Устройство и способ предыскажения цифрового сигнала основной полосы частот

Устройство и способ предыскажения цифрового сигнала основной полосы частот

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области систем обработки сигналов в современных средствах связи, более конкретно касается устройства и способа для предыскажения цифрового сигнала основной полосы частот (baseband digital signal).

Уровень техники

Глобальная система мобильной связи (Global System for Mobile Communications, GSM), известная как система цифровой мобильной связи второго поколения (2G), широко используется во всем мире. Ограниченность частотных ресурсов и все возрастающий спрос на новые услуги привели к тому, что тенденции развития неизбежно ориентируются на системы мобильной связи третьего поколения (3G) и системы последующих поколений (B3G, Beyond 3G). Для получения необходимой полосы пропускания сигналов в существующих системах 3G и B3G широко используются системы цифровой модуляции с переменной огибающей. Применение данной технологии модуляции не только облегчает прием высокоскоростных сигналов, но и подразумевает более жесткие требования к линейности передатчика базовой станции, содержащего усилитель мощности.

В соответствии с одним из известных решений линейность усилителя мощности в системах третьего поколения или подобных им обеспечивается при помощи схемы с прямой связью. Однако такая схема может обладать определенными недостатками, т.к. использование аналоговых технологий приводит к высокой сложности осуществления данной схемы, к снижению согласованности производственных процедур, а также к необходимости точной настройки различных параметров сети с прямой связью, требующей участия профессиональных специалистов. Кроме того, осуществление данного способа требует использования большого количества дополнительных аналоговых радиочастотных приборов, что не позволяет эффективно повысить производительность усилителя мощности.

В соответствии с другим известным решением для обеспечения линейности усилителя мощности в системах третьего поколения или подобных им используется предыскажение цифрового сигнала основной полы частот. В соответствии с данным способом выходной сигнал усилителя мощности преобразуется определенным образом обратно в цифровое представление, вычисляется характеристика линейности радиочастотного канала, содержащего усилитель мощности, при помощи адаптивного алгоритма, и, наконец, производится предварительная обработка цифрового сигнала основной полосы частот посредством устройства предыскажения, после чего сигнал преобразуется из цифрового представления в аналоговое представление. Предварительно обработанный сигнал, прошедший через усилитель мощности, по существу не содержит искажений по сравнению с цифровым сигналом основной полосы частот. В результате достигается линейный выход усилителя мощности.

Указанный способ предыскажения может иметь недостаток, заключающийся в невозможности выбора нелинейной функции устройства предыскажения в соответствии с требованиями различных приложений. Другими словами, такой способ должен быть разработан в соответствии с конкретным приложением и, следовательно, не может быть применяться универсально. В связи с этим общий коэффициент полезного действия передатчика базовой станции может быть относительно низким.

Раскрытие изобретения

Ввиду вышеизложенного, в соответствии с настоящим изобретением предлагаются устройство и способ предыскажения цифрового сигнала основной полосы частот, в которых могут быть выбраны различные модели нелинейного инвертирования в соответствии с различными входными сигналами и характеристиками усилителя мощности, что позволяет повысить производительность передатчика базовой станции.

В соответствии с настоящим изобретением предусмотрены следующие технические решения.

Устройство предыскажения цифрового сигнала основной полосы частот, которое может содержать модуль адаптивного вычисления параметров и модуль предыскажения, причем модуль адаптивного вычисления параметров выполнен с возможностью вычисления параметров нелинейного фильтра в соответствии с выборкой цифрового сигнала основной полосы частот и выборкой сигнала обратной связи радиочастотного канала, а также с возможностью выдачи результата вычислений в модуль предыскажения; а модуль предыскажения выполнен с возможностью сохранения и обновления параметров нелинейного фильтра, осуществления статистической обработки мощности цифрового сигнала основной полосы частот, выбора параметров нелинейного фильтра в соответствии с результатом статистической обработки мощности, предыскажения цифрового сигнала основной полосы частот с использованием выбранных параметров нелинейного фильтра, а также с возможностью выдачи предыскаженного цифрового сигнала основной полосы частот.

