CN110034735B - 频率整形的数字预失真 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及频率整形的数字预失真。多种例子涉及数字预失真(DPD)电路，包括：DPD致动器电路，被配置为执行包括至少部分地基于输入信号和一组频率整形的DPD参数来产生预失真的信号的操作；和DPD反馈频率整形滤波器，被配置为执行包括对DPD反馈信号进行滤波以产生频率整形的DPD反馈信号的操作；基矩阵发生器电路，被配置为执行包括至少部分地基于功率放大器反馈信号产生基矩阵的操作；基矩阵频率整形滤波器，被配置为至少部分地基于所述基矩阵产生频率整形的基矩阵；和DPD适配电路，被配置为执行包括至少部分地基于所述频率整形的基矩阵和所述频率整形的DPD反馈信号来产生一组修订的频率整形的DPD参数的操作。

Description

频率整形的数字预失真
技术领域
该文件一般地但不是限制地涉及集成电路和通信系统，并且特别地，但不限于用于功率放大器的数字预失真。
背景技术
通过有线介质(例如同轴电缆和无线介质，例如RF传输)的通信通常在发射器中使用功率放大器(PA)来产生用于通过介质传输的信号。PA电路可以包括具有非线性增益特性的PA，例如增益压缩，其在较高功率输出水平下发生。非线性增益特性可导致较高功率水平的信号失真。数字预失真(DPD)用于补偿放大器的非线性。DPD致动器电路将预失真应用于放大器输入信号。使用放大器传递特性的反演模型确定预失真，包括失真项。预失真的目标是减少由于PA增益非线性而导致的传输失真。
附图说明
在不一定按比例绘制的附图中，相同的数字可以描述不同视图中的类似组件。具有不同字母后缀的相同数字可表示类似组件的不同实例。附图通过示例而非限制的方式示出了本文件中讨论的各种实施例。
图1是示出实现频率整形的DPD的PA电路的一个示例的图。
图2是示出示出带限部件的示例的PA电路的示例的图。
图3是示出PA电路的图，其示出了使用带限部件的缺点。
图4是示出PA电路的一个示例的图，示出了频率整形的适配电路的附加细节。
图5是以频率示出图4的PA电路的频谱功率密度的曲线图。
图6是以频率示出图4的DPD致动器电路的性能的曲线图。
图7示出了图4的PA电路的另一示例，其示出了示例修改。
图8是示出包含倾斜校正和频率整形的PA电路的一个示例的图。
图9是示出具有DPD电路的PA的输出的曲线图，该DPD电路被配置为在没有频率整形的情况下提供上倾。
图10是表示DPD电路的性能的曲线图，该DPD电路被配置为在没有频率整形的情况下提供上倾，例如，如图9所示。
图11示出了两个曲线图，示出了被配置为提供上倾和频率整形的DPD电路的性能，如本文所述。
图12是表示在不同条件类型下操作的PA的性能的曲线图，其示出了频率整形的DPD的性能。
具体实施方式
本文描述的各种示例涉及实现频率整形的DPD以与PA一起使用的系统和方法。当PA至少部分地在其非线性区域中操作时，它在宽带宽上产生失真，包括在输入信号的带宽之外的失真项。结果，由DPD添加到输入信号的预失真具有类似的宽带宽。例如，校正二阶失真项的预失真的带宽约为输入信号带宽的两倍；预失真校正三阶失真项的带宽约为输入信号带宽的三倍；等等。结果，由DPD生成的预失真的信号可以具有相对于输入信号的扩展带宽。
一些DPD电路利用宽带分量，以避免衰减预失真的信号的扩展带宽。然而，使用宽带宽组件并不总是实用的，甚至不可能。例如，获得具有足够带宽的一些组件(例如通信接口、转换器、各种滤波器等)可能是困难和/或昂贵的。结果，一些DPD电路包括衰减带外预失真的带限组件。因此，在DPD致动器电路处添加到输入信号的带外预失真可能不会到达训练DPD致动器电路的PA或DPD适配电路。这有可能降低DPD致动器电路的有效性并增加PA输出的失真。
如本文所述，频率整形的DPD可通过训练DPD致动器电路以在有限带宽下操作来解决此问题。例如，DPD适配电路至少部分地基于来自PA的反馈和DPD致动器电路产生的预失真信号生成DPD致动器电路的DPD参数。DPD参数描述了由DPD致动器电路产生的预失真。例如，在多项式实现中，DPD参数可以包括由DPD电路应用的多项式的系数。在查找表(LUT)实现中，DPD参数包括应用于LUT的值和/或乘数。在本文描述的各种示例中，DPD反馈被滤波以形成频率整形的DPD反馈信号。频率整形的DPD反馈信号可以具有大约等于输入信号的带宽的带宽，并且可以排除输入信号带宽之外的一个或多个预失真项。同样，在一些例子中，PA输出用于产生包括一组基矢量的频率整形的基矩阵。基矩阵可以是类似的频率形状，例如，以便具有大约等于输入信号的带宽的带宽，并且排除输入信号带宽之外的一个或多个预失真项。DPD适配电路基于频率整形的DPD反馈和频率整形的基矩阵，为DPD致动器电路产生频率整形的DPD参数。
如本文所述，在一些例子中，频率整形的DPD与DPD电路和PA一起使用，用于在具有频率相关衰减的介质上传输信号，例如同轴电缆。电缆具有高频滚降特性，其中较高频率的衰减频率高于较低频率。一些示例电缆每100MHz频率表现出大约2dB的信号幅度减小，例如在50MHz以上的频率。为了补偿这一点，例如，在数模转换器(DAC)之后添加上倾滤波器。上倾滤波器将“上倾”频率特性应用于预失真的信号。上倾频率特性放大了由电缆衰减的信号的较高频率部分，以便减少信号目的地处的频率相关失真。在一些例子中，上倾频率特性根据上升斜率随频率增加，随着频率的增加信号幅度增大。
当使用上倾滤波器时，例如，在电缆实现中，DPD电路还可以包括均衡器滤波器。均衡器滤波器将倾斜特性放置在预失真的信号上，例如，在上倾滤波器之前。倾斜特性衰减信号的较高频率部分。在一些例子中，反向倾斜特性根据倾斜斜率在增益上减小，该倾斜斜率可以是上倾滤波器向上倾斜斜率的倒数。
具有上倾滤波器和均衡器滤波器的一些布置会损害DPD致动器电路的性能以用于较低频率。在本文描述的一些示例中，通过利用频率整形的DPD来改善在存在上倾滤波器的情况下的低频DPD致动器电路性能。例如，频率整形滤波器也可以将倾斜特性应用于频率整形的DPD反馈信号。类似的倾斜特性也适用于基矩阵。以这种方式，可以改善DPD环路的性能，如本文所述。
