一種信號處理的方法及裝置製造方法
2023-05-31 07:49:16 1
一種信號處理的方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種信號處理的方法及裝置。該方法包括：獲取對發送通路所產生的非線性失真進行抵消的預失真信號；將預失真信號迭加至發送通路以對非線性失真抵消；發送通路輸出經過非線性失真抵消的信號。通過上述方式，本發明不需要更改現有的發送通路即可消除發送通路的非線性失真，從而提高發射機的發送性能，簡單且易於實現。
【專利說明】一種信號處理的方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及無線通訊領域，特別是涉及一種信號處理的方法及裝置。
【背景技術】
[0002]長期演進(LongTermEvolution, LTE)標準中針對不同頻段對發射機有不同的發射要求。例如，針對頻段13 (Bandl3)，因Bandl3距離公共安全無線電服務頻段(PublicSafety Band)僅2兆赫茲，LTE標準要求在Bandl3上工作的發射機必須大幅度降低發射功率以保證其向公共安全無線電服務頻段洩漏的功率在很小的範圍內，例如，在_57dBm的範圍內，但發射功率的降低則會明顯影響發射機的發送性能。
[0003]另外，在發射機的發送通路中，在對基帶信號進行基帶濾波、混頻以及驅動放大等處理以獲取用於發射的射頻信號時，由於發送通路的非線性失真，在待發送的射頻信號附近會出現諧波信號，例如，由發送通路的非線性失真產生的三階互調信號(頂3，intermodulation3),也被稱為4FM0D Signal,該信號的頻率剛好落於公共安全無線電服務頻段的範圍內。由於4FM0D Signal的存在，工作在Bandl3上的發射機很難達到LTE標準的要求。
[0004]再有，諧波信號的產生將會消耗發射機的功率，從而導致用於發射的射頻信號的功率降低，進一步導致發射機的發送性能降低。
[0005]美國專利US20110306300A1公開了一種諧波信號的抑制和/或去除方法，其中該方法是一種基於模擬非線性的諧波信號消除方法，同時為了達到較好地抑制效果，在對諧波信號進行消除的過程中，需要進行校準操作，模擬實現複雜，不便於實際應用。
[0006]因此，如何以相對簡單地方式消除發射機的發送通路的非線性失真，從而提高發射機的發送性能是一個亟待解決的問題。
【發明內容】
[0007]本發明主要解決的技術問題是提供一種信號處理的方法及裝置，能夠以相對簡單地方式消除發射機的發送通路的非線性失真，從而提高發射機的發送性能。
[0008]為解決上述技術問題，本發明採用的一個技術方案是:提供一種信號處理的方法，該方法包括步驟:獲取對發送通路所產生的非線性失真進行抵消的預失真信號；將預失真信號迭加至發送通路以對非線性失真抵消；發送通路輸出經過非線性失真抵消的信號。
[0009]其中，發送通路包括驅動放大器；將預失真信號迭加至發送通路以對非線性失真抵消的步驟包括:迭加預失真信號至驅動放大器的輸入端；由驅動放大器對迭加預失真信號的混頻信號進行放大處理，其中，混頻信號包括第一混頻信號和第二混頻信號，通過放大後的預失真信號抵消第一混頻信號和第二混頻信號經驅動放大器而產生的非線性失真，以獲取消除驅動放大器的非線性失真的射頻信號。
[0010]為解決上述技術問題，本發明採用的另一個技術方案是:提供一種信號處理的裝置，該裝置包括:獲取模塊，用於獲取對發送通路所產生的非線性失真進行抵消的預失真信號；迭加模塊，從獲取模塊獲取預失真信號，將預失真信號迭加至發送通路以對非線性失真抵消；輸出模塊，輸出在發送通路中經過非線性失真抵消的信號。
[0011]本發明的有益效果是:區別於現有技術的情況，本發明通過在發送通路迭加預失真信號以抵消發送通路的非線性失真，不需要更改現有的發送通路即可消除發送通路的非線性失真，從而提高發射機的發送性能，簡單且易於實現。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明第一實施例的信號處理的方法的流程圖；
[0013]圖2是本發明第二實施例的信號處理的方法的流程圖；
[0014]圖3是本發明第三實施例的信號處理的方法的流程圖；
[0015]圖4是本發明第一實施例的信號處理的裝置的結構示意圖；
[0016]圖5是本發明第二實施例的信號處理的裝置的結構示意圖；
