СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЦИФРОВОГО ПРЕДЫСКАЖЕНИЯ ОСНОВНОЙ ПОЛОСЫ ЧАСТОТ
METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING DIGITAL BASEBAND PREDICTION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к области технологий связи и, в частности, к способу и устройству для осуществления цифрового предыскажения основной полосы частот.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Однокристальная технология интеграции канала передачи способствует развитию двухточечного микроволнового оборудования в сторону высоких частот, высокого уровня интеграции, низкой стоимости и низкого энергопотребления. Однако из-за полупроводниковых технологий при сравнении устройства, использующего однокристальную интеграцию канала передачи, с независимым устройством с одной функцией, линейный уровень выходной мощности канала передачи у устройства, использующего однокристальную интеграцию канала передачи, может быть ниже. Для того чтобы сохранить одинаковую выходную мощность с традиционным устройством с одной функцией, на устройстве, использующем однокристальную интеграцию канала передачи, должен быть выполнен процесс линеаризации.
Технология предыскажения (предыскажение) является методом реализации линеаризации. В устройстве, использующем однокристальную интеграцию канала передачи, существует нелинейное искажение. Принцип работы технологии предыскажения заключается в наложении искажения, противоположного нелинейному искажению устройства, на входной сигнал так, чтобы противодействовать нелинейному искажению устройства. Искажение, противоположное нелинейному искажению устройства, может быть получено в соответствии с нелинейной характеристикой искажения усилителя мощности. Технология цифрового предыскажения основной полосы частот является относительно широко применяемой технологией предыскажения. В существующей системе цифрового предыскажения основной полосы частот канал обратной связи реализуется посредством супергетеродинного приемника.
Предшествующий уровень техники имеет, по меньшей мере, следующие недостатки.
Система цифрового предыскажения основной полосы частот, использующая супергетеродинную структуру преобразования с понижением частоты, подразумевает добавление канала приема. По обратной связи супергетеродинным приемником подается выходной сигнал от усилителя мощности. В микроволновой системе несущая частота выходного сигнала усилителя мощности является высокой, а принимая во внимание существующие полупроводниковые технологии, для применения в условиях высокой несущей частоты структура реализации супергетеродинного приемника, использующего канал обратной связи, является сложной, а стоимость оборудования является высокой. Кроме того, в связи со сложными частотными компонентами самого супергетеродинного приемника, для того чтобы защититься от утечки внутреннего сигнала в супергетеродинном приемнике, структура реализации является еще более сложной. Таким образом, канал обратной связи трудно интегрировать на однокристальном устройстве вместе с каналом передачи.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Варианты осуществления настоящего изобретения предоставляют способ и устройство для осуществления цифрового предыскажения основной полосы частот для предотвращения сложной структуры реализации канала обратной связи цифрового предыскажения основной полосы частот и высокой стоимости оборудования.
Цели настоящего изобретения достигаются с помощью следующих технических решений.
Устройство для осуществления цифрового предыскажения основной полосы частот включает в себя канал передачи, включающий в себя цифроаналоговый преобразователь, модулятор, усилитель и усилитель мощности. Устройство дополнительно включает в себя:
аналоговую часть канала обратной связи, включающую в себя диодный детектор, фильтр и аналого-цифровой преобразователь, и цифровую часть канала обратной связи, включающую в себя предысказитель, блок получения модуля, генератор коэффициента предыскажения и блок коррекции обратной связи;
причем диодный детектор сконфигурирован для получения огибающей выходного сигнала усилителя мощности;
фильтр соединен с диодным детектором и сконфигурирован для фильтрации огибающей, полученной диодным детектором;
аналого-цифровой преобразователь соединен с фильтром и сконфигурирован для выполнения аналого-цифрового преобразования в отношении выходного сигнала фильтра;
блок получения модуля сконфигурирован для получения модуля входного сигнала устройства;
блок коррекции обратной связи соединен с аналого-цифровым преобразователем и сконфигурирован для получения выходного сигнала аналого-цифрового преобразователя и выполнения нелинейной корректирующей обработки канала обратной связи в отношении выходного сигнала аналого-цифрового преобразователя;
генератор коэффициента предыскажения связан с блоком получения модуля и блоком коррекции обратной связи, получает выходной сигнал блока получения модуля и выходной сигнал блока коррекции обратной связи, получает искажение сигнала канала передачи в соответствии с полученным выходным сигналом блока получения модуля и полученным выходным сигналом блока коррекции обратной связи;
предысказитель соединен с генератором коэффициента предыскажения и цифроаналоговым преобразователем и сконфигурирован для выполнения обработки цифрового предыскажения основной полосы частот в отношении входного сигнала устройства в соответствии с выходными данными искажения сигнала канала передачи от генератора коэффициента предыскажения и отправки выходного сигнала после обработки цифрового предыскажения основной полосы частот на цифроаналоговый преобразователь.
