專利名稱：Iq調制器預失真的制作方法
技術領域：
本發明一般而言涉及一種用于對非線性/2調制器u-同相相位，G-正交相位)進行補償和線性化的設備。
背景技術：
直接/0無線電體系結構包括基帶數據修改、數模轉換(DAC)以 及模擬/2正交調制，以便最終把復數/+_|^信號帶到射頻(RF)。所述 /Q調制器展現出DC分量、幅度誤差以及相位誤差。所述/Q調制器的 兩個分支(/和^)都受到這種不平衡的影響。為了在所述直接無線電體系結構中獲得更好的功率預算以用于 數字預失真(以便補償功率放大器的缺陷)，可以預見通過更高的輸入 功率來驅動所述模擬/0調制器。結果，所述/g調制器的混頻器部分往 往會在線性幅度和相位不平衡之上固有地變得非線性。現今并不存在關于如何對/2調制器進行線性化的具體解決方案。 因為缺乏線性化器，因此導致由于所述/Q調制器的高功率使用而造成 的附加的多余的信號互調。為了滿足規范并且同時保持良好的功率效率 預算，需要抵消所迷非線性。發明內容本發明的一個目的是一種用于補償所述誤差的/2調制器預失真器。另 一個目的是一種包括這種/0調制器預失真器的基站。 這些目的是根據所附權利要求書來實現的。簡而言之，本發明通過使用單獨的迭代更新的數字濾波器來補償幅 度誤差和互調誤差以及使用迭代更新的偏移量補償器，從而解決了所述 問題。
通過參考結合附圖進行的下列描述，可以最好地理解本發明及其更
多的目的和優點，其中圖l是說明/^調制器的原理的簡單方框圖；圖2是說明各種誤差源的/0調制器的模型；圖3是根據本發明的調制器預失真器的第 一 實施例的方框圖；圖4是根據本發明的包括調制器預失真器的基站的第 一 實施例 的方框圖；圖5是適用于根據本發明的基站的第二實施例的功率放大器預失真器的一個實施例的方框圖；圖6是根據本發明的包括調制器預失真器的基站的第二實施例 的方框圖；圖7是根據本發明的/Q調制器預失真器的第二實施例的方框圖；以及圖8是根據本發明的/^調制器預失真器的第三實施例的方框圖。
具體實施方式
下面的描述將僅僅集中于與解釋本發明相關的元件。省略了本領域 技術人員所公知的其他元件(比如濾波器、信號編碼器、信道編碼器等 等)，以免使附圖變得混亂。圖1是模擬/^調制器的方框圖。該/。調制器包括本地振蕩器10, 其輸出信號在混頻器12中與將被變換到RF的信號的/分量相乘。來自 本地振蕩器10的該輸出信號還被轉發到9(T移相器14，并且隨后被轉發 到第二混頻器16,以便把所迷輸入信號的2分量變換到RF。隨后在加 法器18中組合來自混頻器12、 16的經過變換的信號，以便形成所期望 的RF信號。由于所述兩個本地振蕩器信號被移相90°,因此這兩個分量可以被 看作是"正交的，，。然而，如果在來自所述本地振蕩器的混頻信號的相 位中存在誤差并且還存在增益差異，則所述/分支和^分支就不再是正 交的。這將導致所述分支之間的泄漏。除了純粹的正交性不平衡之外，每個分支還具有非線性效應。椐 信，這些非線性效應源自對于來自所述本地振蕩器的混頻信號的相位調 制。圖2是說明各種可能的誤差源的調制器的筒單示例模型。在該
模型中，/分量被增益^4放大、與dc偏置Z)c4組合并且與混頻器信號 0)3( ./ + 0/4+*./(0)相乘，以j更產生所述經過變換或上變頻的rf信號 /^r。以類似的方式來模擬2分量的上變頻。所迷模型在數學上可以被表 示為;(0-"('M+"Cr4).cos(必."0^./(0) ^ (f) = (0(0' 5+DC5)' sin—. f+0>B + c 卯)) (1)隨后組合所述經過上變頻的信號，以便形成所述rf信號y(0-VW+^W (2)基本上，所述/2調制器被視為具有兩個輸入端口，所述兩個輸入端口 各具有其自身的非線性。由于存在兩個單獨的分支，因此有必要為此具有兩個單獨的非線性補償器。在圖2的視圖中，所述本地振蕩器信號各 具有相位調制，所述相位調制引起了所述/信號和0信號(包括所述A 和c因子的相位偏移量)上的頻率互調。正如以下將示出的，可以通過利用迭代更新的濾波器結構在基帶處 對所述信號進行數字預失真來抵消所述調制器誤差，在所述迭代 更新的濾波器結構中，所述濾波器抽頭取決于所迷/分量和0分量的 值。