CN109314533A - 减少由多个天线系统辐射的放大信号中的失真 - Google Patents

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Abstract

用于减少由多天线系统辐射的多个放大信号中的失真的电路、方法和计算机程序。该电路包括：多个输入，用于接收针对多个前向数据路径的数字信号；路由电路，该路由电路用于将在多个输入处接收的数字信号路由到预失真逻辑，以用于对信号中的每个信号应用预失真函数，该预失真逻辑可操作用于将信号中的每个信号转发到数字到射频转换器和用于在信号被辐射之前放大信号的后续的放大器；一个或多个反馈路径，每个反馈路径包括处理逻辑，该处理逻辑用于将从放大信号中的一个放大信号生成的反馈信号与在输入中的一个输入处所接收的对应信号进行比较，以确定要由预失真逻辑应用于输入信号的函数；选择逻辑，用于选择要被提供反馈的输入信号。

Description

减少由多个天线系统辐射的放大信号中的失真
技术领域
本发明涉及诸如多输入多输出MIMO天线或天线阵列的多天线系统领域，并且尤其涉及用于向这种天线馈送信号的系统。
背景技术
大规模多输入多输出(大规模MIMO)系统已被广泛接受为下一代无线通信或5G(第5代)无线通信系统的关键规则改变技术之一。大规模MIMO的基本概念是通过利用具有对应发射机的大量辐射天线来为多个用户提供服务来提供无线通信服务。通过同时在相同站点(集中化)或不同站点(分布式)使用多个发射机，频谱效率将被改进，从而网络容量和数据吞吐量可以显著提高，从而为更多用户提供更好的服务。
大规模MIMO系统涉及复用并且映射到不同天线的多个数据流，需要线性RF收发机以使用计算有效的线性预编码算法来提供空间复用性能。在具有物理RF发射机的实际无线系统中，RF功率放大器(PA)需要从每个发射机提供合理的辐射功率。这种放大器具有线性工作的区域和超出此区域它们将不线性工作的区域。在非线性区域中操作导致信号超出所需带宽和信号失真。这不仅导致信号本身难以解码，而且还对相邻信号提供干扰。在线性区域中操作解决了这个问题，但是在该区域中的操作效率不高。因此，这些放大器如果在它们有效的区域中使用，会在信号中引入非线性失真，从而导致带内信号质量下降(这会导致发射机本身出现问题)和带外频谱再生(这会导致在相邻频段工作的其他发射机出现问题)。
为了解决这个问题，通常使用两种方法：
1)回退方法：在这种方法中，射频功率放大器在线性操作区域中操作，即，从饱和操作区域中回退功率。这种传统方法的缺点是它导致非常低的功率效率。
2)数字预失真(DPD)方法：这涉及输入信号被预失真以补偿将在放大器处产生的失真，使得放大的信号具有减少的失真。图1A示出了具有前向数据路径和反馈数据路径的两个信号路径的传统DPD使能RF发射机。放大的射频信号被采样并且经由采样接收机设备反馈。衰减器用于降低反馈信号的功率，下变频器将信号从高频无线电信号转换为低频信号，并且模数转换器将信号返回到数字信号。然后将该数字信号与在数字信号处理电路处生成的信号进行比较，并且根据该比较，如果需要，则更新应用于前向数据路径上的数据信号的预失真函数，以减轻在两个信号之间检测到的任何差异。由于其令人满意的线性化性能和灵活性，DPD已经被广泛用作减少RF PA在将RF PA驱动到非线性饱和区域时引入的非线性失真的优选选项。
然而，直接将该DPD架构应用于基于多个RF发射机的系统(如大规模MIMO系统)导致系统在硬件和功率方面都很昂贵。图1B示出了这样的设备。
发明内容
本发明的第一方面提供了用于减少由多天线系统辐射的多个放大信号中的失真的电路，所述电路包括：多个输入，每个输入用于接收针对多个前向数据路径的数字信号；路由电路，该路由电路用于将输入数字信号路由到预失真逻辑，以用于对所述输入数字信号中的每个输入数字信号应用预失真函数，所述预失真逻辑可操作用于将所述信号中的每个信号转发到数字到射频转换器和用于在所述信号被辐射之前放大所述信号的后续的放大器，以用于在所述信号被辐射之前放大所述信号；一个或多个反馈路径，每个反馈路径包括处理逻辑，该处理逻辑用于将从所述放大信号中的一个放大信号生成的反馈信号与所述放大信号所源自的所述数字输入信号进行比较，以确定要由所述预失真逻辑应用于所述输入数字信号的函数；选择逻辑，用于选择要被提供所述反馈的所述输入数字信号。
