專利名稱：帶有分布式校正的廣播發(fā)射系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)廣播發(fā)射系統(tǒng)，特別是針對諸如數(shù)字電視(DTV)發(fā)射系統(tǒng)這樣的數(shù)字發(fā)射系統(tǒng)中的失真補(bǔ)償。
在諸如DTV廣播系統(tǒng)的高速廣播發(fā)射系統(tǒng)中，有的部件會使信息信號偏離預(yù)期值而失真。尤其是這種系統(tǒng)中的功率放大器在放大信號時會使信號產(chǎn)生非線性失真。此外，廣播發(fā)射系統(tǒng)中還包含諸如帶限濾波器這樣的濾波器，在信號濾波時會使信號產(chǎn)生線性失真。
發(fā)射系統(tǒng)中產(chǎn)生這些失真會導(dǎo)致幅度和相位突變(AM/AM，AM/PM)，以及幅度和相變隨頻率變動(頻響和群時延)。在相位-幅度調(diào)制系統(tǒng)中，為達(dá)到最佳的系統(tǒng)性能，必須保持幅度及相位的完整性。
電視系統(tǒng)中通常采用模擬方式的預(yù)失真均衡器與靜態(tài)(非自適應(yīng))校正器來實現(xiàn)均衡。這樣的均衡器和校正器要求廠家調(diào)校以提供預(yù)期的預(yù)失真量(預(yù)均衡)。均衡器與校正器的老化，以及溫度的變化會使均衡器及校正器施加的預(yù)失真量發(fā)生漂移，因而有時需要進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)校。
數(shù)字信號處理技術(shù)可以提高信息信號預(yù)失真的性能。特別是，數(shù)字信號處理可用于自適應(yīng)校正和均衡方法中。這種自適應(yīng)方法可以不需要廠家及現(xiàn)場調(diào)校。
眾所周知，在送往天線的信號流中要進(jìn)行信號自適應(yīng)校正。然而，在相對較快的數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，這種校正需要在短時間內(nèi)進(jìn)行相對大量的數(shù)據(jù)處理。在一種公知的技術(shù)中，對所有失真(線性的與非線性的)在單個步驟中進(jìn)行校正。
在另一種技術(shù)中，沿到天線方向逐個地對部件系統(tǒng)內(nèi)的失真進(jìn)行校正。尤其是對于每個部件，對從該部件輸出的信號進(jìn)行監(jiān)測，以確定該部件造成的失真量，然后針對該部件進(jìn)行校正。接著，下一個部件被監(jiān)測以對其進(jìn)行失真校正。然而，這種技術(shù)比較費(fèi)時，通常不適合于高速數(shù)據(jù)流。此外，在這樣的系統(tǒng)中幅度或群時延隨頻率變動可能會被誤認(rèn)為幅度與相位的突變。
因此，需要一種對數(shù)字廣播發(fā)射系統(tǒng)中的線性及非線性失真進(jìn)行自適應(yīng)校正的高速技術(shù)。
本發(fā)明包含一種用于廣播信息信號的發(fā)射系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括順序排列的第一組部件，其中至少包括一個放大器，所述第一組部件中的每個部件對信息信號執(zhí)行一種功能，并且每一個部件使信息信號偏離預(yù)期值產(chǎn)生失真；第二組部件，用于修正信息信號以對所述第一組部件引起的偏離失真進(jìn)行補(bǔ)償，所述第二組部件位于第一組部件的上游，其中各部件順序排列來修正信息信號，按與失真產(chǎn)生相反的次序進(jìn)行失真補(bǔ)償。本發(fā)明可方便地提供一種廣播信息信號的發(fā)射系統(tǒng)。該系統(tǒng)中包括順序排列的第一組部件，其中至少包括一個放大器。第一組部件中的每個部件對信息信號執(zhí)行一種功能，并且與第一組部件中的每個部件使信號偏離預(yù)期值產(chǎn)生失真。該系統(tǒng)中還包括第二組部件，用于修正信號以對第一組部件引起的偏離失真進(jìn)行補(bǔ)償。第二組部件位于第一組部件的上游。第二組部件順序排列以修正信號，按與失真產(chǎn)生相反的次序進(jìn)行失真補(bǔ)償。
本發(fā)明還包括一個數(shù)字電視射頻發(fā)射機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含一個用于對要發(fā)射的數(shù)字電視信號進(jìn)行處理的輸入電路；一個用于將數(shù)字電視信號轉(zhuǎn)換為模擬形式的數(shù)-模轉(zhuǎn)換器；一個用于對電視模擬信號進(jìn)行射頻載波調(diào)制的上變換器；至少一個射頻濾波器電路；至少一個射頻放大器電路，其中所述濾波器和放大器電路使調(diào)制過的射頻載波電視信號產(chǎn)生線性及非線性失真；一個用于接收從所述濾波器和放大器電路的輸出的射頻載波電視信號，并對這些輸出信號進(jìn)行下變換的下變換器；一個用于將來自所述濾波器和放大器電路并經(jīng)過下變換的模擬電視信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器；以及連接在所述輸入電路與所述數(shù)-模轉(zhuǎn)換器之間的自適應(yīng)數(shù)字信號失真補(bǔ)償電路，用于對要送到所述數(shù)-模轉(zhuǎn)換器上的數(shù)字信號進(jìn)行處理，所述自適應(yīng)數(shù)字信號失真補(bǔ)償電路響應(yīng)來自所述模-數(shù)轉(zhuǎn)換器的、對應(yīng)于所述濾波器和放大器電路的輸出的數(shù)字信號，對數(shù)字電視信號進(jìn)行修正，以對該數(shù)字電視信號提供線性及非線性補(bǔ)償。