CN101808062A

CN101808062A - 数字预失真处理电路、方法、功率放大装置及直放站

Info

Publication number: CN101808062A
Application number: CN 201010137329
Authority: CN
Inventors: 刘东辉
Original assignee: SHENZHEN WINHAP COMMUNICATIONS Inc
Current assignee: SHENZHEN WINHAP COMMUNICATIONS Inc
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2030-03-26
Also published as: CN101808062B

Abstract

本发明适用于通信领域，提供了一种数字预失真处理电路、方法、实现数字预失真的装置、功率放大装置及直放站；数字预失真处理电路包括：自适应滤波器、延时调整对齐模块、算法模块和系数查找模块。本发明提供的数字预失真处理电路采用算法模块将主路信号和经过延时调整后与主路信号对齐的反馈路信号进行最小二乘法运算后获得滤波器系数；系数查找模块将滤波器系数进行数学查找运算后输出加权系数；自适应滤波器将加权系数与基带信号进行卷积运算后输出预失真数字信号；改善了相邻信道的抑制比，提高功率放大器的线性度；另外通过查找表的方法简化了繁杂的数学运算，节约大量硬件资源。

Description

数字预失真处理电路、方法、功率放大装置及直放站

技术领域

本发明属于通信领域，尤其涉及一种数字预失真处理电路、方法、实现数字预失真的装置、功率放大装置及直放站。

背景技术

功率放大器(Power Amplifier，PA)是通信领域的关键器件，也是最主要的非线性器件；PA具有幅度或相位失真性。PA的效率和失真是相互对立的，为了使PA的效率和预失真度均满足指标，采用数字预失真技术来改善PA的线性度具有稳定、高效、带宽与自适应等特点。数字预失真技术的核心是在PA前串联一个函数模块，该函数模块使得经过PA的信号发生畸变，这个畸变能够抵消PA的非线性对信号产生的畸变。在理想的情况下，由数字预失真(digitalPredistortion，DPD)和PA所组成系统的输入输出关系是线性的。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种可以改善信道的相邻抑制比，提高功放电路的线性度的数字预失真处理电路。

本发明实施例是这样实现的，一种数字预失真处理电路，包括：

延时调整对齐模块，其第一输入端接收主路信号，第二输入端接收功放电路输出的反馈路信号，进行相关运算后使得所述主路信号与所述反馈路信号的时序相一致；

算法模块，其第一输入端接收所述主路信号，第二输入端接收经过延时调整后与所述主路信号对齐的反馈路信号，进行最小二乘法运算后输出滤波器系数；

系数查找模块，其输入端连接至所述算法模块的输出端，所述系数查找模块的输出端连接至所述自适应滤波器的反馈端；将所述滤波器系数进行数学查找运算后输出加权系数；

自适应滤波器，其输入端接收外部输入的基带信号，将所述系数查找模块输出的加权系数与所述外部输入的基带信号进行卷积运算后输出预失真数字信号。

更进一步地，所述数字预失真处理电路还包括：

主路信号储存模块，其输入端连接至所述自适应滤波器的输出端，所述主路信号储存模块的输出端分别连接至所述延时调整对齐模块的第一输入端和所述算法模块的第一输入端；以及

反馈路信号储存模块，其输入端连接至所述功放电路的输出端，所述反馈路信号储存模块的输出端连接至所述延时调整对齐模块的第二输入端。

更进一步地，所述算法模块根据公式

进行最小二乘法运算后输出滤波器系数。

本发明实施例的目的还在于提供一种数字预失真处理方法，包括下述步骤：

延时调整对齐模块将主路信号和功放电路输出的反馈路信号进行相关运算后使得所述主路信号与所述反馈路信号的时序相一致；

算法模块将所述主路信号和经过延时调整后与所述主路信号对齐的反馈路信号进行最小二乘法运算后输出滤波器系数；

系数查找模块将所述滤波器系数进行数学查找运算后输出加权系数；

自适应滤波器将所述系数查找模块输出的加权系数与所述外部输入的基带信号进行卷积运算后输出预失真数字信号。

更进一步地，在算法模块进行最小二乘法运算步骤之前还包括下述步骤：

主路信号储存模块储存所述主路信号，反馈路信号储存模块储存所述功放电路输出的反馈路信号。

更进一步地，所述算法模块根据公式

进行最小二乘法运算后输出滤波器系数。

本发明实施例的目的还在于提供一种实现数字预失真的装置，其包括：顺次连接的数字预失真处理电路、数模转换模块和上变频模块；以及顺次连接的下变频模块和模数转换模块；所述上变频模块的输出端连接至功放电路的输入端；所述下变频模块的输入端连接至所述功放电路的输出端，所述模数转换模块的输出端连接至所述数字预失真处理电路的反馈端；所述数字预失真处理电路包括上述的数字预失真处理电路。