[0017]圖6是本發明第三實施例的信號處理的裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018]在說明書及權利要求書當中使用了某些詞彙來指稱特定的組件。所屬領域中的技術人員應可理解，製造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的組件。本說明書及權利要求書並不以名稱的差異來作為區分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來作為區分的基準。下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細說明。
[0019]圖1是本發明第一實施例的信號處理的方法的流程圖。需注意的是，若有實質上相同的結果，本發明的方法並不以圖1所示的流程順序為限。如圖1所示，該方法包括如下步驟:
[0020]步驟SlOl:獲取對發送通路所產生的非線性失真進行抵消的預失真信號；
[0021]步驟S102:將預失真信號迭加至發送通路以對非線性失真抵消；
[0022]步驟S103:發送通路輸出經過非線性失真抵消的信號。
[0023]在步驟SlOl中，非線性失真是指發送通路的輸出信號與輸入信號不成線性關係，輸出信號中迭加有不同頻率的諧波信號，其具體包括諧波失真、互調失真等等。發送通路可以用於不同制式的無線通訊，例如長期演進(LongTermEvolution, LTE)、寬帶碼分多址(Wideband Code Division Multiple Access, WCDMA)、時分同步碼分多址(TimeDivision-Synchronous Code Division Multiple Access, TD-SCDMA)等等。以 LTE 為例來說，發送通路可以包括基帶濾波器、混頻器和驅動放大器等等，輸入信號經基帶濾波器的濾波處理、混頻器的上變頻處理以及驅動放大器的放大處理後，因基帶濾波器、混頻器和驅動放大器為非線性特性，將獲得迭加諧波信號的輸出信號。為減少諧波信號對發送通路的影響，在發送通路中引入預失真信號，以抵消由於發送通路的非線性失真導致的諧波信號。其中，預失真信號可以由數據機、雙載波數據機或者片上微處理器產生。
[0024]在步驟S102中，將預失真信號迭加至發送通路可以將預失真信號迭加至基帶濾波器的輸入端，也可以迭加至驅動放大器的輸入端。
[0025]在步驟S103中，經過非線性失真抵消的信號為頻率位於射頻範圍的輸出信號，其可以通過天線以電磁波的形式向空中輻射。[0026]區別於現有技術，本發明通過在發送通路迭加預失真信號以抵消發送通路的非線性失真，不需要更改現有的發送通路即可消除發送通路的非線性失真，從而提高發射機的發送性能，簡單且易於實現。
[0027]圖2是本發明第二實施例的信號處理的方法的流程圖。需注意的是，若有實質上相同的結果，本發明的方法並不以圖2所示的流程順序為限。如圖2所示，該方法包括如下步驟:
[0028]步驟S201:獲取對發送通路所產生的非線性失真進行抵消的預失真信號。在步驟S201中，發送通路包括驅動放大器。預失真信號用於抵消驅動放大器所產生的非線性失真。
[0029]步驟S202:迭加預失真信號至驅動放大器的輸入端。在步驟S202中，將預失真信號與混頻信號混合後，迭加至驅動放大器的輸入端。
[0030]步驟S203:由驅動放大器對迭加預失真信號的混頻信號進行放大處理。在步驟S203中，驅動放大器的輸入信號Vin包括混頻信號，其中，混頻信號包括第一混頻信號Fl和第二混頻信號F2，第一混頻信號Fl為有用的待發送信號，第二混頻信號F2為諧波信號，第二混頻信號F2的頻率近似為第一混頻信號Fl的頻率的三倍。
[0031]以驅動放大器的三階非線性失真為例，未迭加預失真信號時，驅動放大器的輸出信號Vtjut可以通過下面的多項式來表徵:
[0032]V0Ut=A1Vin+A2Vin2+A3Vin3
[0033]其中，Ap A2和A3分別對應驅動放大器的一階、二階和三階非線性係數。
[0034]設定第一混頻信號Fl的幅度為|F11、相位為Z Fl ;第二混頻信號F2的幅度為|F2|、相位為Z F2 ;驅動放大器的一階非線性係數A1的幅度為al、相位為Z Θ I ;驅動放大器的二階非線性係數A2的幅度為a2、相位為Z Θ 2 ;驅動放大器的三階非線性係數A3的幅度為a3、相位為Z Θ3。
