[发明专利]一种发射机射频非理想特性矫正方法

说明书

技术领域个

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种发射机射频非理想特性矫正方法。

背景技术

随着高速无线通信系统的普及，大量新兴的多媒体内容和应用场景加大了人们对于数Gbps甚至更高速率通信的需求。为了给新应用场景提供足够的传输带宽，常规的6GHz以下的通信频段已经不能满足需求，因此越来越多的学者将研究重心转移到了拥有大量频谱资源的毫米波频段和太赫兹频段。在实现高频段通信和保证系统灵活性的同时，模拟电路设计必须在系统的线性度、电路带宽、复杂度和功耗方面进行权衡。由于收发机在基带而不是中频段对信号进行放大和滤波等处理，收发机放大器和主动滤波器件需要的电流更小，保证了系统的功耗效率。但是，直接变频收发机却面临各种射频非理想特性问题，比如直流偏置、I/Q不平衡(In-phase/Quadrature Imbalance)和相位噪声等。

发射机中I/Q不平衡的负面影响表现在两个方面：带内镜像频率干扰和功率放大器线性化电路的性能。当频带宽度达到100MHz以上时，I/Q不平衡就很难从电路设计角度完全消除。I/Q不平衡的主要来源为I/Q两路的本振信号不匹配造成的非频选I/Q不平衡和I/Q两支路的滤波器、数模转换器等器件的频率响应不相同造成的频选I/Q不平衡。在设计宽带系统发射机I/Q不平衡矫正方案时，需要考虑I/Q不平衡的频选特性。除了I/Q不平衡，发射机模拟通道内的带内失真和载波泄漏也会造成系统性能下降。

为消除发射机非理想特性带来的影响，在数模转换之前，发射机在数字域对待发射的信号进行数字预失真处理。传统的数字预失真处理的方法有两种：一种是基于镜像干扰消除的预失真方案，发射机提前将待发射的信号与其自身的共轭信号按照一定的规则混合，利用预失真抵消掉随后引入的镜像干扰。在这种方案中，发射机的带内失真不会被矫正；另一种预失真方案是发射机带内均衡的方案，发射机分别对两个支路和其交叉串扰进行均衡处理，这种结构的优势在于可以处理发射机的带内失真和I/Q不平衡带来的串扰，本发明采用的数字预失真发射机是基于第二种方案。

传统文献的追踪算法往往需要对一个或者两个滤波器求逆，极大地增加了运算量，进而提高了算法的复杂度，而本文提出的方案不需要额外的矩阵求逆。在估计阶段，与其他文献复杂度相同的情况下，现有文献采用的是包络检测器作为反馈采样，因而会造成信号信息丢失过多，收敛较慢的情况。

发明内容

本发明所要解决的，就是针对上述问题，对于发射机存在的射频非理想特性，包括I/Q不平衡、带外失真、载波泄露，提出了一种基于数字预失真的发射机非理想特性纠正方案，采用数字预失真器，发射机分别对两个支路和其交叉串扰进行均衡处理，可以解决发射机带内失真和I/Q不平衡带来的串扰。本发明提出了一种自适应预失真方案，通过自适应或迭代处理，直接估计矫正系统所需要的逆响应，避免先估计I/Q支路的响应再求滤波器的额外复杂度。同时还提出了一种跟踪方案，在每次估计结束后，对预失真器系数进行更新。

本发明的技术方案是：一种发射机射频非理想特性矫正方法，所述非理想特性包括发射机I/Q不平衡、带内失真和载波泄露，其特征在于，所述矫正方法包括以下步骤：

S1、建立目标函数模型：

定义原始信号的频域表达式为：

X(ω)＝X_i(ω)+jX_q(ω)

X_i(ω)和X_q(ω)分别为I路和Q路信号的离散傅里叶变换；受发射机非理想特性影响后的输出信号为：

Y(ω)＝K₁(ω)X(ω)+K₂(ω)X(ω)+(d_i+jd_q)δ(ω)，

其中X(ω)＝X_i(ω)-jX_q(ω)为I/Q不平衡引入的共轭成分；

I/Q不平衡系数的频域形式K₁(ω)、K₂(ω)分别为：

K₁(ω)＝[H_i(ω)+e^jφtH_q(ω)]/2

K₂(ω)＝[H_i(ω)-e^jφtH_q(ω)]/2