[发明专利]一种针对无源多波束发射机的数字预失真系统及方法

说明书

本发明公开了一种针对无源多波束发射机的数字预失真系统及方法，所述系统包括逆信号生成模块、补偿信号生成模块、功率放大器、无源波束成形网络、发射天线阵列、反馈回路接收天线、信号分解模块、逆信号系数提取模块、反向计算模块和补偿信号系数提取模块。为实现上述的无源多波束发射机的数字预失真系统，本发明还提供一种针对无源多波束发射机的数字预失真方法，该方法基于信号建模技术和数字预失真技术，解决了无源多波束发射机中的非线性和波束干扰问题，能够以较低的代价实现目标波束的完全线性化。

技术领域

本发明属于数字预失真技术，具体涉及一种针对无源多波束发射机的数字预失真系统及方法。

背景技术

在未来的第五代移动通信(5G)系统的多用户场景中，多波束技术将成为一种较为理想的方法来实现低干扰的高速数据传输，由于结构简单、功耗小和价格相对较低，无源多波束系统被广泛研究。和目前的移动通信系统面临的困境一样，为了保证系统的工作效率，射频功率放大器必须工作在非线性区域，由此带来的非线性失真将会影响信号的质量。

伴随着数字信号处理技术的快速发展，数字预失真技术凭借其成本低以及高精度等优点，成为目前消除功率放大器非线性失真的主流技术。通常来说，采用无源波束成形网络可以使一个功率放大器对应一个波束，则线性化功率放大器就可以线性化对应的波束。然而，由于同时产生多个波束，必定会面临多个波束之间的干扰问题，即使实现了波束的线性化，波束之间的干扰依旧会严重降低通信质量。因此，直接将传统的数字预失真技术应用于无源多波束系统是不可行的。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种针对无源多波束发射机的数字预失真系统，本发明的另一个目的是提供一种针对无源多波束发射机的数字预失真方法，旨在解决目标波束的非线性失真和波束的干扰问题。

技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的针对无源多波束发射机的数字预失真系统，包括逆信号生成模块，目标波束的输入信号经过逆信号生成模块产生目标波束的逆信号，各个干扰波束的输入信号同时经过补偿信号生成模块产生补偿信号，补偿信号和逆信号叠加之后送入逆信号系数提取模块和目标功率放大器；同时，各个干扰波束的输入信号送到补偿信号系数提取模块和对应的功率放大器；所有功率放大器的输出同时送入无源波束成形网络并通过发射天线阵列辐射出去；目标波束位置上的反馈回路接收天线接收到信号，在信号分解模块里分解得到目标波束的输出信号和各个干扰波束的输出信号后送入到逆信号系数提取模块和反向计算模块，一方面，在逆信号系数提取模块中提取系数送入逆信号生成模块用于更新系数，另一方面，在反向计算模块计算得到输出值送入补偿信号系数提取模块计算得到系数然后送入补偿信号生成模块用于更新系数。

进一步，所述逆信号生成模块包括逆信号生成模型，逆信号生成模型如式(1)所示：

其中，M表示记忆深度，K为非线性阶数，x(n-m)为输入信号的第n-m个样本，n的取值范围由具体的采样时间决定，y(n)表示逆信号生成模块产生的逆信号，a_km代表非线性阶数取k记忆深度取m的项的系数。

进一步，所述补偿信号生成模块包括补偿信号生成模型，补偿信号生成模型如式(2)所示：

其中，Q_l表示第l个输入信号的记忆深度，P_l为第l个输入信号的非线性阶数，L表示输入信号的个数，x_l(n-q)为第l个输入信号的第n-q个样本，n的取值范围由具体的采样时间决定，z(n)表示补偿信号生成模块产生的补偿信号，b_lpq是第l个信号对应的非线性阶数取p记忆深度取q的项的系数。

进一步，所述信号分解模块包括信号分解模型，信号分解模型如式(3)所示：