[發明專利]一種復合非線性注入式峰均功率比抑制與數字預失真方法

有效

• 申請號: 201710120176.4
• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN106850493B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 劉友江
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院電子工程研究所
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04L25/49
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 冉鵬程

本發明公開了一種復合非線性注入式峰均功率比抑制與數字預失真方法，涉及寬帶無線通信數字信號處理技術領域。本發明采用非線性多項式模型來實現對原始輸入信號的壓縮處理，并提供了一種全帶寬/帶內復合的高階非線性注入方法，用于實現PAPR抑制，并有效地避免了信號EVM和ACPR的明顯惡化，本發明能夠更好滿足無線通信信號傳輸的帶內帶外質量要求，能夠更好保證接收端的誤碼性能。

技術領域

本發明涉及涉及寬帶無線通信數字信號處理技術領域，涉及寬帶無線通信發射機的基帶信號峰均功率比抑制與數字預失真方法，更具體地說，涉及一種復合非線性注入式峰均功率比抑制與數字預失真方法。

背景技術

隨著移動無線通信的飛速發展，通信系統已經廣泛采用具有較高峰均功率比的非恒包絡調制體制信號(如QAM)，這類信號的使用大大地提高了無線頻譜利用效率；但是，在無線發射機中放大傳輸過程中，非恒包絡的高峰均功率比信號會對射頻功率放大器的非線性變得比傳統恒包絡信號更加敏感，一方面會不得不迫使功率放大器工作在效率較低的回退區，另一方面也會在放大器輸出信號中產生嚴重的非線性失真，影響無線信號的正常發射。

峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio,簡稱PAPR)，是指通信系統的基帶調制信號的峰值功率與平均功率的比值。PAPR越低越有利于無線發射機電路的設計，會使得無線發射機具有更高的功率效率。但是，對于給定的基帶編碼、調制方式和載波設計方式，所形成的原始基帶調制信號的PAPR是固定的(例如8dB),為了使得無線發射機射頻功率放大器更高效工作，現代通信中的無線發射機常常在已經調制好的基帶信號后采用PAPR抑制方法，使得基帶調制信號的PAPR得以削減。

數字預失真(Digital Predistortion,簡稱DPD)，是現代通信無線發射機中最基本的數字模塊之一，DPD模塊位于PAPR抑制模塊之后，通過對輸入信號(即PAPR抑制后的信號)進行非線性的預處理，構建與射頻功率放大器非線性相反的非線性，從而使得DPD輸出的信號經過射頻功率放大器后，最終在放大器輸出端得到線性的輸出信號，該線性輸出信號理論上與DPD模塊的輸入信號(即PAPR抑制后的信號)相等。

但是，PAPR抑制方法由于是改變了原始基帶調制信號的特性，會在PAPR抑制后的信號中產生一定的失真，造成解調后的信號星座點產生一定擴散，降低信號的誤差矢量幅度(Error Vector Magnitude,簡稱EVM)和惡化誤碼率(Bit Error Rate,簡稱BER)性能。因此，無線發射機的輸出信號即使在經過理想的DPD后，也會存在一定的EVM誤差，這種誤差直接受限于PAPR抑制方法所產生的EVM誤差。

傳統的PAPR抑制方法有迭代限幅濾波法(Iterative Clipping and Filtering,簡稱ICF)、帶限濾波誤差抵消法(Bandpass Decresting)、峰值抵消法(PeakCancellation)等，這些方法都會對原始基帶調制信號造成失真，因此屬于有失真的PAPR抑制方法。此外，還有一類無失真的PAPR抑制方法，諸如：編碼法、子載波預留法等，所得到的PAPR抑制后的信號被當做原始基帶調制信號發送，因此不存在因PAPR抑制而帶來的失真，但是這類方法的等效信息速率在相同信號帶寬和調制體制下，會比有失真PAPR抑制方法更低，且無失真的PAPR抑制方法通常受限于特定的通信體制(如OFDM)而不具有通用性。通常，有失真的PAPR抑制方法是一種更通用和更普遍的方法，能夠適用于任何無線通信體制，因此被廣泛研究和采用。研究的目的是如何以更小的信號失真代價得到更大的PAPR抑制比，而本發明也專注于有失真的PAPR抑制方法。