一種多輸入多輸出終端及其射頻發射方法
2023-09-21 00:38:35
專利名稱：一種多輸入多輸出終端及其射頻發射方法
技術領域：
本發明涉及移動通信領域，特別是涉及一種多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)終端及其射頻發射方法。
背景技術：
在移動通信領域，3GPP長期演進LTE技術因其代表著3G後續演進的方 向，而受到廣泛的關注。LTE對可變信道帶寬的支持要求功放在更寬的頻帶上 實現高線性化，OFDM技術在LTE中的應用也會大大提高整個系統的峰均比， 這些都對放大器的線性度提出了更高的要求。此外，LTE中用到的64QAM等 調製方式也都對系統的線性度有較高的要求。從以上分析，我們可以發現在 LTE系統的設計上儘可能地提高系統的線性度是非常有意義的。現有技術中，實現射頻功放線性化的方法很多，常見的有以下三種功率 回退法、前饋法和預失真法。功率回退法引入了一對矛盾體即效率和線性度，必須在兩者之間找到一個 合適的平衡點，它相當於把功率較大的管子作小功率管使用，犧牲功放的效率 來提高線性度，功率放大器(POWER AMPLIFIER, PA)的效率大為降低， 另外它有一定的局限性，當功率回退到一定程度，繼續回退將不再改善放大器 的線性度。前饋法用於輸出校準時，由於輸出信號的功率電平較大，這樣就必須引入 一個線性度更好的功放來對校準信號進行放大，否則校準就沒有意義了，此外 還需獲得精確的幅度、相位和時延匹配，否則就不能完全抵消，引入誤差。預失真法的本質就是在功率放大器前增加一個非線性電路以補償功率放 大器的非線性，基帶預失真由於工作頻率低，可以用數字電路實現，是當前研 究的一個熱點。數字預失真器由一個矢量增益調節器組成，它可以根據查找表 (LUT， Look-Up-Table)的內容來控制輸入信號的幅度和相位，並進而控制5預失真的大小，從而提供一個與功放相反的非線性特性，以使得輸入信號與功 放輸出信號的差別最小。數字預失真器不存在穩定性問題、有更寬的信號頻帶、 能夠處理含多載波的信號。但是，本發明人在實現本發明的過程中發現，預失 真技術很難應用於早期的移動終端，其中的一個重要原因是在早期的移動終端 中應用預失真技術需要加一個額外的接收機，這增加了終端的成本。發明內容本發明的目的是提供一種多輸入多輸出終端及其射頻發射方法，以解決在 移動終端中利用預失真技術來提高系統的線性性能的技術問題。為了實現上述目的，本發明提供了一種多輸入多輸出終端，其中，包括 第一天線；射頻發射模塊，包括功率放大器，與所述第一天線相連接，用於對輸入信 號進行數模轉換、調製、及通過所述功率放大器對調製後的信號進行功率放大， 並將所述放大後的信號通過所述第 一天線發射出去；預失真處理模塊，與所述射頻發射模塊的輸入端相連接，用於在所述功率 放大器工作在非線性區域時，在所述輸入信號輸入所述射頻發射模塊前，從預 設的預失真係數查找表中獲取與所述功率放大器當前的輸出功率相對應的預 失真係數，並根據所述獲取的預失真係數對所述輸入信號進行預失真處理；所述預失真係數查找表包括所述功率放大器的輸出功率與預失真係數之 間的對應關係。優選地，所述的校準裝置，其中，所述預失真係數查找表中的所述功率放 大器的輸出功率與所述預失真係數之間的對應關係為所述多輸入多輸出終端的功率控制字APC的值與所述預失真係數之間的 對應關係。優選地，所述的多輸入多輸出終端，其中，所述預失真係數包括所述功 率放大器的相位調節係數和增益調節係數中的至少 一個。優選地，所述的多輸入多輸出終端，其中，還包括反饋模塊，用於通過耦合的方式獲得所述射頻發射模塊通過所述第一天線 發射信號的反饋信號；6射頻接收模塊，用於對所述反饋信號進行下變頻及模數轉換，獲得數位化 的反饋信號；
比較模塊，用於比較所述射頻接收模塊輸出的反饋信號與所述預失真處理 模塊的輸入信號，並根據比較的結果確定所述功率放大器是否工作在非線性區
域；
失真大小確定模塊，用於在所述功率放大器工作在非線性區域時，確定所
述反饋信號相對於所述預失真處理模塊的輸入信號的失真大小；
所述預失真處理模塊，進一步用於在所述功率放大器工作在非線性區域
時，根據所述失真大小確定模塊確定的失真大小，調整所述預失真係數，直至
得到使所述失真大小在預設失真範圍內的校準預失真係數。