图1是示出实现频率整形的DPD的DPD电路100的一个示例的图。DPD电路100可以用于不同的应用，包括例如通过有线电视网络或类似网络的电缆(例如，同轴电缆)的传输。DPD电路100包括DPD致动器电路102和PA110。在一些例子中，DPD电路100的至少一个组件是带限的。例如，DPD电路100的至少一个组件可以限于包括输入信号的带宽并且排除至少一些带外失真的带宽。
DPD致动器电路102接收输入信号以便例如通过诸如电缆的有线介质进行传输。DPD致动器电路102将预失真添加到输入信号以产生预失真的信号。预失真的信号被提供给DAC 106，DAC 106产生模拟预失真的信号。模拟预失真的信号由上倾滤波器108接收，该上倾滤波器108将上升频率特性应用于模拟预失真的信号。上倾频率特性放大了由电缆衰减的信号的较高频率部分，以便减少信号目的地处的频率相关失真。在一些例子中，根据上倾斜率，上升频率特性随频率增加，随着频率的增加，信号幅度增大。在一些示例性电缆实现中，对于高于约50MHz的频率内容，倾斜斜率为每100MHz约+2dB。上倾滤波器的输出被提供给PA110，以便例如通过电缆或其他传输介质进行传输。
频率整形的适配电路104用于训练DPD致动器电路102。频率整形的适配电路104产生一组频率整形的DPD参数，其被提供给DPD致动器电路。该组频率整形的DPD参数描述了DPD致动器电路102加到输入信号上以产生预失真的信号的预失真。在一些例子中，DPD致动器电路102实现用于PA 110的Volterra系列模型的多项式近似。该组频率整形的DPD参数可以描述多项式近似的系数。在一些例子中，DPD致动器电路102实现查找表(LUT)解决方案来代替多项式近似中的一些或全部。频率整形的DPD参数可以描述LUT值、对LUT值的修改、或LUT的其他合适描述。
频率整形的适配电路104至少部分地基于频率整形的基矩阵和频率整形的DPD反馈信号来产生该组频率整形的DPD参数。例如，可以在模数(ADC)112处接收模拟PA反馈信号。ADC 112生成提供给频率整形的适配电路104的数字PA反馈信号。频率整形的适配电路104接收PA反馈信号并产生频率整形的基矩阵。例如，基矩阵可以由PA反馈信号构成。基矩阵可以包括在一组采样周期内捕获的PA反馈信号的值。基矩阵频率整形滤波器114可以将频率整形特性应用于基矩阵以产生频率整形的基矩阵。
频率整形滤波器116将频率整形特性应用于预失真的信号或预失真的信号的导数，以产生频率整形的DPD反馈信号。由频率整形滤波器116施加的频率整形特性可以是由基矩阵频率整形滤波器114施加的相同或基本相同的频率整形特性。
在一些例子中，由频率整形滤波器116和/或基矩阵频率整形滤波器114使用的频率整形特性在输入信号的带宽附近减小了预失真的信号和PA反馈信号的带宽。例如，频率整形特性可以具有大约等于输入信号的带宽的通带。通带可以排除在输入信号的带宽之外发生的预失真(在预失真的信号的情况下)或失真(在PA反馈信号的情况下)。即使在与带限组件一起使用时，这也可以改善DPD致动器电路102的性能。在一些例子中，频率整形特性也纠正了电缆的倾斜。例如，频率整形特性可以具有从较低频率到较高频率的倾斜斜率。
频率整形的适配电路104至少部分地基于频率整形的基矩阵和频率整形的DPD反馈信号来确定修正的频率整形的DPD参数组。例如，修改的频率整形的DPD参数组可以相对于用于产生预失真的信号的前一组频率整形的DPD参数来修改。例如，频率整形的适配电路104可以评估PA 110的数学模型，例如Volterra系列的多项式近似。数学模型可以接收频率整形的DPD参数作为输入并生成估计的预失真的信号。频率整形的适配电路104通过最小化估计的预失真的信号与实际预失真的信号之间的差异来找到该频率成形的DPD参数，如频率整形的DPD反馈信号所示。可以使用任何合适的方法来最小化差异，包括例如最小化估计的和实际的预失真信号之间的差的平方和的最小二乘法。频率整形DPD参数，如本文所述，在带外失真，即在输入信号的带宽之外。通过适当的低通滤波来解决在一些例子中的带外失真。在一些实现中，例如电缆实现，带外失真可以被轻微过滤或根本不被过滤。
图2是示出DPD电路200的示例的图，该DPD电路200示出了带限组件的示例。DPD电路200包括类似于图1的DPD致动器电路202、DAC206、上倾滤波器208、PA、ADC 212和频率整形的适配电路204。DPD电路200还包括数字上变频器(DUC)220、通信接口222、重建滤波器224和抗混叠(AAF)滤波器226。DUC 220将输入信号上变频到基带。DUC 220将输入信号提供给DPD致动器电路202，其产生如本文所述的预失真的信号。
通信接口222被配置为将预失真的信号从DPD致动器电路202传送到DAC 206。例如，DPD致动器电路202和DAC 206可以在不同的芯片上实现。DPD致动器电路202可以在现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)或其他合适的芯片上实现。DAC 206可以在单独的硅芯片上实现。通信接口222可以处理包括DPD致动器电路202的芯片与包括DAC 206的芯片之间的通信。可以根据任何合适的协议(例如，JESD 204协议)来配置通信接口222。
重建滤波器224，有时被称为反成像滤波器或AIF，可以是具有任何合适通带的低通滤波器，用于从DAC 206的输出中去除高频采样图像。类似地，抗混叠滤波器226可以是具有适当通带的低通滤波器，用于从模拟PA反馈信号中去除可能在ADC 212之后引起混叠的高频内容。
