失真补偿装置、放大装置、发射机和失真补偿方法

专利名称：失真补偿装置、放大装置、发射机和失真补偿方法
技术领域：
本发明涉及失真补偿装置(例如用于补偿放大器的非线性
(nonlinearity))、其非线性得以补偿的放大装置和发射机、以及失真补偿方 法。
背景技术：
随着无线通信的速度和数据量增加，对放大器特别地是功率放大器的 精确线性要求越来越高，但在功率放大器中，输入功率与线性和效率是平 衡的关系。也就是说，当输入信号较小，线性和效率较高，而当输入信号 较大，线性和效率较低。因此，已提出各种技术用以补偿功率放大器的非 线性以便即使在输入信号较大时也能获得较高线性和效率。
对于补偿功率放大器的非线性的技术而言，已知的技术有例如负反馈 方法、前馈方法、模拟预失真方法(其中非线性在模拟信号阶段(stage)被补 偿)。近年来，数字预失真方法已引起注意，该方法通过使用数字信号处 理来估计功率放大器的特性并预先对数字信号进行逆失真(例如，参考 JP-A2001-36353(KOKAI))。
在JP-A2001-36353(KOKAI)中所公开的一种预失真方法组合了幅度特 性补偿和相位特性补偿。更具体地，关于幅度特性补偿，滚降滤波器(roll-off filter)的输出基带信号I、 Q的幅度Vi、 Vq首先被输入到多项式运算单元， 该单元然后执行多项式运算以补偿幅幅特性(下文中，它被称为"幅度特 性"，并且类似地"幅相特性"被称为"相位特性")。然后，关于相位特 性补偿，功率计算器通过使用作为幅度特性补偿的结果而得到的信号 g(Vi)、 g(Vq沐计算功率(平方和)，并且基于计算结果，从用于存储功率放 大器的相位特性的逆特性的表中读出补偿值，并且将该补偿值与作为幅度 特性补偿的结果而得到的信号作乘法。采用小容量表存储器和小型算术逻 辑，该过程被执行，因此实现功率放大器的非线性补偿。
5功率放大器的工作状态通常取决于周围环境和要放大信号的特性而变 化，因此根据这样的变化，用于补偿幅度特性和相位特性的补偿值或补偿 系数需要更新以确保功率放大器的线性。然而，由于补偿值或补偿系数的 更新需要消耗功率，因此这里需要一种既实现功率放大器的线性又实现降 低的功率消耗的技术。
专利引用1:专利2001-03635
发明内容
技术问题
如上所述，传统的失真补偿装置、放大装置、发射机和失真补偿方法 具有难以实现既确保线性又减少功率消耗的问题。本发明可以解决这样的 问题，并且本发明的目的是提供一种失真补偿装置、放大装置、发射机和 失真补偿方法，其既能确保放大器的线性又能减少功率消耗。
技术方案
为了实现上述目的，本发明第一方面的失真补偿装置是用于补偿放大
器的非线性的失真补偿装置，并且包括存储器，用于存储用来补偿放大 器的输入信号的补偿参数；补偿器，用于基于补偿参数来校正放大器的输 入信号；以及更新控制器，用于根据放大器的工作状态来更新补偿参数。
本发明第二方面的放大装置包括放大器；存储器，用于存储用来校 正放大器的输入信号以补偿放大器的非线性的补偿参数；补偿器，用于基 于补偿参数来校正放大器的输入信号；以及更新控制器，用于根据放大器 的工作状态来更新补偿参数。
本发明第三方面的发射机包括本发明第二方面的放大装置；以及调 制器，用于调制补偿器校正后的输入信号以将所调制的输入信号输入到放 大器°
本发明第四方面的失真补偿方法是一种用于补偿放大器的非线性的失 真补偿方法，并且包括在存储器中存储用于校正放大器的输入信号的补 偿参数；基于补偿参数来校正放大器的输入信号；以及根据放大器的工作 状态来更新补偿参数。有益效果
根据本发明，既能确保放大器的线性又能减少功率消耗。


图1是示出根据本发明的一个实施例的发射机的构造的框图。
图2是示出该实施例的失真补偿器的概要的框图。
图3是更具体地示出该实施例的失真补偿器的构造的框图。
图4是示出该实施例的失真补偿器的操作的流程图。
图5是示出该实施例的更新控制器的操作的流程图。
图6是示出该实施例的更新控制器的操作的流程图。
图7是示出该实施例的更新控制器的操作的流程图。
图8是示出该实施例的更新控制器的另外一个示例的框图。
图9是示出该实施例的监控信号发生器的具体示例的框图。
图IO是示出该实施例的监控信号发生器的具体示例的框图。
图11是示出该实施例的监控信号发生器的具体示例的框图。
图12是示出该实施例的监控信号发生器的具体示例的框图。
图13是示出该实施例的监控信号发生器的具体示例的框图。
图14是示出该实施例的监控信号发生器的具体示例的框图。
图15是示出该实施例的监控信号发生器的具体示例的框图。
参考标记注解
1 发射机 10数据发生器 20失真补偿器 21幅度特性补偿器 22相位特性补偿器 23幅度特性计算器 24相位特性计算器 25更新控制器30 D/A转换器 40低通滤波器 50正交调制器 60功率放大器 70天线
80-87 监控信号发生器
具体实施例方式
在根据本发明实施例的失真补偿装置、放大装置、发射机和失真补偿 方法中，通过采用放大器的非线性特性的变化来更新幅度特性补偿数据和 相位特性补偿数据，该变化是随放大器的变化和其周围环境而出现的。
下文中，将参考附图详细说明本发明的实施例。图l是示出根据本发 明实施例的发射机的框图，该发射机包括用于补偿功率放大器的非线性的 失真补偿器。如图1所示，该实施例的发射机1包括数据发生器10、失真 补偿器20、 D/A转换器(DAC) 30、低通滤波器(LPF) 40、正交调制器50、 功率放大器60、天线70和监控信号发生器80。
