CN109155637B - 用于识别和补偿多天线系统中的失真的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及移动通信中的用以减少信号失真的设备、方法和计算机程序。具体地，涉及包括多条信号路径的发射机系统。每条信号路径与输入传输信号相关联。每条信号路径包括信号路径的模拟部分。每条信号路径包括双输入数字预失真DI DPD模块。DI DPD被配置为：响应于接收到的串扰和失配CTM信号以及输入传输信号，向模拟部分提供经预失真的输入传输信号。发射机系统还包括：一个或多个CTM模块，被配置为接收一个或多个输入传输信号。CTM模块包括针对每个DI DPD模块单独生成CTM信号，其中所述CTM信号表示每个所述模拟部分的一个或多个输出传输信号引起的CTM失真。

Description

用于识别和补偿多天线系统中的失真的装置和方法

技术领域

本公开涉及用于减少多天线系统中的失真的装置和方法。具体地，涉及包括双输入数字预失真器的多天线系统。

背景技术

在无线电通信中，多输入多输出MIMO是一种使用多个发射和接收天线来例如利用多径传播或提供视距通信从而使无线电链路的容量增加的方法。MIMO已成为包括IEEE802.11n、IEEE 802.11ac、HSPA+、WiMAX、长期演进和长期演进高级、以及最近的5G(其中包含大规模MIMO)的无线通信标准的基本要素。大规模MIMO包括非常大量的天线(例如，数百或数千个)，所述天线完全相干且自适应地操作。然而，不足之处是向天线的传输信号引入了不同失真。

在例如“An Improved Cross Talk Cancelling Digital Predis tortion forMIMO Transmitters”(Zhang，Z.，Shen，Y.，Shao，S.，Pan，W.，&Tang，Y.(2016).MobileInformation Systems，2016.)中提出了减少某些失真(即，在功率放大器之前发生的串扰)的不同方式，其中提出了利用估计技术和解耦技术的数字预失真器DPD；而在“AComparative Analysis of Adaptive Digital Predistorti on Algorithms forMultiple Antenna Transmitters”(Suryasarma n，P.M.，&Springer，A.(2015).Circuitsand Systems I：Reg ular Papers，IEEE Transactions on，62(5)，1412-1420.)中通过在预失真过程中使用自适应算法来解决失真问题。

鉴于对通过利用MIMO天线系统获得可靠、快速和改进的信息承载通信系统的巨大兴趣，期望获得减少传输信号失真的解决方案。

发明内容

本公开中提出了一种发射机系统和方法，其提供了补偿多天线系统中的传输信号的失真的备选方式。

根据各方案，公开了一种用于在各个天线端口上发送输入传输信号的发射机系统。发射机系统包括多条信号路径。每条信号路径包括用于接收输入传输信号的输入节点。每条信号路径还包括该信号路径的模拟部分，该模拟部分连接到天线端口，其中所述天线端口与多天线阵列相关联。每条信号路径还包括：双输入数字预失真DI DPD模块，耦合到输入节点和该信号路径的模拟部分。DI DPD被配置为：响应于接收到的串扰和失配CTM信号以及输入传输信号，向信号路径的模拟部分提供经预失真的输入传输信号。发射机系统还包括：一个或多个串扰和失配CTM模块，被配置为接收一个或多个输入传输信号。CTM模块还被配置为针对每个DI DPD模块单独生成CTM信号，其中，该CTM信号表示由信号路径的每个模拟部分的一个或多个输出传输信号引起的CTM失真。以这种方式，减少了数字预失真器的输入信号的数量，因此可以利用DI-DPD。也就是说，系统以集成且不太复杂的方式补偿在信号路径的模拟部分中引入的失真。

根据一些方案，每条信号路径的CTM失真是由信号路径的每个模拟部分的输出处的一个或多个输出传输信号的一个或多个部分引起的。此外，每个CTM信号是响应于所有输入传输信号和CTM失真的代表模型而生成的。因此，提供了描述每条路径的CTM信号与所有信号路径的输出信号的关系的代表模型，并且其为技术人员提供了更高的灵活性以使系统适应真实情况。

根据一些其他方案，每条信号路径的CTM失真是由相应的信号路径的模拟部分的输出处的相应输出传输信号和一个或多个其他输出传输信号之间的一个或多个天线串扰和/或电路失配引起的。也就是说，发射机系统针对每条特定信号路径对多端口天线的天线元件之间的天线串扰以及所述特定信号路径的输出处的电路失配提供补偿。

根据关于CTM模块的一些其他方案，CTM模块被配置为：基于将输入传输信号作为输入参数的线性系统，针对每个DI DPD模块单独生成CTM信号。以这种方式，提供了描述CTM信号与所有信号路径的输出信号之间的关系的线性模型，这使得该方案易于实现。线性模型允许有效的实现方式。

根据关于CTM模块的一些其他方案，CTM模块被配置为：基于多天线阵列的S参数，针对每个DI DPD模块单独生成CTM信号。备选地，CTM模块被配置为：基于线性滤波函数，针对每个DI DPD模块单独生成CTM信号。这使技术人员能够以各种方式配置CTM模块，并且线性滤波函数提供对大频率范围内的耦合特性的描述。

根据关于CTM模块的其他方案，CTM模块被配置为包括多个周期性更新的CTM系数，所述系数被应用于针对每个DI DPD模块单独生成CTM信号。周期性更新使反馈系统能够补偿时变失真，即，改善了系统的补偿结果。失真可以例如是天线端口处的时间相关阻抗失配或天线串扰。

根据一些其他方案，可以从CTM识别模块转发多个周期性更新的CTM系数，其中，响应于由DI DPD模块中的每一个提供的经预失真的输入传输信号中的每一个和信号路径的模拟部分的输出处的输出传输信号中的每一个来识别所述CTM系数。具有周期性更新的CTM系数的优点在于：系统可以补偿时变CTM失真，从而实现更准确的信号预失真。此外，通过利用CTM识别模块，不需要对PA或天线阵列的先验知识。

根据关于DI DPD模块的一些方案，DI DPD模块中的每一个被配置为：基于存储在相应DI DPD模块中的DI DPD查找表中的一个或多个条目对输入传输信号进行预失真。此外，响应于单独CTM信号和所述输入传输信号选择所述一个或多个条目。备选地，DI DPD模块中的每一个被配置为基于DI DPD传递函数对输入传输信号进行预失真。此外，关于一些方案，DI DPD传递函数可以包括基于Volterra级数的二元多项式、神经网络预失真器，和/或基于径向基函数的预失真器中的一种或多种。这使技术人员能够以各种方式配置和实现DI DPD模块。

根据关于DI DPD的其他方案，发射机系统的每条信号路径还可以包括：DI DPD识别模块，被配置为响应于由DI DPD模块中的每一个提供的经预失真的输入传输信号中的每一个和信号路径的模拟部分的输出处的输出传输信号中的每一个，周期性地更新每个DIDPD模块的每个DI DPD LUT的条目和/或每个DI DPD模块的每个DI DPD传递函数的DI DPD系数。因此，提供了一种可以补偿失真的实时变化的反馈系统，从而改善对失真的补偿。根据其他方案，每个DI DPD识别模块还被配置为：响应于CTM信号中的每一个，周期性地更新DI DPD LUT的条目和/或DI DP系数。优点在于：DI DPD的反馈系统能够考虑CTM失真，使得系统能够更好地最小化失真的影响。

根据其他方案，发射机系统的每个天线端口包括天线元件。

根据其他方案，信号路径的模拟部分包括射频数模转换器、功率放大器、混频器、滤波器、数字上变频器、本地振荡器和匹配网络中的一个或多个。

根据一些方案，本公开还涉及一种无线电网络节点，包括基带模块和一个或多个发射机系统。根据其他方案，本公开还涉及一种无线通信设备，包括基带模块和一个或多个发射机系统。因此，获得与发射机系统本身相同的优点和益处。

