本發(fā)明涉及一種適用于數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)的寬頻帶中射頻鏈路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能適用于0～16ghz頻段功放，較為通用的數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)中射頻鏈路及其工作方法。

背景技術(shù)：

在無線通信系統(tǒng)中，功率放大器是收發(fā)信機(jī)最主要的非線性源。隨著無線通信的發(fā)展，信號的帶寬越來越寬，其包絡(luò)起伏和峰均比也越來越大，這對功放提出了更高的線性要求。功放等半導(dǎo)體器件在大信號下具有不可避免的非線性特性，當(dāng)寬帶發(fā)信機(jī)工作在非線性區(qū)時，會產(chǎn)生嚴(yán)重的互調(diào)分量，在帶內(nèi)就可以造成信號間的相互干擾。

如何提高線性度是寬帶通信系統(tǒng)需要解決的一個重要問題。為了解決線性度的問題，常采用數(shù)字預(yù)失真技術(shù)，即采用適當(dāng)?shù)耐鈬娐?，采集功放的輸入輸出信號，建立功放的模型，在功放前增加預(yù)失真模塊，對功放的非線性進(jìn)行校正。這種方法成本低，器件選擇也較靈活，是目前應(yīng)用最廣泛的方法。

常規(guī)的dpd系統(tǒng)如圖1中虛線部分所示，包括中射頻鏈路和數(shù)字信號處理單元(dsp+fpga)，中射頻鏈路實(shí)現(xiàn)信號由數(shù)字到射頻和由射頻到數(shù)字的轉(zhuǎn)換，而fpga和dsp實(shí)現(xiàn)功放輸入輸出數(shù)字信號采集、預(yù)失真系數(shù)計(jì)算和處理功能。中射頻鏈路包括發(fā)射中射頻鏈路和反饋中射頻鏈路，發(fā)射中射頻鏈路包括數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和上變頻模塊，其中數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)由數(shù)字到模擬的轉(zhuǎn)換，上變頻模塊實(shí)現(xiàn)信號由基帶到射頻的搬移。反饋中射頻鏈路包括下變頻模塊、中頻放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，其中，下變頻模塊實(shí)現(xiàn)信號由射頻到中頻的搬移，中頻放大器實(shí)現(xiàn)對中頻信號的放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)由模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換。上述的中射頻鏈路存在的主要問題是：由于發(fā)射中射頻鏈路和反饋中射頻鏈路的各模塊都是由模擬器件組成，導(dǎo)致其系統(tǒng)頻帶窄不具備通用型，而不同的通信系統(tǒng)功放的工作頻段可能差別很大，同時傳統(tǒng)中射頻鏈路涉及的芯片多，設(shè)計(jì)復(fù)雜度高，調(diào)試麻煩，電路板的面積大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種寬頻帶、通用的數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)中射頻鏈路及其工作方法，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)容易集成且設(shè)計(jì)復(fù)雜度低、調(diào)試簡單。

本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

一種數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)中射頻鏈路，其包括數(shù)字中射頻鏈路和射頻帶通濾波器以及射頻模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；其中數(shù)字中射頻鏈路實(shí)現(xiàn)由基帶信號產(chǎn)生數(shù)字射頻信號，射頻帶通濾波器實(shí)現(xiàn)由數(shù)字射頻信號到射頻模擬信號的轉(zhuǎn)換，射頻模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)由模擬射頻信號到數(shù)字射頻信號的轉(zhuǎn)換。

進(jìn)一步地，數(shù)字中射頻鏈路包括數(shù)字調(diào)制模塊、數(shù)字上變頻模塊、數(shù)字下變頻模塊、并串轉(zhuǎn)換模塊和串并轉(zhuǎn)換模塊；數(shù)字調(diào)制模塊、數(shù)字上變頻模塊、并串轉(zhuǎn)換模塊組成數(shù)字發(fā)射中射頻鏈路，而串并轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)字下變頻模塊組成數(shù)字反饋中射頻鏈路。

