CN106034096A

CN106034096A - 传送器以及用来降低输入信号失真的方法

Info

Publication number: CN106034096A
Application number: CN201510124815.5A
Authority: CN
Inventors: 張郁斌
Original assignee: Realtek Semiconductor Corp
Current assignee: Realtek Semiconductor Corp
Priority date: 2015-03-20
Filing date: 2015-03-20
Publication date: 2016-10-19

Abstract

一种传送器以及用来降低输入信号失真的方法。该传送器包含一第一预失真处理电路、一第二预失真处理电路、一传送电路及一预失真参数产生电路，其中该第一预失真处理电路使用多个第一预失真参数来对一第一输入信号进行一预失真调整操作，以产生一第一预失真输入信号；该第二预失真处理电路使用多个第二预失真参数来对一第二输入信号进行一预失真调整操作，以产生一第二预失真输入信号；该传送电路用来处理该第一、第二预失真输入信号以产生一输出信号；以及该预失真参数产生电路根据该第一输入信号、第二输入信号以及该输出信号来产生该多个第一预失真参数与该多个第二预失真参数。

Description

传送器以及用来降低输入信号失真的方法

技术领域

本发明有关于传送器，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一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，亦即有非线性失真的现象发生，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，于功率放大器之前会设置一预失真(pre-distortion)电路，以补偿功率放大器的非线性问题。请参考图1，图1为一预失真电路110以及一功率放大器120及其输入输出特性曲线的示意图，如图1所示，通过预失真电路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。

另一方面，在第三代及第四代的无线通讯宽频的正交频分多址(Orthogonal frequency-division multiplexing，OFDM)中，高功率的功率放大器除了非线性的问题之外，还另外衍生出记忆效应(memory effect)，亦即功率放大器对目前输入的响应会与先前的输入有关；此外，再加上长期演进技术升级版(Long Term Evolution–Advanced，LTE-A)中所发展的载波聚合(carrier aggregation)技术，补偿功率放大器的非线性问题因此遭遇了更大的挑战。

发明内容

因此，本发明的目的之一在于提供一种传送器以及用来降低输入信号失真的方法，其可以正确地补偿功率放大器的非线性问题。

依据本发明一实施例，公开一种传送器，该传送器包含一第一预失真处理电路、一第二预失真处理电路、一传送电路及一预失真参数产生电路，其中该第一预失真处理电路使用多个第一预失真参数来对一第一输入信号进行一预失真调整操作，以产生一第一预失真输入信号；该第二预失真处理电路使用多个第二预失真参数来对一第二输入信号进行一预失真调整操作，以产生一第二预失真输入信号；该传送电路用来处理该第一、第二预失真输入信号以产生一输出信号；以及该预失真参数产生电路根据该第一输入信号、第二输入信号以及该输出信号来产生该多个第一预失真参数与该多个第二预失真参数。

依据本发明另一实施例，一种用来降低输入信号失真的方法包含有：接收一第一输入信号，并使用多个第一预失真参数来对该第一输入信号进行一预失真调整操作，以产生一第一预失真输入信号；接收一第二输入信号，并使用多个第二预失真参数来对该第二输入信号进行一预失真调整操作，以产生一第二预失真输入信号；处理该第一预失真输入信号与该第二预失真输入信号以产生一输出信号；以及根据该第一输入信号、第二输入信号以及该输出信号来产生该多个第一预失真参数与该多个第二预失真参数。

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为依据本发明一实施例的传送器的示意图。

图3为根据本发明一实施例的用来降低输入信号失真的方法的流程图。

其中，附图标记说明如下：

110 预失真电路

120、245 功率放大器

200 传送器

202、204 升频电路

210 第一预失真处理电路

220 第二预失真处理电路

232、234 移频电路

240 传送电路

241 聚合电路

242 数字模拟转换器

243 混波器

244 振荡器

246 模拟滤波器

252 天线

254 衰减器

260 预失真参数产生电路

261 第一数字滤波器

262 第二数字滤波器

263 第一模拟数字转换器

264 第二模拟数字转换器

265 第一参数训练单元

266 第二参数训练单元

300～308 步骤

具体实施方式

在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中普通技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的权利要求当中所提及的「包含」为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。此外，「耦接」一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段，因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或者通过其他装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。