Способ осуществления обработки цифрового предыскажения основной полосы частот путем применения вышеуказанного устройства включает в себя:
Получение, диодным детектором в канале обратной связи, выходного сигнала от усилителя мощности в канале передачи;
выполнение детектирования, диодным детектором, для получения огибающей выходного сигнала усилителя мощности;
выполнение, посредством аналого-цифрового преобразователя в канале обратной связи, аналого-цифрового преобразования в отношении огибающей;
выполнение, посредством блока коррекции обратной связи в канале обратной связи, нелинейной корректирующей обработки в отношении выходного сигнала после выполнения аналого-цифрового преобразования аналого-цифровым преобразователем;
получение, посредством генератора коэффициента предыскажения в канале обратной связи, искажения сигнала канала передачи в соответствии с модулем полученного входного сигнала устройства и выходного сигнала после выполнения нелинейной корректирующей обработки блоком коррекции обратной связи;
выполнение, посредством предысказителя в канале обратной связи, обработки цифрового предыскажения основной полосы частот в отношении входного сигнала устройства в соответствии с искажением сигнала канала передачи.
Исходя из технических решений, предлагаемых вариантами осуществления настоящего изобретения, может быть видно, что в вариантах осуществления настоящего изобретения огибающая усилителя мощности подается по обратной связи через диодный детектор, который не ограничивается и не подвергается воздействию несущей частотой, так что диодный детектор может быть применен к каналу обратной связи цифрового предыскажения основной полосы частот без необходимости добавления радиочастотных устройств для адаптации высокой несущей частоты, и структура диодного детектора является простой, так что не только уменьшается количество радиочастотных устройств на канале обратной связи, снижается сложность исполнения оборудования, снижается потребление электроэнергии, но и аналоговая часть канала обратной связи может быть интегрирована на однокристальном устройстве.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для более четкой иллюстрации технических решений в вариантах осуществления настоящего изобретения ниже кратко описываются прилагаемые чертежи, необходимые для описания вариантов осуществления. Следует понимать, что прилагаемые чертежи в последующем описании показывают лишь некоторые из вариантов осуществления настоящего изобретения, и специалисты в данной области техники могут получить другие чертежи в соответствии с прилагаемыми чертежами без творческих усилий.
На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, предусмотренная вариантом осуществления настоящего изобретения;
На фиг. 2 представлена блок-схема способа, предусмотренного вариантом осуществления настоящего изобретения;
На фиг. 3 представлена блок-схема способа получения коэффициента коррекции диодного детектора, предусмотренного вариантом осуществления настоящего изобретения; и
На фиг. 4 представлена блок-схема способа цифрового предыскажения основной полосы частот, предусмотренного вариантом осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Технические решения вариантов осуществления настоящего изобретения описаны ниже ясно и полностью со ссылкой на прилагаемые чертежи в вариантах осуществления настоящего изобретения. Следует понимать, что описанные варианты осуществления являются лишь некоторыми примерными вариантами осуществления настоящего изобретения, а не всеми вариантами осуществления настоящего изобретения. Все другие варианты осуществления, полученные специалистами в данной области техники на основе вариантов осуществления настоящего изобретения без творческих усилий, должны находиться в пределах области охраны настоящего изобретения.
Вариант осуществления настоящего изобретения предусматривает устройство для осуществления цифрового предыскажения основной полосы частот. Структура показана на фиг. 1. Конкретная структура реализации включает в себя:
канал передачи, включающий в себя цифроаналоговый преобразователь 101, модулятор 102, усилитель 103 и усилитель 104 мощности;
аналоговую часть канала обратной связи, включающую в себя диодный детектор 105, фильтр 106 и аналого-цифровой преобразователь 107; и
цифровую часть канала обратной связи, включающую в себя предысказитель 108, блок 109 получения модуля, генератор 110 коэффициента предыскажения и блок 111 коррекции обратной связи.