本发明的发明人认识到，在馈送多天线系统的系统中提供用于确定预失真函数以校正放大器的非线性的反馈路径，在为每个放大的信号路径提供反馈信号和对应处理的情况下，在硬件和功率上都可能是非常昂贵的。他们还认识到，在许多情况下，驱动放大器的信号在时间帧内可能相对稳定。此外，每个放大器一旦其已经达到工作温度后的特性通常也非常稳定。以上导致用于补偿非线性所需的预失真函数在时间帧上也相对稳定，使得可能不需要连续使用反馈来更新这些函数。该实现使得发明人还能够认识到，通过适当的选择，输入信号可以仅在某些时间被提供反馈，允许反馈路径在其余时间被断电或重新用于另一个前向数据路径。以这种方式，提供了具有降低的功率以及可能的硬件要求和高性能的系统。
反馈路径反馈回预失真的放大射频信号，以与其所源自的输入数字信号进行比较。可以确定放大信号和输入信号之间的任何差异，该差异提供预失真函数的功效(efficacy)的指示，以补偿由放大器生成的失真。然后，如果需要，这些检测到的差异可以用作通过更新处理函数参数来更新处理函数的基础，以减轻这些检测到的差异。
尽管反馈路径的数目可以与输入的数目相同，但是选择逻辑在任何时候简单地选择哪些反馈路径可操作，在一些实施例中，反馈路径的数目小于输入的数目。
具有比输入数目少的反馈路径允许硬件和功率节省两者，其中反馈路径使用适当的选择逻辑在信号之间动态共享。
在一些实施例中，所述选择逻辑可操作用于周期性地选择要被提供所述反馈的不同输入。
选择逻辑可以以多种不同方式操作以选择哪个输入将接收反馈。在一些情况下，它可以周期性地进行选择，使得以共享时间方式向每个信号提供反馈。这可以是可配置的或可编程的，使得可以修改定时周期。备选地，选择逻辑可以基于检测到的需求进行选择。这可能涉及操作员控制选择，或者它可能涉及某种自动的可能的自学习选择方法。
在一些实施例中，所述选择逻辑可操作用于在未被选择时使反馈路径和对应的处理电路断电。使任何未选择的反馈路径断电可以节省功耗并且导致更有效的电路。
在一些实施例中，所述选择逻辑包括开关电路，该开关电路用于选择性地将输入数字信号路由到所述处理逻辑。
在输入之间共享处理逻辑的情况下，选择逻辑将选择适当的输入信号用于路由到处理逻辑以与反馈信号进行比较。该选择逻辑可以包括开关电路，该开关电路由来自选择逻辑的控制信号控制，以将要接收反馈的输入数字信号路由到处理逻辑，以与反馈信号进行比较。
选择逻辑还可以包括用于选择性地将反馈信号路由到所述处理逻辑的开关电路，并且包括用于选择性地将信号从所述处理逻辑路由到对应的预失真逻辑单元的其他开关电路。以这种方式，通过选择适当的信号并且将适当的信号路由到处理逻辑并且以时分复用的方式将处理逻辑与适当的预失真逻辑单元连接，可以在输入信号之间动态地共享处理逻辑，使得一个处理逻辑单元可以用于在不同时间更新几种不同的预失真函数。
在一些实施例中，所述路由电路包括与所述多个输入相对应的多个前向数据路径，所述多个前向数据路径中的每个前向数据路径包括预失真逻辑。
路由电路可以简单地是连接到多个预失真逻辑单元的多个输入。在其他实施例中，所述路由电路包括第一开关逻辑，该第一开关逻辑用于选择性地将所述输入中的至少一个输入连接到多个预失真逻辑单元中的至少一个预失真逻辑单元。
对预失真逻辑具有硬连线输入使得系统变得简单但不是很灵活。提供路由电路，其中输入路径可以连接到不同的预失真逻辑单元，允许更大的灵活性，并且系统的某些部分在某些时间断电，活动的输入被路由到活动的上电预失真逻辑单元。以这种方式，可以提供非常灵活的多天线系统，其中天线的子集可以在特定时间使用，而其他天线在适当时不使用。
在一些实施例中，所述电路还包括其他开关电路，该其他开关电路用于选择性地将从所述多个预失真逻辑单元输出的信号路由到多个输出，以用于连接到多个射频到数字转换器和放大器，并且该其他开关电路用于选择性地将所述至少一个反馈信号路由到所述至少一个处理逻辑单元。
除了在输入处具有灵活路由之外，还可以在输出处提供灵活的路由选择，使得从预失真逻辑输出的信号可以路由到天线馈送系统内的不同数字到射频链。这再次允许灵活的系统，其中系统的子集可以在某些时间断电。