優選地，所述的多輸入多輸出終端，其中，所述反饋模塊包括
耦合線，與所述射頻發射模塊的輸出端到第一天線的埠之間的輸出信號
線相平行。
優選地，所述的多輸入多輸出終端，其中，所述失真大小確定模塊為 誤差向量幅度計算模塊，用於計算所述射頻接收模塊輸出的反饋信號相對
於所述預失真處理模塊的輸入信號的誤差向量幅度EVM的值，所述EVM的
值用於標識所述失真大小。
另一方面，提供一種多輸入多輸出終端的射頻發射方法，其中，包括 步驟a,在所述多輸入多輸出終端的工作過程中，預失真處理模塊獲取所
述功率放大器的輸出功率；
步驟b,在所述功率放大器工作在非線性區域時，所述預失真處理模塊根
據所述功率放大器的輸出功率，從預設的預失真係數查找表中獲取與所述輸出
功率相對應的預失真係數，並根據所述獲取的預失真係數對輸入所述預失真處
理模塊的輸入信號進行預失真處理，並將所述預失真處理後的信號輸入所述射
頻發射模塊進行發射。 優選地，所述的校準裝置，其中，所述步驟a中，所述預失真處理模塊通
過讀取所述多輸入多輸出終端的功率控制字APC的值來獲取所述功率放大器
當前的輸出功率。
優選地，所述的校準裝置，其中，所述預失真係數查找表中的所述功率放大器的輸出功率與所述預失真係數之間的對應關係為
所述多輸入多輸出終端的功率控制字APC的值與所述預失真係數之間的 對應關係。
優選地，所述的射頻發射方法，其中，所述多輸入多輸出終端還包括射 頻接收模塊；
在所述步驟a之前還包括
初始化，以獲取校準的預失真係數查找表的步驟，該步驟具體包括
步驟al,通過耦合的方式將所述射頻發射模塊通過所述第一天線發射的 信號耦合到所述射頻接收模塊，獲得所述射頻發射模塊發射信號的反饋信號；
步驟bl,比較所述反饋信號與所述預失真處理模塊的輸入信號，並在判 斷出所述功率放大器工作在非線性區域時，確定所述反饋信號相對於所述預失 真處理模塊的輸入信號的失真大小；
步驟cl,判斷所述失真大小是否位於預設的範圍內，如是，則保存當前 的預失真係數為校準預失真係數；否則，調整預失真係數，直至得到使所述失 真大小位於預設範圍內的校準預失真係數；
步驟dl,調整功率放大器在非線性區域的輸出功率範圍，在不同輸出功 率點下執行所述步驟al至cl,獲得不同輸出功率點下的校準預失真係數，並 生成校準的預失真係數查找表。
優選地，所述的射頻發射方法，其中，
所述步驟a包括
射頻接收模塊通過耦合的方式實時獲取所述射頻發射模塊發射信號的反 饋信號；
比較所述反饋信號與所述預失真處理模塊的輸入信號，並在所述功率放大 器工作在非線性區域時，判斷所述失真大小是否位於預設的範圍內，如是，則 執行步驟b;否則，調整當前功率放大器輸出功率下的所述預失真係數，直至 得到使所述失真大d、在預設的失真範圍內的預失真係數，利用所述得到的預失 真係數更新所述預失真係數查找表，再執行步驟b。
優選地，所述的射頻發射方法，其中，通過計算所述反饋信號相對於所述 預失真處理模塊的輸入信號的誤差向量幅度EVM的值來確定所述失真大小。優選地，所述的射頻發射方法，其中，通過與所述射頻發射模塊的輸出端 到第 一 天線的埠之間的輸出信號線相平行的耦合線來將所述射頻發射模塊 通過所述第一天線發射的信號耦合到所述射頻接收模塊。
上述技術方案中的一個技術方案具有如下技術效果
通過在多輸入多輸出終端中設置預失真處理模塊，在功率放大器工作在非 線性區域時，在輸入信號如基帶信號輸入射頻發射模塊前，從預設的預失真系 數查找表中獲取與功率放大器當前的輸出功率相對應的預失真係數，並根據獲 取的預失真係數對輸入的基帶信號進行預失真處理，可提高功率放大器的線性
性能，從而改善了多輸入多輸出終端系統的線性性能，滿足了 LTE對功率放 大器高線性度的要求。
上述技術方案中的另 一個技術方案具有如下技術效果 通過在多輸入多輸出MIMO終端工作前，基於MIMO終端多天線的特點， 通過耦合的方式，利用MIMO終端的射頻接收模塊可方便地獲取射頻發射模 塊發射信號的反饋信號，並利用該反饋信號在MIMO終端的初始化過程中對 MIMO終端的預失真係數查找表進行精確校準，使得MIMO終端的預失真處 理模塊能利用該校準的預失真係數查找表能保證預失真處理的效果，並進一步 提高MIMO終端系統的線性性能。
上述技術方案中的另 一個技術方案具有如下技術效果