根据一些方案，本公开还涉及一种用于识别和补偿在多条信号路径中引起的失真的方法，每条信号路径包括该信号路径的模拟部分。该方法包括提供多个输入传输信号。还包括生成表示由信号路径的每个所述模拟部分的一个或多个输出传输信号引起的CTM失真的多个CTM信号。该方法还包括响应于相应输入传输信号和相应CTM信号，对输入传输信号中的每一个进行预失真。该方法还包括将经预失真的输入传输信号中的每一个应用于信号路径的模拟部分中的相应一个，以在信号路径的每个所述模拟部分的输出处提供多个输出传输信号。因此，本文提供了一种用于识别和补偿失真的方法。获得与先前所讨论的发射机系统的相应特征相同的优点和益处。

根据一些方案，该方法包括提供CTM失真的代表模型。此外，每条信号路径的CTM失真是由信号路径的每个所述模拟部分的输出处的多个输出传输信号中的一个或多个的一个或多个部分引起的。此外，响应于CTM失真的代表模型和所有输入传输信号生成多个CTM信号。

根据关于方法的一些其他方案，每条信号路径的CTM失真是由相应的信号路径的模拟部分的输出处的相应输出传输信号和一个或多个其他输出传输信号之间的一个或多个天线串扰和/或电路失配引起的。

根据一些其他方案，该方法还提供线性系统作为CTM失真的代表模型。

根据一些其他方案，该方法还提供连接到信号路径的模拟部分的多天线阵列的S参数，以将S参数包括在CTM失真的代表模型中。备选地，该方法提供线性滤波函数以将线性滤波函数包括在CTM失真的代表模型中。

根据关于方法的一些其他方案，CTM失真的模型还包括CTM系数，并且该方法还包括周期性地更新CTM系数。根据其他方案，更新步骤还可以包括：响应于经预失真的输入传输信号中的每一个和信号路径的模拟部分的输出处的输出传输信号中的每一个，更新CTM系数。

根据一些其他方案，该方法还提供DI DPD传递函数，其中，输入传输信号的预失真步骤基于利用以下一种或多种的传递函数：基于Volterra级数的二元多项式、查找表、神经网络预失真器、和/或基于径向基函数的预失真器。备选地，该方法还提供DI DPD查找表LUT，其中，输入传输信号的预失真步骤基于DI DPD LUT中的一个或多个条目，其中，响应于单独CTM信号和输入传输信号选择所述一个或多个条目。此外，根据一些其他方案，预失真步骤还包括：响应于经预失真的输入传输信号中的每一个和信号路径的模拟部分的输出处的输出传输信号中的每一个，周期性地更新DI DPD传递函数的DI DPD系数和/或DI DPDLUT的条目。根据其他方案，更新步骤还可以包括：响应于CTM信号中的每一个，周期性地更新DI DPD系数和/或DI DPD LUT的条目。

根据一些方案，本公开还涉及一种包括计算机程序代码的计算机程序，该计算机程序代码当在通信设备中执行时使通信设备执行根据权利要求17至27中任一项所述的方法。此外，本文提供了计算机程序，包括计算机可读代码，该计算机可读代码在装置上运行时，使装置执行本文公开的任一种方法。发射机系统、无线电网络节点、无线通信设备和预失真设备的计算机程序都示出与已经针对上面公开的各个方法描述的优点相对应的优点。

根据一些方案，本公开还涉及一种用于识别和补偿在多条信号路径中引起的失真的预失真设备，其中每条信号路径包括该信号路径的模拟部分。预失真设备包括：输入模块，被布置为提供多个输入传输信号；CTM生成器模块，被布置为生成表示由信号路径的每个模拟部分的一个或多个输出传输信号引起的CTM失真的多个CTM信号。该设备还包括：预失真器模块，被布置为响应于相应输入传输信号和相应CTM信号，对输入传输信号中的每一个进行预失真。预失真器模块被布置为：将经预失真的输入传输信号中的每一个应用于信号路径的模拟部分中的相应一个。因此，本文提供了一种用于识别和补偿失真的预失真设备。获得了与前面讨论的用于识别和补偿失真的发射机系统和方法的相应特征和步骤相同的优点和益处。

附图说明

从如附图所示的以下示例实施例的更具体的描述中，以上将变得显而易见，如附图中所示，类似的附图标记在不同视图中指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是侧重于说明示例实施例。

图1是根据本教导的方案的无线通信系统的示意概览图。

图2示出了数字预失真器DPD的方案。

图3示出了查找表LUT的方案。

图4a至图4b示出了可以如何对在放大器之前引入的串扰进行建模。

图4c示出了可以如何对在放大器之后引入的串扰进行建模。

图5是根据本教导的方案的电路的示意图。

图6是根据本教导的方案的电路的另一示意图。

图7是根据本教导的方案的电路的又一示意图。

图8是根据本教导的方案的电路的另外的示意图。

图9是模拟路径的示意图。

图10是示意性地示出网络节点和无线通信设备的方案的示例节点配置。

图11是示出了根据本教导的方法的方案的流程图。

图12是根据本教导的方案的装置。

具体实施方式

以下将参考附图更全面地描述本公开的方案。然而，本文公开的装置和方法可以按多种不同形式来实现，并且不应当被理解为限于本文阐述的方案。贯穿附图，附图中类似的附图标记表示类似的元件。

本文中使用的术语仅用于描述本公开的特定方案的目的，而不是为了限制本发明。如本文中使用的，单数形式“一”，“一个”和“所述”意在还包括复数形式，除非上下文明确地给出相反的指示。

应当注意，词语“包括”不必要排除所列出的那些之外存在其他元件或步骤，并且元件之前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这种元件。还应当注意，任何附图标记不限制权利要求的范围，可以至少部分地通过硬件和软件的方式来实现示例实施例，并且可以通过相同的硬件项来表示多个“装置”、“单元”或“设备”。

本文使用的术语“无线通信设备”可以广泛地解释为包括具有互联网/内联网接入能力的无线电话、web浏览器、组织器、日历、相机(例如，视频和/或静态图像相机)、录音机(例如，麦克风)、和/或全球定位系统(GPS)接收机；可以将蜂窝无线电话与数据处理相结合的个人通信系统(PCS)用户设备；可以包括无线电话或无线通信系统的个人数字助理(PDA)；膝上型计算机；具有通信能力的相机(例如，视频和/或静态图像相机)；具有收发能力的任何其他计算或通信设备，例如，个人计算机、家庭娱乐系统、电视等。此外，设备可以被解释为任意数量的天线或天线元件。

贯穿示例实施例描述中的文本，术语无线电节点或无线电网络节点或eNodeB可以互换地使用。这种节点在一般意义上包括发送用于测量的无线电信号的任何节点，例如eNodeB、宏/微/微微基站、家庭eN odeB、中继、信标设备或中继器。本文的无线电节点可以包括在一个或多个频率或频带中操作的无线电节点。它可以是能够使用网络基础设施管理软件CA的无线电节点。它也可以是单无线电接入技术RAT节点或多RAT节点。多RAT节点可以包括具有协同定位的RAT或支持多标准无线电MSR的节点，或者包括混合无线电网络节点。

在下面的段落中描述的假设不应以任何方式被视为限制保护范围，因为它们仅用于促进对本公开的教导解释，即，本公开可以与属于其他标准的参数和其他硬件实现和/或组合一起使用。

本公开的模块，例如串扰和失配CTM模块、CTM识别模块、双输入数字预失真器DIDPD模块和DI DPD识别模块，将以功能单元的方式描述。这些单元的实现可以用硬件或软件或其组合来完成。取决于实现，模块可以包括不直接影响所提出的功能的其他单元或模块。此外，文本和附图中描述的若干模块的功能可以在一个公共模块中实现，并且一个模块的功能可以在不同模块之间进行划分，而不限制保护范围。

硬件的行为可能是频率相关的。这种行为的效果被称为动态效应或记忆效应。相应地，术语静态是指不考虑记忆效应的某物(例如，功能、硬件)。

在一些附图中，操作和模块用实线边框或虚线边框示出。用实线边框示出的操作和模块是包括在最宽的示例实施例中的操作。用虚线边框示出的操作和模块是可包括在其他实施例中、作为其他实施例的一部分或作为其他实施例的示例性实施例，除了更宽的示例实施例的操作和模块之外，该其他实施例也可被采用。应当理解，不需要按顺序执行这些操作。此外，应当理解，不需要执行所有操作。可以用任何顺序和以任何组合来执行示例操作。此外，所有附图都是说明性的，这意味着可以在不超出保护范围的情况下合并另外的装置、方法步骤模块。

