CN1270492C - 用于补偿功率放大器的预失真的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种补偿功率放大器的预失真的设备和方法，包括：数字预失真电路控制器，其生成功率/相位补偿系数、温度补偿系数和频率补偿系数；查询表，其存储这些系数；预失真电路内核，其根据来自查询表的温度补偿系数补偿输入信号；和校正滤波器，其根据来自查询表的频率补偿系数补偿内核的输出信号。如果需要，可以仅根据温度和频率补偿系数之一，与功率/相位补偿系数一起，对输入信号进行预失真。功率放大器的非线性特性被精确地检查，并且由于非线性而引起的失真得到补偿。

Description

用于补偿功率放大器的预失真的设备和方法

技术领域

本发明涉及放大器电路，具体而言，涉及补偿功率放大器中的失真的设备和方法。

背景技术

与模拟移动通信系统相比，数字移动通信系统具有更宽的信号带宽，它使得数字移动通信系统能够更高速地发送更多的信号。在这种系统中，信号被转换为射频(RF)信号并发送一定距离。RF功率放大器用于移动通信系统的最终传输步骤，以使传输能够实现。

在RF功率放大器中，以相同的输出放大率对每一输入信号进行放大中的一个因素是线性度。遗憾地，大多数功率放大器的线性范围不宽，以至在线性范围之外的区域放大的信号失真并被输出，这是不期望的。

因此发展了改善功率放大器的失真特性的方法。这些方法包括前馈法、包络线反馈法、和预失真法。其中，预失真法因其对于较宽的带宽具有相对的高性能和操作低成本而得到了广泛应用。

图1显示了根据现有技术的补偿功率放大器中的预失真的设备。该设备包括：数字预失真电路(DPD)10，用于根据特定的补偿系数(Vcoef)预失真基带数字信号(Vref)；数模转换器(DAC)20，用于将从数字预失真电路10输出的数字信号(Vd)转换为模拟信号(Vda)；和上变频器30，用于将从数模转换器20输出的基带信号(Vda)上变频为射频信号(Vdf)。该设备还包括功率放大器(PA)40，用于放大从上变频器30输出的模拟射频信号(Vdf)，并将放大的信号提供给定向耦合器50。另外，下变频器60将在定向耦合器50分支之后反馈的模拟射频信号(Vfbrf)下变频为基带信号(VFBA)。模数转换器(ADC)70将从下变频器60输出的模拟信号(Vfba)转换为数字信号(Vfb)。而且，数字预失真电路控制器(DPDC)80比较基带数字输入信号(Vref)和从模数转换器70输出的信号(Vfb)，并生成用来补偿功率放大器40的非线性特性的补偿系数(Vcoef)。定向耦合器50检测从功率放大器40输出的一部分模拟射频信号(Vmrf)，并将该信号的剩余部分发送至下变频器60。

图2显示了根据现有技术的数字预失真电路10。数字预失真电路包括：瞬时功率测量单元11，用于检测输入数字信号(Vref)的功率电平；查询表12，用于存储从数字预失真电路控制器80施加的多个系数(Vcoef)，并将由瞬时功率测量单元11施加的功率电平所选择的补偿系数输出；和预失真电路内核13，用于利用从查询表12发送的补偿系数对输入数字信号(Vref)进行预失真。然后，将合成信号Vd发送到数模转换器20。

图3显示了根据现有技术，补偿功率放大器的预失真的方法。参考这种方法描述图1所示的用于补偿功率放大器的预失真的设备的操作。

根据现有技术，用于补偿功率放大器的预失真的设备大致有两种操作模式：初始模式，用于测量功率放大器的非线性特性；和正常模式，用于利用在初始模式中检测的补偿系数对输入信号进行补偿，并输出补偿后的信号。

在初始模式中，将基带数字信号作为训练信号输入到预失真补偿设备(步骤S1)。训练信号用于检测功率放大器的整个工作区域的非线性特性，它被同时施加于数字预失真电路10和数字预失真电路控制器80。

数字预失真电路10输出输入的数字信号，不对其进行预失真。从数字预失真电路10输出的数字信号通过数模转换器20被转换为模拟基带信号，然后该模拟基带信号被施加于上变频器30，并被上变频为射频信号。

从上变频器30输出的模拟射频信号在功率放大器40中被放大至预定的电平并由此输出(步骤S2)。定向耦合器50检测功率放大器40的一部分输出信号，其余部分的输出信号反馈至下变频器60。输入到功率放大器40的信号被非线性地失真并被输出。

在接收到已经在定向耦合器50被分支的模拟射频信号时，下变频器60将其下变频至基带信号，并将基带信号施加于模数转换器70。然后，模数转换器70将接收的模拟信号转换为数字信号。

数字预失真电路控制器80对从模数转换器70输出的数字信号和在前面的步骤中已经输入至数字预失真电路10的训练信号进行比较(步骤S3)，根据比较结果分析信号的失真状态，生成补偿系数，并将补偿系数(Vcoef)施加于数字预失真电路10(步骤S4)。

