用于3G基站的ISL5239數(shù)字預(yù)失真電路
摘 要： 本文介紹了基于ISL5239的數(shù)字預(yù)失真的原理,給出了WCDMA仿真開(kāi)發(fā)平臺(tái),并討論了在應(yīng)用中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。該ASIC可以實(shí)現(xiàn)對(duì)WCDMA 、CDMA2000和TD-SCDMA多載波基站基帶部分的數(shù)字預(yù)失真處理。
關(guān)鍵詞：ISL5239;自適應(yīng)數(shù)字預(yù)失真(DPD);WCDMA
在3G基站中通常采用效率比較低的A類功率放大器(PA),滿足WCDMA協(xié)議規(guī)范要求的PA在A類狀態(tài)下的工作效率不高于10%。PA的線性化技術(shù)就是在改善PA線性化的同時(shí)提高其效率的技術(shù),PA線性化設(shè)計(jì)一直是3G基站設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題之一。
數(shù)字基帶預(yù)失真技術(shù)由于在工作頻率較低的中頻實(shí)現(xiàn),應(yīng)用了數(shù)字處理技術(shù),適應(yīng)性強(qiáng),并且通過(guò)增加對(duì)信號(hào)的采樣頻率和增大量化階數(shù)的辦法來(lái)抵消高階互調(diào)失真,因此成為一種很有發(fā)展前途的方法。本文結(jié)合基于一維查找表的復(fù)增益數(shù)字預(yù)失真ASIC芯片ISL5239,介紹了WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA多載波基站PA的線性化設(shè)計(jì)。
圖 1 基于ISL5239的閉環(huán)WCDMA數(shù)字中頻預(yù)失真結(jié)構(gòu)框圖
圖 2 尋址模塊框圖
ISL5239的硬件構(gòu)架
ISL5239的硬件構(gòu)架主要由含有查找表的預(yù)失真單元、輸入/輸出格式轉(zhuǎn)換單元、輸入捕獲存儲(chǔ)器、反饋捕獲存儲(chǔ)器和外部處理器接口等部分構(gòu)成。這些部分可以由寄存器來(lái)靈活配置。ISL5239的輸入/輸出接口能夠達(dá)到125MHz采樣率和20MHz信號(hào)帶寬,對(duì)于20MHz帶寬的信號(hào)具備抑止5階互調(diào)失真能力。該芯片的核心是一維查找表(LUT),片內(nèi)有2個(gè)查找表,一個(gè)用于在線查找,另一個(gè)用于備份,通過(guò)處理器接口可以隨時(shí)切換。查找表有三種尋址操作供選擇,分別對(duì)應(yīng)輸入信號(hào)的線性功率、線性幅度或者對(duì)數(shù)功率尋址。芯片帶有輸入和反饋捕獲存儲(chǔ)器,16-bit 的外部處理器接口可以對(duì)片內(nèi)所有的寄存器和存儲(chǔ)空間進(jìn)行操作。借助DSP可以對(duì)查找表進(jìn)行自適應(yīng)更新運(yùn)算,也方便對(duì)芯片各部分的配置進(jìn)行更改以適應(yīng)不同體制的設(shè)計(jì)。芯片內(nèi)部的記憶效應(yīng)和溫度效應(yīng)補(bǔ)償接口,可以對(duì)外部射頻PA進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。內(nèi)置I/Q均衡器用于對(duì)外部模擬調(diào)制電路對(duì)I/Q的幅度和相位不均衡失真進(jìn)行補(bǔ)償。
仿真開(kāi)發(fā)平臺(tái)介紹
Intersil公司提供了ISL5239 WCDMA的評(píng)估板,該平臺(tái)可用于對(duì)ISL5239進(jìn)行評(píng)估,或者定制自適應(yīng)算法的研究。評(píng)估板在硬件結(jié)構(gòu)上包含ISL5239 ASIC、USB接口、CPLD等部分。使用CPLD來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)失真閉環(huán)控制的仿真,在windows操作系統(tǒng)下可以借助USB接口對(duì)評(píng)估板操作。在評(píng)估軟件方面,該評(píng)估板提供了基于windows 的圖形界面(GUI)應(yīng)用程序,用來(lái)訪問(wèn)ISL5239的所有內(nèi)部寄存器、存儲(chǔ)器和LUT表項(xiàng)。可以將評(píng)估板置入一個(gè)實(shí)際的系統(tǒng)中進(jìn)行評(píng)估。除此之外,該評(píng)估板中還提供了使用Matlab軟件來(lái)模擬PA和運(yùn)行自適應(yīng)算法的接口和工具箱。
在該評(píng)估板中,Matlab自適應(yīng)算法模塊采用了最小均方誤差法。程序中包含了數(shù)字預(yù)失真的輸入控制、反饋控制、當(dāng)前查找表自適應(yīng)更新、尋址操作和產(chǎn)生新的查找表。
應(yīng)用舉例和幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題
ISL5239配合Intersil 公司的數(shù)字上變頻器和下變頻器,可以構(gòu)成帶有數(shù)字預(yù)失真WCDMA單載波數(shù)字中頻方案,如圖 1所示。ISL5217 是一個(gè)4通道數(shù)字上變頻器,16-bit 的I/Q信號(hào),在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)QPSK調(diào)制,數(shù)字濾波和過(guò)采樣的功能。 ISL5416是一個(gè)4通道的數(shù)字下變
