基于寬帶調(diào)制器的射頻功放線性化系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于寬帶調(diào)制器的射頻功放線性化系統(tǒng)，包括接收裝置、信道和發(fā)射裝置，發(fā)射裝置至少包括測試數(shù)據(jù)生成裝置、預(yù)失真裝置、調(diào)制裝置以及功放裝置；接收裝置至少包括同步解調(diào)裝置、恢復(fù)數(shù)據(jù)裝置、預(yù)失真參數(shù)計(jì)算裝置。在預(yù)失真參數(shù)計(jì)算裝置中，利用改進(jìn)的變步長LMS算法計(jì)算得到預(yù)失真系數(shù)矢量A，然后用得到的系數(shù)對預(yù)失真裝置進(jìn)行配置。發(fā)射信號矩陣U通過預(yù)失真裝置后，即通過計(jì)算Z=UA得到預(yù)失真裝置輸出矢量Z;本發(fā)明在不改動原有LMS算法的基礎(chǔ)上，通過細(xì)化分段區(qū)間替換步長，修正LMS算法中的步長因子，可使經(jīng)預(yù)失真后的帶外抑制提高約3dB，更接近最優(yōu)系數(shù)，提升了預(yù)失真的非線性補(bǔ)償效果。
【專利說明】基于寬帶調(diào)制器的射頻功放線性化系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種射頻功放線性化系統(tǒng)，尤其涉及一種基于寬帶調(diào)制器的射頻功放 線性化系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 根據(jù)國內(nèi)外遙感衛(wèi)星和各種有效載荷技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，航天器產(chǎn)品獲取的 信息量和數(shù)據(jù)量突飛猛進(jìn)的增長，對提高星地傳輸速率的需求尤為迫切。為了滿足未來星 地高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，有效推動我國衛(wèi)星系統(tǒng)與地面系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步，擴(kuò)大對地觀測衛(wèi) 星的應(yīng)用領(lǐng)域，解決寬帶信號頻率資源緊張的問題，研究高頻帶利用率的寬帶調(diào)制數(shù)傳技 術(shù)具有重要意義。
[0003] 在高階調(diào)制的高速數(shù)傳系統(tǒng)中，采用高階調(diào)制方式，如16QAM、32APSK等，具有非 恒定包絡(luò)調(diào)制的特性，星載行波管功放（TWTA)或固態(tài)功放（SSPA)的線性化技術(shù)是星載寬 帶數(shù)傳研究的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。信道的非線性對高階調(diào)制信號造成的影響，如頻譜擴(kuò)展、星座 圖扭曲、產(chǎn)生非線性碼間干擾等，嚴(yán)重降低了高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的性能。為了應(yīng)對以上挑 戰(zhàn)，消除信道中非線性器件（功率放大器、行波管放大器等）對信號造成的非線性失真，需 要針對通道設(shè)計(jì)預(yù)失真補(bǔ)償算法。根據(jù)非線性器件的實(shí)測指標(biāo)，具體包括：AM/AM、AM/PM、三 階交調(diào)、鄰道功率比等特點(diǎn)。
[0004] 傳統(tǒng)的功放預(yù)失真方案采用收、發(fā)同源法，用相同的本振信號源使收發(fā)達(dá)到同步。 然而收、發(fā)同源法在某些情況下（如收、發(fā)分離的衛(wèi)星系統(tǒng)等）不適于使用。
[0005] 且傳統(tǒng)LMS算法是基于最小均方誤差算法和最陡下降法提出的，目標(biāo)在于使預(yù)失 真器輸出與期望信號的誤差平方的統(tǒng)計(jì)平均值E {e2 (η)}最小，根據(jù)輸入的一類數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì) 特性尋求最佳性能。通過對LMS算法進(jìn)行仿真后研究步長對LMS算法的影響，發(fā)現(xiàn)了即使 在通過迭代收斂后，不同組的預(yù)失真系數(shù)對系統(tǒng)的影響仍有較大差距，這說明對于求最佳 預(yù)失真系數(shù)的算法還不夠穩(wěn)定。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于寬帶調(diào)制器的射頻功放線性化系統(tǒng)，解決了預(yù)失 真的非線性補(bǔ)償參數(shù)復(fù)雜且效果不佳的問題。
[0007] 為了解決上述問題，本發(fā)明涉及了一種基于寬帶調(diào)制器的射頻功放線性化系統(tǒng)， 包括接收裝置、信道以及發(fā)射裝置，所述發(fā)射裝置至少包括：
[0008] 測試數(shù)據(jù)生成裝置，生成測試信號序列以及發(fā)射序列；
[0009] 預(yù)失真裝置，接收測試信號序列以及發(fā)射序列，接收若干測試信號序列或發(fā)射序 列組成的矩陣U，即通過計(jì)算Z = UA得到預(yù)失真裝置輸出矢量Ζ ;
[0010] 調(diào)制裝置，對預(yù)失真裝置輸出矢量Ζ進(jìn)行調(diào)制，輸出調(diào)制信號；以及功放裝置，對 所述調(diào)制信號進(jìn)行功率放大，并將功率放大后的信號通過信道發(fā)射；