Устройство, предусмотренное вариантом осуществления настоящего изобретения, может быть передатчиком, а также может быть частью составляющих единиц аппаратуры в передатчике.
В варианте осуществления настоящего изобретения устройство может быть реализовано с использованием существующего диодного детектора.
Взаимные соединения и принцип действия каждой части канала обратной связи в устройстве, предусмотренном вариантом осуществления настоящего изобретения, описаны ниже в сочетании с фиг. 1:
диодный детектор 105 сконфигурирован для получения огибающей выходного сигнала усилителя 104 мощности;
фильтр 106 соединен с диодным детектором 105 и сконфигурирован для фильтрации огибающей, полученной диодным детектором 105;
аналого-цифровой преобразователь 107 соединен с фильтром 106 и сконфигурирован для выполнения аналого-цифрового преобразования выходного сигнала от фильтра 106;
блок 109 получения модуля сконфигурирован для получения модуля входного сигнала устройства;
блок 111 коррекции обратной связи соединен с аналого-цифровым преобразователем 107 и сконфигурирован для получения выходного сигнала аналого-цифрового преобразователя 107, а также для выполнения нелинейной корректирующей обработки канала обратной связи в отношении выходного сигнала аналого-цифрового преобразователя 107;
генератор 110 коэффициента предыскажения соединен с блоком 109 получения модуля и блоком 111 коррекции обратной связи, получает выходной сигнал блока 109 получения модуля и выходной сигнал блока 111 коррекции обратной связи и получает искажение сигнала канала передачи в соответствии с полученным выходным сигналом блока 109 получения модуля и полученным выходным сигналом блока 111 коррекции обратной связи;
при этом математическая модель огибающей, детектированной диодным детектором, может быть эквивалентна модулю выходного сигнала усилителя 104 мощности, так что выходной сигнал после выполнения аналого-цифрового преобразования аналого-цифровым преобразователем 107 в отношении огибающей может быть эквивалентен модулю выходного сигнала усилителя 104 мощности так, чтобы при сравнении сигнала после аналого-цифрового преобразования с выходным сигналом блока 109 получения модуля получать искажение сигнала канала передачи;
предысказитель 108 соединен с генератором 110 коэффициента предыскажения и цифроаналоговым преобразователем 101 и сконфигурирован для выполнения цифрового предыскажения основной полосы частот входного сигнала устройства в соответствии с искажением выходного сигнала канала передачи посредством генератора 110 коэффициента предыскажения и отправки выходного сигнала после обработки цифрового предыскажения основной полосы частот на цифроаналоговый преобразователь 101.
В устройстве, предусмотренном вариантом осуществления настоящего изобретения, канал обратной связи для цифрового предыскажения основной полосы частот осуществляется посредством диодного детектора. Огибающая выходного сигнала усилителя мощности детектируется диодным детектором, который не подвергается воздействию несущей частоты, а структура диодного детектора является простой, так что не только уменьшается количество радиочастотных устройств на канале обратной связи, снижается сложность осуществления оборудования, снижается потребление электроэнергии, но также и аналоговая часть канала обратной связи может быть интегрирована на однокристальном устройстве.
Вариант осуществления настоящего изобретения дополнительно предусматривает способ осуществления цифрового предыскажения основной полосы частот на основе данного устройства. Способ реализации изображен на фиг. 2 и, в частности, включает в себя следующие операции:
S201: диодный детектор 105 в канале обратной связи получает выходной сигнал усилителя 104 мощности в канале передачи;
S202: диодный детектор 105 выполняет детектирование для получения огибающей выходного сигнала усилителя 104 мощности;
S203: аналого-цифровой преобразователь 107 в канале обратной связи выполняет аналого-цифровое преобразование в отношении огибающей;
S204: блок 111 коррекции обратной связи выполняет нелинейную корректирующую обработку канала обратной связи в отношении выходного сигнала после выполнения аналого-цифровым преобразователем 107 аналого-цифрового преобразования;
S205: генератор 110 коэффициента предыскажения получает искажение сигнала канала передачи в соответствии с модулем полученного входного сигнала устройства и выходной сигнал после выполнения блоком 111 коррекции обратной связи нелинейной корректирующей обработки; и
S206: предысказитель 108 выполняет обработку цифрового предыскажения основной полосы частот в отношении входного сигнала устройства в соответствии с искажением сигнала канала передачи.
