失真補償裝置的制作方法

專利名稱：失真補償裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種預失真補償裝置，其在對要發送的信號進行放大之 前預先對該信號進行失真補償處理。
背景技術：
近年來，在無線通信中常常釆用數字化的高效傳送。當將多相調制 方案應用于無線通信時，如下的技術是很重要的根據該技術，通過使 發送側的尤其是發送功率放大器的放大特性線性化來抑制非線性失真， 從而減小從相鄰信道的功率泄漏。
當通過使用具有低線性的放大器來促進功率效率的改善時，對由低 線性引起的非線性失真進行補償的技術是必不可少的。
圖1是常規無線通信裝置中的發送裝置的實施例的框圖。發送信號 產生裝置1發送串行數字數據鏈。串行/并行轉換器(S/P轉換器)2 —個 比特接一個比特地交替地選取數字數據鏈，并且將選取的比特轉換成兩 種類型的信號同相分量信號(I信號同相分量)和正交分量信號(Q 信號正交分量)。
D/A轉換器3將I信號和Q信號中的每一個轉換成模擬基帶信號， 并且將經轉換的信號輸入正交調制器4。正交調制器4將所輸入的I信號 和所輸入的Q信號(發送基帶信號)分別乘以基準載波8和通過將基準 載波8相移90。而獲得的載波，通過將相乘結果相加而執行正交變換， 并輸出變換結果。
頻率轉換器5對正交調制信號和本機振蕩信號進行混頻，并且將其 頻率轉換到射頻。發送功率放大器6對從頻率轉換器5輸出的射頻信號 的功率進行放大，并且將經放大的信號從架空線(天線)7輻射到空中。
在這種情況下，在諸如W-CDMA的移動通信中，發送裝置的發送功率大到10 mW到幾十mW，發送功率放大器6的輸入/輸出特性(具有 失真函數f(p))是非線性的，如圖2的虛線所示。由于這種非線性特性， 產生非線性失真，并且發送頻率fo周圍的頻譜具有從圖3的虛線的特性 "a"長出的實線b表示的旁瓣。因此，產生向相鄰信道的泄漏，產生相 鄰干擾。即，由于圖2中示出的非線性失真，發送波泄漏到相鄰頻率信 道的功率變大，如圖3所示。
代表泄漏功率的大小的ACPR(相鄰信道功率比)是作為圖3的線A 和A，之間的頻譜面積的所關注信道功率與作為線B和B'之間的泄漏到相 鄰信道的頻譜面積的相鄰泄漏功率之間的比率。這種泄漏功率對其他信 道而言是噪聲，使得這些信道的通信質量劣化，因此被嚴格限制。
泄漏功率例如在功率放大器的線性區域(參見圖2的線性區域I)中 較小，而在非線性區域II中較大。為了使放大器成為高功率發送功率放 大器，需要線性區域I很寬。然而，為此，容量超過實際需要容量的放大 器是必要的。產生以下問題這種放大器在成本和裝置尺寸方面是不利 的。因此，為無線裝置提供補償發送功率失真的失真補償功能。
圖4為包括數字非線性失真補償功能的發送裝置的框圖。在S/P轉 換器2中將從發送信號產生裝置1發送的數字數據串(cluster)(發送信 號)轉換成兩種類型I信號和Q信號，并且，作為優選實施例，將這些 信號輸入由DSP (數字信號處理器)構成的失真補償單元9。
如圖4的下部中放大地示出的，失真補償單元9包括失真補償系 數存儲單元90，其對應于發送信號x(t)的功率pi (i = 0到1023)地存儲 失真補償系數h(pi);預失真單元91，其利用對應于發送信號的功率電平 的失真補償系數h(pi)，對發送信號進行失真補償處理(預失真)；以及失 真補償系數計算單元92，其將發送信號x(t)和由稍后描述的正交波解調 器解調出的解調信號(反饋信號)y(t)進行比較，計算使得通過比較而獲 得的差為零的失真補償系數h(pi)，并且更新失真補償系數存儲單元90的 失真補償系數。
通過失真補償單元9進行了失真處理的信號輸入D/A轉換器3。D/A 轉換器3將輸入的I信號和輸入的Q信號轉換成模擬基帶信號，并且將
