[发明专利]共发双带包络跟踪功率放大器的数字预失真系统及其方法

说明书

本发明公开了一种针对共发双带包络跟踪功率放大器的指定带宽内的数字预失真系统及其方法，针对功率放大器的行为建模考虑以下几点：(1)两个频带内信号之间的交叉调制带来的失真，(2)包络跟踪法带来的非线性失真，(3)指定带宽滤波器对线性化实现方法和效果的影响。既缩减了传统数字预失真与功放线性化技术中的射频信号带宽，又减小了包络跟踪信号的带宽，可有效缓解包络调制器的设计压力；同时，通过保证预失真信号和初始输入信号的功率一致，进行数次迭代，达到良好的功放线性化效果；在宽带应用中有广阔应用前景。

技术领域

本发明涉及一种针对共发双带包络跟踪功率放大器的数字预失真系统及其方法，属于功率放大器的数字线性化技术领域。

背景技术

无线通信系统的快速发展导致了针对功率放大器的全新需求。一方面，多频段、多通信标准的基站愈加普及，导致了共发多带功放的产生；另一方面，高功率放大器也成为研究热点，包络跟踪是其中一种提高功放效率的有效方法。这两种场景都对功放的线性提出了较高的要求。数字预失真技术是一种在工程实践中广泛用于补偿功率放大器非线性的十分有效的方法，兼具多工作频段和高功率这两个特点的功率放大器虽然有广阔的应用前景，但其线性化难度也大大增加。以并发双带、包络跟踪功率放大器为例，首先，为了获得良好的线性化效果，每一个频带内，传统的数字预失真技术要求系统处理带宽至少为5倍的输入信号带宽；其次，诸如包络跟踪等动态供电方法将引入更多的信号杂散。另外，包络的带宽一般是输入信号带宽的5～10倍。因此，应用传统的数字预失真技术，预失真之后的信号带宽将会在前述基础上进一步扩大，给包络调制器的设计与实现带来巨大压力，转而限制未来宽带无线通信系统的发展与应用。针对这一问题，一种在指定带宽内的数字预失真技术应运而生，并应用于功率放大器的线性化，大大放宽了传统技术中对射频带宽的限制。

对于双带功放的线性化，其建模与输入信号的预失真的实现难点主要在于共发双带信号不仅本身产生了带内高阶失真，两个信号之间也将产生严重的交调失真。将上述两种失真考虑在内的一种功放行为特性模型可以用下面的公式描述：

其中M为记忆深度，K为高阶非线性失真的阶数，x₁和x₂表示基带输入信号，y₁和y₂表示基带功放输出信号，α表示每个子项的系数，|·|表示模值运算。

在此基础上，如果采用动态方法给功放供电，如包络跟踪法，除了每一频带内的高阶非线性、双带之间的交调失真，包络信号也将对输出信号产生较大影响，此时功放的行为特性可用下式描述。其中Env(n)表示包络跟踪信号，L为包络跟踪信号的阶数。

然而实际通信系统对处理带宽有较大的限制，结合上述包络跟踪情形下双带功放的特点，需要一种既具有较窄带宽又能获得良好线性化效果的数字预失真技术。

发明内容

本发明为解决现有技术中存在的不足，提出一种针对共发双带包络跟踪功率放大器的数字预失真系统及其方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了共发双带包络跟踪功率放大器的数字预失真系统，包括用于生成两个频段的基带输入信号的数字预失真模块、根据基带输入信号产生包络信号的包络调制器、电源调制器、功率放大器、将基带信号调制到所述功率放大器所需的射频范围内的本振1和本振2、用于合成双带信号的信号合路器和将基带功放输出信号反馈至数字预失真模块的带限滤波器；所述信号合路器的输出信号经由前置放大器至功率放大器输出最终功放输出信号。

进一步的，包络调制器描述为：

Env(n)＝|x₁(n)|+|x₂(n)| (3)

其中，Env(n)表示包络跟踪信号，x₁(n)和x₂(n)表示基带输入信号，|·|表示模值运算。