[0011] 所述接收裝置中至少包括：
[0012] 同步解調(diào)裝置，對接收到的射頻信號下變頻得到一中頻信號，并對所述中頻信號 進(jìn)行載波同步，并根據(jù)調(diào)制方式進(jìn)行解調(diào)；
[0013] 恢復(fù)數(shù)據(jù)裝置，對同步裝置處理后的信號進(jìn)行線性均衡計(jì)算以及硬判決，得到恢 復(fù)信號；
[0014] 預(yù)失真參數(shù)計(jì)算裝置，設(shè)定一預(yù)失真模型，并自定義其LMS算法的變步長μ (η)且 利用改進(jìn)的變步長LMS算法得到的預(yù)失真系數(shù)矢量Α對預(yù)失真裝置進(jìn)行配置；其中變步長 μ (η)的更新方式為
[0015]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于寬帶調(diào)制器的射頻功放線性化系統(tǒng)，包括接收裝置、信道以及發(fā)射裝置，其 特征在于，所述發(fā)射裝置至少包括： 測試數(shù)據(jù)生成裝置，生成測試信號序列以及發(fā)射序列； 預(yù)失真裝置，接收測試信號序列以及發(fā)射序列，接收若干測試信號序列或發(fā)射序列組 成的矩陣U，即通過計(jì)算Z = UA得到預(yù)失真裝置輸出矢量Z ; 調(diào)制裝置，對預(yù)失真裝置輸出矢量Z進(jìn)行調(diào)制，輸出調(diào)制信號；以及 功放裝置，對所述調(diào)制信號進(jìn)行功率放大，并將功率放大后的信號通過信道發(fā)射； 所述接收裝置中至少包括： 同步解調(diào)裝置，對接收到的射頻信號下變頻得到一中頻信號，并對所述中頻信號進(jìn)行 載波同步，并根據(jù)調(diào)制方式進(jìn)行解調(diào)； 恢復(fù)數(shù)據(jù)裝置，對同步裝置處理后的信號進(jìn)行線性均衡計(jì)算以及硬判決，得到恢復(fù)信 號； 預(yù)失真參數(shù)計(jì)算裝置，設(shè)定一預(yù)失真模型，并自定義其LMS算法的變步長μ (η)且利 用改進(jìn)的變步長LMS算法得到的預(yù)失真系數(shù)矢量Α對預(yù)失真裝置進(jìn)行配置；其中變步長 μ (η)的更新方式為
其中η為迭代步數(shù)，λ _為輸入序列的自相關(guān)矩陣的最大特征值，a，b為常 數(shù)，且step。#為通過LMS算法對測試數(shù)據(jù)更新系數(shù)矢量得到最佳系數(shù)的最佳步長， 0〈a〈Step_〈b〈2 ;total為通過LMS算法對測試數(shù)據(jù)更新系數(shù)矢量的迭代總步數(shù)，c，d為常 數(shù)，使所述恢復(fù)信號與所對應(yīng)的測試信號序列之差小于預(yù)設(shè)閾值。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于寬帶調(diào)制器的射頻功放線性化系統(tǒng)，其特征在于，U為 m組測試信號序列組成的lXm的矩陣，其中1為每組信號序列的元素個數(shù)，m = KXQ，K和 Q分別代表了預(yù)失真模型非線性多項(xiàng)式的階數(shù)和記憶深度。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種基于寬帶調(diào)制器的射頻功放線性化系統(tǒng)，其特征在于，所 述同步裝置中包括鎖相環(huán)以及相關(guān)峰查找裝置，通過所述鎖相環(huán)以及相關(guān)峰查找裝置使所 述使所述中頻信號的載波相位達(dá)到同步。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種基于寬帶調(diào)制器的射頻功放線性化系統(tǒng)，其特征在于，a為 小于2且接近2的常數(shù)，b為大于0且接近0的常數(shù)。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種基于寬帶調(diào)制器的射頻功放線性化系統(tǒng)，其特征在于，所 述預(yù)失真模型為：
其中，x(n)是輸入的測試數(shù)據(jù)，z(n)是輸出信號，K和Q分別為非線性多項(xiàng)式的階數(shù)和 記憶深度，akq為模型系數(shù)。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種基于寬帶調(diào)制器的射頻功放線性化系統(tǒng)，其特征在于，LMS 算法中，初始化系數(shù)矢量A = wm(0) =0,系數(shù)矢量的更新公式為w(n+l) =w(n) + y (n)e(n) U(n)，其中e(n)為第η次迭代后的預(yù)失真后輸出信號與期望信號之間的差值，U(n)是輸入 預(yù)失真的信號矩陣。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種基于寬帶調(diào)制器的射頻功放線性化系統(tǒng)，其特征在于，其 中 0〈c〈 = 0· 5〈d〈l。
【文檔編號】H04L25/49GK104219182SQ201410394957
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月12日
【發(fā)明者】李惠媛, 向前, 楊津浦 申請人:上海航天電子通訊設(shè)備研究所