用于3G基站的ISL5239数字预失真电路
摘 要： 本文介绍了基于ISL5239的数字预失真的原理,给出了WCDMA仿真开发平台,并讨论了在应用中的几个关键问题。该ASIC可以实现对WCDMA 、CDMA2000和TD-SCDMA多载波基站基带部分的数字预失真处理。
关键词：ISL5239;自适应数字预失真(DPD);WCDMA
在3G基站中通常采用效率比较低的A类功率放大器(PA),满足WCDMA协议规范要求的PA在A类状态下的工作效率不高于10%。PA的线性化技术就是在改善PA线性化的同时提高其效率的技术,PA线性化设计一直是3G基站设计的关键问题之一。
数字基带预失真技术由于在工作频率较低的中频实现,应用了数字处理技术,适应性强,并且通过增加对信号的采样频率和增大量化阶数的办法来抵消高阶互调失真,因此成为一种很有发展前途的方法。本文结合基于一维查找表的复增益数字预失真ASIC芯片ISL5239,介绍了WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA多载波基站PA的线性化设计。
图 1 基于ISL5239的闭环WCDMA数字中频预失真结构框图
图 2 寻址模块框图
ISL5239的硬件构架
ISL5239的硬件构架主要由含有查找表的预失真单元、输入/输出格式转换单元、输入捕获存储器、反馈捕获存储器和外部处理器接口等部分构成。这些部分可以由寄存器来灵活配置。ISL5239的输入/输出接口能够达到125MHz采样率和20MHz信号带宽,对于20MHz带宽的信号具备抑止5阶互调失真能力。该芯片的核心是一维查找表(LUT),片内有2个查找表,一个用于在线查找,另一个用于备份,通过处理器接口可以随时切换。查找表有三种寻址操作供选择,分别对应输入信号的线性功率、线性幅度或者对数功率寻址。芯片带有输入和反馈捕获存储器,16-bit 的外部处理器接口可以对片内所有的寄存器和存储空间进行操作。借助DSP可以对查找表进行自适应更新运算,也方便对芯片各部分的配置进行更改以适应不同体制的设计。芯片内部的记忆效应和温度效应补偿接口,可以对外部射频PA进行动态补偿。内置I/Q均衡器用于对外部模拟调制电路对I/Q的幅度和相位不均衡失真进行补偿。
仿真开发平台介绍
Intersil公司提供了ISL5239 WCDMA的评估板,该平台可用于对ISL5239进行评估,或者定制自适应算法的研究。评估板在硬件结构上包含ISL5239 ASIC、USB接口、CPLD等部分。使用CPLD来实现预失真闭环控制的仿真,在windows操作系统下可以借助USB接口对评估板操作。在评估软件方面,该评估板提供了基于windows 的图形界面(GUI)应用程序,用来访问ISL5239的所有内部寄存器、存储器和LUT表项。可以将评估板置入一个实际的系统中进行评估。除此之外,该评估板中还提供了使用Matlab软件来模拟PA和运行自适应算法的接口和工具箱。
在该评估板中,Matlab自适应算法模块采用了最小均方误差法。程序中包含了数字预失真的输入控制、反馈控制、当前查找表自适应更新、寻址操作和产生新的查找表。
应用举例和几个关键问题
ISL5239配合Intersil 公司的数字上变频器和下变频器,可以构成带有数字预失真WCDMA单载波数字中频方案,如图 1所示。ISL5217 是一个4通道数字上变频器,16-bit 的I/Q信号,在系统中实现QPSK调制,数字滤波和过采样的功能。 ISL5416是一个4通道的数字下变
