预失真信号产生方法

摘要

本发明公开一种预失真信号产生方法，用于在射频域产生预失真信号，供功率放大器使用，包括如下步骤：耦合未经放大的初始载波信号和该初始载波信号在放大过程中混合了交调信号的合路后信号；所述耦合而得的初始载波信号经延迟后被分成两路输出，第一分路初始载波信号与所述耦合而得的合路后信号合路对消彼此的载波信号后，获得所述交调信号，该交调信号经与第二分路初始载波信号再行合路后生成所述预失真信号。所述预失真信号既包含载波信号也包含交调信号，并且这两种信号的幅度和相位可以根据需要进行单独、灵活的调整。本发明的方法应用于预失真射频放大器时能实现较高的工作带宽和工作效率，并且能适合应用于不同的工作环境。

权利要求

1.一种预失真信号产生方法，用于在射频域产生预失真信号，供功率放大器使用，其特征在于包括如下步骤：耦合未经放大的初始载波信号和，由该初始载波信号在放大过程中产生了交调信号后、与所述预失真信号合路而产生的合路后信号，该预失真信号被合路前被以与所述初始载波信号完全相同的方式进行放大；

所述耦合而得的未经放大的初始载波信号经延迟后被分成两路输出，第一分路初始载波信号与所述耦合而得的合路后信号合路对消彼此的载波信号后，获得所述交调信号，该交调信号经与第二分路初始载波信号再行合路后生成所述预失真信号。

2.根据权利要求1所述的预失真信号产生方法，其特征在于：所述预失真信号既包含交调信号也包含载波信号，并且这两种信号的幅度和相位可以根据需要进行单独、灵活的调整。

3.根据权利要求1或2所述的预失真信号产生方法，其特征在于：所述耦合而得的未经放大的初始载波信号的延迟时长至少为获得所述初始载波信号和获得所述合路后信号之间的时间差。

4.根据权利要求3所述的预失真信号产生方法，其特征在于：所述第一分路初始载波信号与所述合路后信号合路对消后获得的交调信号在与第二分路初始载波信号合路前有被微量衰减以校正信号强度的步骤。

5.根据权利要求3所述的预失真信号产生方法，其特征在于：所述第一分路初始载波信号与所述合路后信号合路对消后获得的交调信号在与第二分路初始载波信号合路前有被微量调整时延的步骤。

6.根据权利要求4所述的预失真信号产生方法，其特征在于：所述第一分路初始载波信号与所述合路后信号合路对消后获得的交调信号在与第二分路初始载波信号合路前有被微量调整时延的步骤。

7.根据权利要求3所述的预失真信号产生方法，其特征在于：所述第二分路初始载波信号在与由第一分路初始载波信号和所述合路后信号合路对消后产生的交调信号合路前有被微量衰减以校正信号强度的步骤。

8.根据权利要求5所述的预失真信号产生方法，其特征在于：所述第二分路初始载波信号在与由第一分路初始载波信号和所述合路后信号合路对消后产生的交调信号合路前有被微量衰减以校正信号强度的步骤。

9.根据权利要求7所述的预失真信号产生方法，其特征在于：所述第二分路初始载波信号在与由第一分路初始载波信号和所述合路后信号合路对消后产生的交调信号合路前有被微量调相以校正相位的步骤。

10.根据权利要求8所述的预失真信号产生方法，其特征在于：所述第二分路初始载波信号在与由第一分路初始载波信号和所述合路后信号合路对消后产生的交调信号合路前有被微量调相以校正相位的步骤。

说明书

预失真信号产生方法

【技术领域】

[0001] 本发明涉及现代移动通信系统中功率放大器的线性化技术领域，尤其涉及一种预失真信号产生方法。

[0002] 【技术背景】

[0003] 长期以来，用于通信系统中的功率放大器的效率提高技术和线性化技术是业界研究的热点。

[0004] 现代无线通信系统由于采用了各种非恒定包络的调制方式(如QPSK，QAM，OFDM等)，极大地提高了频率资源的利用率，无线环境下的传输速率随着设备的更新换代(2G，2.5G，3G，4G，LTE)快速增长，在系统中下行链路均需要高效率、高线性、多载波的功率放大器进行放大以满足基站(远程射频单元RRU、直放站、室内覆盖系统等)设备的覆盖要求。