該基帶信號輸出到正交調制器4。正交調制器4將所輸入的I信號和所輸
入的Q信號分別乘以基準載波8和由將基準載波8相移90°而獲得的載 波，通過將相乘結果相加來執行正交調制，并輸出調制結果。
頻率轉換器5對正交調制信號和本機振蕩信號進行混頻，并且轉換 其頻率。發送功率放大器6放大從頻率轉換器5輸出的射頻信號的功率， 并且將經放大的信號從架空線(天線)7輻射到空中。
發送信號的一部分通過定向耦合器IO輸入頻率轉換器11。頻率轉換 器11對這部分信號進行頻率轉換，將這部分信號輸入正交波解調器12 中。正交波解調器12將發送信號分別乘以基準載波和由將基準載波相移 90°而獲得的信號，從而執行正交解調，恢復發送側的基帶的I信號和Q 信號，并將這些信號輸入A/D轉換器13。
A/D轉換器13將所輸入的I信號和Q信號轉換成數字信號，并且將 這些數字信號輸入失真補償單元9。失真補償單元9的失真補償系數計算 單元92進行以下操作通過利用LMS (最小均方)算法的自適應信號處 理，將失真補償之前的發送信號與由正交波解調器12解調出的反饋信號 進行比較；計算使得比較獲得的差為零的失真補償系數h(pl);由此更新 存儲在失真補償系數存儲單元90中的系數。此后，通過重復上述操作， 抑制了發送功率放大器6的非線性失真，從而減小了向相鄰信道的泄漏 功率。
作為圖4中的失真補償單元9的構造實施例，例如，在專利文獻1 中記載了當執行如圖5所示的通過自適應LMS的失真補償處理時所使用 的示例性構造。
在圖5中，圖4的預失真單元91與乘法器15a相對應，并且將發送 信號x(t)乘以失真補償系數h^(p)。包括失真函數f(p)的失真裝置15b與 發送功率放大器6對應。
在圖5中，將包括頻率轉換器11、正交波解調器12和A/D轉換器 13的部分(其將來自圖4中的發送功率放大器15b的輸出信號反饋回來) 示出為反饋系統15c。
在圖5中，圖4中的失真補償系數存儲單元90由查找表(LUT) 15e
構成。圖4的失真補償系數計算單元92 (其產生針對存儲在查找表15e 中的失真補償系數的更新值)由失真補償系數計算單元16構成。
在具有圖5中示出的構造的失真補償裝置中，查找表15e存儲用于 抵消發送功率放大器6的失真的失真補償系數，所述發送功率放大器6 為與發送信號x(t)的離散的各個功率項對應的失真裝置15b。
當輸入了發送信號x(t)時，地址產生電路15d計算發送信號x(t)的功 率p (=x2(t))，產生與計算出的發送信號x(t)的功率p (=x2(t))唯一對 應的地址，并且輸出該地址作為讀取地址的指定信息。
從查找表15e讀取存儲在該讀取地址中的失真補償系數hw(p),并且 將該失真補償系數h^(p)用于15a中的失真補償處理。
通過失真補償系數計算單元16來計算用于更新存儲在查找表15e中 的失真補償系數的更新值。
艮P，失真補償系數計算單元16被構造為包括共軛復數信號輸出單元 15f和乘法器15h到15j。減法器15g輸出發送信號x(t)和反饋解調信號 y(t)之間的差e(t)。乘法器15h將失真補償系數h^(p)和y氣t)相乘，獲得 輸出u*(t) (h^(p)y、t))。乘法器15i將減法器15g的差輸出e(t)和u*(t) 相乘。乘法器15j將步長參數p和乘法器15i的輸出相乘。
加法器15k將失真補償系數h^(p)和乘法器15j的輸出^ie(t)i^(t)相 加，獲得查找表15e的更新值。
將該更新值存儲在地址產生電路15d指定為與發送信號的功率p(= x2(t))唯一對應的地址的寫入地址(AW)。
盡管讀取地址和寫入地址為相同的地址，然而，因為在獲得更新值 之前需要計算時間等，^f以通過延遲單元15m延遲讀取地址并將其用作 寫入地址。