В соответствии с одним из возможных вариантов характеристика нелинейности модуля предыскажения является обратной по отношению к характеристике нелинейности радиочастотного канала.

В соответствии с одним из возможных вариантов модуль предыскажения может содержать модуль нелинейного фильтра, включающий многоступенчатые фильтры с конечной импульсной характеристикой (finite impulse response filter, FIR filter) с переменными коэффициентами, выполненный с возможностью задержки потока данных входного сигнала, проведения вычислений с многоступенчатыми входными сигналами, получаемыми в результате задержки входного сигнала и с выбранными параметрами нелинейного фильтра, а также с возможностью формирования и выдачи выходного сигнала.

В соответствии с одним из возможных вариантов модуль нелинейного фильтра может содержать модуль задержки, модуль мультиплексора и накопитель, причем модуль задержки выполнен с возможностью задержки потоков данных компонент I и Q входного сигнала и передачи задержанных компонент I, Q входного сигнала в модуль мультиплексора; модуль мультиплексора выполнен с возможностью комплексного перемножения входного сигнала, соответствующего задержанным компонентам I и Q входного сигнала, и выбранных параметров нелинейного фильтра, а также с возможностью выдачи полученного перемножением сигнала в накопитель; а накопитель выполнен с возможностью накопления сигнала, выдаваемого модулем мультиплексора, и выдачи накопленного сигнала.

В соответствии с одним из возможных вариантов соотношение между входным сигналом и полученным перемножением выходным сигналом в модуле мультиплексора задано формулами

O_i=I_i×T_ii+Q_i×T_iq;

O_q=I_i×T_qi+Q_i×T_qq,

где I_i и Q_i обозначают соответственно компоненты I и Q входного сигнала; T_ii, T_iq, T_qi и T_qq обозначают соответственно четыре соответствующих параметра нелинейного фильтра; а O_i и O_q обозначают соответственно компоненты I и Q полученного перемножением выходного сигнала.

В соответствии с одним из возможных вариантов соотношение между входным сигналом и полученным перемножением выходным сигналом в модуле мультиплексора задано формулами

O_i=I_i×T_i-Q_i×T_q,

O_q=I_i×T_q+Q_i×T_i,

где I_i и Q_i обозначают соответственно компоненты I и Q входного сигнала, T_i, и T_q обозначают соответственно два соответствующих параметра нелинейного фильтра, а O_i и O_q обозначают соответственно компоненты I и Q полученного перемножением выходного сигнала.

В соответствии с одним из возможных вариантов модуль предыскажения может дополнительно содержать модуль получения мгновенной мощности сигнала, модуль получения кратковременного среднего значения мощности сигнала и модуль таблицы поиска, причем модуль получения мгновенной мощности сигнала выполнен с возможностью вычисления мгновенной мощности входного сигнала и передачи результата вычислений в модуль таблицы поиска; модуль получения кратковременного среднего значения мощности сигнала выполнен с возможностью вычисления кратковременного среднего значения мощности входного сигнала и передачи результата вычислений в модуль таблицы поиска; а модуль таблицы поиска выполнен с возможностью хранения и обновления параметров нелинейного фильтра, вычисленных модулем адаптивного вычисления параметров, выбора параметров нелинейного фильтра в соответствии с результатами вычислений, полученными от модуля получения мгновенной мощности сигнала и модуля получения кратковременного среднего значения мощности сигнала, а также в соответствии с порядковыми номерами элементов задержки модуля нелинейного фильтра и с возможностью выдачи выбранных параметров нелинейного фильтра в модуль нелинейного фильтра.

В соответствии с одним из возможных вариантов модуль таблицы поиска может содержать буферную память для изменения параметров нелинейного фильтра, выполненную с возможностью динамического обновления параметров нелинейного фильтра.