[0035]將Vin=Fl+F2代入上述多項式，由於三次方項也即三階非線性係數的存在，在輸出信號會產生了 F2-2F1三階交調分量，其頻率位於待發送的第一混頻信號Fl的附近，其對應的幅度為:I 3/4*a3*F2*Fl*Fl |，對應的相位為:Z Θ 3+ Z F2- Z Fl- Z Fl。
[0036]為了消除F2-2F1三階交調分量，驅動放大器的輸入端引入預失真信號F3，其對應的幅度為|F3|，對應的相位為ZF3。
[0037]經過驅動放大器的放大處理後，放大後的預失真信號F3對應的幅度變更為:al*F3|，對應的相位變更為:Z 0 1+ZF3。
[0038]為達到最有效地抵消第一混頻信號Fl和第二混頻信號F2經驅動放大器而產生的三階交調分量F2-2F1，則需要經放大處理後的預失真信號F3與F2-2F1三階交調分量的幅度相等，相位相反，也即:
[0039]I3/4*a3*F2*Fl*FlI=Ial*F3I ；
[0040]Z θ 3+Z F2-Z Fl-Z Fl+180。= Z θ 1+Z F3[0041 ] 對上述公式進行變換，即可得到:
[0042]IF3I = I3/4*a3*F2*Fl*Fl|/al ；
[0043]Z F3= Z Θ 3+ Z F2- Z Fl- Z Fl+180° - Z Θ I
[0044]當預失真信號F3的幅度|F3|和相位Z F3滿足上述等式時，三階交調分量F2-2F1被完全抵消掉。本領域技術人員可以理解的，在滿足預失真信號與三階交調分量相位相反的前提下，當預失真信號的幅度為小於|3/4*a3*F2*Fl*Fl|/al的任意值時，均可達到抵消三階交調分量F2-2F1，從而減弱驅動放大器的非線性失真的效果。
[0045]步驟S204:發送通路輸出經過非線性失真抵消的信號。在步驟S204中，驅動放大器的輸出端輸出抵消驅動放大器的非線性失真後的射頻信號。
[0046]區別於現有技術，本發明通過在驅動放大器的輸入端迭加預失真信號以抵消由驅動放大器引入的非線性失真，不需要更改現有的電路即可消除由驅動放大器引入的非線性失真，從而提高發射機的發送性能，簡單且易於實現。
[0047]圖3是本發明第三實施例的信號處理的方法的流程圖。需注意的是，若有實質上相同的結果，本發明的方法並不以圖3所示的流程順序為限。如圖3所示，該方法包括如下步驟:
[0048]步驟S301:獲取對發送通路所產生的非線性失真進行抵消的預失真信號。在步驟S301中，發送通路包括基帶濾波器、混頻器和驅動放大器。中心頻率位於fBB或頻寬為Af的基帶信號BB依次經基帶濾波器的濾波處理、混頻器的混頻處理和驅動放大器的放大處理後,調製為頻率位於fu)+Af的信號，其中?.ω為混頻器提供的本振頻率。
[0049]如本領域技術人員所知的，由於發送通路的非線性失真，發送通路中常常會產生不需要的諧波信號，例如，由發送通路中的混頻器的非線性產生的三階諧波信號，其頻率位於3*fw，進一步，三階諧波信號會與基帶信號進行混頻產生頻率位於3*?.ω-Λ?.的無用信號。當頻率位於3*?.ω_ Δ f的信號與頻率位於fM+ Δ f的信號同時迭加至驅動放大器的輸入端時，由於驅動放大器的非線性，驅動放大器的輸出端將產生頻率位於?.ω-3*Λ?.的交調信號。由於交調信號的頻率fur3* Δ f與待發送信號的頻率?.ω+ Δ f僅僅相差4* Δ f,交調信號的存在將大大影響發送通路的發送性能。
[0050]預失真信號用於抵消基帶濾波器、混頻器和驅動放大器所產生的非線性失真。在本實施例中，預失真信號ro`的頻率位於3*fBB，用於抵消混頻器、驅動放大器的非線性失真所產生的頻率位於U-3* Δ f的交調信號。
[0051]步驟S302:迭加預失真信號至基帶濾波器的輸入端。在步驟S302中，將預失真信號與基帶信號混合後，迭加至基帶濾波器的輸入端。
[0052]步驟S303:由基帶濾波器對迭加預失真信號的基帶信號進行濾波處理以獲取濾波信號。在步驟S303中，基帶濾波器的輸入信號包括基帶信號BB和預失真信號H)。
[0053]設定基帶信號BB的幅度為1，相位為o° ;預失真信號ro的幅度為|pd|，相位為ZPD ;基帶濾波器的一階非線性係數的幅度為bl、相位為Z β 1，其三階非線性係數忽略不計。
