RU2685284C1 - Устройство цифровой коррекции нелинейности - Google Patents
Устройство цифровой коррекции нелинейности Download PDFInfo
- Publication number
- RU2685284C1 RU2685284C1 RU2017145391A RU2017145391A RU2685284C1 RU 2685284 C1 RU2685284 C1 RU 2685284C1 RU 2017145391 A RU2017145391 A RU 2017145391A RU 2017145391 A RU2017145391 A RU 2017145391A RU 2685284 C1 RU2685284 C1 RU 2685284C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- digital
- converter
- amplifier
- input
- output
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/32—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
- H03F1/3241—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion using predistortion circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/32—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
- H03F1/3241—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion using predistortion circuits
- H03F1/3247—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion using predistortion circuits using feedback acting on predistortion circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
- H03F3/24—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages
- H03F3/245—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages with semiconductor devices only
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/02—Transmitters
- H04B1/04—Circuits
- H04B1/0475—Circuits with means for limiting noise, interference or distortion
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области передачи радиосигналов и может быть использовано для исправления искажения радиосигналов. Техническим результатом является упрощение конструкции, снижение потребляемой мощности и повышение быстродействия. Устройство содержит первый усилитель, первый аналогово-цифровой преобразователь, первый цифровой фильтр, первый конвертор, понижающий частоту, устройство автоматического усиления сигнала, цифро-аналоговый преобразователь, второй усилитель, второй аналогово-цифровой преобразователь, второй конвертор, повышающий частоту, второй цифровой фильтр. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к схемам передающих устройств и может использоваться для исправления искажения радиосигналов.
Известны различные устройства, корректирующие искажение сигналов (нелинейность) в усилителях.
Из патента США US 8498591 известно устройство цифровой коррекции нелинейности, в котором используется обратная связь и включен оценочный блок для коррекции. В известном устройстве выполняется выбор оценочных характеристик для внесения декомпенсационных параметров в выходной сигнал.
Линеаризатор согласно патенту США US 8498590 содержит нелинейный передатчик, приемник обратной связи, устройство ввода предыскажений, регулятор усиления, блок адаптивного контроля предыскажений, блок адаптивного контроля усиления, контроллеры предыскажений, контроллеры усиления. Линеаризатор является достаточно сложным и требует больших аппаратных затрат. Из-за необходимости контролирования параметров линеаризации это устройство характеризуется невысоким быстродействием.
Наиболее близким аналогом настоящего изобретения является устройство цифровой коррекции нелинейности согласно патенту США US 8213884, использующее таблицу соответствий (или «look-up-table»), которая корректирует цифровой выходной сигнал в зависимости от искажений в усилителе. В этом известном устройстве имеется адаптивный алгоритм, выходы которого в совокупности с входными данными поступают в таблицу соответствий (look-up-table), на выходе которой коэффициенты образуют массив корректирующих сигналов для компенсационного процесса. В данном варианте реализации требуется большой объем памяти и настройка таблицы под каждый тип усилителя. Это влечет за собой существенные аппаратные затраты и снижает быстродействие устройства в целом.
Решаемая изобретением задача состоит в улучшении технико-эксплуатационных характеристик устройства цифровой коррекции нелинейности.
Технический результат, полученный при использовании изобретения, заключается в упрощении конструкции устройства цифровой коррекции нелинейности, снижении потребляемой им мощности и повышении его быстродействия.
Для решения поставленной задачи с достижением заявленного технического результата устройство цифровой коррекции нелинейности содержит соединенные последовательно первый усилитель, первый аналогово-цифровой преобразователь, первый цифровой фильтр, первый конвертор, понижающий частоту, устройство автоматического усиления сигнала, цифро-аналоговый преобразователь и второй усилитель. Вход первого усилителя служит входом устройства, а выход второго усилителя - выходом устройства. Устройство также содержит соединенные последовательно второй аналогово-цифровой преобразователь, второй конвертор, повышающий частоту, и второй цифровой фильтр. Кроме того, выход первого конвертора соединен со вторым входом второго цифрового фильтра; выход второго усилителя соединен с входом второго аналогово-цифрового преобразователя; выход второго конвертора соединен со вторым входом устройства автоматического усиления сигнала; и выход второго цифрового фильтра соединен со вторым входом первого цифрового фильтра.
Возможен дополнительный вариант выполнения устройства, в котором целесообразно, чтобы был введен третий усилитель. При этом выход второго усилителя соединен с входом второго аналогово-цифрового преобразователя через третий усилитель.
В сравнении с известными аналогами, включая наиболее близкий аналог, заявляемое устройство характеризуется более простой конструкцией, повышенным быстродействием и пониженным потреблением мощности.
Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются с помощью варианта его выполнения со ссылками на фигуры.
Фиг. 1 изображает функциональную схему заявленного устройства.
Фиг. 2 представляет результат моделирования работы устройства в среде Matlab/Simulink.
Перечень позиций, использованных на фиг. 1:
1 - первый усилитель
2 - первый аналогово-цифровой преобразователь
3 - первый цифровой фильтр
4 - первый конвертор, понижающий частоту
5 - устройство автоматического усиления сигнала
6 - цифро-аналоговый преобразователь
7 - второй усилитель
8 - третий усилитель
9 - второй аналогово-цифровой преобразователь
10 - второй конвертор, повышающий частоту
11 - второй цифровой фильтр
12 - вход устройства
13-19 - шины данных
20 - выход устройства
21-23 - шины данных.
Словарь используемых терминов:
DPD - устройство цифровой коррекции искажений
РА - усилитель
FIR - фильтр нерекурсивный
DUC - конвертор, повышающий частоту переданных данных
DDC - конвертор, понижающий частоту переданных данных
AGC - устройство автоматического усиления сигнала
ADC - аналого-цифровой преобразователь
DAC - цифро-аналоговый преобразователь.
Устройство цифровой коррекции нелинейности содержит первый усилитель 1, первый аналогово-цифровой преобразователь 2, первый цифровой фильтр 3, первый конвертор 4, понижающий частоту, устройство 5 автоматического усиления сигнала, цифро-аналоговый преобразователь 6 и второй усилитель 7, соединенные посредством шин 13, 14, 15, 16, 18, 19 последовательно, как показано на фиг. 1. Вход первого усилителя 1 служит входом 12 устройства, а выход второго усилителя 7 служит выходом 20 устройства.
Второй аналогово-цифровой преобразователь 9, второй конвертор 10, повышающий частоту, и второй цифровой фильтр 11 соединены посредством шин 21, 22, 17, 23 последовательно. Выход первого конвертора 4 соединен со вторым входом второго цифрового фильтра 11.
Выход второго усилителя 7 соединен с входом второго аналогово-цифрового преобразователя 9. Выход второго конвертора 10 соединен со вторым входом устройства 5 автоматического усиления сигнала. Выход второго цифрового фильтра 11 соединен со вторым входом первого цифрового фильтра 3.
Кроме того, в устройство может быть введен третий усилитель 8 (на фиг. 1 показан пунктирной линией). Тогда выход второго усилителя 7 соединяется с входом второго аналогово-цифрового преобразователя 9 через третий усилитель 8.
Работает устройство цифровой коррекции нелинейности следующим образом.
На вход 12 первого усилителя 1 поступают данные в аналоговой форме, которые в первом аналогово-цифровом преобразователе 2 пересчитываются в цифровую форму заданной разрядности. Первый цифровой фильтр 3 (FIR1) выполняет основную роль в заявленном устройстве, которое, по сути, является обучающейся системой. Коррекция нелинейности осуществляется по обратной связи по шине 23, по которой на второй вход первого цифрового фильтра 3 поступают вычисленные коэффициенты с выхода второго цифрового фильтра 11 (FIRA). Количество вычисленных коэффициентов зависит от окна (порядка) фильтра первого цифрового фильтра 3, если это нерекурсивный фильтр. Чем больше окно данных, тем вернее выбор величин коэффициентов (статистически точнее). Однако в случае очень большого окна данных реакция устройства на изменчивость параметров и условий (например, окружающей среды, характеристик усилителя) будет медленнее. Это эквивалентно принципу неопределенности, где частота - временной домен сигнала.
Первый цифровой фильтр 3 и второй цифровой фильтр 11 работают известным образом при использовании нерекурсивных или рекурсивных фильтров (см., например, http://portal.tpu.ru/SHARED/v/VOS/study/discl/Tab/tema09.pdf, с. 124, рис. 9.15 и с. 122, рис. 9.12). Роль второго входа играют коэффициенты фильтра, например, обозначенные в указанном источнике на рис. 9.15 как b0, b1, … bn-1. Второй цифровой фильтр 11 выполняет функцию адаптивного элемента.
На первый цифрового фильтра 3 поступает входной сигнал по шине 14, а на его второй вход (отмечен символом «2» на фиг. 1) по шине 23 - рассчитанные коэффициенты в процессе адаптации с выхода второго цифрового фильтра 11. Изменения этих коэффициентов показано в виде кривых на фиг. 2, представляющей результаты моделирования работы устройства в среде Matlab/Simulink.
