DE102016124018B4 - Adaptive digital predistortion system - Google Patents
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Abstract
Adaptives digitales Vorverzerrungssystem, welches die folgenden Elemente umfasst:• ein Abstrahlmodul, welches zum Empfangen eines ersten Signals dient und die folgenden Elemente aufweist:◯ einen Modulator, welcher zum Modulieren des ersten Signals und zum Erzeugen eines ersten Modulationssignals dient,◯ ein Vorverzerrungsmodul, welches mit dem Modulator gekoppelt ist, bei der Vorverzerrung auf Basis des ersten Modulationssignals funktioniert und ein erstes Vorverzerrungssignal erzeugt, und◯ einen Abstrahlschaltkreis, welcher mit dem Vorverzerrungsmodul gekoppelt ist und zum Erzeugen eines ersten Abstrahlsignals auf Basis des ersten Vorverzerrungssignals dient, wobei das erste Abstrahlsignal Signale über mindestens eine Antenneneinheit sendet, und• ein Empfangsmodul, welches zum Empfangen des ersten Abstrahlsignals dient und die folgenden Elemente aufweist:◯ eine Empfangsschaltung, welche zuerst zum Empfangen des ersten Abstrahlsignals und dann zum Erzeugen eines zweiten Empfangssignals dient,◯ einen Demodulator, welcher mit der Empfangsschaltung gekoppelt ist, zum Demodulieren des zweiten Empfangssignals und zum Erzeugen eines zweiten Demodulationssignals dient, und◯ ein Schätzmodul, welches mit dem Demodulator und dem Vorverzerrungsmodul gekoppelt ist und die Vorverzerrungsparameter auf Basis einer Vektorfehlermessung eines Vektorfehlers zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Demodulationssignal erzeugt, wobei die Vorverzerrungsparameter vom Schätzmodul an das Vorverzerrungsmodul gesendet werden, wobei das Vorverzerrungsmodul das Vorverzerren im Vorverzerrungsmodul auf Basis der Vorverzerrungsparameter anpasst, wobei weiter• das Vorverzerrungsmodul beim Vorverzerren in einem ersten Abschnitt auf Basis des ersten Modulationssignals das erste Vorverzerrungssignal erzeugt, welches einen linearen Zusammenhang mit dem ersten Modulationssignal aufweist, wobei• das Vorverzerrungsmodul beim Vorverzerren in einem zweiten Abschnitt auf Basis des ersten Modulationssignals das erste Vorverzerrungssignal erzeugt, welches einen nichtlinearen Zusammenhang mit dem ersten Modulationssignal aufweist.Adaptive digital predistortion system, comprising the following elements:• a radiation module, which serves to receive a first signal and has the following elements:◯ a modulator, which serves to modulate the first signal and to generate a first modulation signal,◯ a predistortion module, which is coupled to the modulator, in which the predistortion works on the basis of the first modulation signal and generates a first predistortion signal, and◯ a radiation circuit, which is coupled to the predistortion module and is used to generate a first radiation signal based on the first predistortion signal, the first radiation signal being signals transmits via at least one antenna unit, and• a receiving module, which is used to receive the first emitted signal and has the following elements:◯ a receiving circuit, which is used first to receive the first emitted signal and then to generate a second received signal is used,◯ a demodulator, which is coupled to the receiving circuit, is used to demodulate the second received signal and to generate a second demodulation signal, and◯ an estimation module, which is coupled to the demodulator and the predistortion module and calculates the predistortion parameters on the basis of a vector error measurement of a vector error between the first signal and the second demodulation signal, wherein the predistortion parameters are sent from the estimation module to the predistortion module, wherein the predistortion module adjusts the predistortion in the predistortion module on the basis of the predistortion parameters, further• the predistortion module during predistortion in a first section on the basis of the first modulation signal the generates the first predistortion signal, which has a linear relationship with the first modulation signal, wherein• the predistortion module during predistortion in a second section on the basis of the first modulation signal generates the first predistortion signal which has a non-linear relationship with the first modulation signal.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Vorverzerrungssystem, insbesondere ein adaptives digitales Vorverzerrungssystem.The invention relates to a predistortion system, in particular an adaptive digital predistortion system.