数据发生器IO产生要由发射机1发送的传输信号。取决于所传输的信 息的类型，各种类型的装置可以用作数据发生器IO。例如，如果所传输的 信息是声音，则数据发生器10由麦克风、A/D转换器等组成。如果所传输 的信息是数字数据，则数据发生器10由计算机终端等组成。可替代地，从 发射机1的外部发送的信息可以作为数字数据输入。在该实施例中，数据 发生器10输出作为传输信号的两个信号，也就是，数字基带信号I和Q。
失真补偿器20是用于补偿在功率放大器60中出现的非线性失真的信 号处理器，并且是所谓的预失真发生器(pre-distorter)。失真补偿器20具有 以预定的方式补偿所输入的传输信号的幅度特性和相位特性的功能。而且， 基于经监控信号发生器80从功率放大器60所获得的监控信号，失真补偿 器20能更新幅度特性的补偿数据(下文中，有时也被称为"补偿值"或"补 偿系数")和相位特性的补偿数据。失真补偿器20处理从数据发生器10接 收的传输信号以使传输信号具有功率放大器60非线性区域的逆特性，并且 将结果得到的信号发送到D/A转换器30。
8D/A转换器30将从失真补偿器20输出的数字信号转换成模拟信号。 D/A转换器30将经模拟转换的传输信号发送到低通滤波器40。低通滤波 器40旨在消除由D/A转换器30中的转换处理所产生的噪声和折叠噪声 (folding noise)，其对所接收的传输信号进行滤波以发送结果得到的信号到 正交调制器50。
正交调制器50对所输入的基带信号I"和Q"进行正交调制，以向功 率放大器60输出结果得到的信号作为传输信号。功率放大器60将作为正 交调制结果而得到的传输信号放大到预定的输出功率。天线70发射作为无 线电波的由功率放大器60放大的传输信号。
监控信号发生器80是用于监控功率放大器60的状态的放大器监控器。 根据功率放大器60的状态，监控信号发生器80产生用于控制补偿数据(其 被失真补偿器20用来进行失真补偿处理)的更新的监控信号。作为监控信 号，可用的是与功率放大器中的特性函数上的变化相关的参数，例如，从 功率放大器60输出的传输信号的功率、功率放大器60的邻近信道泄露比、 在诸如D/A转换器30和正交调制器50这样的模拟信号处理系统中出现的 增益、在模拟信号处理系统中出现的相位差、功率放大器60的特性系数、 功率放大器60的温度、传输信号的频率等。由监控信号发生器80产生的 监控信号被传送到失真补偿器20。
在该发射机l中，由数据发生器10产生的数字基带信号I、 Q被输入 到失真补偿器20，并且失真补偿器20对基带信号I、 Q应用失真补偿处理。 D/A转换器30将经失真补偿的基带信号转换成模拟基带信号，将其输入到 低通滤波器40。低通滤波器40从所输入的信号中截除高频带分量(噪声分 量)，将结果得到的信号发送到正交调制器50。正交调制器50对所接收的 信号进行正交调制，将结果得到的信号发送到功率放大器60。此时，传输 信号被转换成预定的频率。功率放大器60将传输信号放大到预定的功率， 将所放大的传输信号传送到天线70。
这里，监控信号发生器80监控功率放大器60的状态，以产生指示功 率放大器60的状态的监控信号，并将所产生的监控信号发送到失真补偿器 20。根据该监控信号，失真补偿器20更新在失真补偿器20中使用的补偿 数据。根据该实施例的发射机，由于产生了指示功率放大器的工作状态的监 控信号并且基于该监控信号来更新失真补偿器的补偿数据，因此可以既确 保功率放大器的线性又减少功率消耗。
接下来，参考图2和3说明了该实施例失真补偿器20的构造。如图2 所示，该实施例的失真补偿器20包括幅度特性补偿器21、相位特性补偿 器22、幅度特性计算器23、相位特性计算器24和更新控制器25。
幅度特性补偿器2i是用于补偿从数据发生器10输入的基带信号I、 Q 的幅度特性的信号处理器。幅度特性补偿器21利用功率放大器60的非线 性特性中幅度特性的逆特性来校正所输入的基带信号，以确保功率放大器 60的线性。进一步，相位特性补偿器22是用于补偿基带信号I'、 Q'(作为 幅度特性补偿器21的校正结果而得到的)的相位特性的信号处理器。相位 特性补偿器22利用功率放大器60的非线性特性中相位特性的逆特性来校 正基带信号I'、 Q'，以确保功率放大器60的线性。
幅度特性计算器23是用于进行预定算术处理以更新在幅度特性补偿 器21中使用的补偿数据的算术处理器。此外，相位特性计算器24是用于 进行预定算术处理以更新相位特性补偿器22中使用的补偿数据的算术处 理器。基于从监控信号发生器80传送的监控信号，更新控制器25控制对 内容的更新，以确定对于更新在幅度特性补偿器21和相位特性补偿器22 中分别使用的各补偿数据的定时。更新控制器25具有确定那些补偿数据适 合作为要更新的内容的功能。例如，更新控制器25确定是否应该仅更新幅 度特性的补偿数据、应该仅更新相位特性的补偿数据、应该更新幅度特性 和相位特性二者的补偿数据等。更新控制器25还具有向幅度特性计算器 23和/或相位特性计算器24指示应在何时更新每个补偿数据的功能。
当从监控信号发生器80接收到监控信号时，基于该监控信号，更新控 制器25确定是否应该更新幅度特性和/或相位特性的补偿数据、以及更新 的定时是何时，并且如果更新是必要的，则更新控制器25指示幅度特性计 算器23和相位特性计算器24来计算补偿数据。接收到该指示的幅度特性 计算器23和相位特性计算器24更新在幅度特性补偿器21和相位特性补偿 器22中使用的补偿数据。