進(jìn)一步地，所述數(shù)字調(diào)制模塊將多位寬基帶信號轉(zhuǎn)換為1比特位寬的數(shù)字方波信號，由多位寬基帶信號到1比特位寬的數(shù)字方波信號的轉(zhuǎn)化會產(chǎn)生量化噪聲，該量化噪聲能通過射頻帶通濾波器濾除。

進(jìn)一步地，所述數(shù)字上變頻模塊為在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)頻譜搬移，將數(shù)字方波信號變到fc/n的載波頻率上，其中fc為射頻載波頻率，n為設(shè)定的整數(shù)。

進(jìn)一步地，所述并串轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)并串轉(zhuǎn)換功能，將n路輸入轉(zhuǎn)換為1路輸出，輸出信號的速度是輸入信號速度的n倍,n路輸入中每一路為數(shù)字上變頻輸出的復(fù)數(shù)差分信號，所以其輸入端共有4*n個端口，并串轉(zhuǎn)換模塊的工作時鐘是2*fc。

進(jìn)一步地，所述串并轉(zhuǎn)換模塊：與并串轉(zhuǎn)換模塊相反，實(shí)現(xiàn)串并轉(zhuǎn)換功能，將1路輸入轉(zhuǎn)換為n路輸出，每一路輸出為差分復(fù)數(shù)信號，輸出信號的速度是輸入信號速度的1/n，串并轉(zhuǎn)換模塊的工作時鐘是2*fc。

進(jìn)一步地，所述數(shù)字下變頻模塊在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)頻譜搬移，將載波頻率為fc/n的中頻數(shù)字信號搬移到零頻。

進(jìn)一步地，數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)中射頻鏈路的工作方法包括：基帶信號x經(jīng)過數(shù)字調(diào)制模塊后得到1比特位寬的數(shù)字方波信號y；再通過數(shù)字上變頻模塊將數(shù)字方波信號搬移到頻率為fc/n的載波上得到數(shù)字中頻信號z，z＝zi+j*zq為復(fù)數(shù)信號，其中zi為數(shù)字中頻信號同相分量，zq為數(shù)字中頻信號正交分量，為zi取非的結(jié)果，為zq取非的結(jié)果，然后按照的格式重復(fù)n次輸出給并串轉(zhuǎn)換模塊，得到載波頻率為fc的數(shù)字射頻信號，數(shù)字射頻信號通過射頻帶通濾波器轉(zhuǎn)換為模擬射頻信號；功放反饋模擬信號通過射頻模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為射頻數(shù)字信號，再通過串并轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為n路低頻數(shù)字信號，再由數(shù)字下變頻模塊搬移到零頻后即可解調(diào)。

由于不同的通信系統(tǒng)工作的頻段不一樣，與之對應(yīng)的功放也工作于不同的頻段，對于數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)就需要設(shè)計(jì)對應(yīng)的中射頻鏈路，而傳統(tǒng)的模擬中射頻鏈路頻段窄，不具備通用性，本發(fā)明提供的上述一種頻段寬且通用的數(shù)字中射頻鏈路，頻率在0～16ghz頻段范圍內(nèi)可調(diào)，能適用于不同頻段的功放，從而大大降低設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，減輕調(diào)試負(fù)擔(dān)和減小電路板面積。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、頻帶寬，通用性好，本發(fā)明可適用于0～16ghz不同工作頻率的功放；

2、本發(fā)明的數(shù)字中射頻鏈路除了serdes接口速度較高外，其它模塊都是低速數(shù)字模塊，由于本發(fā)明的中射頻鏈路都采用數(shù)字模塊實(shí)現(xiàn)，容易設(shè)計(jì)和集成，電路面積?。?/p>

3、傳統(tǒng)的混頻方式常在模擬域?qū)⒒鶐盘柵c射頻本征信號相乘實(shí)現(xiàn)頻譜搬移，需要射頻本振信號源，其設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)多，復(fù)雜度高，而本發(fā)明中的混頻模塊利用中頻數(shù)字載波進(jìn)行混頻，中頻數(shù)字載波更容易產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)簡單。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有的dpd系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)架構(gòu)。

