用于预失真器的信号反馈回路和方法、以及功率放大设备技术

本发明专利技术公开了一种用于预失真器的信号反馈回路和方法、以及功率放大设备，其中该信号反馈回路包括：下变频器，将反馈信号下变频为基带信号或中频信号；第一滤波器，对基带信号或中频信号进行滤波，以对其中的主带信号进行初步抑制，从而输出第一滤波信号；模数转换器，对第一滤波信号进行模数转换；第二滤波器，对数字信号进行滤波，以对其中的主带信号进行进一步抑制，从而输出第二滤波信号；功率计算器，根据第二滤波信号，计算反馈信号的带外功率；以及系数更新控制器，根据带外功率，更新预失真器的系数。根据本发明专利技术的技术方案，通过将部分模拟回路复杂度转移到数字域并利用二级滤波结构降低了模数转换的动态范围要求，降低了模拟电路复杂度。

Signal feedback loop and method for predistorter, and power amplifying device

The invention discloses a method for signal predistorter and feedback loop method and power amplification device, wherein the signal feedback circuit includes: a down converter, a feedback signal is downconverted to baseband signal or intermediate frequency signal; a first filter for filtering the baseband signal or if signal to signal the main belt the preliminary check, so as to output the first filtered signal; ADC, analog to digital conversion of the first filtered signal; second filter, filtering the digital signal to signal the main belt further suppressed, thus the output of the second filtering signal; power calculator, according to the second signal filtering, calculation of band power feedback signal; and the updated coefficient controller, according to the band power and coefficient update predistorter. According to the technical proposal of the invention, the complexity of analog circuits is reduced by transferring some analog loop complexity to the digital domain and reducing the dynamic range requirement of the analog-to-digital conversion using the two stage filtering structure.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及非线性器件尤其是功率放大器的数字预失真线性化技术，特别涉及一种用于功率放大器预失真器的信号反馈回路和方法。
技术介绍
功率放大器作为模拟通信系统中的核心部件，其低功耗设计或者说高效率设计一直是一个热点问题。数字基带预失真方法利用反馈回来的畸变信息，在发送数字端预先补偿放大器的非线性特性，比较容易实现自适应和高带宽的非线性补偿，成为预失真方法的首选之一。根据反馈信息的类型，可将预失真器分为矢量法和标量法。所谓矢量法是将通过放大器的畸变信号的幅度和相位信息完全保留，通过与未经过放大器的原始信号时延对齐做差，生成误差信号。将误差信号作为代价函数，采用自适应算法生成预失真器系数。这种方法对反馈回路的线性度要求高，反馈回路比较复杂。标量法则是将经过放大器的信号处理，将带外功率或者带内外功率比作为代价函数，也可以采用自适应算法，或者在多个固定表中选择一个作为预失真器系数。这种方法不需要正交解调，反馈回路较矢量法简单，但收敛速度可能较慢。本专利技术人通过调研已有标量法预失真器，发现目前标量法预失真器的反馈回路仍然存在模拟反馈回路复杂、模数转换速率高的问题。例如，图1和2分别示出了目前已知的用于标量法预失真器的反馈回路结构。如图1所示，功率放大设备100包括预失真器101、数模转换器(DA) 102、上变频器 103、功率放大器104、耦合器105、下变频器106、带通滤波器(BPF) 107、功率计算器108、低通滤波器(LPF) 109、模数转换器(AD)110、以及系数更新控制器111，其中由下变频器106、 BPF 107、功率计算器108、LPF 109、AD 110、以及系数更新控制器111构成预失真器101的反馈回路。预失真器101可以用于对输入信号进行预失真，输出预失真信号。DA 102可以用于将预失真器101所输出的预失真信号转换为模拟信号(为基带信号)。上变频器103可以用于将从DA 102输出的基带信号上变频为射频信号。功率放大器104可以用于对上变频器103输出的射频信号进行功率放大并输出功率放大后的输出信号。耦合器105可以用于将功率放大器104的输出分支为两路信号，一路信号作为输出信号经由天线(未示出) 发送出去，另一路信号作为反馈信号输入到反馈回路中。下变频器106可以用于将耦合器 104输出的反馈信号下变频为基带信号。BPF 107可以用于对下变频器106进行下变频所得到的基带信号进行滤波，以抑制其中的主带信号。