CN116667863A - 通讯装置以及用于补偿通讯装置的频率响应失真的方法 - Google Patents

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CN116667863A CN202210153373.7A CN202210153373A CN116667863A CN 116667863 A CN116667863 A CN 116667863A CN 202210153373 A CN202210153373 A CN 202210153373A CN 116667863 A CN116667863 A CN 116667863A
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Abstract

本发明提供一种通讯装置以及用于补偿该通讯装置的频率响应失真的方法，该通讯装置包含传送路径、接收路径、预失真电路以及预等化器。该传送路径依据一预失真测试信号产生一输出测试信号，而该接收路径依据该输出测试信号产生一第一反馈信号，其中该预失真电路是依据该第一反馈信号被校正。于该预失真电路的校正完成后，该预失真电路依据一单音信号产生一第二反馈信号，其中该预等化器是依据该第二反馈信号被校正。于该预等化器的校正完成后，一传输信号先被该预等化器以及该预失真电路处理后再接着通过该传送路径被输出至该通讯装置外部。

Description

通讯装置以及用于补偿通讯装置的频率响应失真的方法
技术领域
本发明是关于通讯装置的信号预处理，尤指一种通讯装置以及用于补偿该通讯装置的频率响应失真的方法
背景技术
在现有的无线宽频通讯装置中，使用了各种信号处理方法以提升线性度。然而，这些信号处理技术存在某些问题。例如，当这些信号处理方法以改善线性度为目的去对一无线宽频通讯装置中的某一信号进行预处理时，该无线宽频通讯装置的频率响应却会因为该预处理而失真。
因此，需要一种新颖的方法及相关架构，以在没有副作用或较不会带来副作用的情况下解决相关技术的问题。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种通讯装置以及用于补偿该通讯装置的频率响应失真的方法，以在不会造成或较不容易造成频率响应失真的情况下提升该通讯装置的线性度。
本发明至少一实施例提供一种通讯装置。该通讯装置包含一传送路径、一接收路径、一预失真电路以及一预等化器，其中该预失真电路以及该预等化器均位于该传送路径的前端。该传送路径可依据一预失真(pre-distortion)测试信号产生一输出测试信号，而该接收路径可依据该输出测试信号产生一第一反馈信号，其中该预失真电路是依据该第一反馈信号被校正。于该预失真电路的校正完成后，该预失真电路可依据一单音(singletone)信号产生一第二反馈信号，其中该预等化器是依据该第二反馈信号被校正。尤其，于该预等化器的校正完成后，一传输信号可先被该预等化器以及该预失真电路处理后再接着通过该传送路径被输出至该通讯装置外部。
本发明至少一实施例提供一种用于补偿一通讯装置的频率响应失真的方法，其中该方法包含：利用该通讯装置的一传送路径依据一预失真测试信号产生一输出测试信号，并且利用该通讯装置的一接收路径依据该输出测试信号产生一第一反馈信号，以依据该第一反馈信号校正该通讯装置的一预失真电路；以及于该预失真电路的校正完成后，利用该预失真电路依据一单音信号产生一第二反馈信号，以依据该第二反馈信号校正该通讯装置的一预等化器。尤其，于该预等化器的校正完成后，一传输信号可先被该预等化器以及该预失真电路处理后再接着通过该传送路径被输出至该通讯装置外部。
依据本发明的实施例所提供的通讯装置以及方法，该预等化器能补偿因为针对包含有低通滤波器的路径进行预失真处理而导致的频率响应失真。另外，本发明的实施例不会大幅地增加额外成本。因此，本发明能在没有副作用或较不会带来副作用的情况下解决相关技术的问题。
附图说明
图1为依据本发明一实施例之在一通讯装置中估测数字预失真系数的示意图。
图2为依据本发明一实施例之一种用于补偿图1所示之通讯装置的频率响应失真的方法的工作流程。
图3为依据本发明一实施例之校正图1所示之通讯装置内的一数字预失真电路的示意图。
图4为依据本发明一实施例之校正图1所示之通讯装置内的一数字预失真预等化器的示意图。
图5为依据本发明一实施例之校正图1所示之通讯装置内的一数字预失真电路以及一数字预失真预等化器的校正完成后的运作。