Leistungsverstärker für Radiofrequenz-Signale sind ein Schlüsselelement von RF-Sendem. Allerdings führen die nichtlinearen Eigenschaften des Leistungsverstärkers zu einer Verzerrung der Radiofrequenz-Signale. Deshalb ist es wichtig, die nichtlinearen Eigenschaften wirksam aufzuheben. In
Ein typisches Modell der Speicherpolynome (Memory Polynomial Model auf Englisch) und die entsprechende Formel für die Parameterextraktion folgen unten.
Formel (1) zeigt, dass bei der Parameterextraktion eine komplizierte Matrizenberechnung benötigt wird. Außerdem beinhaltet der Aufbau zur digitalen Vorverzerrung eine lineare Kanalverzerrung im Abstrahlmodul. Daher muss, auch wenn der nichtlineare Verstärker näherungsweise ein nichtlineares gedächtnisloses Modell ist, ein Modell der Speicherpolynome vorhanden sein, so dass die Komplexität des gesamten Aufbaus erhöht wird.Formula (1) shows that a complicated matrix calculation is required in the parameter extraction. In addition, the setup for digital predistortion includes linear channel distortion in the emission module. Therefore, even if the non-linear amplifier is approximately a non-linear memoryless model, there must be a model of the storage polynomials, so that the complexity of the whole structure is increased.
Darüber hinaus werden bei der herkömmlichen Vorverzerrungstechnik die Polynomkoeffizienten meist mittels des Verhältnisses von Eingang und Ausgang in Vollabschnitten des digitalen Vorverzerrers optimiert. Dadurch wird nicht nur die Komplexität des Vorverzerrungssystems weiter erhöht, sondern auch viele Rechenressourcen belegt und die Bearbeitungseffizienz der Vorverzerrung gesenkt Hierfür besteht ein Verbesserungsbedarf in der Vorverzerrungstechnik, um die Komplexität der Vorverzerrungsbearbeitung senken zu können.Furthermore, in the conventional predistortion technique, the polynomial coefficients are mostly optimized using the ratio of input and output in full sections of the digital predistorter. This not only further increases the complexity of the predistortion system, but also occupies a lot of computing resources and lowers the processing efficiency of the predistortion. There is a need for improvement in the predistortion technique in order to be able to reduce the complexity of the predistortion processing.
Aus der
Weiter ist aus der
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Aufbau eines adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems bereitzustellen, bei dem der Bedarf an Rechenressourcen geringer ist und die Nutzungseffizienz der adaptiven Vorverzerrung verbessert werden kann.An object of the invention is to provide a structure of an adaptive digital predistortion system in which the need for computational resources is reduced and the utilization efficiency of the adaptive predistortion can be improved.
Zum Adressieren mindestens der genannten Aufgabe stellt die Erfindung ein adaptives digitales Vorverzerrungssystem bereit, welches ein Abstrahlmodul und ein Empfangsmodul umfasst. Das Abstrahlmodul dient zum Empfangen eines ersten Signals und weist die folgenden Elemente auf: einen Modulator, ein Vorverzerrungsmodul und einen Abstrahlschaltkreis. Der Modulator dient zum Modulieren des ersten Signals und zum Erzeugen eines ersten Modulationssignals. Das Vorverzerrungsmodul ist mit dem Modulator gekoppelt, funktioniert bei der Vorverzerrung auf Basis des ersten Modulationssignals und erzeugt ein erstes Vorverzerrungssignal. Der Abstrahlschaltkreis ist mit dem Vorverzerrungsmodul gekoppelt und dient zum Erzeugen eines ersten Abstrahlsignals auf Basis des ersten Vorverzerrungssignals. Das erste Abstrahlsignal sendet Signale über mindestens eine Antenneneinheit. Das Empfangsmodul dient zum Empfangen des ersten Abstrahlsignals und weist die folgenden Elemente auf: eine Empfangsschaltung, einen Demodulator und ein Schätzmodul. Die Empfangsschaltung dient zuerst zum Empfangen des ersten Abstrahlsignals und zum darauf folgenden Erzeugen eines zweiten Empfangssignals. Der Demodulator ist mit der Empfangsschaltung gekoppelt, dient zum Demodulieren des zweiten Empfangssignals und zum Erzeugen eines zweiten Demodulationssignals. Das Schätzmodul ist mit dem Demodulator und dem Vorverzerrungsmodul gekoppelt und erzeugt die Vorverzerrungsparameter auf Basis einer Vektorfehlermessung eines Vektorfehlers zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Demodulationssignal. Darüber hinaus werden die Vorverzerrungsparameter an das Vorverzerrungsmodul gesendet. Dabei passt das Vorverzerrungsmodul das Vorverzerren im Vorverzerrungsmodul auf Basis der Vorverzerrungsparameter an.To address at least the above object, the invention provides an adaptive digital