请参考图2，图2为依据本发明一实施例的传送器200的示意图。如2图所示，传送器200包含有升频电路202、204、第一预失真处理电路210、第二预失真处理电路220、移频电路232、234、传送电路240、天线252、衰减器254、以及预失真参数产生电路260，其中传送电路240包含有聚合电路241、数字模拟转换器242、混波器243、振荡器244、功率放大器245、以及模拟滤波器246，且预失真参数产生电路260包含第一数字滤波器261、第二数字滤波器262、第一模拟数字转换器263、第二模拟数字转换器264、第一参数训练单元265、以及第二参数训练单元266。此外，图示的功率放大器245与模拟滤波器246可以根据设计的不同而将位置对调，并不限于图示的顺序。在本实施例中，传送器200可应用于长期演进技术升级版(LTE-A)的规格，但本发明并不以此为限。

在传送器200的操作上，首先，第一输入信号CC1通过升频电路202提升其频率之后，输入到第一预失真处理电路210以及第二预失真处理电路220中；同时，第二输入信号CC2通过升频电路204提升其频率之后，输入到第一预失真处理电路210以及第二预失真处理电路220中。在本实施例中，第一输入信号CC1与第二输入信号CC2可以是一频带中具有相邻频率的载波信号，或是一频带中频率不相邻的载波信号；另外，在传送器200符合LTE-A规格的情形下，第一输入信号CC1为载波聚合(carrieraggregation)的一元件载波(component carrier)，而第二输入信号CC2为载波聚合的另一元件载波。

接着，在第一预失真处理电路210的操作上，第一预失真处理电路210使用多个第一预失真参数来对第一输入信号CC1进行一预失真调整操作，以产生一第一预失真输入信号，在本实施例中，第一预失真处理电路210的操作包含了非线性调整的部分以及零相移滤波器(zero-phase filter)，具体可参见以下的公式(1)：

\begin{matrix} y_{1} = Σ_{p = 0}^{M} Σ_{k = 0}^{N} Σ_{j = 0}^{k} a_{p, k, j}^{(1)} F (x_{1} (n - p) {| x_{1} (n - p) |}^{k - j} {| x_{2} (n - p) |}^{j}) \\ = Σ_{p = 0}^{M} Σ_{k = 0}^{N} Σ_{j = 0}^{k} a_{p, k, j}^{(1)} [Σ_{t = 0}^{T} x_{1} (n - p - t) {| x_{1} (n - p - t) |}^{k - j} {| x_{2} (n - p - t) |}^{j} f (t)] \end{matrix} - - - (1)

其中y1为第一预失真处理电路210所输出的第一预失真输入信号，x1为第一输入信号CC1通过升频电路202后的信号，x2为第二输入信号CC2通过升频电路204后的信号，p为记忆深度，k为校正x1的非线性阶数，j指的是x2的非线性阶数(亦即第二输入信号CC2对第一输入信号CC1的影响)，M为用来代表最大记忆深度的一正整数值，N为用来代表所校正的最高非线性阶数一正整数值，a⁽¹⁾ _p,k,j为对应到不同p、k、j时的多个第一预失真参数，f(t)为任何适合于此电路的的零相移滤波器或是有限脉冲响应滤波器(FIR filter)的函数。