在示例性DPD电路200中，通信接口222、重建滤波器224、抗混叠滤波器226和/或上倾滤波器208可以是频带限制的。例如，获得这些组件的示例可能是困难的和/或昂贵的，其带宽足够宽以结合由DPD致动器电路202添加的预失真。PA 210可以以非线性方式操作，从而使其生成带外失真，可以通过适当的滤波来衰减。然而，DPD致动器电路202和适配电路204可以是非线性的并且具有宽带宽。
图3是示出PA电路300的图，其示出了使用带限部件的缺点。PA电路300包括DPD致动器电路302、DAC 306和PA 310。DUC 320上变频输入信号，其被提供给DPD致动器电路302。DPD致动器电路302增加预失真到输入电路以产生预失真的信号。通过DAC 306将预失真的信号转换为模拟信号。在该示例中，DAC 306的频带被限制为大约输入信号的带宽。DAC的输出提供给PA。ADC 312将PA反馈信号转换为数字并将其提供给DPD适配器电路304。DPD适配器电路304通过生成一组DPD参数来训练DPD致动器电路302。
曲线322示出了由频率内容表示的输入信号的示例。在该示例中，输入信号具有两个频率波瓣352、354。曲线324示出了包括频率波瓣352加上预失真项356A、356B、356C、356D的预失真的信号。曲线324还示出了DAC的低通特性358。如图所示，DAC在输入信号的带宽之外衰减预失真项356C、356D。曲线326示出了PA 310的输出，例如，DPD适配电路304在没有频率整形的情况下操作。如图所示，信号节点362、364对应于输入频率波瓣352、354。DPD致动器电路302在取消带内失真项366A和366B时的性能受到损害，因为带外预失真项356C、356D未到达PA 310。
在曲线330和328处提供了没有频率整形的PA电路300DPD电路302的性能的更详细描述。曲线330在水平轴上示出了垂直轴上的归一化频率的功率谱密度(PSD)。参考信号示出输入信号，包括对应于352、354的频率波瓣。“无DPD”信号示出PA的输出，其中DPD致动器电路302关闭。如图所示，存在对应于366A、366B、366C、366D的失真项。预失真的信号包括输入信号的频率波瓣，以及对应于“无DPD”信号的失真项的预失真。
“具有DPD”信号显示输入信号的频率波瓣，以及带外失真项。最后，虽然带内失真项减少了，但它们仍比参考输入信号高10-15dB。其原因在曲线328中示出。曲线328示出了DPD致动器电路302(垂直轴)的频率(水平轴)的性能。输入信号带宽内的频率在阴影框内。曲线328示出了理想的DPD性能和观察到的DPD性能(例如，没有频率整形)。如图所示，观察到的DPD致动器电路302的性能在输入信号带宽之外下降。这是有意义的，因为如曲线324所示，在该示例中，由DAC 306从预失真的信号中移除带外预失真356C、356D。然而，曲线328还示出了，相对于理想的性能，DPD致动器电路302的带内性能也受到预失真356C、356D的衰减的影响。如本文所述，这可以通过频率整形DPD反馈信号和基矩阵来解决。
图4是示出DPD电路400的一个示例的图，其示出了频率整形的适配电路404的附加细节。DPD电路400包括DUC 420，其向DPD致动器电路402提供输入信号。在该示例中，DAC406被限制为大约输入信号的带宽。DAC 406的输出被提供给PA 410。PA反馈信号被提供给ADC 412，其产生PA反馈信号y，其被提供给频率整形的适配电路404。
频率整形的适配电路404包括观察缓冲器450，其接收并缓冲PA反馈信号y的样本。观察到的缓冲器450提供PA反馈矢量y，其被提供给基矩阵发生器电路452。基矩阵发生器452将PA反馈矢量y转换为由下面的等式[1]给出的基矩阵Ψy：
Ψy＝[ψ1，ψ2，ψ3，…，ψq，…，ψQ] [1]
在等式[1]中，基矩阵的个体基矢量由ψk表示并由下面的等式[2]描述：
ψk＝|ym|k-1ym [2]
在等式[2]中，ym是PA反馈矢量的值。包括滤波器组件454A、454Q的频率整形滤波器用于将频率整形特性应用于基矢量ψk，从而产生频率整形的基矩阵Φy，由下面的等式[3]描述：
Φy＝[φ1，φ2，φ3，…，φq，…，φQ] [3]
在等式[3]中，频率形基矢量由φk给出。
DPD缓冲器456接收DPD反馈信号x。DPD缓冲器456接收并缓冲DPD反馈信号x的样本。DPD缓冲器456提供DPD反馈矢量x。频率整形滤波器458将频率整形特性应用于DPD反馈矢量x，以产生由矢量v表示的频率整形的DPD信号，由下面的等式[4]给出：
v＝x*g [4]
在等式[4]中，g是频率整形特性，例如频率整形特性的脉冲响应。
频率整形的DPD反馈信号v和频率整形的基矩阵Φy被提供给DPD求解器460。DPD求解器460可利用频率整形的DPD反馈信号v和频率整形的基矩阵Φy来确定用于DPD致动器电路402的一组频率整形的DPD参数，由下面的等式[5]描述的矢量
Figure BDA0001942299360000081
给出：
Figure BDA0001942299360000091
例如，DPD求解器可以找到矢量
Figure BDA0001942299360000092
的值，该矢量最小化估计的预失真的信号与由DPD致动器电路402生成的实际预失真的信号之间的差异，例如，使用最小二乘法。
图5是曲线图500，其示出了DPD电路400的频谱功率密度。例如，曲线500类似于曲线330，示出了在没有启用频率整形的情况下PA电路300的频谱功率密度。曲线图500示出了指示输入的参考信号以及“没有DPD信号，其示出了禁用DPD致动器电路402的PA 410的输出。曲线图500还示出了由频率整形适配电路404生成的预失真的信号。与来自图3的DPD致动器电路302的预失真的信号(曲线330)相比，较高频率的预失真具有较低的功率谱密度。曲线500所示的“有DPD”信号表明，带内失真项几乎降低到参考信号的水平，而带外失真项仍然存在。
图6是曲线图600，其示出了DPD致动器电路402(垂直轴)的频率(水平轴)的性能。“理想”图表显示在没有带限元件的情况下的性能。“成形DPD”图示出了关于图4描述的频率整形的DPD的性能。如图所示，频率整形的DPD的性能接近于输入信号的1个带宽以下的频率的理想性能。