数字预失真电路10以功率电平对补偿系数进行分类，并将其存储在查询表12中。在这种情况下，补偿系数是基于输入到数字预失真电路10的数字信号的瞬时功率电平而分类的，并且功率电平作为用于输出补偿系数的地址。

以这种方式，在初始模式中检查功率放大器40的失真状态。然后，当用于线性化失真状态的补偿系数被完全存储在数字预失真电路10的查询表中时，用于补偿功率放大器的预失真的设备在正常模式中运行。在正常模式中，判断输入到数字预失真电路10的信号是否为正常信号(步骤S5)。

如果正常信号被输入到数字预失真电路10和数字预失真电路控制器80，则数字预失真电路10的瞬时功率测量单元11检测输入信号的功率电平并将其应用于查询表12。然后，查询表12通过将功率电平作为地址而提取补偿系数，并将相应的补偿系数应用于预失真电路内核13。

预失真电路内核13预失真输入信号和补偿系数，并将其输出至数模转换器20。从数模转换器20输出的模拟信号在经由上变频器30后，被输入至功率放大器40。

输入到功率放大器40的模拟信号是已经对于数字预失真电路10中的功率放大器的非线性特性进行补偿过的信号，以使功率放大器40输出无失真的、正常的信号。

功率放大器40的输出信号经由定向耦合器50、下变频器60和模数转换器70，从而施加于数字预失真电路控制器80。

然后，数字预失真电路控制器80重分析反馈的信号。如果重新发生了失真，则数字预失真电路控制器80生成更新的补偿系数并将其记录/存储在数字预失真电路10的查询表12中(步骤S7)。当预失真补偿设备在正常模式中运行时，得到补偿系数并在查询表12中将其更新/存储的操作被称为“适配”。

如果正常信号相继输入到用于补偿功率放大器40的预失真的设备(步骤S8)，则不断执行预补偿并检测输入信号以及更新补偿系数的过程，如果没有输入信号则终止该过程(步骤S9)。

图4A、4B、5A和5B是显示通用的功率放大器的非线性特性的图。具体地，图4A和4B显示了根据温度变化的增益特性和相位特性，图5A和5B显示了根据频率变化的增益特性和相位特性。

通常，功率放大器的非线性特性可以被粗略地分为AM-AM和AM-PM特性。AM-AM特性是增益特性根据输入到功率放大器的信号大小而非线性变化。AM-PM特性是输出信号的相位根据输入到功率放大器的信号大小而变化。

AM-AM特性和AM-PM特性导致生成频谱再生，使得当信号输入到功率放大器时，信号被失真并输出，而且传输系统的整个性能被破坏。

因此，为了消除功率放大器的这种非线性特性，使用预失真电路。预失真电路通过根据输入信号的大小而持续保持功率放大器的增益并调整不根据输入信号大小而改变的输出信号的相位，提高发射器的整体性能。

然而，如图4A、4B、5A和5B所示，非线性特性也随温度或频率而改变。而且，未能对由于这些因素而导致的记忆效应进行补偿也将降低预失真电路的性能。于是，现有的用于补偿功率放大器预失真的设备至少具有以下问题。

由于输入信号是通过使用补偿系数而没有考虑输入信号的温度变化或频率变化，而简单地被预补偿的，所以预失真电路不能根据功率放大器中的输入信号的温度变化或频率变化而对记忆效应进行准确补偿。

另外，在正常模式中输入到数字预失真电路的信号不是覆盖整个工作区域的训练信号，所以通过适配模式而更新的补偿系数不能准确地补偿功率放大器的非线性特性。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种设备和方法，其通过改善(enhance)功率放大器的非线性特性而减少功率放大器的失真，从而补偿由于功率放大器中的温度变化所引起的记忆效应。

本发明的另一个目的是提供一种设备和方法，其通过改善功率放大器的非线性特性而减小功率放大器的失真，从而补偿由于功率放大器中的频率变化所引起的记忆效应。

本发明的另一个目的是提供一种设备和方法，其通过改善功率放大器的非线性特性而减小功率放大器的失真，从而补偿由于功率放大器中的温度和频率变化所引起的记忆效应。

通过提供一种设备而得到这些和其它的目的和优点，根据一个实施例，这种设备包括数字预失真电路控制器，其比较从功率放大器反馈的信号以及输入信号，并根据比较结果生成温度补偿系数或频率补偿系数。然后数字预失真电路使用一个或多个补偿系数补偿输入信号，这一个或多个补偿系数至少包括由数字预失真电路控制器生成的温度补偿系数和频率补偿系数之一。补偿可以包括通过预失真输入信号而增加功率放大器的线性度，使得其具有与放大器的温度和/或频率失真特性相反的温度和/或频率失真特性。

在另一实施例中，进一步提供了用于补偿功率放大器的预失真的设备，包括：数字预失真电路控制器，用于将从功率放大器反馈的信号和输入信号进行比较，并生成功率/相位补偿系数和温度补偿系数；瞬时功率测量单元，用于测量输入信号的瞬时功率；平均功率测量单元，用于计算瞬时功率测量单元的输出信号的平均功率；查询表，用于存储功率/相位补偿系数和温度补偿系数，并输出对应于输入信号的瞬时功率和平均功率的补偿系数；和预失真电路内核，用于通过使用从查询表输出的功率/相位补偿系数和温度补偿系数，对输入信号进行预补偿。

