁地发生，也许以1KHz的速率发生或甚至更频繁地发生。参考增益只有在预失真函数更新时才变化。这发生得非常慢，大约每几秒更新一次。因而，虽然现有技术只能每几秒才补偿PA特性的变化，但该实施方案能以快得多的速率补偿一些变化。

以上的实施方案具有优点：如果由于PA的平均发射功率的非常快速的波动，PA特性也变化得很快，则以上的电路能够跟踪这些变化中的一些，其跟踪速度比现有技术的DPD自适应模块能够产生对预失真函数的更新的速度快几个数量级。该电路能够更快跟踪这些变化的原因是，PA增益估计器、除法器[17]及乘法器[14]的处理一般比DPD自适应算法的执行快得多。

必须注意的是，本发明的增益跟踪方面没有完全替代DPD自适应。DPD自适应可以适当地观测和补偿PA特性的大的或小的变化，但是以很慢的速率进行。本发明只能跟踪PA特性的小的变化，但是以很快的速率进行。本发明可以以与功率估计模块产生PA增益的估计相同的速率来跟踪变化。

而且，虽然现有技术可对小范围的发射功率等级产生可接受的结果，但是参考图6的电路将允许预失真函数[1]对更加扩展的范围的发射功率等级产生可接受的结果。例如，假设在图2(现有技术)所述电路中，当PA[2]以Pmax的发射功率发射时，预失真函数通过DPD自适应模块[8]被计算出，其中Pmax是PA[2]的最大额定功率。在这个功率等级处，DPD系统产生足够质量的信号，以便满足通信系统的EVM和ACLR要求并留有余地。然而，如果发射功率变化到例如比PA[2]的最大额定功率低1dB的Pmax-1dB，则在预失真函数可被更新之前，系统现在可能几乎不能满足EVM和ACLR要求。因而，在所给的例子里，现有技术的结构在计算预失真函数时只能对1dB范围内的发射功率提供令人满意的结果。请注意，在本段落中讨论的1dB的数字仅仅是一个例子，且不同的PA和不同的预失真函数将有不同的良好性能的范围。

使用图6所述的电路，发射质量结果是令人满意的发射功率值的范围将被增大。看到从1dB的良好性能范围到从2dB的良好性能范围的提高是合理的。然而，这个数字只是来自现实世界PA的一个实例。一些PA能达到更好的性能，而一些PA可能达到较差的性能。例如，可能有一种PA，对于这种PA来说预失真对0dB和0.3dB之间的发射功率等级正确地工作。使用本发明，预失真表现在可以对0和1dB之间的发射功率等级变得有效。

参考图7，本发明的另一个实施方案基于前面的在图4中提到的实施方案。在图7所示的实施方案中，多个增益跟踪预失真函数被示例为并行的，且多个增益跟踪预失真函数中的任一个的结构和图5所示增益跟踪预失真函数[13]的结构相同。PA增益估计器[12]连接到所有的多个增益跟踪预失真函数。pa_out_desired[3]信号连接到所有的多个增益跟踪预失真函数。功率估计模块[11]用来估计PA的期望发射功率。基于所估计的期望发射功率，只有一个增益跟踪预失真函数[13]的输出被选择，并转发到PA[2]。例如，如果所估计的发射功率指示PA[2]应以Pmax的功率发射，那么特定的增益跟踪预失真函数[13]可被选择。如果所估计的发射功率指示PA[2]应以Pmax-3dB发射，那么不同的增益跟踪预失真函数[13]可被选择。

每一个增益跟踪预失真函数都拥有其各自的参考增益。例如，当PA以Pmax发射时，可使用一个增益跟踪预失真函数，其中Pmax为PA的最大额定发射功率。这个增益跟踪预失真函数有特定的参考增益。当PA以Pmax-3dB发射时，可使用另一个增益跟踪预失真函数。该第二增益跟踪预失真函数拥有它自己的参考增益，这个参考增益很可能与用于PA以Pmax发射时有效的增益跟踪预失真函数的参考增益不同。

预失真函数和参考增益在时间上同时被推导出来或测量得到。例如，可能预失真函数来自PA的制造商说明书，其规定，当PA以Pmax发射时，使用的适当预失真函数是f_G3()，且使用的适当参考增益为G3，G3是当f_G3()被计算时，制造商观测到的PA增益。因而，对于当PA以Pmax发射时有效的增益跟踪预失真函数来说，参考增益将被设置为G3且预失真函数被设置为f_G3()。进一步地，制造商可提供另一种说明书，其规定，当PA以Pmax-3dB发射时，使用的适当预失真函数是f_G4()，且使用的适当参考增益为G4，G4是当f_G4()被计算时，制造商观测的PA增益。因而，对于当PA以Pmax-3dB发射时有效的增益跟踪预失真函数来说，参考增益将被设置为G4且预失真函数被设置为f_G4()。