本文给出的一些示例实施例涉及补偿在多天线系统的输出处引入的串扰和失配。作为本文呈现的示例实施例开发的一部分，将首先阐述并讨论一个问题。

所呈现的系统和方法公开了如何补偿在多天线系统的输出处引入的串扰和失配。通过引入串扰和失配模块减少数字预失真器的输入信号的数量来实现该目的，该串扰和失配模块将来自每个天线输出的多个串扰和失配信号减少为一个信号。

为了便于理解所提出的技术，进一步讨论了无线通信的方面，尤其是多天线系统中的失真。

图1中示出了典型场景，其示出了蜂窝无线电系统10。该系统包括无线通信设备12a-12d(也表示为终端、移动站、用户设备单元、UE)，其经由无线电网络节点11(也表示为无线电基站RBS)通过无线电接入网络RAN与一个或多个核心网通信。也就是说，RBS能够向UE发送无线电信号并且接收由UE发送的信号。例如，通用陆地无线电接入网UTRAN是UMTS的无线电接入网，并且演进型UTRAN(E-UTRAN)是LTE系统的无线电接入网。在UTRAN和E-UTRAN中，用户设备UE与无线电基站RBS无线连接，无线电基站RBS通常在UMTS中被称为节点B(NB)以及在LTE中被称为演进型节点B、eNB或eNodeB。RBS是针对能够向UE发送无线电信号并且接收由UE发送的信号的无线电网络节点的通用术语。另一种典型场景是利用点对点无线电链路的微波通信系统，即视距通信。

增加RAN容量的一种方式是利用多天线系统，例如，无线通信设备12a-12d和RBS11中的MIMO(多输入多输出)天线。MIMO天线包括若干天线元件，这些天线元件可用于经由多径传播同时在相同的无线电信道上发送和接收多于一个数据信号。MIMO天线也可以应用于视距通信。MIMO技术已被商业使用且针对无线LAN、3G和4G通信标准化，并且针对5G无线通信正在标准化过程中。这种多天线系统的每条传输路径具有其自己的功率放大器PA和天线，并且例如大规模MIMO的大规模系统可以包括多达数百个天线。

然而，多天线技术存在挑战。例如，使用若干传输路径会增加系统复杂性，这使得集成解决方案是优选的。在集成解决方案中，在某种程度上可以避免需要昂贵的组件，如在功率放大器和天线之间的庞大隔离器。然而，利用集成解决方案的多天线发射机中的一个问题是串扰，这意味着在一条信号路径(例如，电路)中发送的信号在另一信号路径中产生不希望的效果。因此，信号质量降低，其例如可以通过误差矢量幅度EVM或相邻信道泄漏比ACLR来量化。

多天线发射机中的串扰可称为线性的或非线性的。在具有非线性传递函数的组件之前引入的串扰被称为非线性的。原因是该串扰必然通过具有非线性传递函数的组件(例如，功率放大器)，从而根据传递函数而改变。相反，在具有非线性传递函数的组件之后引入所谓的线性串扰，即天线串扰。因此，该串扰不通过具有非线性传递函数的组件。

由于不同信号路径中的信号随时间变化的事实，天线串扰是时间相关的。

天线系统中的另一个问题是由于天线端口处的阻抗失配(引起信号的一部分被反射回电路)造成的失真。这些阻抗失配是时频相关的。时间相关是由于天线的反应场的干扰耦合到天线输入阻抗这一事实。因此，气候条件或通过对象会影响阻抗失配。

也就是说，利用集成解决方案的多天线收发机易受天线间互耦所造成的串扰(天线串扰)、天线失配、以及来自其他源(例如，传输线之间)的耦合引起的串扰的影响。这些干扰调制PA的负载阻抗，其与PA的非线性行为一起导致发射机输出处的非线性失真，并因此在组合的情况下导致不期望的辐射场特性。

为了减少信号中不希望的效应，已经提出了诸如数字预失真DPD的补偿技术。在DPD中，放大器的输入信号在上变频RF之前在数字域中被失真，以补偿PA的非线性动态效应。因此，DPD的目的是改变信号以补偿干扰。这可以通过提供失真的模型(即，描述)并将该模型的逆应用于信号来完成。对于PA，这在图2中示意性地示出。存在通过数字预失真器(DPD)18和PA 31的信号路径。PA是非线性设备，PA引入的失真在物理组件上方的图形F中建模。为了补偿PA的缺陷，DPD提供PA模型的逆(如图形E所示)，并将其应用于信号。在理想情况下，信号通过DPD和PA而没有任何明显失真，如图形G所示。

然而，常规的单输入DPD只能补偿PA非线性而不能补偿串扰，因此不适用于多天线系统。为了减少多天线系统中在放大器之前引入的串扰，可以应用多天线系统DPD(通常称为MIMO-DPD)。图4a示出了在具有两个信号的发射机系统中，在放大器31-1、31-2之前引入的串扰如何由矩阵A建模。矩阵元素α1、α2对不同信号如何相互影响进行加权。也就是说，如果α1＝α2，则不存在串扰。这在图4b中进一步示出。图4b还示出了通过利用单输入DPD 19-1、19-2来减少失真的方法，所述单输入DPD 19-1、19-2提供矩阵A的逆以补偿失真，参见例如“An Improved Cross Talk Cancelling Digital Predistortion for MIMOTransmitters”(Zhang，Z.，Shen，Y.，Shao，S.，Pan，W.，&Tang，Y.(2016).MobileInformation Systems，2016.)，其中提出了利用估计技术和解耦技术的DPD；以及“AComparative Analysis of A daptive Digital Predistortion Algorithms forMultiple Antenna Transmitters”(Suryasarman，P.M.，&Springer，A.(2015).Circuitsand Systems I：Regular Papers，IEEE Transactions on，62(5)，1412-1420.)，其中通过在预失真过程中使用自适应算法来解决相同的问题。然而，当涉及减少天线串扰(即，放大器之后引入的串扰)时，上述方法不适用。

天线串扰可以用几种方式建模。发明人在一些变型中应用的一个示例在图4c中给出，其中存在两条信号路径和两个功率放大器PA31-1、31-2。PA之后引入了串扰的影响，因此失真与图4a至图4b中的情形(其中在PA之前引入串扰)不同。此外，所提出的针对图4a至图4b中串扰的解决方案，参见例如“An Improved Cross Talk Cancelling DigitalPredistortion for MIMO Transmitters”(Zhang，Z.，Shen，Y.，Shao，S.，Pan，W.，&Tang，Y.(2016).Mobile Information Systems，2016.)以及“A Comparative Analysis ofAdaptive Digital Predistortion Algorithms for Multiple Antenna Transmitters”(Suryasarman，P.M.，&Springer，A.(2015).Circuits and Systems I：Regular Papers，IEEE Transactions on，62(5)，1412-1420.)，不适用于天线串扰。在图4c中，引入矩阵元素α11、α12、α21和α22以模拟天线串扰。元素αxx(其中，x为1或2)将一条信号路径中的信号与其自身相关联，即，加权。元素α12对上部信号路径中的信号如何影响下部信号路径中的信号进行加权。此外，元素α21对下部信号路径中的信号如何影响上部信号路径中的信号进行加权。

通过利用隔离器(硬件)可以防止放大器之后引入的串扰(即，天线串扰)。然而，这些是窄带，导致损耗和增加的成本，因此不是有吸引力的选择，尤其是因为集成解决方案是优选的。还可以在接收机侧的发射机中补偿这种串扰，其中在发射机、信道和接收机中引入的总线性串扰干扰被一起处理。然而，如果天线串扰在传输信道外引起太多失真，则希望在发射机侧补充失真。否则，信号可能违反频谱掩模(mask)、相邻信道泄漏比要求等，并且信号可能不被允许发送。