在另一实施例中，进一步提供了用于补偿功率放大器的预失真的设备，包括：数字预失真电路控制器，用于将从功率放大器反馈的信号和输入信号进行比较，并生成功率/相位补偿系数和频率补偿系数；瞬时功率测量单元，用于测量输入信号的瞬时功率；查询表，用于存储功率/相位补偿系数，并输出对应于输入信号的瞬时功率的补偿系数；预失真电路内核，用于通过使用从查询表输出的功率/相位补偿系数，对输入信号进行预补偿；和校正滤波器，用于利用从数字预失真电路控制器输出的频率补偿系数对预失真电路内核的输出信号进行预补偿。

在另一实施例中，进一步提供了用于补偿功率放大器的预失真的设备，包括：数字预失真电路控制器，用于将从功率放大器反馈的信号和输入信号进行比较，并生成功率/相位补偿系数、温度补偿系数和频率补偿系数；瞬时功率测量单元，用于测量输入信号的瞬时功率；平均功率测量单元，用于计算瞬时功率测量单元的输出信号的平均功率；第一查询表，用于存储功率/相位补偿系数和温度补偿系数，并输出对应于输入信号的瞬时功率和平均功率的补偿系数；预失真电路内核，用于通过使用从查询表输出的功率/相位补偿系数和温度补偿系数，对输入信号进行预补偿；和校正滤波器，用于通过向预失真电路内核的输出信号施加频率补偿系数，而补偿功率放大器的频率失真特性。

在另一实施例中，进一步提供了一种方法，用于补偿功率放大器的预失真，在该功率放大器中功率放大器的非线性特性被补偿，该方法包括：通过使用训练信号，生成/存储对应于瞬时功率或平均功率电平的频率补偿系数和温度补偿系数；以及根据输入信号的瞬时功率或平均功率，对输入信号进行预补偿。

在另一实施例中，进一步提供了一种用于补偿功率放大器的预失真的方法，包括：生成对应于训练信号的瞬时功率和平均功率电平的温度补偿系数；将温度补偿系数存储在查询表中；按照输入信号的瞬时功率和平均功率电平，施加查询表中存储的温度补偿系数；用施加的温度补偿系数对输入信号进行预补偿；以及重生成新的温度补偿系数。

在另一实施例中，进一步提供了一种用于补偿功率放大器的预失真的方法，包括：生成与功率放大器的频率特性相反的频率补偿系数；将该频率补偿系数施加于输入信号；以及生成新的频率补偿系数。

在另一实施例中，进一步提供了一种用于补偿功率放大器的预失真的方法，包括：通过训练信号的平均功率，生成/存储频率补偿系数；通过由施加频率补偿系数而补偿的信号的瞬时功率和平均功率，生成/存储温度补偿系数；通过施加对应于输入信号的瞬时功率和平均功率的温度补偿系数，对输入信号进行预补偿；通过使用相应的频率补偿系数，对经过温度补偿的信号进行补偿；以及对于通过功率放大器反馈的信号，重生成新的频率补偿系数和新的温度补偿系数。

在另一实施例中，一种设备对功率放大器的预失真进行补偿，该功率放大器的非线性特性被补偿，该设备包括：控制器，其将从放大器反馈的信号和输入信号进行比较，并生成温度补偿系数，作为频率补偿系数；和通过使用由该设备生成的多个补偿系数而对输入信号进行补偿的设备。

在另一实施例中，一种用于补偿功率放大器的预失真的设备包括：一设备，其将从功率放大器反馈的信号和输入信号进行比较，并生成功率/相位补偿系数和温度补偿系数；功率测量单元，其测量输入信号的瞬时功率；平均功率测量单元，其生成瞬时功率测量单元的输出信号的平均功率；查询表，其存储功率/相位补偿系数和温度补偿系数，并将对应于输入信号的瞬时功率和平均功率的补偿系数输出；和预失真电路内核，其通过使用从查询表中输出的功率/相位补偿系数和温度补偿系数，对输入信号进行预补偿。

在另一实施例中，一种用于补偿功率放大器的预失真的设备包括：一设备，其将从功率放大器反馈的信号和输入信号进行比较，并生成功率/相位补偿系数和频率补偿系数；功率测量单元，其测量输入信号的瞬时功率；数据恢复机制，其存储功率/相位补偿系数，并输出对应于输入信号的功率的补偿系数；预失真电路内核，其通过使用从数据恢复机制中输出的功率/相位补偿系数，对输入信号进行预补偿；和校正机制，用从设备中输出的频率补偿系数对预失真电路内核的输出信号进行预补偿。

在另一实施例中，一种用于补偿功率放大器的预失真的方法包括：由训练信号的瞬时功率和平均功率电平，生成温度相关的信息；将温度相关的信息存储在查询表中；根据输入信号的瞬时功率和平均功率，至少施加一条在查询表中存储的温度相关信息；用施加的温度相关信息对输入信号进行预补偿；以及重生成新的温度相关信息。