延遲單元15m、 15n和15p對發送信號x(t)添加從輸入發送信號的時 間到反饋解調信號y(t)輸入減法器15g的時間的延遲時間D。設置在延遲 單元15m、 15n和15p中的延遲時間D例如被確定為滿足D-D0+Dl，其 中發送功率放大器15b中的延遲時間為DO并且反饋系統15c的延遲時間 為D1。
上述構造執行下面示出的計算。
lUp)二h^(p)+jie(t)i^(t) e(t)=x(t)—y(t) y(t"lv"p)x(t)f(p) u，)二x(t)f(p)二hn隱,(p)y，) P叫x(t)l2
其中，x、 y、 f、 h、 u和e為復數，并且"*"表示共軛復數。 通過執行上述計算處理，失真補償系數h(p)更新為使得發送信號x(t) 和反饋解調信號y(t)之間的差信號e(t)最小，系數h(p)最終收斂到最優失 真補償系數值，并且發送功率放大器6的失真得到補償。 專利文獻1: PCT國際公開WO2003/103163號公報。

發明內容
本發明要解決的技術問題
將討論作為失真裝置的發送功率放大器6的特性和存儲在査找表 15e中的失真補償系數。圖6A為發送功率放大器6的增益特性相對于振 幅的變化的圖。圖6B為發送功率放大器6的相位特性相對于振幅的變化 的圖。
對于增益特性相對于振幅的變化和相位特性相對于振幅的變化這兩 者，放大器6具有這樣的失真特性當振幅變大時，增益變小并且相位 旋轉量變大。因此，必須提供具有消除與發送信號的振幅(即發送信號 功率)對應的增益減小和相位旋轉量的符號的失真補償系數值。
因此，查找表在與發送信號的電平唯一對應的地址中存儲失真補償 系數，并且從與發送信號的電平唯一對應的地址中輸出失真補償系數。 通過充分地執行上述更新處理來改進失真補償系數，使得失真補償系數 成為最優失真補償系數。
然而，發送信號的電平并非均勻變化，而是有所偏向。因此，存在 得到更新的概率很低的失真補償系數。當如上所述更新的頻度很低時， 作為失真補償系數的可信度也很低。在通過不連續的更新而將系數更新
為遠離最優值的值的情況下，當由于發送頻率的變化等而突然將該系數 頻繁地用作失真補償系數時，失真補償處理可能需要較長時間來穩定， 或者系數的值可能由于更新處理而發散。
因此，本發明的目的在于避免由于更新頻度低的失真補償系數而導 致出現對失真補償處理的不利影響。
解決技術問題的技術方案
實現本發明的上述目的的第一方面的失真補償裝置包括存儲單元， 其將失真補償系數存儲在指定的寫入地址，并且輸出存儲在指定的讀取 地址中的失真補償系數；預失真單元，其使用從所述存儲單元輸出的失 真補償系數，對發送信號進行失真補償處理；失真補償計算單元，其基 于失真補償處理之前的發送信號和由放大器進行放大之后的發送信號，
計算失真補償系數；以及地址產生單元，其指定與失真補償處理之前的
發送信號的電平對應的寫入地址，其中，地址產生單元即使對相同電平 也可以指定不同的寫入地址。
在第一方面的失真補償裝置中，作為實現本發明的上述目的的第二 方面，通過將發送信號的功率乘以不同的系數，或者向發送信號的功率 加上不同的偏移值，地址產生單元即使對相同電平也指定不同的寫入地 址。
在第一方面的失真補償裝置中，作為實現本發明的上述目的的第三 方面，定期地改變所述系數或所述偏移值。在該失真補償裝置中，作為 實現本發明的上述目的的第四方面，地址產生單元至少指定二維地址作
為寫入地址；指定與當前發送信號的功率對應的地址為第一維地址；并 且指定與當前發送信號的功率和前一發送信號的功率之間的變化量對應 的地址為第二維地址。
在所述失真補償裝置中，作為實現本發明的上述目的的第五方面， 將失真補償處理之前的發送信號的功率表示為"p"，地址產生單元根據 P(t)二GlXlog(p)+Nl獲得第一維地址，根據Ap二G2X(P(t) — P(t—l》 十N2獲得第二維地址，并且，即使失真補償處理之前的發送信號的電平 是相同電平，地址產生單元也通過改變系數Gl和G2以及偏移值Nl和N2中的至少任一個的值來指定不同的寫入地址。