應(yīng)用于該數(shù)字電視信號的補(bǔ)償就是按這樣的次序進(jìn)行的。本發(fā)明可方便地提供一種包括按順序排列的第一組部件的發(fā)射系統(tǒng)。第一組部件中的每一個對信息信號執(zhí)行一種功能。第一組部件中的第一個部件使信息信號產(chǎn)生偏離預(yù)期值的線性失真。第一組部件中的第二個部件使信號產(chǎn)生偏離預(yù)期值的非線性失真。該系統(tǒng)還包括位于第一組部件上游的第二組部件。第二組部件修正信息信號，以對第一組部件引起的偏離失真進(jìn)行補(bǔ)償。第二組部件中的第一個部件修正信息信號以補(bǔ)償線性失真。第二組部件中的第二個部件修正信息信號以補(bǔ)償非線性失真。第二組部件中的第一及第二部件順序排列以修正信號，按與失真產(chǎn)生相反的次序進(jìn)行失真補(bǔ)償。
另一方面，本發(fā)明提供了一種用于廣播信息信號的發(fā)射系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有一信號路徑，沿該路徑信息信號朝天線方向傳送。在該系統(tǒng)中，第一個部件位于該信號路徑上，對信息信號執(zhí)行一種功能。第一個部件使信息信號產(chǎn)生偏離預(yù)期值的非線性失真。第二個部件位于該信號路徑上，對信息信號執(zhí)行一種功能。第二個部件使信息信號產(chǎn)生偏離預(yù)期值的線性失真。第三個部件位于該信號路徑上，對信息信號執(zhí)行一種功能。第三個部件使信號產(chǎn)生偏離預(yù)期值的線性失真。第二與第三部件組合在一起，沿信號路徑位于第一部件的上游或下游。第四個部件位于該信號路徑上，并且修正信息信號以補(bǔ)償由第一部件引起的非線性失真。第五個部件位于該信號路徑上，并且修正信息信號以補(bǔ)償由第二部件引起的線性失真。第六個部件位于該信號路徑上，并且修正信息信號以補(bǔ)償由第三部件引起的線性失真。第五與第六部件組合在一起，沿信號路徑位于第四部件的上游或下游。第五與第六部件相對于第四部件的上游/下游位置與第二與第三部件相對于第一部件的上游/下游位置相反。
再一個方面，本發(fā)明提供一種適用于射頻發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的失真補(bǔ)償裝置。該系統(tǒng)包括一個用于對要發(fā)射的數(shù)字信號進(jìn)行處理的輸入電路；一個用于將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬形式的數(shù)-模轉(zhuǎn)換器；一個用于對模擬信號進(jìn)行射頻載波調(diào)制的上變換器。該系統(tǒng)中還包括至少一個射頻濾波器電路和至少一個射頻放大器電路。濾波器和放大器電路使調(diào)制過的射頻載波信號產(chǎn)生線性及非線性失真。在這種裝置中，在輸入電路與數(shù)-模轉(zhuǎn)換器之間連接有自適應(yīng)數(shù)字信號失真補(bǔ)償電路，用于對要送到數(shù)字-到-模擬轉(zhuǎn)換器上的數(shù)字信號進(jìn)行處理。該自適應(yīng)數(shù)字信號失真補(bǔ)償電路響應(yīng)射頻濾波器和放大器電路的輸出信號，對數(shù)字信號進(jìn)行修正，以對該數(shù)字信號提供線性及非線性補(bǔ)償。對數(shù)字信號進(jìn)行補(bǔ)償?shù)拇涡蚺c濾波器和放大器電路連接的次序相反。
另一個方面，本發(fā)明提供一種數(shù)字電視射頻發(fā)射機(jī)系統(tǒng)。一個輸入電路對要發(fā)射的數(shù)字電視信號進(jìn)行處理。一個數(shù)-模轉(zhuǎn)換器將數(shù)字電視信號轉(zhuǎn)換為模擬形式。一個上變換器對電視模擬信號進(jìn)行射頻載波調(diào)制。該系統(tǒng)中包括至少一個射頻濾波器電路和至少一個射頻放大器電路。濾波器和放大器電路使調(diào)制過的射頻載波電視信號產(chǎn)生線性及非線性失真。一個下變換器接收來自濾波器和放大器電路的輸出的射頻載波電視信號，并對這些輸出信號進(jìn)行下變換。一個模-數(shù)字轉(zhuǎn)換器將來自濾波器和放大器電路并經(jīng)過下變換的模擬電視信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字方式。自適應(yīng)數(shù)字信號失真補(bǔ)償電路連接在輸入電路與數(shù)-模轉(zhuǎn)換器之間，用于對要送到數(shù)-模轉(zhuǎn)換器上的數(shù)字信號進(jìn)行處理。該自適應(yīng)數(shù)字信號失真補(bǔ)償電路響應(yīng)來自模-數(shù)轉(zhuǎn)換器的、對應(yīng)于濾波器和放大器電路輸出的數(shù)字信號，對數(shù)字電視信號進(jìn)行修正，以對該數(shù)字電視信號提供線性及非線性補(bǔ)償。對數(shù)字電視信號進(jìn)行補(bǔ)償?shù)拇涡蚺c濾波器和放大器電路連接的次序相反。
下面參照附圖通過示例的方式說明本發(fā)明，其中

