基于输入序列的MIMO系统发射端数字预失真优化方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于输入序列的MIMO系统发射端数字预失真优化方法，包括如下步骤：使用记忆多项式模型对发射端的功率放大器进行表征；向功率放大器的模型输入预定的输入序列，使不同天线之间的输入信号具有关联关系，将多天线的记忆多项式模型简化为和单天线的记忆多项式模型相似，并估计出相应的系数；根据输入序列估计的系数，将串扰系数以及功率放大器的系数分离，对串扰影响以及功率放大器非线性的影响分开进行补偿。本发明专利技术通过优化设计输入序列，简化了非线性模型，降低了计算复杂度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种数字预失真优化方法，尤其涉及一种基于输入序列的MIMO系统发射端数字预失真优化方法，属于无线通信

技术介绍
MIMO(多输入多输出)系统由于采用了多天线方式，可以显著扩大系统的容量，同时对多径衰落信道具有鲁棒性，所以在现代无线通信系统中得到了广泛应用。然而，由于多根天线在同一个芯片上，这将带来天线之间的串扰。而发生于功率放大器(PowerAmplifier，简写为PA)之前的串扰，使得功率放大器的建模与SISO(单输入单输出)系统显著不同，其模型中同时还包括天线之间的串扰系数，这将使得MIMO系统中的功率放大器模型复杂化，传统的适用于SISO系统的数字预失真模型已经不再适用于MIMO系统。S.A.Bassam等人在论文《CrossoverdigitalpredistorterforthecompensationofcrosstalkandnonlinearityinMIMOtransmitters》(刊载于IEEETrans.onMicrowaveTheoryandTechniques，vol.57，no.5，pp.1119–1128，2009)中，提出了一种新的模型(crossoverDPD，简写为CO-DPD)。它解决了MIMO系统中的功率放大器非线性以及非线性串扰的共同影响，其能在一定程度上缓解串扰造成的预失真的性能损失。但是，它没有对串扰以及功率放大器非线性的共同影响进行精确的建模，忽视了多项式模型中输入信号间的交叉项，从而造成一定的预失真性能损失，尤其是在串扰较大的情况下，性能的损失更为明显。D.Saffar等人在论文《BehavioralmodelingofMIMOnonlinearsystemswithmultivariablepolynomials》(刊载于IEEETrans.onMicrowaveTheoryandTechniques，vol.59，no.11，pp.2994–3003，2011)中，提出了一种多变量多项式模型(multivariablepolynomial，简写为MVP)，对MIMO系统中串扰以及功率放大器非线性对信号的联合影响进行了更精确的建模。它采用记忆多项式模型对功率放大器进行建模，并考虑了来自其他天线的耦合信号，相对于传统DPD(数字预失真)的功率放大器多项式模型，MVP模型根据多项式定理将多个输入的多项式分解，得到系数与输入矩阵相乘的形式，其中系数表示的是功率放大器的非线性与串扰的共同影响。但是，MVP模型相对于单输入情况所需要估计的系数个数有了极大的增加，使得计算量明显太大。而且，参数个数会随着天线数以及多项式的阶数和延迟的增加而增加，这将会带来非常大的资源消耗，甚至不可能完成。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种基于输入序列的MIMO系统发射端数字预失真优化方法。为实现上述的专利技术目的，本专利技术采用下述的技术方案：一种基于输入序列的MIMO系统发射端数字预失真优化方法，包括如下步骤：使用记忆多项式模型对发射端的功率放大器进行表征；向所述功率放大器的模型输入预定的输入序列，使不同天线之间的输入信号具有关联关系，将多天线的记忆多项式模型简化为和单天线的记忆多项式模型相似，并估计出相应的系数；根据所述输入序列估计的系数，将串扰系数以及功率放大器的系数分离，对串扰影响以及功率放大器非线性的影响分开进行补偿。其中较优地，对于2天线输入的MIMO系统，以2个采样间隔为周期在第一根天线的输入序列上乘以[1，-1]作为第二根天线的输入序列。在所述输入序列的最前面有Q个0比特，其中Q为记忆多项式模型的记忆深度。