图6为依据本发明一实施例之一数字预失真预等化计算电路的某些实施细节。
图7为依据本发明一实施例之分别对应于多个测试频率的多个振幅响应值的示意图。
图8为依据本发明一实施例之分别对应于多个测试频率的多个补偿增益的示意图。
具体实施方式
图1为依据本发明一实施例之在一通讯装置诸如收发器10中估测数字预失真(digital pre-distortion，简称DPD)系数的示意图。如图1所示，收发器10可包含一传送路径110TX、一接收路径110RX、一DPD电路120、一DPD预等化器(pre-equalizer)130。在本实施例中，传送路径110TX可包含一数字类比转换器111TX(digital-to-analog converter，图中标示为DAC)、一传送滤波器112TX、一混波器113TX以及一功率放大器114TX，而接收路径110RX可包含一类比数字转换器111RX(analog-to-digital converter，图中标示为ADC)、一接收滤波器112RX、一混波器113RX以及一衰减器114RX。在本实施例中，收发器10可另包含一DPD计算电路140以及一DPD预等化计算电路150，其中收发器10可先利用DPD计算电路140校正DPD电路120，再接着利用DPD预等化计算电路150校正DPD预等化器130。具体来说，DPD电路120在被校正完成后可用来补偿传送路径110TX中的功率放大器114TX的非线性失真，以及DPD预等化器130在被校正完成后可用来补偿于传送路径110TX以及接收路径110RX的任一者包含一滤波器(例如传送滤波器112TX及/或接收滤波器112RX)的情况下DPD电路120于被校正后所产生的频率响应失真。例如，当传送路径110TX及/或接收路径110RX包含任一滤波器，DPD电路120在被校正后会依据此滤波器的频率响应产生频率响应失真，而此频率响应失真可被DPD预等化器130的频率响应补偿/抵销。另外，DPD电路120以及DPD预等化器130均位于该传送路径110TX的前端，而在DPD电路120以及DPD预等化器130的校正均完成后，一传输信号可先被DPD预等化器130以及DPD电路120处理后再接着通过传送路径110TX(例如通过耦接至传送路径110TX的天线)被输出至收发器10外部。在本实施例中，收发器10可利用其内的多工器(multiplexer)160及170(在图中标示为「MUX」以求简明)控制DPD电路120与DPD预等化器130的校正信号路径(例如利用其内的一控制器产生多个控制信号以分别用于控制多工器160及170选择致能其上方路径及其下方路径的其中一者)，而关于校正DPD电路120与DPD预等化器130的细节将于后续段落说明。
图2为依据本发明一实施例之一种用于补偿一通讯装置诸如图1所示之收发器10的频率响应失真的方法的工作流程。需注意的是，图2所示之工作流程仅为了说明之目的，并非对本发明的限制。尤其，一或多个步骤可于图2所示之工作流程中被新增、删除或修改。此外，只要不妨碍整体结果，这些步骤并非必须完全依照图2所示之顺序执行。
在步骤S210中，该通讯装置利用其内的一传送路径依据一预失真测试信号产生一输出测试信号。
在步骤S220中，该通讯装置利用其内的一接收路径依据该输出测试信号产生一第一反馈信号。
在步骤S230中，该通讯装置依据该第一反馈信号校正其内的一预失真电路。
为便于理解步骤S210到S230的运作，请参考图3。收发器10(例如其内的控制器)可控制多工器160致能(enable)其上方路径并且除能(disable)其下方路径以旁通(bypass)DPD预等化器130与DPD电路120，使得一预失真测试信号TESTDPD在不进行DPD预等化器130与DPD电路120的预处理的情况下被输入至传送路径110TX，并且依序经由数字类比转换器111TX、传送滤波器112TX、混波器113TX以及功率放大器114TX处理后产生一输出测试信号TESTOUT。输出测试信号TESTOUT可接着被传送至接收路径110RX，并且依序经由衰减器114RX、混波器113RX、接收滤波器112RX以及类比数字转换器111RX处理后产生一第一反馈信号FB1。DPD计算电路140可将第一反馈信号FB1与预失真测试信号TESTDPD进行比较以估测功率放大器114TX所造成的非线性失真，并据以计算出一组系数以作为DPD电路120内的滤波器的系数，使得DPD电路120能针对传送信号进行预失真处理以补偿功率放大器114TX所造成的非线性失真。