圖1為根據(jù)本發(fā)明的順序排列的各部件的功能方框圖；圖2為應(yīng)用本發(fā)明的一種實例設(shè)備的方框圖；圖3為放大器轉(zhuǎn)換曲線圖；圖4為用于使放大器輸出線性化的校正圖；圖5為圖2所示設(shè)備中的一部分的方框圖，其詳細(xì)示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置；圖6為根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的功能方框圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明的再一實施例的功能方框圖；圖8為根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的功能方框圖；圖9-12為級聯(lián)式系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型圖。
本發(fā)明的一個實例為圖1中以功能方框圖的形式所示的裝置10，表示為沿數(shù)據(jù)流路徑12順序排列的多個部件。數(shù)據(jù)流12用于以相對高的速率發(fā)射的信息數(shù)據(jù)信號。此外，該數(shù)據(jù)信號一般有相對寬的頻帶(如18MHz)。
高數(shù)據(jù)率和帶寬與配有裝置10所處的系統(tǒng)環(huán)境有關(guān)。尤其是，裝置10最好是如圖2所示的高清晰度(“HD”)數(shù)字電視(“DTV”)系統(tǒng)14的一部分。DTV最好在天線頻率范圍內(nèi)廣播信號。在一個實施例中，廣播信號位于超高頻范圍內(nèi)(300-3000MHz)，并且最好在470-860MHz范圍內(nèi)。DTV系統(tǒng)14在有關(guān)部分包括有一個8VSB激勵器16和一個發(fā)射機(jī)18。
圖1所示裝置10的各部件位于圖2所示的8VSB激勵器16和發(fā)射機(jī)18內(nèi)。特別是，發(fā)射機(jī)18(圖1)包括有功率放大器20、位于該放大器上游的放大前濾波器(pre-amplification filter)22被稱為輸入濾波器，而放大后濾波器24被稱為大功率濾波器。發(fā)射機(jī)18中還可包括其它部件。
功率放大器20將信息信號放大到適合RF信號廣播發(fā)射的功率水平。在一個實例中，放大后的功率達(dá)到50千瓦。功率放大器20也可由一系列放大設(shè)備組成。若功率放大器20內(nèi)包含多個放大設(shè)備，在大功率濾波器24的旁邊需配置一個合成器設(shè)備，對放大器設(shè)備的輸出進(jìn)行合成。應(yīng)當(dāng)理解，可以采用各種放大器配置，并且大功率濾波器中可包含適合的附加部件，如合成器電路。
下面討論一個理論上“理想”的系統(tǒng)，發(fā)射機(jī)所有的部件均為理想的。特別是，該系統(tǒng)的功率放大器是理想的，理想放大器的轉(zhuǎn)換曲線為線性。圖3中的虛線是這種理想轉(zhuǎn)換曲線的一個示例。因此，在這樣的理想系統(tǒng)內(nèi)，具有給定放大前功率的信息信號將由放大器放大到某個預(yù)定功率，這種放大僅根據(jù)表示放大量的線性關(guān)系即可。同樣地，該理想系統(tǒng)內(nèi)的濾波器也不會造成任何失真。
然而，裝置10中實際的功率放大器20不是理想的，實際的放大器轉(zhuǎn)換曲線不是線性的。在信息信號放大的過程中，功率放大器20會使信息信號產(chǎn)生非線性失真。特別是，非線性失真會導(dǎo)致幅度與相位突變。圖3中的實線為實際的轉(zhuǎn)換曲線的一個示例。因此，需要對信息信號進(jìn)行校正以補(bǔ)償功率放大器20所造成的失真。圖4中的實線為一個校正示例。
此外，發(fā)射機(jī)18中的濾波器22和24使信息信號產(chǎn)生線性失真。輸入濾波器22使信息信號產(chǎn)生第一線性失真，大功率濾波器24使信息信號產(chǎn)生第二線性失真。特別是，由大功率濾波器24造成的失真會導(dǎo)致群時延和幅度響應(yīng)(即幅度隨頻率變化)。因此，對于發(fā)射機(jī)18中的幾個部件20-24中的每一個，都需要對信息信號施加一定的校正或均衡量以進(jìn)行補(bǔ)償。
再回到理論上理想的系統(tǒng)，對信息信號進(jìn)行的任何處理(即放大或濾波)都是時不變的。特別是，在該理想系統(tǒng)中，對信號進(jìn)行的處理操作不會隨時間變化。這樣，對于給定的輸入激勵，該理想系統(tǒng)的輸出總是相同的，而與激勵發(fā)生的時間無關(guān)。
然而，發(fā)射機(jī)18實際上是時變的。特別是，對于給定的輸入激勵，發(fā)射機(jī)18的輸出隨時間變化。時變的原因之一就是發(fā)射機(jī)18內(nèi)的熱效應(yīng)。這種熱效應(yīng)會引起由功率放大器20、濾波器22及24造成的信號失真量的改變。因此，有必要對所有失真(包括線性和非線性的)進(jìn)行補(bǔ)償，適應(yīng)失真的變化。
根據(jù)本發(fā)明的裝置10在8VSB激勵器16內(nèi)提供三個校正器或均衡器部件28-32，用于發(fā)射機(jī)18內(nèi)的部件20-24引起的三次失真。特別是，自適應(yīng)非線性校正器28(例如預(yù)均衡電路)對信號施加一個預(yù)失真，以補(bǔ)償由功率放大器20引起的非線性失真。自適應(yīng)線性均衡器30(例如預(yù)校正電路)對信息信號施加一個預(yù)失真，以補(bǔ)償由輸入濾波器22引起的線性失真。自適應(yīng)線性均衡器32(例如預(yù)均衡電路)對信息信號施加一個預(yù)失真，以補(bǔ)償由大功率濾波器24引起的線性失真?？傮w上，線性均衡器32、非線性校正器28以及線性均衡器30用做自適應(yīng)數(shù)字信號失真補(bǔ)償電路。