类似地，在第二预失真处理电路220的操作上，第二预失真处理电路220使用多个第二预失真参数来对第二输入信号CC2进行一预失真调整操作，以产生一第二预失真输入信号，在本实施例中，第二预失真处理电路220的操作包含了非线性调整的部分以及零相移滤波器，具体可参见以下的公式(2)：

\begin{matrix} y_{2} = Σ_{p = 0}^{M} Σ_{k = 0}^{N} Σ_{j = 0}^{k} a_{p, k, j}^{(2)} F (x_{2} (n - p) {| x_{2} (n - p) |}^{k - j} {| x_{1} (n - p) |}^{j}) \\ = Σ_{p = 0}^{M} Σ_{k = 0}^{N} Σ_{j = 0}^{k} a_{p, k, j}^{(2)} [Σ_{t = 0}^{T} x_{2} (n - p - t) {| x_{2} (n - p - t) |}^{k - j} {| x_{1} (n - p - t) |}^{j} f (t)] \end{matrix} - - - (2)

其中y2为第二预失真处理电路220所输出的第二预失真输入信号，x1为第一输入信号CC1通过升频电路202后的信号，x2为第二输入信号CC2通过升频电路204后的信号，p为记忆深度，k为校正x2的非线性阶数，j指的是x1的非线性阶数(亦即第一输入信号CC1对第二输入信号CC2的影响)，M为用来代表最大记忆深度的一正整数值，N为用来代表所校正的最高非线性阶数一正整数值，a⁽²⁾ _p,k,j为对应到不同p、k、j时的多个第二预失真参数，f(t)为任何适合于此电路的的零相移滤波器或是有限脉冲响应滤波器的函数。

接着，移频电路232、234分别对第一预失真处理电路210与第二预失真处理电路220所输出的第一预失真输入信号、第二预失真输入信号进行移频操作。需注意的是，移频电路232、234为一非必须(optional)的元件，亦即，在某些情形下，移频电路232、234可以自传送器200中移除而不影响到其正常操作。

接着，在传送电路240的操作中，聚合电路241首先对第一预失真处理电路210与第二预失真处理电路220所输出的第一预失真输入信号、第二预失真输入信号进行聚合操作，亦即将两个载波聚合在一起；数字模拟转换器242接着将聚合后的信号进行数字模拟转换操作；接着，混波器243使用振荡器244所输出的一振荡信号来对数字模拟转换器242的输出进行混波操作；功率放大器245与滤波器246接着对混波器243的输出进行功率放大操作与绿波操作以产生一输出信号Vout，且输出信号Vout通过天线252被发射出去。

以上所述的是有关于传送器200在传送载波时的操作，而以下所描述的衰减器254以及预失真参数产生电路260则是用来产生上述第一预失真处理电路210与第二预失真处理电路220所使用的多个第一预失真参数与多个第二预失真参数，亦即上述公式中所提到的a⁽¹⁾ _p,k,j与a⁽²⁾ _p,k,j。

在预失真参数产生电路260的操作上，首先，衰减器254会接收输出信号Vout，并将低其功率。接着，第一数字滤波器261对衰减后的输出信号Vout进行滤波操作以产生一第一滤波后信号，其中第一数字滤波器261所允许通过的频带包含了第一输入信号CC1的内容；类似地，第二数字滤波器262对衰减后的输出信号Vout进行滤波操作以产生一第二滤波后信号，其中第二数字滤波器262所允许通过的频带包含了第二输入信号CC2的内容。接着，第一模拟数字转换器263与第二模拟数字转换器264分别对第一数字滤波器261与第二数字滤波器262的输出进行模拟数字转换操作。接着，第一参数训练单元265根据第一输入信号、第二输入信号以及第一模拟数字转换器263与第二模拟数字转换器264的输出来产生多个第一预失真参数，亦即上述公式中所提到的a⁽¹⁾ _p,k,j；以及，第二参数训练单元266根据第一输入信号、第二输入信号以及第一模拟数字转换器263与第二模拟数字转换器264的输出来产生多个第二预失真参数，亦即上述公式中所提到的a⁽²⁾ _p,k,j。

在本实施例中，第一参数训练单元265与第二参数训练单元266可采用最小平方法(Least Square)或是其他任何适合的方法来分别决定出多个第一预失真参数及多个第二预失真参数。