由于传送路径110TX包含有传送滤波器112TX而接收路径110RX包含有接收滤波器112RX，因此收发器10以图3的所示的信号路径校正DPD电路120后，DPD电路120的频率响应会失真。例如，当传送滤波器112TX与接收滤波器112RX均为低通滤波器时，由于低通滤波器的振幅响应在高频带会被往下抑制，因此经由校正后的DPD电路120进行等化补偿反而会使振福响应在高频带被往上抬起。因此，本发明在后续的步骤可估测DPD电路120于校正后的频率响应并据以进行预等化处理，以解决上述频率响应失真的问题。
在步骤S240中，于该预失真电路的校正完成后，该通讯装置利用该预失真电路依据一单音(single tone)信号产生一第二反馈信号。
在步骤S250中，该通讯装置依据该第二反馈信号校正其内的一预等化器。
为便于理解步骤S240到S250的运作，请参考图4。收发器10(例如其内的控制器)可控制多工器170致能其上方路径并且除能其下方路径以旁通DPD预等化器，使得一单音信号TESTPreEQ在不经由DPD预等化器130进行预处理的情况下被输入至DPD电路120。尤其，在DPD电路120于步骤S230完成校正后，DPD电路120可被致能以依据单音信号TESTPreEQ产生一第二反馈信号FB2。DPD预等化计算电路150可依据第二反馈信号FB2计算出一组系数以作为DPD预等化电路130内的滤波器的系数，使得DPD预等化电路130能针对DPD电路120于校正后所产生的频率响应失真进行补偿。
如图5所示，在DPD电路120与DPD预等化器130均被校正完成后，收发器10(例如其内的控制器)可控制多工器160致能其下方路径并且除能其上方路径、以及控制多工器170致能其下方路径并且除能其上方路径，以使一传输信号TXDATA可先依序被DPD预等化器130以及DPD电路120处理后再接着通过传送路径110TX被输出至收发器10外部。
图6为依据本发明一实施例之DPD预等化计算电路150的某些实施细节。在本实施例中，DPD预等化计算电路150可借由多个测试频率对单音信号TESTPreEQ进行扫频，以依据第二反馈信号FB2取得分别对应于该多个测试频率的多个补偿增益，并且依据该多个补偿增益校正DPD预等化器130。例如，该多个测试频率包含M个测试频率(M可为大于一的正整数)，其中DPD预等化计算电路150可在单音信号TESTPreEQ的频率被设为该M个频率中的一第一频率的情况下依据第二反馈信号FB2取得对应于该第一频率的一第一补偿增益，接着在单音信号TESTPreEQ的频率被设为该M个频率中的一第二频率的情况下依据第二反馈信号FB2取得对应于该第二频率的一第二补偿增益，并且依此类推，在单音信号TESTPreEQ的频率被设为该M个频率中的一第M频率的情况下依据第二反馈信号FB2取得对应于该第M频率的一第M补偿增益。
如图6所示，DPD预等化计算电路150可包含一时域对频域转换电路诸如离散傅立叶转换(Discrete Fourier Transform,DFT)电路151(在图6中标示为「DFT」以求简明)、一通道估测器(channel estimator)诸如一绝对值计算电路152(在图6中标示为「振幅＝|响应|」以便于理解)、一倒数计算电路153(在图6中标示为「1/振幅」以便于理解)以及逆离散傅立叶转换(Inverse Discrete Fourier Transform,IDFT)电路154(在图6中标示为「IDFT」以求简明)。针对取得对应于该多个测试频率中的任一测试频率ftone的一补偿增益之运作，DPD预等化计算电路150可将单音信号TESTPreEQ的频率设为测试频率ftone，其中DPD预等化计算电路150(例如其内的离散傅立叶转换电路151)可对第二反馈信号FB2进行时域对频域转换(例如离散傅立叶转换，其在实作上可用快速傅立叶转换(Fast FourierTransform,FFT)来实施)以取得对应于测试频率ftone的一频域转换结果，接着DPD预等化计算电路150(例如其内的绝对值计算电路152)可对该频域转换结果进行绝对值计算以取得对应于测试频率ftone的一振幅响应值，以及DPD预等化计算电路150(例如其内的倒数计算电路153)可对该振幅响应值进行倒数计算以取得该补偿增益。
举例来说，当单音信号TESTPreEQ的频率设为测试频率ftone时可用时域信号Ssingle_tone(t)来表示单音信号TESTPreEQ对应于时间参数t的值，其中时域信号Ssingle_tone(t)可用下列式子表示：
