[发明专利]基带预失真装置和方法

说明书

技术领域

本发明和非线性器件的预失真线性化技术相关，更具体地，和功率 放大器的线性化相关。

背景技术

功率放大器(PA)是电子设备中的重要组成部分，它可以对微弱的 电信号实现功率放大，以满足传输、发射的需要。其中，用于放大的能 量来自直流电源。即PA将直流能量转化为交流信号，使得交流信号的功 率强度满足需要。这里PA将直流能量转换为交流能量的能力被称作PA 的效率。PA的输入输出信号功率关系可以分为线性区、非线性区和饱和 区。

当输入信号的包络仅在线性区内波动时，输入的信号被理想放大。 而当输入信号的包络波动至非线性区时，输出信号将被畸变。这种畸变 在时域上表现为输出信号不是输入信号的理想放大，在频域上则表现为 输出信号频谱的旁瓣升高，主瓣畸变。这是不希望发生的。

由于物理上的原因，当输入信号的包络波动深入至非线性区时，PA 的效率将会远高于仅在线性区波动时的情形。而且随着新式调制方式的 出现，信号包络的动态范围越来越大，因此发生非线性畸变不可避免， 关键就在于如何克服这种非线性。

基带预失真技术是一种有效克服PA非线性的手段。它通过模拟PA 非线性的逆特性，预先对基带数字信号进行预畸变，从而在PA输出端获 得理想放大信号。

基础的PA逆特性可以通过测量获得，并且作为预失真数据集成到 PA的预失真模块中。但是由于温度、湿度、器件老化等因素的影响，PA 逆特性将会发生变化。为了实时调整预失真数据，经典方法(矢量法) 需要在PA工作时，精确地比较PA的输入数据和反馈的输出数据，这就 带来了精确同步、保障IQ平衡等问题。为解决这些问题往往需要在电路 上付出巨大的代价。

后来的研究者建议仅利用反馈的标量信息作为选择或者更新预失真 数据的依据。常用的标量信息有频谱的旁瓣功率或者主/旁瓣功率比等。 使用它们时不需要精确同步，也不存在IQ不平衡问题。其关键在于预失 真数据的设置。这类方法称为标量法。

传统标量法设置预失真数据的方法大致分为两大类：选择类、更新 类。

选择类：存储大量的预失真数据或者其特征数据(例如多项式系数、 插值关键点等)，根据标量信息选择合适的预失真数据或者特征数据。

更新类：根据标量信息自适应更新多项式系数、插值关键点的数值。

图1-3给出了标量法的原理和传统标量法的示意图。

图1示意性示出了标量法基带数字预失真方法的原理。其基本思路 是在振幅预失真数据库单元101和相位预失真数据库单元102中预先存 储若干组预失真数据，根据反馈信号中畸变量的大小(例如旁瓣功率) 选择其中的一组预失真数据进行预失真操作。

具体地，原始信号x(n)被分为两路，一路分别送入预失真单元(预 失真器)100中的幅度预失真数据库单元101和相位预失真数据库单元 102；另一路与来自幅度预失真数据库单元101和相位预失真数据库102 的输出数据相乘，获得预失真信号。该信号被送入功放103。功放输出信 号y(n)。信号y(n)的一部分经耦合器104反馈，并经衰减器105削弱。此 后，功率检测器106检测经衰减器105削弱后的信号的带外功率或带内 带外功率比。控制器107根据功率检测器106的检测结果，输出控制量。 根据控制器107输出的控制量和原始输入的信号x(n)，幅度预失真数据库 单元101和相位预失真数据库单元102从数据库中选择其中的一组预失 真数据进行预失真操作。

图2示意性示出了选择类标量法基带数字预失真方法。在预失真参 数数据库203中存储大量的预失真数据的特征参数，例如多项式系数、 插值关键点。然后幅度预失真器201和相位预失真器202根据特征数据 插值(或采用其它计算方法)生成预失真数据。