图7示出了DPD电路400的另一示例，其示出了示例修改。在图5的示例中，包括滤波器组件454A、454Q的频率整形滤波器被一组群延迟电路455A、455Q代替。群延迟电路455A、455Q将频率整形特性的群延迟应用于基矢量。在一些例子中，这简化了DPD求解器460处的处理，而没有显着降低DPD致动器电路402的性能。
图8是示出包含倾斜校正和频率整形的DPD电路800的一个示例的图。DPD电路800包括DPD致动器电路802，其接收输入信号w并产生预失真的信号x。还存在上倾滤波器808和PA 810。还示出了频率整形的适配电路804。在DPD电路800中，PA 810具有以N{}为特征的输入-输出行为。由DPD致动器电路802产生的预失真的信号x是PA 810的输入-输出行为特性的倒数，由
Figure BDA0001942299360000101
给出。由DPD致动器电路802产生的预失真的信号x由下面的等式[6]给出：
Figure BDA0001942299360000102
在等式[6]中，
Figure BDA0001942299360000103
是由DPD致动器电路使用的该组DPD参数。该组DPD参数/>
Figure BDA0001942299360000104
可以由适配电路804确定，如本文所述。
在图8的示例中，预失真的信号x被提供给具有由
Figure BDA0001942299360000105
给出的均衡器特性的均衡器滤波器868。在转换为模拟之后，将信号提供给上倾滤波器808，具有由E-1{}给出的上倾特性。PA 810产生PA输出信号y，其也作为PA反馈信号提供给适配电路804。
上倾滤波器808的上倾特性E-1{}比信号的较低频率部分放大信号的较高频率部分。这可以抵消由传输介质(例如电缆)引起的频率相关的失真。在一些示例性电缆实现中，对于高于约50MHz的频率内容，上倾特性E-1{}具有每100MHz约+2dB的倾斜斜率。上倾斜率将终止于频带边缘并转变为带阻衰减响应。均衡器特性
Figure BDA0001942299360000106
和上倾特性E-1{}可以是彼此相反的。例如，在一些电缆实现中，对于高于约50MHz的频率内容，均衡器特性/>
Figure BDA0001942299360000107
具有大约-2dB/100MHz的倾斜斜率。
在DPD电路800中，适配电路包括自适应子电路862和逆模型电路860。逆模型电路860根据下面的等式[7]给出的PA 810的逆模型进行操作：
Figure BDA0001942299360000108
在等式[7]中，
Figure BDA0001942299360000109
是由自适应子电路862生成的一组DPD参数。Y是从PA反馈信号y生成的基矩阵。逆模型电路860根据由适应子电路862生成的基矩阵Y和该组DPD参数/>
Figure BDA00019422993600001010
生成表示预失真的信号的估计的估计的预失真的信号/>
Figure BDA00019422993600001011
基矩阵Y可以是频率形状的，例如，如本文关于图4所述。/>
差分电路864求出估计的预失真的信号
Figure BDA00019422993600001012
与实际预失真的信号x之间的差值，以产生误差信号ε。误差信号ε被提供给频率整形滤波器866，其将频率整形特性应用于预失真的信号。在一些例子中，频率整形特性等效于均衡器868的均衡器特性/>
Figure BDA00019422993600001013
结果是频率形状的误差信号εE。频率形状的误差信号εE可以是频率整形的DPD反馈信号。
自适应子电路862被配置为生成该组DPD参数
Figure BDA0001942299360000111
以最小化频率形状的误差信号εE。可以使用任何合适的方法。例如，根据最小二乘法，自适应子电路862根据下面的等式[8]生成该组DPD参数/>
Figure BDA0001942299360000112
Figure BDA0001942299360000113
这产生了由等式[9]给出的迭代批量方程：
Figure BDA0001942299360000114
自适应子电路862可以迭代地生成方程[9]的解，其具有基矩阵Y和频率形状误差信号
Figure BDA0001942299360000115
的连续值，直到解收敛(例如，当频率形状误差信号/>
Figure BDA0001942299360000116
小于阈值时)。
申请人提出DPD电路800提供了不包括频率整形的其他上倾配置的若干优点。图9和10示出了描述使用没有频率整形的上倾滤波器的PA电路的性能的曲线图，如关于图8所描述的。
图9是示出具有DPD电路的PA的输出的曲线图900，该DPD电路被配置为在没有频率整形的情况下提供上倾。纵轴表示功率谱密度，横轴表示频率。参考信号(“Ref”)显示PA的输入。如图所示，参考信号具有22dB上倾，例如，由上倾滤波器提供，例如上倾滤波器108。DPD输出信号(“DPDo/p”)示出了由DPD电路的DPD致动器电路提供的预失真输入信号。无DPD信号(“w/o”)表示不使用DPD致动器电路的PA输出。带有DPD信号(“w/h”)表示使用DPD致动器电路的PA的输出。
图10是曲线1000，其指示被配置为在没有频率整形的情况下提供上倾的DPD电路的性能，例如，如图9所示。曲线1000表示通过最小二乘批次方程的迭代次数(水平轴)的PA输出信号(垂直轴)的调制误差率(MER)。MER是衡量整体发射机精度的指标。例如，横轴表示最小二乘迭代批处理方程的解的数量，例如上面的方程[9]。曲线1000描述了以100MHz、400MHz、800MHz和1100MHz的频率为中心的四个不同信道。在该示例中，所有四个频率都在输入信号的带宽内。MER表示DPD电路的性能。较高的MER表示优异的性能，而较低的MER表示较差的性能和较多的失真。曲线1000描述了包括上倾滤波器的DPD电路，但是没有实现频率整形。