本发明的其它优点和特征将在下面的说明书中部分得以体现，并且对于本领域一般技术人员，可以在对下文的分析或本发明的实践中部分了解本发明。本发明的优点可以按照所附权利要求中特别指出的方式实现并得到。

附图说明

参考附图详细描述本发明，其中相似的参考数字指代相似的元件，附图中：

图1是显示用于补偿功率放大器的预失真的通用设备的结构的原理框图；

图2是显示根据现有技术的数字预失真电路的结构的原理框图；

图3是根据现有技术的用于补偿功率放大器的预失真的方法的流程图；

图4A和4B显示了在通用功率放大器中，根据温度变化的增益和相位特性；

图5A和5B显示了在通用功率放大器中，根据频率变化的增益和相位特性；

图6是显示根据本发明的一个实施例，用于补偿功率放大器的预失真的设备的结构的原理框图；

图7是显示根据本发明的一个实施例，用于补偿功率放大器的预失真以补偿温度变化特性的设备的结构的框图；

图8是根据本发明的一个实施例，用于补偿功率放大器的预失真以补偿温度变化特性的方法的流程图；

图9是显示根据本发明的一个实施例，用于补偿功率放大器的预失真以补偿频率特性的设备的结构框图；

图10是根据本发明的一个实施例，用于补偿功率放大器的预失真以补偿频率特性的方法的流程图；

图11显示了根据本发明的一个实施例，用于补偿功率放大器的预失真以补偿宽带频率和温度失真特性的设备的结构框图；

图12是根据本发明的一个实施例，用于补偿功率放大器的预失真以补偿宽带频率和温度失真特性的方法的流程图；

图13显示了根据本发明的一个实施例，用于补偿功率放大器的预失真以补偿窄带频率和温度失真特性的设备的结构框图；和

图14是根据本发明的一个实施例，用于补偿功率放大器的预失真以补偿窄带频率和温度失真特性的方法的流程图。

具体实施方式

图6是显示根据本发明的一个实施例的补偿功率放大器的预失真的设备的示例结构的原理框图。该设备沿一条信号通道包括数字预失真电路100、数模转换器200和上变频器300。该设备沿另一条信号通道包括下变频600、模数转换器700和数字预失真电路控制器800。

数字预失真电路100使用第一补偿系数(Vcoef1)和第二补偿系数(Vcoef2)对输入的数字信号(Vref)进行预失真。数模转换器200将从数字预失真电路100施加的数字信号转换为模拟信号(Vda)。并且上变频器300将来自数模转换器200的基带信号(Vda)上变频至射频信号(Vdf)。

功率放大器400放大来自上变频器300的射频信号(Vdf)，并将其提供给定向耦合器500。然后，下变频器600将来自定向耦合器500的分支信号(Vfbrf)转换为基带信号(Vfba)。模数转换器700将模拟信号(Vfba)转换为数字信号(Vfb)。而且，数字预失真电路控制器800比较从模数转换器700输出的信号(Vfb)和基带数字输入信号(Vref)，并由此生成第一补偿系数(Vcoef1)和第二补偿系数(Vcoef2)，以补偿由功率放大器400的温度和频率变化所引起的非线性特性。

第一补偿系数(Vcoef1)对应功率/相位补偿系数，第二补偿系数(Vcoef2)至少对应温度补偿系数和频率补偿系数之一。

本发明的预失真补偿设备可以具有与相关现有技术相同或类似的构造，只是数字预失真电路控制器800生成对于功率放大器的温度和/或操作频率的补偿系数，且数字预失真电路100基于生成的补偿系数对输入信号进行预补偿，以增加功率放大器的线性度而不管功率放大器的温度或频率(或它们的变化)如何。

图7显示了数字预失真电路的一种可能的实施方式，以及操作控制器800的方式。如图所示，数字预失真电路控制器800基于从功率放大器400反馈的信号，生成功率/相位补偿系数和温度补偿系数。然后数字预失真电路100使用从数字预失真电路控制器800输入的功率/性和温度失真特性相反的功率/相位补偿系数(Vcoef1)和温度补偿系数(Vcoef2)。

数字预失真电路100包括：查询表110，用于在表中存储从预失真电路控制器800施加的功率/相位补偿系数(Vcoef1)和温度补偿系数(Vcoef2)；瞬时功率测量单元120，用于检测输入信号(Vref)的功率电平，并将其作为查询表110的控制信号而输出；平均功率测量单元130，用于计算从瞬时功率测量单元120输出的瞬时功率的平均功率，并将其作为查询表110的控制信号而输出；和预失真电路内核140，用于使用从查询表110施加的功率/相位补偿系数和温度补偿系数，对输入信号(Vref)进行预失真，并将其输出。

