針對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)中的寬帶數(shù)字預(yù)失真對(duì)準(zhǔn)寬頻率間隔信號(hào)的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利說(shuō)明】針對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)中的寬帶數(shù)字預(yù)失真對(duì)準(zhǔn)寬頻率間隔信 號(hào)的方法和系統(tǒng)
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求于2012年7月23日提交的題目為"針對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)中的寬帶數(shù)字 預(yù)失真對(duì)準(zhǔn)寬頻率間隔信號(hào)的方法和系統(tǒng)"的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/674, 771號(hào)的優(yōu)先 權(quán)，其公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用被整體合并到本文中以用于所有目的。
【背景技術(shù)】
[0003] 預(yù)失真是在通信系統(tǒng)中使用以改善功率放大器的線性度的技術(shù)。因?yàn)楣β史糯笃?可具有非線性輸入/輸出特性，所以預(yù)失真用于使功率放大器的輸入/輸出特性線性化。實(shí) 質(zhì)上，"逆失真"被引入到饋入功率放大器的輸入中，從而抵消功率放大器的非線性特性。
[0004] 在移動(dòng)通信系統(tǒng)中用于將功率放大器線性化的當(dāng)前預(yù)失真技術(shù)主要是：通過(guò)模擬 電路在IF/RF處實(shí)現(xiàn)的模擬預(yù)失真器以及利用數(shù)字信號(hào)處理（DSP)技術(shù)在基帶處的數(shù)字預(yù) 失真器。
[0005] 模擬預(yù)失真器基于誤差扣除和功率匹配的原理來(lái)產(chǎn)生功率放大器的線性化。因?yàn)?功率放大器的非線性特性可能是復(fù)雜的且涉及許多變量，所以模擬預(yù)失真會(huì)導(dǎo)致小于最佳 預(yù)失真準(zhǔn)確度并且耗用相當(dāng)大的功率。
[0006] 盡管在預(yù)失真技術(shù)方面取得了進(jìn)展，但是在本領(lǐng)域中存在對(duì)用于數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng) 的改進(jìn)的方法和系統(tǒng)的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 因此，鑒于以上問(wèn)題作出本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供一種用于寬帶數(shù)字預(yù)失真 系統(tǒng)的估計(jì)發(fā)射信號(hào)與反饋信號(hào)之間的延遲的魯棒方法。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，根據(jù)本發(fā)明 的實(shí)施方式，該技術(shù)基于在反饋路徑中使用基于法羅的分?jǐn)?shù)延遲濾波器以及算法，以便精 確地控制反饋路徑延遲。本發(fā)明的實(shí)施方式能夠在任何時(shí)刻高準(zhǔn)確度地將發(fā)射信號(hào)和反饋 信號(hào)時(shí)間對(duì)準(zhǔn)。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供了用于具有寬頻率間隔載波的寬帶數(shù)字預(yù)失真 的簡(jiǎn)單且魯棒的延遲估計(jì)方法。本發(fā)明提供了一種用于寬帶數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)的時(shí)間對(duì)準(zhǔn)發(fā) 射信號(hào)和反饋信號(hào)的方法。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，該技術(shù)基于使用可 編程分?jǐn)?shù)延遲濾波器，該可編程分?jǐn)?shù)延遲濾波器基于非常易于設(shè)計(jì)和控制的三階拉格朗日 法羅結(jié)構(gòu)。本文描述的實(shí)施方式能夠在數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)中以大于IOOMHz的瞬時(shí)帶寬對(duì)準(zhǔn) 信號(hào)。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供了用于時(shí)間對(duì)準(zhǔn)寬頻率間隔信號(hào)的系統(tǒng)。系統(tǒng) 包括數(shù)字預(yù)失真（DPD)處理器和功率放大器，該功率放大器耦合到DH)處理器并且能夠操 作以在功率放大器輸出處提供發(fā)射信號(hào)。系統(tǒng)還包括耦合到功率放大器輸出的反饋回路。 反饋回路包括自適應(yīng)分?jǐn)?shù)延遲濾波器、耦合到自適應(yīng)分?jǐn)?shù)延遲濾波器的延遲估計(jì)器、以及 耦合到延遲估計(jì)器的Dro系數(shù)估計(jì)器。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，提供了時(shí)間上對(duì)準(zhǔn)信號(hào)的方法。方法包括：a)計(jì) 算延遲參數(shù)的值；b)接收多個(gè)發(fā)射信號(hào)；以及c)接收多個(gè)反饋信號(hào)。方法還包括：d)使用 多個(gè)發(fā)射信號(hào)和多個(gè)反饋信號(hào)來(lái)確定與定時(shí)誤差有關(guān)的函數(shù)；e)確定與定時(shí)誤差有關(guān)的 函數(shù)大于或等于預(yù)定閾值；以及f)遞增計(jì)數(shù)器。方法還包括：g)重復(fù)一次或更多次a)至 f)中的一個(gè)或更多個(gè)；h)確定與定時(shí)誤差有關(guān)的函數(shù)小于預(yù)定閾值；以及i)使延遲參數(shù) 固定。
[0011] 相比于常規(guī)技術(shù)，通過(guò)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了許多益處。例如，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了對(duì) 反饋路徑中的延遲的增強(qiáng)的控制，從而改進(jìn)了數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)的性能特性。結(jié)合下文和附 圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的這些和其它實(shí)施方式以及許多它的優(yōu)勢(shì)和特征。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的包括具有延遲估計(jì)的數(shù)字預(yù)失真的多載波 寬帶系統(tǒng)的示意性框圖；
