数字预失真装置、预失真的控制方法以及发射的制造方法
【专利摘要】本发明实施例提供一种数字预失真装置、预失真的控制方法以及发射机，该数字预失真装置包括：数字预失真单元，对基带信号进行预失真处理；信号发送单元，对经过预失真处理的信号进行处理并发送；反馈单元，对发送的信号进行耦合和处理以生成用于计算预失真系数的反馈信号；失真信号提取单元，根据动态分配的带宽信息和/或所分配带宽在频域中所处的位置信息对反馈信号进行滤波；预失真系数单元，根据反馈信号的失真信号部分计算并更新预失真系数。通过本发明实施例，即使对于动态频域资源分配的信号也能准确地提取出反馈信号的失真信号部分，从而准确计算预失真系数。
【专利说明】数字预失真装置、预失真的控制方法以及发射机
【技术领域】
[0001]本发明涉及预失真领域，特别涉及一种数字预失真装置、预失真的控制方法以及发射机。
【背景技术】
[0002]随着通信技术的发展，尤其是宽带通信技术的快速发展，各种高频谱效率的调制方式得到广泛应用。而其中的高峰均功率比(PAPR, Peak-to-Average Power Rat1)问题也使得对功率放大器(HPA)的线性化技术提出更高的要求。
[0003]在功率放大器的线性化技术当中，数字预失真(DF1D,Digital Pre-Distort1n)技术是一种应用广泛且行之有效的方法，其基本原理是在信号经过功率放大器放大之前，先通过与功率放大器的非线性特性相反的预失真器，对发送信号进行预失真处理，以改善整个预失真设备(例如发射机系统)的非线性特性，使得整个系统尽可能地呈现线性特性。
[0004]图1是现有技术中一个数字预失真发射机的部分结构示意图。如图1所示，该发射机可以包括数字预失真单元101、信号发送单元102、反馈单元103、数字滤波器104、和预失真系数单元105等。
[0005]其中，信号发送单元102可以包括数模转换器(DAC, Digital Analog Converter)1021、正交调制器(QM0D, Quadrature Modulator) 1022、可变增益放大器(VGA, VariableGain Amplifier) 1023、功率放大器(HPA) 1024等等。反馈单元103可以包括正交解调器(QDMOD, Quadrature Demodulator) 1031、模数转换器(ADC, Analog Digital Converter)1032等。数字滤波器104可以包括数字带通滤波器(DBPF，Digital Band Pass Filter)、数字高通滤波器(DHPF,Digital High Pass Filter)等。预失真系数单元105可以包括代价函数计算单元1051、系数更新单元1052等等。
[0006]但是，发明人发现现有技术的缺陷在于:传统的数字预失真装置中，采用了固定通带的滤波器(例如DBPF等)来获得功率放大器输出信号的失真部分，数字预失真器自适应地更新其预失真系数，以使得所获得的失真信号的功率达到最小。但是，在某些系统，例如在OFDM系统(例如，WiMAX和LTE系统)中，发射机的发射信号可以在整个可用带宽中动态地分配，以使得接收机能够获得更优的性能。在这种具有动态分配发射信号频带的系统中，固定通带的滤波器将会无法准确提取出功率放大器输出信号的失真部分，进而导致预失真系统更新发生错误，导致整个发射机工作异常。
【发明内容】
[0007]本发明实施例提供一种数字预失真装置、预失真的控制方法以及发射机，目的在于:即使对于动态分配频域资源的发射信号，也能准确地提取出反馈信号的失真信号部分，从而准确计算预失真系数，确保数字预失真器的正常工作。
[0008]根据本发明实施例的一个方面，提供一种数字预失真装置，所述数字预失真装置包括:
[0009]数字预失真单元，用于对基带信号进行预失真处理；
[0010]信号发送单元，用于对经过所述预失真处理的基带信号进行信号处理并发送；
[0011]反馈单元，用于对所述信号发送单元所发送的信号进行耦合和处理，从而生成用于计算所述数字预失真单元中的预失真系数的反馈信号；
[0012]失真信号提取单元，根据动态分配的带宽信息和/或所分配带宽在频域中所处的位置信息对所述反馈信号进行滤波，滤掉所述反馈信号的带内信号以提取所述反馈信号的失真信号部分；
[0013]预失真系数单元，根据所述反馈信号的失真信号部分计算所述预失真系数，并对所述数字预失真单元中的预失真系数进行更新。
[0014]根据本发明实施例的另一个方面，提供一种预失真的控制方法，所述控制方法包括:
[0015]对基带信号进行预失真处理；
[0016]对经过所述预失真处理的基带信号进行信号处理并发送；
[0017]对所发送的信号进行耦合和处理，从而生成用于计算预失真系数的反馈信号；