В соответствии с одним из возможных вариантов модуль предыскажения может дополнительно содержать модуль предварительной регулировки мощности и задержки, выполненный с возможностью регулировки мощности цифрового сигнала основной полосы частот, задержки потока данных отрегулированного сигнала и передачи задержанного потока данных в модуль нелинейного фильтра; модуль выборки и буферизации сигнала, предназначенный для выборки цифрового сигнала основной полосы частот и сигнала обратной связи выходного сигнала радиочастотного канала, а также с возможностью буферизации и передачи выборки сигналов в модуль адаптивного вычисления параметров; модуль заключительной регулировки мощности, выполненный с возможностью регулировки мощности выходного сигнала модуля предыскажения и передачи отрегулированного выходного сигнала в модуль регулировки сигнала; и модуль регулировки сигнала, выполненный с возможностью регулировки фазы выходного сигнала модуля заключительной регулировки мощности, и выдачи отрегулированного выходного сигнала.

В соответствии с одним из возможных вариантов модуль регулировки сигнала может содержать модуль корректировки смещения постоянного тока, выполненный с возможностью корректирования смещения постоянного тока в цифровом сигнале и передачи скорректированного сигнала; или сеть компенсации квадратурной модуляции (Quadrature Modulation Compensation network, QMC network), выполненную с возможностью корректирования усиления компонент IQ, фазового дисбаланса и смещения постоянного тока в цифровом сигнале и с возможностью выдачи скорректированного сигнала; или цифровой модулятор, выполненный с возможностью модуляции компонент IQ цифровых сигналов промежуточной частотой цифрового сигнала и выдачи модулированных сигналов.

В соответствии с одним из возможных вариантов модуль предыскажения может дополнительно содержать модуль защиты от перегрузки, выполненный с возможностью определения средней мощности выходного сигнала модуля предыскажения и ограничения амплитуды выходного сигнала в случае превышения средней мощностью порогового значения модуля предыскажения; и модуль защиты от выбросов мощности, выполненный с возможностью определения мгновенной мощности выходного сигнала модуля предыскажения, отключения выходного сигнала модуля предыскажения в случае, если доля мгновенной мощности выходного сигнала, большей порогового значения, превышает предварительно заданное значение, и с возможностью восстановления выходного сигнала модуля предыскажения после возвращения в норму мгновенной мощности выходного сигнала.

В соответствии с одним из возможных вариантов модуль предыскажения может дополнительно содержать модуль сигнала синхронизации, выполненный с возможностью подачи в модуль предыскажения сигнала синхронизации цифрового сигнала основной полосы частот в случае отклонения от нормы цифрового сигнала основной полосы частот, управления выбором параметров нелинейного фильтра в модуле таблицы поиска посредством сигнала синхронизации и с возможностью управления модулем предыскажения с целью остановки процесса выборки цифрового сигнала основной полосы частот и сигнала обратной связи в случае отклонения от нормы цифрового сигнала основной полосы частот.

В соответствии с одним из возможных вариантов сигнал синхронизации, подаваемый модулем сигнала синхронизации, занимает состояние нижнего уровня до отклонения от нормы мощности цифрового сигнала основной полосы частот и занимает состояние верхнего уровня после возвращения в норму мощности цифрового сигнала основной полосы частот.

В соответствии с одним из возможных вариантов модуль адаптивного вычисления параметров может содержать модуль демодуляции, выполненный с возможностью демодуляции цифрового сигнала обратной связи с промежуточной частотой для получения сигналов IQ обратной связи; модуль задержки и согласования, выполненный с возможностью задержки и согласования принимаемых сигналов IQ основной полосы частот и сигналов IQ обратной связи;

модуль корректировки частотного сдвига и/или фазового сдвига, выполненный с возможностью корректировки частотного сдвига и фазового сдвига между задержанными и согласованными сигналами IQ основной полосы частот и сигналами IQ обратной связи; модуль выбора оптимального сигнала, выполненный с возможностью выбора оптимальных данных из скорректированных сигналов IQ основной полосы частот и сигналов IQ обратной связи; и модуль определения нелинейных параметров, выполненный с возможностью вычисления параметров нелинейного фильтра, соответствующих оптимальным данным, при помощи определенного алгоритма.