通過所述MIMO終端在工作過程中，根據實時獲得反饋信號的失真大小 如根據計算出的EVM值的大小實時地更新預失真係數查找表而不影響發射功 率，可進一步保證預失真處理的效果及提高MIMO終端系統的線性性能。
圖1為本發明一實施例的MIMO終端的結構示意圖； 圖2為本發明另一實施例的MIMO終端結構示意圖； 圖3為本發明實施例的MIMO終端提高射頻發射模塊線性性能的工作原 理示意圖4為本發明實施例的MIMO終端的射頻發射方法的流程示意圖5為本發明實施例的射頻發射方法中，MIMO終端在初始化過程中獲取
9校準的預失真係數查找表的流程示意圖6為本發明另 一實施例的MIMO終端的射頻發射方法的流程示意圖。
具體實施例方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實 施例對本發明進行詳細描述。
本發明人在實現本發明的過程中發現多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)技術作為一個關鍵技術在LTE中得到應用。MIMO 技術擁有很多優點可以在不增加信道帶寬的情況下，成倍的增加系統的容量， 從而有效提高了系統的頻譜利用率；還可以通過分集來提高信號傳輸的質量。 本發明人在本發明中開發了 MIMO的另外一種應用，基於MIMO的多天線技 術提出的 一種改善射頻發信機線性性能的方法。本發明人在實現本發明的過程 中發現對於早期的移動終端，預失真技術很難得到應用的一個重要原因是它 需要加一個額外的接收機，這增加了終端的成本，而在MIMO多天線系統中
不需要另加接收機，這就為預失真的應用提供了可能。
圖1為本發明一實施例的MIMO終端的結構示意圖。如圖1,該MIMO 終端包括
第一天線101;射頻發射模塊102，該射頻發射模塊又包括功率放大器103, 該射頻發射模塊與第一天線相連接，用於對輸入信號進行數模轉換、調製、及 通過功率放大器對調製後的信號進行功率放大，並將放大後的信號通過第一天 線的發射埠發射出去，示例性地，該輸入信號為基帶輸入信號；預失真處理 模塊104,與射頻發射模塊的輸入端相連接，用於在功率放大器工作在非線性 區域時，在上述輸入信號輸入射頻發射模塊前，從預設的預失真係數查找表中 獲取與功率放大器當前的輸出功率相對應的預失真係數，並根據獲取的預失真 係數對上述輸入信號進行預失真處理；預失真係數查找表包括功率放大器的 輸出功率與預失真係數之間的對應關係。
示例性地，由於MIMO終端可根據預先存儲的自動功率控制字(Automatic Power Control, APC )的值確定射頻發射模塊的發射功率，並進而獲取功率放 大器的輸出功率值，即APC的值能夠指示功率放大器的輸出功率，所以預失真係數查找表中的功率放大器的輸出功率與預失真係數之間的對應關係可通
過MIMO終端的功率控制字APC的值與所述預失真係數之間的對應關係來表示。
優選地，當預失真係數查找表LUT中存儲的為APC的值與預失真係數 之間的對應關係時，預失真處理模塊在進行預失真處理時，獲取APC的值， 並從LUT中查找出與獲取的APC的值對應的預失真係數來進行預失真處理。
本發明的實施例提供了一種設置有預失真處理模塊的MIMO終端，該實 施例的MIMO終端，在工作過程中，通過獲取功率放大器的輸出功率，在功
率放大器工作在非線性區域時，通過查找預設的預失真係數查找表LUT,確 定與當前功率放大器的輸出功率相對應的預失真係數，來對輸入預失真處理模
塊的輸入信號進行預失真處理，可提高功率放大器的線性性能，進而提高該 MIMO系統射頻發射模塊如射頻發信機的線性性能。
優選地，預失真係數查找表存儲在MIMO終端的存儲模塊中。
優選地，預失真係數查找表中存儲的預失真係數包括功率放大器的相位 調節係數和增益調節係數中的至少一個。示例性地，預失真係數查找表包括兩 個二維表相位調節係數-功率表及增益調節係數-功率表。在MIMO終端 工作過程中，根據功率放大器的輸出是相位失真還是增益失真，選擇相應的相 位調節係數和/或增益調節係數來對輸入信號進行預失真處理。
示例性地，在具體實現中，本發明實施例的預失真處理模塊可利用現有的 多種預失真器，如多種數字基帶預失真器來實現。預失真處理模塊包括由 FIR濾波器實現的矢量增益調節器。矢量增益調節器通過修正FIR濾波器的 FIR係數來調整輸入信號的相位和/或增益的失真大小。