幅度特性补偿器21补偿传输信号的幅度特性，将结果得到的传输信号
10发送到相位特性补偿器22;相位特性补偿器22补偿传输信号(其幅度特性 己被补偿)的相位特性。在更新了在幅度特性补偿器21和相位特性补偿器 22中使用的补偿数据之后，基于所更新的补偿数据，幅度特性补偿器21 和相位特性补偿器22对传输信号进行补偿。
以上述方式，根据该实施例的失真补偿装置，由于基于监控信号在预 定的定时上补偿了幅度特性和/或相位特性，因此能够在独立的定时上补偿 每个特性，这能实现有效的失真补偿处理和降低的功率消耗。
接下来，将详细说明根据该实施例的幅度特性补偿器21、相位特性补 偿器22、幅度特性计算器23、相位特性计算器24和更新控制器25的构造。 如图3所示，幅度特性补偿器21包括实数乘法211、幅度计算器212和幅 度逆特性表213。相位特性补偿器22包括复数乘法器221 、幅度计算器222 和相位逆特性表223。更新控制器25包括减法器251、存储器252、模式 表253、确定单元254和序列器(sequencer) 255。幅度特性计算器23作为 用于计算幅度特性的补偿数据的幅度特性计算器231而起作用，并且相位 特性计算器24作为用于计算相位特性的补偿数据的相位特性计算器241 而起作用。
实数乘法器211是用于对作为传输信号的数字基带信号的实数部分进 行乘法处理的算术处理器。幅度计算器212是用于计算上述基带信号的幅 度值的算术处理器。幅度逆特性表213是一个定义存储器，其用于将基带 信号的幅度值与相应的幅度特性的补偿系数彼此相对应地进行存储。
复数乘法器221是用于对作为实数乘法器211的乘法处理结果而得到
的基带信号的复数部分进行乘法处理的算术处理器。幅度计算器222与幅 度计算器212相对应，是用于计算作为实数乘法器211的乘法处理结果而 得到的基带信号的幅度值的算术处理器。相位逆特性表241是一个定义存 储器，其用于将作为实数乘法器211的乘法处理结果而得到的基带信号的
幅度值与相应的相位特性的补偿系数彼此相对应地进行存储。
减法器251是用于计算从监控信号发生器80传送的监控信号和在上一
次更新处理时所接收的监控信号之间差异的算术处理器。也就是说，减法 器251用于计算前一个监控信号和后一个监控信号(它们在时间序列上是 连续的)之间的差值，由此计算所述监控信号的变化宽度。存储器252是用于存储上一次更新处理时接收的监控信号作为参考信号的存储器。模式表
253是用于存储内容(更新模式)的存储器，针对该内容，失真补偿器20的 补偿系数被更新。确定单元254将减法器251计算的差值与未示出的临界 值做比较，并且当差值超过临界值时，从存储在模式表253中的更新模式 中选择合适的模式。基于确定单元254所选择的更新模式，序列器255指 示幅度特性计算器231和相位特性计算器241应该更新幅度特性和相位特 性的补偿系数、以及应该在哪个定时进行该更新。
当从数据发生器10接收到作为传输信号的基带信号I、 Q时，幅度计 算器212计算基带信号I、 Q的幅度值，将结果发送到实数乘法器211。接 下来，通过使用所接收的幅度值，实数乘法器211从幅度逆特性表213中 读出幅度特性的补偿系数。实数乘法器211对基带信号I、 Q和所读出的 补偿系数进行乘法处理，以补偿幅度特性。
在幅度特性被补偿之后，幅度计算器222计算作为幅度特性补偿结果 而得到的信号r、 Q'的幅度值，将结果发送到复数乘法器221。接下来， 通过使用所接收的幅度值，复数乘法器221从相位逆特性表223中读出相 位特性的补偿系数。复数乘法器221然后对作为幅度特性校正结果而得到 的基带信号I'、 Q，和所读出的补偿系数进行复数乘法处理，由此补偿相位 特性。作为幅度特性和相位特性的补偿结果而得到的传输信号(基带信号 1"、 Q")被传送到D/A转换器30。
这里，将参考图4详细说明更新控制器25的更新确定操作。当从监控 信号发生器80接收到监控信号时，减法器251计算所接收的监控信号和在 存储器252中存储的在上一次更新时所接收的监控信号之间的差值"D"(称 为"A")(步骤301，这样的步骤在下文中被写为"S301"等)。在计算差 值"D"之后，减法器251传送差值结果到确定单元254。
确定单元254将所接收的差值"D"和确定单元254所保留的临界值 "s"(称为"cj")做比较(S302处)。
当差值"D"等于或小于临界值"s"(在S302处"否")时，确定单元 254并不给出用于更新补偿数据的任何指示。减法器251持续进行监控信 号的减法处理。
当差值"D"超过临界值"s"(在步S3(^处"是")时，确定单元254从模式表253读出与临界值相对应的合适更新模式，发送所读出的更新模 式到序列器255。根据所接收的更新模式，序列器255指示幅度特性计算 器231和/或相位特性计算器241计算幅度特性和/或相位特性的补偿数据 (S303)。例如，当接收到其中幅度特性和相位特性均被补偿的更新模式时， 序列器255指示幅度特性计算器231和相位特性计算器241 二者在预定的 定时来计算各自的补偿数据。
接下来，将参考图5详细说明更新控制器25的补偿数据计算指示操作。 当从确定单元254接收到更新模式(S310)时，序列器255确定该更新模式 是哪个模式(S311)。
当更新模式是AM模式(也就是说，其中仅更新幅度特性的补偿数据的 模式)时(在S311处"是")，序列器255指示幅度特性计算器231计算幅 度特性的补偿数据。当接收到要求计算幅度特性的补偿数据的指示时，幅 度特性计算器231计算预定的幅度特性补偿数据(S312)。