В соответствии с одним из возможных вариантов устройство может дополнительно содержать модуль преобразования и модуляции сигналов, выполненный с возможностью преобразования предыскаженного цифрового сигнала в аналоговый сигнал, модуляции и преобразования аналогового сигнала в радиочастотный сигнал; радиочастотный канал, содержащий усилитель мощности, выполненный с возможностью усиления мощности немодулированного аналогового сигнала, преобразованного в радиочастотный сигнал, и выдачи усиленного сигнала; и модуль обратной связи и выборки сигнала, выполненный с возможностью обратной передачи и произведения выборки сигнала, выдаваемого радиочастотным каналом, а также с возможностью передачи выборки сигнала в модуль предыскажения.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается способ определения параметров нелинейного фильтра, который может включать в себя демодуляцию цифрового сигнала обратной связи; задержку и согласование демодулированного цифрового сигнала обратной связи и немодулированного цифрового сигнала; корректировку частотного сдвига и фазового сдвига задержанных и согласованных цифрового сигнала обратной связи и цифрового сигнала основной полосы частот; выбор оптимальных данных из цифрового сигнала основной полосы частот и цифрового сигнала обратной связи, полученных в результате корректировки частотного сдвига и фазового сдвига; и определение параметров нелинейного фильтра в соответствии с выбранными оптимальными данными.

В соответствии с одним из возможных вариантов перед корректировкой частотного сдвига и фазового сдвига задержанных и согласованных цифрового сигнала обратной связи и цифрового сигнала основной полосы частот данный способ может дополнительно включать в себя определение частотного сдвига и фазового сдвига между цифровым сигналом обратной связи и цифровым сигналом основной полосы частот при помощи метода наименьших квадратов.

В соответствии с одним из возможных вариантов выбор оптимальных данных из цифрового сигнала основной полосы частот и цифрового сигнала обратной связи, полученных в результате корректировки частотного сдвига и фазового сдвига, может включать в себя выбор оптимальных данных из цифрового сигнала основной полосы частот и цифрового сигнала обратной связи с использованием метода выбора по пикам выборки и/или метода случайной выборки, причем в методе выбора по пикам выборки выбирается достаточное количество экземпляров выборки, имеющих максимальную мгновенную амплитуду сигнала, максимальное абсолютное значение сигнала или максимальное колебание амплитуды сигнала, а в методе случайной выборки выбирается достаточное количество экземпляров выборки, характеристика распределения которых совпадает с характеристикой распределения амплитуды выбираемого сигнала.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается способ предыскажения цифрового сигнала основной полосы частот, который может включать в себя вычисление параметров нелинейного фильтра в соответствии с выборкой входного цифрового сигнала основной полосы частот и выборкой сигнала обратной связи радиочастотного канала; и осуществление статистической обработки мощности входного цифрового сигнала основной полосы частот, выбор параметров нелинейного фильтра, соответствующих результатам статистической обработки мощности, предыскажение входного цифрового сигнала основной полосы частот с использованием выбранных параметров нелинейного фильтра и выдача предыскаженного цифрового сигнала основной полосы частот.

В соответствии с одним из возможных вариантов способ предыскажения может включать в себя задержку потока данных входного цифрового сигнала основной полосы частот, осуществление вычислений с многоступенчатыми входными сигналами, полученными в результате задержки, и с выбранными параметрами нелинейного фильтра, и формирование и выдачу выходного сигнала.

В соответствии с одним из возможных вариантов шаг предыскажения может включать в себя задержку потоков данных компонент I и Q входного цифрового сигнала основной полосы частот; и комплексное перемножение входного цифрового сигнала основной полосы частот, соответствующего задержанным компонентам I и Q входного цифрового сигнала основной полосы частот и выбранных параметров нелинейного фильтра, накопление сигналов, полученных в результате комплексного перемножения, и выдачу накопленного сигнала.