功率放大器400的温度变化取决于输入信号(Vref)的平均功率。于是，通过改变输入信号(Vref)的平均功率并将其输入到数字预失真电路100，可以在功率放大器400中按照平均功率测量不同温度。即，如果输入功率放大器的信号的平均功率高，则功率放大器内部的温度高；而如果平均功率低，则功率放大器的内部温度低。

查询表110包括多个表，每个表包括从数字预失真电路控制器800施加并按平均功率排列的功率/相位补偿系数(Vcoef1)和温度补偿系数(Vcoef2)。表中的块地址是在由瞬时功率测量单元120检测的功率电平的基础上确定的。

图8是根据本发明，用于补偿功率放大器的预失真的方法的流程图。可以参考这种方法解释图7的预失真补偿设备的操作。

本发明的预失真补偿设备的操作大致包括三种模式：初始模式，用于测量功率放大器的非线性特性；正常模式，用于通过使用在初始模式中检测的补偿系数而补偿输入信号，并将其输出；和适配模式，用于生成在正常模式中发生的功率放大器的非线性特性的补偿系数，用于测量功率放大器的非线性特性；正常模式，用于通过使用在初始模式中检测的补偿系数而补偿输入信号，并将其输出；和适配模式，用于生成在正常模式中发生的功率放大器的非线性特性的补偿系数，并不断更新/存储它。

在初始模式中，训练信号被输入到数字预失真电路100(步骤S11)。训练信号经由数模转换器200和上变频器300，并被施加于功率放大器400。训练信号在功率放大器400中放大并从功率放大器400输出，经由下变频器600和模数转换器700，并被输入到数字预失真电路控制器800。

在接收到信号(Vfb)时，数字预失真电路控制器800将其与输入信号(Vref)进行比较，并生成功率/相位补偿系数(Vcoef1)，以补偿功率放大器500的功率/相位失真特性(步骤S12)。在已经对功率/相位进行补偿之后，数字预失真电路控制器800还生成功率放大器400的温度补偿系数(Vcoef2)。

功率/相位补偿系数(Vcoef1)和温度补偿系数(Vcoef2)被发送至查询表110，并存储在由平均功率测量单元130指定的表的相应瞬时功率测量单元120所指定的块中。即，对应于各功率电平的补偿系数是通过控制训练信号的瞬时功率和平均功率而生成的，该补偿系数然后被存储在查询表110的相应表中。在补偿系数存储在查询表110中之后，如果正常信号未输入到数字预失真电路100，则使用训练信号生成补偿系数并将其存储(步骤S15)。

当正常信号输入数字预失真电路100时，根据由瞬时功率测量单元120和平均功率测量单元130测量的正常信号的瞬时功率和平均功率，将存储在查询表110中的功率/相位补偿系数和温度补偿系数施加于预失真电路内核140(步骤S16)。此时，瞬时功率和平均功率用作用来提取存储在查询表110中的补偿系数的地址。偿，并将其输出(步骤S17)，而且预补偿的信号(Vd)通过功率放大器400被输出，并反馈至数字预失真电路控制器800。

数字预失真电路控制器800将反馈信号(Vfb)与输入信号(Vref)进行比较，以重分析功率放大器400的输出特性。如果生成了新的功率/相位补偿系数(Vcoef1)和新的温度补偿系数(Vcoef2)，则数字预失真电路控制器800存储用于更新的新补偿系数(S18)。此时，生成的补偿系数存储在对应于由瞬时功率测量120和平均功率测量单元130测量的瞬时功率和平均功率的块中。

然后，判断连续输入的信号是否为正常信号(步骤S19)。如果输入的信号是正常信号，则持续执行预补偿输入信号并更新补偿系数的过程。但是，如果输入的信号不是正常信号，则终止该过程(步骤S20)。

图9是显示根据本发明，对功率放大器的预失真进行补偿以补偿由频率特性引起的记忆效应的设备的框图。该设备包括：数字预失真电路控制器800，用于生成功率放大器的功率/相位补偿系数(Vcoef1)和频率补偿系数(Vcoef2)；和数字预失真电路100，用于利用从数字预失真电路控制器800输入的功率/相位补偿系数和频率补偿系数对输入信号进行预补偿。

数字预失真电路100包括：查询表110，用于存储从数字预失真电路控制器800施加的功率/相位补偿系数(Vcoef1)；瞬时功率测量单元120，用于测量输入信号(Vref)的瞬时功率，并将其作为查询表110的控制信号而输出；预失真电路内核140，用于通过使用从查询表110施加的功率/相位补偿系数而对输入信号进行补偿；和校正滤波器(均衡器)150，用于利用从数字预失真电路控制器800输入的频率补偿系数(Vcoef2)，对从预失真电路内核140施加的信号进行补偿，并将其输出。

波器(均衡器)150，用于利用从数字预失真电路控制器800输入的频率补偿系数(Vcoef2)，对从预失真电路内核140施加的信号进行补偿，并将其输出。

查询表110被划分为多个块，每一块存储从数字预失真电路控制器800施加的功率/相位补偿系数(Vcoef1)。此时，查询表110按照由瞬时功率测量单元120检测的功率电平存储功率/相位补偿系数。