在计算出补偿数据之后，幅度特性计算器231将补偿数据保存到幅度 逆特性表213中(S313)。
当更新模式是PM模式(也就是说，其中仅更新相位特性的补偿数据的 模式)时(在S314处"是")，序列器255指示相位特性计算器2"计算相 位特性的补偿数据。当接收到要求计算相位特性的补偿数据的指示时，相 位特性计算器241计算预定的相位特性补偿数据(S315)。
在计算出补偿数据之后，相位特性计算器241将补偿数据保存到相位 逆特性表223中(S316)。
当更新模式是AM+PM模式(也就是说，其中幅度特性和相位特性的补 偿数据均被更新的模式)时(在S314处"否")，序列器255指示幅度特性 计算器231计算幅度特性的补偿数据并且还指示相位特性计算器241计算 相位特性的补偿数据。
当接收到要求计算幅度特性的补偿数据的指示时，幅度特性计算器 231计算预定的幅度特性补偿数据(S317)。此外，当接收到要求计算相位特 性的补偿数据的指示时，相位特性计算器241计算预定的相位特性补偿数 据(S318)。
在计算出补偿数据之后，幅度特性计算器231保存补偿数据到幅度逆特性表213中并且相位特性计算器241保存补偿数据到相位逆特性表223 中(S319)。
如上述，在该实施例的失真补偿装置、放大装置、发射机和失真补偿 方法中，由于基于指示功率放大器的工作状态的监控信号来更新用于失真 补偿的补偿数据，因此可以既确保功率放大器的线性和又减少功率消耗。 此外，在该实施例的失真补偿装置、放大装置、发射机和失真补偿方法中， 由于能够根据监控信号来详细设置用于失真补偿的补偿数据的更新，因此 可以对失真补偿进行详细设置。也就是说，根据功率放大器的状态，可以 仅更新幅度特性的补偿数据、仅更新相位特性的补偿数据、或一起更新幅 度特性和相位特性的补偿数据。
这里，指示功率放大器的工作状态的监控信号能够指示功率放大器的 输出功率、模拟阶段增益、模拟阶段相位差、功率放大器的温度、使用的 频率、功率放大器的特性系数和邻近信道泄露比。此外，可以通过使用定 时器而不是使用监控信号来每隔预定的时间来更新补偿数据。
接下来，将参考图6详细说明更新控制器25的更新确定操作的另外一 个示例。在图6的操作示例中，在更新幅度特性的补偿数据后立即再次获 得监控信号，并且如果差值仍超过临界值，则更新相位特性的补偿数据。
确定单元254预先设置更新模式为AM模式，在该模式下幅度特性的 补偿数据将被更新(S320)。
当从监控信号发生器80接收到监控信号时，减法器251计算所接收的 监控信号和在存储器253中存储的上一次更新时所接收的监控信号之间的 差值"D" (S321)。在计算出差值"D"之后，减法器251传送差值结果到 确定单元254。
确定单元254将所接收的差值"D"和确定单元254保留的临界值"s" 做比较(S322)。
当差值"D"等于或小于临界值"s"时(在S322处"否")，确定单元 254不给出用于更新补偿数据的任何指令，并且当应该继续所述处理时， 确定单元254设置更新模式为初始值，也就是说AM模式(在S330处"否，， 并且减法器251继续进行监控信号的减法处理。
当差值"D"超过临界值"s"(在S322处"是")，确定单元254传送
14当前更新模式到序列器255。序列器255确定所接收的更新模式是哪个模 式(S323)。
由于更新模式的初始值是AM模式(在S323处"是")，序列器255指 示幅度特性计算器231计算幅度特性的补偿数据。接收到该指示的幅度特 性计算器231计算预定的幅度特性补偿数据(S324)。
在计算出补偿数据之后，幅度特性计算器231将补偿数据保存到幅度 逆特性表213中(S325)。
在传送更新模式到序列器255之后，确定单元254设置更新模式为PM 模式，在该模式下相位特性的补偿数据将被更新(S326)。
当从监控信号发生器80接收到监控信号时，减法器251继续计算所接 收的监控信号和在储器253中存储的在上一次更新时所接收的监控信号之 间的差值"D" (S321)。在计算出差值"D"之后，减法器251传送差值结 果到确定单元254。
确定单元254将所接收的差值"D"和确定单元254保留的临界值"s" 做比较(S322)。
当差值"D"等于或小于临界值"s"时(在S322处"否")，确定单元 不给出用于更新补偿数据的任何指令，并且当应该继续所述处理时，确定 单元254设置更新模式为初始值，也就是说，AM模式(在S330处"否")， 并且减法器251继续进行监控信号的减法处理。
当差值"D"仍超过临界值"s"时(在S322处"是")，确定单元传送 当前更新模式到序列器255。序列器255确定所接收的更新模式是哪个模 式(S323)。
由于在步骤326处更新模式被设置为PM模式(在S323处否)，序列器 255指示相位特性计算器241计算相位特性的补偿数据。接收到该指示的 相位特性计算器241计算预定的相位特性补偿数据(S327)。
在计算出补偿数据之后，相位特性计算器241将补偿数据保存到相位 逆特性表223中(S328)。
在发送更新模式到序列器255之后，确定单元254设置更新模式为AM 模式，在该模式下幅度特性的补偿数据将被更新(S329)。
如上述，根据该操作示例的更新控制器25，由于是交替地更新幅度特
15性的补偿数据和相位特性的补偿数据，因此可以实现对补偿数据的较好平衡的更新。