В соответствии с одним из возможных вариантов соотношение между входным цифровым сигналом основной полосы частот и выходным сигналом в комплексном перемножении может быть задано формулами

O_i=I_i×T_ii+Q_i×T_iq;

O_q=I_i×T_qi+Q_i×T_iq;

где I_i и Q_i обозначают, соответственно, компоненты I и Q входного цифрового сигнала основной полосы частот, T_ii, T_iq, T_qi и T_qq обозначают соответственно четыре выбранных параметра нелинейного фильтра, а O_i и O_q обозначают соответственно компоненты I и Q выходного сигнала.

В соответствии с одним из возможных вариантов соотношение между входным сигналом и выходным сигналом в комплексном перемножении может быть задано формулами

O_i=I_i×T_i-Q_i×T_q;

O_q=I_i×T_q+Q_i×T_q,

где I_i и Q_i обозначают соответственно компоненты I и Q входного цифрового сигнала основной полосы частот, T_i, и T_q обозначают соответственно два выбранных параметра нелинейного фильтра, а O_i и O_q обозначают соответственно компоненты I и Q выходного сигнала.

В соответствии с одним из возможных вариантов статистическая обработка мощности входного цифрового сигнала основной полосы частот может включать в себя вычисление мгновенной мощности входного цифрового сигнала основной полосы частот и вычисление кратковременного среднего значения мощности входного цифрового сигнала основной полосы частот.

В соответствии с одним из возможных вариантов выбор параметров нелинейного фильтра может включать выбор параметров нелинейного фильтра в соответствии с результатами вычислений, полученными от модуля получения мгновенной мощности сигнала и модуля получения кратковременного среднего значения мощности сигнала, а также порядковыми номерами элементов задержки модуля нелинейного фильтра.

В соответствии с одним из возможных вариантов способ может дополнительно включать в себя динамическое обновление параметров нелинейного фильтра с избыточностью.

В соответствии с одним из возможных вариантов в способе может быть предусмотрена подача в модуль предыскажения сигнала синхронизации цифрового сигнала основной полосы частот в случае отклонения от нормы цифрового сигнала основной полосы частот, управление выбором параметров нелинейного фильтра при помощи сигнала синхронизации и управление модулем предыскажения с целью прекращения осуществления выборки цифрового сигнала основной полосы частот и сигнала обратной связи в случае отклонения от нормы цифрового сигнала основной полосы частот.

В соответствии с одним из возможных вариантов вычисление параметров нелинейного фильтра может включать в себя демодуляцию сигнала обратной связи с промежуточной частотой для получения сигналов IQ обратной связи; задержку и согласование сигналов IQ основной полосы частот и сигналов IQ обратной связи;

корректировку частотного сдвига и фазового сдвига между задержанными и согласованными сигналами IQ основной полосы частот и сигналами IQ обратной связи; выбор оптимальных данных из скорректированных сигналов IQ основной полосы частот и сигналов IQ обратной связи; и вычисление параметров нелинейного фильтра в соответствии с выбранными оптимальными данными.

Как видно из вышесказанного, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения предлагается устройство для предыскажения немодулированного сигнала, обладающее следующими преимуществами.

1. В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения возможен выбор различных обратных нелинейных моделей в зависимости от различных входных сигналов и характеристик усилителя мощности, благодаря чему данное устройство может применяться во всех системах беспроводной связи, использующих технологии обмена информацией с расширением спектра по частоте или технологии ортогонального мультиплексирования с разделением по частоте (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM), таких как системы 2G, 3G, B3G и т.п.

2. Способ, соответствующий вариантам осуществления настоящего изобретения, обеспечивает возможность повышения качества передаваемого сигнала, увеличения эффективности работы усилителя мощности, а также уменьшения стоимости и размеров базовой станции.

3. Модуль предыскажения в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения может быть осуществлен с использованием специализированной интегральной микросхемы (Application Specific Integrated Circuit, ASIC) или программируемой вентильной матрицы (Field Programmable Gate Array, FPGA) без применения большого числа мультиплексоров. Кроме того, отсутствует необходимость вычисления в модуле предыскажения накапливаемой суммы сигнала и его частотных компонент больших порядков. Это позволяет избежать обработки данных широкого динамического диапазона, что обеспечивает возможность дальнейшего уменьшения стоимости системы.