線性均衡器32、非線性校正器28以及線性均衡器30按照這樣的順序排列，即預(yù)失真(或預(yù)校正)施加的順序與失真產(chǎn)生的順序正好相反。特別是，由于大功率濾波器24所造成的線性失真最后才產(chǎn)生(即處于其它所有失真的下游位置)，線性均衡器32就最先施加線性預(yù)失真。由非線性校正器28施加的非線性預(yù)失真第二個發(fā)生，因為由功率放大器20造成的非線性失真第二個發(fā)生。由線性均衡器30施加的線性預(yù)失真第三個發(fā)生(即位于來自線性均衡器32的預(yù)失真以及來自非線性校正器28的預(yù)失真的后面)，因為由輸入濾波器22造成的失真最先產(chǎn)生(即在由功率放大器20和大功率濾波器24造成的失真之前)。
根據(jù)本發(fā)明，采用反向預(yù)失真是基于幾點(diǎn)考慮。第一，線性影響與非線性影響混合時不再具有疊加性(即它們不能相互轉(zhuǎn)換)。第二，若不存在非線性影響，線性函數(shù)本身保持疊加性。第三，一個理想“系統(tǒng)”(考慮由一個或多個部件組成的“系統(tǒng)”)可任意與線性系統(tǒng)或非線性系統(tǒng)混合。也就是說，其它任何類型的系統(tǒng)與理想系統(tǒng)混合時都不會改變其疊加性能。為說明這幾點(diǎn)，可采用數(shù)學(xué)方法。諸如功率放大器這樣的非線性器件可表示為如下的數(shù)學(xué)模型Y(t)＝a1x(t)+a2x2(t)+a3(t)+...
令x(t)為如下的隨機(jī)調(diào)制信號x(t)＝p(t)cos(ω+θ)其中p(t)為基帶調(diào)制信號；ω為載波頻率；q為固定相位偏移。
為簡單起見，假定只有三階系統(tǒng)，則
y(t)＝1/2a2p2(t)+[a1p(t)＝a3p3(t)]cos(ωt+θ)+1/2a2p2(t)cos[2(ωτ+θ)]+1/2a3p3(t)cos[3(ωt+θ)]只有奇次階積對基本幅度起作用。假定采用帶通濾波器消除DC項及諧波項，一般系統(tǒng)可簡化成如下的信號Y(t)＝[∑akPk(t)]cos(ωt+θ)(k＝1，3，5，...)對于介于非線性到線性之間的系統(tǒng)，ak項趨于0比pk(t)項趨于無窮大的速度快。這對系統(tǒng)的階次有限制。若是這樣的模型，此類系統(tǒng)相當(dāng)平直，需要相對較少的系數(shù)標(biāo)識符。
一種級聯(lián)式校正系統(tǒng)如圖9所示。選取w(t)為如下的二階非線性系統(tǒng)w(t)＝a1x(t)+a2x2(t)同樣假設(shè)v(t)為如下的任意階非線性多項校正器v(t)＝b1x(t)+b2x2(t)+b3x3(t)+...
若想使級聯(lián)系統(tǒng)的輸出為輸入的線性函數(shù)，即y(t)＝Ax(t)，其中A為某個數(shù)量值(假定統(tǒng)一簡化)，則系統(tǒng)轉(zhuǎn)換函數(shù)為y(t)＝x(t)＝a1v(t)+a2v2(t)x(t)＝a1[b1x(t)+b2x2(t)+b3x3(t)+...]+a2[b1x(t)+b2x2(t)+b3x3(t)...]2x(t)＝a1b1x(t)+[a1b2+a2b12]x2(t)+....
此方程無確定解，但對于確定階次可給出近似值。二階近似解為a1＝1/b1a2＝-b2/b13盡管此近似解消除了二階項，又產(chǎn)生了更高的階次乘積項。通常，這種校正技術(shù)可補(bǔ)償小于或等于預(yù)校正階次的非線性失真。更高階的失真產(chǎn)生，其中階次最高的為預(yù)校正與非線性系統(tǒng)的和。只要更高階的乘積不大，此近似解就可用。
現(xiàn)在回到線性系統(tǒng)，任何線性系統(tǒng)都可通過一種通用的自動回歸移動平均過程形成數(shù)學(xué)模型G(z)＝(∑bz-k)/(1-∑akz-k)對這些系統(tǒng)進(jìn)行校正需要采用其反函數(shù)，即H(z)＝1/G(z)對于G(z)給定的任意多項形式，總存在一個反函數(shù)H(z)。然而，并不能保證該反函數(shù)是穩(wěn)定的。通用的方法是采用逆系統(tǒng)的多極點(diǎn)(all-pole)近似值以保證穩(wěn)定性。系統(tǒng)的階次成為影響性能及處理方法的關(guān)鍵因素。
級聯(lián)式線性及非線性系統(tǒng)的校正更困難一些。最難的問題是對系統(tǒng)校正器階次的控制。這些類型的系統(tǒng)的階次是相乘而不是相加。例如，對非線性和隨頻率變化的系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)典的Volterra級數(shù)展開，可給出如下的一般離散形式y(tǒng)(n)＝∑∑...∑hk(τ1...τx)x(n-τ1)...x(n-τk)累加順序為k＝1...infinite；τ1＝0...N1τk＝o...Nk在諸如HDTV的高速系統(tǒng)中，上述類型的系統(tǒng)需要進(jìn)行階次高得多的、昂貴而復(fù)雜的建模。
圖12中給出了一個級聯(lián)式線性及非線性系統(tǒng)的示例，其中h(n)為m+1階的線性系統(tǒng)。其傳遞函數(shù)可表示為u(n)＝x(n)h0+x(n-1)h1+x(n-2)h2+...x(n-m)hmw(n)假設(shè)為k+1階的非線性系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)表示為
w(n)＝a1u(n)+a2u2(n)+a3u3(n)＝+....+akuk(n)因此在一般情況下，級聯(lián)式系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為y(n)＝a0，0x(n)+a0，1x(n-1)+a0，2x(n-1)+...+a0，mx(n-m)+a1，0x (n)+a1，1x(n-1)+a2，2x(n-1)+...+a1，mx(n-m)...