[0013] 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于對(duì)準(zhǔn)寬帶信號(hào)的系統(tǒng)的示意性框圖；以 及
[0014] 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的時(shí)間上對(duì)準(zhǔn)信號(hào)的方法的簡(jiǎn)化流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 本發(fā)明總體上涉及使用復(fù)用調(diào)制技術(shù)的寬帶通信系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及用 于無(wú)線發(fā)射機(jī)中寬帶數(shù)字預(yù)失真線性化的對(duì)準(zhǔn)寬頻率間隔信號(hào)的方法。
[0016] 隨著無(wú)線通信系統(tǒng)中頻譜效率的重要性的增加，射頻（RF)功率放大器（PA)的線 性度和效率已經(jīng)成為具有高峰均功率比（PAR)的非恒定包絡(luò)數(shù)字調(diào)制方案的關(guān)鍵設(shè)計(jì)問(wèn) 題。RF PA具有非線性，其在PA的輸出處產(chǎn)生調(diào)幅-調(diào)幅（AM-AM)和調(diào)幅-調(diào)相（AM-PM) 失真。這些效應(yīng)造成相鄰信道中的頻譜再生以及使誤差向量幅度（EVM)退化的帶內(nèi)失真。 因此，通常將各種線性化技術(shù)中的一種應(yīng)用于RF PA。文獻(xiàn)中已經(jīng)提出了多種線性化技術(shù)， 如反饋、前饋以及預(yù)失真。
[0017] 最有前景的線性化技術(shù)是基帶數(shù)字預(yù)失真（Dro)，其利用了數(shù)字信號(hào)處理器的最 新進(jìn)展。當(dāng)與廣泛使用的常規(guī)的前饋線性化技術(shù)相比時(shí)，Dro在降低的系統(tǒng)復(fù)雜度的情況 下能夠?qū)崿F(xiàn)良好的線性、良好的功率效率。此外，軟件實(shí)現(xiàn)為數(shù)字預(yù)失真器提供了適合多標(biāo) 準(zhǔn)環(huán)境的重新配置性。此外，諸如Doherty (道爾蒂）功率放大器（DPA)的使用效率增強(qiáng)技 術(shù)的PA能夠以線性為代價(jià)實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)PA設(shè)計(jì)更高的效率。因此，將DH)與使用效率增強(qiáng) 技術(shù)的DPA結(jié)合具有使系統(tǒng)線性度和整體效率最大化的可能性。
[0018] 典型的無(wú)線通信系統(tǒng)瞬時(shí)帶寬支持約20MHz到25MHz。用于數(shù)字預(yù)失真算法的常 見(jiàn)延遲估計(jì)使用具有兩倍或更多倍的過(guò)采樣的發(fā)射信號(hào)與反饋信號(hào)之間的幅度相關(guān)性。
[0019] 然而，針對(duì)下一代無(wú)線系統(tǒng)的瞬時(shí)帶寬（>25MHz)的要求繼續(xù)增加，這意味著寬帶 多載波可能是寬頻率間隔的，例如，對(duì)于支持65MHz的瞬時(shí)帶寬的系統(tǒng)，載波間隔能夠高達(dá) 60MHz。這會(huì)由于大的載波間隔而產(chǎn)生具有非常小的時(shí)間差的若干相關(guān)峰值。這會(huì)導(dǎo)致不 希望的大的延遲對(duì)準(zhǔn)誤差。因此，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了具有魯棒延遲估計(jì)的寬帶數(shù)字 預(yù)失真系統(tǒng)。
[0020] 圖1是示出數(shù)字預(yù)失真（DPD)電路、插值器、數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器（DAC)、調(diào)制器、功 率放大器、雙工器、用于在PA的輸出處耦合的輸出的射頻下變頻電路、用于數(shù)字預(yù)失真反 饋路徑的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC)以及數(shù)字下變頻器的示意性框圖。數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)利用 基于復(fù)信號(hào)（I和Q)的幅度的延遲估計(jì)。通常，反饋ADC的采樣率是數(shù)字預(yù)失真器的兩倍。 例如，如果數(shù)字預(yù)失真采樣率是125MHz，則反饋ADC的采樣率通常為至少250MHz，這意味著 硬件可控延遲的最小分辨率是4ns (1/250MHZ)。在某些實(shí)施方式中，在寬頻率間隔載波的情 況下，最小分辨率不足以小到以期望的準(zhǔn)確度對(duì)準(zhǔn)發(fā)射與反饋路徑之間的延遲。
[0021] 延遲估計(jì)器接收來(lái)自反饋路徑的輸入以及來(lái)自DPD電路的輸出的輸入。延遲估計(jì) 器計(jì)算這些輸入之間的差，并且將輸入提供至系數(shù)估計(jì)器以時(shí)間對(duì)準(zhǔn)信號(hào)，作為誤差最小 化過(guò)程的一部分。在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，延遲估計(jì)器提供下述值：該值是在Dro電路 的輸出處的同相分量與反饋信號(hào)的同相分量以及在DPD電路的輸出處的正交相位分量與 反饋信號(hào)的正交相位分量之間的定時(shí)誤差的函數(shù)。
[0022] 作為定時(shí)誤差（Error)的函數(shù)的計(jì)算的一個(gè)示例，定時(shí)誤差的函數(shù)也能夠被稱為 與定時(shí)誤差有關(guān)的函數(shù)，該函數(shù)可以是復(fù)反饋信號(hào)與DPD電路的復(fù)輸出之間的均方誤差的 差。
[0023] Error = (I - I}2 + 0- Q)2
[0024] 其中，/是同相反饋信號(hào)
[0025] 0是正交相位反饋信號(hào)
[0026] I是同相輸出DH)信號(hào)
[0027] Q是正交相位輸出DH)信號(hào)
[0028] 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于對(duì)準(zhǔn)寬帶信號(hào)的系統(tǒng)的示意性框圖。圖 2中示出的系統(tǒng)包括數(shù)字預(yù)失真（