Кроме того, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения используется неизменная таблица поиска, что повышает эффективность работы. Помимо этого, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения использован механизм синхронизации сигнала основной полосы частот.Это может предотвратить ухудшение выходного сигнала в случае отклонения от нормы мощности сигнала основной полосы частот.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлена структурная схема устройства по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На фиг.2 представлена структурная схема модуля предыскажения устройства по фиг.1.

На фиг.3 представлена структурная схема модуля нелинейного фильтра в модуле предыскажения по фиг.2.

Фиг.4 схематически иллюстрирует образ действий при изменении таблицы поиска в модуле предыскажения по фиг.2.

Фиг.5 иллюстрирует временное соотношение сигнала аномальной мощности и сигнала синхронизации передатчика базовой станции по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На фиг.6 представлена блок-схема вычисления параметра нелинейного фильтра в модуле адаптивного вычисления параметров в устройстве по фиг.2.

Фиг.7 иллюстрирует процедуру выбора, используемую в способе выбора по пикам выборки по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На фиг.8 представлена структурная схема упрощенного модуля предыскажения по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На фиг.9 представлена структурная схема сети QMC модуля предыскажения по фиг.8.

На фиг.10 представлена структурная схема модуля нелинейного фильтра в модуле предыскажения по фиг.8.

На фиг.11 представлена структурная схема усовершенствованного модуля предыскажения по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На фиг.12 представлена структурная схема цифрового модулятора в модуле предыскажения по фиг.11.

Осуществление изобретения

В соответствии с настоящим изобретением предлагается устройство для предыскажения цифрового сигнала основной полосы частот. Сущность настоящего изобретения сводится к тому, что коэффициенты фильтра в модуле предыскажения могут изменяться вслед за изменением характеристик усилителя мощности. Для этого может быть использована таблица поиска. Это позволяет получить хорошие радиочастотные характеристики выходного сигнала.

Устройство по настоящему изобретению описано ниже со ссылками на прилагаемые чертежи. На фиг.1 представлено устройство для предыскажения цифрового сигнала основной полосы частот в соответствии с настоящим изобретением, которое осуществляет обработку цифрового сигнала основной полосы частот следующим образом.

Сигналы I, Q с несколькими несущими, переданные модемом 110 основной полосы частот, подвергаются предварительному искажению при помощи модуля 120 предыскажения, после чего искаженные сигналы I, Q с несколькими несущими направляют соответственно в первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 131 и второй цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 132.

Первый и второй ЦАП 131 и 132 соответственно преобразуют сигналы I, Q в аналоговые сигналы I, Q с нулевой промежуточной частотой, после чего IQ модулятор (квадратурный модулятор) 140 осуществляет квадратурную модуляцию (AQM, Analog Quadrature Modulation) аналоговых сигналов I, Q с нулевой промежуточной частотой, в результате чего сигналы преобразуются в область радиочастот. Затем сигналы усиливаются, ослабляются и согласуются по импедансу в радиочастотном канале, после чего направляются в усилитель 150 мощности для усиления мощности.

Часть выходного сигнала усилителя 150 мощности передается посредством антенны 200 с использованием дуплексного фильтра, а оставшаяся часть сигнала подается обратно при помощи ответвителя 160 в канал детектирования, преобразуется при помощи понижающего преобразователя 170 в аналоговый сигнал с промежуточной частотой, и далее из указанного сигнала производится выборка посредством высокоскоростного аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 180. Высокоскоростной аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 180 выдает цифровой сигнал обратной связи с промежуточной частотой, который затем подается в модуль 120 предыскажения.

В модуле 120 предыскажения производится выборка и буферизация цифрового сигнала обратной связи с промежуточной частотой и сигналов I, Q с несколькими несущими, подаваемых в систему предыскажения; буферизованные сигналы затем подают в модуль 190 адаптивного вычисления параметров через интерфейс, выполняемый между модулем 120 предыскажения и модулем 190 адаптивного вычисления параметров.