补偿天线串扰的另一种解决方案要求在每条传输路径中布置M输入DPD，其中M是传输路径的数量，即需要M个M输入DPD。这在图5中示意性地示出，图5示出了发射机系统15，其天线具有包括在天线阵列34中的M个天线元件。该系统包括M条信号路径，每条路径具有输入节点32-1、…、32-M。每个输入节点耦合到M个M输入DPD 20-1、…、20-M中的相应一个，并且每个M输入DPD还耦合到一个PA 31-1、…、31-M，PA 31-1、…、31-M，PA又耦合到天线端口33-1、…、33-M。每条信号路径需要一个M输入DPD。因此，每个DPD接收所有输入传输信号，并且每条路径需要识别M变量多项式函数的系数，并且应用该M变量多项式函数以产生预失真信号，参见例如“Behavioral modeling and linearization of crosstalk and memoryeffects in RF MIMO transmitters”(Amin，S.，Landin，P.N.，Handel，P.，&Ronnow，D.(2014).Microwave Theory and Techniques，IEEE Transactions on，62(4)，810-823.)以及“CrosSover digital predistorter for the compensation of crosstalk andnonlinearity in MIMO transmitters”(Bassam，S.A.，Helaoui，M.，&Ghannouchi，F.M.(2009).Microwave Theory and Techniques，IEEE Transactions on，57(5)，1119-1128.)。对于像大规模MIMO这样的大规模系统，这个过程非常复杂甚至是不可行的。

发明人已经认识到，可以以更简单且不太复杂的方式补偿天线端口处的天线串扰和失配。在本公开中，引入一个CTM模块，其向每个DPD提供一个特定于每条信号路径的CTM信号(而不是之前的M个信号)。该CTM信号考虑每条特定信号路径的天线串扰和失配。因此，M个复杂的M输入DPD被M个不太复杂的双输入DPD(DI DPD)替代。

现在将参考图6至图12更详细地描述所提出的方法。

图6示出了根据本教导的方案的电路的示例性实现。具体地，图6描绘了用于在各个天线端口上发送输入传输信号的发射机系统15。也就是说，系统在通过例如某种天线传输信号之前提供信号处理。发射机系统包括多条信号路径16-1。也就是说，存在包括不同信号的若干信号路径。每条信号路径包括用于接收输入传输信号的输入节点32-1、…、32-M。换言之，输入节点是信号路径中的被称为信号进入发射机系统15的点。每条信号路径还包括该信号路径16-1的模拟部分38-1，模拟部分38-1连接到天线端口33-1、…、33-M，其中所述天线端口33-1、…、33-M与多天线阵列34相关联，并且根据一些方案，每个天线端口33-1、…、33-M包括天线元件。也就是说，这些天线元件构成多天线阵列34。每条信号路径还包括双输入数字预失真(DI DPD)模块30-1、…、30-M，其耦合到输入节点32-1、…、32-M和信号路径16-1的模拟部分38-1。此外，根据一些方案，每个模拟部分包括功率放大器PA 31-1、…、31-M。

发射机系统还包括：一个或多个串扰和失配CTM模块，被配置为接收一个或多个输入传输信号。也就是说，每条信号路径有自己的DI DPD，而CTM模型由所有信号路径共享。

多天线发射机性能取决于沿不同信号路径的模拟部分引入的失真以及所述路径之间的耦合。具体地，如前所述，在某种程度上，多天线发射机的特征在于：在信号路径的所述模拟部分中包括的PA输出处的耦合特性以及这些PA的行为。PA在对PA输入信号的放大期间引入非线性失真。在PA输出处经受串扰和失配的多天线系统中，向PA的输出入射串扰和失配CTM信号。该CTM信号与PA输出信号混合，其导致附加的非线性失真。因此，可以用双变量多项式函数来描述多天线系统的PA，在宽带输入信号的情况下在该双变量多项式函数中还需要包括记忆效应。

发射机的一条信号路径的CTM信号取决于若干(通常是所有)信号路径的输出信号。CTM信号的数量和性质由源和PA输出处的耦合特性来决定。这些可以例如通过S参数矩阵来描述，但是线性滤波函数也可以适合于描述这些特性。可能需要线性滤波函数来描述大的频率范围内的耦合特性。

在所提出的解决方案中，由整个系统共享的CTM模块被配置为：针对每个DI DPD模块30-1、…、30-M分开生成CTM信号，其中所述CTM信号表示由每个所述信号路径16-1的模拟部分38-1的一个或多个输出传输信号引起的CTM失真。因此，CTM块为每个DI DPD块创建第二输入，其描述由于CTM失真而反射回PA的功率。换言之，CTM为每个DI DPD提供CTM信号，以使DI DPD能够最小化CTM失真的影响。

具体地，CTM模块为每条信号路径提供CTM信号，该CTM信号至少近似地与天线串扰(即，发射机的模拟部分之间的不希望的耦合)以及在每条信号路径的相应模拟部分中引入的天线失配失真相对应，如前所述。换言之，每条信号路径16-1的CTM失真是由相应的信号路径16-1的模拟部分38-1的输出处的相应输出传输信号和一个或多个其他输出传输信号之间的一个或多个天线串扰和/或电路失配所引起的。也就是说，发射机系统针对每条特定信号路径对多端口天线的天线元件之间的天线串扰以及所述特定信号路径的输出处的电路失配提供补偿。

所要求保护的主题与先前讨论的解决方案的不同之处至少在于：所提出的技术处理天线串扰，即，模拟路径中引入的从而在功率放大器之后的串扰。此外，如上所述，每条信号路径具有其自己的双输入DPD，而CTM模型由所有信号路径共享。由于CTM模块为每条信号路径提供至少近似地与该路径的天线串扰相对应的CTM信号，因此在每条信号路径中双输入DPD就足够了。之前，在每条信号路径中需要更复杂的M输入DPD(其中M是信号路径的数量)，以考虑和减少天线串扰。

进一步改述所提出的技术，并且根据一些方案，每条信号路径16-1的CTM失真是由每条信号路径16-1的模拟部分38-1的输出处的一个或多个输出传输信号的一个或多个部分所引起的。此外，每个CTM信号是响应于所有输入传输信号和所述CTM失真的代表模型而生成的。也就是说，代表模型是多天线输出传输信号与每条信号路径的CTM信号之间的关系的描述。通常考虑所有(但不是必需的)输出传输信号，即，信号路径的模拟部分中的信号。优点在于：提供了描述每条路径的CTM信号与所有信号路径的输出信号之间关系的代表模型。这为技术人员提供了更高的灵活性，以使系统适应不同的用例。

根据一些方案，CTM模块被配置为基于将输入传输信号作为输入参数的线性系统，针对每个DI DPD模块单独生成CTM信号。这适用于在PA输出处具有任何类型的串扰和失配的发射机系统，所述任何类型的串扰和失配可以描述为若干(在大多数情况下所有)发射机输出信号的线性函数，即，CTM模块基于加权线性组合执行计算。优点是线性模型易于实现。

根据关于CTM模块的一些其他方案，CTM模块35可以被配置为：基于多天线阵列34的S参数针对每个DI DPD模块单独生成CTM信号。备选地，CTM模块35被配置为基于线性滤波函数针对每个DI DPD模块单独生成CTM信号。也就是说，CTM模块可以例如包括包含天线S参数或线性滤波函数集合的矩阵。这种解决方案使技术人员能够以适合其目的的方式配置CTM模块。此外，通过利用线性滤波函数，允许在大的频率范围内(即，考虑记忆效应)描述耦合特性。

在一些示例中，根据模拟或测量(例如，模拟或测量出的天线阵列S参数)获知耦合特性。在这种情况下，这些特性可以直接用在CTM模块中。

根据关于CTM模块的其他方案，CTM模块被配置为包括多个周期性更新的CTM系数，所述系数被应用于针对每个DI DPD模块单独生成CTM信号。CTM系数例如可以是多天线阵列的S参数。在另一示例中，系数可以是线性滤波函数的描述中所包括的滤波器系数。在PA输出处的串扰和失配可以被描述为若干(在大多数情况下所有)发射机输出信号的线性函数以及在CTM模块中实现这种线性函数的变型中，CTM系数是线性组合中的权重。在一些变型中，CTM模块可以包括描述CTM信号的其他模型，然后CTM系数可以是与这些模型相关的权重。周期性更新使反馈系统能够补偿时变失真，即，改善了系统的补偿结果。例如，如前所述，失真可以是天线端口处的时间相关阻抗失配或天线串扰。