Первый конвертор 4, понижающий частоту переданных данных, используется для повышения пропускной способности канала. Представленная структурная схема фактически отражает устройство для беспроводной связи, например мобильной связи стандарта LTE.
Сигнал с выхода первого конвертора 4, понижающего частоту, поступает на второй вход (отмечен символом «2» на фиг. 1) второго цифрового фильтра 11, на его первый вход по шине 17 (обратной связи) поступает сигнал каскада блоков (устройства 5 автоматического усиления сигнала, цифро-аналогового преобразователя 6, второго усилителя 7, третьего усилителя 8, второго аналогово-цифровой преобразователя, второго конвертора 10). Указанные сигналы, поступающие на первый и второй входы второго цифрового фильтра 11, сравниваются во втором цифровом фильтре 11 (адаптационном), изменяя в зависимости от разницы этих сигналов адаптационные коэффициенты (фиг. 2).
Таким образом, во втором цифровом фильтре 11 вычисляются коэффициенты коррекции, поскольку на основной сигнал с выхода по шине 16 первого конвертора 4, понижающего частоту переданных данных, и поступающий на второй вход второго цифрового фильтра 11, а также сформированный по обратной связи по шине 17 сигнал, поступающий на первый вход второго цифрового фильтра 11 с выхода второго конвертора 10, повышающего частоту, накладываются искажения из-за нелинейности первого усилителя 7 и третьего усилителя 8, а также влияния окружающей среды. При этом окно данных второго цифрового фильтра 11 выбирается эквивалентным окну данных первого цифрового фильтра 3 по количеству коэффициентов или порядку фильтра.
Третий усилитель 8 может отсутствовать, если не требуется значительного усиления сигнала для выдачи информации в эфир.
После прохождения сигналов во внешней среде с выхода 20 через третий усилитель 8 посредством шины 21 на вход второго аналогово-цифрового преобразователя 9, а с него посредством шины 22 - на второй конвертор 10, повышающий частоту переданных данных, замыкается обратная связь через устройство 5 автоматического усиления сигналов, которое, в дополнение к адаптивному процессу, осуществляемому в первом цифровом фильтре 3 и втором цифровом фильтре 11, корректирует сигнал по амплитуде.
Устройство 5 автоматического усиления сигналов работает известным образом (см., например, Коновалов Г.Ф. Радиоавтоматика: Учеб. для вузов по спец. «Радиотехника». - М.: Высш. шк., 1990, рис. 1.13).
Процесс адаптации (обучения) (фиг. 2) виден по стабилизационным областям кривых (величины) коэффициентов. Коэффициенты через некоторое время выходят на стабильный уровень, что характеризует работоспособность устройства.
Таким образом, предложенное устройство обеспечивает автоматическую настройку исправления искажений (нелинейности) в реальном времени без использования предварительных оценочных расчетов корректирующих данных с их занесением в соответствующую память таблицы соответствий или настройкой устройства под каждый конкретный усилитель. Это обеспечивается соответствующей обратной связью с включением адаптивных алгоритмов и автоматическим расчетом коэффициентов для цифровых фильтров.
Заявленное устройство является универсальным. Во-первых, отсутствует необходимость настраивать каждый раз таблицы соответствий в зависимости от типа используемого усилителя или изменчивости внешних условий. Во-вторых, снижаются аппаратные затраты, поскольку элементы памяти и таблицы коррекции отсутствуют. В-третьих, повышается быстродействие, а устройство работает в реальном масштабе времени.
Наиболее успешно заявленное устройство цифровой коррекции нелинейности промышленно применимо в передающих устройствах и позволяет обеспечить технический и экономический эффекты при изготовлении аппаратуры, в частности, при реализации в интегральном исполнении.