predistortion system comprising a transmit module and a receive module. The emitter module is for receiving a first signal and includes the following elements: a modulator, a predistortion module, and a emitter circuit. The modulator serves to modulate the first signal and to generate a first modulation signal. The predistortion module is coupled to the modulator, operates in predistortion based on the first modulation signal, and generates a first pre distortion signal. The radiation circuit is coupled to the predistortion module and is used to generate a first radiation signal based on the first predistortion signal. The first radiated signal transmits signals via at least one antenna unit. The receiving module is used to receive the first emission signal and has the following elements: a receiving circuit, a demodulator and an estimation module. The receiving circuit is used first to receive the first emission signal and then to generate a second received signal. The demodulator is coupled to the receiving circuit, serves to demodulate the second received signal and to generate a second demodulation signal. The estimation module is coupled to the demodulator and the predistortion module and generates the predistortion parameters based on a vector error measurement of a vector error between the first signal and the second demodulation signal. In addition, the predistortion parameters are sent to the predistortion module. The predistortion module adjusts the predistortion in the predistortion module on the basis of the predistortion parameters.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aktualisiert das Schätzmodul im Laufe der Zeit auf Basis der Änderung des Vektorfehlers zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Demodulationssignal die Vorverzerrungsparameter. Wenn es sich bei der Änderung des Vektorfehlers um eine Absenkung handelt, werden die Vorverzerrungsparameter auf Basis eines ersten Modells aktualisiert. Wenn es sich bei der Änderung desVektorfehlers nicht um eine Absenkung handelt, werden die Vorverzerrungsparameter auf Basis eines zweiten Modells aktualisiert.According to an embodiment of the invention, the estimation module updates the predistortion parameters over time based on the change in vector error between the first signal and the second demodulation signal. If the vector error change is a dip, the predistortion parameters are updated based on a first model. If the vector error change is not a dip, the predistortion parameters are updated based on a second model.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung passt das Vorverzerrungsmodul den Reaktionsfaktor beim Vorverzerren im Vorverzerrungsmodul auf Basis der Vorverzerrungsparameter an.According to an embodiment of the invention, the predistortion module adjusts the response factor when predistorting in the predistortion module based on the predistortion parameters.
Gemäß der Erfindung erzeugt das Vorverzerrungsmodul beim Vorverzerren in einem ersten Abschnitt das erste Vorverzerrungssignal, welcher einen linearen Zusammenhang mit dem ersten Modulationssignal aufweist, auf Basis des ersten Modulationssignals. Das Vorverzerrungsmodul erzeugt beim Vorverzerren in einem zweiten Abschnitt auf Basis des ersten Modulationssignals das erste Vorverzerrungssignal, welches einen nichtlinearen Zusammenhang mit dem ersten Modulationssignal aufweist.According to the invention, during the predistortion in a first section, the predistortion module generates the first predistortion signal, which has a linear relationship with the first modulation signal, on the basis of the first modulation signal. During predistortion, the predistortion module generates the first predistortion signal in a second section on the basis of the first modulation signal, which signal has a non-linear relationship with the first modulation signal.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der nichtlineare Zusammenhang ein Polynomverhältnis.According to one embodiment of the invention, the non-linear relationship is a polynomial relationship.
Hiermit stellt die Erfindung einen Aufbau eines adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems bereit, bei dem der Bedarf an Rechenressourcen geringer ist und die Nutzungseffizienz der adaptiven Vorverzerrung verbessert werden kann. Beim Vorverzerren wird die Signalwellenformverzerrung wie beim herkömmlichen Aufbau nicht als Richtwert verwendet, sondern es wird stattdessen der Abweichungswert des Modulationsvektors als Richtwert zum Messen für die Anpassung verwendet Somit wird der Bedarf an Rechenressourcen erheblich verringert, wodurch beim Einsatz die Hardware oder die Software vereinfacht werden kann.
