[发明专利]一种全数字多波束发射机的数字预失真系统及其方法

说明书

本发明公开了一种全数字多波束发射机的数字预失真系统及其方法，所述数字预失真系统包括全数字波束成形网络、数字预失真模块、系数提取模块、功率放大器、发射天线阵、反馈回路接收天线和信号分解模块。本发明还基于该系统提供一种全数字多波束发射机的数字预失真方法。本发明结合了全数字波束成形技术和数字预失真技术，解决了全数字多波束场景下波束合成和非线性问题，能够以较低的代价产生目标波束并实现线性化。

技术领域

本发明属于数字预失真技术，尤其涉及一种针对全数字多波束发射机的数字预失真系统及方法。

背景技术

多用户场景是未来第五代移动通信(5G)系统的一个重要问题，基于大规模多输入多输出技术的全数字多波束系统受到了广泛关注，其通过放置大量的天线单元形成高增益的波束来提高数据传输速率，并且由于波束成形在数字域实现，因而可以实现非常灵活的波束扫描。像传统的而通信系统一样，为了保证系统的工作效率，射频功率放大器必须工作在非线性区域，会带来严重的带内失真和带外失真。

近年来，数字预失真技术凭借其成本低以及高精度等优点得到了长足的发展，被广泛应用于通信系统的线性化中。然而，在全数字多波束系统中，传统数字预失真技术将会遭到重大挑战。因为波束成形在数字域实现，功率放大器的非线性引入的各个波束的交叉信号会导致波束无法形成，同时也难以分离出对应于各个波束的输出信号用于提取数字预失真参数。因此，直接将传统的数字预失真技术应用于全数字多波束系统是不可行的。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种全数字多波束发射机的数字预失真系统，同时还提供一种全数字多波束发射机的数字预失真方法，旨在解决波束无法形成的问题并实现波束的线性化。

技术方案：一种全数字多波束发射机的数字预失真系统，所述系统包括全数字波束成形网络、数字预失真模块、系数提取模块、功率放大器、发射天线阵、反馈回路接收天线和信号分解模块，若干个波束信号在全数字波束成形网络中进行移相并对应相加，产生若干个输出信号，然后分别输入到对应的数字预失真模块中产生数字预失真信号，接着将数字预失真信号传输到对应的功率放大器中，所述功率放大器的输出馈入发射天线阵并辐射，在空间中的目标位置产生相应的波束；放置在空间中任意位置的反馈回路接收天线将接收到的信号送入信号分解模块，通过信号分解模型分解得到K个功率放大器对应的输出信号并送入对应的系数提取模块，所述系数提取模块用于提取数字预失真系数，然后将输出的系数送入对应的数字预失真模块中进行系数更新。

进一步的，所述全数字波束成形网络包括波束成形模型，所述波束成形模型数学表达式如下：

式中，z_k(n)为全数字波束成形网络生成的第k个输出信号的第n个样本，n的取值范围由具体的采样时间决定，x_m(n)为第m个波束输入信号的第n个样本，M为波束信号的个数，α_km是数字波束成形网络中赋予第k个输出的对应的第m个波束输入信号的相位。

所述数字预失真模块搭载数字预失真模型，数字预失真模型表达式如下所示：