CN101908861B

CN101908861B - 传送器、输出信号失真降低方法及预失真参数产生方法

Info

Publication number: CN101908861B
Application number: CN2010102006095A
Authority: CN
Inventors: 黄峰钦; 张元硕
Original assignee: Realtek Semiconductor Corp
Current assignee: Realtek Semiconductor Corp
Priority date: 2009-06-08
Filing date: 2010-06-04
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2030-06-04
Also published as: TWI430562B; TW201110537A; US20100311360A1; CN101908861A

Abstract

本发明涉及一种传送器、输出信号失真降低方法及预失真参数产生方法，该传送器包含有预失真计算单元、传送电路、接收电路、调整单元以及参数产生及储存单元。该预失真计算单元用来根据特定预失真参数来对输入信号进行预失真调整操作，以产生预失真输入信号；该传送电路用来处理该预失真输入信号以产生输出信号；该接收电路用来接收该输出信号以产生接收信号；该调整单元用来调整该接收信号以产生调整后信号，其中该调整后信号实质上等于该预失真输入信号；该参数产生及储存单元用来产生该特定预失真参数，并根据该输入信号及该调整后信号来更新所储存的至少一个预失真参数。

Description

传送器、输出信号失真降低方法及预失真参数产生方法

技术领域

本发明涉及一种传送器，尤指一种可以降低输出信号失真的传送器及其相关方法。

背景技术

在无线通讯系统中，传送器(transmitter)通常在输出端会具有功率放大器以将所需传送的信号放大后输出，然而，因为该功率放大器在功率输入较大的时候会具有较差的线性度，进而影响到所输出的放大后信号的数据正确性，因此，在公知技术中，在功率放大器之前会设置预失真(predistortion)电路，以补偿功率放大器的非线性问题。请参考图1，图1为预失真电路110以及功率放大器120及其输入输出特性曲线的示意图，如图1所示，借由预失真电路110，整体电路(包含预失真电路110以及功率放大器120)的输入信号V₁与输出信号V₃之间会具有较佳的线性度，进而提升输出信号V₃的数据正确性。

此外，在美国专利US 6,741,663中，已经披露了一种可以补偿功率放大器非线性问题的预失真电路，然而，其需要较复杂的算法以及较高的成本。因此，如何提供一种较简单且又有效率的预失真电路是一重要的课题。

发明内容

因此，本发明的目的之一在于提供一种可以降低输出信号失真的传送器及其相关方法，以解决上述的问题。

根据本发明的一个实施例，一种传送器包含有参数产生及储存单元、预失真计算单元以及传送电路，其中该参数产生及储存单元包含有储存单元、地址产生单元以及内插计算单元。该储存单元用来储存多个预失真参数；该地址产生单元用来根据输入信号的强度来决定地址信号，其中该地址信号包含有第一部分以及第二部分，并根据该第一部分从该储存单元中获取第一预失真参数以及第二预失真参数；该内插计算单元用来根据该第二部分来对该第一、第二预失真参数进行内插计算，以产生特定预失真参数；该预失真计算单元用来根据该特定预失真参数来对该输入信号进行预失真调整操作，以产生预失真输入信号；该传送电路用来处理该预失真输入信号以产生输出信号。

根据本发明的另一实施例，一种用来降低输出信号失真的方法包含有：提供储存单元以储存多个预失真参数；根据输入信号的强度来决定地址信号，其中该地址信号包含有第一部分以及第二部分，并根据该第一部分从该储存单元中获取第一预失真参数以及第二预失真参数；根据该第二部分来对该第一、第二预失真参数进行内插计算，以产生特定预失真参数；根据该特定预失真参数来对该输入信号进行预失真调整操作，以产生预失真输入信号；以及处理该预失真输入信号以产生输出信号。