Модуль 190 адаптивного вычисления параметров вычисляет параметры фильтра на основе полученных сигналов при помощи адаптивного алгоритма корректировки и передает вычисленные параметры фильтра в модуль 120 предыскажения. Вычисленные параметры фильтра затем сохраняются в модуле 124 таблицы поиска (представленном на фиг.2) модуля 120 предыскажения. Модуль 120 предыскажения выбирает соответствующие параметры фильтра для предыскажения сигналов в соответствии с практическими требованиями.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения модуль 120 предыскажения обычно выполняется с использованием программируемой вентильной матрицы (FPGA) или специализированной интегральной микросхемы (ASIC), применяемыми для корректировки сигналов I, Q основной полосы частот в режиме реального времени. Поскольку характеристики усилителя мощности изменяются медленно, и корректировка параметров фильтра может производиться не в рабочем режиме и не в режиме реального времени, модуль 190 адаптивного вычисления параметров обычно реализуется с использованием процессора цифровой обработки сигналов (Digital Signal Processor, DSP).

Модуль 120 предыскажения является ключевым элементом устройства по данному варианту осуществления настоящего изобретения. Основная характеристика модуля 120 предыскажения заключается в том, что он имеет характеристику нелинейности, обратную по отношению к характеристике нелинейности радиочастотного канала, содержащего усилитель мощности.

Если обозначить вещественную часть, мнимую часть и мгновенную амплитуду комплексного сигнала, подаваемого в модуль 120 предыскажения как соответственно I_in(•), Q_in(•) и Mq_in(•), то вещественная часть I_out(•) и мнимая часть I_out(•) комплексного сигнала, выдаваемого модулем 120 предыскажения, даются следующими выражениями:

Здесь f(•) обозначает нелинейную функцию корректировки нелинейности радиочастотного канала, т.е. функцию, обратную характеристике нелинейности радиочастотного канала. Данную функцию можно выбрать в соответствии с характеристиками усилителя 150 мощности, требованиями системы к характеристикам радиочастотного выходного сигнала и вычислительными мощностями, поддерживаемыми системой. Параметр М обозначает в приведенных выше уравнениях постоянную времени эффекта памяти в усилителе мощности, который может быть скорректирован модулем 120 предыскажения. Чем больше значение М, тем выше точность и сложность вычислений в модуле предыскажения. Соответствующие параметры должны быть тщательно подобраны для достижения приемлемого компромисса между требованиями системы и необходимыми затратами. Обратная нелинейная функция f(•) радиочастотного канала может быть разложена в ряд по различным базисным функциям, например по степенным функциям, по полиномам Лежандра и т.п.

В случае разложения в степенной ряд данная нелинейная функция может быть записана в виде

В этом выражении a_n обозначает коэффициент разложения, а параметр α обозначает наименьший порядок степенной функции и может быть взят равным целому или дробному числу. Чем меньше величина α, тем больше порядок N базисной функции, тем выше точность модели предыскажения и тем выше эффективность алгоритма; однако при этом также увеличивается и сложность вычислений. Таким образом, выбор соответствующих параметров должен обеспечивать разумный компромисс между требованиями системы и необходимыми затратами.

В случае разложения по полиномам Лежандра данная нелинейная функция может быть записана в виде

Здесь P_n(х) обозначает полином Лежандра степени n, a_n - коэффициент разложения, а N - число членов полиномиального разложения. Как и в предыдущем случае, большее значение N соответствует более высокой точности модели предыскажения и более высокой эффективности алгоритма, но и более высокой сложности вычислений.

