CN1543059B - 增强型预失真方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种方法可以包括确定信号的功率电平和发出该信号的发射机的温度等级。可以将功率电平和温度等级中的至少之一与含有预失真系数的查寻表进行比较。该方法可以根据比较使信号预失真。此外，还公开了一种与该方法有关的设备。

Description

增强型预失真方法和设备 
技术领域
本发明一般涉及预失真方法，尤其涉及结合放大器使用的预失真方法。 
背景技术
目前的宽带码分多址(W-CDMA)第三代(3G)系统很有可能构成一种用于移动语音、视频和高速数据通信的基础设施。随着固定网络中宽带因特网业务的数量的不断增长，习惯了家里具有宽带环境的人们现在也开始期待一种类似宽带的移动环境。因此，3G系统不断发展，以容纳更多的用户和提供宽带移动数据通信。 
目前已开发了第三代系统的网络和基站发收信机(BTS)；然而，这些BTS并不具备提供全部3G移动业务所需的性能。下一阶段的设备应当能支持更大的容量和更快的数据业务，比如W-CDMA和CDMA2000系统的高速下行链路分组接入(HSDPA)。然而，高容量BTS所需的总功耗要比现有较低容量BTS所需的总功耗高，这是因为，高容量BTS使用了更多的射频(RF)载波并且具有更多的基带信号处理单元。这种增加的功耗使得难以利用现有BTS基础设施来实现高容量BTS。具体地说，高容量BTS中所实现的功率放大器所产生的热量大大高于现有BTS基础设施的排放热量。提升高容量BTS中所用的功率放大器的线性度使得它们可用于现有BTS基础设施中。 
理论上，放大器在其整个动态范围内提供一致的增益，这样，放大器的输出信号才会是输入信号的正确的放大形式。然而，实际上，放大器将呈现出非理想特性，比如非线性幅度和相位失真，这些失真不是所希望的并且可能导致使用这种放大器的系统的性能下降。 
这种失真所带来的一种影响是产生等于输入频率分量的整数倍的和值与差值的输出频率。这种影响被称为互调失真(IMD)，并且 尤其不希望它出现在设计用于多载波或多信道系统中的高功率射频(RF)放大器中。例如，无线系统中所用的宽带放大器可能因为放大某一波段上以固定频率间隔出现的多个信道而产生各种不希望的互调产物。 
为了弥补放大器的非线性，可以使放大器工作在线性范围内。也就是说，放大器的功率值越低，放大器所呈现的非线性度越小。然而，这可能不必要地限制了放大器的可接受工作范围，这是因为，放大器必须工作在最大功率输出以下以免所不希望的非线性。 
另一种可行的线性化方法包括：在放大器现场(field)实现之前先利用一个测试阶段对放大器进行测试。在预先测试阶段，可以将测试信号放大，可以快速地对相应的输出信号进行抽样，然后可以将输入信号与抽样输出信号进行比较，以便在进行抽样时确定放大器所特有的失真参数。这些失真参数(也称为系数)可以用来改变放大器的输入信号，从而使其输出尽可能是线性的。这一用于弥补放大器的非线性的技术不用考虑放大器的物理工作状态随着放大器的现场老化可能会有什么变化。此外，所确定的失真参数可能并不是对各种放大器输入信号而言都是最佳的。 
发明内容
鉴于现有技术存在的前述问题，提出本发明的方法，包括：对发射机的输入信号进行预失真，以产生要由放大器放大的预失真信号，所述预失真基于产生的信号的功率电平、放大器的温度等级和来自放大器的输出信号；以及分别将功率电平和温度等级与至少一个功率电平阈值和至少一个温度等级阈值进行比较。 
通过本发明，可抑制放大器的非线性幅度和相位失真，由此避免放大器性能的恶化。 
附图说明
在本发明的一例实施方式中，确定发射机的当前工作状态，并根据这一确定使发射机的信号预失真。 
在本发明的一例实施方式中，确定发射机的工作状态包括：确定信号的功率电平和发出该信号的发射机的温度等级。该方法将功率电 平和温度等级(temperature level)与保存在查寻表中的值进行比较，并根据比较使信号预失真。可以根据功率电平的确定，或者可以根据所确定的功率电平和温度等级，使信号预失真。 
