基于畸变星座估计与解调的PA非线性影响消除方法技术

本发明专利技术提出一种基于畸变星座估计与解调的PA非线性影响消除方法，包括以下步骤：接收具有相同调制方式的辅助序列和数据负载，并建立该调制方式下辅助序列的基带模型，其中，基带模型由标准星座点和PA响应函数构建；根据基带模型建立畸变星座点的畸变幅度集合和附加相位集合；根据辅助序列对畸变星座点的畸变幅度集合和附加相位集合进行求解；根据畸变星座点的畸变幅度集合、附加相位集合以及标准星座点相位得到畸变星座；以及根据求解得到的畸变星座对数据负载的调制信号进行解调。根据本发明专利技术实施例的方法，通过基带数字信号处理简化了发射端射频器件的设计难度，同时接收端也只需较低的复杂度及成本。

【技术实现步骤摘要】
基于畸变星座估计与解调的PA非线性影响消除方法
本专利技术涉及通讯
，特别涉及一种基于畸变星座估计与解调的PA非线性影响消除方法。
技术介绍
近年来，为了满足无线通信业务的快速发展，使在有限的频率带宽内实现较大的通信容量，频谱效率较高的调制方式，例如QAM等得到了广泛的应用。然而，这些调制方式的信号功率具有较大的峰均比，因此对功率放大器（PA,poweramplifier）的线性度有很高的要求。另一方面，对于高频宽带通信，例如，60GHz，E-band等，PA的设计已经接近CMOS工艺的极限，由此会产生较为突出的非线性现象，其中包括AM-AM失真和AM-PM失真。AM-AM失真是PA幅度即增益非线性的表现，其增益非线性会导致不同幅度的输入信号具有不同的放大增益；AM-PM失真是PA相位非线性表现，其导致不同幅度的输入信号具有不同的相位移动。而PA非线性会引起通信误码率（BER，biterrorrate）的恶化，影响通信质量。现有技术主要是通过预失真技术来克服PA非线性影响，其原理如图6所示。这种技术是在PA之前增加一个预失真器用以补偿PA的非线性，使得信号经过预失真器和PA后联合放大产生很少或者没有失真，从而达到线性化的目的。预失真技术包括射频预失真、中频预失真和基带预失真三种基本方法。射频预失真和中频预失真一般采用模拟电路来实现，虽然结构简单、易于高频实现，但是难以进行调整预失真参数，对线性度的改善很小。基带预失真一般采用数字电路实现，也称数字预失真，方便对预失真参数进行自适应调整。图7为根据本专利技术
技术介绍
基带数字预失真的一个实施例的原理框图。如图7所示，PA的部分输出信号经过衰减器降低信号功率、下变频器变换到基带、ADC转换成数字信号，通过与输入数字信号的比较可以调节数字预失真器的相关参数。数字预失真一般采用查找表结构实现，对于每一种输入幅度都存两个表项，即预失真输出幅度和相位移动。数字预失真对每一个表项进行调整，实时更新查找表的内容，以达到自适应的目的，直至预失真器的响应逼近PA非线性的逆响应。现有技术存在如下缺陷：（1）预失真技术能有效消除PA非线性影响的前提是预失真器与PA的非线性响应结合后为线性响应，因此预失真的实现将依赖于PA非线性失真模型。然而，对于不同的PA其非线性模型具有多样性，尤其是对于60GHz等高频宽带通信而言，PA模型具有较高的复杂度，使预失真器能根据PA的模型进行响应调整具有较大的实现难度。（2）射频预失真和中频预失真通过选择合适的器件（如二级管）来构造预失真器，这种方法难以根据PA模型进行自适应调整，很难使预失真能够抵消PA非线性失真，这在PA非线性模型较复杂时十分突出。因此，射频预失真和中频预失真改善PA线性度的能力十分有限。（3）基带数字预失真虽然易于实现自适应调整，但是其实现复杂度很高。首先，PA输出的射频信号需要通过一个额外的下变频器及ADC变换到数字基带处理，这使得发射端的实现具有很高的成本。其次，由于预失真通过查找表实现，要实现较好的预失真性能，需要存储较大数量的表项，这无疑会增加系统的开销。此外，预失真的自适应调整每次只能更新一个表项，因此效率较低，存储表项达到稳定收敛状态需要较长的训练时间。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种基于畸变星座估计与解调的PA非线性影响消除方法。为达到上述目的，本专利技术的实施例提出一种基于畸变星座估计与解调的PA非线性影响消除方法，包括以下步骤：接收具有相同调制方式的辅助序列和数据负载，并建立所述调制方式下辅助序列的基带模型，其中，所述基带模型由标准星座点和PA响应函数构建；根据所述基带模型建立畸变星座点的畸变幅度集合和附加相位集合；根据所述辅助序列对所述畸变星座点的畸变幅度集合和附加相位集合进行求解；根据所述畸变星座点的畸变幅度集合、所述附加相位集合以及标准星座点相位得到畸变星座；以及根据求解得到的所述畸变星座对所述数据负载的调制信号进行解调。在本专利技术的一个实施例中，所述畸变幅度和附加相位的数目与所述标准星座点的幅度数目相同。在本专利技术的一个实施例中，根据所述畸变幅度和附加相位的映射关系以及标准星座相位得到所述畸变星座。在本专利技术的一个实施例中，当所述调制信号的信道存在干扰时，通过均衡器消除码间串扰后再执行畸变星座估计与解调。在本专利技术的一个实施例中，所述基带模型通过如下公式表示，所述公式为，其中，rk为所述接收信号的基带模型，为对所述调制信号进行PA非线性放大后的数据，为待求的畸变星座点，为待求的畸变星座幅度，ε为功率归一化系数，G(·)为PA的幅度调制—幅度调制（AM-AM,amplitudemodulation-amplitudemodulation）响应，η为功率回退调整系数，为理想情况下第k个发送符号的幅度，其对应一个标准星座点幅度，k为辅助序列内符号编号，取值范围为1,2,…,L，e为自然对数，j为纯虚数标志，θk为理想情况下第k个发送符号的相位，其对应一个标准星座点相位，为待求的畸变星座附加相位，Ψ(·)为PA的幅度调制—相位调制（AM-PM,amplitudemodulation-phasemodulation）响应，zk为零均值的高斯白噪声信号，nk=εzk。本专利技术具有如下优点：（1）PA非线性影响消除与模型无关，对PA非线性模型复杂的高频宽带通信有较强的理论意义和应用价值。本专利技术直接对非线性信号按畸变星座进行解调，而并不对非线性信号进行任何线性补偿，因此有效避开了对PA非线性模型的处理。（2）将PA非线性影响消除从发射端的器件设计问题转换为接收端的基带数字信号处理问题，简化了发射端的设计难度，降低了系统成本。此外，畸变星座参数可以得到较为简单的闭式解，接收端的估计器可以通过较低的复杂度得以设计实现。（3）不需要训练和迭代处理，只要收到辅助序列之后便可估计出畸变星座，进而就可实现畸变星座解调。对于任何一个PA，只需一段辅助序列就可以完成畸变星座估计，而后经该PA放大的信号只需按该畸变星座直接进行解调便可，无需进行自适应调整。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术一个实施例的基于畸变星座估计与解调的PA非线性影响消除方法的流程图；图2为根据本专利技术一个实施例的16-QAM调制下的畸变星座和待估计参数示意图；图3为根据本专利技术一个实施例的16-QAM调制下畸变星座参数估计性能与信噪比的关系图；图4为根据本专利技术一个实施例的16-QAM调制下畸变星座参数估计性能与功率回退的关系图；图5为根据本专利技术一个实施例的16-QAM调制下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于畸变星座估计与解调的PA非线性影响消除方法，其特征在于，包括以下步骤：接收具有相同调制方式的辅助序列和数据负载，并建立所述调制方式下辅助序列的基带模型，其中，所述基带模型由标准星座点和PA响应函数构建；根据所述基带模型建立畸变星座点的畸变幅度集合和附加相位集合；根据所述辅助序列对所述畸变星座点的畸变幅度集合和附加相位集合进行求解；根据所述畸变星座点的畸变幅度集合、所述附加相位集合以及标准星座点相位得到畸变星座；以及根据求解得到的所述畸变星座对所述数据负载的调制信号进行解调。