[0054]經過基帶濾波器的濾波處理後，濾波後的基帶信號BB對應的幅度變更為:bl，對應的相位變更為β I;濾波後的預失真信號ro對應的幅度變更為:|PD*biI，對應的相位變更為z β?-zro。其中，濾波信號為濾波後的基帶信號和濾波後的預失真信號之和。
[0055]步驟S304:由混頻器對濾波信號進行混頻處理以獲取迭加本振頻率的混頻信號。在步驟S304中，混頻信號包括對應基帶信號的第一混頻信號F1、對應由混頻器的非線性失真產生的第二混頻信號F2和對應預失真信號的第三混頻信號F3。其中，第一混頻信號Fl對應有用的待發送信號，頻率位於U+Λ f ;第二混頻信號F2對應諧波信號，頻率位於3?.ω-Λ?.;第三混頻信號F3對應抵消發送通路的非線性失真的預失真信號，頻率位於fL0-3 Δ f。
[0056]設定混頻器的一階非線性係數的幅度為01，相位為Z Ol ;混頻器的三階非線性係數的幅度為03，相位為Z 03。
[0057]另外，設定混頻器提供的本振信號為方波信號，其傅立葉展開表示為:
【權利要求】
1.一種信號處理的方法，其特徵在於，所述方法包括步驟: 獲取對發送通路所產生的非線性失真進行抵消的預失真信號； 將所述預失真信號迭加至所述發送通路以對所述非線性失真抵消； 所述發送通路輸出經過所述非線性失真抵消的信號。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述發送通路包括驅動放大器； 所述將所述預失真信號迭加至所述發送通路以對所述非線性失真抵消的步驟包括: 迭加所述預失真信號至所述驅動放大器的輸入端； 由所述驅動放大器對迭加所述預失真信號的混頻信號進行放大處理，其中，所述混頻信號包括第一混頻信號和第二混頻信號，通過放大後的所述預失真信號抵消所述第一混頻信號和所述第二混頻信號經所述驅動放大器而產生的所述非線性失真，以獲取消除所述驅動放大器的所述非線性失真的射頻信號。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於， 所述預失真信號的幅度為:I 3/4*a3*F2*Fl*Fl | /al ； 所述預失真信 號的相位為Θ 3+ Z F2- Z Fl- Z Fl+180。- Z Θ I ； 其中，Z Fl和Z F2分別對應所述第一混頻信號Fl和所述第二混頻信號F2的相位，al和a3分別對應所述驅動放大器的一階非線性係數和三階非線性係數的幅度，Z Θ I和ZΘ3分別對應所述驅動放大器的所述一階非線性係數和所述三階非線性係數的相位。
4.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述發送通路進一步包括基帶濾波器和混頻器； 所述將所述預失真信號迭加至所述發送通路以對所述非線性失真抵消的步驟包括: 迭加所述預失真信號至所述基帶濾波器的輸入端； 由所述基帶濾波器對迭加所述預失真信號的基帶信號進行濾波處理以獲取濾波信號; 由所述混頻器對所述濾波信號進行混頻處理以獲取迭加本振頻率的混頻信號,所述混頻信號包括對應所述基帶信號的所述第一混頻信號、對應由所述混頻器的所述非線性失真產生的所述第二混頻信號和對應所述預失真信號的第三混頻信號； 由所述驅動放大器對所述混頻信號進行放大處理，通過放大後的所述第三混頻信號抵消所述第一混頻信號和所述第二混頻信號經所述發送通路而產生的所述非線性失真，以獲取消除所述發送通路的所述非線性失真的射頻信號。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述基帶信號的頻率位於fBB，其對應的基帶頻寬為△￡，所述預失真信號的頻率位於3*fBB。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述本振頻率為所述第一混頻信號的頻率位於Af，所述第二混頻信號的頻率位於3?.ω_ Af，所述第三混頻信號的頻率位於fL0-3Af。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於， 所述預失真信號的幅度為:4/312*a3/al*o3*ol*bl*bl ； 所述預失真?目號的相位為:3* Z ol+3* Z β 1- Z ο3~ /_ θ 3+ Z θ 1-180° ； 其中，bUZ β?分別對應所述基帶濾波器的一階非線性係數的幅度和相位，Ol和03分別對應所述混頻器的一階非線性係數和三階非線性係數的幅度，Z ol和Z ο3分別對應所述混頻器的所述一階非線性係數和所述三階非線性係數的相位，al和a3分別對應所述驅動放大器的一階非線性係數和三階非線性係數的幅度，Z Θ1和Z Θ 3分別對應所述驅動放大器的所述一階非線性係數和所述三階非線性係數的相位。