優選地，本發明實施例的MIMO終端中的預失真係數查找表中的預失真 係數是經過校準的預失真係數查找表。示例性地，該校準的LUT可以是通過 與MIMO終端的工作過程分離開的校準過程，如出廠前的校準過程來獲得的， 或通過MIMO終端在初始化的過程中獲得的。
由於MIMO終端具有多天線，在對本發明實施例的MIMO的LUT進行校 準時，可利用MIMO終端的一個天線進行射頻發射，利用另一個天線對應的 射頻接收機來方便地獲取發射信號的反饋信號，從而可方便、精確地實現對LUT的才交準。
圖2為本發明另一實施例的MIMO終端的結構示意圖。如圖2,與圖1 所示實施例相比，該實施例的MIMO終端還包括反^t衝莫塊202，用於通過耦 合的方式獲得射頻發射模塊通過第一天線發射信號的反饋信號，示例性地，通 過耦合的方式從第一天線的埠獲取反饋信號；射頻接收模塊203,用於對上 述反饋信號進行下變頻及模數轉換，獲得射頻發射模塊發射信號數位化的反饋 信號；比較模塊204，用於比較射頻接收模塊輸出的反饋信號與所述預失真處 理模塊的輸入信號，並根據比較的結果確定所述功率放大器是否工作在非線性 區域；失真大小確定模塊205，用於在功率放大器工作在非線性區域時，確定 反饋信號相對於預失真處理模塊的輸入信號的失真大小；預失真處理模塊 104，進一步用於在所述功率放大器工作在非線性區域時，根據失真大小確定 模塊確定的失真大小，調整預失真係數查找表中的預失真係數，直至得到使失 真大小在預設的失真範圍內的校準預失真係數。
優選地，上述反饋;溪塊包括耦合線，與所述射頻發射模塊的輸出端到第 一天線的埠之間的輸出信號線相平行，用於將所述射頻發射模塊通過所述第 一天線發射的信號耦合到所述射頻接收模塊。
利用上述各才莫塊，該實施例的MIMO終端可在MIMO終端開始工作的初 始化過程中，對預失真係數查找表進行校準。
進一步地，利用上述各模塊，在MIMO終端的工作過程中，反饋模塊可 通過耦合的方式將反饋信號實時的耦合到射頻接收模塊，通過射頻接收模塊處 理後，送入比較模塊，從而可根據MIMO終端當前的輸出功率對預失真係數 查找表進行在線實時更新而不影響發射功率，進一步提高了 MIMO終端射頻 發射機的線性性能。
優選地，上述射頻接收模塊為與MIMO終端除第一天線外的其它天線對 應的射頻接收機。
上述比較模塊，可利用現有的多種信號比較器來實現。示例性地，上述比 較模塊可通過判斷反饋信號與預失真處理模塊的輸入信號之間的信號差是否 小於預設的閾值，來確定功率放大器是否工作在線性區內；其中，當所述信號 差小於預設的閾值時，確定PA工作在線性區域；否則，工作在非線性區域。
12優選地，上述失真大小確定模塊為誤差向量幅度計算模塊，用於計算所
述射頻接收模塊輸出的反饋信號與所述預失真處理模塊的輸入信號之間的誤
差向量幅度EVM的值，所述EVM的值用於標識所述失真大小。
優選地，上述預失真處理模塊包括由FIR濾波器實現矢量增益調節器，所 述矢量增益調節器通過修正FIR係數來調整所迷預失真係數。
圖3為本發明實施例的MIMO終端提高射頻發射模塊線性性能的工作原 理示意圖。該例的MIMO終端的反饋模塊包括耦合線和功率調節模塊。其 中，耦合線與射頻發射模塊的輸出端到第 一 天線的埠即第 一 天線口之間的輸 出信號線相平行，具體地，由於在射頻發射模塊中通常還設置有與功放的輸出 端相連接的前端器件，如開關，以控制功放輸出的信號是否通過天線發射；所 以示例性地，在PCB板上，耦合線與從射頻發射模塊的前端器件如開關到第 一天線口之間的走線相平行，然後再將耦合信號引到射頻接收模塊，這樣可實 現將射頻發射模塊的發射信號耦合到射頻接收模塊。該例中，在耦合線上設置 有功率調節模塊，示例性地，如衰減模塊，以對通過耦合線耦合獲得的信號， 經功率調節後的信號再輸入射頻接收模塊。該功率調節模塊，用於調節耦合的 信號的功率，以為射頻接收模塊提供合適的功率範圍。示例性地，該功率調節 模塊為可調的衰減器。
根據圖3的工作原理示意圖，MIMO終端在初始化過程中校準預失真係數 查找表或在工作過程在線更新預失真係數查找表的過程如下