在传送器200中，预失真参数产生电路260可以先在前端测试时便主动训练产生出多个第一预失真参数及多个第二预失真参数，并将这些参数预先储存在暂存器中，以供后续传送器200操作时给第一预失真处理电路210及第二预失真处理电路220使用。另一方面，预失真参数产生电路260也可以在传送器200进行操作时同时进行参数训练以产生多个第一预失真参数及多个第二预失真参数，这些设计上的变化均应隶属于本发明的范畴。

另外，在图2所示的传送器200中，第一预失真处理电路210与第一参数训练单元265是画成两个独立的元件，然而，为了节省硬件上的制作成本，第一预失真处理电路210与第一参数训练单元265中至少有一部分的电路可以共用，亦即第一预失真处理电路210与第一参数训练单元265包含了同一套电路。参考以上的公式(1)，第一预失真处理电路210与第一参数训练单元265基本上可以采用相同的非线性调整电路及零相移滤波器，只是需要在不同元件操作时对输入/输出本身做切换，或作一些相对应的修改即可。类似地，第二预失真处理电路220与第二参数训练单元266也可包含同一套电路以降低硬件成本，亦即共用了相同的非线性调整电路及零相移滤波器。

在本实施例中，参考上述的公式(1)，第一预失真处理电路210包含了非线性调整电路以及零相移滤波器，在本实施例中，此零相移滤波器所允许通过的频带不大于模拟滤波器246所允许通过的频带，因此，通过具有零相移滤波器的第一预失真处理电路210，可以避免预失真补偿的部分在后端的模拟滤波器246被滤除，而造成非线性补偿不完整的情形。另一方面，由于信号的相位移有可能会对非线性补偿成影响，因此，采用零相移滤波器可以更准确地使得第一预失真处理电路210可以正确补偿后端功率放大器245所造成的非线性影响。

另外，请同时参考图2及图3，图3为根据本发明一实施例的用来降低输入信号失真的方法的流程图，参考图2、3，流程如下所述：

步骤300：流程开始。

步骤302：接收一第一输入信号，并使用多个第一预失真参数来对该第一输入信号进行一预失真调整操作，以产生一第一预失真输入信号。

步骤304：接收一第二输入信号，并使用多个第二预失真参数来对该第二输入信号进行一预失真调整操作，以产生一第二预失真输入信号。

步骤306：处理该第一预失真输入信号与该第二预失真输入信号以产生一输出信号。

步骤308：根据该第一输入信号、第二输入信号以及该输出信号来产生该多个第一预失真参数与该多个第二预失真参数。

另外，在针对图2所示的实施例的一模拟结果中，同频连续(Intra-BandContinuous)、同频非连续(Intra-Band Non-Continuous)这两种模式下，其误差向量振幅值(Error Vector Magnitude，EVM)及邻近通道泄漏功率比(Adjacent Channel Leakage Power Ratio，ACLR)相较于先前技术均有明显的改善。

简要归纳本发明，在本发明的传送器以及用来降低输入信号失真的方法中，通过预失真处理电路的设计，可以正确地补偿功率放大器中包含记忆效应、相邻频带干扰等非线性问题，以进一步提升输出信号中数据的正确性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求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：

一第一预失真处理电路，用以接收一第一输入信号，并使用多个第一预失真参数来对该第一输入信号进行一预失真调整操作，以产生一第一预失真输入信号；

一第二预失真处理电路，用以接收一第二输入信号，并使用多个第二预失真参数来对该第二输入信号进行一预失真调整操作，以产生一第二预失真输入信号；

一传送电路，耦接于该第一预失真处理单元与该第二预失真处理单元，用来处理该第一预失真输入信号与该第二预失真输入信号以产生一输出信号；以及

一预失真参数产生电路，耦接于该第一预失真处理单元、第二预失真处理单元以及该传送电路，用以根据该第一输入信号、第二输入信号以及该输出信号来产生该多个第一预失真参数与该多个第二预失真参数。