Из-за нелинейной характеристики диодного детектора 105 нелинейное предыскажение, генерируемое в канале обратной связи диодным детектором 105, нуждается в корректировке. Для того чтобы получить коэффициент коррекции диодного детектора 105, перед операцией S201 способ, предусмотренный вариантом осуществления настоящего изобретения, дополнительно включает в себя:
управление выходной мощностью усилителя 104 мощности для работы в линейной области, получение параметров нелинейного искажения диодного детектора 105 и получение коэффициента коррекции диодного детектора 105 в соответствии с параметром нелинейного искажения. Ряд операций для получения коэффициента коррекции диодного детектора может быть, в частности, реализован процессором, имеющим функции администрирования и управления, в устройстве. После получения коэффициента коррекции диодного детектора мощность передачи усилителя 104 мощности регулируется в направлении нелинейной области, чтобы позволить устройству работать нормально, так чтобы выполнять операцию цифрового предыскажения основной полосы частот в отношении входного сигнала. Соответственно, конкретный способ осуществления S204 может быть таким: блок 111 коррекции обратной связи корректирует нелинейные искажения диодного детектора в огибающей в соответствии с коэффициентом коррекции диодного детектора.
Конкретное осуществление варианта осуществления настоящего изобретения для практического применения подробно описано ниже.
В сочетании с устройством, предусмотренным вариантом осуществления настоящего изобретения, принцип осуществления цифрового предыскажения основной полосы частот проиллюстрирован ниже.
Поскольку часть линейного усиления сигнала не влияет на нелинейную характеристику сигнала, в то время как нелинейная характеристика искажения сигнала связана с вариантом осуществления настоящего изобретения, в варианте осуществления настоящего изобретения формула состояния сигнала в канале упрощается, и линейное усиление игнорируется.
Входной сигнал устройства представляется в виде I+J*Q;
математическая модель модулированного сигнала, полученного после модуляции входного сигнала модулятором 102, описывается I*coswt+Q*sinwt, где w - угловая несущая частота;
d
d
линейное усиление генерируется после того, как модулированный сигнал проходит через усилитель, и математическая модель искаженного сигнала, полученного после прохода сигнала через усилитель 104 мощности, описывается I*coswt+Q*sinwt;
результат детектирования искаженного сигнала идеальным детектором огибающей должен выглядеть как , где идеальный детектор огибающей означает, что в детекторе огибающей не существует нелинейного искажения.
d
d
Предполагается, что Н - передаточная функция усилителя H(I*coswt+Q*sinwt)=I*coswt+Q*sinwt мощности (формула 1), где Н представляет собой нелинейную характеристику усилителя мощности.
Передаточная функция Н может быть получена через известные значения I, Q и возвращенное значение ; обратная функция от Н берется в качестве передаточной функции предысказителя 108 так, чтобы выполнять предыскажение входного сигнала на основании передаточной функции, с тем чтобы нелинейные искажения усилителя мощности могли быть скорректированы.
Поскольку диодный детектор 105 не является идеальным детектором огибающей, и сам диодный детектор имеет нелинейную характеристику, его нелинейная передаточная функция представляется в виде D. Математическая модель фактического выходного сигнала диодного детектора описывается выражением , так что соотношение между фактическим выходным сигналом и выходным сигналом идеального детектора огибающей может быть выражено в виде  (формула 2). В целях осуществления цифрового предыскажения основной полосы частот необходимо обеспечить отсутствие нелинейного искажения в канале обратной связи. В устройстве, предусмотренном вариантом осуществления настоящего изобретения, ни фильтр 106, ни аналого-цифровой преобразователь не могут генерировать нелинейное искажение. Таким образом, необходимо лишь скорректировать нелинейное искажение диодного детектора 105. Принцип заключается в том, чтобы взять обратную функцию от D в качестве коэффициента коррекции для коррекции нелинейного искажения диодного детектора.
Общая передаточная функция канала обратной связи должна быть линейной, если нелинейный отклик D диода может быть извлечен независимо, блок коррекции обратной связи может быть добавлен на цифровую часть для выполнения коррекции. После коррекции получается выходной сигнал идеального детектора огибающей.