[0005] 公知的，功率放大器的线性化技术按不同的技术架构分为前馈、反馈和预失真等几种，预失真技术又分为模拟预失真和数字预失真，模拟预失真是指在射频域利用模拟电路产生失真信号，数字预失真是指在基带信号的数字域的基础上产生预失真信号并上变频到射频域。

[0006] 由于调制技术的非恒定包络信号将使功率放大器产生较大的非线性特征，常规采用前馈(FF)技术架构的多载波功率放大器，虽然具有对消性能优良、工作带宽宽、可以多制式共容等特点，但是，由于技术复杂度高、效率低、成本高等因素制约了其发展。

[0007] 包络跟踪等模拟预失真技术由于受到工作带宽窄、对消效果差等因素的影响，不能工作在多载波的情况下。

[0008] 数字预失真技术是一种较有前途的线性化技术，具有工作效率高和适中的对消的特点、但是由于受到人们对半导体器件的非线性表征特性的认识的限制和A/D、D/A、DSP等工作速率的限制，工作带宽受限，其应用受到了一定的限制。

[0009] 另外，无论从理论还是实践的角度，国内外涉及数字预失真技术的专利文献均揭示，现有技术中产生数字预失真信号的复杂度较高，而且未能自适应调整适应不同的电气环境，因此未能达到较好的线性化技术效果。【发明内容】

[0010] 本发明的目的就是要克服上述不足，提供一种预失真信号产生方法，使其应用于预失真射频放大器时能实现较高的工作带宽和工作效率，并且能适合应用于不同的工作环境。

[0011] 为实现该目的，本发明采用如下技术方案：

[0012] 本发明一种预失真信号产生方法，用于在射频域产生预失真信号，供功率放大器使用，其特征在于包括如下步骤：

[0013] 耦合未经放大的初始载波信号和该初始载波信号在放大过程中混合了交调信号的合路后信号；

[0014] 所述耦合而得的初始载波信号经延迟后被分成两路输出，第一分路初始载波信号与所述耦合而得的合路后信号合路对消彼此的载波信号后，获得所述交调信号，该交调信号经与第二分路初始载波信号再行合路后生成所述预失真信号。

[0015] 所述预失真信号既包含交调信号也包含载波信号。

[0016] 所述耦合而得的初始载波信号的延迟时长为获得所述初始载波信号和获得所述合路信号之间的时间差。

[0017] 所述第一分路初始载波信号与所述合路后信号合路对消后获得的交调信号在与第二分路初始载波信号合路前有被微量衰减以校正信号强度的步骤。

[0018] 所述第一分路初始载波信号与所述合路后信号合路对消后获得的交调信号在与第二分路初始载波信号合路前有被微量调整时延的步骤。

[0019] 所述第二分路初始载波信号在与由第一分路初始载波信号和所述合路后信号合路对消后产生的交调信号合路前有被微量衰减以校正信号强度的步骤。

[0020] 所述第二分路初始载波信号在与由第一分路初始载波信号和所述合路后信号合路对消后产生的交调信号合路前有被微量调相以校正相位的步骤。

[0021] 与现有的技术相比较，本发明的优点主要表现在三个方面：

[0022] 首先，所产生的预失真信号并非为放大器的交调信号，其输出信号中既包含了载波信号同时又包含了交调信号，当其应用于预失真射频放大器时，取得的性能指标(对消效果、工作即时带宽、工作效率)为：在2100MHz频段，可以在60MHz的即时工作带宽下产生20dBc的对消效果，在800MHz频段，可以在25MHz的即时工作带宽下产生20dBc的对消效果；由于不需要采用误差放大器，因此工作效率有较大幅度的提高，理想情况下，可以达到数字预失真技术的效率指标；

