宽带卫星功率放大器失真补偿技术研究进展及应用

针对宽带卫星通信系统中高功率放大器的记忆非线性失真问题,对不同补偿技术进行 了综述,重点研究了预失真的学习结构、数据预失真、信号预失真、时频域预失真和自适应 均衡等补偿技术并对它们进行了相应的优缺点比较,最后提出了宽带卫星功放实际应用环境 下的4种补偿方案,为我国宽带卫星功放失真补偿研究提供理论参考。     

一种用于补偿卫星通信信道记忆非线性的数字基带预失真技术

研究了卫星通信系统中记忆非线性信道的自适应数字基带预失真线性化技术，提出了一种基于记忆多项式的非直接学习结构的自适应基带预失真方案，给出了自适鹰算法。仿真结果表明，该方案能有效抑制带外频谱扩散，减小带内失真，降低误比特率，实现卫星通信系统中记忆非线性失真的自适应预失真。     

一种新型数字预失真算法的设计

针对WCDMA系统中功率放大器的非线性特征,设计了一种基于Volterra级数的有记忆数字基带预失真算法,能够自适应地补偿功放的非线性.理论分析和计算机仿真验证了该算法的有效性和实用性.     

一种基于模糊辨识的OFDM系统预失真器设计

将有记忆的高功率放大器(HPA)描述成一个线性动态系统级联一个无记忆非线性系统的Wiener系统模型,由Sugeno模糊模型自适应跟踪HPA的无记忆非线性曲线,通过离线过程设计OFDM系统数字预失真器。为了消除HPA记忆效应,首先在频域得到信号的均衡补偿,然后通过傅里叶逆变换后得到时域记忆性补偿。该预失真器具有收敛速度快、系统稳定、补偿效果好的特点。     

基于并联FIR滤波器组的Hammerstein预失真器

采用预失真技术对功率放大器的记忆非线性失真进行补偿的关键是预失真器建模的准确性,尤其是模型对功率放大器逆记忆特性的描述能力。针对目前预失真器模型对功率放大器逆记忆效应描述不充分的问题,提出了将查找表(LUT)级联一个具有并联结构的有限长单位冲激响应(FIR)滤波器组作为实现形式的Hammerstein预失真器,以提高传统Hammerstein预失真器的补偿性能,并采用一种两步算法对其参数进行辨识。仿真实验表明,提出的Hammerstein预失真器能更好地补偿带强记忆效应的功率放大器的非线性失真。     

一种级联两箱通用数字预失真器及其辨识算法

提出了一种由单形规范线性分段(SCPWL)函数与记忆多项式级联的数字预失真器,并给出了复数域两步最小二乘参数辨识算法。不同于以往一种预失真器适用一种功放模型的情况,所提的预失真算法利用SCPWL函数的分段特性以及记忆多项式的非线性记忆特性,在完成参数辨识的同时自动地调整结构,可适用于传统以及强非线性新型功放模型的线性化补偿。将所提预失真器分别应用于传统记忆多项式、两箱模型以及新型包络跟踪功放。经过计算机仿真,功放输出的幅频特性和频谱曲线表明所提预失真器能够有效地补偿多种功放的非线性特性。算法仿真比较结果也表明,针对包络跟踪功放,所提复数两步最小二乘算法的邻道泄漏比(ACLR)可改善约35 dB,性能优于最小均方(LMS)类算法约30 dB。     

一种低复杂度的自适应并行两箱预失真方法

自适应预失真方法能自适应调节阈值,仅对调制信号中大幅值分量进行预失真处理,有效降低了预失真算法复杂度,但由于该方法仍采用正交记忆多项式进行预失真处理,算法复杂度仍旧较高。围绕如何进一步降低预失真处理算法复杂度,引入信号并行处理思想和递推最小二乘算法,提出了一种低复杂度的自适应并行两箱预失真方法。结合调制信号的解析信号表达式,利用算法复杂度更低的递推最小二乘算法分支路对实部和虚部进行预失真处理,有效降低了预失真算法复杂度。理论分析和仿真结果表明,在保证系统误码性能正常的前提下,与并行两箱预失真方法和自适应预失真方法相比,所提算法复杂度分别降低约93%和27.62%。     