图10是用于补偿功率放大器的预失真的方法的流程图。可以参考该流程图描述图9的预失真补偿设备的操作。

用于测量功率放大器的非线性特性的训练信号被输入到数字预失真电路100(步骤S1)。训练信号通过模数转换器和上变频器施加于功率放大器，然后通过功率放大器、下变频器和模数转换器输入到数字预失真电路控制器800。

数字预失真电路控制器800将通过功率放大器接收的训练信号和初始输入信号进行比较，并生成功率放大器的功率/相位补偿系数(Vcoef1)和频率补偿系数(Vcoef2)(步骤S22和S23)。

功率/相位补偿系数(Vcoef1)被发送至查询表110，并存储在由瞬时功率测量单元120指定的块中，而频率补偿系数(Vcoef2)被发送至校正滤波器150(步骤S24)。

在将补偿系数存储在查询表110之后，通过使用训练信号，按照功率电平生成补偿系数，并保存该补偿系数，直至正常信号输入到数字预失真电路100。当正常信号输入到数字预失真电路100时(步骤S25)，存储在查询表110中对应于由瞬时功率测量单元120测量的瞬时功率的功率/相位补偿系数被施加于预失真电路内核140。

预失真电路内核140将功率/相位补偿系数施加于输入信号(Vref)，以补偿功率放大器的功率/相位失真特性，并将其输出(步骤S26)。校正滤波器150用从数字预失真电路控制器800接收的频率补偿系数(Vcoef2)对从预失真电路内核140输出的信号进行补偿，并将其输出(步骤S27)。

从数字预失真电路100输出的信号(Vd)输入到功率放大器，一部分信号(Vd)从功率放大器输出，其余部分反馈至数字预失真电路800。

数字预失真电路控制器800通过比较反馈信号(Vfb)和输入信号(Vref)而重分析功率放大器的输出特性。当生成新的功率/相位补偿系数(Vcoef1)时，存储补偿系数以更新查询表110(步骤S28)。新生成的功率/相位补偿系数存储在对应于由瞬时功率测量单元120测量的瞬时功率的块中。

重判断连续输入的信号是否为正常信号(步骤S29)。如果信号是正常信号，则执行预补偿输入信号并更新补偿系数的过程。如果输入的信号不是正常信号，则终止该过程(步骤S30)。

图11是显示根据本发明，用于补偿功率放大器的预失真以补偿宽带频率和温度失真特性的设备的结构框图。

如图11所示，预失真补偿设备包括：数字预失真电路控制器800，用于通过比较从功率放大器反馈的信号和输入信号而生成用于补偿功率放大器的非线性特性的功率/相位补偿系数、温度补偿系数和频率补偿系数；和数字预失真电路100，用于从在由数字预失真电路控制器800输入之后存储的补偿系数中，提取对应于输入信号(Vref)的补偿系数，并用该补偿系数对输入信号进行预补偿。

数字预失真电路100包括：第一查询表110，用于存储由数字预失真电路控制器800生成的功率/相位补偿系数和温度补偿系数(Vcoef1)；第二查询表160，用于存储由数字预失真电路控制器800生成的频率补偿系数(Vcoef2)；瞬时功率测量单元120，用于测量输入信号(Vref)的瞬时功率，并将其作为第一查询表110的控制信号而输出；平均功率测量单元130，用于计算从瞬时功率测量单元120输出的瞬时功率的平均功率，并将其作为第一和第二查询表110和160的控制信号而输出；预失真电路内核140，用于通过使用从第一查询表110施加的功率/相位补偿系数和温度补偿系数，对输入信号进行补偿；和校正滤波器150，用于通过使用从第二查询表160施加的频率补偿系数，对预失真电路内核140的输出信号进行补偿。

第一查询表110包括多个表。这些表根据从数字预失真电路控制器800施加的功率/相位补偿系数和温度补偿系数而排列。表中的块地址是基于瞬时功率而确定的。

第二查询表160根据平均功率鉴别出从数字预失真电路控制器800施加的频率补偿系数(Vcoef2)，并将其存储。

图12是根据本发明，用于补偿功率放大器的预失真的方法的流程图。参考图12描述图11的预失真补偿设备的操作。

当训练信号在经由功率放大器之后输入到数字预失真电路时(步骤S21)，数字预失真电路控制器800比较反馈训练信号和反馈之前的训练信号(Vref)，并生成用于补偿功率放大器的频率失真特性的频率补偿系数(Vcoef2)(步骤S22)。

频率补偿系数(Vcoef2)发送至第二查询表160，并存储在由平均功率测量单元130指定的块中。控制训练信号的平均功率，并且根据各平均功率而生成的频率补偿系数(Vcoef2)存储在第二查询表的相应块中。

通过使用训练信号而补偿温度引起的记忆效应，该训练信号因频率而引起的记忆效应已经通过使用频率补偿系数而得到补偿。

经频率补偿的训练信号被通过功率放大器输入到数字预失真电路控制器800。预失真电路控制器800比较反馈训练信号和反馈之前的训练信号，并生成用于补偿功率放大器的功率/相位失真特性和温度失真特性的功率/相位补偿系数和温度补偿系数(Vcoef1)(步骤S23)。

