[发明专利]一种复合非线性注入式峰均功率比抑制与数字预失真方法

说明书

本发明公开了一种复合非线性注入式峰均功率比抑制与数字预失真方法，涉及宽带无线通信数字信号处理技术领域。本发明采用非线性多项式模型来实现对原始输入信号的压缩处理，并提供了一种全带宽/带内复合的高阶非线性注入方法，用于实现PAPR抑制，并有效地避免了信号EVM和ACPR的明显恶化，本发明能够更好满足无线通信信号传输的带内带外质量要求，能够更好保证接收端的误码性能。

技术领域

本发明涉及涉及宽带无线通信数字信号处理技术领域，涉及宽带无线通信发射机的基带信号峰均功率比抑制与数字预失真方法，更具体地说，涉及一种复合非线性注入式峰均功率比抑制与数字预失真方法。

背景技术

随着移动无线通信的飞速发展，通信系统已经广泛采用具有较高峰均功率比的非恒包络调制体制信号(如QAM)，这类信号的使用大大地提高了无线频谱利用效率；但是，在无线发射机中放大传输过程中，非恒包络的高峰均功率比信号会对射频功率放大器的非线性变得比传统恒包络信号更加敏感，一方面会不得不迫使功率放大器工作在效率较低的回退区，另一方面也会在放大器输出信号中产生严重的非线性失真，影响无线信号的正常发射。

峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio,简称PAPR)，是指通信系统的基带调制信号的峰值功率与平均功率的比值。PAPR越低越有利于无线发射机电路的设计，会使得无线发射机具有更高的功率效率。但是，对于给定的基带编码、调制方式和载波设计方式，所形成的原始基带调制信号的PAPR是固定的(例如8dB),为了使得无线发射机射频功率放大器更高效工作，现代通信中的无线发射机常常在已经调制好的基带信号后采用PAPR抑制方法，使得基带调制信号的PAPR得以削减。

数字预失真(Digital Predistortion,简称DPD)，是现代通信无线发射机中最基本的数字模块之一，DPD模块位于PAPR抑制模块之后，通过对输入信号(即PAPR抑制后的信号)进行非线性的预处理，构建与射频功率放大器非线性相反的非线性，从而使得DPD输出的信号经过射频功率放大器后，最终在放大器输出端得到线性的输出信号，该线性输出信号理论上与DPD模块的输入信号(即PAPR抑制后的信号)相等。

但是，PAPR抑制方法由于是改变了原始基带调制信号的特性，会在PAPR抑制后的信号中产生一定的失真，造成解调后的信号星座点产生一定扩散，降低信号的误差矢量幅度(Error Vector Magnitude,简称EVM)和恶化误码率(Bit Error Rate,简称BER)性能。因此，无线发射机的输出信号即使在经过理想的DPD后，也会存在一定的EVM误差，这种误差直接受限于PAPR抑制方法所产生的EVM误差。

传统的PAPR抑制方法有迭代限幅滤波法(Iterative Clipping and Filtering,简称ICF)、带限滤波误差抵消法(Bandpass Decresting)、峰值抵消法(PeakCancellation)等，这些方法都会对原始基带调制信号造成失真，因此属于有失真的PAPR抑制方法。此外，还有一类无失真的PAPR抑制方法，诸如：编码法、子载波预留法等，所得到的PAPR抑制后的信号被当做原始基带调制信号发送，因此不存在因PAPR抑制而带来的失真，但是这类方法的等效信息速率在相同信号带宽和调制体制下，会比有失真PAPR抑制方法更低，且无失真的PAPR抑制方法通常受限于特定的通信体制(如OFDM)而不具有通用性。通常，有失真的PAPR抑制方法是一种更通用和更普遍的方法，能够适用于任何无线通信体制，因此被广泛研究和采用。研究的目的是如何以更小的信号失真代价得到更大的PAPR抑制比，而本发明也专注于有失真的PAPR抑制方法。