一种改进并行两箱预失真方法

针对现有椭圆球面波调制信号预失真方法算法复杂度高、预失真器工作效率较低的问题,结合椭圆球面波调制信号的幅值特点和功率放大器对信号非线性失真特性,引入分段处理的思想,提出了一种改进并行两箱预失真方法。通过设置阈值门限,对调制信号进行分段处理,仅对信号中大幅值分量进行处理,算法复杂度低,更易于工程实现。理论分析和仿真结果表明,当阈值门限为0.5时,与并行两箱预失真方法相比,所提预失真方法算法复杂度降低为原算法10%以下;当误比特率为10-5时,相对于未经放大器失真的调制信号,所需信噪比仅增加约0.02 dB。     

未知衰落信道中MPSK信号的非数据辅助载波频率估计方法

未知衰落信道中的MPSK信号的非数据辅助载波频率估计是通信参数估计中的复杂问 题,目前尚缺乏有效的针对性研究成果。针对该问题,提出采用先补偿信道影响,再去调制 , 然后进行非衰落信道单频信号频率估计的方法。该方法比进行频率和信道冲激响应联合估计 的方法简洁和高效,而且解决了联合估计中难以有效去调制的问题。通过和非衰落信道的频 率估计结果对比,表明其估计性能的下降小于3dB,能很好地满足应用需要。     

基于参数选择的数字预失真处理

数字预失真系统中，高精度预失真通常需求高阶多项式，而高阶多项式会导致预失真计算量的急剧上升。针对记忆多项式级数与预失真精度的矛盾，提出了一种基于参数选择的数字预失真结构，使用低阶多项式实现了对复杂度高的功率放大器高精度预失真处理，同时避免了计算量的上升。基于一组功率放大器的实测数据进行仿真，验证了参数选择方法相比于传统方法在同计算量的条件下精度的提升；并以正交频分复用信号作为输入信号进行仿真，得到了21 dB的邻近信道功率比抑制效果，相比于传统方法有6 dB的提升。     

RLS算法在基带预失真系统中的应用

传统的最小二乘（LS）类预失真算法运算量大,且不能跟踪功放的变化特性。推导了基于 递归最小二乘（RLS） 算法和间接学习型结构的自适应基带预失真算法,并仿真和分析了算法的性能,结果显示该 算法与传统的LS类预失真算法对系统功放非线性改善的效果相当。为了进一步验证算法的有 效性,设计和构建了具有预失真功能的短波发射系统。硬件测试结果表明,该算法对功放输 出的双音信号的三阶互调改善量达25 dB,所有互调分量均低于-53 dB。     

基于平方根无迹卡尔曼滤波的数字预失真算法

射频功率放大器工作在近饱和点时产生的非线性效应是制约其性能提升的主要因素。 提出了一种基于非线性无迹卡尔曼滤波的数字预失真算法,可有效克服此非线性效应的影响 。针对预失真算法的状态方程为线性的特点,优化了无迹卡尔曼滤波算法以提高运算效率。 仿真结果表明,所提算法性能优于传统的基于最小均方的数字预失真算法。     

一种基于高阶累积量的复杂调制样式识别方法

针对卫星数字化视频广播第二代标准（Digital Video Broadcasting-Satellite-Second Generation,DVB-S2）中多进制幅度移相键控（Multiple Amplitude and Phase-Shift Keying,MAPSK）和多进制正交幅度调制（Multiple Quadrature Amplitude Modulation,MQAM）信号的调制识别,提出了基于高阶累积量的识别方法。首先对16QAM、32QAM、16APSK、32APSK信号的高阶累积量及其特征进行分析,进而利用其高阶累积量的不同提取用于信号分类的特征参量进行调制识别。给出了算法的详细流程,并对算法进行了仿真分析,结果表明,当样本数越多时,算法信噪比适应能力越好,而与相位偏差无关;在信号样点数为2 048点且信噪比为10 dB时,算法可实现96%的正确识别率,完全满足实际系统对信号分类的需要。     

一种用于卫星通信的自适应编码调制信号接收方法

针对常规接收方法接收自适应编码调制信号时存在的接收过程易中断、数据不连续等问题,提出了一种适用于卫星信道的自适应编码调制信号接收方法。该方法通过采用统一的解调结构实现对不同调制信号的连续跟踪;利用接收端保存的帧同步字调制波形副本与接收信号中的帧同步字波形的相关结果,对解调方式切换时载波相位跳变值进行估计和补偿,解决了帧同步的连续跟踪问题。与现有方法相比,该方法不需要导频信号,可节省系统开销。     