在一个变型中，使用常规最小二乘估计算法识别代表模型的CTM系数。

图6中的数字预失真器是DI DPD，其被配置为响应于接收到的串扰和失配CTM信号以及输入传输信号，向信号路径16-1的模拟部分38-1提供经预失真的输入传输信号。也就是说，每个DI DPD的任务是最小化在信号路径的模拟部分和每条信号路径的天线端口中引入的所有失真的影响。数字预失真器的基本概念是补偿由PA引起的非线性效应，如前所述。本公开中的DI DPD是双输入系统，其补偿由PA、CTM信号以及PA输出和CTM信号的混合引入的非线性失真。DI DPD包括作为PA的逆的二元函数或其近似，因此消除或减少了不期望的失真。

因此，由于存在CTM模块，向每个DI DPD馈送传输输入信号和仅一个CTM信号，其与传输路径的数量无关。这意味着，根据一些方案，每个传输路径的DPD被减少到二元多项式函数，与利用M输入DPD的多变量情况相比，这在复杂度方面得到更线性的缩放，参见图5。

可以根据要求选择DI DPD的确切结构。例如，它可以是基于Volterra级数的二元多项式(例如，静态多项式、记忆多项式、广义记忆多项式)、查找表、神经网络预失真器、基于径向基函数的预失真器等。这些选项使技术人员能够以适合其目的的方式配置和实现DIDPD模块。

也就是说，根据关于I)I DPD模块的一些方案，DIDPD模块30-1、…、30-M中的每一个可以被配置为基于存储在相应DI DPD模块30-1、…、30-M中的DI DPD查找表57中的一个或多个条目对输入传输信号进行预失真。此外，响应于单独CTM信号和所述输入传输信号选择所述一个或多个条目。换言之，每个DI DPD包括LUT。不同信号路径的LUT通常(但不一定)具有相同的基本结构，但是针对每条信号路径的条目通常是不同的。LUT 57可以或多或少的复杂，LUT中的条目可以例如表示表征系统工作条件的多个参数，例如温度、电源电压、PA的工作频率、信号带宽、负载条件、不同天线元件的偏置设置或系统的其他一般性能要求。然而，图3中给出了简单的说明性图。这里的图示基于与CTM信号和输入到DI DPD的输入传输信号(用箭头标记)相对应的两个输入，查找LUT中的一个条目(虚线)(不需要计算)，将该条目作为输出。然后利用LUT的输出条目，以在输入传输信号被发送到信号路径的模拟部分之前对输入传输信号进行预失真。执行预失真，使得模拟部分中的不期望的失真的影响被最小化。

如上所述，备选的DI DPD结构是让DI DPD模块30-1、…、30-M中的每一个被配置为基于DI DPD传递函数对输入传输信号进行预失真。此外，在一些方案中，DI DPD传递函数可以包括基于Volterra级数的二元多项式(例如，静态多项式、记忆多项式、广义记忆多项式)、神经网络预失真器和/或基于径向基函数的预失真器中的一种或多种。也就是说，实现了基于不同基函数的DI DPD传递函数。对于该实现，DI DPD的输出被计算为两个输入信号的不同加权组合的总和，其中可能的组合由基函数确定，并且权重表示为DI DPD系数。在一个示例中，这些系数可以存储在LUT中。然后基于这些系数计算输出值，这些系数还包括在作为PA的逆的二元函数或其近似中，因此消除或减少了不希望的失真。为了阐明，DI DPD块的系数对于每条信号路径通常是不同的，但是在基函数方面，它们通常共享相同的结构。

在一个变型中，使用常规最小二乘估计算法识别DI DPD系数。例如，如果使用间接学习或直接学习架构，则可能是这种情况。

为了更清楚地描述所提出的解决方案，与先前所讨论的备选解决方案(参见图5)进行比较。在图5的示例中，来自所有信号路径的CTM信号作为M输入信号被转发到每个M输入DPD中。目前讨论的图6说明了由下述两个主要模块组成的多天线系统DPD的解决方案：一个串扰和失配CTM模块，通用于整个发射机，它将来自每个天线输出的失配信号和多个串扰压缩到一个信号；以及，每条信号路径中一个双输入DI DPD模块。优点是：即使考虑到耦合特性，数字预失真器的输入信号的数量也减少到两个，因此可以使用DI-DPD。也就是说，系统以集成且不太复杂的方式补偿在信号路径的模拟部分中引入的失真。

信号部分的模拟部分可以包括若干设备。这例如在图9中示出，其给出了信号路径16-1的模拟部分38-1的示意图。也就是说，每条信号路径的模拟部分包括下述中的一个或多个：射频数模转换器RF DAC 61、功率放大器PA 31(31-1、…、31-M)、混频器62、滤波器、RF数字上变频器RF DUC、基带DUC(BB DUC)、本地振荡器63和匹配网络65。该图将被形象地解释，并且信号路径的模拟部分可以包括其他设备，这都在保护范围内。

图7是根据本教导的方案的电路的示意图，其中发射机系统的每条信号路径还包括：DI DPD识别模块45-1、…、45-M，被配置为响应于由DI DPD模块30-1、…、30-M中的每一个提供的经预失真的输入传输信号中的每一个和信号路径16-1的模拟部分38-1的输出处的输出传输信号中的每一个，周期性地更新每个DI DPD模块30-1、…、30-M的每个DI DPDLUT的条目和/或每个DI DPD模块30-1、…、30-M的每个DI DPD传递函数的DI DPD系数。换言之，每条信号路径中的经预失真的输入传输信号的一部分和每条信号路径中PA输出处的信号的一部分被耦合输出或测量，并被反馈到系统中以补偿PA的时间变化，例如温度和老化。因此，系统对失真的补偿得到改善。

根据一些方案，并且如图7所示，每个DI DPD识别模块45还被配置为：响应于CTM信号中的每一个周期性地更新DI DPD LUT的条目和/或DI DPD系数。因此，与特定信号路径相关联的单独CTM信号的一部分被耦合输出或测量，并被馈送到该特定信号路径的DI DPD识别模块中。这使得能够补偿在信号路径的模拟部分中引入的CTM失真的反馈系统。这些失真的示例是如前所述的天线串扰和天线端口处的失配。该反馈使系统能够更好地最小化失真的影响。此外，由于存在CTM模块(其描述了每条路径的CTM信号与所有信号路径的输出信号之间的关系)，因此仅需要将一个信号(即，特定路径的CTM信号)馈送到该路径的DI DPD识别模块中。因此，可以以不太复杂的方式实现反馈系统。

如果DI DPD包括LUT，则信号路径中的DI DPD识别模块周期性地更新各个DI DPDLUT的条目。备选地，如果DI DPD包括传递函数，则其DI DPD系数由DI DPD识别模块周期性地更新。换言之，DI DPD识别模块响应于馈送到DI DPD识别模块的信号识别DI DPD要使用的条目或系数。然后将经更新的条目或系数发送到DI DPD，在DI DPD中更新相应的条目或系数。

应当理解，可以以多种不同的方式配置反馈系统。图7中的电路仅作为示例。例如，不采用经预失真的输入传输信号作为DI DPD识别模块的输入，而是采用输入传输信号作为该模块的输入。

图8是根据本教导的方案的电路的示意图，其中发射机系统的每条信号路径还包括CTM识别模块55。此外，从CTM识别模块55转发多个周期性更新的CTM系数，其中响应于由DI DPD模块30-1、…、30-M中的每一个提供的经预失真的输入传输信号中的每一个和信号路径16-1的模拟部分38-1的输出处的输出传输信号中的每一个来识别CTM系数。换言之，每条信号路径中的经预失真的输入传输信号的一部分和每条信号路径中PA输出处的信号的一部分被耦合输出或测量，并被馈送到CTM识别模块。然后，基于输入信号识别正确的CTM系数，并将该正确的CTM系数转发到更新相应系数的CTM模块。

具有周期性更新的CTM系数的优点在于：系统可以补偿时变CTM失真，从而实现更准确的信号预失真。此外，发射机系统输出处的耦合特性并不总是已知的，因此需要一种用于寻找系数的识别过程。