+ak，0x(n)+ak，1x(n-1)+ak，2x(n-1)+...+ak，mx(n-m)系統(tǒng)的階次為(k+1)(m+1)，而不是k+m+2。成本及復(fù)雜性限制著高速系統(tǒng)的高階次。上述混合系統(tǒng)存在的問題可通過分布式系統(tǒng)校正在很大程度予以避免。
考查圖11和12中所示的兩個系統(tǒng)。圖11中的系統(tǒng)采用單個模塊用于線性及非線性系統(tǒng)的預(yù)校正。預(yù)校正V-1[h(n)，w(n)]表示上述級聯(lián)式線性及非線性系統(tǒng)方程的反函數(shù)。此校正所需的階次如前所述，為(k+1)(m+1)。圖12中的系統(tǒng)分別采用線性模塊h-1(n)和非線性模塊w-1(n)進(jìn)行分布校正。
h-1(n)校正器僅需對h(n)提供線性校正。盡管均衡器有很多種，為便于討論，假定h-1(n)所用的階次等于h(n)的階次。在此例中給定階次為m。若h-1(n)已完全校正了h(n)，系統(tǒng)剩余的失真就全是非線性的。這使得可采用階次低得多的校正器。需要注意的是，所需均衡器的階次取決于許多因素，包括濾波器類型、所需的性能、穩(wěn)定性等等。另外，所需非線性校正器的階次是更高階影響(a1趨于0的速率)的一個函數(shù)。一種典型的經(jīng)驗法是取非線性系統(tǒng)階次的兩倍。對于高階系統(tǒng)，本方法的好處顯而易見。
根據(jù)本發(fā)明適用于系統(tǒng)14的裝置10的一個更詳細(xì)的實例如圖5中所示。特別是，位于8VSB激勵器16內(nèi)的其它一些激勵器部件36如圖示給線性均衡器32提供信號。在一個實施例中，送入線性均衡器30的信息數(shù)據(jù)流由定義于一個相位幅度調(diào)制電信號內(nèi)的32個字節(jié)組成。
線性均衡器32最好采用FIR數(shù)字濾波器，這種濾波器適合對信息信號進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償或預(yù)均衡，以補(bǔ)償由大功率濾波器24引起的線性失真。線性均衡器32中可包含一個執(zhí)行程序的微處理器，以及/或者可包含非連續(xù)的“硬連線”電路。還可以采用其它的濾波器類型(如IIR、FIR與IIR的結(jié)合，甚至模擬濾波器)。
信息信號經(jīng)由線性均衡器32后送至非線性校正器28。非線性校正器28可采用適合于對信號進(jìn)行預(yù)失真(即預(yù)補(bǔ)償或預(yù)均衡)以補(bǔ)償由功率放大器20引起的非線性失真的任何結(jié)構(gòu)。特別是，非線性校正器28可采用分段線性校正曲線，該曲線應(yīng)用迭代法或經(jīng)驗法對存儲器內(nèi)的一組校正值進(jìn)行更新。這樣，該非線性校正器中可包含一個執(zhí)行程序的微處理器，以及/或者可包含非連續(xù)的“硬連線”電路。
非線性校正器28的輸出送給線性均衡器30。線性均衡器30中可包含適合于對信號進(jìn)行預(yù)失真以補(bǔ)償由輸入濾波器22引起的線性失真的任何部件。在一個實施例中，線性均衡器30的結(jié)構(gòu)及功能與線性均衡器32的相似，只是施加的預(yù)失真不同。線性均衡器30的輸出被送到數(shù)-模轉(zhuǎn)換器(DAC)40。
信息信號通過DAC 40和上變換器42，該變換器由一個內(nèi)部振蕩器44驅(qū)動，將信息信號變換為一個經(jīng)過調(diào)制的射頻信號。調(diào)制是通過DAC 40的輸出來進(jìn)行的。然后，信息信號依次經(jīng)過輸入濾波器22、功率放大器20以及大功率濾波器24。
系統(tǒng)14中包含有一個自適應(yīng)測定功能塊46，用于選取信號的多個采樣點(diǎn)，以使得均衡器32、校正器28及均衡器30能夠提供預(yù)校正。任何適當(dāng)?shù)倪m配功能都可應(yīng)用于三個預(yù)失真部件28-32中的每一個。為進(jìn)行適配，第一采樣信號50與發(fā)射機(jī)18內(nèi)輸入濾波器22濾波后的信號耦合。第二采樣信號52與發(fā)射機(jī)18內(nèi)功率放大器20放大后的信號耦合。第三采樣信號54與發(fā)射機(jī)18內(nèi)大功率濾波器24濾波后的信號耦合。
圖1示出了圖7中系統(tǒng)的簡化框圖?？梢钥闯鲈撓到y(tǒng)是一個可采用分布式校正方法的級聯(lián)式線性及非線性系統(tǒng)。
圖6中的功能框圖示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實例裝置60。特別是，裝置60中包括一個非線性校正器A-162、一個線性均衡器B-164、一個線性均衡器C-166、一個非線性校正器D-168、一個線性均衡器E-170。這些部件62-70對輸入的信息信號進(jìn)行預(yù)失真處理，以補(bǔ)償由濾波器E 72、非線性功率放大器D 74、濾波器C 76、濾波器B 78及非線性功率放大器A 80等下游部件引起的失真。每一個失真部件(如濾波器C 76)都對應(yīng)有一個補(bǔ)償部件(如線性均衡器C-166)。每個補(bǔ)償部件具有與信息信號失真相反的作用。因此，這里以成對的字母標(biāo)識符表示失真作用(如A)及其反作用補(bǔ)償(如A-1)。
