[发明专利]一种基于失真分量度量DCM的功率回退度量方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于失真分量度量DCM的功率回退度量方法及系统。

背景技术

无线通信信号往往存在包络波动性大的问题，如OFDM信号。信号包络波动性大则需要功率放大器(power amplifier，PA)具有大的线性动态范围，否则，信号进入非线性区域，会引起严重的带外频谱扩展和带内失真。然而，在实际电路设计中一味增大功率放大器的线性范围是不可行的。

对功放输入信号进行一定的功率回退是避免信号进入非线性区域最简单直接的方法，但是，如果功率回退过小，则达不到通信标准中严格限定的系统非线性失真要求；反之，则会使PA效率降低。所以，准确预测所需要的功率回退量非常重要。

预测功放的功率回退量往往需要参考信号动态度量值。此外，基带波形设计中信号动态优化方法也需要准确的信号动态度量准则。因此，使用何种度量方法来度量信号包络动态十分关键。

目前，已有的两种度量手段：峰均功率比(peak-to-average power ratio，PAPR)和立方度量(cubic metric，CM)。基于假设：信号通过功率放大器后产生的非线性失真随着信号的PAPR减小而单调减小，PAPR利用峰值样点来预测信号的功率回退，然而，该假设已被证实不够充分。考虑简化的无记忆功率放大器的立方非线性模型：

y(n)＝G₁x(n)+G₃x(n)³，

其中，G₁和G₃分别表示功率放大器线性增益和立方非线性增益，x(n)表示功放输入信号。CM的定义式为：

其中，RCM＝rms[((|x(n)|)/rms[x(n)])³]是输入信号的原始立方度量，rms[·]表示求均方根，RCM_ref为选取的参考信号的RCM值，H为常数。

从以上定义可知CM利用的是三阶非线性的全部功率来表征信号经过系统后产生的非线性失真进而预测功率回退量。相比于PAPR，CM被大量实验证明能够更加准确的预测带内失真和带外扩展，且已被3GPP采用。事实上，根据格莱姆-施密特(Gram-Schmidt)正交化理论，PA的立方非线性模型可分解成：

其中，d(n)是与x(n)正交的失真分量，因子γ保证了线性分量与失真分量之间的正交性。可见，三阶非线性中含有贡献于信号线性放大的部分，排除了线性分量后的d(n)才是影响系统性能的失真分量。因此，用CM来度量系统的非线性失真和信号的功率回退量仍然不够精确。

针对CM的不足，已有研究提出用带外立方度量(out-of-band cubic metric，OCM)来预测功放输入信号所需的功率回退量，如申请号为CN201410100963.9的发明专利。OCM利用的是三阶非线性输出的带外失真分量来预测功率回退，而影响系统整体性能的不仅仅是带外失真，还有直接影响信号质量的带内失真。因此，OCM仍然不够准确。此外，OCM只适用于非线性功放输入信号为OFDM调制方式的情况。相比之下，本发明中的DCM度量方法同时考虑了信号带内和带外失真，且不受输入信号调制类型限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于失真分量度量DCM的功率回退度量方法及系统，排除三阶非线性中的线性部分，采用三阶非线性功率中影响系统性能的失真分量来预测功率回退量。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于失真分量度量DCM的功率回退度量方法，包括功率回退量计算步骤、信号转换步骤和功率回退与放大步骤；

所述的功率回退量计算步骤包括以下子步骤：

S11：输入基带信号，并对所述基带信号进行计算获得DCM度量值，包括以下子步骤：

S111：计算基带信号的平均功率值P_av；

S112：计算失真分量功率值P_di；

S113：根据P_av值和P_di值计算DCM度量值；

S12：利用所述DCM度量值预测功率放大器的功率回退量；

所述的信号转换步骤包括以下子步骤：

S21：输入基带信号，并对所述基带信号进行DA转换；

S22：对完成DA转换的信号进行上变频操作；

所述的功率回退与放大步骤包括以下子步骤：