[发明专利]一种面向百兆赫兹信号带宽功放的高效预失真方法有效

专利信息
申请号: 202011584522.2 申请日: 2020-12-28
公开(公告)号: CN112787601B 公开(公告)日: 2022-05-20
发明(设计)人: 胡欣;韩康;刘志军;孙琳琳;张孙;王卫东 申请(专利权)人: 北京邮电大学
主分类号: H03F1/32 分类号: H03F1/32
代理公司: 北京永创新实专利事务所 11121 代理人: 祗志洁
地址: 100876 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 面向 百兆 赫兹 信号 带宽 功放 高效 失真 方法
【说明书】:

发明为一种面向百兆赫兹信号带宽功放的高效预失真方法,属于无线通信技术领域。本发明的预失真方法只对功率放大器(PA)的部分输出信号进行线性化补偿,采用多相DPD(数字预失真)结构;本发明在数字预失真系统中增加智能信号处理模块,智能信号处理模块根据要补偿的DPD线性化带宽设置半带滤波器个数,结合源信号参数计算ADC(模数转化)欠采样因子和多相DPD分支数目,并对欠采样信号和DPD的输出信号做相关性计算获取时延,以保证参数训练时两个数据信号对齐。本发明可同时联动降低DPD数据吞吐量和反馈回路采样带宽,实现灵活设置DPD数据吞吐量,节约DPD的硬件实现成本。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域,具体涉及一种面向百兆赫兹信号带宽功放的高效预失真方法。

背景技术

功率放大器(Power Amplifier,PA)在无线通信系统中扮演着重要的角色,它用于将已调制的信号放大到一定的功率值,再通过天线发射以确保接收机可以接收到高信噪比信号,保证通信质量。PA在工作点接近饱和时的非线性将导致发射信号的带内失真,同时还会出现频谱泄露而导致邻道干扰,进而严重影响通信质量。另外,当PA在工作点远离饱和区,接近线性区时,发射信号将要求PA的输出功率有一定的回退量,但这会显著降低PA的使用效率。为了兼顾频谱的有效性和功放的有效性,数字预失真(Digital Predistortion,DPD)技术凭借成本低、易于实现等优点成为最有效且广泛应用的功放线性化技术之一。

随着无线通信技术的发展,系统的数据速率越来越高,导致调制信号带宽变宽,5G通信技术中调制信号带宽大于100MHz,如果采用传统单相体系结构实现DPD,这对于FPGA的硬件时钟频率要求将超过系统所能达到的最大时钟频率,所以近年来提出采用多相体系结构实现DPD,以适应无线通信系统中越来越高的数据速率要求。另外,DPD技术一般采用数字电路搭建,模拟数字转换器ADC是必不可少的信号采集器件。由于存在非线性,信号经过功放后频谱将会展宽。为了全部PA输出的非线性信号而进一步求得预失真器的特性,假设考虑5阶非线性,那么至少需要分析5倍输入信号带宽频谱。也就是说,ADC的采样速率应不低于5倍输入信号带宽。但是,随着调制信号带宽的不断增大,例如5G新射频毫米波通信信号带宽400MHz,那么PA的输出信号带宽2GHz,ADC采样速率也将4Gsps,这使得ADC的采样速率同样面临严峻挑战,同时也必将导致硬件实现成本的增加。所以从降低ADC采样速率的角度出发,需要考虑采用有效的欠采样方案实现对PA输出信号的采集。

目前对于DPD多相体系结构和欠采样的研究已经取得一定的进展,但是研究工作并没有考虑DPD的数据吞吐量问题。

发明内容

本发明针对目前宽带通信系统中,PA线性化时所要求的高ADC采样速率和大DPD数据吞吐量问题,提出一种面向百兆赫兹信号带宽功放的高效预失真方法,在解决PA线性化问题,保证频谱有效性和功放有效性的同时,可降低ADC的采样速率和DPD的数据吞吐量,节约带宽资源,降低硬件实现成本,降低功耗。

本发明提供的一种面向百兆赫兹信号带宽功放的高效预失真方法,包括如下步骤:

步骤一、在数字预失真系统中增加智能信号处理模块,在智能信号处理模块中执行:

(1)智能信号处理模块根据源信号的带宽BWs和速率SRs以及要补偿的DPD线性化带宽BWl,设置插值模块中的半带滤波器个数p,以控制DPD数据吞吐量NDPD,其中,BWl=NDPD=2p×SRs

(2)智能信号处理模块计算ADC欠采样因子F和合适的多相DPD分支数目q,如下:

其中,SRNS为奈奎斯特采样率,fclk为数字预失真系统的时钟频率,ceil(·)表示向上取整运算;

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