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1 Darstellung des Aufbaus des herkömmlichen Vorverzerrungssystems -
2 Darstellung des Aufbaus des adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung -
3A ~3B Kennlinie der Vorverzerrung des adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung -
4 Diagramm des Simulationsergebnisses des adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung -
5A ~5B Diagramm des Simulationsergebnisses des adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung -
6A ~6B Diagramm des Simulationsergebnisses des adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung
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1 Diagram showing the structure of the conventional predistortion system -
2 Representation of the structure of the adaptive digital predistortion system according to an embodiment of the invention -
3A ~3B Predistortion characteristic of the adaptive digital predistortion system according to an embodiment of the invention -
4 Diagram of the simulation result of the adaptive digital predistortion system according to an embodiment of the invention -
5A ~5B Diagram of the simulation result of the adaptive digital predistortion system according to an embodiment of the invention -
6A ~6B Diagram of the simulation result of the adaptive digital predistortion system according to an embodiment of the invention
Zum völligen Verständnis der erfindungsgemäßen Aufgaben, Merkmale und Eigenschaften wird die Erfindung durch die folgenden speziellen Ausführungsformen in Verbindung mit den beigelegten Zeichnungen detailliert erläutert. Erläuterungen folgen unten.In order that the objects, features and characteristics of the invention may be fully understood, the invention will be explained in detail by the following specific embodiments in conjunction with the accompanying drawings. Explanations follow below.
Die Erfindung stellt einen Aufbau eines adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems bereit, bei dem der Bedarf an Rechenressourcen geringer ist und die Nutzungseffizienz der adaptiven Vorverzerrung verbessert werden kann. Beim Vorverzerren wird die Signalwellenformverzerrung wie beim herkömmlichen Aufbau nicht als Richtwert verwendet, sondern es wird stattdessen der Abweichungswert des Modulationsvektors als Richtwert zum Messen für die Anpassung verwendet Somit wird der Bedarf an Rechenressourcen erheblich verringert, wodurch beim Einsatz die Hardware oder die Software vereinfacht werden kann. Darüber hinaus kann das Vorverzerren gemäß einer Ausführungsform weiterhin mittels des Reaktionsmodells der Polynome in zwei Abschnitten hergestellt werden. Somit wird der Bedarf an Rechenressourcen bei der Vorverzerrung weiter verringert. Hierdurch lässt sich das Kommunikationssystem günstig ausführen und kann die gesamte Kommunikationseffizienz erhöht werden.The invention provides a structure of an adaptive digital predistortion system in which the need for computational resources is reduced and the utilization efficiency of the adaptive predistortion can be improved. When predistorting, the signal waveform distortion becomes the same as that of the conventional structure is not used as a guide, but instead uses the deviation value of the modulation vector as a guide to measure for the adjustment. Thus, the need for computing resources is greatly reduced, which can simplify the hardware or the software in use. In addition, according to one embodiment, the predistortion can still be produced in two sections by means of the response model of the polynomials. Thus, the need for computing resources in the pre-distortion is further reduced. As a result, the communication system can be implemented cheaply and the entire communication efficiency can be increased.
In
Wie in
Wie in
Außerdem dient das Empfangsmodul für das adaptive digitale Vorverzerrungssystem 20 als Überwachungsempfänger und zur Signalabtastung des ersten Abstrahlsignals S4 für die weitere Verarbeitung. Deshalb kann die Empfangsschaltung 240 im Empfangsmodul in einem Beispiel mittels mindestens einer Antenneneinheit das erste Abstrahlsignal S4 empfangen. In einem anderen Beispiel kann die Empfangsschaltung 240 mittels eines Radiofrequenzkopplers (RF coupler auf Englisch) am Ausgang des Abstrahlschaltkreises 230 das Abstrahlsignal S4 erfassen, also eine Signalabtastung durchführen. Die Ausführungsformen der Erfindung sind jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.In addition, the receiving module for the adaptive
Mit dem Aufbau des adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems 20 gemäß
Darüber hinaus kann die Vorverzerrung im Vorverzerrungsmodul 220 mit dem Aufbau des adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems 20 gemäß