接下来，将参考图7详细说明更新控制器25的更新确定操作的另外一个示例。图7示出了在一种情况下的操作示例，其中在该情况下，同一监控信号用于更新幅度特性的补偿数据和用于更新相位特性的补偿数据，并且与各个特性更新相对应的临界值是不同的。
当从监控发生器80接收到监控信号时,减法器251计算所接收的监控信号和在存储器253中存储的在上一次更新时所接收的监控信号的差值"D," (S331)。在计算出差值之后，减法器251发送差值结果到确定单元254。
确定单元254将所接收的差值"D,"和确定单元254保留的第一临界值"s,做比较(S332)。
当差值"D,超过临界值"Sl"时依S332处"是")，确定单元254向序列器255传送作为更新模式的PM模式，并且序列器255指示相位特性计算器241计算相位特性的补偿数据，作为从模式表253中所选出的PM模式下要更新的补偿数据(S333)。
在计算出补偿数据之后，相位特性计算器241保存补偿数据到相位逆特性表223中(S334)。
当差值"D'"等于或小于临界值"s,"时(在S332处"否")，确定单元254进一步将差值"D,和确定单元254保留的第二临界值"s2"做比较。
当差值"D,超过临界值"s2"时(在S336处"是")，确定单元254向序列器255发送作为更新模式的AM模式，并且序列器255指示幅度特性计算器231计算幅度特性的补偿数据，作为从模式表253中所选出的AM模式下要更新的补偿数据(S337)。
在计算出补偿数据之后，幅度特性计算器231保存补偿数据到幅度逆特性表2D中(S338)。
当差值"D1"等于或小于临界值"s2"时使S336处"否")，确定单元254不给出用于更新补偿数据的任何指令，并且减法器251继续进行监控信号的减法处理。
16当更新处理完成时(在S335处"是")，处理结束。在如图7所示的操作示例中，临界值"Sl"设置成高于临界值"s2"，并且确定单元254这样工作:采用比执行相位特性的补偿数据的更新(S334)更高的优先级来执行幅度特性的补偿数据的更新(S338)(即使差值"D"很小也是如此)。这是因为，在功率放大器中，幅度特性与相位特性相比对特性劣化具有更强的影响，并且与同时更新幅度特性的补偿数据和相位特性的补偿数据相比，将幅度特性的补偿数据的更新频率设置成高于相位特性的补偿数据的更新频率能够更多地减少功率消耗同时阻止特性劣化。附带地，在图7所示的示例中，较小的临界值"s2"用于幅度特性的补偿数据的更新而较大的临界值"sl"用于相位特性的补偿数据的更新，但这并不是限制性的。例如，较大的临界值"Sl"可以与幅度特性和相位特性的补偿数据的更新相对应。也就是说，当差值"D"超过较小的临界值时，只更新幅度特性的补偿数据；而当差值"D"超过较大的临界值时，进一步除了幅度特性的补偿数据之外还更新相位特性的补偿数据。因此，当差值"D"较小时，能够只更新幅度特性的补偿数据，而当差值"D"较大时(当偏离正常状态较大时)，能够更新幅度特性和相位特性的所有补偿数据。
这里，参考图8说明了更新控制器25的经修改的示例。除了如图3所示的更新控制器25的结构之外，如图8所示的更新控制器250进一步包括减法器256。共有的元件由相同的参考数字和符号表示，并且忽略了对其的重复说明。
在如图8所示的更新控制器250中，从监控信号发生器80接收到两类监控信号，并且减法器251和256计算各自从监控信号发生器80所接收的监控信号和在上一次更新所接收的监控信号之间的差值"D1"、 "D2"，传送差值"D1"、 "D2"到确定单元254。然后，基于两个差值结果，确定单元254从模式表253中选择和读出合适的更新模式。也就是说，根据如图8所示的更新控制器250，基于两类监控信号来更新幅度特性和相位特性中的每个的补偿数据，因此针对补偿数据的更新能够作出详细的设置，这进一步减少功率消耗。
附带地，在如图8所示的示例中，基于两类监控信号来更新幅度特性和相位特性中的每个的补偿数据，但这不是限制性的。另外一个可能的结
17构是，第一监控信号定义为用于幅度特性的补偿数据的更新的监控信号，而第二监控信号定义为用于相位特性的补偿数据的更新的监控信号，并且
确定单元254基于各个监控信号的差值结果来独立更新幅度特性的补偿数据和相位特性的补偿数据。
例如，对于幅度特性，确定单元254将所述监控信号1间的差值"Dr和相应的临界值"Sl"做比较，并且当"D,较大时，其确定应该更新幅度特性的补偿数据；而对于相位特性，确定单元254将所述监控信号2间的差值"D2"和临界值"s2"做比较，并且当"D2"较大时，其确定应该更新相位特性的补偿数据。这在监控信号的特性与幅度特性和相位特性中的一个高度相关的情况下是非常有效的。
接下来，参考图9-15详细说明用于产生提供给该实施例的失真补偿器20的监控信号的监控信号发生器的构造。在该实施例的失真补偿器20中，根据功率放大器60的工作状态来更新供用于失真补偿的补偿数据。因此，需要产生影响功率放大器60的非线性失真的参数作为监控信号。如图9-15所示的监控信号发生器80-87各自产生具有数字值的监控信号，所述数字值表示功率放大器的输出功率的增加/减少(与额定输出功率的差)、邻近信道泄露比(与额定值的差)、在模拟阶段相位差的出现、在模拟阶段增益的出现、功率放大器的特性系数的变化、功率放大器的温度增加、所使用频率的变化。