功率/相位补偿系数和温度补偿系数(Vcoef1)存储在第一查询表110中(步骤S24)。根据输入信号的平均功率将补偿系数分组以形成表，并且存储块由各个表中的瞬时功率指定。

以这种方式，按照功率电平生成补偿系数并将补偿系数存储在第一和第二查询表110和160中，直至正常信号输入到数字预失真电路100。

当正常信号输入到数字预失真电路100时(步骤S25)，存储在由正常信号的瞬时功率和平均功率所指定的第一查询表110中的功率/相位补偿系数和温度补偿系数被施加于预失真电路内核140。即，通过将输入信号的瞬时功率和平均功率用作地址，提取在相应的块中存储的补偿系数。

预失真电路内核140通过向输入信号(Vref)施加功率/相位补偿系数和温度补偿系数，预补偿功率放大器的功率/相位失真特性和温度失真特性。

预失真电路内核140中补偿的信号被施加于校正滤波器150并经过频率补偿(步骤S27)。即，当信号输入校正滤波器150时，从第二查询表160施加频率补偿系数，并且校正滤波器150预补偿来自预失真电路内核140的信号。频率补偿系数是存储在由正常信号的平均值所指定的块中的一个值。

从校正滤波器150输出的信号在经由功率放大器之后被输出，信号的一部分被反馈至数字预失真电路控制器800。数字预失真电路控制器800比较反馈信号(Vfb)和输入信号(Vref)，并重分析功率放大器的输出特性。如果生成了新的功率/相位补偿系数、新的温度补偿系数(Vcoef1)或新的频率补偿系数(Vcoef2)，则数字预失真电路控制器800将相应的补偿系数存储在第一查询表110或第二查询表160中，用于更新(步骤S28)。新生成的补偿系数存储在对应于平均功率测量单元130测量的平均功率的块中。

重判断连续输入的信号是否为正常信号(步骤S29)。如果该信号是正常信号，则执行预补偿输入信号并更新补偿系数的过程。如果输入的信号不是正常信号，则终止该过程(步骤S30)。

图13是显示根据本发明，用于补偿功率放大器的预失真以补偿窄带频率和温度失真特性的设备的结构框图。如图13所示，本发明的预失真补偿设备包括：数字预失真电路控制器800，用于通过比较从功率放大器反馈的信号(Vfb)和窄带输入信号(Vref)，生成用于补偿功率放大器的非线性特性的功率/相位补偿系数、温度补偿系数和频率补偿系数；查询表110，用于存储由数字预失真电路控制器800生成的功率/相位补偿系数和温度补偿系数(Vcoef1)；瞬时功率测量单元120和平均功率测量单元130，分别用于测量输入信号(Vref)的瞬时功率和平均功率，并将其作为查询表110的控制信号而输出；预失真电路内核140，用于通过使用从查询表110施加的功率/相位补偿系数和温度补偿系数而补偿输入信号；和校正滤波器150，用于通过使用从输入预失真电路控制器800发送的频率补偿系数(Vcoef2)而补偿预失真电路内核140的输出信号，并将其输出。

查询表110包括多个表，这些表按照平均功率区别功率/相位补偿系数及温度补偿系数(Vcoef1)，并且每一个表包括用于根据瞬时功率而区别并存储补偿系数的块。

图14是根据本发明的用于补偿功率放大器的预失真的方法的流程图。将参考图14描述图13的预失真补偿设备的操作。

训练信号在功率放大器中放大并从功率放大器输出，然后输入至数字预失真电路控制器800(步骤S31)。数字预失真电路控制器800将从功率放大器反馈的训练信号与反馈之前的训练信号进行比较，并生成用于补偿窄带频率失真特性的频率补偿系数(Vcoef2)(步骤S32)。

训练信号通过功率放大器被输入至数字预失真电路控制器800，该训练信号根据频率失真特性的记忆效应已经通过施加频率补偿系数(Vcoef2)而得到补偿。

数字预失真电路控制器800将反馈训练信号与输入到功率放大器的训练信号进行比较，并按照各个平均功率等级生成功率/相位补偿系数和温度补偿系数(Vcoef1)。

在数字预失真电路控制器800中生成的功率/相位补偿系数和温度补偿系数(Vcoef1)存储在查询表110中，查询表110包括由各平均功率分组的表(步骤S34)。在这种情况下，功率/相位补偿系数和温度补偿系数(Vcoef1)存储在与输入信号(Vref)的瞬时功率相对应的块中。

当窄带频率信号输入到数字预失真电路100时(步骤S35)，对应于窄带频率信号的瞬时功率和平均功率的功率/相位补偿系数和温度补偿系数施加于预失真电路内核140。

预失真电路内核140将功率/相位补偿系数和温度补偿系数施加于窄带频率信号，以补偿功率放大器的功率/相位失真特性和温度失真特性，并将其输出(步骤S36)。

校正滤波器150通过使用从数字预失真电路控制器800施加的频率补偿系数(Vcoef2)，对在预失真单路内核140中经过温度补偿后输出的信号进行预补偿(步骤S37)。此时，施加作为频率补偿系数(Vcoef2)的在数字预失真电路控制器800中生成的频率失真系数(Vcoef2)。

