基于宽带调制器的射频功放线性化系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于宽带调制器的射频功放线性化系统，包括接收装置、信道和发射装置，发射装置至少包括测试数据生成装置、预失真装置、调制装置以及功放装置；接收装置至少包括同步解调装置、恢复数据装置、预失真参数计算装置。在预失真参数计算装置中，利用改进的变步长LMS算法计算得到预失真系数矢量A，然后用得到的系数对预失真装置进行配置。发射信号矩阵U通过预失真装置后，即通过计算Z=UA得到预失真装置输出矢量Z;本发明在不改动原有LMS算法的基础上，通过细化分段区间替换步长，修正LMS算法中的步长因子，可使经预失真后的带外抑制提高约3dB，更接近最优系数，提升了预失真的非线性补偿效果。
【专利说明】基于宽带调制器的射频功放线性化系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种射频功放线性化系统，尤其涉及一种基于宽带调制器的射频功放 线性化系统。
【背景技术】
[0002] 根据国内外遥感卫星和各种有效载荷技术的现状和发展趋势，航天器产品获取的 信息量和数据量突飞猛进的增长，对提高星地传输速率的需求尤为迫切。为了满足未来星 地高速数据传输的要求，有效推动我国卫星系统与地面系统的技术进步，扩大对地观测卫 星的应用领域，解决宽带信号频率资源紧张的问题，研究高频带利用率的宽带调制数传技 术具有重要意义。
[0003] 在高阶调制的高速数传系统中，采用高阶调制方式，如16QAM、32APSK等，具有非 恒定包络调制的特性，星载行波管功放（TWTA)或固态功放（SSPA)的线性化技术是星载宽 带数传研究的关键技术瓶颈。信道的非线性对高阶调制信号造成的影响，如频谱扩展、星座 图扭曲、产生非线性码间干扰等，严重降低了高速数据传输系统的性能。为了应对以上挑 战，消除信道中非线性器件（功率放大器、行波管放大器等）对信号造成的非线性失真，需 要针对通道设计预失真补偿算法。根据非线性器件的实测指标，具体包括：AM/AM、AM/PM、三 阶交调、邻道功率比等特点。
[0004] 传统的功放预失真方案采用收、发同源法，用相同的本振信号源使收发达到同步。 然而收、发同源法在某些情况下（如收、发分离的卫星系统等）不适于使用。
[0005] 且传统LMS算法是基于最小均方误差算法和最陡下降法提出的，目标在于使预失 真器输出与期望信号的误差平方的统计平均值E {e2 (η)}最小，根据输入的一类数据的统计 特性寻求最佳性能。通过对LMS算法进行仿真后研究步长对LMS算法的影响，发现了即使 在通过迭代收敛后，不同组的预失真系数对系统的影响仍有较大差距，这说明对于求最佳 预失真系数的算法还不够稳定。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种基于宽带调制器的射频功放线性化系统，解决了预失 真的非线性补偿参数复杂且效果不佳的问题。
[0007] 为了解决上述问题，本发明涉及了一种基于宽带调制器的射频功放线性化系统， 包括接收装置、信道以及发射装置，所述发射装置至少包括：
[0008] 测试数据生成装置，生成测试信号序列以及发射序列；
[0009] 预失真装置，接收测试信号序列以及发射序列，接收若干测试信号序列或发射序 列组成的矩阵U，即通过计算Z = UA得到预失真装置输出矢量Ζ ;
[0010] 调制装置，对预失真装置输出矢量Ζ进行调制，输出调制信号；以及功放装置，对 所述调制信号进行功率放大，并将功率放大后的信号通过信道发射；
[0011] 所述接收装置中至少包括：
[0012] 同步解调装置，对接收到的射频信号下变频得到一中频信号，并对所述中频信号 进行载波同步，并根据调制方式进行解调；
[0013] 恢复数据装置，对同步装置处理后的信号进行线性均衡计算以及硬判决，得到恢 复信号；
[0014] 预失真参数计算装置，设定一预失真模型，并自定义其LMS算法的变步长μ (η)且 利用改进的变步长LMS算法得到的预失真系数矢量Α对预失真装置进行配置；其中变步长 μ (η)的更新方式为
[0015]
【权利要求】
1. 一种基于宽带调制器的射频功放线性化系统，包括接收装置、信道以及发射装置，其 特征在于，所述发射装置至少包括： 测试数据生成装置，生成测试信号序列以及发射序列； 预失真装置，接收测试信号序列以及发射序列，接收若干测试信号序列或发射序列组 成的矩阵U，即通过计算Z = UA得到预失真装置输出矢量Z ; 调制装置，对预失真装置输出矢量Z进行调制，输出调制信号；以及 功放装置，对所述调制信号进行功率放大，并将功率放大后的信号通过信道发射； 所述接收装置中至少包括： 同步解调装置，对接收到的射频信号下变频得到一中频信号，并对所述中频信号进行 载波同步，并根据调制方式进行解调； 恢复数据装置，对同步装置处理后的信号进行线性均衡计算以及硬判决，得到恢复信 号； 预失真参数计算装置，设定一预失真模型，并自定义其LMS算法的变步长μ (η)且利 用改进的变步长LMS算法得到的预失真系数矢量Α对预失真装置进行配置；其中变步长 μ (η)的更新方式为
其中η为迭代步数，λ _为输入序列的自相关矩阵的最大特征值，a，b为常 数，且step。#为通过LMS算法对测试数据更新系数矢量得到最佳系数的最佳步长， 0〈a〈Step_〈b〈2 ;total为通过LMS算法对测试数据更新系数矢量的迭代总步数，c，d为常 数，使所述恢复信号与所对应的测试信号序列之差小于预设阈值。
2. 如权利要求1所述的一种基于宽带调制器的射频功放线性化系统，其特征在于，U为 m组测试信号序列组成的lXm的矩阵，其中1为每组信号序列的元素个数，m = KXQ，K和 Q分别代表了预失真模型非线性多项式的阶数和记忆深度。
3. 如权利要求1所述的一种基于宽带调制器的射频功放线性化系统，其特征在于，所 述同步装置中包括锁相环以及相关峰查找装置，通过所述锁相环以及相关峰查找装置使所 述使所述中频信号的载波相位达到同步。
4. 如权利要求1所述的一种基于宽带调制器的射频功放线性化系统，其特征在于，a为 小于2且接近2的常数，b为大于0且接近0的常数。
5. 如权利要求1所述的一种基于宽带调制器的射频功放线性化系统，其特征在于，所 述预失真模型为：
其中，x(n)是输入的测试数据，z(n)是输出信号，K和Q分别为非线性多项式的阶数和 记忆深度，akq为模型系数。
6. 如权利要求1所述的一种基于宽带调制器的射频功放线性化系统，其特征在于，LMS 算法中，初始化系数矢量A = wm(0) =0,系数矢量的更新公式为w(n+l) =w(n) + y (n)e(n) U(n)，其中e(n)为第η次迭代后的预失真后输出信号与期望信号之间的差值，U(n)是输入 预失真的信号矩阵。
7. 如权利要求1所述的一种基于宽带调制器的射频功放线性化系统，其特征在于，其 中 0〈c〈 = 0· 5〈d〈l。
【文档编号】H04L25/49GK104219182SQ201410394957
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年8月12日 优先权日:2014年8月12日
【发明者】李惠媛, 向前, 杨津浦 申请人:上海航天电子通讯设备研究所