[发明专利]数字预失真功率放大器及其实现方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种功率放大器，尤其涉及应用于移动通信系统中的数字预失真功率放大器及其实现方法。

【技术背景】

随着全球通讯业务的发展，通信频谱资源变得越来越宝贵。为了更加有效的利用频谱资源，许多通信系统都采用了频谱利用率较高的调制方式，如QPSK、QAM等等，这些调制方式不仅对载波相位进行调制，同时也调制了载波幅度，因此会产生较大峰均比的非恒包络调制信号。即使对于GMSK这种恒包络调制信号，如果采用了多载波技术，载波的合成同样可以产生较大的峰均比，这对功率放大器提出了更高的线性要求。

目前，解决功率放大器线性要求的问题多采用两种方法，第一种方法是进行较大的功率回退，使功率放大器工作在线性区，这种方法大大降低了功率放大器的效率，并增加了成本。第二种方法是采用线性化技术，即采用适当电路对功率放大器的非线性进行预校正，从而改善其线性。前馈和预失真技术是两种最有效的线性化方法，前馈具有线性化程度高的优点，但是也有结构复杂，效率低的缺点。而预失真技术中，数字预失真技术以其体积小、效率高、可靠性高等优点，近几年得到了人们的重点关注。

一种典型的数字预失真功率放大器如图1所示，基带信号经过数字预失真模块进行矫正、D/A数模转换后，进行上变频，然后进行滤波，最后进行功率放大，变为射频信号输出；同时，功放输出信号的一部分，通过一个耦合器反馈，经下变频、滤波、A/D数模转换后，变为初步处理后的基带信号进入数字预失真自适应控制模块。数字预失真自适应控制模块另一端提取原始基带信号，通过比较初步处理后的基带信号和原始基带信号，不断逼近理想的功率放大后的信号，达到自适应功率放大的目的。

图1这种数字预失真功率放大器设计方法具有如下缺点：

1、输入的信号必须是基带信号，这就限制了这种数字预失真功率放大器的应用范围，不能应用到直放站、塔顶放大器等输入信号为射频信号的设备中。

2、没有削峰部分，这样导致输入信号的峰均比较大，从而使后级功放设备成本增高。

3、在系统工作时，功放工作在A、AB类状态，这导致了整个数字预失真功率放大器的工作效率比较低。

4、模拟上下变频采用一个单一本振的技术，这样就必须在射频通路中，混频后加入滤波器，滤除镜像干扰，增加了系统设计难度，滤波器设计比较困难。

【发明内容】

本发明的目的就是要克服上述不足，提供一种应用范围广、功放效率高且能降低后级功放成本的数字预失真功率放大器实现方法。

本发明的另一目的在于提供一种与上述方法相对应的数字预失真功率放大器。

本发明的第一目的是通过如下技术方案实现的：

本发明的数字预失真功率放大器实现方法，适用于移动通信系统中直接对射频信号进行放大，包括如下步骤：

1)、接收信号的输入并将该信号搬移至零中频数字信号；

2)、对该零中频数字信号的峰均比进行压缩，达到削峰的目的；

3)、对削峰后的信号进行自适应数字预失真功率放大以输出放大后的射频信号。

其中步骤3)还包括如下具体步骤：

3.1、将削峰后的零中频数字信号基于初始预失真参数进行数字预失真矫正，然后转换为模拟射频信号进行信号放大后输出；

3.2、耦合步骤3.1中输出的射频信号转换为数字中频信号作为反馈信号，提取一路削峰后的中频数字信号作为原始信号，比较反馈信号与原始信号的差值；

3.3、以所述比较后的差值控制调整步骤3.1中所述的数字预失真时的预失真参数，使功放效率和线性不断逼近理想状态。

具体而言，步骤3.1中，其信号放大技术利用Doherty放大技术实现。

本方法的多次针对模拟信号的频率变换均采用各自独立的本振，多个本振的参考时钟均来自同一个时钟源。

其中，步骤1)中，具体包括如下步骤：

1.1、将输入的射频信号下变频至模拟中频信号；

1.2、滤除该模拟中频信号的镜像干扰；

1.3、对滤波后的模拟中频信号进行A/D采样，转换为数字中频信号；

1.4、将该数字中频信号下变频为数字零中频信号。

适应本发明的第二目的，采用如下技术方案：

本发明数字预失真功率放大器，适用于移动通信系统中直接对射频信号进行放大，包括：

信号处理单元，接收信号的输入，并将该信号搬移至零中频数字信号；

信号削峰单元，对该零中频数字信号的峰均比进行压缩，达到削峰的目的；