从校正滤波器150输出的信号(Vd)在经由功率放大器之后被输出，它的一部分反馈至数字预失真电路控制器800。

数字预失真电路控制器800将反馈信号(Vfb)和窄带频率信号进行比较，并重分析功率放大器的输出特性。如果生成了新的功率/相位补偿系数或新的温度补偿系数，则数字预失真电路控制器800将相应的补偿系数(Vcoef1)存储在查询表110中，用于更新(步骤S38)。另外，如果生成了新的频率补偿系数(Vcoef2)，则数字预失真电路控制器800将新的频率补偿系数施加于施加到校正滤波器150的信号上。

如果窄带频率信号连续输入到数字预失真电路(步骤S39)，则持续执行预补偿窄带频率信号并更新补偿系数的过程。然而，如果没有输入窄带频率信号，则终止该过程(S40)。

如上所示，根据本发明的实例实施例的用于补偿功率放大器的预失真的设备和方法具有以下优点。首先，通过补偿由于温度变化和频率特性变化以及功率放大器的功率/相位失真特性所引起的记忆效应，可以改善由于功率放大的非线性特性引起的退化。其次，可以期望以下的工业可行性，即最大效率地操作小容量的功率放大器。第三，功率放大器的温度变化是通过使用输入信号的平均功率而检测的，无需使用温度探测器。于是，它的构造简单，维护及修理方便，且没有对于温度探测器的额外成本。第四，由于信号无失真的发送所以提高了数据传输的可靠性。

上述实施例和优点仅是示例性的，不构成对本发明的限定。所给出的教导可以应用于其它类型的设备。本发明的说明书是说明性的，不限定权利要求的范围。对于本领域一般技术人员，可以看出许多改动、修改及变化。在权利要求书中，装置加功能的条款覆盖这里描述的结构，和结构的等同物以及等同结构共同执行列举的功能。

Claims (13)

1.一种用于减少功率放大器的失真的设备，包括：

控制器，用于比较从功率放大器反馈的信号和输入信号，并根据比较结果生成至少一个温度补偿系数和至少一个频率补偿系数；和

预失真电路，其根据由控制器生成的系数调整输入信号。

2.如权利要求1的设备，其中预失真电路包括：

第一查询表，其存储由控制器生成的温度补偿系数；

预失真电路内核，其根据第一查询表中存储的温度补偿系数来补偿输入信号；

校正滤波器，其根据频率补偿系数来补偿预失真电路内核的输出信号；

瞬时功率测量单元，其测量输入信号的瞬时功率；和

平均功率测量单元，其测量瞬时功率测量单元的输出信号的平均功率。

3.如权利要求2的设备，其中输入信号是窄带频率信号。

4.如权利要求2的设备，进一步包括：

第二查询表，其在输入信号是宽带频率时按照平均功率存储多个频率补偿系数。

5.如权利要求2的设备，其中第一查询表包括多个表，这些表按照平均功率进行排列以区别温度补偿系数。

6.如权利要求2的设备，其中第一查询表包括多个块，这些块按照瞬时功率存储按照平均功率区别的温度补偿系数。

7.如权利要求1的设备，其中控制器和预失真电路是数字设备。

8.一种用于减少功率放大器的失真的方法，包括：

根据训练信号确定瞬时功率电平或平均功率电平；

根据瞬时功率电平或平均功率电平生成并存储至少一个频率补偿系数和至少一个温度补偿系数；以及

按照输入信号的瞬时功率或平均功率，使用存储的至少一个频率补偿系数和至少一个温度补偿系数来预补偿输入信号。

9.如权利要求8的方法，其中预补偿步骤还包括：

生成更新的频率补偿系数和新的温度补偿系数；以及

根据至少一个更新的系数来预补偿输入信号。

10.一种用于减少功率放大器的失真的方法，包括：

根据训练信号的平均功率电平，生成并存储至少一个频率补偿系数；

根据通过施加频率补偿系数而被补偿的信号的瞬时功率和平均功率，生成并存储至少一个温度补偿系数；

通过施加对应于输入信号的瞬时功率和平均功率的温度补偿系数之一，补偿输入信号；

使用对应的频率补偿系数之一，补偿经过温度补偿的信号；以及

根据从功率放大器反馈的信号，重生成新的频率补偿系数和新的温度补偿系数。

11.如权利要求10的方法，其中重生成的步骤包括：

比较经过温度和频率预补偿的信号和输入信号，并根据比较结果生成新的频率补偿系数和新的温度补偿系数；以及

存储新的温度补偿系数。

12.如权利要求10的方法，其中根据输入到功率放大器的信号的瞬时功率电平或平均功率电平，将频率补偿系数和温度补偿系数存储在查询表中。

13.如权利要求10的方法，其中瞬时功率和平均功率用作用来存储频率补偿系数或温度补偿系数的地址。

Images