這些濾波器結構例如可以根據LMS算法(最小均方)被如下更新',、 z w "0,…,M (3)(6)=吼,(6)+a。, (6); & Re{xww} (Im^} - Im"))<formula>formula see original document page 7</formula> (5)這里，等式(3)表示用于對所述/分量和Q分量進行濾波的濾波器抽頭g/Q、 其用來補償由所述/Q調制器產生的幅度誤差而不管所述 互調誤差。所述互調由等式(4)中的濾波器抽頭g/"、 gQ々處理，并 且偏移量誤差由等式(5)中的A/、 c/cQ處理。在等式(3) - (5)中，A和^分別表示所迷/0調制器預失真器輸 入信號(參考信號)和經過下變頻的調制器輸出信號。在圖4中將 進一步示出這些信號。注意，這些信號被視為是復數的，即它們具有實 部和虛部(對應于所述/分量和^分量)。還假設所述A和》是時間同 步的并且是相位鎖定的。此外，在等式(3) - (5)中《是表示延遲^^)的索引(index);各個"是環路常數； 6標識濾波器抽頭元(tapbin);z'是迭代索引；W是在一個采樣批次內的參考信號jc的輸入采樣的數目，所述輸入 采樣的幅度落在圍繞所述抽頭元6的中心幅度的窗口 A4內； M、 A:表示濾波器抽頭的數目+l。在等式(3) - (4)中，使用了不同數目(分別是M+1和AT+1)的 濾波器抽頭。然而，對于g/！2、 g"和g/Q《、gQ々使用相同數目的濾波 器抽頭也是可行的。此外，還有可能對于這兩種情況具有不同的窗口 M6。可以通過令每一個(或者至少一些)所述環路常數獨立于所述抽頭 元6而獲得一種簡化。此外，在其中6覆蓋/和Q的整個范圍的極端情 況下，所述濾波器抽頭將獨立于所述輸入信號的當前值(例如g/《(^將 不取決于"。如索引？所表明的那樣，所述延遲《W取決于？。在最簡 單的實施例中，t/^)被簡單地設置為？。其他實施例可以使用？的倍數。圖3是基于等式(3) - (5)的根據本發明的/Q調制器預失真器的 第一實施例的方框圖。在該實施例中僅有2個濾波器抽頭(M=l)，以 免使附圖變得混亂。然而，應當認識到，在實際的實施例中有更多的濾 波器抽頭是可行的。所述/分量與濾波器抽頭g/。相乘，其值取決于所述/分量本身的值。所述/分量還被轉發到延遲元件D，并且延遲后的 信號與濾波器抽頭g/;相乘，其值取決于所述延遲后的/分量本身的值。 隨后把所述相乘后的信號相加。以類似的方式通過濾波器抽頭g/g0、 g/0來處理所述/分量。然而，所得到的信號不被保持在所述/分支內。 代之以，該信號被交叉耦合到所述G分支，在所述g分量被濾波器抽 頭g&、 g^濾波之后，該信號在所述Q分支處被加到該Q分量上。類 似地，來自所述Q分支的經過交叉耦合的信號被加到濾波后的/分量 上。最后，所述偏移量A/、 A(2被分別加到所述/分支和Q分支上。圖4是根據本發明的包括/0調制器預失真器的基站的第 一 實施例 的方框圖。/。調制器預失真器20被連接到DAC 22 (數模轉換器)。所 述模擬的經過預失真的向量被轉發到/^調制器24，并且通過功率放 大器26來放大經過上變頻的RF信號，以便通過天線傳輸。/2調制器 24的輸出端還被連接到混頻器28，其把所述RF信號下變頻到IF (中 頻)。在ADC30 (模數轉換器)中對所述IF信號進行數字化。通過數 字/Q解調器32對所迷經過數字化的IF信號進行進一步的下變頻，并且 將其變換成/Q信號。/Q解調器32被連接到預失真器訓練器34,以便 確定實際的預失真。在圖4中已經表明了到訓練器34的所述復數輸入 信號A和》。在例如根據由等式(3) - (5)描迷的過程確定了所述預 失真之后，訓練器34把所述濾波器抽頭轉發到預失真器20。可以在每個采樣周期或者以更大的時間間隔來更新所述濾波器抽頭。已經通過圖 3中的抽頭上的未連接的箭頭表明了對所述濾波器抽頭的更新。在圖4中，注意到存在功率放大器26。由于功率放大器也是非理想 的組件，因此希望通過包括功率放大器預失真器來補償由所迷放大器產 生的誤差。為了該目的可以使用任何合適的功率放大器預失真器。然 而，這種預失真器還可以基于迭代方法，比如LMS算法。例如，它可 以使用基于以下等式的復數濾波器抽頭其中，"'"表示復數共軛。盡管A被用于表示濾波器抽頭的數目(所述數目是丄+l)，但是應 當認識到，所述抽頭的數目可以與等式(3) - (4)的其中之一相同(或