如图9所示的监控信号发生器81包括正交解调器101，用于获得功率放大器60的部分输出信号，以对所获得的输出信号应用正交解调处理；低通滤波器102，用于截除作为解调结果而得到的基带信号的高频范围；A/D转换器103，用于对被截除高频范围的基带信号进行模数转换；FFT104，用于对经数字转换的基带信号应用快速傅立叶变换，以将时间轴信号转换为频率轴信号；信号带内(intra-signal-band)平均单元105，用于对转变到频率轴上的期望信号频带中的功率进行平均；以及合成器106，用于累加信号频带内的信号的功率。
正交解调器101 、低通滤波器102和A/D转换器103各自与正交调制器50、低通滤波器40和D/A转换器30相对应。也就是说，从功率放大器60获得的部分输出信号经过正交解调器101、低通滤波器102和A/D转换器103后被恢复为失真补偿器20的输出信号。所恢复的信号被通过FFT104转变到频率轴上，通过信号带内平均单元105来平均期望信号频带内的功率，并且通过合成器106来综合各个信号的功率分量。采用这样的结构，可以基于功率放大器60的部分输出信号来获得期望信号频带内功率放大器60的输出功率。
在由监控信号发生器81产生监控信号的情况下，更新控制器25的临界值"sr，、 "s2"被设置为例如士2(正或负2)[dB]和il(正或负l)[dB]，并且在模式表253中，例如，当士l(正或负l)[dB]被超过时，更新模式被设置为AM模式，并且当士2(正或负2)[dB]被超过时，更新模式被设置为AM+PM模式。通过这样的设置，当输出功率的变化宽度超过士l(正或负l)[dB]时，失真补偿器20更新幅度特性的补偿数据，并且当变化宽度超过士2(正或负2)[dB]时，除了幅度特性的补偿数据之外，失真补偿器20还更新相位特性的补偿数据。也就是说，由于取决于功率放大器60的工作状态是小还是大来更改更新内容和更新频率，因此可以减小失真补偿器20的功率消耗。
除了如图9所示的监控信号发生器81的结构之外，如图10所示的监控信号发生器82还包括全频带平均单元108，用于获得由FFT 104转变为频率轴信号的部分信号，并对功率放大器60的工作频率的全频带上的功率进行平均；特定频带提取单元109，用于根据在全频带上平均的信号，提取在邻近期望频带的频带中的信号；合成器110，用于累加该频带中所提取的信号的功率；和除法器107，用于用合成器106的输出来对合成器IIO的输出进行除法处理。
从正交解调器101到合成器106的元件的结构和操作都与监控信号发生器81中的那些相同。也就是说，从功率放大器60获得的部分输出信号经过正交解调器101、低通滤波器102和A/D转换器103被恢复为失真补偿器20的输出信号。所恢复的信号被FFT104转变到频率轴上，功率放大器60的工作频率的全频带上的功率被全频带平均单元108平均，邻近期望频带的频带中的信号被特定带提取单元109提取，并且该频带中所提取的信号的功率分量被合成器110所综合。采用这样的结构，可以基于功率放大器器60的部分输出信号来获得邻近目标频带的频带中功率放大器60的输出功率。
19除法器107然后用从合成器106输出的目标频带中的功率来除从合成 器IIO输出的邻近频带中的功率，由此可以获得邻近信道泄露比。
在由监控信号发生器82产生监控信号的情况下，更新控制器25的临 界值"s,、 "s2"被设置为例如-50[dB]和-60[dB]，并且在模式表253中， 例如，当-60 [dB]被超过时，更新模式被设置为AM模式，并且当-50[dB] 被超过时，更新模式被设置为AM+PM模式。通过这样的设置，当邻近信 道泄露比超过-60 [dB]时，失真补偿器20更新幅度特性的补偿数据，并且 当邻近信道泄露比超过-50[dB]时，除了幅度特性的补偿数据之外，还更新 相位特性的补偿数据。
邻近信道泄露比表示系统的特性并且其劣化不能被容许。因此，当邻 近信道泄露比超过-60 [dB]时，首先更新对非线性有较强影响的幅度特性的 补偿数据。然后，当系统特性进一步劣化并且邻信道泄露比超过-50 [dB〗 时，除了幅度特性的补偿数据之外，还更新相位特性的补偿数据。根据监 控信号发生器82,由于基于被规定为通信状况的邻近信道泄露比来更新失 真补偿器20所使用的补偿数据，因此可以减小功率消耗同时更能确保补偿 非线性失真。
如图11所示的监控信号发生器83包括正交解调器101，用于获得 功率放大器60的部分输出信号，以对所获得的信号应用正交解调处理；低 通滤波器102，用于截除作为解调结果而得到的基带信号的高频范围；A/D 转换器103，用于对被截除高频范围的基带信号进行模数转换；相位比较 器111，用于将数字化的基带信号的相位与失真补偿器20的输出信号的相 位做比较。正交解调器IOI、低通滤波器102和A/D转换器103与监控信 号发生器81中的那些相同，因此忽略对其的重复说明。
作为从正交解调器101到A/D转换器103的处理结果而恢复的信号被 输入到相位比较器lll。同时，失真补偿器20的输出信号也被输入到相位 比较器111。相位比较器111然后比较这两个输入信号，将其相位差转换 为数字值，并将数字值作为监控信号输出到失真补偿器20。也就是说，监 控信号发生器83能检测功率放大器60的相位变化。
在由监控信号发生器83产生监控信号的情况下，临界值"s"被设置 为0，并且在模式表253中，例如，当相位差出现时，更新模式被设置为PM模式。通过这样的设置，当相位失真出现时，失真比较器20更新相位 特性的补偿数据。由于功率放大器60的相位变化是由延迟时间引起的变 化，因此不需要更新非线性参数。因此，不对补偿数据进行不必要的更新， 这可以减小功率消耗。