Claims (8)
1. Устройство цифровой коррекции нелинейности, содержащее:
соединенные последовательно первый усилитель, первый аналогово-цифровой преобразователь, первый цифровой фильтр, первый конвертор, понижающий частоту, устройство автоматического усиления сигнала, цифро-аналоговый преобразователь и второй усилитель, причем вход первого усилителя служит входом устройства, а выход второго усилителя служит выходом устройства, и
соединенные последовательно второй аналогово-цифровой преобразователь, второй конвертор, повышающий частоту, и второй цифровой фильтр,
при этом выход первого конвертора соединен со вторым входом второго цифрового фильтра,
выход второго усилителя соединен с входом второго аналогово-цифрового преобразователя,
выход второго конвертора соединен со вторым входом устройства автоматического усиления сигнала, и
выход второго цифрового фильтра соединен со вторым входом первого цифрового фильтра.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что введен третий усилитель, а выход второго усилителя соединен с входом второго аналогово-цифрового преобразователя через третий усилитель.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017145391A RU2685284C1 (ru) | 2017-12-25 | 2017-12-25 | Устройство цифровой коррекции нелинейности |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017145391A RU2685284C1 (ru) | 2017-12-25 | 2017-12-25 | Устройство цифровой коррекции нелинейности |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2685284C1 true RU2685284C1 (ru) | 2019-04-17 |
Family
ID=66168434
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017145391A RU2685284C1 (ru) | 2017-12-25 | 2017-12-25 | Устройство цифровой коррекции нелинейности |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2685284C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001005026A1 (en) * | 1999-07-13 | 2001-01-18 | Pmc-Sierra, Inc. | A wideband digital predistortion linearizer for nonlinear amplifiers |
US8213884B2 (en) * | 2007-12-07 | 2012-07-03 | Dali System Co. Ltd. | Baseband-derived RF digital predistortion |
US8498591B1 (en) * | 2009-08-21 | 2013-07-30 | Marvell International Ltd. | Digital Predistortion for nonlinear RF power amplifiers |
RU2528088C2 (ru) * | 2008-12-01 | 2014-09-10 | Эппл Инк | Канал передачи, способ для его управления, контроллер, устройство радиосвязи, цепь коррекции и машиночитаемый носитель |
US20150280947A1 (en) * | 2014-03-28 | 2015-10-01 | Fujitsu Limited | Wireless transmission device |
-
2017
- 2017-12-25 RU RU2017145391A patent/RU2685284C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001005026A1 (en) * | 1999-07-13 | 2001-01-18 | Pmc-Sierra, Inc. | A wideband digital predistortion linearizer for nonlinear amplifiers |
US8213884B2 (en) * | 2007-12-07 | 2012-07-03 | Dali System Co. Ltd. | Baseband-derived RF digital predistortion |
RU2528088C2 (ru) * | 2008-12-01 | 2014-09-10 | Эппл Инк | Канал передачи, способ для его управления, контроллер, устройство радиосвязи, цепь коррекции и машиночитаемый носитель |
US8498591B1 (en) * | 2009-08-21 | 2013-07-30 | Marvell International Ltd. | Digital Predistortion for nonlinear RF power amplifiers |
US20150280947A1 (en) * | 2014-03-28 | 2015-10-01 | Fujitsu Limited | Wireless transmission device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5742186B2 (ja) | 増幅装置 | |
CN101911477B (zh) | 前置补偿器 | |
US6462617B1 (en) | Method and apparatus for calculating the predistortion function from a power amplifier model | |
US9312892B2 (en) | Digital pre-distortion circuit and method, and digital pre-distortion training circuit | |
US9680423B2 (en) | Under-sampling digital pre-distortion architecture | |
US20200186103A1 (en) | Polyphase digital signal predistortion in radio transmitter | |
US9853664B2 (en) | Radio frequency power amplification system, radio frequency power amplification method, transmitter, and base station | |
US20130162348A1 (en) | Adaptive predistortion for a non-linear subsystem based on a model as a concatenation of a non-linear model followed by a linear model | |
JP2019135876A (ja) | 基底帯域デジタル前置歪アーキテクチャ | |
JP2016032127A (ja) | 無線通信システム、歪補償装置、及び歪補償方法 | |
JP6209925B2 (ja) | 歪補償装置および歪補償方法 | |
JP2001352219A (ja) | 非線形歪補償装置 | |
US10749480B2 (en) | Transmitter, communication system, and method and program for controlling transmitter | |
CN116057831A (zh) | 多分量数字预失真 | |
US20130243122A1 (en) | Architecture and the training method of a pa dpd system with space mapping applied in the predistorter | |
Braithwaite | Fixed point considerations for digital predistortion of a rf power amplifier using recursive least square (rls) estimation | |
US20140197885A1 (en) | Amplifying device, distortion compensating device, and amplifying method | |
RU2685284C1 (ru) | Устройство цифровой коррекции нелинейности | |
US9819318B2 (en) | Architecture of a low bandwidth predistortion system for non-linear RF components | |
RU2676017C1 (ru) | Устройство и способ адаптивной линеаризации аналогового радиотракта с помощью двухблочного цифрового корректора | |
US9998156B2 (en) | Compensation parameter and predistortion signal | |
US9813028B2 (en) | Wireless device | |
US9590827B2 (en) | Distortion compensation apparatus, wireless communication system, and distortion compensation method | |
US9755675B2 (en) | Distortion compensation device and distortion compensation method | |
US9628305B2 (en) | Systems and methods to compensate for memory effects using enhanced memory polynomials |