專利名稱：在寬的頻帶上線性化包括功率放大器的傳輸鏈的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在寬的頻帶上線性化包括功率放大器的傳輸鏈的方法。
在通信現(xiàn)場恒定的增加業(yè)務(wù)增加了該設(shè)備不容易解決的新問題。更具體地說傳輸設(shè)備必須在增加的頻率帶寬上操作，以便能夠同時地發(fā)送工作在不同的頻率和/或者以不同的碼的大量的信道。實際上在電信系統(tǒng)中，每個發(fā)射機可以工作在頻分多址(FDMA)模式或者工作在碼分多址(CDMA)模式或者工作在二者的組合。在CDMA情況下調(diào)制是在幾個MHz的頻帶上擴展的。在這里回想一下，在CDMA中每個碼元諸如比特被疊加一個碼，該碼是在更高頻率的一個序列。
發(fā)送的信道的數(shù)量的增加的結(jié)果還增加傳輸設(shè)備的發(fā)送功率。
解決隨頻率帶寬的增加一起的這種功率增加的最困難的問題是傳輸鏈的線性化，特別地是功率放大器的線性化。
一般地功率放大器是接近飽和使用的，以便獲得這種放大器的最有效的使用。但是每個放大器接近飽和具有非線性特性，即與小的輸入信號比較對于高輸入信號該增益嚴厲地減少了；此外由于已知的調(diào)輻-調(diào)相變換，即調(diào)幅到調(diào)相的變換，輸出信號相位失真了。
當(dāng)幾個信道同時地發(fā)送時，由于對應(yīng)于這些不同的信道，即不同的頻率的信號的和通常存在不恒定的包絡(luò)，即這種信號的和隨時間變化的事實，線性化的困難增加了。一方面，不恒定的包絡(luò)必須正確地，即以線性工作的放大器按順序正確地發(fā)送以便發(fā)送具有好的質(zhì)量的信號，另一方面，防止將污染相同的或者其它經(jīng)營者的頻譜的干擾傳輸。
由于頻率越高，放大器的增益越低，問題的困難也增加了。
幾個技術(shù)用于線性化功率放大器。但是沒有常規(guī)的技術(shù)能夠提供一個傳輸鏈，該傳輸鏈可以以合理的費用和/或者以合理的體積制造，并且它能夠最小化干擾傳輸。
對于寬頻帶放大器，最小化干擾傳輸?shù)哪芰μ卣髟谟赟FDR參數(shù)，即“偽自由動態(tài)范圍”。這個參數(shù)是以分貝表示的。它是最高的有用的發(fā)射功率和有用的頻帶中的最大的雜散的信號之間的比率。在GSM標準中這個SFDR參數(shù)必須至少等于75dB，而在UMTS未來的標準中這個SFDR增益設(shè)置為至少70dB。
到目前為止在不恒定的包絡(luò)信號的寬的頻帶上線性化已知的主要的解決方案是在其中不提供反饋環(huán)路的前饋技術(shù)。這個技術(shù)實時地校正非線性，即使它們是頻率相關(guān)的。通過與放大之前的線性信號比較測量非線性，并且它們從該放大器的輸出信號的相反相位中減去以便線性化。
常規(guī)的前饋線性化電路圖解地表示在

圖1發(fā)送的數(shù)字信號首先由數(shù)字輸入處理器10處理，處理的數(shù)字信號通過模擬鏈12發(fā)送到功率放大器14的輸入。為了這種放大器的線性化，通過衰減器18發(fā)送該輸出信號給第一減法器16的第一輸入161。減法器16的第二輸入162接收放大器14的輸入信號。第一減法器16的輸出由剩余誤差放大器20放大，它的輸出連接到第二減法器22的輸入221，它的另一輸入222，通過延遲裝置24接收放大器14的輸出。
具有減法器16與22和放大器20的前饋電路的目的是線性化放大器14本身。
但是在發(fā)送設(shè)備中，非線性也由模擬鏈12和誤差放大器20引入，限制了整個線性化效果。
為了校正由模擬鏈12引入的非線性，已知的方法是提供具有實現(xiàn)數(shù)字預(yù)失真的數(shù)字校正裝置的電路10。這些校正裝置例如包括查找表，從放大器14的輸出看，它提供預(yù)失真值。如圖1所示的，放大器14的輸出連接到電路10的相應(yīng)的輸入101。
電路10中的預(yù)失真裝置的目標是以放大器14校正模擬鏈12的組合的非線性，但是不獨立地校正由模擬鏈12引入的失真，放大器20接收非線性化的信號，因為在放大器14的輸入的信號是由模擬鏈12失真的。因此剩余誤差放大器20的輸入信號是在一個相當(dāng)高電平，大約是放大器14的輸入的信號電平的10％。此外，正如已經(jīng)提到的，非線性化的放大器20本身可能引入非線性。
