[发明专利]每分支的、组合的和分组组合的MIMO DPD

说明书

本文公开了用于多输入多输出(MIMO)发射机中的数字预失真(DPD)的系统和方法。在一些实施例中，MIMO发射机包括多个天线分支，多个天线分支包括耦合到相应多个天线元件的相应多个功率放大器。MIMO发射机还包括一个或多个DPD系统，该一个或多个DPD系统可操作以对相应的一组或多组输入信号进行预失真，以为相应的一组或多组天线分支提供相应的一组或多组预失真输入信号。每组天线分支包括多个天线分支中的至少两个。在一些实施例中，MIMO发射机是大规模MIMO发射机。还公开了用于使用迭代学习控制(ILC)和内核回归的MIMO发射机的每分支DPD方案的实施例。

技术领域

本公开涉及多输入多输出(MIMO)发射机系统中的数字预失真(DPD)。

背景技术

在也称为大规模多输入多输出(MIMO)系统的高级天线系统(AAS)中，发射信号被预编码到几个(例如，多达数百个)发射分支(本文也称为天线分支)以通过波束成形增强可达到的容量[1]。每个发射分支都以由功率放大器(PA)馈电的天线为终端。如同在传统的单输入单输出(SISO)系统中，诸如PA的非线性响应的硬件缺陷导致所传输的信号失真。这种失真不仅影响所传输的信号本身，还会导致频谱展宽，这也会损害相邻信道。此外，关于AAS，具有大量的发射分支意味着庞大且复杂的硬件结构。因此，降低硬件复杂性是必要的。降低硬件复杂性的一种方式是消除一些射频(RF)组件并使用数字信号处理技术补偿它们的缺失。此类组件包括RF隔离器，其用于传统系统中以保护PA免受多天线系统中天线失配或天线互耦合引起的反射回信号的影响[2]。因此，与SISO系统或带有隔离器的多天线系统不同，在AAS中，天线失配和互耦合增加更多的非线性失真，这在通过数字预失真(DPD)线性化PA时也需要解决。本公开涉及无隔离器的AAS或具有宽松隔离要求的AAS。AAS可以是时分双工(TDD)AAS或频分双工(FDD)AAS。

关于如何通过对输入信号进行数字预失真来线性化无隔离器AAS中的PA输出，已有许多研究。在[3-6]中，双输入(DI)PA(DI-PA)的输出被建模为考虑PA前后串扰的多元记忆多项式(multivariate memory polynomial)。受到随着MIMO分支数量的增加导致的快速复杂性增长的推动，在[7]中，提出了一种DI-PA模型来对具有多个分支的AAS中的PA进行建模，其中，对于每个DI-PA，第一输入是相应的PA直接输入，而第二输入是两个向量之间的线性乘积。第一向量是其他分支的输出，而第二向量是这些分支与相应分支之间的天线阵列耦合系数。这种DI-PA方法假设天线阵列耦合矩阵可用，但其可能不可用或至少需要估计。美国专利申请公开号2018/0167092描述了一种MIMO发射机，其利用双输入数字预失真(DIDPD)来补偿非线性PA。DI DPD可以包括使用基于径向基函数的传递函数。

先前提出的用于AAS中PA的线性化技术之间的一个共同点是，它们都使用间接学习架构(ILA)来确定预失真器的参数(例如，加权系数)[8]。然而，在高度相关信号的情况下，ILA由于需要求解线性方程的秩亏系统(rank deficient system)而受到数值问题的困扰[9]。在[9]中采用了利用不同分支信号之间的这种高度相关性，其中，高度相关信号之间的耦合被描述为简化DPD结构的负载变化。然而，[9]中介绍的解决方案在信号不相关时不适用，因此它不是通用解决方案。因此，对于AAS中的DPD，需要一种在传输秩(即相关性)意义上低复杂性、自适应和通用的独立解决方案。

先前提出的用于AAS中DPD的技术中的另一种常见方法是每发射分支都有一个DPD致动器，这意味着DPD系数的提取和DPD执行两者都被执行了与AAS中发射分支的数量一样多的次数。这意味着整个DPD系统消耗了相当大量的计算资源并因此消耗了功率。此外，在先前提出的用于AAS中DPD的技术中，在PA之前和之后的不同信号之间的耦合被不同对待，并且必须获得关于耦合发生的位置的知识。因此，还需要一种用于AAS的DPD解决方案，其折中性能、复杂性和可扩展性。此外，这种解决方案还应该类似地处理相关和不相关的信号。此外，希望该解决方案以相同的方式处理耦合，而不管耦合发生在PA之前还是之后。