[發(fā)明專利]雙帶模擬多波束毫米波發(fā)射機的數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010965473.0
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112073343B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余超;吳倩;景建新;洪偉
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué);網(wǎng)絡(luò)通信與安全紫金山實驗室
• 主分類號: H04L25/49
• 分類號: H04L25/49
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 沈廉

本發(fā)明公開了一種雙帶模擬多波束毫米波發(fā)射機的數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)，包括雙帶多波束數(shù)字預(yù)失真模塊、發(fā)射鏈路、放大器、模擬波束成形網(wǎng)絡(luò)、雙帶數(shù)字預(yù)失真參數(shù)提取模塊、多波束數(shù)字預(yù)失真參數(shù)提取模塊；所述雙帶多波束數(shù)字預(yù)失真模塊由一個多波束數(shù)字預(yù)失真模塊和K個雙帶數(shù)字預(yù)失真模塊組成，多波束數(shù)字預(yù)失真能夠有效處理系統(tǒng)中多波束串?dāng)_，雙帶數(shù)字預(yù)失真能夠有效處理雙帶串?dāng)_和功率放大器固有的非線性。本發(fā)明還公開了一種雙帶模擬多波束毫米波發(fā)射機的預(yù)失真方法。本發(fā)明能夠有效處理多波束串?dāng)_，雙帶串?dāng)_，功率放大器非線性的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及毫米波數(shù)字預(yù)失真技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種雙帶模擬多波束毫米波發(fā)射機的數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

隨著智能終端的普及和通信數(shù)據(jù)速率需求的不斷增長，5G通信系統(tǒng)開始商業(yè)化部署，成為研究熱點。與此同時，人們開始探索6G的概念。可以肯定的是，6G愿景同時需要海量連接、可靠性、實時性和吞吐量需求。在這種情況下，單頻段窄帶已不能滿足需求，多頻段并行是提高頻譜效率的必然趨勢。為了提高5G毫米波通信系統(tǒng)和6G太赫茲通信系統(tǒng)的系統(tǒng)容量和穩(wěn)定性，需要大量的多輸入多輸出系統(tǒng)。目前主要有三種大規(guī)模MIMO波束形成體系結(jié)構(gòu)，分別是模擬波束成形、模擬-數(shù)字混合波束成形和全數(shù)字波束成形。模擬多波束陣列由于其成本低、工藝簡單等優(yōu)點，受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。

隨著頻譜效率的提高和帶寬的增寬，吞吐量大大提高，隨之而來的能效問題會更加嚴(yán)重。功率放大器是發(fā)射機中能耗最高的元件，為了保證系統(tǒng)的高工作效率，功率放大器通常工作在非線性區(qū)，這樣將導(dǎo)致帶內(nèi)失真和頻譜拓展等問題，從而降低通信質(zhì)量。

為了解決這一問題，數(shù)字預(yù)失真技術(shù)憑借其高精度低成本等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用在通信系統(tǒng)中，使得功率放大器在高效率工作的同時滿足線性要求。與傳統(tǒng)場景不同，雙帶模擬多波束毫米波發(fā)射機的數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)面臨更多挑戰(zhàn)：首先，功率放大器與傳統(tǒng)系統(tǒng)相似，將產(chǎn)生非線性失真和記憶效應(yīng)；其次，由于雙帶問題，將引入雙頻串?dāng)_失真；最后，多波束系統(tǒng)中不同波束將在空間中發(fā)生串?dāng)_。因此需要針對雙帶模擬多波束毫米波發(fā)射機系統(tǒng)提出新的數(shù)字預(yù)失真方案。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種雙帶模擬多波束毫米波發(fā)射機系統(tǒng)及方法，能夠有效處理雙帶串?dāng)_，多波束串?dāng)_，功率放大器非線性的問題。

技術(shù)方案：為達(dá)到此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明所述的雙帶模擬多波束毫米波發(fā)射機系統(tǒng)的數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)，該數(shù)字預(yù)失真數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)包括雙帶多波束數(shù)字預(yù)失真模塊、發(fā)射鏈路、放大器、模擬波束成形網(wǎng)絡(luò)、雙帶數(shù)字預(yù)失真參數(shù)提取模塊、多波束數(shù)字預(yù)失真參數(shù)提取模塊；所述雙帶多波束數(shù)字預(yù)失真模塊由一個多波束數(shù)字預(yù)失真模塊和K個雙帶數(shù)字預(yù)失真模塊組成，輸入信號經(jīng)過雙帶多波束數(shù)字預(yù)失真模塊后得到預(yù)失真信號，預(yù)失真信號經(jīng)過發(fā)射鏈路和放大器后，放大器輸出信號進入模擬波束成形網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)天線陣列在空中輻射形成多波束；接收端天線采集空中每個主波束信號，對應(yīng)主波束采集信號與對應(yīng)預(yù)失真信號通過接受鏈路進入雙帶數(shù)字預(yù)失真參數(shù)提取模塊，計算出雙帶數(shù)字預(yù)失真模塊系數(shù)，如此計算出每個雙帶數(shù)字預(yù)失真模塊系數(shù)，更新所有雙帶數(shù)字預(yù)失真模塊；所有波束的主波束信號和所有輸入信號進入多波束數(shù)字預(yù)失真參數(shù)提取模塊，計算多波束數(shù)字預(yù)失真模塊系數(shù)，更新多波束數(shù)字預(yù)失真模塊。

所述雙帶多波束數(shù)字預(yù)失真模塊能夠解決雙帶串?dāng)_，多波束串?dāng)_，功率放大器非線性的問題。

所述模擬波束成形網(wǎng)絡(luò)為巴特勒矩陣結(jié)構(gòu)，對輸入信號能夠產(chǎn)生一組相移。

本發(fā)明的雙帶模擬多波束毫米波發(fā)射機的數(shù)字預(yù)失真方法包括以下步驟：

S1：為獲得多波束串?dāng)_的系數(shù)，首先省略多波束數(shù)字預(yù)失真模塊，輸入信號經(jīng)過雙帶數(shù)字預(yù)失真模塊產(chǎn)生預(yù)失真信號；

S2：步驟S1的預(yù)失真信號經(jīng)過發(fā)射鏈路、功率放大器、模擬波束成形網(wǎng)絡(luò)、在空中輻射形成波束，接收端采集每個主波束信號，得到采集信號；