發明的效果
根據本發明，即使發送信號的電平相同，存儲失真補償系數的寫入 地址也可以改變，因此，可以避免由于失真補償系數的更新頻度低而導 致出現對失真補償處理的不利影響。
能夠有效地使用存儲單元，并且，能夠避免在輸入數據變化時失真 特性臨時劣化。


圖1是常規無線通信裝置中的發送裝置的實施例的框圖。
圖2是發送功率放大器的輸入/輸出特性(具有失真函數f(p))的圖。 圖3是用于說明由于非線性特性而產生的非線性失真的圖。 圖4是包括利用DSP (數字信號處理器)的數字非線性失真補償功 能的發送裝置的框圖。
圖5是用于說明在圖4中的失真補償單元9中執行通過自適應LMS
的失真補償處理的情況的圖。
圖6A是發送功率放大器6的增益特性相對于振幅的變化的圖。 圖6B是發送功率放大器6的相位特性相對于振幅的變化的圖。 圖7A是查找表15e中的失真補償系數值的參照次數的分布的圖。 圖7B是圖7A的剖面"A"的參照次數的圖。
圖8是包括失真補償裝置的構造實施例的發送裝置的框圖，其中所 述失真補償裝置包括根據本發明的數字非線性失真補償功能。
圖9A是地址產生電路15d的第一實施例的圖。
圖9B是地址產生電路15d的第二實施例的圖。
圖10A是當應用了對應于圖7A的本發明時在各個地址位置參照(更 新寫入)查找表的次數的圖。
圖10B是當應用了對應于圖7A的本發明時參照(更新寫入)查找 表的次數的平均的圖。
附圖標記說明
1發送信號產生裝置 2串行/并行轉換電路
9失真補償單元 3、 52 D/A轉換器 4正交調制器 5頻率轉換器 6發送功率放大器 13 A/D轉換器 7天線
6失真補償系數產生電路 30控制塊 31總線 32 CPU
33非易失性存儲器
具體實施例方式
將參照附圖來說明本發明的示例性實施方式。這些示例性實施方式 僅僅用于理解本發明，本發明的技術范圍不限于這些實施方式。
圖8是包括失真補償裝置的構造實施例的發送裝置的框圖，其中所 述失真補償裝置包括根據本發明的數字非線性失真補償功能。
對與圖4和圖5中的部件具有相同功能的部件給予相同的附圖標記。
在圖8中，失真補償裝置9包括控制塊30。控制塊30包括連接到 總線31的CPU 32和非易失性存儲器33。失真補償裝置9具有地址產生 電路15q。
失真補償系數產生電路16與圖5中的電路類似地操作。然而，圖8 中示出的示例性實施方式在失真補償系數產生電路16和存儲失真補償系 數的查找表15e之間具有更新開關21 。
在圖9A中示出的電路可以用作地址產生電路15q的實施例。
將參照圖9A說明地址產生電路的實施例。
盡管在以下實施例中地址產生電路指定二維地址，然而所述地址也 可以是一維的。在這種情況下，例如，稍后描述的P(t)可以用作一維地址。 從發送信號產生裝置1輸入的發送信號X(t)為復數信號，實部表示
為Xre(t)，虛部表示為Xim(t)，地址產生電路15q在其平方和計算單元 150中計算平方值，獲得其和p (=Xre(t)2+Xim(t)2)，并且輸出該和。
通過LOG轉換單元151將"p"轉換成對數值(=log(p))。該對數 值(=log(p))輸入延遲單元152和Ap計算單元153。延遲單元152將 該對數值(=log(p))延遲在Ap計算單元153中進行處理所必要的時間， 輸出該值。
△p計算單元153計算當前發送信號的功率P(t)和前一功率P(t—l) 之間的差(p(t)—P(t—l))。
因此，彼此同步地獲得來自延遲單元152的輸出log(p)和來自Ap計 算單元153的輸出(p(t)—P(t—1)〉。
乘法電路154a和154b分別將來自延遲單元152的輸出和來自Ap 計算單元153的輸出乘以乘法系數Gl和G2，加法器155a和155b分別 將其加上偏移值N1和N2。