根据以下给出的详细描述和附图，可以更充分地理解本发明的举例实施方式，其中同样的单元用同样的标号来表示，所给出的这些描述和附图只是为了举例说明，因此，并不限定本发明的举例实施方式，其中： 
图1示出了根据本发明的一例实施方式的实现预失真方法的发射机； 
图2示出了根据本发明的一例实施方式的查寻表； 
图3示出了根据本发明的一种实施方式的过程的流程图； 
图4示出了根据本发明的一种实施方式的过程的流程图的续图； 
图5示出了根据本发明的一种实施方式的过程的流程图的续图； 
具体实施方式
图6示出了根据本发明的一种实施方式的过程的流程图的续图；和 
图7示出了根据本发明的一种实施方式的过程的流程图的续图。 
这里所描述的本发明的举例实施方式只不过是为了说明本发明。因此，不应认为这些举例实施方式是要限定本发明。 
首先，将描述根据本发明的实施方式的发射机。其次，将描述使信号预失真的方法。最后，将描述本发明的可选择的实施方式。 
发射机实施方式
图1示出了根据本发明的一例实施方式的实现预失真方法的发射机100。发射机100可以用多个发射信号的设备来实现。例如，发射机100可以使用于基站收发信机(BTS)、收发信机等中。 
发射机100包括预失真块110、温度传感器120、存储器130和放大器部分140。源信号x(n)被输入到发射机100并经预失真块110 处理。初始源信号x(n)可能经受也可能不经受预失真块110的预失真。也就是说，预失真块110可以将未经改变的初始源信号x(n)传送到放大器140进行放大，然后由发射机100输出。不过，预失真块110也可以在预失真块110和/或存储器130中使初始源信号x(n)预失真。 
预失真系数一般可以描述成复数，它们可以用来与源信号x(n)相乘，以便改变源信号x(n)的工作范围。 
预失真块110输出预失真信号y(n)，该信号是源信号x(n)的预失真形式。预失真信号y(n)被放大器140所接收和放大。然后，放大器140输出与输入信号x(n)有线性关系的输出信号z(n)。无论预失真信号y(n)还是输出信号z(n)都被反馈到预失真块110，以估算预失真函数。 
预失真块110可以根据预失真信号y(n)的功率电平(平均值或瞬时值)和温度传感器120提供的温度值使源信号x(n)预失真。预失真信号y(n)的功率电平和/或温度传感器120提供的温度值通常定义了发射机100的物理工作状态。当温度传感器120的取样出现时，该温度值是放大器140的瞬时或平均温度值。 
预失真块110包括存储器(未示出)，该存储器存储几组用于使源信号x(n)预失真的系数，这些系数由温度传感器120提供的温度值和预失真信号y(n)的功率电平所索引。保存在预失真块110中的这些系数与先前接收到的进而被预失真的源信号x(n)有关。或者，预失真块110可以从存储器130中获得用于使输入信号x(n)预失真的系数。因此，根据所得到的功率和温度值至少之一使源信号x(n)预失真。 
存储器130包括系数查寻表，该表通常如图2中所示。查寻表131包括与各种功率电平和温度等级有关的系数。根据发射机100的状态，即当前温度和功率电平，访问存储器130中的查寻表131并选择系数，以使源信号x(n)预失真。 
如图2中所示，查寻表131包括三个功率值范围，如范围1、范围2和范围3所示。这些功率范围沿图2的横轴所标示。图2的纵轴表示温度范围。范围1包括一组系数，这组系数被称为“范围1系数”。范围2包括三组系数，这三组系数被称为“范围2系数1”、“范围2系数2”和“范围2系数3”。范围3包括四组系数，这四组系数被称为“范围3系数1”、“范围3系数2”、“范围3系数3”和“范围3系数4”。 
功率电平从预失真信号y(n)中得到，而温度等级从温度传感器120中得到。如上所述所得到的功率电平和温度等级的组合代表发射机100(尤其是放大器140)的状态。这一状态用来从查寻表131中选择一组系数。例如，如果预失真信号y(n)功率电平为-6dB，则将选择“范围1系数”。另一方面，如果预失真信号y(n)功率电平为-3dB，并且温度传感器120检测到温度等级落在所界定的“范围2系数2”的范围内，则将选择“范围2系数2”，以使源信号x(n)预失真。 
