[发明专利]一种自适应模拟正交调制失衡补偿方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟正交调制失衡补偿方法和装置，特别是一种宽带数字预失真系统中的自适应模拟正交调制失衡补偿方法和装置。

背景技术

在未来的下一代移动通信系统中，基于OFDM(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，正交频分复用)调制技术发射机中的宽带数字预失真系统，改善宽带功率放大器的线性度、提高宽带功率放大器的工作效率成为技术难题。目前，基于数字预失真技术的宽带功率放大器线性化系统正逐步成为研究热点。

随着射频集成电路技术的飞速发展，基于模拟正交调制/解调的直接变换发射/接收机方案被广泛应用于现代各种通信系统之中，包括多载波OFDM系统，WIMAX(WorldInteroperability for Microwave Access，全球微波接入互操作性)宽带无线接入系统，3GLTE(Long TermEvolution)移动通信系统和以及下一代移动通信系统4G等。为了实现宽带数字预失真系统，常常采用AQM(Analog Quadrature Modulator，模拟正交调制器)，而不是DQM(Digital Quadrature Modulatior，数字正交调制器)来实现宽带RF发射机子系统。采用AQM直接上变频的一个好处是使用了两个DAC(Digital to AnalogConverter，数模转换器)，相对于DQM而言，可以达到两倍的可用传输带宽。在直接上变频发射机的结构中，自适应数字预失真系统的实现如图1所示，基带信号模块101产生OFDM基带信号经过DPD(Digital Predistorter，数字预失真器)模块102，数模转换DAC模块103，滤波后，再经过AQM器件104调制到射频信号，最后通过WPA(WidebandPower Amplifier，宽带功率放大器)模块105放大后送给天线发射，图中未画出天线。同时，输出射频信号耦合一部分RF信号送入Demod(Demodulator，正交解调器)模块106，解调后经过滤波、ADC(Analog to Digital Converter，模数转换器)模块107后交给DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)108处理，与输入参考信号进行比较，完成自适应算法来调整预失真系数的大小。

但是，采用AQM器件作为上变频器架构，需要考虑两个主要的模拟损害分别为AQM不平衡和直流偏置。AQM不平衡主要表现为DAC电路和RF AQM电路上的基带I和Q信道之间存在增益，相位和群延迟的差异。直流偏置是DAC电路的基带I和Q信道所固有的。增益不平衡和相位不平衡将引起射频信号频谱相对本振信号产生镜像，而直流偏置将引起射频信号本振的泄露，它们都会恶化信号质量，增加接收端的误码率。

由于目前所使用的数字预失真器模型，不能表征模拟正交调制/解调器的非理想特性，这些非理想特性将会引起宽带功率放大器输出端的频谱再生，自适应宽带数字预失真技术无法进行校正，从而恶化了数字预失真的效果。另外，在如图1所示的结构框图中，由于AQM器件存在正交支路不平衡和直流偏置等非理想特性，将会对DSP中自适应算法产生影响，影响自适应算法收敛的速度，甚至会造成算法的不收敛，从而严重影响了自适应宽带数字预失真技术的收敛性能。因此，为了得到最好的预失真器性能，必须对此进行补偿。

一般DAC内部已经具备了AQM失衡补偿功能，现有的方法是先用手动调节寄存器的设置，不断修改DAC内部的寄存器参数设置，AQM补偿参数的选择主要依靠大量的反复调试和经验，直到本振泄露和镜像频谱最小，然后保存这个参数设置。而AQM器件的非理想特性是随着环境，温度和器件老化等外部条件的变化而使性能会发生一些变化，这样会增加设备维修的费用，这种通过手动调整AQM不平衡问题比较麻烦，并且手动调整是一件耗时且容易产生误差的方法，只能实现AQM失衡的静态补偿。

解决AQM失衡动态补偿问题，主要是对IQ不平衡，直流偏置进行动态补偿，动态补偿技术的核心是AQM失衡动态补偿算法，目前的补偿方法难于有效，快速对AQM失衡补偿器进行调整，不能实现快速的动态补偿。而PSO(Particle Swarm Optimization，粒子群优化)算法是一种高度的并行优化算法，简单，容易实现，收敛速度快，目前PSO算法已被广泛应用于函数优化，神经网络训练以及其他应用领域，但还未见将其用于AQM失衡补偿问题中。

发明内容