曲线1000表明，在没有频率整形的情况下，诸如400MHz、800MHz和1100MHz的较高频率的MER最初得到改善。随着解决方案的收敛，400MHz、800MHz和1100MHz的MER高于迭代过程开始时的MER。然而，在100MHz时，解决方案收敛于实际上低于迭代过程开始时的MER。这意味着，对于较低频率，DPD电路的存在实际上降低了PA的输出。
图11示出了两个曲线图1102、1104，示出了被配置为提供上倾和频率整形的DPD电路的性能，如本文所述。曲线1102描述了被配置为提供上倾和频率整形的DPD电路的性能。曲线1102还示出了应用于在曲线1102处建模的DPD电路的频率整形特性1106，以生成由曲线1102指示的DPD电路的性能。频率整形特性1106在曲线图上示出，其中垂直轴表示增益横轴表示频率。如图所示，频率整形特性基本上使所有频率内容小于输入信号的带宽(由“BW”表示)并且衰减大于输入信号带宽的频率内容。以这种方式，频率整形特性是低通特性，其基本上通过输入信号的所有带宽。频率整形特性1106还排除PA的失真项，其在输入信号的带宽之外。
在曲线图1102所示的图11的示例中，频率整形特性1106被应用于DPD反馈信号，例如，通过DPD频率整形滤波器电路，并且应用于适配电路处的基矩阵，如此处所述。曲线1102指示这种布置改善了DPD电路的低频性能，因为相对于不包括频率整形的图10中描述的实施方式，DPD电路的低频性能得到改善。例如，尽管从100MHz开始的PA输出的MER实际上从迭代过程的开始减小，但是绘图1102中绘制的所有频率随着解收敛而具有改进的MER。
图11还示出了另一个曲线1104，其中由曲线1102描述的DPD电路用频率整形特性1108实现。频率整形特性1108，与频率整形特性1106一样是低通的，因为输入信号带宽中的基本上所有频率都被传递，而输入信号带宽之外的频率被衰减。频率整形特性1108也显示出倾斜。例如，频率整形特性1108的增益随着输入信号带宽内的频率增加而下降。例如，对于50MHz以上的频率内容，频率整形特性的增益可能以倾斜斜率下降，例如每100MHz约-2dB。
如图所示，使用频率整形特性1108将PA输出的低频MER相对于频率整形特性1106增加约3dBc，如箭头1110所示。频率整形特性1108的使用也趋于相对于频率整形特性1106，PA输出的MER减小约2dBc，如箭头1112所示。因此，尽管可以使用频率整形特性1106、1108，但是在需要低频性能的一些示例中可以使用频率整形特性1108。
图12是曲线图1200，其示出了在不同条件类型下操作的PA的性能，其展示了频率整形的DPD的性能。曲线图1200示出了指示频率的水平轴上的三个波形1202、1204、1206和指示功率谱密度的垂直轴。波形基于输入信号，该输入信号具有在输入信号带宽1208处或低于输入信号带宽1208的四个波瓣处的频率成分。频率内容的两个附加波瓣也示出在输入信号带宽之外。
波形1206示出了没有任何DPD的PA的性能。如图所示，在输入信号的通道之间显示出显着的失真。波形1204示出了使用包括上倾滤波器的DPD电路的PA的性能，但没有频率整形。在较低频率下，相对于没有预失真产生的波形1206，实际上增加了波瓣之间(相邻信道)失真。然而，随着频率增加，波形1204相对于“无DPD”波形1206显示出改善的失真性能。波形1206示出了具有DPD电路的PA的性能，该DPD电路包括上倾滤波器和频率整形，如本文所述。波形1202示出输入信号的频率波瓣之间的失真相对于输入信号带宽1208上的其他波形1202、1204得到改善。
各种注释和例子
例子1是一种具有基矩阵频率整形的数字预失真(DPD)电路，包括：DPD致动器电路，被配置为执行包括至少部分地基于输入信号和一组频率整形的DPD参数来产生预失真的信号的操作；和DPD反馈频率整形滤波器，被配置为执行包括对DPD反馈信号进行滤波以产生频率整形的DPD反馈信号的操作；基矩阵发生器电路，被配置为执行包括至少部分地基于功率放大器反馈信号产生基矩阵的操作；基矩阵频率整形滤波器，被配置为至少部分地基于所述基矩阵产生频率整形的基矩阵；和DPD适配电路，被配置为执行包括至少部分地基于所述频率整形的基矩阵和所述频率整形的DPD反馈信号来产生一组修订的频率整形的DPD参数的操作。
在例子2中，例子1的主旨任选地包括：其中所述DPD反馈频率整形滤波器的通带基本上包括所述输入信号的全部带宽，并且排除所述输入信号带宽之外的失真项。
在例子3中，例子1-2中任意一项或多项的主旨任选地包括：其中所述基矩阵频率整形滤波器的通带约等于所述DPD反馈频率整形滤波器的通带。
在例子4中，例子1-3中任意一项或多项的主旨任选地包括：其中所述DPD反馈频率整形滤波器的增益以在第一频率和高于所述第一频率的第二频率之间的倾斜斜率降低，并且其中所述基矩阵频率整形滤波器的增益也以在所述第一频率和所述第二频率之间的倾斜斜率降低。
在例子5中，例子1-4中任意一项或多项的主旨任选地包括：其中所述基矩阵频率整形滤波器还被配置为执行包括将群延迟应用于所述基矩阵的操作。
在例子6中，例子1-5中任意一项或多项的主旨任选地包括：放大器逆模型电路，被配置为执行包括至少部分地基于所述频率整形的基矩阵来产生估计的预失真的信号的操作；和求和电路，被配置为执行包括产生DPD反馈信号的操作，其中所述DPD反馈信号至少部分地基于所述估计的预失真的信号和所述预失真的信号之间的差。
在例子7中，例子6的主旨任选地包括：均衡器滤波器，被配置为执行包括产生均衡的预失真输入的操作，其中所述均衡器滤波器的增益在所述输入信号的带宽中的第一频率和所述输入信号的带宽中的第二频率之间减小。
在例子8中，例子1-7中任意一项或多项的主旨任选地包括：其中产生该组频率整形的DPD参数包括最小化放大器逆模型的最小二乘成本函数。