通過預失真處理模塊輸入射頻發射模塊的信號，經數模轉換模塊如D/A 轉換器的數模轉換後，由調製模塊進行調製，再通過功率放大器放大輸出，由 第 一天線的發射埠發射出去。射頻發射模塊輸出的射頻信號經耦合線從第一 天線的發射埠實時耦合併通過功率調節模塊進行功率調節後反饋到射頻接 收模塊，射頻接收模塊對該反饋的信號經解調模塊的下變頻、模數轉換模塊如 A/D轉換器的模數轉換採樣後，獲得射頻發射模塊發射信號的數位化的反饋信 號，並將該數位化的反饋信號輸入比較模塊和誤差向量幅度EVM計算模塊； 比較模塊比較預失真處理模塊的輸入信號和接收到的反饋信號，根據比較的結 果判斷功率放大器是否工作在非線性區域；如果判斷出功率放大器工作在線性
區域，則計算反饋信號相對於所述預失真處理模塊的輸入信號的誤差向量幅度EVM的值，並在EVM的值不在預設的範圍內時，由預失真處理模塊調整預 失真係數，直至得到使反饋信號的EVM位於預設的範圍內的預失真係數，該 得到的預失真係數即為功率放大器當前的輸出功率對應的校準預失真係數，亦 即預失真處理模塊的輸入信號當前的輸入功率下對應的校準預失真係數。示例 性地，在設定的輸入功率下，當使EVM的值位於預設範圍內的預失真係數具 有多個時，可選擇使EVM的值最小的預失真係數作為當前輸入功率下的校準 係數。
對於MIMO終端在初始化過程中的校準預失真係數查找表，在獲得功放 的某一個輸出功率點對應的校準預失真係數後，還包括調整功率放大器輸出 功率範圍，尤其是在功率放大器的非線性區域內的輸出功率範圍，在不同輸出 功率點下執行上述獲得校準預失真係數的步驟，獲得不同輸出功率點下的校準
預失真係數，並生成校準的預失真係數查找表。初始化後，MIMO終端可在工 作過程中，利用該校準的預失真係數查找表對輸入信號進行預失真處理。利用 該校準的LUT, MIMO終端在工作過程中時，可以更準確地對輸入信號進行 預失真處理，以提高射頻發信機的線性度。進一步地，MIMO終端可通過耦合 的方式實時獲得射頻發射信號的反饋信號，以對預失真係數查找表的預失真系 數進行在線更新，以進一步提高MIMO系統的線性性能。
在射頻發射模塊中還可設置有與功放的輸出端相連接的前端器件，如開 關，以控制功放輸出的信號是否通過天線發射；在射頻接收模塊中還具有與解 調模塊的輸入端相連接的前端器件，如開關，以控制射頻接收模塊是否接收發 射信號。
圖4為本發明實施例的MIMO終端的射頻發射方法的流程示意圖。如圖4， 該射頻發射方法包括
步驟401,在MIMO終端的工作過程中，預失真處理模塊獲取功率放大器 的輸出功率，並根據獲取的輸出功率，判斷所述功率放大器是否工作在非線性 區域；如是，則執行步驟402;
該步驟的具體實現中，可通過讀取APC的值，來獲取功率放大器輸出功 率的值。
該步驟中，當LUT中保存的是PA的輸出功率與預失真係數之間的對應關係時，MIMO終端通過讀取APC的值來獲取射頻發射模塊的發射功率，並 進而獲得功率放大器PA的輸出功率的值，根據該PA的輸出功率可以判斷出 功率放大器是否工作在非線性區域，如果工作在線性區域，不對輸入信號做任 何處理；如果工作在非線性區域，讀取APC值，並執行步驟402。
該步驟中，當LUT中保存的為APC的值與預失真係數之間的對應關係時， 可直接根據讀取的APC的值來判斷PA是否工作在線性區域。
具體地，可預先在MIMO中存儲PA由線性工作區域到非線性工作區域時 輸出功率的門限值，當PA的輸出功率大於該門限值時，PA工作在非線性區 域；同理，也可預先存PA由線性工作區域到非線性工作區域時APC值的門 限值；當PA當前的輸出功率大於該門限值時，PA工作在非線性區域。
該實施例中，由於LUT中存儲的通常為PA工作在非線性區域時的輸出 功率或APC值與預失真係數之間的對應關係，所以通常可直接通過判斷當前 的輸出功率或APC的值是否存在於LUT中來判斷PA是否工作在非線性區域。
步驟402,預失真處理模塊根據功率放大器的輸出功率，示例性地，根據 APC的值，從預設的預失真係數查找表中查找並獲取與功率放大器的相互承 功率相對應的預失真係數，並根據獲取的預失真係數對輸入預失真處理模塊的 輸入信號進行預失真處理，獲得一個功率放大器的非線性特性相反的預失真信 號，並將預失真處理後的信號輸入射頻發射模塊進行發射。
該實施例中，優選地，步驟402中的預失真係數查找表為MIMO終端在 步驟401之前的初始化過程中進行校準的預失真係數查找表LUT。
優選地，以該校準的預失真係數查找表作為預失真處理模塊的預設LUT 預先設置在MIMO終端中。