本发明实施例的目的还在于提供一种包括上述实现数字预失真的装置的功率放大装置。

本发明实施例的目的还在于提供一种包括上述功率放大装置的直放站。

本发明实施例提供的数字预失真处理电路采用算法模块将主路信号和经过延时调整后与主路信号对齐的反馈路信号进行最小二乘法运算后获得滤波器系数；系数查找模块将滤波器系数a_kq(n)进行数学查找运算后输出加权系数w(n)；自适应滤波器将加权系数w(n)与外部输入的基带信号x(n)进行卷积运算后输出预失真数字信号z(n)；改善了相邻信道的抑制比，提高功率放大器的线性度；另外通过查找表的方法简化了繁杂的数学运算，节约大量硬件资源。

附图说明

图1是本发明实施例提供的数字预失真处理电路的模块结构原理图；

图2是本发明实施例提供的数字预失真处理方法的实现流程图；

图3是本发明实施例提供的实现数字预失真的装置的模块结构原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的数字预失真处理电路采用算法模块将主路信号和经过延时调整后与主路信号对齐的反馈路信号进行最小二乘法运算后获得滤波器系数；系数查找模块将滤波器系数a_kq(n)进行数学查找运算后输出加权系数w(n)；自适应滤波器将加权系数w(n)与外部输入的基带信号x(n)进行卷积运算后输出预失真数字信号z(n)。

图1示出了本发明实施例提供的数字预失真处理电路的模块结构原理；为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。

数字预失真处理电路1包括：自适应滤波器11、延时调整对齐模块14、算法模块15和系数查找模块16；其中延时调整对齐模块14的第一输入端接收主路信号，延时调整对齐模块14的第二输入端接收功放电路输出的反馈路信号，进行相关运算后使得所述主路信号与所述反馈路信号的时序相一致；算法模块15的第一输入端接收主路信号，算法模块15的第二输入端接收经过延时调整后与主路信号对齐的反馈路信号，进行最小二乘法运算后输出滤波器系数a_kq(n)；系数查找模块16的输入端连接至算法模块15的输出端，系数查找模块16的输出端连接至自适应滤波器11的反馈端；将滤波器系数a_kq(n)进行数学查找运算后输出加权系数w(n)；自适应滤波器11的输入端接收外部输入的基带信号x(n)，将系数查找模块16输出的加权系数w(n)与外部输入的基带信号进行卷积运算后输出预失真数字信号z(n)＝x(n)*w(n)。

本发明实施例提供的数字预失真处理电路对外部输入的基带信号x(n)进行预失真处理，抵消了功率放大器的非线性对信号产生的失真，使得相同功率的功率放大器可以工作在较高的功率区间，且输出信号仍然是线性，满足业界的指标。

在本发明实施例中，数字预失真处理电路还包括：主路信号储存模块12和反馈路信号储存模块13；其中主路信号储存模块12的输入端连接至自适应滤波器11的输出端，主路信号储存模块12的输出端分别连接至延时调整对齐模块14的第一输入端和算法模块15的第一输入端；主路信号储存模块12用于储存主路信号；反馈路信号储存模块13的输入端接收功放电路输出的反馈路信号y(n)，反馈路信号储存模块13的输出端连接至延时调整对齐模块14的第二输入端；反馈路信号储存模块13用于储存功放电路输出的反馈路信号y(n)。

在本发明实施例中，将功放电路6当作一个有记忆的多项式模型，即模型公式为：

y(n)表示功放电路输出的反馈路信号，z(n)表示预失真数字信号，K表示多项式的项数，Q表示最大延迟；a_kq表示自适应滤波器系数；算法模块15根据公式

进行最小二乘法运算后输出滤波器系数a_kq(n)；具体计算如下：

z (n) = Σ_{k = 1}^{K} Σ_{q = 0}^{Q} a_{kq} y (n - q) {| y (n - q) |}^{k - 1}

= Σ_{q =}^{Q} y (n - q) Σ_{k = 1}^{K} a_{kq} {| y (n - q) |}^{k - 1}

= Σ_{q =}^{Q} y (n - q) {LUT}_{K} (y (n - q))

上式中LUT_K(y(n-q))表示系数查找，采用这种系数查找模块的方式可以简化繁杂的数学运算，节约大量硬件资源。

图2示出了本发明实施例提供的数字预失真处理方法的实现流程；为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。