普通技术人员容易理解，本发明并不局限于图2中所示的功率范围和温度等级。根据任何给定的发射机和/或放大器的设计要求，可以实现任意多个功率范围和温度等级。 
使信号预失真的方法的实施方式
下面，将结合图3-7详述根据本发明的一例实施方式的使输入信号x(n)预失真的一种具体方法。 
图3-7示出了根据本发明的一例实施方式的预失真方法的流程图。所示的流程图的原理可以用硬件和/或软件来实现。尽管在讨论图3-7中所示的流程图的功能性时涉及到图1中所示的发射机100，然而，应当理解，这只是为了举例说明。因此，本发明并不局限于图1中所示的硬件的具体介绍。 
图3的流程图从启动块S210开始。启动块S210代表根据本发明的一例实施方式的过程的初始化。功能S220说明了由发射机100接收到的一个发送信号的请求。在发射机100的情况下，该请求将使得产生输出信号z(n)。如果这是发射机100的最初的初始化，那么发射机可以不用预失真(功能S230)发出输出信号z(n)。利用功能S240，可以得到预失真信号y(n)的功率电平和放大器140的温度等级。预失真信号y(n)的功率电平可以通过反馈到预失真块110的反馈信号得到，温度等级可以由温度传感器120来提供。 
接着，在功能S250中，判断所确定的功率电平是落在第一功率范围内还是小于等于第一功率电平。例如，功率范围是否在范围1内。 范围1或第一功率电平可以保存在存储器中，比如保存在预失真块110的存储器(未示出)中或存储器130的查寻表131中。 
图4示出了如果满足功能S250的条件时所出现的过程。具体地说，在功能S310中，预失真块110可以利用功能S240的所确定功率电平(范围1)所特有的一组系数(“范围1系数”)使输入信号x(n)预失真。所确定功率电平所特有的这组“范围1系数”可以从预失真块110的存储器和/或存储器130的查寻表131中得到。一旦功能S310被处理，预失真过程就在功能S320结束。 
然而，如果不满足功能S250的条件，那么随后将是图5所示的过程。具体地说，功能S410用来判断所确定的功率电平是落在第二功率范围(范围2)内还是小于等于第二功率电平。范围2或第二功率电平可以保存在存储器中，比如保存在预失真块110的存储器中或存储器130的查寻表131中。 
如果满足功能S410的条件，那么图5中所示的过程进至功能S420。功能S420评估温度传感器120所检测到并提供给预失真块110的放大器140的温度等级。具体地说，功能S420判断温度等级是否小于等于第一温度值。第一温度值可以保存在存储器中，比如保存在预失真块110的存储器中或存储器130的查寻表131中。如果温度等级小于等于第一温度值，那么，预失真块110可以利用功能S240中所确定的功率电平和温度等级所特有的一组系数(“范围2系数1”)使输入信号x(n)预失真(功能S430)。所确定功率电平和温度等级所特有的“范围2系数1”系数可以从预失真块110的存储器和/或存储器130的查寻表131中得到。 
然而，如果不满足功能S420的条件，那么图5中所示的过程进至功能S440。功能S440可以判断温度等级(来自功能S240)是否小于等于第二温度值。第二温度值可以保存在存储器中，比如保存在预失真块110的存储器中或存储器130的查寻表131中。如果温度等级小于等于第二温度值，那么，预失真块110可以利用功能S240中所确定的功率电平和温度等级所特有的一组系数(“范围2系数2”)使输 入信号x(n)预失真(功能S450)。所确定功率电平和温度等级所特有的“范围2系数2”可以从预失真块110的存储器和/或存储器130中得到。 