Beispielsweise funktioniert das Vorverzerren im Vorverzerrungsmodul 220 gemäß einer Ausführungsform, um die nichtlinearen Eigenschaften der nichtlinearen RF-Leistungselemente wie eines RF-Leistungsverstärkers zu kompensieren, wie folgt. Das Vorverzerrungssignal ergibt sich auf Basis einer Funktion in zwei Abschnitten. Die zwei Abschnitte können als ein erster Abschnitt und ein zweiter Abschnitt bezeichnet werden, die jeweils einem linearen Segment und einem nichtlinearen Segment entsprechen. Auf diese Weise erzeugt das Vorverzerrungsmodul 220 beim Vorverzerren in einem ersten Abschnitt auf Basis des ersten Modulationssignals das erste Vorverzerrungssignal, welches einen linearen Zusammenhang mit dem ersten Modulationssignal aufweist. Beim Vorverzerren in einem zweiten Abschnitt erzeugt das Vorverzerrungsmodul 220 auf Basis des ersten Modulationssignals das erste Vorverzerrungssignal, welches einen nichtlinearen Zusammenhang mit dem ersten Modulationssignal aufweist. Dadurch erzeugt das Vorverzerrungsmodul 220 das erste Vorverzerrungssignal auf Basis eines linearen Zusammenhangs, wenn sich das erste Modulationssignal im ersten Abschnitt befindet. Der Bedarf an Rechenressourcen ist verglichen mit dem zweiten Abschnitt geringer, wenn das Vorverzerrungsmodul 220 im ersten Abschnitt betrieben wird. Bei einem herkömmlichen Vorverzerrer wird das Vorverzerrungssignal unabhängig von den Eingangssignalen von einem gleichen Polynom erzeugt. Im Gegensatz dazu funktioniert das Vorverzerren im Vorverzerrungsmodul 220 gemäß dieser Ausführungsform nicht nur ausschließlich mittels einer abschnittweise definierten Funktion. Darüber hinaus wird die Vorverzerrung mittels des Schätzmoduls 260 auf Basis des Vektorfehlers angepasst. Deshalb wird insgesamt der Bedarf an Rechenressourcen für die Vorverzerrung gemäß dieser Ausführungsform weiter verringert, das Kommunikationssystem lässt sich günstig ausführen und die gesamte Kommunikationseffizienz kann erhöht werden.For example, according to one embodiment, predistortion in the
Dazu ist ein Beispiel anzuführen, bei dem das genannte Vorverzerrungsmodul 220 und das Schätzmodul 260 mittels Hardware und/oder Software ausgeführt werden können, wie zum Beispiel mittels eines Schaltkreismoduls oder der Kombination aus einem Mikroprozessor, einem digitalen Signalprozessor, einem Mikrocontroller, einem FPGA-Element (Field Programmable Gate Array) oder einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (application specific integrated circuit auf Englisch, ASIC abgekürzt). Darüber hinaus können das Vorverzerrungsmodul 220 und das Schätzmodul 260 jeweils als zwei getrennte Schaltkreismodule beliebig aus einem genannten Beispielsschaltkreismodul ausgeführt werden. Das Vorverzerrungsmodul 220 und das Schätzmodul 260 können auch zusammen als ein und dasselbe Schaltkreismodul beliebig aus einem genannten Beispielsschaltkreismodul ausgeführt werden. Die Ausführungsformen der Erfindung sind jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt. Das Vorverzerrungsmodul 220 und/oder das Schätzmodul 260 können auch als ein spezifisches Schaltkreismodul ausgeführt werden.An example is given where said
Weiter wird die Ausführungsform des Empfangsmoduls und des Abstrahlmoduls anhand eines Beispiels erläutert. Gemäß einer Ausführungsform des adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems kann das Vorverzerrungsmodul 220 im Abstrahlmodul mittels einer Start-Digital-Vorverzerrungsfunktion
Das vom Abstrahlschaltkreis 230 abgestrahlte erste Abstrahlsignal S4 wird mittels der als Überwachungsempfänger dienenden Empfangsschaltung 240 im Empfangsmodul in ein digitales Basisbandsignal umgewandelt. Die Empfangsschaltung 240 kann beispielsweise die folgenden Elemente umfassen: einen rauscharmen Verstärker (LNA), einen RF-Abwärtswandler (RF Down-Converter auf Englisch) und einen Analog-Digital-Wandler (auf Englisch ADC abgekürzt). Die Ausführungsformen der Erfindung sind jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt. Das von der Empfangsschaltung 240 erzeugte digitale Basisbandsignal wird durch den Demodulator 250 demoduliert. Das demodulierte Signal wird danach mittels des Schätzmoduls 260 berechnet. Darüber hinaus wird der Abweichungswert des Modulationsvektors zwischen dem Empfangssignalcode und dem originalen Abstrahlsignalcode bestimmt, so dass die Vorverzerrungsparameter entstehen, wodurch die digitale Vorverzerrungsfunktion
Beispielsweise bezieht sich der Modulator 210 auf ein Modul, welches den zu übertragenden Signalcode (wie zum Beispiel das Quadratur-Amplitudenmodulationssymbol, auf Englisch QAM abgekürzt) in eine Signalwellenform (signal waveform auf Englisch) umwandelt, wie zum Beispiel ein orthogonales Frequenzmultiplexverfahren (auf Englisch OFDM abgekürzt). Es sieht wie folgt aus.