2.如权利要求1所述的传送器，其中该第一预失真处理电路与该第二预失真处理电路中至少其一包含一数字零相移滤波器。

3.如权利要求2所述的传送器，其中该传送电路包含一模拟滤波器，且该数字零相移滤波器所允许通过的频带不大于该模拟滤波器所允许通过的频带。

4.如权利要求1所述的传送器，其中该预失真参数产生电路包含有：

一第一数字滤波器，用来对该输出信号进行滤波操作以产生一第一滤波后信号，其中该第一数字滤波器所允许通过的频带包含了该第一输入信号的内容；

一第二数字滤波器，用来对该输出信号进行滤波操作以产生一第二滤波后信号，其中该第二数字滤波器所通过的频带包含了该第二输入信号的内容；

一第一模拟数字转换器，耦接于该第一数字滤波器，用来对该第一滤波后信号进行模拟数字转换操作；

一第二模拟数字转换器，耦接于该第二数字滤波器，用来对该第二滤波后信号进行模拟数字转换操作；

一第一参数训练单元，耦接于该第一模拟数字转换器与该第二模拟数字转换器，用以根据该第一输入信号、第二输入信号以及该第一模拟数字转换器与该第二模拟数字转换器的输出来产生该多个第一预失真参数；以及

一第二参数训练单元，耦接于该第一模拟数字转换器与该第二模拟数字转换器，用以根据该第一输入信号、第二输入信号以及该第一模拟数字转换器与该第二模拟数字转换器的输出来产生该多个第二预失真参数。

5.如权利要求4所述的传送器，其中该第一预失真处理电路与该第一参数训练单元包含同一套电路。

6.如权利要求5所述的传送器，其中该第一预失真处理电路包含一数字零相移滤波器，且第一参数训练单元包含该数字零相移滤波器。

7.一种用来降低输入信号失真的方法，包含有：

接收一第一输入信号，并使用多个第一预失真参数来对该第一输入信号进行一预失真调整操作，以产生一第一预失真输入信号；

接收一第二输入信号，并使用多个第二预失真参数来对该第二输入信号进行一预失真调整操作，以产生一第二预失真输入信号；

处理该第一预失真输入信号与该第二预失真输入信号以产生一输出信号；以及

根据该第一输入信号、第二输入信号以及该输出信号来产生该多个第一预失真参数与该多个第二预失真参数。

8.如权利要求7所述的方法，其中产生该第一预失真输入信号的步骤包含有：

使用包含一数字零相移滤波器的电路来对该第一输入信号进行该预失真调整操作以产生该第一预失真输入信号。

9.如权利要求8所述的方法，其中处理该第一预失真输入信号与该第二预失真输入信号以产生该输出信号的步骤包含有一模拟滤波操作，且该数字零相移滤波器所允许通过的频带不大于该模拟滤波操作所允许通过的频带。

10.如权利要求7所述的方法，其中产生该多个第一预失真参数与该多个第二预失真参数的步骤包含有：

对该输出信号进行滤波操作以产生一第一滤波后信号，其中该第一滤波后信号包含了该第一输入信号的内容；

对该输出信号进行滤波操作以产生一第二滤波后信号，其中该第二滤波后信号包含了该第二输入信号的内容；

对该第一滤波后信号进行模拟数字转换操作以产生一数字第一滤波后信号；

对该第二滤波后信号进行模拟数字转换操作以产生一数字第二滤波后信号；

根据该第一输入信号、第二输入信号、该数字第一滤波后信号以及该数字第二滤波后信号来产生该多个第一预失真参数；以及

根据该第一输入信号、第二输入信号、该数字第一滤波后信号以及该数字第二滤波后信号来产生该多个第二预失真参数。

11.如权利要求10所述的方法，其中产生该第一预失真输入信号的步骤与产生该多个第一预失真参数的步骤所使用的电路包含同一套电路。

12.如权利要求11所述的方法，其中产生该第一预失真输入信号的步骤以包含一数字零相移滤波器的电路来进行，且产生该多个第一预失真参数的步骤系以包含该数字零相移滤波器的电路来进行。