本文总体上描述了在耦合特性未知时可以使用的识别备选方案。这是一种识别过程，也可用于确定天线阵列S参数。对于该识别过程，DPD不是必需的。因此，可以针对该过程停用DPD。在初始步骤中，将CTM系数设置为1并且测量PA输出信号。然后识别被描述为双输入系统的PA的正向模型的系数。两个输入是相应路径的输入传输信号以及相应路径的CTM信号。使用CTM系数和所有输入传输信号创建CTM信号。然后，使用不同的输入信号执行新的测量。将该测量值与先前已识别的PA模型的输出进行比较。然后基于经测量的输出信号和先前估计的PA模型识别新的CTM系数。将新的CTM系数用于识别新的PA模型。同样，使用不同的输入信号执行新的测量。将该测量值与先前已识别的PA模型的输出进行比较。重复该过程，直到对PA输出测量和PA模型输出的比较令人满意为止。

另一种备选的识别过程是测量输出传输信号并将其与已知的传输输入信号进行比较，因此估计失真并识别CTM系数。基于经识别的系数对传输输入信号进行预失真，并且执行对输出传输信号的新测量。重复该过程，直到经测量的输出传输信号与已知的传输输入信号相比更令人满意为止。在识别CTM模型系数之后，在CTM模块中使用这些系数来创建向DI DPD块输入的第二输入信号。

具有CTM识别模块的优点在于：可以通过使用对输出传输信号的观察来完成识别。此外，它不需要关于天线阵列或PA的先验知识。

应当理解，存在多种确定或识别CTM系数的方式，并且这里给出的总体上描述的备选方案决不应被视为限制保护范围。

示例节点配置

图10是示意性地示出示例性实施例的网络节点11和无线通信网络12的节点配置。

网络节点或eNodeB 11可以包含上面讨论的一个或多个示例实施例。如图10中所示，eNodeB 11可以包括被配置为在网络内接收和发送任何形式的通信或控制信号的无线电电路111。应当理解，可以包括无线电电路111作为任何数量的收发、接收和/或发送单元或电路。还应理解，无线电电路111可以具有本领域已知的任何输入/输出通信端口的形式。无线电电路111包括基带模块116和一个或多个发射机系统15，其中发射机系统15可以包括先前关于所公开的发射机系统15所讨论的一个或多个方案。因此，获得与发射机系统本身相同的优点和益处。

基带模块116被配置为包括所有设备并执行关于具有其原始传输频率范围的通信信号的所有方法。也就是说，基带模块在将信号转换或调制到不同频率范围之前处理该信号。

eNodeB 11还可以包括可以与无线电电路111进行通信的至少一个存储器单元或电路113。存储器113可以被配置为存储接收的或发送的数据和/或可执行程序指令。存储器113还可以被配置为存储任意形式的波束成形信息、参考信号和/或反馈数据或信息。存储器113还能够存储和执行关于先前描述的发射机系统15和相应方法的步骤和指令。存储器113可以是任何适当类型的计算机可读存储器并且可以具有易失性类型和/或非易失性类型。

eNodeB 11还可以包括网络接口114和处理电路112，处理电路112可以被配置为生成和分析参考信号，并且生成波束成形的通信。根据一些方案，处理电路112可以被配置为提供关于先前描述的发射机系统15和相应方法的指令并执行步骤。处理电路112还可以被配置为向无线通信设备提供配置指令。处理电路112可以是任何适当类型的计算单元，例如，微处理器、数字信号处理器DSP、现场可编程门阵列FPGA或专用集成电路ASIC或任何其他形式的电路。应当理解，处理电路不需要被提供为单个单元，而是可以被提供为任何数量的单元或电路。

图10中的无线通信设备12可以包含上面讨论的一个或多个示例实施例。如图10所示，无线通信设备12可以包括被配置为在网络内接收和发送任何形式的通信或控制信号的无线电电路121。应当理解，可以包括无线电电路121作为任何数量的收发、接收和/或发送单元或电路。还应理解，无线电电路121可以具有本领域已知的任何输入/输出通信端口的形式。无线电电路510包括基带模块126和一个或多个发射机系统15，其中发射机系统15可以包括先前关于所公开的发射机系统15所讨论的一个或多个方案。因此，获得与发射机系统本身相同的优点和益处。

基带模块116被配置为包括所有设备并执行关于具有其原始传输频率范围的通信信号的所有方法。也就是说，基带模块在将信号转换或调制到不同频率范围之前处理该信号。

无线通信设备12还可包括可以与无线电电路121进行通信的至少一个存储器单元或电路123。存储器123可以被配置为存储接收的或发送的数据和/或可执行程序指令。存储器123还可以被配置为存储任意形式的波束成形信息、参考信号和/或反馈数据或信息。存储器123还能够存储和执行关于先前描述的发射机系统15和相应方法的步骤和指令。存储器123可以是任何适当类型的计算机可读存储器并且可以具有易失性类型和/或非易失性类型。

无线通信设备12还可以包括可被配置为执行由eNodeB提供的测量和设置配置的附加处理电路122。根据一些方案，处理电路122可以被配置为提供关于先前描述的发射机系统15和相应方法的指令并执行步骤。处理电路122可以是任何适当类型的计算单元，例如，微处理器、数字信号处理器DSP、现场可编程门阵列FPGA或专用集成电路ASIC或任何其他形式的电路。应当理解，处理电路不需要被提供为单个单元，而是可以被提供为任何数量的单元或电路。

在一个变型中，涉及点对点无线电链路，可能存在串扰，并且可以应用前述所提出的发射机系统。在特定环境中，存在两个网络节点，它们通过利用点对点无线电链路(即，视距通信)进行通信。例如，这可以是微波通信系统中的情况。

示例性方法

图11是示出在多条信号路径16-1中引起的用于识别和补偿失真的相应方法的方案的流程图，每条信号路径包括例如可以在发射机系统15中执行的信号路径16-1的模拟部分38-1。

已经关于上面的相应硬件讨论了要描述的方法步骤的细节，并将不再重复。此外，关于发射机系统和相应节点、预失真设备和计算机程序的不同方案、变型和实施例所讨论的一个或多个特征、优点和相互关系适用于如下所述的方法的相应方案、变型和实施例。

该方法包括提供多个输入传输信号(S11)。它还包括生成表示由每个所述信号路径16-1的模拟部分38-1的一个或多个输出传输信号引起的CTM失真的CTM信号(S15)。该方法还包括响应于相应输入传输信号和相应CTM信号对输入传输信号中的每一个进行预失真(S17)。该方法还包括将经预失真的输入传输信号中的每一个应用于信号路径16-1的模拟部分38-1中的相应一个，以在每个所述信号路径16-1的模拟部分38-1的输出处提供多个输出传输信号(S19)。

根据一些方案，该方法包括提供CTM失真的代表模型(S13)。此外，每条信号路径16-1的CTM失真是由每个所述信号路径16-1的模拟部分38-1的输出处的多个输出传输信号中的一个或多个的一个或多个部分引起的。此外，响应于CTM失真的代表模型和所有输入传输信号生成多个CTM信号(S15a)。

根据关于该方法的一些其他方案，每条信号路径的CTM失真是由相应信号路径16-1的模拟部分38-1的输出处的相应输出传输信号和一个或多个其他输出传输信号之间的一个或多个天线串扰和/或电路失配引起的。

根据一些其他方案，该方法还提供线性系统作为CTM失真的代表模型(S13a)。

根据一些其他方案，该方法还提供多天线阵列34的S参数，以将该S参数包括在CTM失真的代表模型中(S13b)，该多天线阵列34连接到信号路径16-1的模拟部分38-1。备选地，该方法提供线性滤波函数，以将该线性滤波函数包括在CTM失真的代表模型中(S13c)。

根据关于该方法的一些其他方案，CTM失真模型还包括CTM系数，并且该方法还包括周期性地更新CTM系数(S14)。根据其他方案，更新步骤还可以包括响应于经预失真的输入传输信号中的每一个和信号路径16-1的模拟部分38-1的输出处的输出传输信号中的每一个更新CTM系数(S14a)。

根据一些其他方案，该方法还提供DI DPD传递函数(S17a)，其中输入传输信号的预失真步骤S17基于利用基于Volterra级数的二元多项式、查找表57、神经网络预失真器和/或基于径向基函数的预失真器中的一个或多个的传递函数。备选地，该方法还提供DIDPD查找表LUT(S17b)，其中输入传输信号的预失真步骤S17基于DI DPD LUT 57中的一个或多个条目，其中响应于单独CTM信号和输入传输信号选择一个或多个条目。因此，每个信号路径都配有DI DPD传递函数或DI DPD LUT。此外，根据一些其他方案，预失真步骤S17还包括响应于经预失真的输入传输信号中的每一个和信号路径16-1的模拟部分38-1的输出处的输出传输信号中的每一个，周期性地更新DI DPD传递函数的DI DPD系数和/或DI DPDLUT 57的条目(S18)。根据另外的方案，更新步骤S18还可以包括响应于CTM信号中的每一个周期性地更新DI DPD系数和/或DI DPD LUT的条目(S18a)。