在一些实施例中，所述电路包括多个处理逻辑单元，所述电路被布置在至少两组中，每组包括至少两个预失真逻辑单元和至少一个处理逻辑单元，每组可操作用于独立于另一组来执行功能。
电路可以物理地或逻辑地分成组。然后可以独立地操作每个组，这允许将不同的组分配给不同的运营方，在不同的时间可操作或不可操作，和/或分配给不同的应用。在这方面，某些应用可以发送具有更多变化并且比来自其他应用的信号更不稳定的信号，因此，可能需要更频繁地更新这些信号的预失真函数。将电路分成组允许为某些组提供更多的反馈路径，这可以为某些应用提供比其他应用更多的可变信号，从而在保持质量，同时仍然提高效率。
在电路的输入和输出处具有灵活路由的情况下，存在将特定信号灵活地路由到特定组的其他范围。在这方面，每个组具有至少一个处理单元和至少两个允许至少一个反馈路径的预失真逻辑单元。处理逻辑单元可以被视为一些处理逻辑，其可操作用于通过将反馈信号与对应的输入信号进行比较来处理反馈信号。两个处理逻辑单元可操作用于处理两个反馈信号，并且可以是分开的电路，或可以是可以被认为在功能上形成两个单元的聚集(conglomeration)，因为它们可以独立地处理两个反馈信号。在该布置中，为每个组提供一个或多个反馈路径，并且选择逻辑将选择在任何一个时间提供反馈的多个输入信号中的至少一个。对于需要更加定期更新预失真函数的情况，可以提供具有更多数目的反馈路径的组。
本发明的第二方面提供一种多输入多输出射频传输系统，包括：多个输出，每个输出用于向多天线馈送系统输出射频信号；多个输入，每个输入用于接收数字输入信号；根据本发明的第一方面所述的用于减少由所述多天线系统辐射的多个放大信号中的失真的电路，多个数字到射频转换器和放大器，被布置在所述电路和所述多个输出之间；至少一个射频到数字转换器，被布置用于向所述一个或多个反馈路径提供经转换的输出信号。
多输入多输出射频传输系统遭受放大信号的失真，这可以通过使用预失真逻辑来解决。要应用于输入数字信号的预失真函数可以由反馈系统确定，该反馈系统将已经适当处理的输出信号与输入信号进行比较。这允许检测和减轻信号中的失真。具有允许选择具有应用于其的反馈的输入的系统允许周期性地检查该函数。以这种方式，提供了既具有功率又具有潜在硬件效率的系统，其还具有高质量输出。
在一些实施例中，多输入多输出射频传输系统还包括其他路由电路，该其他路由电路用于选择性地将所述输出信号中的至少一个输出信号路由到所述至少一个射频到数字转换器。
在反馈路径中的处理逻辑在输入信号之间动态共享的情况下，在模拟域中提供输出信号的选择性路由也是有利的，因为这可以允许动态共享射频到数字转换器，因为这些仅在处理逻辑可操作时才需要操作。因此，在使用减少数目的处理逻辑单元的情况下，使用数目减少的射频到数字转换器可能是有利的。
因此，在一些实施例中，多输入多输出射频传输系统包括与每个输出相关联的射频到数字转换器。
在其他实施例中，所述多输入多输出射频传输系统包括宽带射频到数字链，所述其他路由电路将所述多个输出中的一个或多个输出路由到所述宽带射频到数字链以形成所述一个或多个反馈信号。
本发明的第三方面提供了一种减少由多天线系统辐射的多个放大信号中的失真的方法，包括：将在多个输入处接收的多个数字信号路由到预失真逻辑，以用于在朝向数字到射频转换器和后续的放大器转发所述信号中的每个信号之前之前，对所述输入数字信号中的每个输入数字信号应用预失真函数；选择要被提供反馈的至少一个输入信号；接收从所述放大信号中的对应的至少一个放大信号形成的至少一个反馈信号；将所述至少一个反馈信号路由到处理逻辑；在所述处理逻辑处将所述至少一个反馈信号与所述反馈信号所源自的所选择的所述至少一个数字输入信号进行比较；以及确定要由所述预失真逻辑应用于所述至少一个所选择的输入信号的函数。
在一些实施例中，所述选择步骤包括周期性地选择要被提供所述反馈的不同的至少一个输入信号。
在一些实施例中，所述选择步骤包括根据检测到的需求来选择要被提供所述反馈的所述至少一个输入信号。
在一些实施例中，所述选择步骤包括在未被选择时使反馈路径和对应的处理电路断电。
在一些实施例中，所述选择步骤包括选择性地将输入信号路由到所述处理逻辑。
在一些实施例中，所述选择步骤包括选择性地将反馈信号路由到所述处理逻辑，并且选择性地将确定的更新的预失真函数路由到对应的预失真逻辑单元。