者如果M-《的話與這兩個等式都相同)。此外，所述窗口A4不需要與 所述調制器預失真器相同。可以通過令每一個(或者至少一些)所 述環路常數獨立于所述抽頭元6而獲得一種簡化。圖5是適用于根據本發明的基站的第二實施例的功率放大器預失真器的一個實施例的方框圖。該功率放大器預失真器基于例如根據等式 (6)所確定的濾波器抽頭。在該例子中，所述濾波器包括3個濾波器抽 頭。復數輸入信號^-/+1/^與第一濾波器抽頭7^相乘，其值由所述輸入信號的幅度W確定。該輸入信號義及其幅度W被延遲，并且該延遲后的 信號與濾波器抽頭7V相乘，其值由所述延遲后的幅度確定。在另一個延 遲之后通過T/執行另一次乘法。此后，把所述相乘后的信號彼此相加， 以便形成信號-，該信號被預失真以便抵消由功率放大器產生的誤差。 已經通過圖5中的抽頭上的未連接的箭頭表明了對所述濾波器抽頭的更 新。圖6是根據本發明的包括/0調制器預失真器的基站的第二實施例 的方框圖。該實施例把調制器預失真器20與功率放大器預失真器34 集成在相同的控制環路中。功率放大器預失真器例如可以按照圖5中那 樣實現。注意，在這種情況下，被下變頻到訓練器34的RF信號是從功 率放大器輸出端取得的，而不是從調制器輸出端取得的。此外，訓 練器34現在同時更新所述兩個預失真器。在一個實施例中，訓練器34可以根據等式(3) - (6)更新各個濾 波器抽頭。然而，已經發現，如果如下略微修改等式(3) - (4),則圖 6中的集成控制環路可以更好地工作<formula>formula see original document page 9</formula>
其不同之處在于，來自功率放大器預失真器36的輸出信號z (而不是輸 入信號;c)被用來確定一個采樣是否被包括在間隔A^內。然而，在實際 的相加中仍然使用輸入信號義。這種修改的一個原因是它能夠比原始的 等式(3)-(4)更好地處理/g調制器非線性。在圖6中通過到訓練器 34的虛線示出了這種可能的修改。為了防止過補償以及算法之間的竟爭，可以把其中 一個增益參數(g/ 或g^)以及其中一個交叉耦合參數(c/g或c^/)設置為常數。這在功 率放大器預失真器與/^調制器預失真器之間劃分了責任。所述/Q補償 變為從屬的，并且僅僅補償/信號與。信號之間的差異的誤差。所述功 率放大器預失真器將對于增益、相位和線性化補償具有主要責任。圖7是基于先前段落中的說明的根據本發明的調制器預失真器 的第二實施例的方框圖。代替圖3的實施例，該簡化實施例可以被用于 圖6中的基站。對于圖7中的/Q調制器預失真器，等式(3) - (4)被 簡化成<formula>formula see original document page 10</formula> (9)<formula>formula see original document page 10</formula>(10)然而，應當注意，由于在/^信號的/分量與^分量之間沒有明顯差異， 因此/和^的角色在圖7和等式(9) - (10)中可以顛倒。圖8是根據本發明的/0調制器預失真器的第三實施例的方框圖。 該實施例與圖7的實施例的不同之處在于，其具有從/分支到Q分支而 不是從2分支到/分支的交叉連接的數字濾波器。在該實施例中，等式 (10)被下式取代<formula>formula see original document page 11</formula> (11)列)或者ASIC (專用集成電路)。另一種可能性是使用微處理器或微 處理器/信號處理器組合以及相應的軟件。還可以利用正、負延遲使得所述濾波器成為對稱的。上面描述的本發明具有幾個優點-不需要模擬所述系統。-必要的計算很簡單。 -實現起來有成本效率。-調制器誤差補償對于大帶寬信號是可能的。本領域技術人員將會理解，在不背離由所附權利要求書所限定的本 發明范圍的情況下，可以對本發明做出各種修改和改變。