圖2是本發(fā)明的技術(shù)方案的一種應(yīng)用結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明技術(shù)方案中的數(shù)字中射頻鏈路原理圖。

圖4是n階△∑調(diào)制的原理圖。

圖5為實(shí)例中某一階△∑調(diào)制z域的原理框圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合后附圖和實(shí)例對本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的實(shí)施和保護(hù)不限于此。

本發(fā)明的一種數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)中射頻鏈路包括數(shù)字中射頻鏈路和射頻帶通濾波器以及射頻模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，整體結(jié)構(gòu)如圖2所示，其中數(shù)字中射頻鏈路實(shí)現(xiàn)由基帶信號產(chǎn)生數(shù)字射頻信號，射頻帶通濾波器實(shí)現(xiàn)由數(shù)字射頻信號到射頻模擬信號的轉(zhuǎn)換，射頻模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)由模擬射頻信號到數(shù)字射頻信號的轉(zhuǎn)換。數(shù)字中射頻鏈路包括數(shù)字調(diào)制模塊，數(shù)字上變頻模塊、數(shù)字下變頻模塊、并串轉(zhuǎn)換模塊和串并轉(zhuǎn)換模塊組成，如圖3所示。數(shù)字調(diào)制模塊，數(shù)字上變頻模塊，并串轉(zhuǎn)換模塊組成數(shù)字發(fā)射中射頻鏈路，而串并轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)字下變頻模塊組成數(shù)字反饋中射頻鏈路。

各模塊的作用如下：

(1)數(shù)字調(diào)制模塊：將一定采樣頻率的多位寬基帶信號轉(zhuǎn)換為1比特位寬的數(shù)字方波信號，由多位寬基帶信號到1比特位寬的數(shù)字方波信號的轉(zhuǎn)化會產(chǎn)生量化噪聲，該噪聲可以通過射頻帶通濾波器濾除；

(2)數(shù)字上變頻模塊：在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)頻譜搬移，將數(shù)字方波信號變到fc/n的載波頻率上，其中fc為射頻載波頻率，n為整數(shù)，可以根據(jù)需要選取；

(3)并串轉(zhuǎn)換模塊：實(shí)現(xiàn)并串轉(zhuǎn)換功能，將n路輸入轉(zhuǎn)換為1路輸出，輸出信號的速度是輸入信號速度的n倍,n路輸入中每一路為數(shù)字上變頻輸出的復(fù)數(shù)差分信號，所以其輸入端共有4*n個端口，并串轉(zhuǎn)換模塊的工作時鐘是2*fc；

(4)串并轉(zhuǎn)換模塊：與并串轉(zhuǎn)換模塊相反，實(shí)現(xiàn)串并轉(zhuǎn)換功能，將1路輸入轉(zhuǎn)換為n路輸出，每一路輸出為差分復(fù)數(shù)信號，輸出信號的速度是輸入信號速度的1/n，串并轉(zhuǎn)換模塊的工作時鐘是2*fc。

(5)數(shù)字下變頻模塊：在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)頻譜搬移，將載波頻率為fc/n的中頻數(shù)字信號搬移到零頻；

本發(fā)明的工作流程如下：基帶信號x經(jīng)過數(shù)字調(diào)制模塊后得到1比特位寬的數(shù)字方波信號y；再通過數(shù)字上變頻模塊將數(shù)字方波信號搬移到頻率為fc/n的載波上得到數(shù)字中頻信號z，z＝zi+j*zq為復(fù)數(shù)信號，然后按照的格式重復(fù)n次輸出給并串轉(zhuǎn)換模塊，得到載波頻率為fc的數(shù)字射頻信號，數(shù)字射頻信號通過射頻帶通濾波器轉(zhuǎn)換為模擬射頻信號；功放反饋模擬信號通過射頻模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為射頻數(shù)字信號，再通過串并轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為n路低頻數(shù)字信號，再由數(shù)字下變頻模塊搬移到零頻后即可解調(diào)。