提供來自加法器155a的輸出p(t) (二GlXlog(p)+Nl)作為查找表 15e的X軸方向的地址(第一維的地址)。
提供來自加法器155b的輸出Ap (=G2X(Pt—Pt—1)+N2P(t))作為 查找表15e的Y軸方向的地址(第二維的地址)。
因此，當輸入了發送信號x(t)時，從地址產生電路15q輸出P(t)(= GlXlog(p)+Nl)和Ap (=G2X (Pt—Pt—l)十N2P(t))的組合，作為 讀取地址(AR)。讀取存儲在該讀取地址的失真補償系數。由此，執行 15a中的失真補償處理。
查找表15e將從失真補償系數產生電路輸出的與發送信號x(t)和反 饋回的發送信號之間的差對應的失真補償系數更新值存儲在通過由15m 延遲讀取地址而獲得的寫入地址。
然而，在本實施例中，通過改變乘法系數Gl和G2以及偏移值Nl 和N2中的一個或更多個，即使進行失真補償處理之前的發送信號的功率
為相同的功率，也可以將地址輸出為不同的地址。 "地址控制的第一實施例"
艮P，通過執行控制以按預定周期改變乘法系數G1和G2以及偏移值 Nl和N2中的一個或更多個，即使發送信號處于相同的電平，CPU32也 產生不同的讀取(寫入)地址。
在本實施例中，由于通過簡單地延遲讀入地址而產生寫入地址，因 此，乘法系數和偏移值的變化對于讀取地址和寫入地址這二者是相同的 變化。
例如，通過控制CPU以對于各個地址產生將N值按順序切換為+ 1、 0、和一l，從而改變失真補償系數的更新值的寫入地址。
由此，可以通過改變相鄰地址而將地址轉換成出現頻度低的地址， 并且可以抑制出現更新頻度低的失真補償系數。
在這種情況下，因為通過改變相鄰地址而將地址轉換成出現頻度低 的地址，所以發送信號的功率不會有太大變化，因此，值接近作為失真 補償系數的更新值的最優值。
因為發送信號的功率變化量接近所述地址的發送信號的功率變化量 的相鄰地址發生了變化，所以，不僅對于X軸方向而且對于Y軸方向， 值都類似地接近作為失真補償系數的更新值的最優值。
當乘法系數G變化時，也可以強制產生出現頻度低的地址。當G增 加時，地址相對于功率變化的變化量增加。當G減小時，地址相對于功 率變化的變化量減小。
"地址控制的第二實施例"
在本實施例中，當產生讀取地址時，改變乘法系數Gl和G2以及偏 移值N1和N2并不像上述那樣是必須的，并且，輸出由進行失真補償處 理之前的發送信號功率唯一確定的地址。即，Gl、 G2、 Nl、和N2為固 定值。
當產生寫入地址時，使用Gl'、 G2'作為乘法系數并且使用偏移值 N1，和N2'，這些值G1'、 G2'、 Nl'和N2'是其中的一個或更多個相對于 Gl、 G2、 N1和N2有所變化的值。
圖9B為對應于控制的第二實施例的地址產生電路15q的圖。簡單地 描述電路15q的操作，CPU在產生讀取地址時將N1和N2設置為零，并 且在產生寫入地址時分別將N1，和N2'的值在+ 1、 0、和一l之間切換， 由此CPU改變失真補償系數的更新值的寫入地址。
因此，通過改變相鄰地址，可以將地址轉換成出現頻度低的地址， 并且可以抑制更新頻度低的失真補償系數的出現。
在這種情況下，因為通過改變相鄰地址而將地址轉換成出現頻度低 的地址，所以發送信號的功率不會具有很大差異，因此，值接近作為失 真補償系數的更新值的最優值。
另一方面，如以上參照圖5對失真補償系數產生電路16的說明，基 于發送信號(t)和作為失真裝置的發送功率放大器6的反饋輸出，獲得使 得發送信號與反饋輸出之間的差為零的失真補償系數。
優選的是，設置更新開關21以形成失真補償系數的更新時間段和非 更新時間段，并且，理想的是，當該開關處于其接通狀態時，將更新值 發送到查找表15e并且更新失真補償系數，并且，當開關處于其斷開狀 態時，抑制更新。