Das Vorverzerrungsmodul 220 verzerrt die Signalwellenform vor, um die nichtlinearen Eigenschaften des nichtlinearen Verstärkers aufzuheben, womit die nahezu linearen Eigenschaften eines idealen Verstärkers erreicht werden. Wenn eine digitale Vorverzerrung in Verbindung mit einem nichtlinearen Verstärker nämlich eingesetzt wird, können diese im Ganzen als ein linearer Verstärker betrachtet werden. Die Formel sieht wie folgt aus.
Darüber hinaus bezieht sich der Demodulator 250 beispielsweise auf ein Modul, welches von der Empfangssignalwellenform den von einem Sender übertragenden Signalcode (QAM-Symbol) erfasst, wie ein orthogonales Frequenzmultiplexverfahren (auf Englisch OFDM abgekürzt), und funktioniert wie folgt.
Darüber hinaus kann das Schätzmodul 260 beispielsweise zum Berechnen der Abweichungsmessung des Modulationsvektors (auf Englisch error vector measurement, abgekürzt EVM) dienen. Es ist wie folgt definiert.
Beispielsweise kann der digitalisierte Betrieb des adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems mittels der folgenden Gleichung erklärt werden.
Dabei bezeichnet DEMODEQ { } eine Demodulationsfunktion, mit der die lineare Kanalverzerrung entzerrt wurde. Aus der Formel (2) ist zu betrachten, dass die nichtlinearen Eigenschaften eine reine AM-AM-Nichtlinearität sind und DPD){ } ihre entsprechende Linearisierungsfunktion ist, wenn der nichtlineare Radiofrequenz-Leistungsverstärker gedächtnislos ist.DEMOD EQ { } denotes a demodulation function with which the linear channel distortion was equalized. From formula (2) consider that the non-linear properties are a pure AM-AM non-linearity and DPD){ } is its corresponding linearization function when the radio frequency non-linear power amplifier is memoryless.
Der genannte Modulator oder der Demodulator können als Hardware und/oder Software ausgeführt werden, wie zum Beispiel mittels eines Schaltkreismoduls oder einer Kombination aus einem Mikroprozessor, einem digitalen Signalprozessor, einem Mikrocontroller, einem FPGA-Element (Field Programmable Gate Array) oder einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (application specific integrated circuit auf Englisch, abgekürzt ASIC). Said modulator or demodulator can be implemented in hardware and/or software, such as by means of a circuit module or a combination of a microprocessor, a digital signal processor, a microcontroller, a field programmable gate array (FPGA) element or an application specific integrated circuit Circuit (application specific integrated circuit in English, abbreviated ASIC).
Darüber hinaus können die Module oder die Elemente im genannten Abstrahlmodul oder im Empfangsmodul, die zur digitalen Verarbeitung gehören, jeweils als getrennte Schaltkreismodule beliebig aus einem genannten digitalen Beispielsschaltkreismodul oder zusammen als ein und dasselbe Schaltkreismodul beliebig aus einem genannten digitalen Beispielsschaltkreismodul ausgeführt werden. Die Ausführungsformen der Erfindung sind jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt. Die Module oder die Elemente können auch als ein spezifisches Schaltkreismodul ausgeführt werden.In addition, the modules or the elements in said emitter module or in the receiver module pertaining to digital processing can each be embodied as separate circuit modules from any of said example digital circuit modules or together as one and the same circuit module from any of said example digital circuit modules. However, the embodiments of the invention are not limited to these examples. The modules or the elements can also be implemented as a specific circuit module.