作為一種實(shí)施例，附圖3是本發(fā)明技術(shù)方案中的數(shù)字中射頻鏈路原理圖。

結(jié)合附圖2和圖3，本發(fā)明各模塊可以采用如下方式實(shí)現(xiàn)。

數(shù)字調(diào)制模塊：數(shù)字調(diào)制模塊可以采用△∑調(diào)制(delta-sigmamodulator)，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。g(z)和f(z)為環(huán)路濾波器，x(z)為輸入信號，y(z)為△∑調(diào)制的輸出信號，a(z)為量化器輸入信號，eq(z)為量化器產(chǎn)生的量化噪聲，有y(z)＝a(z)+eq(z)。輸出信號y(z)由輸入信號x(z)和量化噪聲eq(z)對應(yīng)的不同系數(shù)組合stf(z)、ntf(z)決定。stf(z)定義為當(dāng)量化噪聲eq(z)恒為0時，從輸入信號x(z)到△∑調(diào)制的輸出信號y(z)的信號傳遞函數(shù)，stf(z)定義為當(dāng)輸入信號x(z)恒為0時，從量化噪聲eq(z)到△∑調(diào)制的輸出信號y(z)的噪聲傳遞函數(shù)，則y(z)可表示為y(z)＝stf(z)x(z)+ntf(z)eq(z)。其中stf(z)和ntf(z)可以表示為

例如圖5為某一階△∑調(diào)制z域的原理框圖，其中y(z)＝a(z)+eq(z)，y(z)可表示為：

y(z)＝z^-1a(z)+x(z)-z^-1y(z)+eq(z)

＝x(z)+eq(z)-z^-1[y(z)-a(z)]

＝x(z)+eq(z)-z^-1eq(z)

＝x(z)+[1-z^-1]eq(z)

則在此一階△∑調(diào)制結(jié)構(gòu)中，信號傳遞函數(shù)stf(z)為1，噪聲傳遞函數(shù)ntf(z)為1-z^-1。

g(z)和f(z)的取值可參考書籍《understandingdelta-sigmadataconverters》。

并串轉(zhuǎn)換模塊和串并轉(zhuǎn)換模塊：可采用serdes接口，serdes接口中包含具有并串轉(zhuǎn)換功能的串行器和具有串并轉(zhuǎn)換功能的解串器。串行器位于發(fā)射鏈路末端，其輸出作為濾波器的輸入；而解串器位于接收鏈路的前端。串行器可以實(shí)現(xiàn)將n路并行數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為一路串行數(shù)字信號輸出。若單路并行信號頻率為fc/n,則進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換后，串行輸出的信號頻率為n*fc/n＝fc；同理，解串器將串行數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為n路并行數(shù)字信號輸出，若串行數(shù)字信號頻率為fc，則進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換后，并行輸出的信號頻率為fc/n。例如假設(shè)fc＝1ghz，n＝16時，則數(shù)字中頻信號的頻率為fc/n＝62.5mhz,所以串行器每一路輸入信號和解串器每一路輸出信號的頻率為62.5mhz。

數(shù)字上變頻模塊：該模塊可以通過將數(shù)字調(diào)制信號的實(shí)部和虛部分別與頻率fc/n且移相90度的數(shù)字載波相乘再相加實(shí)現(xiàn)。

數(shù)字下變頻模塊：該模塊可以將接收到數(shù)字中頻信號與頻率fc/n的數(shù)字載波相乘再使用濾波器濾除掉鏡像實(shí)現(xiàn)；

射頻帶通濾波器：可以采用中心頻率為射頻載波頻率，帶寬為發(fā)射通道帶寬的微帶濾波器實(shí)現(xiàn)。

射頻模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊：可以采用高速比較器實(shí)現(xiàn)，將射頻模擬信號與一定的電壓相比較，如果前者大于后者輸出1，反之輸出0。

如上即可較好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明并取得所述的技術(shù)效果。