在一些实施例中，所述路由步骤包括选择性地将所述输入中的至少一个输入连接到多个预失真逻辑单元中的至少一个预失真逻辑单元。
在一些实施例中，所述方法还包括选择性地将从所述多个预失真逻辑单元中的每个预失真逻辑单元输出的信号路由到多个输出中的所选择的输出，以连接到多个射频到数字转换器和放大器，并且选择性地将所述至少一个反馈信号路由到所述至少一个处理逻辑单元。
在一些实施例中，所述方法包括将所述多个输入中的每个输入和所述预失真逻辑和处理逻辑的一部分逻辑地分配给多个组中的一个组并且将为所述至少一个输入选择的所述至少一个反馈信号路由到分配给相同组的预失真逻辑和处理逻辑。
逻辑上将预失真逻辑和处理逻辑分配成组是一种向灵活系统提供可以不同配置的部分的方式，使得系统可以被布置用于对许多不同类型的信号有效地起作用。在一些情况下，多个天线系统可以由多个运营方和/或多个应用使用。某些运营方或应用将要求更加定期更新预失真函数，而对于其他运营方或应用，放大器操作和信号可能相对稳定并且较低的更新速率，以及对应的低功耗可能是可接受的。能够灵活地分配为每个组提供的反馈路径和处理逻辑允许根据需要增加或减少更新预失真函数的频率。如果将这种灵活分配与输入和/或输出信号的可配置路由结合使用，则系统的灵活性进一步增加。
本发明的第四方面提供了一种计算机程序，其在由处理器执行时可操作用于控制所述处理器以形成根据本发明第三方面的方法中的步骤。
在所附独立和从属权利要求中阐述了进一步的特定和优选方面。从属权利要求的特征可以适当地与独立权利要求的特征组合，并且可以与权利要求中明确阐述的组合之外的组合进行组合。
在装置特征被描述为可操作用于提供功能的情况下，应当理解，这包括提供该功能的装置特征或者适于或配置为提供该功能的装置特征。
附图说明
现在将参考附图进一步描述本发明的实施例，在附图中：
图1A示出了用于更新应用于信号的预失真函数的反馈路径；
图1B示出了图1A的反馈路径在大规模MIMO系统中的应用；
图2示意性地示出了在物理上分组的分支内共享数字预失真模型提取模块的多个RF发射机；
图3示意性地示出了在物理分组的分支内共享反馈/采样接收机和数字预失真模型提取模块的多个RF发射机；
图4示意性地示出了用于减少在软件中实例化的多个放大信号中的失真的电路；
图5示意性地示出了用于减少在附加地共享反馈/采样接收机的软件中实例化的多个放大信号中的失真的电路；以及
图6示出了说明根据实施例的方法中的步骤的流程图。
具体实施方式
在更详细地讨论实施例之前，首先将提供概述。
为了在诸如大规模MIMO系统的多天线系统中提供线性RF发射机，提出了一种基于将数字预失真函数应用于前向数据信号的系统，其中使用反馈信号来生成和更新数字预失真函数，反馈信号经由动态反馈路径提供。以这种方式，可以针对特定时间为特定输入前向数据信号选择反馈信号，这导致在某些时间不为某些输入信号提供反馈信号。这降低了功率要求。
此外，在一些情况下，反馈路径在输入信号之间共享，使得在反馈路径不为一个输入提供反馈信号的情况下，将其转向以将其提供给不同的输入，使得比较输入信号和经处理的输出信号的处理逻辑可以在前向数据路径之间共享，从而降低了硬件要求。在某些情况下，用于处理输出信号以使其适用于比较的电路，即衰减器、下变频器和ADC，也在前向数据路径之间共享，从而再次降低了硬件和功率要求。
在某些情况下，反馈路径、路由逻辑和处理逻辑在软件中定义，使其具有灵活性和成本效益。
每个前向数据路径可以包括：用于预失真信号的基于行为模型的数字预失真器(DPD)、用于将数字信号转换为模拟信号的数模转换器(DAC)、用于将基带信号上变频到所需RF频率的上变频器、用于将低功率模拟信号放大为高功率模拟信号的RF PA；
而反馈数据路径可以包括：用于将RF信号下变频到基带或中频(IF)的下变频器、用于数字化模拟信号的模数转换器(ADC)、用于导出DPD系数的参数提取。
提出了几个实施例：