簡言之，在圖1表示的電路是消耗功率的并且不能提供對于寬的頻帶傳輸是足夠的質(zhì)量。
本發(fā)明克服了這些缺點。
本發(fā)明還提供用于蜂窩電信系統(tǒng)的基站的傳輸設(shè)備，它可以根據(jù)不同的標準發(fā)送和接收例如具有多個載波和具有多個碼的信號。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)送電路包括具有從功率放大器的輸出接收輸入信號的預(yù)失真裝置的輸入數(shù)字處理裝置，這些數(shù)字處理裝置通過一條模擬鏈連接到該功率放大器的輸入，和該功率放大器是與包括第一減法器的前饋線性化裝置相關(guān)的，第一減法器產(chǎn)生代表該放大器的輸入信號的信號和代表這個放大器的輸出信號的信號之間的差值，這個差值由剩余誤差放大器放大，以便從該功率放大器的輸出信號中減去。
這個發(fā)送電路特征在于它包括一個基準分支，為了產(chǎn)生代表該放大器的輸入信號的信號，提供給該前饋裝置的第一減法器，這個基準分支提供與該功率放大器的輸出信號無關(guān)的信號。
換句話說，用于該前饋電路的基準分支是與該信號或者功率的預(yù)失真或者預(yù)校正無關(guān)的，分支包括數(shù)字處理裝置和模擬鏈．因此提供給第一減法器的基準信號通過在該信號分支中預(yù)失真是不失真的，并且第一減法器的輸出可以在比表示在圖1的常規(guī)的電路中的相應(yīng)的減法器16的輸出更低的電平(例如大約20dB)。此外該誤差表示該基準信號和預(yù)失真的放大信號之間的剩余的差值；因此預(yù)失真越好，這個剩余誤差越低。因為這些原因，放大的剩余誤差的功率可以急劇地減少并且以較低的功率級誤差放大器改善這個剩余誤差放大器的輸出信號的質(zhì)量。
該基準分支可以類似于該信號分支，即它可以包括數(shù)字處理裝置和一條模擬鏈。
在一個實施例中，該基準分支的數(shù)字信號處理裝置包括預(yù)失真裝置，它從這個基準分支的模擬鏈的輸出接收它們的輸入信號。在這里應(yīng)該指出，該基準分支的這些預(yù)失真裝置保持該前饋電路和該信號分支的預(yù)失真裝置之間獨立。該基準分支的這些預(yù)失真裝置進一步可以在該基準輸出減少20dB的寄生電平(從-60減少到-80dBc)。
雖然該信號或者功率，分支和該基準分支是獨立的，它們最好具有共同的單元，諸如取樣振蕩器和/或者本機振蕩器以便保證在第一減法器的輸出信號的相位匹配，因此最小化在該誤差上的剩余信號表示(例如低于輸入電平50dB)。與常規(guī)的前饋比較，這個特性有助于降低誤差放大器的尺寸。
在一個優(yōu)選的實施例中，該功率分支包括均衡裝置，用于傳輸信道的放大器和/或者衰減器。這些均衡裝置有利地包括在該功率分支的數(shù)字處理裝置中。它們提供對于每個頻率或者每個頻率子頻帶的校正，以便最小化有用信號對剩余誤差信號的作用。這些均衡裝置也可以依照該基準信號用于調(diào)節(jié)每個載波或者子頻帶的電平。
這些均衡裝置可以在工廠預(yù)調(diào)節(jié)。但是，它們最好經(jīng)常調(diào)整，即通過一方面該數(shù)字處理裝置的輸入信號和另一方面在該功率放大器的輸出的信號之間的比較進行更新。
這個更新可以通過用于調(diào)節(jié)該均衡裝置的數(shù)據(jù)的選擇來改善；這個選擇是通過剩余誤差的分析完成的，它在于剩余誤差頻譜的分析或者根據(jù)相關(guān)的分析。例如必須選擇用于更新的數(shù)據(jù)是不同于有用頻率的頻率存在的互調(diào)干擾的數(shù)據(jù)。
預(yù)失真裝置還可以以類似的方式周期地更新。
雖然該前饋電路是與該傳輸信道的線性化獨立的，可以使用這個電路以便改善由該均衡或者預(yù)失真裝置提供的線性化。例如可以選擇該前饋電路的工作范圍以便補償在該信號分支中的漂移的影響。在這種情況下，可以增加分開該預(yù)失真和/或者均衡裝置的兩個連續(xù)的更新的周期。