[0018]根据动态分配的带宽信息和/或所分配带宽在频域中所处的位置信息对所述反馈信号进行滤波，滤掉所述反馈信号的带内信号以提取所述反馈信号的失真信号部分；
[0019]根据所述反馈信号的失真信号部分计算所述预失真系数，并对所述预失真处理的预失真系数进行更新。
[0020]根据本发明实施例的另一个方面，提供一种数字预失真的发射机，所述数字预失真的发射机包括:
[0021]数字预失真单元，用于对基带信号进行预失真处理；
[0022]信号发送单元，用于对经过所述预失真处理的基带信号进行信号处理并发送；
[0023]反馈单元，用于对所述信号发送单元所发送的信号进行耦合和处理，从而生成用于计算所述数字预失真单元中的预失真系数的反馈信号；
[0024]失真信号提取单元，根据动态分配的带宽信息和/或所分配带宽在频域中所处的位置信息对所述反馈信号进行滤波，滤掉所述反馈信号的带内信号以提取所述反馈信号的失真信号部分；
[0025]预失真系数单元，根据所述反馈信号的失真信号部分计算所述预失真系数，并对所述数字预失真单元中的预失真系数进行更新。
[0026]本发明的有益效果在于:根据动态分配的带宽信息和/或所分配带宽在频域中所处的位置信息对反馈信号进行滤波，滤掉反馈信号的带内信号以提取反馈信号的失真信号部分；不仅可以准确计算预失真系数，确保数字预失真器的正常工作，而且不需要更改滤波器系数就可以提取失真信号部分，容易实现且成本较低。
[0027]参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。
[0028]针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
[0029]应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1是现有技术中一个数字预失真发射机的部分结构示意图；
[0031]图2是本发明实施例的OFDM系统中动态频域资源分配的信号示意图；
[0032]图3是本发明实施例的数字预失真装置的一构成示意图；
[0033]图4是本发明实施例的数字预失真装置的另一构成示意图；
[0034]图5是本发明实施例的数字变频器处理的一示意图；
[0035]图6是本发明实施例的数字变频器处理前后的信号示意图；
[0036]图7是本发明实施例的数字可变通带滤波器的一示意图；
[0037]图8是图7中A(Z)的一示意图；
[0038]图9是使用不同控制因子的数字可变通带滤波器的一通带示意图；
[0039]图10是使用不同控制因子的数字可变通带滤波器的另一通带示意图；
[0040]图11是使用不同控制因子的数字可变通带滤波器的另一通带示意图；
[0041]图12是本发明实施例的采用如图4所示的数字预失真装置在(A) (B)处获得的信号的一不意图；
[0042]图13是本发明实施例的采用如图4所示的数字预失真装置在(A) (B)处获得的信号的另一示意图；
[0043]图14是本发明实施例的数字预失真装置的另一构成示意图；
[0044]图15是本发明实施例的数字预失真装置的另一构成示意图；
[0045]图16是本发明实施例的控制方法的一流程示意图；
[0046]图17是本发明实施例的控制方法的另一流程示意图；
[0047]图18是本发明实施例的控制方法的另一流程示意图。
【具体实施方式】
[0048]参照附图，通过下面的说明书，本发明的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本发明的特定实施方式，其表明了其中可以采用本发明的原则的部分实施方式，应了解的是，本发明不限于所描述的实施方式，相反，本发明包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。
[0049]以下以OFDM系统(例如，WiMAX和LTE系统)为例，对本发明进行详细说明。但值得注意的是，本发明并不限于OFDM系统，例如还可以是其他具有动态分配带宽信号的系统。
[0050]图2是本发明实施例的OFDM系统中动态分配的信号示意图。如图2所示，动态分配的带宽信息可以用频域上的子载波数量(sub_num)来表示，动态分配的带宽在频域中所处的位置信息可以用指示中心频率的信息(f；ffsrt)来表示。如图2所示，信号可以在整个可用带宽中动态地分配。对于图2所示的信号，如果仍然直接使用数字滤波器进行滤波，则不能准确地获得失真信号部分。
[0051]实施例1
[0052]本发明实施例提供一种数字预失真装置，图3是本发明实施例的数字预失真装置的一构成示意图。如图3所示，该数字预失真装置300包括:数字预失真单元301、信号发送单元302、反馈单元303、失真信号提取单元304和预失真系数单元305。