每個補(bǔ)償部件的位置與相應(yīng)的失真部件的位置“相反”。這樣，預(yù)失真的次序與由濾波器E 72、非線性功率放大器D 74、濾波器C 76、濾波器B 78及非線性功率放大器A 80等部件引起的失真次序相反。例如，第一個補(bǔ)償部件(即非線性校正器A-162)對應(yīng)于最后一個失真部件(即非線性功率放大器A 80)。
圖7中的功能框圖示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實例裝置90。裝置90由圖6中的裝置60演變而來。圖7中裝置90說明預(yù)失真部件也可以按與失真產(chǎn)生次序不完全相反的次序排列，只要線性預(yù)失真的移動范圍不超越任一非線性預(yù)失真的位置即可。
特別是，在圖7所示實例中，非線性校正器A-192補(bǔ)償由非線性功率放大器A 94引起的非線性失真，線性均衡器B-196補(bǔ)償由濾波器B 98引起的線性失真，線性均衡器C-1100補(bǔ)償由濾波器C 102引起的線性失真，非線性校正器D-1104補(bǔ)償由非線性功率放大器D 106引起的非線性失真，線性均衡器E-1108補(bǔ)償由濾波器E 110引起的線性失真。
失真次序為E-D-C-B-A，而預(yù)失真補(bǔ)償次序為A-1-C-1-B-1-D-1-E-1。線性均衡器C-1100位于線性均衡器B-196上游(即前面)。A-1-C-1-B-1-D-1-E-1這樣的排列完全可進(jìn)行失真補(bǔ)償。對一段連續(xù)的線性失真進(jìn)行補(bǔ)償?shù)囊唤M部件的次序可重新排列，只要用于線性補(bǔ)償?shù)牟考呐矂硬辉竭^用于非線性補(bǔ)償?shù)牟考纯?。在所示實例中，線性均衡器E-1108不能與線性均衡器B-196或線性均衡器C-1100互換位置，因為這樣換位會越過非線性校正器D-1104。
圖8中的功能框圖示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置120。裝置120由圖6中的裝置60演變而來，說明同類失真部件可當(dāng)作一個整體來處理。在圖8中，濾波器B和C合并到一個濾波器塊122。濾波器B和C仍會造成信息信號線性示真。不過，用來補(bǔ)償濾波器B和C造成的線性失真的線性預(yù)失真合并到線性均衡器(B*C)-1124內(nèi)的一個步驟中。
這樣的合并特別適用于自適應(yīng)裝置120。裝置120采用反饋方式計算/生成校正器和均衡器中使用的補(bǔ)償量。這樣，如圖8所示，需要4個反饋環(huán)，而不是5個。與對濾波器B和C分別校正的情形相比，反饋數(shù)量的減少可使所需的硬件、計算及存儲器減少。
發(fā)射系統(tǒng)(14)廣播一個信息信號。在系統(tǒng)(14)內(nèi)，當(dāng)該信號經(jīng)過處理并朝廣播天線傳送時，幾個部件(如20-24)會對該信號造成失真。特別是，引起失真的部件集(20-24)表示為第一組，沿朝天線方向的信號路徑(12)順序排列。第一組部件(20-24)執(zhí)行包括放大等多種功能，但其中每個部件都會使信號偏離預(yù)期值產(chǎn)生失真。第二組部件(如28-32)用來修正信息信號以對第一組部件(20-24)引起的偏離失真進(jìn)行補(bǔ)償。第二組部件(28-32)位于第一組部件(20-24)的上游。第二組部件(28-32)順序排列以修正信號，按與失真產(chǎn)生相反的次序進(jìn)行失真補(bǔ)償。
權(quán)利要求
1.一種用于廣播信息信號的發(fā)射系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括順序排列的第一組部件，其中至少包括一個放大器，所述第一組部件中的每個部件對信號執(zhí)行一種功能，并且每一個部件使信息信號偏離預(yù)期值產(chǎn)生失真；以及第二組部件，用于修正信息信號以對所述第一組部件引起的偏離失真進(jìn)行補(bǔ)償，所述第二組部件位于第一組部件的上游，所述第二組部件順序排列以修正信息信號，按與失真產(chǎn)生相反的次序進(jìn)行失真補(bǔ)償。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種系統(tǒng)，其中，所述第一組部件中包括有引起線性失真的第一部件和引起非線性失真的第二部件，并且所述第一組部件的部件數(shù)量與所述第二組部件的部件數(shù)量相等。