還可以選擇該前饋電路的工作范圍以便補償該功率分支的其它缺點，諸如直流偏移，本機振蕩器和頻率圖象的絕緣的缺點以及正交缺點。
在另一個實施例中，有用信號對剩余誤差的作用可以通過調(diào)節(jié)在該前饋電路的第一減法器輸入提供的基準信號的相位來減少。例如通過提供可編程序的延遲電路獲得這個相位調(diào)整，該可編程序的延遲電路可以安裝在該基準分支的數(shù)字信號處理裝置的輸出。
利用本發(fā)明的實施例的確定的說明，本發(fā)明的其它特性和優(yōu)點將明顯了，這個說明是參考其中附加的附圖進行的，其中已經(jīng)描述的圖1是常規(guī)傳輸設(shè)備的示意圖，圖2是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射機的類似于圖1的圖，和圖3表示本發(fā)明的更詳細的實施例。
在圖2出現(xiàn)的本發(fā)明的示意表示中，類似于圖1的單元具有帶撇號(′)的相同的標號。
如圖所示的，在圖1表示的常規(guī)的發(fā)射機和在圖2表示的根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射機之間的主要差別是第一減法器16′的基準輸入16′2不接收功率放大器14′的輸入但是接收該基準分支30的輸出。
這個基準分支30提供一個信號，它是用于該信號或者功率，分支32，該放大器14′的上游的輸入信號S的真實的表示法。
基準分支30類似于信號分支32，即它包括一個數(shù)字信號處理器34和連接在處理器34的輸出與減法器16的輸入16′2之間的一條模擬鏈。
正如在圖1的實施例中那樣，在信號分支32中，數(shù)字處理器10′包括數(shù)字預(yù)失真裝置，數(shù)字預(yù)失真裝置例如包括具有連接到功率放大器14′輸出的一個輸入10′1的查找表。
由于在該信號分支32中存在這樣的預(yù)失真裝置，它的作用是校正由模擬鏈12和功率放大器14′的組合引入的非線性，功率放大器14′的輸入(即模擬鏈12′的輸出)不是輸入信號S的真正的表示法。
在它的輸出，即在減法器16′的該輸入16′2，基準分支30提供輸入信號S的真正的表示法。
因此包括減法器16′、放大器20′和第二減法器22′的該前饋電路的基準信號也是該輸入信號的真正的表示法并且提供用于這個前饋電路的一個理想的或者幾乎理想的基準信號。相對于常規(guī)的設(shè)備(圖1)，在減法器16′的輸出的信號顯著地減少了并且放大器20′的功率可以比相應(yīng)的放大器20的功率小的多。
除了預(yù)失真裝置40之外，數(shù)字處理器10′具有用于均衡電平和在功率分支32中的所有的信道的相位的均衡裝置42。信道對應(yīng)于一個載頻(FDMA)或者頻帶或者子頻帶(CDMA)。此外該均衡裝置42可以用于調(diào)節(jié)每個載波或者子頻帶的電平。
這些均衡裝置可以在工廠預(yù)調(diào)節(jié)或者周期地調(diào)整，即更新。這個更新是基于放大器14′的輸入信號和輸出之間的比較。這個更新最好是僅僅對選擇的數(shù)據(jù)，即僅僅對提供校正更新的數(shù)據(jù)執(zhí)行。這個選擇是根據(jù)在減法器16′的輸出或者在放大器20′的輸出的剩余誤差信號的頻譜的分析。選擇標準是根據(jù)發(fā)送信號的總的功率，因為它不需要對其中互調(diào)產(chǎn)物可能太低的小信號的更新預(yù)失真或者前饋的校準。該選擇抑制落入其它有用信號子頻帶和導(dǎo)致測量誤差的互調(diào)產(chǎn)物。
也對該信號分支和基準分支(它將在后面描述)的預(yù)失真查找表執(zhí)行相應(yīng)的更新。
均衡和/或者預(yù)失真的這個周期的更新可以實現(xiàn)如下時常在放大器14′的輸出和在減法器16′的輸入的信號(對于基準分支的預(yù)失真)與信號S比較。
用于更新的數(shù)據(jù)的選擇是通過信號S的頻譜與減法器16的輸出的頻譜的比較或者通過相關(guān)執(zhí)行的。
例如如果互調(diào)信號是在與有用信號相同的頻率，將不選擇該相應(yīng)的測量數(shù)據(jù)。當(dāng)測量提供正確的結(jié)果時，通過瞬間的預(yù)測進行選擇也是可能的。選擇還可以考慮發(fā)送信號的總的功率只當(dāng)這個總功率高于給定閾值時才選擇該測量的數(shù)據(jù)。