[0053]其中，数字预失真单元301用于对基带信号进行预失真处理；信号发送单元302用于对经过预失真处理的基带信号进行信号处理并发送；反馈单元303用于对信号发送单元302所发送的信号进行耦合和处理，从而生成用于计算数字预失真单元301中的预失真系数的反馈信号；失真信号提取单元304根据动态分配的带宽信息和/或所分配带宽在频域中所处的位置信息对反馈信号进行滤波，滤掉反馈信号的带内信号以提取反馈信号的失真信号部分；预失真系数单元305根据反馈信号的失真信号部分计算预失真系数，并对数字预失真单元301中的预失真系数进行更新。
[0054]在本实施例中，该数字预失真装置可以是发射机的一部分，或者该数字预失真装置的一部分可以为发射机的组成部分。值得注意的是，为简单起见，本发明仅示出了部分部件，但本发明不限于此。
[0055]其中，数字预失真单元301可以利用预失真系数对基带信号进行预失真处理；预失真系数单元305可以按照自适应算法计算或更新预失真系数，使得所提取的失真信号部分的功率达到最小；信号发送单元302具体可以包括DAC、QMOD, VGA、HPA等等；反馈单元303可以包括QDMOD、ADC等。关于具体如何进行预失真处理、如何进行信号处理以及如何计算或更新预失真系数，可以参考现有技术，本发明不再赘述。
[0056]在本实施例中，发射信号可以为动态分配的、具有可变带宽或中心频率的信号。例如，可以是OFDM系统中带宽和位置在整个可用带宽中动态分配的信号。失真信号提取单元304可以根据动态分配的带宽信息和/或所分配带宽在频域中所处的位置信息对反馈信号进行滤波，以提取反馈信号的失真信号部分。动态分配的带宽信息和/或位置信息对应于发射信号(或者反馈信号)。
[0057]在具体实施时，动态分配的带宽信息和/或位置信息可以是预先确定的，例如可以根据预先设定的分配规则获得带宽信息、或者位置信息、或者带宽信息和位置信息，以对应于从反馈单元303获得的反馈信号。或者，动态分配的带宽信息和/或位置信息可以从基站侧获得，例如，利用接收机等接收基站侧配置的信令等来获得系统上层为发射机分配的带宽信息、或者位置信息、或者带宽信息和位置信息。但本发明不限于此，可以根据实际情况确定获得动态分配的带宽信息和/或位置信息的【具体实施方式】。
[0058]由上述实施例可知，不同于现有技术中的数字预失真系统，本发明的数字预失真装置中，根据动态分配的带宽信息和/或位置信息对反馈信号进行滤波，滤掉反馈信号的带内信号以提取反馈信号的失真信号部分；即使对于动态分配的信号也可以准确计算预失真系数，确保数字预失真器的正常工作。
[0059]实施例2
[0060]在实施例1的基础上，本发明实施例通过使用数字可变通带滤波器(Wfilter，Warping Filter)和/或数字变频器(DC,Digital Converter),对本发明进行进一步说明。
[0061]在一个实施方式中，失真信号提取单元304可以包括:数字变频器和数字可变通带滤波器。该数字变频器根据动态分配的带宽在频域中所处的位置信息将反馈信号的主带中心频率变频至零频；该数字可变通带滤波器可以根据动态分配的带宽信息来确定控制因子(Warping Factor) α ,通过确定的控制因子α来改变通带；并且通过改变后的通带对经过数字变频器变频之后的反馈信号进行滤波，以提取反馈信号的失真信号部分。
[0062]在具体实施时，数字预失真装置还可以包括:因子存储单元，该因子存储单元存储预先计算的数字可变通带滤波器的控制因子。可以通过查找表(LUT，Lookup Table)的方式存储针对各种发射信号的带宽分配信息的控制因子。
[0063]并且，数字可变通带滤波器从该因子存储单元存储的控制因子中查找动态分配的带宽信息对应的控制因子，并使用查找出的控制因子来配置该数字可变通带滤波器，以准确提取出反馈信号的失真信号部分。
[0064]或者，在具体实施时，数字预失真装置还可以包括:因子计算单元，该因子计算单元在线计算动态分配的带宽信息对应的控制因子；通过该控制因子来配置该数字可变通带滤波器，以准确提取出反馈信号的失真信号部分。
[0065]图4是本发明实施例的数字预失真装置的一构成示意图，如图4所示，该数字预失真装置400包括:数字预失真单元401、信号发送单元402、反馈单元403、失真信号提取单元404和预失真系数单元405。
[0066]如图4所示，信号发送单元402具体可以包括DAC4021、QM0D4022、VGA4023、HPA4024 ;反馈单元403可以包括QDM0D4031、ADC4032 ;预失真系数单元405可以包括代价函数计算单元4051和系数更新单元4052。
[0067]如图4所示，该失真信号提取单元404可以包括数字变频器4041和数字可变通带滤波器4042 ;此外，还可以包括存储控制因子的查找表4043。