Как видно из вышеизложенного, каждый из сигналов I, Q, выдаваемых модулем 120 предыскажения по данному варианту осуществления настоящего изобретения, можно рассматривать как сумму выходных сигналов двух фильтров с конечной импульсной характеристикой, которые фильтруют соответственно входные сигналы I и Q. Однако в отличие от известных фильтров с конечной импульсной характеристикой коэффициенты данных фильтров зависят от амплитуды входного сигнала, причем эта зависимость может быть выражена функцией f(•). Функцию f(•) можно искать в таблице поиска по амплитуде входного сигнала, например для значения Mg_in(n) может быть найдена соответствующая функция f(Mg_in(n)).

Как видно из фиг.2, модуль 120 предыскажения по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения содержит следующие модули.

1. Модуль 121 предварительной регулировки мощности: данный модуль предназначен для регулировки мощности сигнала, выдаваемого модемом 110 основной полосы частот и передачи отрегулированного сигнала в модуль 122 временной задержки. Модуль 121 предварительной регулировки мощности выполнен с возможностью предотвращения насыщения входного сигнала после прохождения модуля 120 предыскажения и может быть реализован с использованием простого скалярного мультиплексора.

2. Модуль 122 временной задержки: данный модуль предназначен для задержки потока данных сигнала с тем, чтобы обеспечить соответствие коэффициентов из таблицы поиска для фильтра FIR, используемых при вычислении фильтра, с выборкой сигналов, используемой модулем 125 получения мгновенной мощности сигнала и модулем 126 получения кратковременного среднего значения мощности сигнала в вычислениях порядкового номера в таблице поиска, а также для передачи задержанного сигнала в модуль 123 нелинейного фильтра.

3. Модуль 123 нелинейного фильтра: данный модуль является центральным элементом модуля 120 предыскажения. Как показано на фиг.3, модуль 123 нелинейного фильтра реализован в виде фильтра с конечной импульсной характеристикой (FIR) с переменными коэффициентами, имеющего М элементов задержки, и содержит модули 1231 задержки, модули 1232 мультиплексоров и накопительный модуль 1233.

Каждый из модулей 1231 задержки предназначен для задержки потоков данных компонент I, Q входного сигнала и для передачи задержанного входного сигнала в соответствующий модуль 1232 мультиплексора.

Каждый из модулей 1232 мультиплексора предназначен для соответствующего комплексного перемножения входных сигналов, основываясь на принимаемых и задерживаемых компонентах I, Q входных сигналов, а также на соответствующих четырех параметрах нелинейного фильтра, а также для вывода полученных перемножением сигналов в накопительный модуль 1233.

Каждый из модулей 1232 мультиплексора имеет два входа для сигналов I и Q, четыре входа для параметров фильтра и два выхода для сигналов I и Q и может эффективно корректировать различные задержки аналоговых сигналов I, Q, образовавшиеся из-за передачи. Если обозначить сигналы I, Q, подаваемые в один из модулей 1232 мультиплексоров как I_i и Q_i, а четыре параметра входного фильтра как T_ii, T_ig, T_qi и T_qq, то выходные сигналы I, Q, обозначенные как O_i и O_q, можно выразить в виде

O_i=I_i×T_ii+Q_i×T_iq;

O_q=I_i×T_qi+Q_i×T_qq

Четыре параметра фильтра T_ii, T_iq, T_qi и T_qq соответствуют четырем параметрам соответственно a, b, c и d, содержащимся в уравнении, которое определяет соотношение между выходным комплексным сигналом и входным комплексным сигналом модуля 120 предыскажения. Значения параметров Т могут быть определены в соответствии с мгновенной мощностью и кратковременным средним значением мощности сигналов и сигналом синхронизации и найдены в результате поиска в модуле 124 таблицы поиска в модуле 120 предыскажения.

Модуль 1233 накопителя предназначен для накапливания принимаемых выходных сигналов модулей 1232 мультиплексоров и для передачи накопленных сигналов в модуль 127 заключительной регулировки мощности.

4. Модуль 124 таблицы поиска: данный модуль предназначен для хранения и обновления параметров нелинейного фильтра, вычисленных модулем 190 адаптивного вычисления параметров, для выбора параметров нелинейного фильтра в соответствии с полученными статистическими данными по мгновенной мощности и кратковременному среднему значению мощности входно