【技术特征摘要】
1.一种基于畸变星座估计与解调的PA非线性影响消除方法，其特征在于，包括以下步骤：接收具有相同调制方式的辅助序列和数据负载，并建立所述调制方式下辅助序列的基带模型，其中，所述基带模型由标准星座点和PA响应函数构建，所述辅助序列采用π/2-BPSK恒包络调制信号；根据所述基带模型建立畸变星座点的畸变幅度集合和附加相位集合；根据所述辅助序列对所述畸变星座点的畸变幅度集合和附加相位集合进行求解；根据所述畸变星座点的畸变幅度集合、所述附加相位集合以及标准星座点相位得到畸变星座；以及根据求解得到的所述畸变星座对所述数据负载的调制信号进行解调。2.根据权利要求1所述的基于畸变星座估计与解调的PA非线性影响消除方法，其特征在于，所述畸变幅度和附加相位的数目与所述标准星座点的幅度数目相同。3.根据权利要求1所述的基于畸变星座估计与解调的PA非线性影响消除方法，其特征在于，根据所述畸变幅度和附加相位的映射关系以及标准星座相位得到所述畸变星座。4.根据权利要求1所述的基于畸变星座估计与解调的PA非线性影响消除方法，其特征在于，当所述调制信号的信道存在干扰时，通过均衡器消除码间串扰后再执行畸变星座估计与解调。5.根据权利要求1所述的基于畸变星座估计与解调的PA非线性影响消除方法，其特征在于，所述辅助序列的基带信号模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昌明，肖振宇，高波，金德鹏，刘培，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：