可选地，当PA以Pmax发射时，使用实验室仪器可测量PA的输入输出响应，以推导出适当的预失真函数f_G5()。在这些测量期间，PA的增益应被记录下来，且可具有值G5。在这种情况下，用于在Pmax时有效的增益跟踪预失真函数的参考增益被设置为G5，且预失真函数被设置为f_G5()。进一步地，当PA以Pmax-3dB发射时，使用实验室仪器可测量PA的输入输出响应，以推导出适当的预失真函数f_G6()。在这些测量期间，PA的增益应被记录下来，且可具有值G6。在这种情况下，用于在Pmax-3dB时有效的增益跟踪预失真函数的参考增益被设置为G6，且预失真函数被设置为f_G6()。

请注意，尽管描述了预失真函数和参考增益可被计算得到的两种具体的方法，但也可使用计算预失真函数的任何方法，所述任何方法在计算预失真函数时也记录有效的PA的增益。而且，尽管这两个方法产生的预失真函数在Pmax和Pmax-3dB处有效，但必须注意，在任何数量的不同发射功率等级处可以产生任何数量的预失真函数。

本实施方案的优点是，它减少了必需的预失真函数的数量。例如，在图3所示的现有技术描述中，可能必须维持10个预失真函数。使用在图7中公开的本发明的实施方案，需要维持较少的预失真函数，也许低至5个。这具有减少更新所有预失真函数所需的总时间量的优点，也具有使整个电路对在功率估计模块[11]进行的功率估计中的误差较不敏感的优点。

参照图8，本发明的优选实施方案是基于前面图6中提到的实施方案。在图8所示的实施方案中，增益跟踪DPD自适应模块[21]连接到所有的多个增益跟踪预失真函数。

请注意，图8中的增益跟踪DPD自适应模块[21]和图6中的增益跟踪DPD自适应模块[21]作用是一样的，例外之处是当新的预失真函数更新可利用时，只有一个增益跟踪预失真函数被更新。例如，如果当PA以Pmax发射时捕获到D/A和A/D数据，那么，一旦新的预失真函数可利用，则只有当PA以Pmax发射时有效的增益跟踪预失真函数的参考增益和预失真函数被更新。其余的增益跟踪预失真函数不会被更新。

在系统最初初始化时，使用在所有的不同增益跟踪预失真函数中的预失真函数和参考增益的粗略估计可能就足够了。这通常在系统在第一次投入工作时产生次于最佳的性能，但是在DPD自适应模块开始更新不同的增益跟踪预失真函数以后，最佳性能将被恢复。

可选地，可以通过加载恰好在系统被最后关闭之前有效的预失真函数和参考增益来初始化系统。

本实施方案的优点是，它减少了必需的预失真函数的数量。例如，在图3(现有技术)所示的现有技术描述中，可能必须维持10个预失真函数。使用在图8中公开的本发明的实施方案，需要维持较少的预失真函数，也许低至5个。这具有减少更新所有预失真函数所需的总时间量的优点，同时具有使整个电路对在功率估计模块[11]进行的功率估计中的误差较不敏感的优点。

虽然示出和描述本发明的几个实施方案时，但意图不是这些实施方案示出和描述本发明的所有可能的形式。更确切地，本说明书所用的词语是描述性的而不是限制性的词语，并且应理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行各种变化和更改。

Claims (16)

1.一种具有扩展的工作范围的数字预失真电路，其包括预失真函数、D/A转换器、用于执行频率转换的乘法器及功率放大器，所述数字预失真电路还包括：

乘法器，其用于接收待发射的信号和增益校正因子，使所述待发射的信号与所述增益校正因子相乘，并将乘积的结果输出到所述预失真函数；以及

设备，其用于通过使用预定的参考增益与所述功率放大器的估计增益来计算所述增益校正因子，并将所计算的所述增益校正因子输出到所述乘法器；

所述功率放大器的所述估计增益通过输入所述D/A转换器的数据与从所述数字预失真电路中的A/D转换器输出的数据得到；

所述设备还包括：

除法器，其用于通过使所述预定的参考增益被所述功率放大器的所述估计增益除，来计算所述增益校正因子；

由此所述功率放大器的增益被快速校正。

2.根据权利要求1所述的数字预失真电路，其中，所述预定的参考增益是对应于所述预失真函数的所述功率放大器的增益。

3.根据权利要求2所述的数字预失真电路，其中，所述预定的参考增益是所述功率放大器的制造商指定的所述功率放大器的增益，且所述预失真函数是所述功率放大器的所述制造商指定的对应的预失真函数。

4.根据权利要求2所述的数字预失真电路，其中，所述预失真函数由所述功率放大器的输入输出响应推导出来，且所述预定的参考增益是所述功率放大器的对应的增益。

5.根据权利要求1所述的数字预失真电路，还包括：

增益跟踪数字预失真自适应模块，其用于：接收输入所述D/A转换器的数据、从所述数字预失真电路中的A/D转换器输出的数据，以及所述功率放大器的所述估计增益；执行数字预失真自适应算法以计算新的预失真函数；并将所述预失真函数更新为等于被计算的所述新的预失真函数，以及将所述预定的参考增益更新为等于所述功率放大器的所述估计增益，由此被更新的所述预定的参考增益用于计算所述增益校正因子。