[0068]图5是本发明实施例的数字变频器处理的一示意图，如图5所示，数字变频器可以包括复数乘法器(Complex Multiplier)和数字控制振荡器(NCO, Numerical ControlledOscillator)等,但本发明不限于此。
[0069]如图5所示，由模数转换器输出的信号Idl和Qdl经数字变频器处理后，输出信号U，和Qch，。其中，
【权利要求】
1.一种数字预失真装置，所述数字预失真装置包括: 数字预失真单元，用于对基带信号进行预失真处理； 信号发送单元，用于对经过所述预失真处理的基带信号进行信号处理并发送； 反馈单元，用于对所述信号发送单元所发送的信号进行耦合和处理，从而生成用于计算所述数字预失真单元中的预失真系数的反馈信号； 失真信号提取单元，根据动态分配的带宽信息和/或所分配带宽在频域中所处的位置信息对所述反馈信号进行滤波，滤掉所述反馈信号的带内信号以提取所述反馈信号的失真信号部分； 预失真系数单元，根据所述反馈信号的失真信号部分计算所述预失真系数，并对所述数字预失真单元中的预失真系数进行更新。
2.根据权利要求1所述的数字预失真装置，其中，所述失真信号提取单元包括: 数字可变通带滤波器，根据动态分配的所述带宽信息来确定控制因子，通过确定的所述控制因子来改变通带；并且通过改变后的通带对所述反馈信号进行滤波，以提取所述反馈信号的失真信号部分。
3.根据权利要求2所述的数字预失真装置，其中，所述失真信号提取单元还包括: 数字变频器，根据动态分配的带宽在频域中所处的位置信息将所述反馈信号的主带中心频率变频至零频； 并且，所述数字可变通带滤波器对经过所述数字变频器变频之后的所述反馈信号进行滤波，以提取所述反馈信号的失真信号部分。
4.根据权利要求2或3所述的数字预失真装置，其中，所述数字预失真装置还包括: 因子存储单元，存储所述数字可变通带滤波器的预先计算的控制因子； 并且，所述数字可变通带滤波器从所述因子存储单元存储的控制因子中查找动态分配的所述带宽信息对应的控制因子，并使用查找出的所述控制因子来配置所述数字可变通带滤波器。
5.根据权利要求2或3所述的数字预失真装置，其中，所述数字预失真装置还包括: 因子计算单元，在线计算动态分配的所述带宽信息对应的控制因子。
6.根据权利要求1至3任一项所述的数字预失真装置，其中，所述数字预失真装置还包括: 信息获取单元，获取预先确定的所述带宽信息和/或带宽在频域中所处的位置信息，或者，通过接收基站侧发送的信息来获取所述带宽信息和/或带宽在频域中所处的位置信息。
7.一种预失真的控制方法，所述控制方法包括: 对基带信号进行预失真处理； 对经过所述预失真处理的基带信号进行信号处理并发送； 对所发送的信号进行耦合和处理，从而生成用于计算预失真系数的反馈信号； 根据动态分配的带宽信息和/或所分配带宽在频域中所处的位置信息对所述反馈信号进行滤波，滤掉所述反馈信号的带内信号以提取所述反馈信号的失真信号部分； 根据所述反馈信号的失真信号部分计算所述预失真系数，并对所述预失真处理的预失真系数进行更新。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其中，根据动态分配的带宽信息和/或所分配带宽在频域中所处的位置信息对所述反馈信号进行滤波包括: 根据动态分配的所述带宽信息来确定控制因子，通过确定的所述控制因子来改变数字可变通带滤波器的通带；并且使用改变通带后的数字可变通带滤波器对所述反馈信号进行滤波，以提取所述反馈信号的失真信号部分。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其中，根据动态分配的带宽信息和/或所分配带宽在频域中所处的位置信息对所述反馈信号进行滤波还包括: 根据动态分配的带宽在频域中所处的位置信息将所述反馈信号的主带中心频率变频至零频； 并且，对经过所述数字变频器变频之后的所述反馈信号进行滤波，以提取所述反馈信号的失真信号部分。
10.一种数字预失真的发射机，所述数字预失真的发射机包括: 数字预失真单元，用于对基带信号进行预失真处理； 信号发送单元，用于对经过所述预失真处理的基带信号进行信号处理并发送； 反馈单元，用于 对所述信号发送单元所发送的信号进行耦合和处理，从而生成用于计算所述数字预失真单元中的预失真系数的反馈信号； 失真信号提取单元，根据动态分配的带宽信息和/或所分配带宽在频域中所处的位置信息对所述反馈信号进行滤波，滤掉所述反馈信号的带内信号以提取所述反馈信号的失真信号部分； 预失真系数单元，根据所述反馈信号的失真信号部分计算所述预失真系数，并对所述数字预失真单元中的预失真系数进行更新。
【文档编号】H04L25/03GK104079514SQ201310108996
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2013年3月29日 优先权日:2013年3月29日
【发明者】陈培, 周建民 申请人:富士通株式会社