「e」可代表尤拉数(Euler's number)，而「π」可代表圆周率。DPD电路120可对时域信号Ssingle_tone(t)进行预失真处理以取得预失真时域信号Ssingle_tone_dpd(t)，如下：
Ssingle_tone_dpd(t)＝fdpd(Ssingle_tone(t))
其中fdpd()可代表上述预失真处理的运算子。例如，DPD电路120可包含有限脉冲响应(finite impulse response,FIR)滤波器，并且这个有限脉冲响应滤波器可接收时域信号Ssingle_tone(t)并据以输出预失真时域信号Ssingle_tone_dpd(t)。接着，离散傅立叶转换电路151可基于离散参数n对预失真时域信号Ssingle_tone_dpd(t)进行离散傅立叶转换以取得对应于频率参数f的频域信号Ssingle_tone_dpd(f)如下：
「N」可代表Ssingle_tone_dpd(n)的取样数，而「j」可代表该通道估计器可依据频域信号Ssingle_tone_dpd(f)进行通道估计以取得对应于频率参数f的一振幅响应值|Ssingle_tone_dpd(f)|以及一相位响应值∠Ssingle_tone_dpd(f)，例如绝对值计算电路152可对频域信号Ssingle_tone_dpd(f)进行绝对值计算以取得对应于测试频率ftone的振幅响应值|Ssingle_tone_dpd(ftone)|。
假设DPD预等化计算电路150是在320百万赫(megahertz，简称MHz)的频宽(例如-160MHz到160MHz)内以10MHz为间隔的多个测试频率对单音信号TESTPreEQ进行扫频，则绝对值计算电路152可分在单音信号TESTPreEQ被设为该多个测试频率的情况下取得分别对应于该多个测试频率的多个振幅响应值|Ssingle_tone_dpd(f)|，如图7所示。由于DPD电路120是在信号路径上包含有低通滤波器(例如传送滤波器112TX及接收滤波器112RX)的情况下被校正，因此DPD电路120在校正后会具有类似高通滤波器的特性。为了补偿DPD电路120所产生的高通滤波特性，倒数计算电路153可针对该多个测试频率的每一者计算该多个振幅响应值|Ssingle_tone_dpd(f)|的每一者的倒数，以取得分别对应于该多个测试频率的多个补偿增益SPreEQ(f)，如图8所示。举例来说，倒数计算电路153可在单音信号TESTPreEQ的频率被设为测试频率ftone的情况下计算振幅响应值|Ssingle_tone_dpd(ftone)|的倒数以取得对应于测试频率ftone的补偿增益SPreEQ(ftone)如下：
在取得分别对应于该多个测试频率的多个补偿增益SPreEQ(f)后，逆离散傅立叶转换电路154可对多个补偿增益SPreEQ(f)进行频域对时域转换诸如逆离散傅立叶转换(在实作上可用逆快速傅立叶转换(Inverse Fast Fourier Transform,IFFT)来实施)，以取得一组系数(例如预等化系数)。举例来说，DPD预等化器可包含一滤波器(例如有限脉冲响应滤波器或无限脉冲响应(infinite impulse response,IIR)滤波器)，而该组系数可用来作为该滤波器的系数，使得该滤波器的具有上述多个补偿增益SPreEQ(f)所形成的振幅响应。
需注意的是，DPD预等化计算电路150内的每个子电路(例如离散傅立叶转换电路151、绝对值计算电路152、倒数计算电路153以及逆离散傅立叶转换电路154)可分别以专用于上述计算的计算电路来实施。在某些实施例中，DPD预等化计算电路150内某些较复杂的计算(例如离散傅立叶转换电路及/或逆离散傅立叶转换)可使用专属的计算电路，而某些较简易的计算(例如绝对值计算及/或倒数计算)可由离散傅立叶转换电路151及/或逆离散傅立叶转换电路154内部既有的计算电路来执行、或者由DPD预等化计算电路150外部既有的计算电路来执行，但本发明不限于此。
总结来说，本发明利用DPD电路120对输入信号进行预失真处理以补偿功率放大器114TX的非线性失真。由于在校正DPD电路120时信号路径上的滤波器特性会涉及其中，导致DPD电路120在被校正后的频率响应会失真(例如具有高通滤波特性)，因此本发明利用DPD预等化器130提供一个和DPD电路120的频率响应失真相抵消的频率响应(例如低通滤波特性)，以补偿DPD电路120所产生的频率响应失真。另外，本发明的实施例不会大幅地增加额外成本。因此，本发明能在没有副作用或较不会带来副作用的情况下解决相关技术的问题。