基準分支30的數(shù)字處理器34也包括具有查找表的預(yù)失真裝置46，該查找表具有連接到模擬鏈36的輸出的輸入461。
在這個實施例中，延遲裝置48插入在數(shù)字處理器34的輸出和模擬鏈36的輸入之間。這個延遲裝置48是可編程序的，以便考慮可能的信號放大鏈的附加的延遲，加在減法器16′的輸入16′2的基準信號R2具有正確的相位。
雖然與信號分支32獨立的前饋電路可以用來補償信號分支32的剩余的非線性。換句話說，前饋電路是信號分支32的缺點的“后清潔器”。
在圖3表示的實施例中，共同的取樣振蕩器50用作分支32和30的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。相同的本機振蕩器52也用于分支30和32。
在這個實施例中，前饋電路54、信號分支32以及基準分支30是可以與功率放大器14′獨立地使用的模塊。
在圖2或者圖3表示的傳輸設(shè)備可以用于GSM類型和/或者UMTS類型的第二和/或者第三代的數(shù)字電信系統(tǒng)。它在寬的頻帶上正確地發(fā)送多個信道，每個信道對應(yīng)于一個給定的頻率(載波)或者對應(yīng)于CDMA情況下的一個子帶。這個發(fā)射機特別可以用于基站中，該基站具有發(fā)送幾種標準的能力，例如經(jīng)?；究梢酝ㄟ^無線電編程以便適應(yīng)不同的標準。
圖2和3的實施例的另外的優(yōu)點是在該功率放大器之前的信號鏈中的任何安裝誤差由該前饋鏈“后清潔器”校正，因為沒有任何既定的模型，它好象作為相對于該基準信號的差。例如如果對射頻直接變換的基帶和復(fù)合數(shù)字調(diào)制器一起使用，該固有的本機振蕩器引線和該調(diào)制器的增益以及相位失配將被校正，只要它們是在該前饋校準的SFDR“增益”范圍之內(nèi)。
通過使用這個前饋校準單元獲得前饋校準，該前饋校準單元包括用于延遲裝置24′的一個調(diào)整單元和用于放大器20′的增益及相位調(diào)整裝置。這個調(diào)整是通過在減法器22′的該輸出信號和減法器16′的該輸入16′1之間的比較控制的。
在一個實施例中，提供根據(jù)放大器14′的輸出用于調(diào)整放大器輸出的20′的增益的裝置，還提供根據(jù)放大器14′的輸出調(diào)整衰減器10′的衰減的裝置。因此，可能使用具有不同的功率輸出的功率放大器14′的前饋線性化電路，而沒有改變該基準電平和它的預(yù)失真。
在另外的實施例中，在參考分支中提供平衡裝置，以便補償諸如這個基準分支的模擬鏈的非平坦的頻率響應(yīng)的缺陷。
還可能提供用于該前饋線性化電路的群延遲，增益和相位的調(diào)整裝置。
更可取地前饋線性化電路的調(diào)節(jié)是基于在剩余誤差放大器的輸出和/或在第二減法器的輸出的信號的測量。
在這種情況下，當(dāng)?shù)碗娖胶烷L的偽噪聲序列注射在該基準或信號分支時，測量在該剩余誤差放大器的輸出與/或在第二減法器(22′)的輸出的信號。
權(quán)利要求
1．一種用于在寬頻帶工作的電信系統(tǒng)的傳輸設(shè)備，這個設(shè)備包括一個信號分支(32)，包括數(shù)字信號處理裝置(10′)和一條模擬鏈(12′)，與前饋線性化電路相關(guān)的功率放大器(14′)，包括第一減法器(16′)，具有第一輸入(16′2)，接收代表該放大器的輸入的信號，和代表這個放大器的輸出的第二輸入(16′1)，剩余誤差放大器(20′)，它放大第一減法器的輸出，和第二減法器(22′)，它從功率放大器(14′)的輸出中減去剩余誤差放大器的輸出，該信號分支包括預(yù)失真裝置(40)，它根據(jù)該功率放大器的輸出信號提供校正信號，其特征在于它包括一個基準分支(30)，提供一個信號給線性化該功率放大器(14′)的前饋電路的第一個減法器(16′)的第一個輸入(16′2)，該信號是與該信號分支的預(yù)失真無關(guān)的。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的傳輸設(shè)備，特征在于該基準分支包括預(yù)失真裝置(46)，以便校正這個基準分支的非線性。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的傳輸設(shè)備，其特征在于該預(yù)失真裝置包含一個查找表。