圖5為本發明實施例的射頻發射方法中，MIMO終端初始化獲取校準的預 失真係數查找表的流程示意圖。如圖5,該初始化包括
步驟501,射頻接收模塊通過耦合的方式獲取射頻發射模塊發射信號的反 饋信號；
該步驟中，利用MIMO系統多天線的特點，方便地通過與射頻發射模塊 輸出信號線平行的耦合線把功率放大器的輸出信號反饋到MIMO系統的射頻 接收模塊，如射頻接收接收機，並通過調製模塊進行下變頻變換、和模數轉換模塊如A/D轉換器採樣得到數位化的反饋信號。
步驟502,比較反饋信號與預失真處理模塊的輸入信號，並在判斷出功率 放大器工作在非線性區域時，計算所述反饋信號相對於預失真處理模塊的輸入 信號之間的誤差向量幅度EVM的值，並在EVM的值不在預設範圍內時，調 整預失真係數，直至獲得使EVM的值位於預設範圍內的校準預失真係數；
具體地，在獲得EVM的值後進一步判斷EVM的值是否位於預設的範圍 內，如是，則保存當前的預失真係數為校準預失真係數；否則，調整預失真系 數，直至得到使所述EVM的值位於預設範圍內的校準預失真係數。
該步驟中，在判斷出功率放大器工作在非線性區域後，要確定反饋信號與 預失真處理模塊的輸入信號之間的失真大小，並在該失真大小不在預設置範圍 內時，調整預失真係數，得到使該失真大小位於預設範圍內的校準預失真係數。 該例中，通過計算EVM的值來標識反饋信號與預失真處理模塊的輸入信號之 間的失真大小。除EVM的值外，反饋信號的其它的線性度指標，也可以用於 衡量上述反饋信號的失真大小。
在該步驟中，通過反饋信號與基帶預失真器的輸入信號相比較，可以判斷 出功率放大器增益的線性區域。具體地，可以利用現有的比較器來進行上述比 較。示例性地，可設定在反饋信號與基帶預失真器的輸入信號的差值小於預定 的閾值時，確定功率放大器工作在線性區域；否則，確定功率放大器工作在非 線性區域。
預失真處理模塊主要在放大器的非線性區域進行預失真處理。該步驟中， 如果功率放大器工作在線性區域，不對輸入信號做任何預失真處理，並調節終
端中預先存儲的控制字APC,以對功率放大器的輸出功率範圍內的其它輸出 功率點的預失真係數進行校準；如果工作在非線性區域，則讀取APC值，並 調節預失真係數直到反饋信號與預失真處理模塊輸入信號的失真大小在預設 的範圍內，示例性地，調節預失真係數直到反饋信號的EVM值在預設的範圍 內，得到與讀取的APC值相對應的校準預失真係數，即得到與功率放大器當 前的輸出功率下的校準預失真係數，讀取該校準的係數，並保存功率放大器當 前的輸出功率及該功率對應的校準預失真係數，示例性地，在讀取該校準的預 失真係數後，將其記錄在輸出功率對應的地址單元。步驟503，調整功率放大器在非線性區域的輸出功率範圍，在不同輸出功
率點下執行所述步驟501至502,獲得功率放大器的非線性輸出功率範圍內、 不同輸出功率點下的校準預失真係數，並生成校準的預失真係數查找表。
示例性地，在該步驟中，在功放的非線性區域即增益非線性區域分步長調 整APC控制字，每調整到一個控制字，調整預失真係數，找到使反饋信號的 EVM在預設範圍內的預失真係數，示例性地，找到使反饋信號的EVM最小 的預失真係數，記錄這個係數，該係數即為與功放當前的輸出功率對應的預失 真係數，把輸出功率或APC的值、以及對應的預失真係數存儲生成預失真校 準表，即完成了初始化過程。該例中，在校準的過程中，分步長地調整APC 的值，從而分步長地調節PA的輸出功率，並獲得對應每個步長的預失真係數。 這樣就能得到每個步長的輸出功率和對應預失真係數的關係表。
圖6為本發明另一實施例的MIMO終端的射頻發射方法的流程示意圖。 如圖6,該射頻發射方法包括
步驟601, MIMO終端開機後打開射頻發射模塊和射頻接收模塊，如射頻 發信機和射頻收信機，經過初始化獲得預設的校準預失真係數查找表；
該步驟601的初始化步驟可通過圖5的初始化過程來實現。
步驟602，通過耦合的方式實時地從第一天線的發射埠獲取反饋信號， 經下變頻變換，A/D轉換器的採樣後得到數位化的反饋信號；
在該步驟中，功率放大器PA輸出的信號經過衰減器反饋到MIMO終端的 射頻接收機，經過下變頻、A/D轉換器的採樣後把反饋信息數位化，便於以後 進行數位訊號處理。