在例子9中，例子1-8中任意一项或多项的主旨任选地包括：数模转换器(DAC)，被配置为执行包括至少部分地基于所述预失真的信号产生模拟预失真的信号的操作；上倾放大器，被配置为执行包括产生上倾的预失真的信号的操作，其中所述上倾放大器具有频率相关的增益；和功率放大器，被配置为执行包括至少部分地基于所述上倾的预失真的信号产生放大信号的操作。
例子10是一种使用基矩阵频率整形执行数字预失真(DPD)的方法，包括：至少部分地基于输入信号和一组频率整形的DPD参数来产生预失真的信号；至少部分地基于所述预失真的信号产生频率整形的DPD反馈信号；至少部分地基于功率放大器反馈信号产生基矩阵；至少部分地基于所述基矩阵产生频率整形的基矩阵；和至少部分地基于所述频率整形的基矩阵和所述频率整形的DPD反馈信号产生修订组的频率整形的DPD参数。
在例子11中，例子10的主旨任选地包括：其中所述频率整形的DPD反馈信号的带宽约等于输入信号的带宽，并且排除所述输入信号带宽之外的失真项。
在例子12中，例子10-11中任意一项或多项的主旨任选地包括：其中所述频率整形的DPD反馈信号的产生由具有第一通带的DPD反馈频率整形滤波器执行，并且其中所述频率整形的基矩阵的产生由具有约等于所述第一通带的第二通带的基矩阵频率整形滤波器执行。
在例子13中，例子10-12中任意一项或多项的主旨任选地包括：其中产生频率整形的DPD反馈信号包括应用以在第一频率和高于所述第一频率的第二频率之间的倾斜斜率减小的增益。
在例子14中，例子10-13中任意一项或多项的主旨任选地包括：其中产生频率整形的基矩阵包括将群延迟应用于所述基矩阵。
在例子15中，例子10-14中任意一项或多项的主旨任选地包括：至少部分地基于所述频率整形的基矩阵产生估计的预失真的信号；和产生DPD反馈信号，其中所述DPD反馈信号至少部分地基于所述估计的预失真的信号和所述预失真的信号之间的差。
在例子16中，例子15的主旨任选地包括：通过均衡器滤波器产生均衡的预失真输入，其中所述均衡器滤波器的增益在所述输入信号的带宽中的第一频率和所述输入信号的带宽中的第二频率之间减小。
在例子17中，例子15-16中任意一项或多项的主旨任选地包括：其中产生估计的预失真的信号包括应用放大器逆模型，并且其中产生修订组的频率整形的DPD参数包括最小化所述放大器逆模型的最小二乘成本函数。
在例子18中，例子10-17中任意一项或多项的主旨任选地包括：至少部分地基于所述预失真的信号由数模转换器产生模拟预失真的信号；和由上倾放大器产生上倾的预失真的信号，其中所述上倾放大器具有频率相关的增益。
例子19是一种使用基矩阵频率整形执行数字预失真(DPD)的系统，包括：构件，用于至少部分地基于输入信号和一组频率整形的DPD参数来产生预失真的信号；和构件，用于产生频率整形的DPD反馈信号；构件，用于至少部分地基于功率放大器反馈信号产生基矩阵；构件，用于至少部分地基于所述基矩阵产生频率整形的基矩阵；和构件，用于至少部分地基于所述频率整形的基矩阵和所述频率整形的DPD反馈信号产生修订组的频率整形的DPD参数。
在例子20中，例子19的主旨任选地包括：其中用于产生频率整形的基矩阵的通带约等于用于产生频率整形的DPD反馈信号的通带。
以上详细描述包括对附图的参考，附图形成详细描述的一部分。附图通过图示的方式示出了可以实施本发明的具体实施例。这些实施例在本文中也称为“示例”。这些示例可以包括除了所示出或描述的那些之外的元件。然而，本发明人还考虑了仅提供所示出或描述的那些元件的实例。此外，本发明人还考虑使用所示或所述的那些元素(或其一个或多个方面)的任何组合或置换的示例，关于特定示例(或其一个或多个方面)，或关于本文示出或描述的其他示例(或其一个或多个方面)。
如果本文档与通过引用并入的任何文档之间的使用不一致，则以本文档中的用法为准。
在该文献中，术语“一”或“一个”在专利文献中是常见的，包括一个或多于一个、独立于“至少一个”或“一个或多个”的任何其他实例或用法。在本文件中，术语“或”用于表示非排他性的，例如“A或B”包括“A但不是B”、“B但不是A”和“A和B”，除非另有说明表示。在本文中，术语“包括”和“其中”用作相应术语“包括”和“其中”的等同词。此外，在以下权利要求中，术语“包括”和“包含”是开放式的，即，除了在权利要求中的该术语之后列出的元件之外的元件的系统、装置、物品、组合物、配方或工艺仍被认为属于该权利要求的范围内。此外，在以下权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记，并不旨在对其对象施加数字要求。
除非上下文另有说明，否则诸如“平行”、“垂直”、“圆形”或“方形”的几何术语不旨在要求绝对数学精度。相反，这种几何术语允许由于制造或等效功能而引起的变化。例如，如果元素被描述为“圆形”或“通常是圆形的”，则该描述仍包含不是精确圆形的组分(例如，略呈椭圆形的组分或是多边形的多边形)。
术语“电路”可以包括专用硬件电路、通用微处理器、数字信号处理器或其他处理器电路，并且可以在结构上从通用电路配置到专用电路，例如使用固件或软件。
可以在机器上执行本文讨论的任何一种或多种技术(例如，方法)。在各种实施例中，机器可以作为独立设备操作或者可以连接(例如，联网)到其他机器。在联网部署中，机器可以在服务器-客户端网络环境中以服务器机器、客户机器或两者的能力运行。在示例中，机器可以充当对等(P2P)(或其他分布式)网络环境中的对等机器。该机器可以是个人计算机(PC)，平板电脑，机顶盒(STB)，个人数字助理(PDA)，移动电话，网络设备，网络路由器，交换机或网桥，或任何能够执行指定该机器要采取的动作的指令(顺序或其他)的机器。此外，虽然仅示出了单个机器，但术语“机器”还应被视为包括单独或联合执行一组(或多组)指令以执行本文所讨论的任何一种或多种方法的任何机器集合，如云计算、软件即服务(SaaS)、其他计算机集群配置。