如图12所示的监控信号发生器4包括电平检测器112，用于检测输 入到功率放大器60的输入信号(正交调制器50的输出信号)的信号电平； RMS单元113，用于对失真补偿器20的输出信号进行均方根(RMS)运算； 和比较器114，用于将电平检测器112所检测的信号电平与RMS单元113 所获得的运算结果做比较。
从正交调制器50输出的传输信号被输入到电平检测器112，并且电平 检测器112检测传输信号的信号电平。同时，从失真补偿器20输出的基带 信号1"、 Q"被输入到RMS单元113，并且RMS单元113对基带信号1"、 Q"进行均方根运算。比较器14然后将信号电平的检测结果和均方根运算 的结果做比较，并将其差转换为数字值，以将该数字值作为监控信号输出 到失真补偿器20。也就是说，监控信号发生器84能检测从D/A转换器30 到正交调制器50的模拟阶段中出现的增益。
在由监控信号发生器84产生监控信号的情况下，更新控制器25的临 界值"Sl"、 "s2"被设置为例如士0.6(正或负0.6)[dB]和士0.3(正或负0,3)[dB]， 并且在模式表253中，例如，当土0.3(正或负0.3)[dB]被超过时，更新模式 被设置为AM模式，并且当士0.6(正或负0.6)[dB]被超过时，更新模式被设 置为AM+PM模式。通过这样的设置，当上述模拟阶段的增益超过士0.3(正 或负0.3)[dB]时，失真补偿器20更新幅度特性的补偿数据，并且当增益超 过土0.6(正或负0.6)[dB]时，除了幅度特性的补偿数据之外，还更新相位特 性的补偿数据。
在模拟信号处理阶段出现的增益增加/减小信号电平。在失真补偿器 20中，实数乘法器211和复数乘法器221从幅度逆特性表213和相位逆特 性表223 (其中与由幅度计算器212和222计算的作为地址的幅度值相对应 地存储补偿数据)中读出补偿数据，因此，信号电平的增加/减少直接影响 失真校正的精确度。因此，优选地，采用较高的优先级首先由AM模式进 行幅度特性的补偿数据的更新，并且当状态进一步劣化时，还更新相位特性的补偿数据。因此，可以仅充分进行补偿数据的必要更新，这可以减少 功率消耗。
如图13所示的监控信号发生器85包括正交解调器IOI，用于获得 功率放大器60的部分输出信号，以对所获得的信号应用正交解调处理；低 通滤波器102，用于截除由解调产生的基带信号的高频范围；A/D转换器 103，用于对被截除高频范围的基带信号进行模数转换；复数除法器115， 用于对数字化的基带信号进行复数除法运算；幅度分量提取单元116，用 于从作为复数除法处理结果而得到的基带信号中提取幅度分量；相位分量 提取单元117，用于从同一基带信号中提取相位分量；幅度分量提取单元 120，用于从失真补偿器20的输出基带信号中提取幅度分量；和系数估计 单元118和119，用于基于由幅度分量提取单元116/相位分量提取单元117 提取的幅度分量/相位分量以及由幅度分量提取单元120提取的幅度分量 来估计功率放大器60的特性系数。正交解调器101、低通滤波器102和 A/D转换器与监控信号发生器81中的那些相同，因此忽略对其的重复说 明。
作为从正交解调器101到A/D转换器103的处理的结果而恢复的信号 被输入到复数除法器115。同时，失真补偿器20的输出信号也被输入到复 数除法器。复数除法器115用来自失真补偿器20的信号对从A/D转换器 103传送的信号进行复数除法运算。
幅度分量提取单元116和相位分量提取单元117从作为复数除法运算 结果而得到的信号中提取幅度分量和相位分量，并将其分别发送到系数估 计单元118和119。同时，由幅度分量提取单元120从失真补偿器20的输 出信号中提取的幅度分量被发送到系数估计单元118和119。系数估计单 元118和119基于来自幅度分量提取单元116/相位分量提取单元117的信 号和来自幅度分量提取单元120的信号来计算功率放大器60的特性系数， 发送特性系数到失真补偿器20。以该方式，监控信号发生器85能产生功 率放大器60的特性系数。
在由监控信号发生器85产生监控信号的情况下，在模式表253中，例 如，当功率放大器60的特性系数变化时，更新模式被设置为AM+PM模 式。通过这样的设置，当特性系数变化时，失真补偿器20更新幅度特性和相位特性的补偿数据。当功率放大器60的特性系数发生极大变化时，显著 的非线性失真出现，因此幅度特性和相位特性的补偿数据均被AM+PM模 式更新。然而，当特性系数没有变化出现时，不更新补偿数据。通过这样 的设置，不对补偿数据进行不必要的更新，这能减少功率消耗。
如图14所示的监控信号发生器86包括温度检测器121，放置在功 率放大器60的放大元件附近以检测功率放大器60的温度；转换表122， 基于所检测的温度向失真补偿器20提供相应的补偿数据。温度检测器121 不断地监控功率放大器60的温度，并且向转换表122输入与该温度相对应 的温度信号。基于所输入的温度信号，转换表122向失真补偿器20输入相 应的监控信号。
在由监控信号发生器86产生监控信号的情况下，更新控制器25的临 界值"s,、 "s2"被设置为例如士50(正或负50)摄氏度和士20(正或负20)摄氏 度，并且在模式表253中，例如，当士20(正或负20)摄氏度被超过时，更新 模式被设置为AM模式，并且当士50(正或负50)摄氏度被超过时，更新模 式被设置为AM+PM模式。通过这样的设置，当功率放大器60的温度变 化超过士20(正或负20)摄氏度时，失真补偿器20更新幅度特性的补偿数据， 并且当温度变化超过士50(正或负50)摄氏度时，除了幅度特性的补偿数据之 外，还更新相位特性的补偿数据。