[0023] 其次，工作带宽较宽，可以满足现有ITU划分的所有无线通信频段带宽；

[0024] 最后，与现有的前馈及数字预失真技术相比较，技术复杂度低而且有较大的成本优势。【附图说明】

[0025] 图1为一种预失真射频放大器的原理框图；

[0026] 图2为图1中预失真单元的原理框图。【具体实施方式】

[0027] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明：

[0028] 请参阅图1，其揭示了根据预失真信号产生方法所实现的预失真射频放大器，该种预失真射频放大器可直接用于移动通信直放站(未图示)中，接入直放站的上行链路和/或下行链路，对在射频域的上行信号和/或下行信号进行功率放大，全程处理均在射频域完全，无需数字化处理。

[0029] 图1中，箭头RFin所指示的方向为射频初始载波信号的输入方向，箭头RFout则指示该射频初始载波信号经两个链路处理后的输出方向。

[0030] 预失真射频放大器中，朝RFin指示的方向，初始载波信号首先在衰减器11处被微调以校正其信号强度，然后输出至一功率放大器12，其采用A类放大器对该初始载波信号进行预放大，然后在第一耦合器21处分成两路信号进入两个射频链路进行分别处理。

[0031] 第一链路为直通链路，在该链路中，初始载波信号首先流经衰减器31进行信号强度微量调节，然后经移相器32进行微量移相(本发明所指移相器虽可采用固定调节量的固定移相器，但较佳地可采用电调移相器，下同)，再经一A类放大器33进行预放大，最后经连续两级功率放大器34和35进行功率放大处理，成为放大后信号输出，该放大后信号已经包含了初始载波信号和初始载波信号在链路中形成的交调信号，成为一种混合信号。所述的两级功率放大器34和35采用AB类功率放大器。由衰减器31、移相器32、A类放大器33、两级功率放大器34和35共同组成第一功放装置，其对信号的处理过程将对称地应用在下述的第二链路中。

[0032] 放大后信号进一步与下述第二链路中产生的放大后预失真信号在第一正交电桥5中进行合路，形成合路后信号经环行器3朝RFout方向输出。

[0033] 在第一链路中，由于各电子器件不同的特性，会使合路后信号生成交调信号，也即失真信号，从而使合路后信号中噪声比例较高，这些交调信号的处理可由第二链路配合予以解决。

[0034] 第二链路中，首先，由所述第一耦合器21耦合所述初始载波信号，由第二耦合器22耦合所述第一正交电桥5输出的合路后信号，两路载波信号在预失真单元6处进行合路处理，形成包含了所述交调信号和初始载波信号混合而成的预失真信号，与所述第二耦合器22获得的合路后信号相比较，预失真信号的强度已被衰减，且其相位、时延等也均已被校正。

[0035] 预失真信号产生后，输出至第二功放装置，第二功放装置与所述第一链路中的第一功放装置完全对称，对预失真信号进行等效于上述第一功放装置的放大，为此，第二功放装置采用与第一功放装置完全相同的电子器件结构，按预失真信号传输的路径包括依次电性连接的衰减器41、移相器42、A类放大器43、两级功率放大器44和45。经过第二功放装置的等效放大后，形成放大后预失真信号。

[0036] 由于在预失真单元6和第二功放装置的各种电子器件的处理过程中，可对其所包含的载波信号和交调信号的相位进行调整，因而，令预失真信号所包含的载波信号与所包含的交调信号在相位上相差180度，令预失真信号所包含的载波信号与第一链路中放大后信号在相位上相差90度，由于第一链路的放大后信号中所包含的载波信号与其所包含的交调信号同相，所以，第一链路的放大后信号所包含的载波信号与第二链路的预失真信号所包含的载波信号，在经所述第一正交电桥5进行合路的过程中相互叠加，而第一链路的放大后信号所包含的交调信号与第二链路的预失真信号所包含的交调信号由于在合路过程中，两者在相位上相差180度，而幅度相等，因此会相互抵消，此时，经第一正交电桥5输出后的合路后信号为高线性化的合路后信号，达到对射频域的初始载波信号进行高线性化功率放大的目的，经所述第一链路中的环行器112即可直接接回通信链路如直放站的上、下行链路中。

[0037] 所述预失真单元6内部对初始载波信号和合路后信号的处理关系到预失真信号的正确产生，因而直接影响本发明预失真射频放大器的性能。

[0038] 请结合图1和图2，图2为图1中利用预失真信号产生方法所实现的预失真单元6的原理框图，其中箭头RFc所指示的方向为由第一耦合器21获得的初始载波信号进入的方向，而箭头RFc+i则表示第二耦合器22从第一正交电桥5(参阅图1)获得的合路后信号输入的方向。