因此，在更新處理的斷開時間段內，CPU32不執行上述地址控制的 第一實施例和第二實施例的操作，可以利用作為固定的預定值的乘法系 數和偏移值來產生失真補償系數的讀取地址。
如上所述，即使發送信號的功率與進行失真補償處理之前的發送信 號功率相同，地址產生電路15q也可以將由失真補償系數產生電路16獲 得的用于更新的失真補償系數寫入多個不同的地址中。
圖7A為當不如上所述地執行根據本發明的上述地址控制時查找表 中的失真補償系數值的參照次數的分布的圖。圖7B為圖7A的剖面"A" 的參照次數的圖。
查看在該剖面"A"中的參照次數可以理解，在查找表中的失真補償 系數的更新次數很少的部分中，存在失真補償系數沒有更新的地址。
在這種狀態下，對彼此相鄰的各個地址的失真補償系數的更新頻度 非常不同。由此，當輸入數據發生顯著變化(例如，功率變化或載波頻
率變化)時，有很高的概率可能會參照查找表中的失真補償系數迄今幾 乎沒有更新過的地址點。在這種情況下，不僅失真特性臨時劣化，而且 出現以下狀態系數增大，并且根據情況還不收斂。
另一方面，通過執行上述地址控制，如圖IOA和圖IOB所示，參照
(更新寫入)查找表15e的各個地址位置的次數可以平均。
產業應用性
因此，根據本發明，可以避免由于低更新頻度的失真補償系數而導 致出現對失真補償處理的不利影響，并且，通過將本發明應用到補償裝 置，可以提供高質量的發送器。
權利要求
1.一種失真補償裝置，該失真補償裝置包括存儲單元，其將失真補償系數存儲在指定的寫入地址，并且輸出存儲在指定的讀取地址中的失真補償系數；預失真單元，其使用從所述存儲單元輸出的失真補償系數，對發送信號進行失真補償處理；失真補償計算單元，其基于失真補償處理之前的發送信號和由放大器進行放大之后的發送信號，計算失真補償系數；以及地址產生單元，其指定與失真補償處理之前的發送信號的電平對應的寫入地址，其中，所述地址產生單元即使對相同電平也可以指定不同的寫入地址。
2. 根據權利要求1所述的失真補償裝置，其中， 所述地址產生單元通過將發送信號的功率乘以不同的系數、或者對發送信號的功率加上不同的偏移值，從而即使對相同電平也指定不同的 寫入地址。
3. 根據權利要求1所述的失真補償裝置，其中， 所述系數或所述偏移值定期地改變。
4. 根據權利要求l所述的失真補償裝置，其中， 所述地址產生單元至少指定二維地址作為寫入地址，其中， 指定對應于當前發送信號的功率的地址為第一維地址，并且其中， 指定對應于當前發送信號的功率與前一發送信號的功率之間的變化量的地址為第二維地址。
5. 根據權利要求4所述的失真補償裝置，其中， 失真補償處理之前的發送信號的功率表示為"p"，所述地址產生單元根據P(t)二GlXlog(p)+Nl獲得所述第一維地址，根據Ap二G2X(P(t) 一P(t—l》+N2獲得所述第二維地址，并且，即使失真補償處理之前的 發送信號的電平是相同電平，所述地址產生單元也通過改變系數Gl和 G2以及偏移值N1和N2中的至少任一個的值來指定不同的寫入地址。
全文摘要
本發明提供失真補償裝置。該失真補償裝置用于通過平均化對存儲單元的參照次數來避免臨時性失真特征劣化。所述失真補償裝置包括預失真單元，其利用失真補償系數對發送信號進行失真補償；失真補償計算單元，其基于失真補償之前的發送信號和從失真裝置的輸出側反饋回的反饋信號來計算失真補償系數；地址產生電路，其產生與發送信號相對應的地址；以及所述存儲單元，其將計算出的失真補償系數更新并存儲到產生的地址中。所述地址產生電路通過將發送信號的功率乘以預定系數來產生與發送信號對應的地址，并且改變所述預定系數。
文檔編號H03F1/32GK101189792SQ20058004895
公開日2008年5月28日 申請日期2005年3月9日 優先權日2005年3月9日
發明者大庭健, 舟生康人, 車古英治 申請人:富士通株式會社