[發(fā)明專利]用于多天線系統(tǒng)中的面向波束的前饋架構系統(tǒng)及方法

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• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113346930A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設計）人: 梁真;郭銳;姜少之;吳曉峰
• 申請（專利權）人: 梁真;郭銳;姜少之;吳曉峰
• 主分類號: H04B7/04
• 分類號: H04B7/04;H04B7/0408;H04B7/06
• 代理公司: 湖南楚墨知識產(chǎn)權代理有限公司 43268
• 代理人: 王磊

本發(fā)明公開了用于多天線系統(tǒng)中的面向波束的前饋架構系統(tǒng)及方法，屬于天線系統(tǒng)技術領域，包括DPD執(zhí)行器、DPD估計器和模擬前饋，所述DPD執(zhí)行器、DPD估計器和模擬前饋AFF一端接收輸入信號x(n),所述DPD執(zhí)行器和DPD估計器輸出信號y(n)與TX芯片組連接，其中TX芯片組輸出端一一對應連接移相器PS，相器PS輸出端接在功率放大器PA上。本發(fā)明提出的用于多天線系統(tǒng)中的面向波束的前饋架構系統(tǒng)及方法，通過一組輔助發(fā)射機ATX來改善PA輸出處的相鄰信道泄漏率ACLR和誤差矢量測量EVM，通過線性PA進行放大，通過耦合器將其與原始信號相加，抵消信號與原始信號的相位相反，估計和補償主RF路徑和FF路徑的非理想因素。

技術領域

本發(fā)明涉及5G技術領域，特別涉及用于多天線系統(tǒng)中的面向波束的前饋架構系統(tǒng)及方法。

背景技術

在最近針對5G系統(tǒng)的提案中，射頻鏈(radio frequency,RF)的數(shù)量高達數(shù)十甚至數(shù)百，這被稱為大規(guī)模MIMO。有源天線系統(tǒng)(Active Antenna System,AAS)是大規(guī)模MIMO的具體實現(xiàn)，它集成了天線和收發(fā)器以達到更緊湊的尺寸。射頻鏈的大量增加不僅擴大了發(fā)射機的體積，而且產(chǎn)生了更強的非線性失真。因此，必須采用更有效的功率放大器(poweramplifier,PA)線性化技術。

與眾所周知的用于宏站的線性化技術不同，用于AAS的線性化技術則面臨更多的挑戰(zhàn)。首先，如果仍然在天線空間中實現(xiàn)線性化，則需要大量的計算來處理每個天線的信號。提出了一種低成本的解決方案，其中線性化在波束空間中完成。所有天線一起計算系數(shù)，避免了在每個天線上計算而消耗巨大的資源。其次，在線性化中還必須考慮天線之間的串擾。對AAS中包含串擾的線性化給出了很多研究結(jié)果。

有兩種主要的線性化技術，即數(shù)字預失真(digital-predistortion,DPD)和前饋(feedforward,FF)。DPD可以通過在數(shù)字域中使PA前面的信號失真來補償PA的非線性。FF則可以通過在PA的輸出上加上殘余誤差來消除發(fā)射泄露。據(jù)我們所知，目前，僅提出DPD作為AAS的線性化技術。尚未有針對AAS的FF解決方案。

另一方面，所有RF鏈的幅度和相位都應在波束成形之前對齊。然而硬件電路本身不能保證這種對齊。因此，AAS必須使用天線校準(Antenna Calibration,AC)。為了部署AC，3GPP提出了一種附加的耦合器網(wǎng)絡，也被稱為無線電分配網(wǎng)絡(Radio DistributiveNetwork,RDN)。該網(wǎng)絡將所有濾波器單元(filter unit,FU)的輸出合并到AC端口中，并輸入給AC接收機。因此，AC可以根據(jù)在AC端口接收到的信號來調(diào)整增益和相位偏移。

為了了解信號在PA輸出端的狀態(tài)，必須使用觀察接收器(observation receiver,ORX)，它通過耦合器連接到PA輸出。值得一提的是，ORX連接到PA和FU之間的耦合器，而AC連接到FU和天線之間的RDN。原因如下：ORX需要接收未經(jīng)FU過濾的寬帶信號。而AC需要糾正整個RF通道，所以應盡可能放置在靠近天線的地方。

用當前的DPD方案來滿足天線端口的發(fā)射要求是一個挑戰(zhàn)。DPD的最終精度在很大程度上取決于其建模方法和模型的復雜性。在許多情況下，由于處理資源有限，DPD無法提供足夠的抑制，從而導致較高的頻譜再生。此外，不同的激勵信號也會產(chǎn)生不同的PA行為，這可能會使DPD難以應對。