4．根據(jù)權(quán)利要求1,2或3的傳輸設(shè)備，其特征在于該基準分支包括數(shù)字信號處理裝置(34)和一條模擬鏈(36)。
5．根據(jù)前面的任何一個權(quán)利要求的傳輸設(shè)備，其特征在于該基準分支包括一個可調(diào)節(jié)延遲裝置(48)，用于調(diào)節(jié)該基準信號的相位，該基準信號加到該功率放大器的前饋線性化電路的第一個減法器(16′)的第一個輸入。
6．根據(jù)前面的任何一個權(quán)利要求的傳輸設(shè)備，其特征在于該信號分支(32)包括均衡裝置，用于各個地調(diào)節(jié)發(fā)送的信道的基準信號和用于最小化在該剩余誤差放大器的輸入的剩余誤差能量。
7．根據(jù)該前面的任何一個權(quán)利要求的傳輸設(shè)備，其特征在于它包括更新裝置，用于周期地調(diào)節(jié)該信號分支和/或基準分支的預(yù)失真裝置，和/或用于周期性地調(diào)節(jié)該均衡裝置(42)，這個更新裝置包括比較該功率放大器的輸入信號與輸出信號的裝置。
8．根據(jù)要求7的傳輸設(shè)備，其特征在于它包括用于選擇在功率放大器(14′)輸出的數(shù)據(jù)的裝置，該數(shù)據(jù)被用于該更新。
9．根據(jù)要求8的傳輸設(shè)備，其特征在于比較該功率放大器的輸入信號和輸出信號的頻譜，以便選擇用于該更新的信號。
10．根據(jù)前面的任何一個權(quán)利要求的傳輸設(shè)備，其特征在于該功率放大器(14′)是可從發(fā)射機的其余部分移去的一個模塊。
11．根據(jù)前面的任何一個權(quán)利要求的傳輸設(shè)備，其特征在于它包括一個本機振蕩器(52)和/或一個取樣振蕩器(50)，它是該基準分支和該信號分支共有的。
12．根據(jù)前面的任何一個權(quán)利要求的傳輸設(shè)備，其特征在于它包括用于根據(jù)功率放大器(14′)的輸出功率調(diào)節(jié)剩余誤差放大器(20)的增益的裝置。
13．根據(jù)要求12的傳輸設(shè)備，其特征在于它包括在功率放大器(14′)的輸出和第一個減法器(16′)的第二輸入(16′1)之間的一衰減器(18′)，這個衰減器包括根據(jù)功率放大器(14′)的輸出功率調(diào)節(jié)它的衰減的裝置。
14．根據(jù)權(quán)利要求4的傳輸設(shè)備，其特征在于它包括在基準分支中的均衡裝置，以便補償諸如這個基準分支的模擬鏈的非平坦的頻率響應(yīng)的缺陷。
15．根據(jù)前面的任何一個權(quán)利要求的傳輸設(shè)備，其特征在于它包括用于該前饋線性化電路的群延遲、增益和相位的調(diào)節(jié)裝置。
16．根據(jù)要求15的傳輸設(shè)備，其特征在于該前饋線性化電路的調(diào)節(jié)是基于在剩余誤差放大器的輸出和/或在第二減法器(22′)的輸出的信號的測量。
17．根據(jù)權(quán)利要求16的傳輸設(shè)備，其特征在于當(dāng)?shù)碗娖胶烷L的偽噪聲序列注射在該基準或信號分支時，測量在該剩余誤差放大器的輸出與/和在第二減法器(22′)的輸出的信號。
18．根據(jù)前面的任何一個權(quán)利要求的傳輸設(shè)備應(yīng)用到蜂窩電信系統(tǒng)的基站。
全文摘要
本發(fā)明涉及在寬頻帶工作的電信系統(tǒng)的傳輸設(shè)備,它包括:一個信號分支(32),與前饋線性化電路相關(guān)的功率放大器(14′),包括:第一減法器(16′),具有第一輸入(16′
文檔編號H03F1/32GK1308473SQ0110325
公開日2001年8月15日 申請日期2001年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月10日
發(fā)明者盧卡·達托斯 申請人:阿爾卡塔爾公司