基于自适应基带预失真的高效率发射技术

在Volterra级数系统理论框架下,阐述并分析了自适应基带预失真系统的间接学习结 构、记忆多项式行为模型与递归最小二乘算法,针对卫星通信提出了一种基于自适应基带预 失真的高功率高效率发射技术。仿真验证了该方法的有效性。     

导航发射信道对双频复用信号质量的影响

在新一代全球导航卫星系统建设中，双频联合恒包络复用技术得到了广泛的应用。由于信号在星上传输过程中会产生失真，所以需要分析不同双频复用信号通过发射信道后的信号质量。首先建立了一个基于实际发射信道的模型，然后主要分析了AltBOC(Alternate Binary Offset Carrier)、TD-AltBOC(Time Division Alternate Binary Offset Carrier)、ACE-BOC(Asymmetric Constant Envelope Binary Offset Carrier)等不同双频复用方案通过发射信道后的功率谱、星座图、鉴相曲线过零点偏差、相关损失。对三种调制方式进行对比，结果表明在考虑捕获灵敏度的情况下，应优先考虑ACE-BOC调制方式。     

八天线TD-LTE系统的波束赋形算法分析

多天线是天线技术的发展趋势,TD-LTE引入了8发2收的天线配置。基于小间距多天 线阵列,利用TDD系统信道互易性,波束赋形技术可以根据上行导频获得信道信息,形成对基 带（中频）信号的最佳组合或者分配,补偿无线传播过程中由空间损耗、多径效应等因素引 入的信号衰落与失真,同时降低同信道用户间的干扰。EBB(Eigen based Beamforming)算 法是波束赋形主要算法之一,该算法中在整个波束空间中,找到使接收信号功率最大的赋形 权矢量。通过仿真,对EBB算法在各种应用场景下的性能进行了分析,结果表明八天线E BB波束赋形算法可以正确实现波束合成,在低速或上行信道信息估计误差较小情况下能够明 显提高系统性能。     

双边阈值补偿隐藏导频UWB系统信道估计新方法

在隐藏导频信道估计系统中,导频和数据叠加同时发送,造成接收端分离的导频信息中掺杂 着数据成分,从而严重干扰信道估计,目前尚无针对这方面的解决方案,因此提出双边阈值 补偿算法,该算法应用于发送端。发送数据经过双边阈值补偿算法处理后迫使数据均值为零 ,然后叠加导频信息并发送出去,接收端用传统的导频数据分离方法就可以得到高质量的导 频信息,从而提高信道估计精度。仿真结果表明：和传统隐藏导频信道估计系统相比,在最 小二乘和最小均方误差算法下信道估计精度和误码率方面均有明显改善。     

一种遥感卫星高码速VCM数传信道的均衡技术

在基于第二代数字卫星视频广播协议（DVB-S2）标准的遥感卫星可变编码调制（VCM）高码速数传信道中，宽带信号的大失真、大频偏和低信噪比会导致解调器载波环路不锁定。传统的DVB-S2解调器并不能解决这个问题。在载波环路前增加一个均衡器补偿失真，可以让载波环路稳定锁定。为了克服载波环路前信号的频偏和相偏对均衡器的影响，提出了一种均衡技术，利用起始序列（SOF）和导频的先验信息进行双重自相关变换，设计了一种新的误差函数和迭代过程。仿真结果表明，该均衡技术可在该应用条件下支持解调稳定工作。     

基于主成分分析和独立成分分析的调制分类算法

基于主成分分析（PCA）和独立成分分析（ICA）,提出了一种新的调制分类算法。算 法采用PCA对样本数据降维、去除冗余成分,采用FastICA方法提取分类特征;采用支持 矢量机（SVM）作为分类器,以解决数据在低维空间中的不可分问题。该算法具有较低的复 杂度和较高的训练速度。仿真表明,与最大似然（ML）算法相比,算法仅具有1.8 dB的信噪 比损失,在Rayleigh慢衰落信道和中速运动的条件下,算法对5种QAM调制类型具有较好的 分类性能。