3.一種用于廣播信息信號的發(fā)射系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括順序排列的第一組部件，其中每一個部件對信息信號執(zhí)行一種功能，所述第一組部件中的第一部件使信息信號產(chǎn)生偏離預(yù)期值的線性失真，所述第一組部件中的第二部件使信息信號產(chǎn)生偏離預(yù)期值的非線性失真；以及位于第一組部件上游的第二組部件，用于修正信息信號，以對所述第一組部件引起的偏離失真進(jìn)行補(bǔ)償，所述第二組部件中的第一部件修正信息信號以補(bǔ)償線性失真，所述第二組部件中的第二部件修正信息信號以補(bǔ)償非線性失真，所述第二組部件中的所述第一及第二部件順序排列以修正信號，按與失真產(chǎn)生相反的次序進(jìn)行失真補(bǔ)償。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述第一組部件中的所述第一部件位于所述第一組部件中所述第二部件的上游，而所述第二組部件中的所述第二部件位于所述第二組部件中所述第一部件的上游。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述第一組部件中第三部件使信息信號產(chǎn)生偏離預(yù)期值的線性失真，所述第二組部件中的第三部件修正信息信號，以對所述第一組部件中所述第三部件引起的線性失真進(jìn)行補(bǔ)償，所述第一組部件中的所述第三部件位于所述第一組部件中所述第二部件的下游，而所述第二組部件中的所述第二部件位于所述第二組部件中所述第三部件的下游。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述第一組部件中的所述第二部件位于所述第一組部件中所述第一部件的上游，而所述第二組部件中的所述第一部件位于所述第二組部件中所述第二部件的上游，所述第一組部件的部件數(shù)量與所述第二組部件的部件數(shù)量相等。
7.一種用于廣播信息信號的發(fā)射系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有一信號路徑，沿該路徑信號朝天線方向往前，所述系統(tǒng)包括位于信號路徑上的第一部件，用于對信息信號執(zhí)行一種功能，所述第一部件使信息信號產(chǎn)生偏離預(yù)期值的非線性失真；位于信號路徑上的第二部件，用于對信息信號執(zhí)行一種功能，所述第二部件使信息信號產(chǎn)生偏離預(yù)期值的線性失真；位于信號路徑上的第三部件，用于對信息信號執(zhí)行一種功能，所述第三部件使信息信號產(chǎn)生偏離預(yù)期值的線性失真，所述第二及第三部件組合在一起，沿信號路徑位于所述第一部件的上游或下游；位于信號路徑上的第四部件，用于修正信息信號以補(bǔ)償由所述第一部件引起的非線性失真；位于信號路徑上的第五部件，用于修正信息信號以補(bǔ)償由所述第二部件引起的線性失真；以及位于信號路徑上的第六部件，用于修正信息信號以補(bǔ)償由所述第三部件引起的線性失真，所述第五及第六部件組合在一起，沿信號路徑位于所述第四部件的上游或下游，所述第五及第六部件相對于所述第四部件的上游/下游位置與所述第二及第三部件相對于所述第一部件的上游/下游位置相反。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述第二部件位于所述第三部件的上游，所述第五部件位于所述第六部件的下游；或者所述第二部件位于所述第三部件的下游，所述第五部件位于所述第六部件的上游；最好是將所述第五及第六部件合并在一起，以便同時補(bǔ)償由所述第二及第三部件造成的線性失真。
9.一種適用于射頻發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的失真補(bǔ)償裝置，其中該射頻發(fā)射機(jī)系統(tǒng)包括一個用于對要發(fā)射的數(shù)字信號進(jìn)行處理的輸入電路；一個用于將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬形式的數(shù)-模轉(zhuǎn)換器；一個用于對模擬信號進(jìn)行射頻載波調(diào)制的上變換器；至少一個射頻濾波器電路和至少一個射頻放大器電路，其中濾波器和放大器電路使調(diào)制過的射頻載波產(chǎn)生線性及非線性失真，該失真補(bǔ)償裝置包括在輸入電路與數(shù)-模轉(zhuǎn)換器之間連接的自適應(yīng)數(shù)字信號失真補(bǔ)償電路，用于對要送到數(shù)-模轉(zhuǎn)換器上的數(shù)字信號進(jìn)行處理，所述自適應(yīng)數(shù)字信號失真補(bǔ)償電路響應(yīng)來自射頻濾波器和放大器電路的輸出信號，對數(shù)字信號進(jìn)行修正，以對該數(shù)字信號提供線性及非線性補(bǔ)償，對數(shù)字信號進(jìn)行補(bǔ)償?shù)拇涡蚺c濾波器和放大器電路連接的次序相反。