功率计算器108可以用于计算BPF 107 进行滤波所得到的信号的功率，作为带外功率。LPF 109可以用于对功率计算器108算出的带外功率进行低通滤波，以得到平均带外功率。AD 110可以用于对从LPF109输出的平均带外功率进行模数转换。系数更新控制器111可以用于根据AD 110进行模数转换所得到的数字平均带外功率，更新预失真器101的系数。在图1所示的反馈回路中，模拟电路器件多，另外对BPF 107的带内抑制性能要求严格(比如要求抑制带内60dB)，如图3(a)所示。这样就需要高阶的模拟滤波器，有着电路规模大的缺点。此外，如图2所示，功率放大设备200包括预失真器101、数模转换器(DA) 102、上变频器103、功率放大器104、耦合器105、下变频器106、模数转换器(AD) 201、傅立叶变换单元(FFT)202、功率计算器203、以及系数更新控制器111，其中由下变频器106、AD 201、 FFT 202、功率计算器203、以及系数更新控制器111构成预失真器101的反馈回路。除了 AD 20UFFT 202、功率计算器203以外，其余的各个单元分别与图1所示的相应单元的功能相同，并用相同的附图标记表示，在此省略其详细描述。在图2所示的反馈回路中，将带外功率计算移至数字域，其中AD 201可以用于对下变频器106进行下变频所得到的基带信号进行模数转换，FFT 202可以通过对AD 201进行模数转换所得到的数字信号进行傅立叶变换，从而得到信号频谱。功率计算器203可以用于根据从FFT 202输出的信号频谱计算带外功率。该方案虽然模拟器件少，但是对AD 的要求较高，如图3(b)所示。对AD的动态范围(如果考虑60dB的话，则至少需要有效比特数(ENOB) = 10比特的AD)和采样速率(如果考虑到5次谐波失真的话，则需要5倍的上采速率)都有很高要求，这样的AD往往造价昂贵，同时数字域的时钟速率高。
技术实现思路
在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。但是，应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图用来确定本专利技术的关键性部分或重要部分，也不是意图用来限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出关于本专利技术的某些概念，以此作为稍后给出的更详细描述的前序。鉴于现有技术的上述情形，本专利技术的目的是提供一种用于功率放大器预失真器的信号反馈回路和方法、以及包括该信号反馈回路的功率放大设备，其能够解决现有技术问题中的一个或多个。为了实现上述目的，根据本专利技术的一方面，提供了一种用于功率放大器预失真器的信号反馈回路，其包括下变频器，用于将从功率放大器输出的反馈信号下变频为基带信号或中频信号；第一滤波器，用于对下变频器进行下变频所得到的基带信号或中频信号进行第一滤波，以对其中的主带信号进行初步抑制，从而输出第一滤波信号；模数转换器，用于对从第一滤波器输出的第一滤波信号进行模数转换；第二滤波器，用于对模数转换器进行模数转换所得到的数字信号进行第二滤波，以对其中的主带信号进行进一步抑制，从而输出第二滤波信号；功率计算器，用于根据从第二滤波器输出的第二滤波信号，计算反馈信号的带外功率；以及系数更新控制器，用于根据由功率计算器算出的带外功率，更新预失真器的系数。优选地，模数转换器对第一滤波信号进行低速采样，使得η次以上的谐波进行部分或全部叠加，其中η是大于或等于3的奇数。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种用于功率放大器预失真器的信号反馈方法，包括以下步骤将从功率放大器输出的反馈信号下变频为基带信号或中频信号；对经过下变频所得到的基带信号或中频信号进行第一滤波，以对其中的主带信号进行初步抑4制，从而输出第一滤波信号；对第一滤波信号进行模数转换；对经过模数转换所得到的数字信号进行第二滤波，以对其中的主带信号进行进一步抑制，从而输出第二滤波信号；根据第二滤波信号，计算反馈信号的带外功率；以及根据算出的带外功率，更新预失真器的系数。优选地，对第一滤波信号进行模数转换包括对第一滤波信号进行低速采样，使得η 次以上的谐波进行部分或全部叠加，其中η是大于或等于3的奇数。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种功率放大设备，其包括预失真器，用于对输入信号进行预失真，输出预失真信号；数模转换器，用于将预失真器所输出的预失真信号转换为模拟基带信号；上变频器，用于将从数模转换器输出的模拟基带信号上变频为射频信号；功率放大器，用于对上变频器输出的射频信号进行功率放大并输出功率放大后的输出信号；耦合器，用于将功率放大器的输出分支为两路信号，一路信号作为输出信号经由天线发送出去，另一路信号作为反馈信号输入到如上所述的信号反馈回路中；以及如上所述的信号反本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于功率放大器预失真器的信号反馈回路，包括：下变频器，用于将从功率放大器输出的反馈信号下变频为基带信号或中频信号；第一滤波器，用于对下变频器进行下变频所得到的基带信号或中频信号进行第一滤波，以对其中的主带信号进行初步抑制，从而输出第一滤波信号；模数转换器，用于对从第一滤波器输出的第一滤波信号进行模数转换；第二滤波器，用于对模数转换器进行模数转换所得到的数字信号进行第二滤波，以对其中的主带信号进行进一步抑制，从而输出第二滤波信号；功率计算器，用于根据从第二滤波器输出的第二滤波信号，计算反馈信号的带外功率；以及系数更新控制器，用于根据由功率计算器算出的带外功率，更新预失真器的系数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周建民，施展，李辉，王志奇，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[]