如本文所述，示例可以包括逻辑或多个组件或机制，或者可以由逻辑或多个组件或机制操作。电路组是在有形实体中实现的电路的集合，其包括硬件(例如，简单电路、门、逻辑等)。电路组成员资格可以随着时间的推移和基础硬件可变性而灵活。电路组包括可以单独或组合地在操作时执行指定操作的构件。在示例中，电路组的硬件可以不可变地设计以执行特定操作(例如，硬连线)。在一个例子中，电路组的硬件可以包括可变连接的物理组件(例如，执行单元、晶体管、简单电路等)，其包括物理修改的计算机可读介质(例如可变的聚集粒子的磁性、电、可移动放置等)以编码特定操作的指令。在连接物理组件时，硬件组件的基础电特性例如从绝缘体变为导体，反之亦然。指令可以使嵌入式硬件(例如，执行单元或加载机构)能够通过可变连接在硬件中创建电路组的成员，以在操作时执行特定操作的部分。因此，当设备运行时，计算机可读介质通信地耦合到电路组成员的其他组件。在示例中，任何物理组件可以用在多于一个电路组的多于一个的成员中。例如，在操作中，执行单元可以用在第一电路的第一电路中，该第一电路在一个时间点设置并由第一电路组中的第二电路重用，或者由第二电路设置在不同时间的第三电路重用。
本文描述的系统和方法的特定实现可以涉及使用可包括硬件处理器(例如，中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、硬件处理器核心或其任何组合)、主存储器和静态存储器的机器(例如，计算机系统)，其中一些或全部可以通过互连链路(例如，总线)相互通信。该机器还可包括显示单元、字母数字输入设备(例如，键盘)和用户界面(UI)导航设备(例如，鼠标)。在示例中，显示单元、输入设备和UI导航设备可以是触摸屏显示器。机器可以另外包括存储设备(例如，驱动单元)、信号生成设备(例如扬声器)、网络接口设备、以及一个或多个传感器、诸如全球定位系统(GPS)传感器、罗盘、加速度计或其他传感器。机器可以包括输出控制器，例如串行(例如，通用串行总线(USB)、并行或其他有线或无线(例如，红外(IR)、近场通信(NFC)等)连接以进行通信或控制一个或多个外围设备(例如，打印机、读卡器等)。
存储设备可以包括机器可读介质，在其上存储一个或多个数据结构或指令集(例如，软件)，其体现或由本文描述的任何一个或多个技术或功能使用。指令还可以完全或至少部分地驻留在主存储器内、静态存储器内、或者在由机器执行期间位于硬件处理器内。在示例中，硬件处理器、主存储器、静态存储器或存储设备中的一个或任何组合可以构成机器可读介质。
虽然机器可读介质可以包括单个介质，但是术语“机器可读介质”可以包括被配置为存储一个或多个指令的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库、和/或相关联的高速缓存和服务器)。
术语“机器可读介质”可以包括任何介质，其能够存储、编码或携带用于由机器执行的指令并且使得机器能够执行本公开的任何一种或多种技术，或者能够存储、编码或携带由这些指令使用或与之相关的数据结构。非限制性机器可读介质示例可以包括固态存储器、以及光学和磁性介质。在示例中，集合机器可读介质包括机器可读介质，其具有多个具有不变(例如，静止)质量的粒子。因此，集合的机器可读介质不是暂时传播信号。集合机器可读介质的具体示例可以包括：非易失性存储器，诸如半导体存储器设备(例如，电可编程只读存储器(EP ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEP ROM))和闪存设备；磁盘，如内部硬盘和可移动磁盘；磁光盘；和CD-ROM和DVD-ROM磁盘。
还可以使用传输介质经由网络接口设备利用多种传输协议(例如，帧中继，网际协议(IP)、传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)、超文本传输协议(HTTP)等)中的任何一种，通过通信网络进一步发送或接收指令。示例通信网络可以包括局域网(LAN)、广域网(WAN)、分组数据网络(例如，因特网)、移动电话网络(例如，蜂窝网络)、普通老式电话(POTS)网络、和无线数据网络(例如，称为
Figure BDA0001942299360000191
的电气和电子工程师协会(IEEE)802.11标准系列、称为/>
Figure BDA0001942299360000192
的IEEE 802.16标准系列)、IEEE 802.15.4标准系列、对等(P2P)网络等。在示例中，网络接口设备可以包括一个或多个物理插孔(例如，以太网、同轴或电话插孔)或一个或多个天线以连接到通信网络。在示例中，网络接口设备可以包括多个天线，以使用单输入多输出(SIMO)、多输入多输出(MIMO)或多输入单输出(MISO)技术中的至少一个来进行无线通信。术语“传输介质”应被视为包括能够存储、编码或携带由机器执行的指令的任何无形介质，并且包括数字或模拟通信信号或其他无形介质以便于这种软件的通信。
这里描述的方法示例可以至少部分地是机器或计算机实现的。一些示例可以包括编码有指令的计算机可读介质或机器可读介质，所述指令可操作以配置电子设备以执行如以上示例中描述的方法。这种方法的实现可以包括代码，例如微代码、汇编语言代码、更高级语言代码等。此类代码可包括用于执行各种方法的计算机可读指令。代码可以形成计算机程序产品的一部分。此外，在示例中，代码可以有形地存储在一个或多个易失性、非暂时性或非易失性有形计算机可读介质上，例如在执行期间或在其他时间。这些有形计算机可读介质的示例可以包括但不限于硬盘、可移动磁盘、可移动光盘(例如压缩盘和数字视频盘)、磁带、存储卡或棒、随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等。