В соответствии с данным принципом, до выполнения цифрового предыскажения основной полосы частот, должен быть найден коэффициент коррекции диодного детектора, с тем чтобы выполнить нелинейную коррекцию канала обратной связи. Способ реализации получения коэффициента коррекции диодного детектора показан на фиг. 3 и, в частности, включает в себя следующие операции:
S301: Процессор управляет выходной мощностью усилителя 104 мощности для работы в линейной области;
S302: Диодный детектор 105 получает огибающую выходного сигнала усилителя 104 мощности;
S303: Фильтр 106 фильтрует огибающую;
S304: Аналого-цифровой преобразователь 107 выполняет аналого-цифровое преобразование в отношении фильтрованной огибающей;
S305: Процессор получает исходный входной сигнал устройства и выходной сигнал аналого-цифрового преобразователя 107 и получает нелинейную передаточную функцию D диодного детектора 105 согласно принципу формулы 2, где D - это параметр нелинейного искажения диодного детектора;
усилитель 104 мощности работает в линейной области, так что усилитель 104 мощности не генерирует нелинейное искажение, математическая модель огибающей, детектированной диодным детектором 105, описывается выражением , и соотношение между фактическим выходным сигналом и выходным сигналом идеального детектора огибающей может быть выражено в виде
S306: Процессор получает коэффициент коррекции диодного детектора 105 в соответствии с D;
S307: Процессор доставляет полученный коэффициент коррекции в генератор 110 коэффициента предыскажения.
После получения коэффициента коррекции диодного детектора выходная мощность усилителя 104 мощности может быть отрегулирована в направлении нелинейной области с тем, чтобы выполнять обработку цифрового предыскажения основной полосы частот. Конкретный способ реализации показан на фиг. 4 и, в частности, включает в себя следующие операции:
S401: Процессор выполняет выравнивание по времени в отношении выходного сигнала устройства и сигнала обратной связи канала обратной связи;
S402: После того как входной сигнал подвергается цифроаналоговому преобразованию цифроаналогового преобразователя 101 и модуляции модулятором 102, а линейное усиление сигнала генерируется усилителем 103, входной сигнал подается на усилитель 104 мощности для усиления мощности;
S403: Диодный детектор 105 получает огибающую выходного сигнала усилителя 104 мощности;
S404: После того как огибающая подвергается фильтрации фильтром 106 и аналого-цифровому преобразованию аналого-цифровым преобразователем 107, огибающая подается на блок 111 коррекции обратной связи;
S405: Блок 111 коррекции обратной связи согласно сохраненному коэффициенту коррекции выполняет нелинейную корректирующую обработку канала обратной связи в отношении выходного сигнала в блоке коррекции обратной связи 111 на S404 для получения сигнала, имеющего только нелинейную характеристику искажения усилителя мощности;
S406: Генератор коэффициента предыскажения 110 получает искажение сигнала канала передачи согласно модулю входного сигнала устройства, выведенного блоком 109 получения модуля, и выходному сигналу блока 111 коррекции выходного сигнала и отправляет искажение сигнала канала передачи на предысказитель 108; искажение сигнала может быть представлено в виде погрешности огибающей:
S407: Предысказитель 108 итерирует коэффициент предыскажения канала передачи адаптивно в соответствии с модулем входного сигнала устройства и искажением сигнала канала передачи так, чтобы выполнять обработку цифрового предыскажения основной полосы частот согласно коэффициенту предыскажения.
n
n
n
n
2
Предполагается, что входная и выходная модель предысказителя 108 представляется в виде , где матрица коэффициентов W является оптимизированной переменной, и функция стоимости погрешности огибающей представляется в виде J(n)=Е(/е(n)/), затем оптимальный коэффициент предыскажения может быть получен предысказителем 108 посредством итерации выражения W(n+1=W(n)+u*∇J(n), где u - это размер шага итерации.
Все или часть этапов способа в вышеописанных вариантах осуществления могут быть реализованы посредством программы, выдающей инструкции соответствующему аппаратному обеспечению. Программа может быть сохранена на компьютерно-читаемом запоминающем носителе. При запуске программы выполняются этапы способа в соответствии с вариантами осуществления. Запоминающий носитель может быть любым носителем, способным хранить программные коды, таким как ROM, RAM, магнитный диск или оптический диск.
Вышеизложенное описание является лишь примерными вариантами осуществления настоящего изобретения, но не предназначено для ограничения объема охраны настоящего изобретения. Любые изменения или замещения, легко реализуемые специалистами в данной области техники, в пределах технического объема, раскрытого настоящим изобретением, должны находиться в пределах объема охраны настоящего изобретения. Поэтому объем защиты настоящего изобретения должен зависеть от прилагаемой формулы изобретения.