专利名称：一种射频信号的数字矫正装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种射频信号的数字矫正装置。
背景技术：
现在，在无线通信发射系统的传输设备中，高功率放大模块(HPA)的工作特性对整个无线通信系统的性能、信号质量和成本具有决定意义。对于系统设计所给定的功率和性能指标，功率放大模块的性能特性将随着输入信号线性工作范围的扩大而恶化，且其价格也将随着其线性工作范围的扩大而显著攀升。因此，采用扩展功率放大模块线性工作范围的预失真技术取代购买更高档的HPA器件的研究意义重大。对于扩展功率放大模块线性范围的研究和应用，即采用预失真技术，在国外已经有很多成熟的芯片和算法产品，出现了很多种数字自适应预失真技术如:数字查表法、笛卡尔环法等，虽然这些方法和技术的实际应用也在不断扩展，但实际应用的效果却不十分理想。其原因是数字算法与无线系统中所使用的不同类型的功率放大模块，在匹配和输入信号的特性存在差异，造成对非线性矫正的不同效果。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是，在无线通信发射系统的传输设备中能够较好的匹配适应不同类型的功率放大模块，造成对非线性矫正的效果更好。本实用新型首先提供一种射频信号的数字矫正装置，包括如下硬件模块:射频调制模块，用于对输入的信号进行调制并输出相应的信号；矫正信息存储模块，包括:地址移位寄存器和存储器，所述存储器的地址是由一组数据寄存器构成，输入数据按串行方式送入地址移位寄存器，所述存储器的存储单元中储存的信息包括进行校正的预失真信息；矫正处理模块，用于根据所述射频调制模块和矫正信息存储模块输入的信息，进行矫正处理并输出相应的信号；以及，功率放大模块，用于将所述矫正处理模块输出的信号进行功率放大输出，并将其输出信号反馈到所述矫正信息存储模块。相应的，本实用新型还提供一种采用所述射频信号的数字矫正装置的矫正方法，包括如下步骤:所述射频调制模块对输入的信号进行调制并输出相应的信号；所述矫正信息存储模块根据分别由所述射频调制模块和功率放大模块输出的信号，输出相应的预失真信息到所述矫正处理模块；所述矫正处理模块根据分别由所述矫正信息存储模块和射频调制模块输出的信号，进行矫正处理并输出相应的信号到所述功率放大模块进行功率放大输出。与现有技术比较，本实用新型的优点在于，是采用存储记忆的预失真算法来矫正具有记忆特性的功率放大模块，而且可以将此处理直接应用在射频域内。采用数字存储记忆的预失真算法在射频领域的应用，目的是不仅达到对具有记忆功能的功率放大模块非线性特性更好的矫正，而且可将数字处理后的矫正信息直接在射频域内对射频放大器矫正。这种数字化的处理方法，在未来实现数字化射频技术和系统至关重要的。
图1是本实用新型射频信号的数字矫正装置一种实施例的结构框图；图2是图1所示实施例部分模块进一步具体的结构框图；图3是功率放大模块的非线性特性AM-AM (幅度-幅度)失真特性示意图；图4是功率放大模块的非线性特性AM-PM (幅度-相位)失真特性示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例做进一步的说明。如图1和图2所示，一种射频信号的数字矫正装置，包括如下硬件模块:射频调制模块，用于对输入的信号进行调制并输出相应的信号；矫正信息存储模块，包括:地址移位寄存器和存储器，所述存储器的地址是由一组数据寄存器构成，输入数据按串行方式送入地址移位寄存器，所述存储器的存储单元中储存的信息包括进行校正的预失真信息；矫正处理模块，用于根据所述射频调制模块和矫正信息存储模块输入的信息，进行矫正处理并输出相应的信号；以及，功率放大模块，用于将所述矫正处理模块输出的信号进行功率放大输出，并将其输出信号反馈到所述矫正信息存储模块。优选的，所述矫正信息存储模块中，所述预失真信息对应所述功率放大模块的非线性特征，并根据由所述射频调制模块所输入信号，完成地址对相对应信息的映射。其中，所述矫正信息存储模块中的预失真信息包括第一矫正分量(PD-1 in)和第二矫正分量(PD-Q in)；所述矫正处理模块包括如下硬件单元:正交调制器，用于将由所述射频调制模块输入的信号进行角度转换；第一乘法器，用于将所述第一矫正分量(PD-1 in)与由所述射频调制模块输入的信号进行乘法处理并输出；第二乘法器，用于将所述第二矫正分量(PD-Q in)与由所述正交调制器输入的信号进行乘法处理并输出；和，信号合成器，用于将所述第一乘法器和第二乘法器输出的信号合成并输出到所述功率放大模块。相应的，采用所述射频信号的数字矫正装置的矫正方法，包括如下步骤:所述射频调制模块对输入的信号进行调制并输出相应的信号；所述矫正信息存储模块根据分别由所述射频调制模块和功率放大模块输出的信号，输出相应的预失真信息到所述矫正处理模块；所述矫正处理模块根据分别由所述矫正信息存储模块和射频调制模块输出的信号，进行矫正处理并输出相应的信号到所述功率放大模块进行功率放大输出。[0035]在实施例中，采用数字预失真方法的目的，是要改善功率放大模块的线性度。而对功放线性度的评估是用ACPR这个指标进行评估的。因此，数字预失真目的就是改善功放的ACPR指标。分析功放的非线性特性，就是衡量其各种失真特性，主要集中在AM-AM (幅度-幅度)失真特性和AM-PM (幅度-相位)失真特性，如图3和图4所示。