以上描述旨在是说明性的而非限制性的。例如，上述示例(或其一个或多个方面)可以彼此组合使用。在阅读以上描述后，例如本领域普通技术人员可以使用其他实施例。提供摘要以符合37C.F.R.§1.72(b)，允许读者快速确定技术公开的性质。提交时的理解是，它不会用于解释或限制权利要求的范围或含义。而且，在以上详细描述中，各种特征可以组合在一起以简化本公开。这不应被解释为意图无人认领的公开特征对于任何权利要求是必不可少的。相反，发明主题可以在于少于特定公开实施例的所有特征。因此，以下权利要求作为示例或实施例被并入到具体实施方式中，其中每个权利要求自身作为单独的实施例，并且可以预期这些实施例可以以各种组合或置换彼此组合。应该参考所附权利要求以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围来确定本发明的范围。

Claims (20)

1.一种具有基矩阵频率整形的数字预失真电路，包括：
数字预失真致动器电路，被配置为执行包括至少部分地基于输入信号和一组频率整形的数字预失真参数来产生预失真的信号的操作；和
数字预失真反馈频率整形滤波器，被配置为执行包括对数字预失真反馈信号进行滤波以产生频率整形的数字预失真反馈信号的操作；
基矩阵发生器电路，被配置为执行包括至少部分地基于功率放大器反馈信号产生基矩阵的操作；
基矩阵频率整形滤波器，被配置为至少部分地基于所述基矩阵产生频率整形的基矩阵；和
数字预失真适配电路，被配置为执行包括至少部分地基于所述频率整形的基矩阵和所述频率整形的数字预失真反馈信号来产生一组修订的频率整形的数字预失真参数的操作。
2.如权利要求1所述的数字预失真电路，其中所述数字预失真反馈频率整形滤波器的通带包括所述输入信号的全部带宽，并且排除所述输入信号的带宽之外的失真项。
3.如权利要求1所述的数字预失真电路，其中所述基矩阵频率整形滤波器的通带约等于所述数字预失真反馈频率整形滤波器的通带。
4.如权利要求1所述的数字预失真电路，其中所述数字预失真反馈频率整形滤波器的增益在第一频率和高于所述第一频率的第二频率之间以倾斜斜率降低，并且其中所述基矩阵频率整形滤波器的增益也在所述第一频率和所述第二频率之间以所述倾斜斜率降低。
5.如权利要求1所述的数字预失真电路，其中所述基矩阵频率整形滤波器还被配置为执行包括将群延迟应用于所述基矩阵的操作。
6.如权利要求1所述的数字预失真电路，还包括：
放大器逆模型电路，被配置为执行包括至少部分地基于所述频率整形的基矩阵来产生估计的预失真的信号的操作；和
求和电路，被配置为执行包括产生数字预失真反馈信号的操作，其中所述数字预失真反馈信号至少部分地基于所述估计的预失真的信号和所述预失真的信号之间的差。
7.如权利要求6所述的数字预失真电路，还包括均衡器滤波器，被配置为执行包括产生均衡的预失真输入的操作，其中所述均衡器滤波器的增益在所述输入信号的带宽中的第一频率和所述输入信号的带宽中的第二频率之间减小。
8.如权利要求6所述的数字预失真电路，其中产生该组修订的频率整形的数字预失真参数包括使放大器逆模型的最小二乘成本函数最小化。
9.如权利要求1所述的数字预失真电路，还包括：
数模转换器(DAC)，被配置为执行包括至少部分地基于所述预失真的信号产生模拟预失真的信号的操作；
上倾放大器，被配置为执行包括产生上倾的预失真的信号的操作，其中所述上倾放大器具有频率相关的增益；和
功率放大器，被配置为执行包括至少部分地基于所述上倾的预失真的信号产生放大信号的操作。
10.一种使用基矩阵频率整形执行数字预失真的方法，包括：
至少部分地基于输入信号和一组频率整形的数字预失真参数来产生预失真的信号；
至少部分地基于预失真的信号产生频率整形的数字预失真反馈信号；
至少部分地基于功率放大器反馈信号产生基矩阵；
至少部分地基于所述基矩阵产生频率整形的基矩阵；和
至少部分地基于所述频率整形的基矩阵和所述频率整形的数字预失真反馈信号产生一组修订的频率整形的数字预失真参数。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述频率整形的数字预失真反馈信号的带宽约等于输入信号的带宽，并且排除所述输入信号带宽之外的失真项。
12.如权利要求10所述的方法，其中产生所述频率整形的数字预失真反馈信号由具有第一通带的数字预失真反馈频率整形滤波器执行，并且其中产生所述频率整形的基矩阵由具有约等于所述第一通带的第二通带的基矩阵频率整形滤波器执行。
13.如权利要求10所述的方法，其中产生所述频率整形的数字预失真反馈信号包括应用在第一频率和高于所述第一频率的第二频率之间以倾斜斜率减小的增益。
14.如权利要求10所述的方法，其中产生所述频率整形的基矩阵包括将群延迟应用于所述基矩阵。
15.如权利要求10所述的方法，还包括：
至少部分地基于所述频率整形的基矩阵产生估计的预失真的信号；和
产生所述数字预失真反馈信号，其中所述数字预失真反馈信号至少部分地基于所述估计的预失真的信号和所述预失真的信号之间的差。
16.如权利要求15所述的方法，通过均衡器滤波器产生均衡的预失真输入，其中所述均衡器滤波器的增益在所述输入信号的带宽中的第一频率和所述输入信号的带宽中的第二频率之间减小。
17.如权利要求15所述的方法，其中产生所述估计的预失真的信号包括应用放大器逆模型，并且其中产生所述一组修订的频率整形的数字预失真参数包括使所述放大器逆模型的最小二乘成本函数最小化。
18.如权利要求10所述的方法，还包括：
至少部分地基于所述预失真的信号由数模电路产生模拟的预失真的信号；和
由上倾放大器产生上倾的预失真的信号，其中所述上倾放大器具有频率相关的增益。
19.一种使用基矩阵频率整形执行数字预失真的系统，包括：
用于至少部分地基于输入信号和一组频率整形的数字预失真参数来产生预失真的信号的构件；和
用于产生频率整形的数字预失真反馈信号的构件；
用于至少部分地基于功率放大器反馈信号产生基矩阵的构件；
用于至少部分地基于所述基矩阵产生频率整形的基矩阵的构件；和
用于至少部分地基于所述频率整形的基矩阵和所述频率整形的数字预失真反馈信号产生一组修订的频率整形的数字预失真参数的构件。
20.如权利要求19所述的系统，其中用于产生所述频率整形的基矩阵的通带约等于用于产生所述频率整形的数字预失真反馈信号的通带。
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