Gemäß einer Ausführungsform funktioniert das Vorverzerren im Vorverzerrungsmodul 220 auf Basis des Aufbaus des adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems 20 in
Mit
Wenn die nichtlinearen Eigenschaften des nichtlinearen RF-Leistungsverstärkers nahezu dem gedächtnislosen AM-AM nichtlinearen Modell entsprechen, kann die Komplexität der Matrix-Vektor-Berechnung mit dem neuen Verfahren gemäß dieser Ausführungsform reduziert werden, bei dem das Absenken des Vektorfehlers als Richtwert verwendet wird. Darüber hinaus werden die Parameter für das Vorverzerren mittels des Reaktionsmodells der Polynome mit dem Vorverzerrungsaufbau in zwei Abschnitten gemäß der Ausführungsform, wie in Formel (3) gezeigt, jeweils optimiert. Beispielsweise können die Parameter mittels des On-line-Verfahrens wiederholt gesucht werden, um die optimierten Parameter für das Vorverzerren zu finden. When the non-linear characteristics of the non-linear RF power amplifier are close to the memoryless AM-AM non-linear model, the complexity of the matrix-vector calculation can be reduced with the new method according to this embodiment, which uses the lowering of the vector error as a benchmark. Moreover, the parameters for the predistortion are respectively optimized by means of the response model of the polynomials with the two-section predistortion structure according to the embodiment as shown in formula (3). For example, the parameters can be repeatedly searched using the on-line method to find the optimized parameters for predistortion.
Dieses Verfahren wird beispielsweise mittels der Pseudocodes (pseudo code auf Englisch) und der Gleichungen in Tabelle 1 erläutert. Tabelle 1
Gemäß der Ausführungsform auf Basis der Pseudocodes in der genannten Tabelle 1 funktioniert das Schätzmodul 260 wie folgt. Im Laufe der Zeit werden die Abweichungen des Modulationsvektors zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Demodulationssignal (wie im Startablauf und im Ablauf S20 gezeigt) berechnet. Darüber hinaus werden die Vorverzerrungsparameter (wie im Ablauf S30 und S40 gezeigt) auf Basis der Änderung der Abweichungen des Modulationsvektors aktualisiert. Wenn es sich bei der Änderung des Vektorfehlers um eine Absenkung handelt, werden die Vorverzerrungsparameter (wie im Ablauf S30 gezeigt) auf Basis eines ersten Modells aktualisiert. Beispielsweise erzeugt das erste Modell die aktualisierten Vorverzerrungsparameter, um die Koeffizienten der Polynome (wie zum Beispiel
Da die Änderungsrate der nichtlinearen Eigenschaften des nichtlinearen RF-Leistungsverstärkers (im Vergleich zur EVM-Messfrequenz der Kommunikationssignale) nicht hoch ist, kann die Änderung der nichtlinearen Eigenschaften durch die einfache, sich wiederholende Parametersuche adaptiv verfolgt werden, um den Effekt der adaptiven digitalen Vorverzerrung beim EVM unter relativer Optimierung zu erhalten.Since the rate of change of the non-linear characteristics of the RF non-linear power amplifier is not high (compared to the EVM measurement frequency of the communication signals), the change of the non-linear characteristics can be tracked adaptively by the simple, repetitive parameter search to detect the effect of the adaptive digital predistortion in the Get EVM under relative optimization.
Wenn die nichtlinearen Eigenschaften des nichtlinearen RF-Leistungsverstärkers nahezu dem gedächtnislosen nichtlinearen AM-AM-Modell entsprechen und keine Modelle und Parameter die Abweichungen abschätzen, kann die Nichtlinearität des RF-Leistungsverstärkers auch durch diese Erfindung korrigiert werden. Der Grund wird mit den folgenden Gleichungen erklärt.
Auf diese Weise liegen die Vorteile des erfindungsgemäßen Aufbaus der adaptiven digitalen Vorverzerrung, bei dem der Vektorfehler als Richtwert verwendet wird, in den folgenden Punkten. Bei Demodulationssignalen muss nur der Vektorfehler berechnet und verarbeitet werden, um die digitale Vorverzerrung anzupassen, ohne dass das relative komplizierte nichtlineare Modell verwendet und der entsprechende Matrix-Vektor berechnet werden müssen, um die empfangenen Signalmodellparameter zu extrahieren. Dadurch bringt es den Vorteil, dass die gesamte Komplexität der digitalen Vorverzerrung gesenkt wird, und das Verfahren kann bequem auf diverse Funkkommunikationssysteme angewendet werden. Die Erfindung kann für diverse Kommunikationssysteme gelten, wie zum Beispiel die Mobilkommunikation, die Kabelkommunikation, die Satellitenkommunikation und das Funkterminal der digitalen Fernsehkommunikation. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Systeme beschränkt.In this way, the advantages of the adaptive digital predistortion structure according to the present invention, in which the vector error is used as a guide, lie in the following points. For demodulation signals, only the vector error needs to be calculated and processed to adjust the digital predistortion without using the relatively complicated non-linear model and calculating the corresponding matrix vector to extract the received signal model parameters. Thereby it brings the advantage of lowering the overall complexity of the digital predistortion and the method can be easily applied to various radio communication systems. The invention can apply to various communication systems such as mobile communication, cable communication, satellite communication and radio terminal of digital television communication. However, the invention is not limited to these systems.