示例性计算机程序

应当理解，本文公开的方法(包括方案)可以以多种方式实施。一种方式是包括计算机程序代码的计算机程序，当在通信设备11、12中执行时，该计算机程序代码使通信设备11、12执行本文所述的方法。术语通信设备是指如前所述的无线电基站11或无线通信设备12，或者是针对包括如本文所述的发射机系统15的任何其他通信设备而言的。根据各方案，计算机程序存储在存储器113、123中和/或在处理电路112、122中执行，参见图10。

因此，在方法步骤或过程的一般上下文中描述了本文描述的各种示例实施例，其可以在一个方案由体现在计算机可读介质中的计算机程序产品实现，该计算机可读介质包括由网络环境中的计算机执行的例如程序代码的计算机可执行指令。计算机可读介质可以包括可移动和不可移动存储设备，包括但不限于只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、紧凑盘(CD)、数字通用盘(DVD)等。一般地，程序模块可以包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例行程序、对象、组件、数据结构等。计算机可执行指令、相关联的数据结构和程序模块表示用于执行本文公开的方法的步骤的程序代码的示例。这些可执行指令或相关联的数据结构的特定序列表示用于执行这些步骤或过程中描述的功能的相应动作的示例。

发射机系统、无线电网络节点、无线通信设备和预失真设备的计算机程序都示出与已经针对上面公开的各个方法描述的优点相对应的优点。

示例性设备

根据各方案，提供了用于识别和补偿在多条信号路径16-1中引起的失真的预失真设备100，每条信号路径包括信号路径16-1的模拟部分38-1，如图12中所示。图12中的预失真设备100包括被配置为执行上述方法的模块。用硬件或软件或其组合方式来实现这些模块。根据一个方案，这些模块被实现为在处理电路112、122上运行的存储器113、123中存储的计算机程序，参见图10。

关于发射机系统和相应节点、方法和计算机程序的的不同方案、变型和实施例所讨论的一个或多个特征、优点和相互关系适用于如下所讨论的预失真设备的相应方案、变型和实施例。

根据一些方案，预失真装置100包括输入模块Sx11，被布置为提供多个输入传输信号。它还包括CTM生成器模块Sx15，被布置为生成表示由每个所述信号路径16-1的模拟部分38-1的一个或多个输出传输信号引起的CTM失真的CTM信号。预失真设备还包括预失真器模块Sx17，被布置为响应于相应输入传输信号和相应CTM信号对输入传输信号中的每一个进行预失真，其中预失真器模块Sx17被布置为将经预失真的输入传输信号中的每一个应用于信号路径16-1的模拟部分38-1中的相应一个。

根据一些方案，预失真设备100还包括CTM系数生成器模块Sx13，被布置为提供CTM失真的代表模型，其中每条信号路径16-1的CTM失真是由每个所述信号路径16-1的模拟部分38-1的输出处的多个输出传输信号中的一个或多个的一个或多个部分引起的。此外，CTM生成器模块Sx15a还被布置为响应于CTM失真的代表模型和所有输入传输信号生成多个CTM信号。

根据一些方案，每条信号路径16-1的CTM失真是由相应的信号路径16-1的模拟部分38-1的输出处的相应输出传输信号和一个或多个其他输出传输信号之间的一个或多个天线串扰和/或电路失配引起的。

根据其他方案，CTM系数模块Sx13a还被布置为提供线性系统作为CTM失真的代表模型。

根据一些方案，CTM系数模块Sx13b还被布置为提供多天线阵列34的S参数，该多天线阵列34连接到信号路径16-1的模拟部分38-1。将S参数包括在CTM失真的代表模型中。

根据各方案，CTM系数模块Sx13c还被布置为提供线性滤波函数，以将该线性滤波函数包括在CTM失真的代表模型中。

根据各方案，CTM系数生成模块Sx13还包括CTM系数更新模块Sx14，被布置为周期性地更新CTM系数。根据其他方案，CTM系数更新模块Sx14a还被布置为响应于经预失真的输入传输信号中的每一个和信号路径16-1的模拟部分38-1的输出处的输出传输信号中的每一个更新CTM系数(S14a)。

根据各方案，预失真器模块Sx17a还被布置为提供DI DPD传递函数。此外，预失真器模块Sx17被布置为基于利用基于Volterra级数的二元多项式、查找表57、神经网络预失真器和/或基于径向基函数的预失真器中的一个或多个的传递函数对输入传输信号进行预失真。

根据各方案，预失真器模块Sx17b还被布置为提供DI DPD查找表LUT。此外，预失真器模块Sx17被布置为基于DI DPD LUT 57中的一个或多个条目对输入传输信号进行预失真，其中响应于单独CTM信号和输入传输信号选择一个或多个条目。

根据各方案，预失真器模块Sx17还包括DPD系数更新模块Sx18，被布置为响应于经预失真的输入传输信号中的每一个和信号路径16-1的模拟部分38-1的输出处的输出传输信号中的每一个，周期性地更新DI DPD传递函数的DI DPD系数和/或DI DPD LUT 57的条目。根据其他方案，DPD系数更新模块Sx18a还被布置为响应于CTM信号中的每一个周期性地更新DI DPD系数和/或DI DPD LUT的条目。

在附图和说明书中，已经公开了示例实施例。然而，可以对这些实施例做出许多变化和修改。因此，虽然使用了特定术语，但是其用于一般性或描述性意义，且不用于限制目的，实施例的范围由以下权利要求定义。

也就是说，已经给出本文提供的示例实施例的描述以用于说明的目的。该描述并不旨在是详尽的或者将示例实施例限制于所公开的精确形式，并且考虑到上面的教导，修改和变形是可能的，并且可以通过实现对所提供的实施例的多个替换方式来获取这些修改和变形。选择和描述本文讨论的示例以便解释多个示例实施例的原理和属性及其实际应用，从而使本领域技术人员能够以多种方式并且使用适合于所设想的特定使用的多个修改来使用示例实施例。可以用方法、装置、模块、系统和计算机程序产品的所有可能的组合来组合本文所描述的实施例的特征。应当理解，本文呈现的示例实施例可以彼此以任何组合来实践。

在一些实施方式中且根据本公开的一些方案，在框中提到的硬件、功能或步骤可以用与操作图示中说明的顺序不同的顺序来发生。例如依赖于所涉及的功能/动作，连续示出的两个框实际上可以实质上同时执行，或者框有时候可以按照相反的顺序执行。此外，框中提到的功能或步骤可以根据本公开的一些方案循环连续执行。

Claims (31)

1.一种发射机系统(15)，用于在各个天线端口上发送输入传输信号，包括：

多条信号路径(16-1)，每条路径包括：

输入节点(32-1、…、32-M)，用于接收输入传输信号；

信号路径(16-1)的模拟部分(38-1)，所述模拟部分(38-1)连接到天线端口(33-1、…、33-M)，所述天线端口(33-1、…、33-M)与多天线阵列(34)相关联；

双输入数字预失真DI DPD模块(30-1、…、30-M)，耦合到输入节点(32-1、…、32-M)和信号路径(16-1)的模拟部分(38-1)，被配置为响应于接收到的串扰和失配CTM信号以及输入传输信号，向所述信号路径(16-1)的模拟部分(38-1)提供经预失真的输入传输信号；以及

一个或多个串扰和失配CTM模块(35)，被配置为：

接收一个或多个输入传输信号

以及针对每个DI DPD模块(30-1、…、30-M)单独生成CTM信号，所述CTM信号表示由每个所述信号路径(16-1)的模拟部分(38-1)的一个或多个输出传输信号引起的CTM失真。