步驟603,把該數位化的反饋信號與預失真處理模塊的輸入信號相比較， 判斷出功率放大器的線性工作區域，並在功率放大器工作在非線性區域時更新 存儲的校準預失真係數查找表；在該步驟中，通過反饋信號與預失真處理模塊 的輸入信號相比較，來判斷出功率放大器增益的線性區域。預失真處理模塊主 要在放大器的非線性區域進行預失真處理。如果工作在線性區域，不對輸入信 號做任何預失真處理；如果工作在非線性區域，計算PA輸出信號的EVM。 預失真處理模塊根據EVM和預設的預失真算法生成使EVM的值滿足預設要 求的新的預失真係數，存儲在校準預失真係數查找表中與PA輸出信號功率相對應的地址單元上，更新校準預失真係數查找表。示例性地，預失真處理模塊 為現有的預失真處理器，如基帶預失真處理器。
步驟604,預失真處理模塊以功率放大器的輸出信號功率作為索引地址，
在更新後的預失真係數查找表中查找其對應的預失真係數，並利用該預失真系 數對輸入信號進行預失真處理，並將處理後的信號輸出給後繼電路，如射頻發 射模塊，並由射頻發射模塊通過第一天線進行發射，以達到功率放大器非線性 校正的目的。
該實施例通過在所述MIMO終端在工作過程中，通過耦合的方式實時的 獲取射頻發射模塊發射信號的反饋信號，實現了根據反饋信號的失真大小實時 地更新預失真係數查找表而不影響發射功率，可進一步保證預失真處理的效果 及提高MIMO終端系統的線性性能。
示例性地，預失真係數的獲得是以輸入信號的功率作為表中預失真係數的 索引地址。
示例性地，該步驟中，預失真處理模塊的輸入是兩路信號I路信號和Q路 信號，預失真處理模塊將這兩路信號當成複數進行處理。預失真處理模塊中的 矢量增益調節器根據對應的預失真係數來修正自身的FIR係數以對輸入信號 進行處理來調節失真曲線的形狀，示例性地，如將預失真係數與輸入信號相乘 的預加重方法來調節失真曲線的形狀，從而提供一個與功放輸出相反的非線性 特性。
在功率》文大器的線性區域，由於沒有對信號進行任何處理，所以經過功率 放大器後還是線性的；在非線性區域，經預失真處理後的信號非線性正好與功 率放大器產生的非線性相互抵消，從而擴大了 PA輸出的線性區域，改善了射 頻發射機的線性度。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通 技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾， 這些改進和潤飾也應^L為本發明的保護範圍。
18
權利要求
1.一種多輸入多輸出終端，其特徵在於，包括第一天線；射頻發射模塊，包括功率放大器，與所述第一天線相連接，用於對輸入信號進行數模轉換、調製、及通過所述功率放大器對調製後的信號進行功率放大，並將所述放大後的信號通過所述第一天線發射出去；預失真處理模塊，與所述射頻發射模塊的輸入端相連接，用於在所述功率放大器工作在非線性區域時，在所述輸入信號輸入所述射頻發射模塊前，從預設的預失真係數查找表中獲取與所述功率放大器當前的輸出功率相對應的預失真係數，並根據所述獲取的預失真係數對所述輸入信號進行預失真處理；所述預失真係數查找表包括所述功率放大器的輸出功率與預失真係數之間的對應關係。
2. 根據權利要求1所述的校準裝置，其特徵在於，所述預失真係數查找 表中的所述功率放大器的輸出功率與所述預失真係數之間的對應關係為所述多輸入多輸出終端的功率控制字APC的值與所述預失真係數之間的 對應關係。
3. 根據權利要求1所述的多輸入多輸出終端，其特徵在於，所述預失真 係數包括所述功率放大器的相位調節係數和增益調節係數中的至少 一個。
4. 根據權利要求1所述的多輸入多輸出終端，其特徵在於，還包括 反饋模塊，用於通過耦合的方式獲得所述射頻發射模塊通過所述第一天線發射信號的反饋信號；射頻接收模塊，用於對所述反饋信號進行下變頻及模數轉換，獲得數位化 的反饋信號；比較模塊，用於比較所述射頻接收模塊輸出的反饋信號與所述預失真處理 模塊的輸入信號，並根據比較的結果確定所述功率放大器是否工作在非線性區 域；失真大小確定模塊，用於在所述功率放大器工作在非線性區域時，確定所 述反饋信號相對於所述預失真處理模塊的輸入信號的失真大小；所述預失真處理模塊，進一步用於在所述功率放大器工作在非線性區域 時，根據所述失真大小確定模塊確定的失真大小，調整所述預失真係數，直至 得到使所述失真大小在預設失真範圍內的校準預失真係數。