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的失真補(bǔ)償裝置，其中射頻放大器電路耦合到一個輸出電路上，輸出信號從輸出電路送到所述自適應(yīng)數(shù)字信號失真補(bǔ)償電路，以針對輸出電路引入的失真修正數(shù)字信號；針對輸出電路引入的失真對數(shù)字信號進(jìn)行的這種修正，是由所述自適應(yīng)數(shù)字信號失真補(bǔ)償電路進(jìn)行序列補(bǔ)償中的第一個；所述自適應(yīng)數(shù)字信號失真補(bǔ)償電路中包括多個串連的補(bǔ)償電路，用于按順序修正數(shù)字信號；所述補(bǔ)償電路中包括線性及非線性補(bǔ)償電路，它們的連接次序與由濾波器、放大器及輸出電路引入的線性及非線性失真的次序相反；并且射頻發(fā)射機(jī)最好包括一系列順序相連的第一濾波器、第一放大器、第二濾波器、第二放大器的組合，其中濾波器電路引入線性失真，而放大器引入非線性失真；所述自適應(yīng)數(shù)字信號失真補(bǔ)償電路包括一系列順序相連的補(bǔ)償電路組合，即響應(yīng)第二放大器輸出的第一非線性補(bǔ)償電路、響應(yīng)第二濾波器輸出的第一線性補(bǔ)償電路、響應(yīng)第一放大器輸出的第二非線性補(bǔ)償電路以及響應(yīng)第一濾波器輸出的第二線性補(bǔ)償電路。
11.一種數(shù)字電視射頻發(fā)射機(jī)系統(tǒng)，其中包含一個用于對要發(fā)射的數(shù)字電視信號進(jìn)行處理的輸入電路；一個用于將數(shù)字電視信號轉(zhuǎn)換為模擬形式的數(shù)-模轉(zhuǎn)換器；一個用于對電視模擬信號進(jìn)行射頻載波調(diào)制的上變換器；至少一個射頻濾波器電路和至少一個射頻放大器電路，其中所述濾波器和放大器電路使調(diào)制過的射頻載波電視信號產(chǎn)生線性及非線性失真；一個用于接收來自所述濾波器和放大器電路的輸出射頻載波電視信號、并對這些輸出信號進(jìn)行下變換的下變換器；一個用于將來自所述濾波器和放大器電路并經(jīng)過下變換的模擬電視信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器；以及連接在所述輸入電路與所述數(shù)-模轉(zhuǎn)換器之間的自適應(yīng)數(shù)字信號失真補(bǔ)償電路，用于對要送到所述數(shù)-模轉(zhuǎn)換器上的數(shù)字信號進(jìn)行處理，所述自適應(yīng)數(shù)字信號失真補(bǔ)償電路響應(yīng)來自所述模-數(shù)轉(zhuǎn)換器的、對應(yīng)于所述濾波器和放大器電路的輸出的數(shù)字信號，對數(shù)字電視信號進(jìn)行修正，以對該數(shù)字電視信號提供線性及非線性補(bǔ)償，應(yīng)用于數(shù)字電視信號的補(bǔ)償就是按這樣的次序進(jìn)行的。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的數(shù)字電視射頻發(fā)射機(jī)，其中，所述自適應(yīng)數(shù)字信號失真補(bǔ)償電路中包括多個串連的補(bǔ)償電路，用于順序修正數(shù)字電視信號，所述補(bǔ)償電路中包括線性及非線性補(bǔ)償電路，它們的連接次序與由所述濾波器及放大器電路引起的線性及非線性失真的次序相反；所述放大器電路耦合到一個輸出電路上，輸出信號從所述輸出電路送到所述自適應(yīng)數(shù)字信號失真補(bǔ)償電路，以針對所述輸出電路引入的失真修正數(shù)字電視信號；針對輸出電路引入的失真對數(shù)字電視信號進(jìn)行的這種修正，是由所述信號分布式補(bǔ)償電路進(jìn)行序列補(bǔ)償中的第一個；最好采用包括第一及第二濾波器電路的至少一個濾波器電路，以及包括第一及第二放大器電路的至少一個放大器電路，所述濾波器及放大器電路為一系列順序相連的所述第一濾波器電路、所述第一放大器電路、所述第二濾波器電路及所述第二放大器電路的組合，其中所述濾波器電路引入線性失真，而所述放大器電路引入非線性失真；所述自適應(yīng)數(shù)字信號失真補(bǔ)償電路中包括一系列順序相連的補(bǔ)償電路組合，即響應(yīng)所述第二放大器電路輸出的第一非線性補(bǔ)償電路、響應(yīng)所述第二濾波器電路輸出的第一線性補(bǔ)償電路、響應(yīng)所述第一放大器電路輸出的第二非線性補(bǔ)償電路以及響應(yīng)所述第一濾波器電路輸出的第二線性補(bǔ)償電路。
全文摘要
發(fā)射系統(tǒng)(14)廣播一個信息信號。在系統(tǒng)(14)內(nèi),當(dāng)該信號經(jīng)過處理并朝廣播天線傳送時,幾個部件(如20－24)會對該信息信號造成失真。引起失真的部件集(20－24)表示為第一組,沿朝天線方向的信號路徑(12)順序排列。第一組部件(20－24)執(zhí)行包括放大等多種功能,但其中每個部件都會使信息信號偏離預(yù)期值產(chǎn)生失真。第二組部件(如28－32)用來修正信息信號以對第一組部件(20－24)引起的偏離失真進(jìn)行補(bǔ)償。第二組部件(28－32)位于第一組部件(20－24)的上游。第二組部件(28－32)順序排列以修正信息信號,按與失真產(chǎn)生相反的次序進(jìn)行失真補(bǔ)償。
文檔編號H04L27/36GK1355954SQ00808871
公開日2002年6月26日 申請日期2000年5月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月14日
發(fā)明者埃德溫·R·特維切爾, 羅伯特·普勞卡 申請人:哈里公司