6.一种具有扩展的工作范围的数字预失真电路，其包括多个预失真函数、D/A转换器、用于执行频率转换的多个乘法器及功率放大器，其中：

所述多个预失真函数的每个预失真函数适合于一个发射功率等级；

所述多个乘法器的每个乘法器配置为：接收待发射的信号和多个增益校正因子之一，使所述待发射的信号与所述多个增益校正因子之一相乘，并将乘积的结果输出到所述多个预失真函数之一；

所述数字预失真电路还包括：

功率估计器，所述功率估计器配置为接收所述待发射的信号并估计所述发射功率等级，以便选择对应于所估计的所述发射功率等级的所述多个预失真函数之一；

多个设备，每个设备配置为通过使用多个预定的参考增益之一与所述功率放大器的估计增益来计算所述多个增益校正因子之一，并将对应的被计算出的增益校正因子输出到所述多个乘法器之一；所述功率放大器的所述估计增益通过输入所述D/A转换器的数据与从所述数字预失真电路中的A/D转换器输出的数据得到；

其中，每个设备还包括：

除法器，其用于通过使对应的所述多个预定的参考增益之一被所述功率放大器的所述估计增益除，来计算对应的所述多个增益校正因子之一。

7.根据权利要求6所述的数字预失真电路，其中，所述多个预定的参考增益中的每一个是对应于所述多个预失真函数之一的所述功率放大器的增益。

8.根据权利要求6所述的数字预失真电路，还包括：

增益跟踪数字预失真自适应模块，其用于：接收输入所述D/A转换器的数据、从所述数字预失真电路中的A/D转换器输出的数据，以及所述功率放大器的所述估计增益；并且执行数字预失真自适应算法以计算新的预失真函数；且将所述多个预失真函数中所选择的预失真函数更新为等于所计算的所述新的预失真函数，以及将相应于所述多个预失真函数中所选择的预失真函数的所述多个预定的参考增益之一更新为所述功率放大器的所述估计增益，由此被更新的预定的参考增益用于计算对应的增益校正因子。

9.一种用于扩展数字预失真电路的工作范围的方法，包括以下步骤：

通过使用预定的参考增益与所述数字预失真电路中功率放大器的估计增益来计算增益校正因子；其中，在计算步骤中，通过使所述预定的参考增益被所述功率放大器的所述估计增益除，来计算所述增益校正因子；所述功率放大器的所述估计增益通过输入所述数字预失真电路中的D/A转换器的数据与从所述数字预失真电路中的A/D转换器输出的数据得到；

使待发射的信号与所计算的所述增益校正因子相乘，并将乘积的结果输出到所述数字预失真电路中的预失真函数；

由此所述功率放大器的增益被快速校正。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述预定的参考增益是对应于所述预失真函数的所述功率放大器的增益。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述预定的参考增益是所述功率放大器的制造商指定的所述功率放大器的增益，且所述预失真函数是所述功率放大器的制造商指定的对应的预失真函数。

12.根据权利要求10所述的方法，其中所述预失真函数由所述功率放大器的输入输出响应推导出来，且所述预定的参考增益是所述功率放大器的对应的增益。

13.根据权利要求9所述的方法，还包括：

接收输入到所述数字预失真电路中的D/A转换器的数据、从所述数字预失真电路中的A/D转换器输出的数据，以及所述功率放大器的所述估计增益；

执行数字预失真自适应算法以计算新的预失真函数；以及

将所述预失真函数更新为等于所计算的所述新的预失真函数，并将所述预定的参考增益更新为所述功率放大器的所述估计增益，

由此被更新的所述预定的参考增益用于计算所述增益校正因子。

14.一种用于扩展数字预失真电路的工作范围的方法，包括以下步骤：

通过使用多个预定的参考增益和所述数字预失真电路中功率放大器的估计增益来计算多个增益校正因子；其中，在计算步骤中，通过使对应的所述多个预定的参考增益之一被所述功率放大器的所述估计增益除，来计算所述多个增益校正因子中的每一个；所述功率放大器的所述估计增益通过输入所述数字预失真电路中的D/A转换器的数据与从所述数字预失真电路中的A/D转换器输出的数据得到；

使所述多个增益校正因子中的每一个与待发射的信号相乘；

将乘积结果之一输出到所述数字预失真电路中多个预失真函数的相应之一，其中，每个预失真函数适合于一个发射功率等级；以及

估计所述待发射的信号的功率，并且选择相应于所述待发射的信号的估计功率的所述多个预失真函数之一。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述多个预定的参考增益中的每一个是相应于所述多个预失真函数之一的所述功率放大器的增益。

16.根据权利要求14所述的方法，还包括：

接收输入到所述数字预失真电路中的D/A转换器的数据、从所述数字预失真电路中的A/D转换器输出的数据，以及所述功率放大器的所述估计增益；

执行数字预失真自适应算法以计算新的预失真函数；以及

将所述多个预失真函数中所选的预失真函数更新为等于所计算的所述新的预失真函数，并将相应于所述多个预失真函数中所选的预失真函数的所述预定的参考增益更新为等于所述功率放大器的所述估计增益，

由此被更新的所述预定的参考增益用于计算对应的所述增益校正因子。

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