根据本发明的另一实施例，一种传送器包含有预失真计算单元、传送电路、接收电路、调整单元以及参数产生及储存单元。该预失真计算单元用来根据特定预失真参数来对输入信号进行预失真调整操作，以产生预失真输入信号；该传送电路用来处理该预失真输入信号以产生输出信号；该接收电路用来接收该输出信号以产生接收信号；该调整单元用来调整该接收信号以产生调整后信号，其中该调整后信号实质上等于该输入信号；该参数产生及储存单元用来产生该特定预失真参数，并根据该输入信号以及该调整后信号来更新所储存的至少一个预失真参数。

根据本发明的另一实施例，一种产生用来降低输出信号失真的多个预失真参数的方法包含有：根据特定预失真参数来对输入信号进行预失真调整操作，以产生预失真输入信号；处理该预失真输入信号以产生输出信号；接收该输出信号以产生接收信号；调整该接收信号以产生调整后信号，其中该调整后信号实质上等于该输入信号；以及根据该输入信号以及该调整后信号来更新储存单元中所储存的至少一个预失真参数。

附图说明

图1为预失真电路以及功率放大器及其输入输出特性曲线的示意图。

图2为根据本发明一个实施例的传送器的示意图。

图3为图2所示的地址产生单元以及内存的示意图。

图4为根据本发明一个实施例的降低输出信号失真的方法的流程图。

图5为根据本发明一个实施例的产生对照表中的多个预失真参数的方法的流程图。

图6为适配单元产生调整参数W的示意图。

图7为适配单元更新预失真参数的示意图。

主要元件符号说明

110 预失真电路 120、250 功率放大器

200 传送器 210 基频调制器

212 缓冲器 220 预失真计算单元

230 参数产生及储存单元 231 地址产生单元

232 功率探测单元 235 对照表

236 存储器 237 内插计算单元

238 延迟单元 239 适配单元

240 传送电路 241 数字模拟转换器

242 正交调制器

233、243、244、283、284、290 乘法器

245、285 90°相位偏移器

246 加法器 260 耦合器

270 天线 280 接收电路

281 模拟数字转换器 282 正交解调器

具体实施方式

请参考图2，图2为根据本发明一个实施例的传送器200的示意图。如图2所示，传送器200包含有基频调制器210、缓冲器212、预失真计算单元220、参数产生及储存单元230、传送电路240、本地振荡器248、耦合器260、天线270、接收电路280、以及调整单元(在本实施例中是以复数乘法器290为例)，其中参数产生及储存单元230包含有地址产生单元231、储存单元(在本实施例中是以存储器236为例)、内插计算单元237、延迟单元238以及适配(adaptation，也称为“调适”)单元239；传送电路240包含有数字模拟转换器241、正交调制器(quadrature modulator)242以及功率放大器250，其中正交调制器242包含有两个乘法器243、244、90°相位偏移器245以及加法器246；接收电路280包含有模拟数字转换器281以及正交解调器(quadrature demodulator)282，其中正交解调器282包含有两个乘法器283、284以及90°相位偏移器285。

此外，请另参考图3，图3所示为地址产生单元231以及存储器236的示意图，地址产生单元231包含有功率探测单元232以及乘法器233，且存储器236中包含有对照表235，该对照表235中储存有对应于每一个输入信号强度的预失真参数。