權利要求
1、一種IQ調制器預失真器，包括迭代更新的數字濾波器(gQ0，gQ1)，用于對IQ信號的其中一個分支進行濾波，以便補償由IQ調制器產生的幅度誤差；迭代更新的數字濾波器(cQI0，cQI1)，其從其中一個分支交叉連接到另一個分支，以用于對IQ信號的其中一個分量進行濾波，從而補償所述分支之間的由IQ調制器產生的互調；以及迭代更新的偏移量補償器(dcI，dcQ)，用來補償由IQ調制器產生的偏移量誤差。
2、 權利要求l所述的預失真器，包括兩個迭代更新的數字濾波器 (gQo, gQ/， g/。， g//)，用于對所述/Q信號的每個分支進行濾波，以便補償每個分支內的由/^調制器產生的幅度誤差。
3、 權利要求1或2所述的預失真器，包括兩個迭代更新的數字濾波 器(cg/(), eg//, c/20， c/仏)，其從相應的分支交叉連接到另一個分支， 以用于對所述兩個/Q信號分量進行濾波，從而補償所述分支之間的由/Q 調制器產生的互調。
4、 在前權利要求中的任何一項所述的預失真器，其中，每一個濾 波器抽頭被實現為查找表，其濾波器抽頭值取決于它所乘的信號的值。
5、 一種組合的功率放大器和/2調制器預失真器，包括連接到根據 權利要求l所述的/2調制器預失真器的功率放大器預失真器。
6、 權利要求5所迷的組合預失真器，其中，所述功率放大器預失真 器包括迭代更新的復數濾波器(7^)，其濾波器抽頭被實現為查找表， 從而每一個濾波器抽頭值取決于它所乘的信號的幅度。
7、 一種包括/g調制器預失真器的基站，所述/^調制器預失真器包括迭代更新的數字濾波器(g0o， ，用于對/Q信號的其中一個分支進行濾波，以便補償由/Q調制器產生的幅度誤差；迭代更新的數字濾波器(cQ/。， c^//)，其從其中一個分支交叉連 接到另一個分支，以用于對/g信號的其中一個分量進行濾波，從而補償 所述分支之間的由/g調制器產生的互調；以及迭代更新的偏移量補償器(&/， ^cQ),用來補償由/^調制器產生 的偏移量誤差。
8、 權利要求7所述的基站，包括兩個迭代更新的數字濾波器(g^o, g仏，g/。， g//)，用于對所述/^信號的每個分支進行濾波，以便補償每 個分支內的由/g調制器產生的幅度誤差。
9、 權利要求7或8所述的基站，包括兩個迭代更新的數字濾波器 Ug/0， cQ/;， c/^j， c/^),其從相應的分支交叉連接到另一個分支，以用于對所述兩個/2信號分量進行濾波，從而補償所述分支之間的由/。 調制器產生的互調。
10、 在前權利要求7-9中的任何一項所述的基站，其中，每一個濾波器抽頭被實現為查找表，其濾波器抽頭值取決于它所乘的信號的值。
11、 一種包括組合的功率放大器和/Q調制器預失真器的基站，所述 組合預失真器包括連接到根據權利要求7所述的/^調制器預失真器的功 率放大器預失真器。
12、 權利要求ll所述的基站，其中，所述功率放大器預失真器包括 迭代更新的復數濾波器(々)，其濾波器抽頭被實現為查找表，從而每 一個濾波器抽頭值取決于它所乘的信號的幅度。
全文摘要
一種IQ調制器預失真器包括迭代更新的數字濾波器(gQ<sub>0</sub>，gQ<sub>1</sub>)，以用于對IQ信號的其中一個分支進行濾波，以便補償由IQ調制器產生的幅度誤差。迭代更新的數字濾波器(cQI<sub>0</sub>，cQI<sub>1</sub>)從其中一個分支交叉連接到另一個分支，其對IQ信號的其中一個分量進行濾波，從而補償所述分支之間的由IQ調制器產生的互調。迭代更新的補償器(dcI，dcQ)抵消由IQ調制器產生的偏移量誤差。
文檔編號H03F1/32GK101129040SQ200580048707
公開日2008年2月20日 申請日期2005年2月24日 優先權日2005年2月24日
發明者S·達利皮 申請人:艾利森電話股份有限公司