具有按需时分复用(TDM)模型提取的物理分组DPD(PG-DPD)架构：该架构被提出用于在物理分组的发射机内动态地共享反馈路径和DPD参数提取单元。在用于回程应用或缓慢移动的移动应用的大规模MIMO系统中，天线波束成形权重或MIMO预编码系数将在一段时间内保持稳定。然后，由那些空间复用系数整形的数据流在时间帧内也相对稳定，因此驱动功率放大器的流量是伪静止的。此外，一旦RF功率放大器在热稳定状态下操作，依赖于器件的DPD系数在统计上是稳定的，几乎没有变化。考虑到这两点，RF发射机的DPD参数在一段时间内不会发生很大变化，因此不必为每个单个分支非常频繁地更新DPD系数。基于该实验证据，本文提出了一种RF PA线性化方案，其中可以以按需周期方式估计和更新DPD系数。以这种方式，在多个发射机之间以按需方式共享DPD参数提取单元以及对于大规模MIMO系统以TDM(时分复用)方式估计和更新不同发射机的DPD系数将是有效的。
具有动态配置的组并行处理的逻辑分组DPD(LG-DPD)架构：该架构被提出为用于动态配置的逻辑分组RF发射机的高效RF功率放大器线性化。为了降低用于提供电信服务的CAPEX(资本支出)和OPEX(运营支出)，存在在多个运营方之间共享电信基础设施的一般趋势。也就是说，相同的昂贵的电信基础设施(诸如大规模MIMO类型系统(或大规模天线阵列系统))可以由多个运营方共享，或者可以由一个运营方运营的不同应用共享。该基础架构共享特征对于基于云的软件定义网络(SDN)非常重要。例如，大规模MIMO系统中的大量RF收发机可以在逻辑上(通过软件)分组为多个中范围的面向应用的部分，每个部分可以由不同的运营方根据某些服务水平协议使用。我们针对此共享基础架构场景提出了RF PA线性化方法，并采用了经济高效的系统架构。特别地，所提出的架构将通过处理器顶部的虚拟化处理模块上的一个实例化处理功能(软件)(如FPGA(现场可编程门阵列)、ASIC(专用集成电路))来处理多个DPD单元，并且这种实例化的功能可以动态映射到不同的RF链。换句话说，与DPD单元和RF发射机之间的传统一对一映射不同，该方法能够实现在软件定义的DPD单元和动态RF发射机组之间进行动态映射。这种方法可以被视为软件定义的可重新配置RF调节处理，这可以提供一种用于确保大规模RF发射机的线性度的非常有效的解决方案。
如上所述，图1B示出了具有传统DPD解决方案的大规模MIMO集线器发射机的简化图。对基带信号(数据流)进行预编码以形成更大数目的数据流(通过大规模MIMO预编码模块)，然后由多个数字预失真器预失真。这些预失真信号通过数字到RF链模块上变频到RF频率，在这种情况下，数字到RF链模块包括DAC、调制器、本地振荡器和混频器。多个RF功率放大器用于放大RF信号，其将由具有天线馈送网络的大规模天线阵列辐射。在每个发射机链中，少量功率经由RF到数字链模块的反馈路径(包括混频器、本地振荡器、解调器和ADC)耦合回采样接收机。在同步和时间对准之后，我们可以将包括原始数字信号和观察到的数字信号的一对信号进行比较，以导出关于观察到的信号已经发生的失真的信息。DPD模型提取单元通过比较所获得的时间对准信号对之间的差来估计相应的DPD系数。
这里，N表示传输分支的数目，K表示独立数据流的数目。
图2示出了DPD模型提取单元在物理分组的RF发射机内动态共享的实施例。这样一组发射机由来自这组RF发射机的信号提供，这组RF发射机具有单个反馈路径和用于选择接收反馈的前向数据路径的开关电路。因此，开关电路耦合所选择的反馈路径，使得观察到的输出信号通过RF到数字链路由回到处理逻辑，处理逻辑将反馈信号与生成观察到的输出信号的原始信号进行比较，并且根据该比较来确定应当应用于输入信号的预失真函数，以减轻由放大器失真引起的信号之间的任何差异。
图2示出了一般情况的一般体系结构，即N个发射机被分类为M组。在实际系统中，可以根据应用的个别需求采用不同的配置。基本约束是N1+N2+…NM＝N,1≤M≤N,1≤i≤M。以这种方式对发射机的分组可以由于多种原因而完成，例如，不同的运营方可以共享(可能是软件定义的)大规模MIMO基础设施以降低服务运行成本。在这种情况下，它们中的每一个将被分配一组发射机，使得将DPD功能物理地分成子组也是有意义的。