以上所述仅为本发明之较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做之均等变化与修饰，皆应属本发明之涵盖范围。
【符号说明】
10:收发器
110TX:传送路径
111TX:数字类比转换器
112TX:传送滤波器
113TX:混波器
114TX:功率放大器
110RX:接收路径
111RX:类比数字转换器
112RX:接收滤波器
113RX:混波器
114RX:衰减器
120:数字预失真电路
130:数字预失真预等化器
140:数字预失真计算电路
150:数字预失真预等化计算电路
160,170:多工器
S210～S250:步骤
TESTDPD:预失真测试信号
FB1:第一反馈信号
TESTPreEQ:单音信号
FB2:第二反馈信号
TXDATA:传输信号
151:离散傅立叶转换电路
152:绝对值计算电路
153:倒数计算电路
154:逆离散傅立叶转换电路。

Claims (10)

1.一种通讯装置，包含：
一传送路径，用来依据一预失真测试信号产生一输出测试信号；
一接收路径，用来依据该输出测试信号产生一第一反馈信号；
一预失真电路，位于该传送路径的前端，其中该预失真电路是依据该第一反馈信号被校正；以及
一预等化器，位于该传送路径的前端，其中于该预失真电路的校正完成后，该预失真电路依据一单音信号产生一第二反馈信号，以及该预等化器是依据该第二反馈信号被校正；
其中于该预等化器的校正完成后，一传输信号先被该预等化器以及该预失真电路处理后再接着通过该传送路径被输出至该通讯装置外部。
2.根据权利要求1所述的通讯装置，还包含：
一预等化计算电路，用来借由多个测试频率对该单音信号进行扫频，以依据该第二反馈信号取得分别对应于该多个测试频率的多个补偿增益，并且依据该多个补偿增益校正该预等化器。
3.根据权利要求2所述的通讯装置，其中针对取得对应于该多个测试频率中的任一测试频率的一补偿增益的运作，该预等化计算电路将该单音信号的频率设为该测试频率，对该第二反馈信号进行时域对频域转换以取得对应于该测试频率的一频域转换结果，对该频域转换结果进行绝对值计算以取得对应于该测试频率的一振幅响应值，以及对该振幅响应值进行倒数计算以取得该补偿增益。
4.根据权利要求3所述的通讯装置，其中该预等化器包含一滤波器，以及该预等化计算电路对该多个补偿增益进行频域对时域转换，以取得一组系数作为该滤波器的系数。
5.根据权利要求1所述的通讯装置，其中该预失真电路是用来补偿该传送路径中的一功率放大器的非线性失真。
6.根据权利要求1所述的通讯装置，其中该预等化器是用来补偿于该传送路径以及该接收路径的任一者包含一滤波器的情况下该预失真电路于被校正后所产生的频率响应失真。
7.一种用于补偿一通讯装置的频率响应失真的方法，包含：
利用该通讯装置的一传送路径依据一预失真测试信号产生一输出测试信号；
利用该通讯装置的一接收路径依据该输出测试信号产生一第一反馈信号；
依据该第一反馈信号校正该通讯装置的一预失真电路；
于该预失真电路的校正完成后，利用该预失真电路依据一单音信号产生一第二反馈信号；以及
依据该第二反馈信号校正该通讯装置的一预等化器；
其中于该预等化器的校正完成后，一传输信号先被该预等化器以及该预失真电路处理后再接着通过该传送路径被输出至该通讯装置外部。
8.根据权利要求7所述的方法，其中依据该第二反馈信号校正该预等化器包含：
用多个测试频率对该单音信号进行扫频，以依据该第二反馈信号取得分别对应于该多个测试频率的多个补偿增益；以及
依据该多个补偿增益校正该预等化器。
9.根据权利要求8所述的方法，其中取得对应于该多个测试频率中的任一测试频率的一补偿增益包含：
将该单音信号的频率设为该测试频率；
对该第二反馈信号进行离散傅立叶转换以取得对应于该测试频率的一离散傅立叶转换结果；以及
对该离散傅立叶转换结果进行绝对值计算以取得对应于该测试频率的该补偿增益。
10.根据权利要求9所述的方法，其中依据该多个补偿增益校正该预等化器包含：
对该多个补偿增益进行反离散傅立叶转换，以取得一组系数，其中该组系数是用来当作该预等化器中的一滤波器的系数。
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