请同时参考图2、图3、图4，图4为根据本发明的一个实施例的降低输出信号失真的方法的流程图，参考图2、图3、图4，流程叙述如下：

首先，在步骤400中，基频调制器210对序列数据D_in进行基频调制以产生包含有同相(in-phase)信号I_in以及正交(quadrature)信号Q_in的输入信号。接着，在步骤402，功率探测单元232计算该输入信号的强度，并产生一个强度值，举例来说，功率探测单元232可以使用公式(|I_in|²+|Q_in|²)来计算该输入信号的强度值，或是其它任何可以代表该输入信号的强度大小的计算方式。接着，在步骤404，乘法器233将功率探测单元232所计算出的该强度值乘以一功率调整参数PWSF以得到调整后强度值，而在本实施例中，举例来说，假设I_in＝0.5、Q_in＝0.4、PWSF＝64，则功率探测单元232所计算出的强度值为0.41且该调整后强度值为0.41×64＝26.24，而该调整后强度值(26.24)可以分别5位的数字信号来表示，亦即整数部分的b’11010以及小数部分的b’11000，故该调整后强度值在本实施例中可视为一个地址信号。接着，在步骤406，地址产生单元231根据该地址信号(亦即该调整后强度值)的整数部分D_int自对照表235中获取第一预失真参数以及第二预失真参数。在步骤408中，内插计算单元237根据该地址信号的小数部分D_frac来对该第一预失真参数以及该第二预失真参数进行内插运算，以产生特定预失真参数T_I、T_Q。如上所述，因为内插计算单元237可以产生更精确的预失真参数(也就是特定预失真参数T_I、T_Q)，因此便可以在不增加存储器236容量的情形下提供精确的预失真参数给预失真计算单元220使用。举例说明上述步骤406以及408，假设该地址信号的整数部分二进制表示方式为b’11010且小数部分二进制表示方式为b’11000(亦即其值为26.24)，则地址产生单元231自对照表235中获取对应于数值26的第一预失真参数X_I以及对应于数值27的第二预失真参数Y_I，且内插计算单元237根据公式T_I＝λX_I+(1-λ)Y_I来计算出特定预失真参数T_I，其中λ＝(24/32)，而计算出特定预失真参数T_Q的方法也相同。

需注意的是，上述的功率调整参数PWSF用来调整输入信号的强度的比例，且功率调整参数PWSF与放大器250的增益成正比关系，而使用功率调整参数PWSF的目的在于：因为功率放大器250的输入以及增益会随着前级电路的功率放大比例的变动而产生变动，因此可能会造成自对照表235中所获取的预失真参数并非是最佳的预失真参数，故本实施例使用功率调整参数PWSF来动态调整输入信号的强度值，以便确保可以在对照表235中获取出正确的预失真参数。

接着，在步骤410中，预失真计算单元220根据所产生的特定预失真参数T_I、T_Q来对经过缓冲器212的同相信号I_in以及正交信号Q_in进行预失真计算，以得到预失真输入信号I_pd、Q_pd。接着，在步骤412，预失真输入信号I_pd、Q_pd在经过数字模拟转换器241、正交调制器242以及功率放大器250的处理过后，产生输出信号V_out至耦合器260，并经由天线270将输出信号V_out传送出去。请注意，因为本发明领域中的普通技术人员应能了解数字模拟转换器241、正交调制器242以及功率放大器250运作，故这些元件的详细操作在此不再赘述。

此外，在传送器200开始正式使用之前，传送器会先进行产生多个预失真参数的操作，并将所产生的预失真参数储存于对照表235中，以下将叙述有关产生对照表235中的多个预失真参数的流程。

请参考图2以及图5，图5为根据本发明一个实施例的产生对照表235中的多个预失真参数的方法的流程图。参考图5，流程叙述如下：

首先，在步骤500，将测试输入信号输入至基频调制器210并进行处理，其中为了避免需要一直确认该测试输入信号的强度是否超过数字模拟转换器241的操作区间，因此该测试输入信号是一个强度由大至小的信号，如此一来，只要确定该测试输入信号的第一个弦波的强度未超过数字模拟转换器241的操作区间，则后续就不需要持续判断该测试输入信号的强度，以降低系统上设计的成本。接着，在步骤502，该测试输入信号经过缓冲器212以及预失真计算单元220的处理之后，产生预失真测试输入信号(请注意，在该测试输入信号的第一个弦波进入时，预失真计算单元220可以不对该测试输入信号进行处理，或是使用一个数值为1的预设预失真参数来对该测试输入信号进行处理)。在步骤504，传送电路240对预失真测试输入信号进行处理以产生输出信号V_out。接着，在步骤506，接收电路280经由耦合器260来接收输出信号V_out以产生接收信号。接着，在步骤508，适配单元239根据该接收信号并使用最小均方(Least Mean Square，LMS)算法来更新复数调整参数W，以使得复数调整参数W可以用来补偿传送电路240、耦合器260以及接收电路280所造成的信号失真，亦即使得将该接收信号乘以复数调整参数W后，即乘法器290所输出的调整后信号会实质上等于输入至缓冲器212的输入信号。