可以理解，具有单个反馈路径的组内的发射机的数目越多，预失真函数将被更新的频率越低。尽管这里示出的组具有单个反馈路径，但是技术人员应当清楚，在需要更频繁的更新的情况下可以提供多于一个的反馈路径，备选地这些组可以由更少的前向数据路径形成。对于具有相对固定配置的应用，如用于回程/前向小小区(小小区通常不像终端移动设备那样移动)的大规模MIMO，当组M的数目等于1时，换句话说只有一个TDM模型提取单元放置在系统中，我们将实现该架构的最佳复杂度降低，但更新DPD系数的平均时延将相应增加，这意味着M＝1配置适用于需要缓慢DPD更新的大规模MIMO系统。特别地，当组M的数目等于N时，该架构等同于如图1所示的传统架构，尽管在选择逻辑允许某些组或组的子集断电的情况下它可能不同。对于特定分支，DPD系数更新可以以可配置的周期性方式或以按需方式完成。这是通过发送到开关电路的控制信号完成的，该开关电路控制哪个前向数据路径正在接收反馈。
在图2中，多个RF信号被单独下变频，然后使用开关电路以周期性按需方式馈送TDM模型提取单元，这意味着如果需要更新RF分支中的一个RF分支关于DPD系数(在预编码处理之后由模块监控)，则该TDM模型提取单元将连接到特定反馈路径，并且可以关闭此时未使用的其他反馈路径以节省更多电力。在一些情况下，RF到数字链和数字到RF链作为集成单元提供，使得为每个前向数据路径提供每个链中的一个。为了进一步降低系统复杂性，可以移动开关电路，使得不是将所选择的RF到数字链耦合到单个处理单元，而是将观察到的信号提供给开关电路，该开关电路将它们耦合到单个RF到数字链和对应的处理单元，从而减少了所需的RF到数字链的数目。这如图3所示。
图3示出了所提出的实施例的简化图。在这种情况下，反馈信号在模拟域中被复用，使得不同的反馈信号可以共享一个RF到数字链。由于消除了许多反馈路径(采样接收机)，系统复杂性已大大降低。
为了进一步降低为大规模多RF发射机系统提供(如大规模MIMO系统)PA(功率放大器)线性化的成本，我们提出了另一种灵活的DPD解决方案，以更有效地利用数字/RF资源。基于图2和图3的进一步扩展，这里针对基于云的大规模MIMO系统呈现了两个演进的DPD系统架构，分别如图4和图5所示。
在这两种架构中，采用基于云的虚拟基带单元，这能够实现非常灵活、经济高效的无线基础设施。该软件定义的虚拟处理平台(云计算)用于灵活处理大规模MIMO相关处理，如面向集中的基带信号处理、信道矩阵估计、根据迫零预编码算法来计算自适应波束成形权重。我们在软件定义网络中的基带数字资源和RF资源之间引入了两个软件定义的信号路由器。这些信号路由器单元的主要功能是逻辑上分开RF资源和数字资源，并且以具有远程控制能力的按需方式动态分配所需的RF/数字资源。例如，为了降低天线安装成本，合理大规模的天线阵列将一次安装在建筑物的顶部，但是，不必同时为全天线阵列供电。为了不这样做，可以将大天线阵列逻辑地分成多个较小的阵列，这些多个较小的阵列可以用于不同的目的。虚拟化信号路由器单元在开关控制单元处从大规模MIMO预编码单元接收控制/路由信息，并且它们根据控制消息来进行信号映射。
例如，在缓慢更新的应用中(如用于回程/前向小小区的大规模MIMO系统)，具有单个模型提取单元的一个虚拟化组DPD足以提供多组PA线性化；并且在快速更新的应用(如用于移动设备的大规模MIMO系统)中，可以动态地分配多个软定义的组DPD，每个软定义的组DPD具有模型提取单元，以提供PA线性化功能。该软件定义的特征可以显著降低这种大规模MIMO系统的PA线性化的成本。
通过这种方式，我们消除了关于DPD应用的数字资源和RF资源之间的固定映射关系，从而我们可以以灵活的软件定义方式更有效地利用RF/数字资源用于大规模MIMO类型系统。此外，RF信号调节功能，即PA线性化功能可以通过实例化相应的DPD功能在虚拟化处理单元上的软件域中完成，并且如果需要可以实例化这些功能中的多个。这些功能使该架构适用于具有软件可控无线RF前端的真实软件定义网络(SDN)。
此外，如果将带限模型提取思想用于带限DPD，即DPD系数可以在最感兴趣的频带内有效提取，则该频带比传统的5倍带宽要求更窄，则用于捕获反馈信号所需要的采样率可以显著降低。这允许具有相同的数字处理能力(例如，乘法计算能力)，我们可以同时处理多个发射机的更多模型提取功能。图4和图5中的组数字预失真器和组模型提取说明了这种类型的功能。
使用不同的最先进的RF组件提出了两种RF前端选项：1)基于集成TRX(收发机)的RF前端，可以在单个芯片组上集成DPD采样接收机，如图4所示；2)多个分开的反馈路径，它们实际上可以合并，并使用一个宽带采样接收机同时捕获多个反馈信号，如图5所示。