其中，AM-AM幅度-幅度失真特性就是放大器的增益压缩现象，产生了 AM-AM失真。其特性可以采用非线性的多项式来表征放大器的这种特性:Y = I^1X+ a2x2 +a3x2 ~ha4x4 -ha^x5 +* -*(I)式中的输出信号Y的数值，是由输入信号的幅度(AM)决定。在射频增益一定的条件下，中，可根据输入信号的幅度(功率)，通过一个多项式可计算出此种非线性失真分量。对于幅度-相位的AM-PM失真特性，与AM-AM失真有诸多相似之处，也是由输入信号的幅度决定。如图3所示假设输入信号为:X = -dcos ami加上AM-AM失真时，则可表不为:Y = βχ cos mMi + P3 cos3&mt + β5 cos 5ΦΜ +...(2)其中ωηι为调制信号角频率。近年来发展的宽带高速无线通信系统对功率放大模块的特性和系统的整体性能提出了更加严格的要求。为了有 效地利用宝贵的频谱资源，功率放大模块既要保证高线性度以减小带外发射功率以及信号接收的误码率，又要有较高的效率以减少电源消耗。特别是近年来发展的高效线性调制技术如QPSK、QAM及OFDM等多载波调制方式等尽管能提供良好的频谱效率，但由于发射机中的高功率放大模块(HPA)的非线性，调制后产生的波动包络信号能引起随后的HPA产生各类互调失真，互调失真多呈现出邻频干扰、带内干扰现象。为了确保HPA的线性特性，需要使用预失真技术。传统的预失真方法是在调制器的基带部分加入一个非线性的数字处理单元，也就是作为非线性矫正的器件数字预失真(DPD)，使得预失真器和功率放大模块作为一个整体。这样，发射通路的整体增益特性为线性的了。预失真分为模拟预失真和数字预失真，都是对功率放大模块的包络进行调节。模拟预失真出现比较早，且技术比较成熟。模拟技术成本相对较低，只需人工调整的中频预失真电路可以工作的较好。而数字预失真技术是随着传输数字信号的应用，不断扩展的基础上逐步发展起来的，用自适应的数字预失真技术来抑制HPA的失真，可以起到比模拟方法更好的效果。在众多功放线性化高效率技术中，数字预失真技术被认为是最有效的解决方案，受到越来越多的关注。然而，目前在无线通信领域中使用的预失真技术及其产品，对于实际功率放大模块存在的特性，需要引入记忆算法对功率放大模块进行处理，然而由于记忆算法的复杂性增大，又造成了处理时的计算量明显增大，由此造成此类预失真方法在的实际应用中造成的运算量、器件成本极其功耗之间的矛盾。本专利提出的方法，就是针对目前存在的问题，提出一种解决在算法运算量、器件从成本和系统功率消耗之间的矛盾。本实施例是基于传统的数字预失真原理，在数字处理的方法上加入了记忆功能，以解决功率放大模块的记忆特性造成的非线性失真。这种记忆预失真算法中的及特性来自于系统中的信息表，该表中存储和读出的预失真分量具有记忆特性。这些信息与当前输入的信息和以前若干时刻输入的信息组合构成，因此形成了一种有记忆特点的信息映射。由此形成的预失真单元的输出信号具有了记忆的功效。下面介绍这种记忆效应的生成机理。功率放大模块输出信号的复包络可以表示为
权利要求1.一种射频信号的数字矫正装置，其特征在于，包括如下硬件模块: 射频调制模块，用于对输入的信号进行调制并输出相应的信号； 矫正信息存储模块，包括:地址移位寄存器和存储器，所述存储器的地址是由一组数据寄存器构成，输入数据按串行方式送入地址移位寄存器，所述存储器的存储单元中储存的信息包括进行校正的预失真信息； 矫正处理模块，用于根据所述射频调制模块和矫正信息存储模块输入的信息，进行矫正处理并输出相应的信号；以及， 功率放大模块，用于将所述矫正处理模块输出的信号进行功率放大输出，并将其输出信号反馈到所述矫正信息存储模块。
2.如权利要求1所述的射频信号的数字矫正装置，其特征在于，所述矫正信息存储模块中，所述预失真信息对应所述功率放大模块的非线性特征，并根据由所述射频调制模块所输入信号，完成地址对相对应信息的映射。
3.如权利要求1所述的射频信号的数字矫正装置，其特征在于， 所述矫正信息存储模块中的预失真信息包括第一矫正分量(PD-1 in)和第二矫正分量(PD-Q in)； 所述矫正处理模块包括如下硬件单元: 正交调制器，用于将由所述射频调制模块输入的信号进行角度转换； 第一乘法器，用于将所述第一矫正分量(PD-1 in)与由所述射频调制模块输入的信号进行乘法处理并输出； 第二乘法器，用于将所述第二矫正分量(PD-Q in)与由所述正交调制器输入的信号进行乘法处理并输出；和， 信号合成器，用于将所述第一乘法器和第二乘法器输出的信号合成并输出到所述功率放大模块。
专利摘要本实用新型涉及一种射频信号的数字矫正装置。一种射频信号的数字矫正装置，包括射频调制模块，用于对输入的信号进行调制并输出相应的信号；矫正信息存储模块，包括地址移位寄存器和存储器，所述存储器的地址是由一组数据寄存器构成，输入数据按串行方式送入地址移位寄存器，所述存储器的存储单元中储存的信息包括进行校正的预失真信息；矫正处理模块，用于根据所述射频调制模块和矫正信息存储模块输入的信息，进行矫正处理并输出相应的信号；以及，功率放大模块，用于将所述矫正处理模块输出的信号进行功率放大输出，并将其输出信号反馈到所述矫正信息存储模块。
文档编号H04L1/24GK203014828SQ201320007998
公开日2013年6月19日 申请日期2013年1月8日 优先权日2013年1月8日
发明者杨大力, 刘相玉, 付岗 申请人:深圳清华大学研究院