5. 根據權利要求4所述的多輸入多輸出終端，其特徵在於，所述反饋模 塊包括耦合線，與所述射頻發射模塊的輸出端到第 一天線的埠之間的輸出信號 線相平4亍。
6. 根據權利要求4或5所述的多輸入多輸出終端，其特徵在於，所述失 真大小確定模塊為誤差向量幅度計算模塊，用於計算所述射頻接收模塊輸出的反饋信號相對 於所述預失真處理模塊的輸入信號的誤差向量幅度EVM的值，所述EVM的 值用於標識所述失真大小。
7. —種權利要求1的多輸入多輸出終端的射頻發射方法，其特徵在於， 包括步驟a ，在所述多輸入多輸出終端的工作過程中，預失真處理模塊獲取所 述功率放大器的輸出功率；步驟b，在所述功率放大器工作在非線性區域時，所述預失真處理模塊根 據所述功率放大器的輸出功率，從預設的預失真係數查找表中獲取與所述輸出 功率相對應的預失真係數，並根據所述獲取的預失真係數對輸入所述預失真處 理模塊的輸入信號進行預失真處理，並將所述預失真處理後的信號輸入所述射 頻發射模塊進行發射。
8. 根據權利要求7所述的校準裝置，其特徵在於，所述步驟a中，所述 預失真處理模塊通過讀取所述多輸入多輸出終端的功率控制字APC的值來獲 取所述功率放大器當前的輸出功率。
9. 根據權利要求7所述的校準裝置，其特徵在於，所述預失真係數查找 表中的所述功率放大器的輸出功率與所述預失真係數之間的對應關係為所述多輸入多輸出終端的功率控制字APC的值與所述預失真係數之間的 對應關係。
10. 根據權利要求7所述的射頻發射方法，其特徵在於，所述多輸入多輸出終端還包括射頻接收模塊； 在所述步驟a之前還包括初始化，以獲取校準的預失真係數查找表的步驟，該步驟具體包括步驟al,通過耦合的方式將所述射頻發射模塊通過所述第一天線發射的 信號耦合到所述射頻接收模塊，獲得所述射頻發射模塊發射信號的反饋信號；步驟bl,比較所述反饋信號與所述預失真處理^t塊的輸入信號，並在判 斷出所述功率^:大器工作在非線性區域時，確定所述反^t責信號相對於所述預失 真處理模塊的輸入信號的失真大小；步驟cl，判斷所述失真大小是否位於預設的範圍內，如是，則保存當前 的預失真係數為校準預失真係數；否則，調整預失真係數，直至得到使所述失 真大小位於預設範圍內的校準預失真係數；步驟dl,調整功率放大器在非線性區域的輸出功率範圍，在不同輸出功 率點下執行所述步驟al至cl,獲得不同輸出功率點下的校準預失真係數，並 生成校準的預失真係數查找表。
11. 根據權利要求IO所述的射頻發射方法，其特徵在於， 所述步驟a包括射頻接收模塊通過耦合的方式實時獲取所述射頻發射模塊發射信號的反饋信號；比較所述反饋信號與所述預失真處理模塊的輸入信號，並在所述功率放大 器工作在非線性區域時，判斷所述失真大小是否位於預設的範圍內，如是，則執行步驟b;否則，調整當前功率放大器輸出功率下的所述預失真係數，直至 得到使所述失真大小在預設的失真範圍內的預失真係數，利用所述得到的預失 真係數更新所述預失真係數查找表，再執行步驟b。
12. 根據權利要求10或11所述的射頻發射方法，其特徵在於，通過計算 所述反饋信號相對於所述預失真處理模塊的輸入信號的誤差向量幅度EVM的 值來確定所述失真大小。
13. 根據權利要求10或11所述的射頻發射方法，其特徵在於，通過與所述 射頻發射模塊的輸出端到第 一天線的埠之間的輸出信號線相平行的耦合線來 將所述射頻發射模塊通過所述第 一天線發射的信號耦合到所述射頻接收模塊。
全文摘要
本發明提供一種多輸入多輸出終端及其射頻發射方法，該終端包括第一天線；射頻發射模塊，包括功率放大器，與第一天線相連接，用於對輸入信號進行數模轉換、調製、及通過功率放大器對調製後的信號進行功率放大，並將放大後的信號通過第一天線發射出去；預失真處理模塊，與射頻發射模塊的輸入端相連接，用於在功率放大器工作在非線性區域時，在輸入信號輸入射頻發射模塊前，從預設的預失真係數查找表中獲取與功率放大器的輸出功率相對應的預失真係數，並根據獲取的預失真係數對輸入信號進行預失真處理。上述多輸入多輸出MIMO終端的射頻發射模塊中的功率放大器具有改善了的線性性能，能夠滿足LTE對功率放大器高線性度的要求。
文檔編號H04L25/49GK101626356SQ20091009087
公開日2010年1月13日 申請日期2009年8月11日 優先權日2009年8月11日
發明者李濟水, 王年濤 申請人:北京天碁科技有限公司