8.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述預失真信號由數據機、雙載波數據機或者片上微處理器產生。
9.一種信號處理的裝置，其特徵在於，所述裝置包括: 獲取模塊，用於獲取對發送通路所產生的非線性失真進行抵消的預失真信號； 迭加模塊，從所述獲取模塊獲取所述預失真信號，將所述預失真信號迭加至所述發送通路以對所述非線性失真抵消； 輸出模塊，輸出在所述發送通路中經過所述非線性失真抵消的信號。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述裝置進一步包括位於所述發送通路中的驅動放大器；所述迭加模塊用於將所述預失真信號迭加至所述驅動放大器的輸入端；所述驅動放大器用於對迭加了所述預失真信號的混頻信號進行放大處理，所述混頻信號包括第一混頻信號和第二混頻信號；其中，所述驅動放大器通過放大後的所述預失真信號抵消所述第一混頻信號和所述第二混頻信號經所述驅動放大器而產生的所述非線性失真，以獲取消除所述驅動放大器的所述非線性失真的射頻信號，所述輸出模塊是所述驅動放大器的輸出部分。
11.根據權利要求10所述的裝置，其特徵在於， 所述預失真信號的幅度為:I 3/4*a3*F2*Fl*Fl | /al ； 所述預失真信號的相位為Θ 3+ Z F2- Z Fl- Z Fl+180。- Z Θ I ； 其中，Z Fl和Z F2分別對應所述第一混頻信號Fl和所述第二混頻信號F2的相位，al和a3分別對應所述驅動放大器的一階非線性係數和三階非線性係數的幅度，Z Θ I和ZΘ3分別對應所述驅動放大器的所述一階非線性係數和所述三階非線性係數的相位。
12.根據權利要求10所述的裝置，其特徵在於，所述裝置進一步包括位於所述發送通路中的基帶濾波器和混頻器；所述迭加模塊用於迭加所述預失真信號至所述基帶濾波器的輸入端；所述基帶濾波器用於對迭加了所述預失真信號的基帶信號進行濾波處理以獲取濾波信號；所述混頻器用於對所述濾波信號進行混頻處理以獲取迭加本振頻率的混頻信號，所述混頻信號包括對應所述基帶信號的所述第一混頻信號、對應由所述混頻器的所述非線性失真產生的所述第二混頻信號和對應所述預失真信號的第三混頻信號；所述驅動放大器用於對所述混頻信號進行放大處理，通過放大後的所述第三混頻信號抵消所述第一混頻信號和所述第二混頻信號經所述發送通路而產生的所述非線性失真，以獲取消除所述發送通路的所述非線性失真的射頻信號。
13.根據權利要求11所述的裝置，其特徵在於，所述基帶信號的頻率位於fBB，其對應的基帶頻寬為Af，所述預失真信號的頻率位於3*fBB。
14.根據權利要求12所述的裝置，其特徵在於，所述本振頻率為fM，所述第一混頻信號的頻率位於Af，所述第二混頻信號的頻率位於3?.ω-Λ?.，所述第三混頻信號的頻率位於 fL0-3Af。
15.根據權利要求12所述的裝置，其特徵在於， 所述預失真信號的幅度為:4/312*a3/al*o3*ol*bl*bl ；所述預失真?目號的相位為:3* Z ol+3* Z β 1- Z ο3~ Z θ 3+ Z θ 1-180° ； 其中，bUZ β?對應所述基帶濾波器的一階非線性係數的幅度和相位，Ol和03分別對應所述混頻器的一階非線性係數和三階非線性係數的幅度，Z ol和Z ο3分別對應所述混頻器的所述一階非線性係數和所述三階非線性係數的相位，al和a3分別對應所述驅動放大器的一階非線性係數和三階非線性係數的幅度，Z Θ1和Z Θ3分別對應所述驅動放大器的所述一階非線性係數和所述三階非線性係數的相位。
16.根據權利要求9所述的裝置 ，其特徵在於，所述獲取模塊是數據機、雙載波數據機或者片上微處理器。
【文檔編號】H04B1/04GK103746951SQ201410010437
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月9日 優先權日:2014年1月9日
【發明者】鄧俊雄, 洪志銘 申請人:上海晨思電子科技有限公司, 晨星半導體股份有限公司