2.根据权利要求1所述的发射机系统(15)，

其中，每条信号路径(16-1)的CTM失真是由每个所述信号路径(16-1)的模拟部分(38-1)的输出处的一个或多个输出传输信号的一个或多个部分引起的，

并且其中，响应于所有输入传输信号和所述CTM失真的代表模型生成每个CTM信号。

3.根据权利要求1或2所述的发射机系统(15)，其中，每条信号路径(16-1)的CTM失真是由相应的信号路径(16-1)的模拟部分(38-1)的输出处的相应输出传输信号和一个或多个其他输出传输信号之间的一个或多个天线串扰和/或电路失配引起的。

4.根据权利要求1或2所述的发射机系统(15)，其中，所述CTM模块被配置为：基于将输入传输信号作为输入参数的线性系统，针对每个DI DPD模块单独生成CTM信号。

5.根据权利要求1或2所述的发射机系统(15)，其中，所述CTM模块(35)被配置为：基于多天线阵列(34)的S参数，针对每个DI DPD模块单独生成CTM信号。

6.根据权利要求1或2所述的发射机系统(15)，其中，所述CTM模块(35)被配置为：基于线性滤波函数，针对每个DI DPD模块单独生成CTM信号。

7.根据权利要求1或2所述的发射机系统(15)，其中，所述CTM模块(35)被配置为包括多个周期性更新的CTM系数，所述系数用于针对每个DI DPD模块单独生成CTM信号。

8.根据权利要求7所述的发射机系统(15)，其中，从CTM识别模块(55)转发所述多个周期性更新的CTM系数，其中，CTM系数是响应于由DI DPD模块(30-1、…、30-M)中的每一个提供的经预失真的输入传输信号中的每一个和所述信号路径(16-1)的模拟部分(38-1)的输出处的输出传输信号中的每一个来识别的。

9.根据权利要求1或2所述的发射机系统(15)，其中，所述DI DPD模块(30-1、…、30-M)中的每一个被配置为基于存储在相应DI DPD模块(30-1、…、30-M)中的DI DPD查找表(57)中的一个或多个条目对输入传输信号进行预失真，其中响应于单独CTM信号和所述输入传输信号选择所述一个或多个条目。

10.根据权利要求1或2所述的发射机系统(15)，其中，所述DI DPD模块(30-1、…、30-M)中的每一个被配置为基于DI DPD传递函数对输入传输信号进行预失真。

11.根据权利要求9所述的发射机系统(15)，其中，每条信号路径还包括：DI DPD识别模块(45-1、…、45-M)，被配置为响应于由DI DPD模块(30-1、…、30-M)中的每一个提供的经预失真的输入传输信号中的每一个和所述信号路径(16-1)的模拟部分(38-1)的输出处的输出传输信号中的每一个，周期性地更新每个DI DPD模块(30-1、…、30-M)的每个DI DPD LUT的条目和/或每个DI DPD模块(30-1、…、30-M)的每个DI DPD传递函数的DI DPD系数。

12.根据权利要求11所述的发射机系统(15)，其中，每个DI DPD识别模块(45)还被配置为：响应于CTM信号中的每一个，周期性地更新所述DI DPD LUT的条目和/或DI DPD系数。

13.根据权利要求1或2所述的发射机系统(15)，其中，DI DPD传递函数包括以下一种或多种：

基于Volterra级数的二元多项式，

神经网络预失真器，和/或

基于径向基函数的预失真器。

14.根据权利要求1或2所述的发射机系统(15)，其中，每个天线端口(33-1、…、33-M)包括天线元件。

15.根据权利要求1或2所述的发射机系统(15)，其中，所述信号路径(16-1)的模拟部分(38-1)包括以下一项或多项：

射频数模转换器(61)，

功率放大器(31、31-1、…、31-M)，

混频器(62)，

滤波器，

数字上变频器，

本地振荡器(63)，以及

匹配网络(65)。

16.一种无线电网络节点(11)，包括：

基带模块(116)，和一个或多个根据权利要求1至13中任一项所述的发射机系统(15)。

17.一种无线通信设备(12)，包括：

基带模块(126)，和一个或多个根据权利要求1至13中任一项所述的发射机系统(15)。

18.一种用于识别和补偿在多条信号路径(16-1)中引起的失真的方法，每条信号路径包括所述信号路径(16-1)的模拟部分(38-1)，所述方法包括：

提供多个输入传输信号(S11)；

生成表示由每个所述信号路径(16-1)的模拟部分(38-1)的一个或多个输出传输信号引起的串扰和失配CTM失真的多个CTM信号(S15)；

响应于相应输入传输信号和相应CTM信号，对输入传输信号中的每一个进行预失真(S17)；

将经预失真的输入传输信号中的每一个应用于所述信号路径(16-1)的模拟部分(38-1)中的相应一个，以在每个所述信号路径(16-1)的模拟部分(38-1)的输出处提供多个输出传输信号(S19)。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括：

提供CTM失真的代表模型(S13)，其中，每条信号路径(16-1)的CTM失真是由每个所述信号路径(16-1)的模拟部分(38-1)的输出处的多个输出传输信号中的一个或多个的一个或多个部分引起的；以及

其中，响应于CTM失真的代表模型和所有输入传输信号生成多个CTM信号(S15a)。

20.根据权利要求18或19所述的方法，其中，每条信号路径的CTM失真是由相应的信号路径(16-1)的模拟部分(38-1)的输出处的相应输出传输信号和一个或多个其他输出传输信号之间的一个或多个天线串扰和/或电路失配引起的。

21.根据权利要求18或19所述的方法，还提供线性系统(S13a)作为所述CTM失真的代表模型。

22.根据权利要求18或19所述的方法，还提供连接到所述信号路径(16-1)的模拟部分(38-1)的多天线阵列(34)的S参数(S13b)以将所述S参数包括在所述CTM失真的代表模型中。

23.根据权利要求18或19所述的方法，还提供线性滤波函数(S13c)以将所述线性滤波函数包括在所述CTM失真的代表模型中。

24.根据权利要求18或19所述的方法，其中，所述CTM失真的模型还包括CTM系数，并且所述方法还包括周期性地更新所述CTM系数(S14)。

25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述更新步骤(S14)还包括：响应于经预失真的输入传输信号中的每一个和所述信号路径(16-1)的模拟部分(38-1)的输出处的输出传输信号中的每一个更新所述CTM系数(S14a)。

26.根据权利要求18或19所述的方法，还提供DI DPD传递函数(S17a)，其中，输入传输信号的预失真步骤(S17)基于利用以下一种或多种的传递函数：

基于Volterra级数的二元多项式，

查找表(57),

神经网络预失真器，和/或

基于径向基函数的预失真器。

27.根据权利要求18或19所述的方法，还提供(S17b)DI DPD查找表LUT，其中，输入传输信号的预失真步骤(S17)基于DI DPD LUT(57)中的一个或多个条目，其中，响应于单独CTM信号和输入传输信号选择所述一个或多个条目。

28.根据权利要求26所述的方法，其中，所述预失真步骤(S17)还包括响应于经预失真的输入传输信号中的每一个和所述信号路径(16-1)的模拟部分(38-1)的输出处的输出传输信号中的每一个，周期性地更新(S18)DI DPD传递函数的DI DPD系数和/或DI DPD LUT(57)的条目。

29.根据权利要求28所述的方法，其中，所述更新步骤(S18)还包括：响应于CTM信号中的每一个，周期性地更新(S18a)DI DPD系数和/或DI DPD LUT的条目。

30.一种存储有指令的计算机可读存储介质，所述指令当在通信设备(11、12)中执行时使所述通信设备(11、12)执行根据权利要求17至27中任一项所述的方法。

31.一种用于识别和补偿在多条信号路径(16-1)中引起的失真的预失真设备(100)，每条信号路径包括所述信号路径(16-1)的模拟部分(38-1)，所述预失真设备(100)包括：

输入模块(Sx11)，被布置为提供多个输入传输信号；

CTM生成器模块(Sx15)，被布置为生成表示由每个所述信号路径(16-1)的模拟部分(38-1)的一个或多个输出传输信号引起的串扰和失配CTM失真的多个CTM信号；

预失真器模块(Sx17)，被布置为：响应于相应输入传输信号和相应CTM信号，对输入传输信号中的每一个进行预失真；

其中，所述预失真器模块(Sx17)被布置为将经预失真的输入传输信号中的每一个应用于所述信号路径(16-1)的模拟部分(38-1)中的相应一个。

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