在图4和图5中，K表示组DPD单元的数目(包括数字预失真器和模型提取)，K是发射机数目的一部分，即1<w·K<N，其中w表示可由一组DPD单元同时处理的最大信号流数。应当注意，每组中的组模型提取器和组数字预失真器的数目可以变化，并且通常存在比组模型提取器更多的预失真器，使得反馈功能以时分复用方式在预失真器之间共享。
图6示出了图示根据一个实施例的方法中执行的步骤的流程图。该实施例是根据图4或5的实施例，其中预失真器和处理或模型提取电路在软件中实例化。控制逻辑将一些预失真器和模型提取器分配给一个或多个组。组的数目和每个组中预失真器和模型提取器的数目取决于确定预失真器函数可能改变并需要更新的频率。在这方面，函数越频繁地改变并且需要更新分配给一个模型提取器的更少的预失真器。组的使用还允许天线阵列和天线馈送系统的不同部分独立地操作，可能由不同的运营方操作，可能用于不同的应用或者可能一些部分可操作而其他部分不可操作。通过将逻辑分成组并将不同的前向路径分配给不同的组，可以独立地操作和控制每个组。
一旦分配了组，对于在多个前向数据路径上接收的多个数字信号中的每一个，根据输入确定它们在它们当前被分配的哪个组上被接收。然后，路由逻辑将它们路由到其组的预失真逻辑。这里，预失真函数将应用于信号，并且预失真信号将被路由到RF到数字链和后续放大器，然后被发送到天线阵列的馈送网络。
如果此前向数据路径的反馈路径当前是活动的，则要输出的信号将被采样并经由RF反馈到数字链，并且所得到的数字信号将以模型提取器的形式路由到处理电路，该处理电路将信号与其所源自(stemmed)的输入信号进行比较。在比较表明应用于原始信号的预失真函数不能很好地起作用的情况下，处理电路将估计该函数的新参数，并且将更新应用于该输入信号的数字预失真函数。控制电路将周期性地改变正被反馈的信号，使得每个预失真器将随时间更新其函数。可以基于时间或检测到的需求来控制该周期性变化。控制本身是可配置的，并且可以由程序员更新，其方式与分配给不同组的输入以及分配给每个组的预失真器和提取器逻辑可以改变的方式非常相似。
本领域技术人员将容易认识到，各种上述方法的步骤可以由编程计算机执行。这里，一些实施例还旨在涵盖程序存储设备，例如，数字数据存储介质，其是机器或计算机可读的并且编码机器可执行的或计算机可执行的指令程序，其中所述指令执行如上所述方法的一些或全部步骤。程序存储设备可以是例如数字存储器、诸如磁盘和磁带的磁存储介质、硬盘驱动器、或光学可读数字数据存储介质。实施例还旨在涵盖被编程为执行上述方法的所述步骤的计算机。
可以通过使用专用硬件以及能够执行与适当软件相关联的软件的硬件来提供图中所示的各种元件的功能，包括标记为“处理器”或“逻辑”的任何功能块。当由处理器提供时，功能可以由单个专用处理器、由单个共享处理器、或由多个单独处理器提供，其中一些处理器可以是共享的。此外，术语“处理器”或“控制器”或“逻辑”的明确使用不应被解释为专指能够执行软件的硬件，并且可以隐含地包括但不限于数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和非易失性存储器。还可以包括传统的和/或定制的其他硬件。类似地，附图中所示的任何切换仅是概念性的。它们的功能可以通过程序逻辑的操作、通过专用逻辑、通过程序控制和专用逻辑的交互、或甚至手动地执行，特定技术可由实施者选择，如从上下文中更具体地理解的。
本领域技术人员应当理解，本文的任何框图表示体现本发明原理的示意性电路的概念图。类似地，应当理解，任意流程图、流程图表、状态转换图、伪代码等表示可以基本上在计算机可读介质中表示并且因此由计算机或处理器执行的各种过程，无论这样的计算机或处理器是否被明确示出。
说明书和附图仅说明了本发明的原理。因此，应当理解，本领域技术人员将能够设计各种布置，这些布置虽然未在本文中明确描述或示出，但体现了本发明的原理并且包括在其精神和范围内。此外，本文所述的所有示例主要旨在明确仅用于教学目的以辅助读者理解本发明的原理和发明人为促进领域而贡献的概念，并且应被解释为没有对这些具体叙述的实例和条件的限制。此外，本文叙述本发明的原理、方面和实施例的所有陈述以及其具体示例旨在涵盖其等同物。