In
In den
In den
Mit
Wie erwähnt, stellt die Erfindung einen Aufbau eines adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems bereit, bei dem der Bedarf an Rechenressourcen geringer ist und die Nutzungseffizienz der adaptiven Vorverzerrung verbessert werden kann. Beim Vorverzerren wird anders als beim herkömmlichen Aufbau keine Signalwellenformverzerrung als Richtwert verwendet, sondern es wird stattdessen der Abweichungswert des Modulationsvektors als Richtwert zum Messen für das Anpassen verwendet. Somit wird der Bedarf an Rechenressourcen erheblich gesenkt, wodurch beim Einsatz die Hardware oder die Software vereinfacht werden kann. Darüber hinaus kann das Vorverzerren gemäß einer Ausführungsform weiterhin mittels des Reaktionsmodells der Polynome in zwei Abschnitten hergestellt werden. Somit wird der Bedarf an Rechenressourcen bei der Vorverzerrung weiter verringert. Hierdurch lässt sich das Kommunikationssystem günstig ausführen und kann die gesamte Kommunikationseffizienz erhöht werden.As mentioned, the invention provides a structure of an adaptive digital predistortion system, in which the need for computational resources is reduced and the utilization efficiency of the adaptive predistortion can be improved. In predistorting, unlike the conventional structure, signal waveform distortion is not used as a guide, but instead the deviation value of the modulation vector is used as a guide to measure for matching. This significantly reduces the need for computing resources, which means that the hardware or software can be simplified when used. In addition, according to one embodiment, the predistortion can still be produced in two sections by means of the response model of the polynomials. Thus, the need for computing resources in the pre-distortion is further reduced. As a result, the communication system can be implemented cheaply and the entire communication efficiency can be increased.
Wie bereits erwähnt, ist die Erfindung durch die bevorzugten Ausführungsformen dargestellt. Fachleute sollten zur Kenntnis nehmen, dass die Erfindung nicht auf die genannten Ausführungsformen beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel ist. In diesem Zusammenhang werden alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale als erfindungswesentlich angesehen. Es sind ausschließlich die nachfolgenden Ansprüche für den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung gültig.As previously mentioned, the invention is illustrated by the preferred embodiments. Those skilled in the art should take note that the invention is not limited to the embodiments mentioned, but can be varied in many ways within the scope of the disclosure. In this context, all new individual and combination features disclosed in the description and/or drawing are considered essential to the invention. Only the following claims are valid for the scope of protection of the present invention.
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Herkömmliches VorverzerrungssystemTraditional predistortion system
- 2020
- Adaptives digitales VorverzerrungssystemAdaptive digital predistortion system
- 110110
- Modulatormodulator
- 120120
- Vorverzerrerpredistortion
- 130130
- Abstrahlschaltkreisemission circuit
- 140140
- Empfangsschaltungreceiving circuit
- 150150
- Extraktionsmodulextraction module
- 210210
- Modulatormodulator
- 220220
- Vorverzerrungsmodulpredistortion module
- 230230
- Abstrahlschaltkreisemission circuit
- 240240
- Empfangsschaltungreceiving circuit
- 250250
- Demodulatordemodulator
- 260260
- Schätzmodulestimation module
- S1-S6S1-S6
- Signalsignal
- 301-303301-303
- Kennliniecurve
- 501-503501-503
- Kennliniecurve
- 601-603601-603
- Kennliniecurve
- S10-S40S10-S40
- Ablaufprocess
Claims (4)
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DE102016124018.4A DE102016124018B4 (en) | 2016-12-12 | 2016-12-12 | Adaptive digital predistortion system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016124018.4A DE102016124018B4 (en) | 2016-12-12 | 2016-12-12 | Adaptive digital predistortion system |
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ID=62201690
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2016
- 2016-12-12 DE DE102016124018.4A patent/DE102016124018B4/en active Active
Patent Citations (4)
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE102016124018A1 (en) | 2018-06-14 |
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