详细说明以上适配单元239的操作，请参考图6，假设目前时间点为k，而可程序化延迟单元238将输入信号S(k)延迟时间点d以使得适配单元239所处理的信号S(k-d)与信号r(k)*W(k)可以同步(亦即，时间点d是缓冲器212、预失真单元220、传送电路240、耦合器260以及接收电路280所造成的信号时间延迟)，则适配单元239比较信号S(k-d)以及乘法器290所输出的信号r(k)*W(k)，并产生误差信号e(k)，其中e(k)＝S(k-d)-r(k)*W(k)。接着，使用以下公式来将复数调整参数W进行更新：W(k+1)＝W(k)+μe(k)conj(r(k))，其中μ为一复数步阶长度，其中该复数步阶长度μ根据以下条件来作决定：

且abs()为绝对值运算子，而conj()为共轭复数运算子。如上所述地使用最小均方算法来进行运算，当误差信号e(k)的数值小于默认值时(亦即S(k-d)实质上非常接近或是甚至等于乘法器290的输出r(k)*W(k))，便可停止更新复数调整参数W，以得到可以用来补偿传送电路240、耦合器260以及接收电路280所造成的信号失真的复数调整参数W。

在决定好复数调整参数W之后，在步骤510，适配单元239根据该接收信号并同样地使用最小均方算法来更新对应于该测试输入信号的不同强度的多个预失真参数。详细说明以上适配单元239产生预失真参数的操作，请参考图7，假设目前时间点为k，而可程序化延迟单元238将输入信号S(k)延迟时间点d以使得适配单元239所处理的信号S(k-d)与信号r(k)*W(k)可以同步(亦即，时间点d是缓冲器212、预失真单元220、传送电路240、耦合器260以及接收电路280所造成的信号时间延迟)，则适配单元239比较信号S(k-d)以及乘法器290所输出的信号r(k)*W(k)，并产生误差信号e(k)，其中e(k)＝S(k-d)-r(k)*W(k)。接着，使用以下公式来将一个预失真参数X_i进行更新：X_i(k+1)＝X_i(k)+μe(k)conj(S(k-d))，其中μ为一复数步阶长度，其中该复数步阶长度μ根据以下条件来作决定：且abs()为绝对值运算子，而conj()为共轭复数运算子，此外，使用复数步阶长度μ来进行运算可以更快速的增加收敛速度。如上所述地使用最小均方算法来进行运算，并将更新后的预失真参数X_i(k+1)储存至内存236中。

参考上述步骤508以及510，因为在适配单元239产生预失真参数之前，已经先产生的用来补偿传送单元240、耦合器260以及接收单元280所造成的信号失真的复数调整参数W，因此，适配单元239产生每一个预失真参数的收敛速度将会加快，而增加系统的效率。

简要归纳本发明，在本发明的传送器中，利用功率探测单元以及内插计算单元来决定出特定预失真参数，并使用该特定预失真参数来对输入信号进行预失真操作以预先补偿后端放大器的非线性现象；此外，在产生内存中所储存的多个预失真参数之前，本发明先决定复数调整参数以补偿后端电路的失真现象，接着再以最小均方算法来更新出多个预失真参数，如此一来，产生每一个预失真参数的收敛速度将会加快，进而增加系统的效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种传送器，包含有：

一参数产生及储存单元，包含有：

一储存单元，用来储存多个预失真参数；

一地址产生单元，耦接于所述储存单元，用来根据一输入信号的一强度来决定一地址信号，其中所述地址信号包含有一第一部分以及一第二部分，并根据所述第一部分从所述储存单元中获取一第一预失真参数以及一第二预失真参数；以及

