[发明专利]使用预失真的放大器线性化

说明书

技术领域

一般来说，本公开涉及功率放大器，更确切地说，涉及功率放大器的预失真。

背景技术

一般来说，放大器是用于增大信号功率的器件。理想情况下，放大器会取得输入信号并线性地增大输出信号的功率。真实情况下，典型功率放大器的固有输出，比如用于无线传输，与输入信号不是线性的。虽然功率放大器的输出可以在限度内线性增大，但是达到某点时功率放大器变得饱和并且无法产生任何更大输出。这种状态被称为限幅，导致了失真。

在通信系统语境中，有害的非线性可能导致所传送的信号频谱扩展到相邻的频道，有害地干扰相邻频道。为了减轻这种不希望的后果，往往向发射机分配频谱屏蔽，也称为信道屏蔽或传输屏蔽，限制每个频率范围所允许的传输功率。

涉及通信效率的概念是误差矢量幅度（EVM），也称为接收星座误差或RCE。EVM是用于量化发射机或接收机性能的度量。理想情况下，从发射机发射的或由接收机接收的信号将使全部星座点都精确地在其指定位置。实践中，诸如相位噪声或载波泄露的系统缺陷导致实际星座点偏离指定位置。从指定位置偏离被称为EVM。如果期望高保真通信，那么关键是具有低的EVM。一般来说，随着传输的数据速率提高，期望的EVM降低。随着传输的数据速率下降，对期望EVM的限度可以提高，但达到所要求的频谱屏蔽变得更加困难。

降低功率放大器非线性效应的公知技术包括反馈、前馈和预失真。这样的技术阐述在Joel L.Dawson,Power Amplifier Linearization Techniques:An Overview,Workshop on RF Circuits for2.5G and3G Wireless Systems,February4,2001中。该技术旨在降低EVM，同时遵守发射屏蔽约束。以这种方式，相对于未补偿或较少补偿的放大器，以高数据速率和/或更高输出功率实现了通信。

预失真包括努力在放大前更改信号以抵消放大后信号的任何失真。典型的预失真包括确定输出信号的非线性特征，并在输入信号中反转这样的特征，使得结合的传递特征的线性化。这样的线性化通常以数字的或离散的方式执行，随后转换为模拟信号。

数字预失真的基本概念和数学基础被报告在Mohamed K.Nezami,Fundamentals of Power Amplifier Linearization Using Digital Pre-Distortion,2004High Frequency Electronics,Summit Technical Media,LLC中。RF功率放大器线性化的基于多项式的预失真发表在D.Giesbers,S.Mann,K.Eccleston,Adaptive Digital Predistortion Linearization for RF Power Amplifiers,Electronics New Zealand Conference2006中。校准过程中接收机和发射机二者的预失真和预失真校正阐述在美国专利申请No.2009/0316826中。

一般来说，作为线性化输出的数据速率与发射屏蔽约束之间的妥协或折衷而进行预失真。换言之，公知的预失真技术对EVM和频谱屏蔽都未能恰当地考虑。为了详细描述，在多速率系统比如IEEE802.11中，在高速率时可以实现频谱屏蔽但是EVM欠佳，而在低速率时频谱屏蔽受侵扰但EVM余量充裕。在中间速率，频谱屏蔽可能稍微受侵扰且EVM可能改进但以更高功率。不仅EVM和频谱屏蔽参数都没有在现今的预失真技术中考虑，而且公知的预失真技术也专注于时间域观点的预失真优化问题。这样做已经持续导致了不满意的后果。

所以期望的器件和方法对EVM和频谱屏蔽都恰当地考虑并且并这样做时通过专注于频率域而不是时间域的预失真线性化。

发明内容

本公开主题的一个示范实施例是使功率放大器的输出线性化的器件。所述器件包括源信号的输入接口；适于使源信号失真的电路，方式为应用一个或多个频率域方程，包含着影响功率放大器输出的一个或多个参数；以及输出信号的输出接口。所述电路根据功率放大器输出的非线性提供逆失真的输出信号。优选情况下，所述参数包括频谱屏蔽和EVM。一个频率域方程优选情况下针对遵守频谱屏蔽，而另一个方程优选情况下针对改进EVM。最优选情况下，所述电路被配置为根据目标对一个方程施加比另一个方程更高的权重。