或者，对于2天线输入的MIMO系统，第二根天线的输入序列除去最前面的Q个0比特，其奇数位的值与第一根天线的相同，偶数位的值与第一根天线的相反，其中Q为记忆多项式模型的记忆深度。其中较优地，对于N根天线输入的MIMO系统，第一根天线的输入序列为x＝[x(1)x(2)...x(NL)]T，从第二根天线开始至第N根天线，每根天线在第一根天线的输入序列基础上以N为周期乘以一个长度为N的关系向量，作为该天线的输入序列，其中N为正整数。与现有技术相比较，本专利技术所提供的MIMO系统发射端数字预失真优化方法通过优化设计输入序列，简化了非线性模型，降低了计算复杂度。本专利技术特别适用于存在天线之间非线性串扰的MIMO系统，可以快速实现其发射端的功率放大器的非线性校正。附图说明图1为用于实现本专利技术的2天线输入的MIMO系统示意图；图2为2天线输入的MIMO系统的串扰补偿示意图；图3为2天线输入的MIMO系统的一个输入序列示例图；图4为图3所示的输入序列的仿真输出功率谱示意图；图5为2天线输入的MIMO系统的另一个输入序列示例图；图6为图5所示的输入序列的仿真输出功率谱示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术的
技术实现思路
作进一步的详细说明。前已述及，在MIMO系统的射频前端存在天线之间的串扰。该串扰根据其发生在功率放大器之前或之后分为非线性串扰以及线性串扰。线性串扰可以在接收端当作信道的一部分进行处理，非线性串扰会影响发射端的预失真，所以需要在预失真处理的时候将其考虑进去。然而，考虑串扰之后的功率放大器预失真的模型较为复杂，需要计算的参数较多，计算复杂度较高。为了能够准确并高效地对MIMO系统的发射端进行预失真处理，本发明使用记忆多项式模型对发射端的功率放大器进行表征，同时考虑天线之间的串扰，对发射端的行为进行建模，并设计参考信号以简化发射端的数字预失真模块的计算复杂度。下面对此展开详细具体的说明。对于SISO系统的发射端，若使用记忆多项式模型来对功率放大器进行建模，当输入为x时，功率放大器的输出为y(m)-Σq=0QΣk=0K-1h2k+1,q|x(m-q)|2kx(m-q)---(1)]]>其中，Q是记忆深度，K—1是多项式的最高非线性阶数，h2k+1，g是多项式的系数。对于存在串扰影响的N×N的MIMO系统，则有yi(m)=Σq=0QΣk=0K-1h2k+1,q|ai1x1(m-q)+...+xi(m-q)+...+aiNxN(m-q)|2k(ai1x1(m-q)+...+xi(m-q)+...+aiNxN(m-q))---(2)]]>其中，xi是第i(i＝1，...，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于输入序列的MIMO系统发射端数字预失真优化方法，其特征在于包括如下步骤：使用记忆多项式模型对发射端的功率放大器进行表征；向所述功率放大器的模型输入预定的输入序列，使不同天线之间的输入信号具有关联关系，将多天线的记忆多项式模型简化为和单天线的记忆多项式模型相似，并估计出相应的系数；根据所述输入序列估计的系数，将串扰系数以及功率放大器的系数分离，对串扰影响以及功率放大器非线性的影响分开进行补偿。

【技术特征摘要】
1.一种基于输入序列的MIMO系统发射端数字预失真优化方法，其
特征在于包括如下步骤：
使用记忆多项式模型对发射端的功率放大器进行表征；
向所述功率放大器的模型输入预定的输入序列，使不同天线之间的
输入信号具有关联关系，将多天线的记忆多项式模型简化为和单天线的
记忆多项式模型相似，并估计出相应的系数；
根据所述输入序列估计的系数，将串扰系数以及功率放大器的系数
分离，对串扰影响以及功率放大器非线性的影响分开进行补偿。
2.如权利要求1所述的MIMO系统发射端数字预失真优化方法，其
特征在于：
对于2天线输入的MIMO系统，以2个采样间隔为周期在第一根天线
的输入序列上乘以[1，-1]作为第二根天线的输入序列。
3.如权利要求2所述的MIMO系统发射端数字预失真优化方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱骅，
申请(专利权)人：知鑫知识产权服务上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31