通常，对功率放大器进行处理以便释放热量，因此其温度变化较慢， 并且如果温度变化并不急剧，功率放大器的特性极少出现急剧变化。因此， 当温度变化较慢时，仅更新幅度特性的补偿数据，而当急剧的温度变化出 现时，幅度特性和相位特性的补偿数据均被更新。因此，仅充分更新补偿 数据的必要更新，这能减少功率消耗。
如图15所示的监控信号发生器87包括转换表123，传输频率(带) 的频率信息f被从数据发生器10输入到该转换表。转换表123从数据发生 器10获得频率信息f，并且基于该频率信息f，转换表123向失真补偿器 20输入相应的监控信号。
在由监控信号发生器87产生监控信号的情况下，在模式表253中，例 如，当频率信息f变化时，更新模式被设置为AM+PM模式。 一般地，当 由功率放大器60放大的信号的频带发生变化时，模拟信号处理阶段和功率放大器60的非线性特性也发生变化，因此，幅度特性和相位特性的补偿数 据均被更新。通过这样的设置，不对补偿数据进行不必要的更新，这能减 少功率消耗。
应该注意，该实施例的监控信号发生器的结构并不限于上述监控信号 发生器81-87的结构。例如，通过在失真补偿器中提供定时器，可以以固 定的时间间隔更新幅度特性和相位特性的补偿数据。这样的结构使得对补 偿数据进行最小的必要更新而不产生特定的监控信号，这能减少功率消耗。
在上述实施例的说明中，失真补偿器包括作为用于存储幅度数据的存 储器的幅度逆特性表和相位逆特性表，但这不是限制性的。也就是说，可 以提供用于通过多项式运算进行补偿的算术处理器、而不是提供用于存储 补偿数据的表，由此可更新补偿系数。
应该注意，本发明并不确切地受限于上述实施例，而是，当实现本发 明时，可能通过在不偏离本发明精神的范围内修改组成元件来实现本发明。 此外，可以通过适当组合上述实施例中所公开的多个组成元件来形成各种 发明。例如，可以从实施例中所示的所有组成元件中删除一些组成元件。 此外，可以适当组合不同实施例中的组成元件。
2权利要求
1、一种用于补偿放大器的非线性的失真补偿装置，包括存储器，用于存储用来校正所述放大器的输入信号的补偿参数；补偿器，用于基于所述补偿参数来较正所述放大器的输入信号；以及更新控制器，用于根据所述放大器的工作状态来更新所述补偿参数。
2、 如权利要求1所述的失真补偿装置，其中，所述存储器存储用于校正所述输入信号的幅度分量的第一参数 以及用于校正所述输入信号的相位分量的第二参数，其中，基于所述第一参数和第二参数，所述补偿器校正所述输入信号 的幅度分量和相位分量，并且其中，所述更新控制器更新所述第一参数和第二参数。
3、 如权利要求2所述的失真补偿装置，其中，所述补偿器包括 第一幅度计算器，用于计算所述输入信号的幅度值； 实数乘法器，用于基于所述第一幅度计算器所计算的幅度值，来对所述存储器中存储的第一参数和所述输入信号进行实数乘法处理；第二幅度计算器，用于计算作为所述实数乘法处理结果而得到的信号的幅度值；以及复数乘法器，用于基于所述第二幅度计算器所计算的幅度值，来对所 述存储器中存储的第二参数和作为所述实数乘法处理结果而得到的信号进 行复数乘法处理。
4、 如权利要求l所述的失真补偿装置，进一步包括 监控信号发生器，用于通过监控所述放大器的工作状态来产生指示所述放大器的特性的监控信号，其中，所述更新控制器基于所述监控信号来更新所述补偿参数。
5、 如权利要求4所述的失真补偿装置，其中，所述监控信号发生器产生的监控信号指示以下中的至少一个所述放大器的输出功率、所述放大 器的邻近信道泄漏比、在所述放大器的前级出现的增益、在所述放大器的 前级出现的相位差、所述放大器的温度以及所述输入信号的频率。
6、如权利要求1所述的失真补偿装置，进一步包括 定时器，用于输出定时信号，该定时信号指示用于更新所述补偿参数 的定时，并且其中，所述更新控制器基于所述定时器输出的定时信号来更新所述补
7、 一种放大装置，包括 放大器；存储器，用于存储用来校正所述放大器的输入信号以便补偿所述放大 器的非线性的补偿参数；补偿器，用于基于所述补偿参数来校正所述放大器的输入信号；以及 更新控制器，用于根据所述放大器的工作状态来更新所述补偿参数。
8、 如权利要求7所述的放大装置，进一步包括 监控信号发生器，用于通过监控所述放大器的工作状态来产生指示所述放大器的特性的监控信号，其中，所述更新控制器基于所述监控信号来更新所述补偿参数。
9、 一种发射机，包括 如权利要求7所述的放大装置；以及调制器，用于对所述补偿器校正的所述输入信号进行调制，以向所述 放大器输入经调制的输入信号。
10、 一种用于补偿放大器的非线性的失真补偿方法，包括-在存储器中存储用于校正所述放大器的输入信号的补偿参数； 基于所述补偿参数来校正所述放大器的输入信号；以及根据所述放大器的工作状态来更新所述补偿参数。
全文摘要
该失真补偿装置是用于补偿放大器的非线性的失真补偿装置，并包括存储器，存储用于校正放大器的输入信号的补偿参数；补偿器，基于该补偿参数来校正放大器的输入信号；和更新控制器，根据放大器的工作状态来更新该补偿参数。
文档编号H03F1/32GK101467347SQ20078002113
公开日2009年6月24日 申请日期2007年5月29日 优先权日2006年6月8日
发明者山冈敦志, 山口惠一 申请人:株式会社东芝