[0039] 请注意到此处的初始载波信号与合路后信号在时间上并不同步，设第一耦合器21在T0时刻获得初始载波信号并输入预失真单元6，而第二耦合器22所获得的合路后信号则是由第一链路对初始载波信号进行处理后获得的，存在时间消耗Tp，则此处的合路后信号输入时的时刻为T1＝T0+Tp，也即，T0和T1存在间隔为Tp的时差。为了使初始载波信号和合路后信号在此处实现同步，故可先通过一延时器611对初始载波信号进行延时Tp处理，继而，利用衰减器612对延时后的初始载波信号进行强度上的适度调整。

[0040] 同理，所述合路后信号进入预失真单元6后也利用衰减器641进行适度强度调整。

[0041] 初始载波信号在预失真单元6上经过上述处理后，进入第二正交电桥652进行分路。第一分路的初始载波信号与衰减后的合路后信号经过第三正交电桥653进行合路，合路过程中，所述来自第二耦合器22的合路后信号所包含的载波信号与来自第二正交电桥652的载波信号在相位上相差180度且在幅度上相等而相互对消，仅余下交调信号经第三正交电桥653输出。

[0042] 第三正交电桥653输出的信号相继经一衰减器681进行强度调整和经一延时器682进行时间微调后，输出至第四正交电桥654。由所述衰减器681和延时器682组成第一整调装置。

[0043] 而第二正交电桥652分离出的第二分路的初始载波信号则相继经功放大器(采用A类放大器)621进行预放大后，经自动控制电调衰减器622进行信号强度调整，再经移相器623进行相位微调后输出至所述第四正交电桥654。其中，自动控制电调衰减器622采用一检波器6220进行检测。由功率放大器621、自动控制电调衰减器622、检波器6220以及移相器623共同组成第二调整装置。

[0044] 所述第四正交电桥654，将来自第二分路的初始载波信号和来自第一分路的交调信号进行合路，使两者在相位上相差180度，如此便形成所述预失真信号。

[0045] 本发明所述的第一、第二、第三及第四正交电桥均采用90度3db电桥。

[0046] 本发明的预失真单元具有如下特点：

[0047] 1、利用初始载波信号和反馈的合路后信号产生预失真信号，预失真信号中即包含了载波信号又包含了交调信号(即失真信号)；

[0048] 2、交调信号和载波信号的比例可以通过调整自动控制电调衰减器622、电调移相器623的控制端，根据功率放大器的输出情况如线性指标、对消情况等进行自适应调整，以保证在不同的外界情况下达到优良的性能；

[0049] 3、具有ALC功能(ALC，Automatic Level Control自动电平控制)，通过检波器6220对载波信号进行检测自动控制电调衰减器622实现；

[0050] 4、在保证功率放大器较好性能的条件下，增益恒定。

[0051] 本发明预失真射频放大器具有如下特点：

[0052] 1、利用两路完全对称的射频放大链路分别放大载波信号和含有载波信号与交调信号的预失真信号；

[0053] 2、交调信号的产生来自于放大后信号的所属的第一链路，通过所述预失真单元后形成包含了交调信号和载波信号的预失真信号；

[0054] 3、产生对消和载波信号的合成是通过第一正交电桥5完成的，在信号的合成过程中，该交调信号不但要对第一链路中产生的放大后信号所包含的交调信号产生预失真，并且在反馈后二次合路的过程中，对消了第一链路的放大后信号所包含的交调信号，使放大器能够输出线性的多载波信号；

[0055] 4、可以利用两个对称的功放装置的衰减器和移相器，对由于放大器需求的动态范围、工作温度变化等因素造成的线性指标的恶化情况进行自适应调整保证相关的性能指标；

[0056] 5、本体系架构具有AGC(自动增益控制)功能，在维持最优的对消性能的情况下，放大器的增益在任何情况下保持恒定。

[0057] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不仅仅受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为包含在本发明的保护范围之内。