一内插计算单元，耦接于所述地址产生单元，用来根据所述第二部分来对所述第一预失真参数、所述第二预失真参数进行一内插计算，以产生一特定预失真参数；

一预失真计算单元，耦接于所述参数产生及储存单元，用来根据所述特定预失真参数来对所述输入信号进行一预失真调整操作，以产生一预失真输入信号；以及

一传送电路，耦接于所述预失真计算单元，用来处理所述预失真输入信号以产生一输出信号；

其中所述地址产生单元包含有：

一功率探测单元，用来探测所述输入信号的所述强度，以产生一强度值；以及

一乘法器，耦接于所述功率探测单元，用来将所述强度值乘以一功率调整参数，以产生所述地址信号。

2.根据权利要求1所述的传送器，其中所述功率调整参数与所述传送电路中一功率放大器的增益成正比。

3.一种用来降低输出信号失真的方法，包含有：

提供一储存单元以储存多个预失真参数；

根据一输入信号的一强度来决定一地址信号，其中所述地址信号包含有一第一部分以及一第二部分，并根据所述第一部分从所述储存单元中获取一第一预失真参数以及一第二预失真参数；

根据所述第二部分来对所述第一预失真参数、所述第二预失真参数进行一内插计算，以产生一特定预失真参数；

根据所述特定预失真参数来对所述输入信号进行一预失真调整操作，以产生一预失真输入信号；以及

处理所述预失真输入信号以产生一输出信号；

其中决定所述地址信号的步骤包含有：

探测所述输入信号的一功率强度；以及

将所述输入信号的所述功率强度乘以一功率调整参数，以产生所述地址信号。

4.根据权利要求3所述的方法，进一步包含有：

提供一传送电路来处理所述预失真输入信号以产生所述输出信号，其中所述功率调整参数与所述传送电路中一功率放大器的增益成正比。

5.一种传送器，包含有：

一预失真计算单元，用来根据一特定预失真参数来对一输入信号进行一预失真调整操作，以产生一预失真输入信号；

一接收电路，耦接于所述传送电路，用来接收所述输出信号以产生一接收信号；

一调整单元，耦接于所述接收电路，用来调整所述接收信号以产生一调整后信号，其中所述调整后信号等于所述输入信号；以及

一参数产生及储存单元，耦接于所述预失真计算单元以及所述调整单元，用来产生所述特定预失真参数，并根据所述输入信号以及所述调整后信号来更新所储存的至少一个预失真参数。

6.根据权利要求5所述的传送器，其中所述调整单元是一乘法器，且所述参数产生及储存单元进一步用来产生一调整参数，所述调整单元将所述接收信号乘以所述调整参数以产生所述调整后信号。

7.根据权利要求6所述的传送器，其中所述参数产生及储存单元根据一最小均方(Least Mean Square，LMS)算法来决定出所述调整参数。

8.根据权利要求5所述的传送器，其中所述输入信号是一个强度由大至小的信号，且所述参数产生及储存单元会针对所述输入信号的每一强度产生及储存一相对应的预失真参数。

9.根据权利要求5所述的传送器，其中所述参数产生及储存单元根据一最小均方算法来更新所述至少一个预失真参数，其中计算所述至少一个预失真参数中所使用的步阶长度是复数步阶长度。

10.一种用来产生降低输出信号失真的多个预失真参数的方法，包含有：

根据一特定预失真参数来对一输入信号进行一预失真调整操作，以产生一预失真输入信号；

处理所述预失真输入信号以产生一输出信号；

接收所述输出信号以产生一接收信号；

调整所述接收信号以产生一调整后信号，其中所述调整后信号等于所述输入信号；以及

根据所述输入信号以及所述调整后信号来更新一储存单元中所储存的至少一个预失真参数。

11.根据权利要求10所述的方法，其中调整所述接收信号以产生所述调整后信号的步骤包含有：

将所述接收信号乘以一调整参数以产生所述调整后信号。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述调整参数根据一最小均方(Least Mean Square，LMS)算法来决定。

13.根据权利要求10所述的方法，其中所述输入信号是一个强度由大至小的信号，且更新所述储存单元中所储存的所述至少一个预失真参数的步骤包含有：

针对所述输入信号的每一强度产生及储存一相对应的预失真参数。

14.根据权利要求10所述的方法，其中所述至少一个预失真参数根据一最小均方算法来进行更新，其中计算所述至少一个预失真参数中所使用的步阶长度是复数步阶长度。