数字预失真处理方法包括下述步骤：

在步骤S21中，延时调整对齐模块将主路信号和功放电路输出的反馈路信号y(n)进行相关运算后使得主路信号与反馈路信号的时序相一致；

在步骤S22中，主路信号储存模块储存主路信号，反馈路信号储存模块储存功放电路输出的反馈路信号y(n)；

在步骤S23中，算法模块将主路信号和经过延时调整后与主路信号对齐的反馈路信号进行最小二乘法运算后输出滤波器系数a_kq(n)；

在步骤S24中，系数查找模块将滤波器系数a_kq(n)进行数学查找运算后输出加权系数w(n)；

在步骤S25中，自适应滤波器将系数查找模块输出的滤波器系数a_kq(n)与外部输入的基带信号x(n)进行卷积运算后输出预失真数字信号z(n)。

作为本发明的一个实施例，步骤S22也可以没有。

在本发明实施例中，基带信号x(n)经过上变频和削峰之后作为自适应滤波器11的输入，基带信号x(n)与系数查找模块16输出的加权系数w(n)进行卷积运算获得预失真信号z(n)，经过滤波后，信号达到了预失真的效果。关键是如果得到自适应滤波器系数，预失真后的数据z(n)在时序控制下写到一块RAM(即主路信号储存模块12)上，然后DSP根据时序控制对它进行读操作；y(n)从模数转换采样回来的反馈路信号在时序控制到一块RAM(反馈路信号储存模块13)上，然后DSP根据时序控制对它进行读操作；对读到DSP上的主路信号和反馈路信号进行相关运算，得出反馈路的与主路信号的时延差，然后对齐主路与反馈路信号，利用公式

和最小二乘法得出a_kq(n)；根据滤波器系数a_kq(n)利用系数查找模块16查出加权系数w(n)。

采用本发明实施例提供的数字预失真处理方法可以改善信号的相邻信道的抑制比(Adjacent Channel Leakage Ratio，ACLR)；利用预失真技术，在相同输入功率情况下，输出信号的ALCR与没有利用预失真技术要好得多，具体改善多少与功率放大器类型和具体算法有关，采用本发明实施例提供的方法在Doherty功率放大器条件下，ACLR可以改善18db。

图3示出了本发明实施例提供的实现数字预失真的装置的模块结构原理；该实现数字预失真的装置可以应用于功率放大装置中，而功率放大装置主要应用于直放站中；为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。

实现数字预失真的装置包括：顺次连接的数字预失真处理电路1、数模转换模块2和上变频模块3；以及顺次连接的下变频模块4和模数转换模块5；上变频模块3的输出端连接至功放电路6的输入端；下变频模块4的输入端连接至功放电路6的输出端，模数转换模块5的输出端连接至数字预失真处理电路1的反馈端；其中，数字预失真处理电路1是根据功率放大器特性利用反馈路信号和算法对主路信号进行自适应滤波，得到预失真数据；数模转换模块2用于将数字预失真处理电路1输出的预失真中频数字信号转换成中频模拟信号；上变频模块3将数模转换模块2输出的中频模拟信号转换成射频信号；功放电路6用于对上变频模块3输出的射频信号进行线性放大；下变频模块4用于将功放电路6放大后的射频信号转换成模拟中频信号；模数转换模块5用于将下变频模块4输出的模拟中频信号转成数字中频信号。其中，数字预失真处理电路1的模块结构在前面已经做了很详细的描述，因此在此不再赘述。

本发明实施例提供的实现数字预失真的装置改善了功放电路的效率；预失真技术不能直接改善功放电路的效率，但要想获得相同的输出功率，利用预失真技术可以采用较小的功率管子代替没有预失真时较大功率的管子，这样输出功率相同的条件，显然间接改善了功率放大器的效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种数字预失真处理电路，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的数字预失真处理电路，其特征在于，所述数字预失真处理电路还包括：

3.如权利要求1所述的数字预失真处理电路，其特征在于，所述算法模块根据公式

进行最小二乘法运算后输出滤波器系数。

4.一种数字预失真处理方法，其特征在于，包括下述步骤：

5.如权利要求4所述的数字预失真处理方法，其特征在于，在算法模块进行最小二乘法运算步骤之前还包括下述步骤：

6.如权利要求4所述的数字预失真处理方法，其特征在于，所述算法模块根据公式

进行最小二乘法运算后输出滤波器系数。

7.一种实现数字预失真的装置，其包括：顺次连接的数字预失真处理电路、数模转换模块和上变频模块；以及顺次连接的下变频模块和模数转换模块；所述上变频模块的输出端连接至功放电路的输入端；所述下变频模块的输入端连接至所述功放电路的输出端，所述模数转换模块的输出端连接至所述数字预失真处理电路的反馈端；其特征在于，所述数字预失真处理电路为权利要求1-3任一项所述的数字预失真处理电路。

8.一种包括权利要求7所述的实现数字预失真的装置的功率放大装置。

9.一种包括权利要求8所述的功率放大装置的直放站。