Claims (15)

1.用于减少由多天线系统辐射的多个放大信号中的失真的电路，所述电路包括：
多个输入，每个输入用于接收针对多个前向数据路径的数字信号；
路由电路，所述路由电路用于将在所述多个输入处接收的所述输入数字信号路由到预失真逻辑，以用于对所述输入数字信号中的每个输入数字信号应用预失真函数，所述预失真逻辑可操作用于将所述信号中的每个信号转发到数字到射频转换器和用于在所述信号被辐射之前放大所述信号的后续的放大器；
一个或多个反馈路径，每个反馈路径包括处理逻辑，所述处理逻辑用于将从所述放大信号中的一个放大信号生成的反馈信号与所述放大信号所源自的所述数字输入信号进行比较，以确定要由所述预失真逻辑应用于所述输入信号的函数；
选择逻辑，用于选择要被提供所述反馈的所述输入信号。
2.根据权利要求1所述的电路，其中反馈路径的数目小于输入的数目。
3.根据权利要求1或2所述的电路，其中所述选择逻辑可操作用于周期性地选择要被提供所述反馈的不同输入。
4.根据权利要求1或2所述的电路，其中所述选择逻辑可操作用于根据检测到的需求来选择要被提供所述反馈的输入。
5.根据任一前述权利要求所述的电路，其中所述选择逻辑可操作用于在未被选择时使反馈路径和对应的处理电路断电。
6.根据任一前述权利要求所述的电路，其中所述选择逻辑包括开关电路，所述开关电路用于选择性地将输入信号路由到所述处理逻辑。
7.根据任一前述权利要求所述的电路，其中所述选择逻辑包括用于选择性地将反馈信号路由到所述处理逻辑的开关电路，并且包括用于选择性地将所述处理逻辑连接到对应的预失真逻辑单元的其他开关电路。
8.根据任一前述权利要求所述的电路，其中所述路由电路包括与所述多个输入相对应的多个前向数据路径，所述多个前向数据路径中的每个前向数据路径包括预失真逻辑。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的电路，其中所述路由电路包括第一开关逻辑，所述第一开关逻辑用于选择性地将所述输入中的至少一个输入路由到多个预失真逻辑单元中的至少一个预失真逻辑单元。
10.根据权利要求9所述的电路，所述电路还包括其他开关电路，所述其他开关电路用于选择性地将从所述多个预失真逻辑单元输出的信号路由到多个输出，以用于连接到多个射频到数字转换器和放大器，并且所述其他开关电路用于选择性地将所述至少一个反馈信号路由到所述至少一个处理逻辑单元。
11.根据前述权利要求中任一项所述的电路，所述电路包括多个处理逻辑单元，所述电路被布置在至少两组中，每组包括至少两个预失真逻辑单元和至少一个处理逻辑单元，每组可操作用于独立于另一组来执行功能。
12.一种多输入多输出射频传输系统，包括：
多个输出，每个输出用于向多天线馈送系统输出射频信号；
多个输入，每个输入用于接收数字输入信号；
根据任一前述权利要求所述的用于减少由所述多天线系统辐射的多个放大信号中的失真的电路，
多个数字到射频转换器和放大器，被布置在所述电路和所述多个输出之间；
至少一个射频到数字转换器，被布置用于向所述一个或多个反馈路径提供经转换的输出信号。
13.根据权利要求10所述的多输入多输出射频传输系统，还包括其他路由电路，所述其他路由电路用于选择性地将所述输出信号中的至少一个输出信号路由到所述至少一个射频到数字转换器。
14.一种减少由多天线系统辐射的多个放大信号中的失真的方法，包括：
将在多个输入处接收的多个数字信号路由到预失真逻辑，以用于在朝向数字到射频转换器和后续的放大器转发所述信号中的每个信号之前，对所述输入数字信号中的每个输入数字信号应用预失真函数；
选择要被提供反馈的至少一个输入信号；
接收从所述放大信号中的对应的至少一个放大信号形成的至少一个反馈信号；
将所述至少一个反馈信号路由到处理逻辑；
在所述处理逻辑处将所述至少一个反馈信号与所述反馈信号所源自的所选择的所述至少一个数字输入信号进行比较；以及
确定要由所述预失真逻辑应用于所述至少一个所选择的输入信号的函数。
15.一种计算机程序，其在由处理器执行时可操作用于控制所述处理器执行根据权利要求14所述的方法中的步骤。
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