如果不满足功能S440的条件，那么图5中所示的过程进至图6中所示的流程图。如图中所示，功能S510可以判断温度等级(来自功能S240)是否小于等于第三温度值。第三温度值可以保存在存储器中，比如保存在预失真块110的存储器中或存储器130的查寻表131中。如果温度等级小于等于第三温度值，那么，预失真块110可以利用功能S240中所确定的功率电平和温度等级所特有的一组系数(“范围2系数3”)使输入信号x(n)预失真(功能S520)。所确定功率电平和温度等级所特有的“范围2系数3”可以从预失真块110的存储器和/或存储器130的查寻表131中得到。 
否则，如果不满足功能S510的条件，那么可以要求进一步处理(功能S530)。该进一步处理可以包括：激活用于表示发射机100中的可能错误状态的错误指示。这一错误状态可以表示可能对发射机100造成损坏的温度状况或者发射机100的处理代码可能无法处理或不期望的温度状态。 
图7示出了如果不满足图4的功能S410时随后的流程图。具体地说，功能S610可以用来判断所确定的功率电平是落在第三功率范围(范围3)内还是小于等于第三功率电平。范围3或第三功率电平可以保存在存储器中，比如保存在预失真块110的存储器中或存储器130的查寻表131中。如果满足功能S610的条件，那么图6中所示的过程进至功能S420并如前面所讨论那样由此进行下去。然而，在图2中所示的查寻表131的情况下，当使输入信号x(n)预失真时，可以使用包括预失真的附加系数在内的一个附加温度范围。 
否则，如果不满足功能S610的条件，那么可以要求进一步处理(功能S620)。该进一步处理可以包括：激活用于表示发射机100中的可能错误状态的错误指示。这一错误状态可以表示可能对发射机100造成损坏的功率电平或者发射机100的处理代码可能无法处理或 不期望的功率电平。 
可选择的实施方式
尽管示出存储器130与发射机100结合，然而这只是为了举例说明。也就是说，存储器130操作上还可以通过其他设备或单元与发射机100连接。一种这样的设备可能是与发射机100通信的BTS。 
尽管本发明的一例实施方式描述了根据三个功率范围以及每个范围内各自的1、3和4个温度值得到预失真系数，然而这只是为了举例说明。按照任意给定的发射机的设计要求的需要，还可以采用其他组合方式的范围和温度值。 
因此，虽然描述了本发明的这些举例实施方式，显然它们可以按多种方式变化。这些变化不要被认为是违背本发明的举例实施方式的精神和范围，并且，对熟练技术人员而言，显然所有这些修改都应包含在随后的权利要求书的范围内。 

Claims (8)

1.一种使信号预失真的方法，包括：
对发射机的输入信号进行预失真，以产生要由放大器放大的预失真信号，所述预失真基于产生的信号的功率电平、放大器的温度等级和来自放大器的输出信号；
其中预失真步骤包括：
确定预失真信号的功率电平；
确定放大器的温度等级；
分别将功率电平和温度等级与至少一个功率电平阈值和至少一个温度等级阈值进行比较；和
根据比较使输入信号预失真。
2.如权利要求1所述的方法，还包括访问存储器以检索用于对输入信号进行预失真的系数。
3.如权利要求2所述的方法，其中访问包括：从存储在存储器中的系数查询表中检索系数。
4.如权利要求2所述的方法，其中访问包括：从根据至少一个功率范围和至少一个温度等级进行索引的系数查寻表中检索系数。
5.如权利要求4所述的方法，其中访问包括：从根据三个功率范围进行索引的系数查寻表中检索系数，三个功率范围中的第一范围包括一个规定的温度等级，三个功率范围中的第二范围包括两个规定的温度等级，而三个功率范围中的第三范围包括四个规定的温度等级。
6.如权利要求1所述的方法，其中比较包括：将所确定的功率电平和温度等级与多个功率电平阈值和多个温度等级阈值进行比较。
7.如权利要求6所述的方法，其中如果所确定的功率电平小于第一功率值，则利用所保存的系数而与所确定的温度等级无关地使信号预失真。
8.如权利要求6所述的方法，其中如果所确定的功率电平大于第一功率电平阈值，则利用所保存的系数根据所确定的功率电平和所确定的温度等级使信号预失真。
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