[發明專利]一種并發多波段非線性系統的互耦建模方法及線性化裝置

有效

• 申請號: 201210416973.4
• 申請日: 2012-10-26
• 公開（公告）號: CN102938638A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 劉太君;惠明;葉焱;許高明;徐鐵峰;聶秋華
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: H03F1/32
• 分類號: H03F1/32;H03M1/12
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 程曉明

技術領域

本發明涉及非線性系統的建模方法和數字預失真技術，尤其是涉及一種并發多波段非線性系統的互耦建模方法及線性化裝置。

背景技術

非線性器件無處不在，可以說大多數有源器件和設備都存在非線性，只是非線性的強弱不同。若器件的非線性比較弱，稱其為準線性器件，可以將其存在的非線性忽略。而對于強非線性器件而言（如功率放大器，低噪聲放大器和光探測器等），其非線性成為不可忽視的問題。強非線性器件的這種非線性特性會導致諧波和交調成分的引入，這樣不僅降低了信噪比，而且會使信道之間相互干擾，引起信號的畸變失真。然而無論是通信系統還是雷達系統中的大多數設備都是非線性設備，其中部分有源設備的非線性非常強，必須考慮整個系統的非線性特性，因此對于這些存在非線性的系統，我們將其稱為非線性系統。然而傳統的非線性系統一般是窄帶的非線性系統，為了能夠兼容多頻段，提高系統的整體利用率，并發多波段系統備受關注。以無線通信系統為例，它是一個典型的非線性系統，由于無線通信系統標準眾多，并且這些標準將長期共存。然而，不同的標準使用不同的頻段，另外3G和4G網絡中一些標準，一個標準使用多個不同頻段。標準越多，頻段越多，而目前不同頻段需要不同的非線性設備（如射頻收發模塊），使得一個基站存在多套設備，最終造成基站體積過大，選址困難，能耗過高，運營成本大大增加等諸多問題。為了解決這些問題，支持多種標準和多種頻段的并發多波段通信設備備受關注，目前支持至少兩個頻段的應用于通信系統的多波段多模式射頻功率放大器已經被成功設計。然而射頻功率放大器的非線性是造成通信系統信號失真的主要來源，當并發多波段射頻功率放大器應用于多種網絡共存的通信系統時，多個頻段信號同時加載到射頻功率放大器上，通信系統的信號失真將會更為復雜和嚴重，因此對并發多波段通信系統的建模和線性化提出了更為苛刻的要求。由于并發多波段信號中包括多個波段的信號，如果采用傳統方法對并發多波段射頻功放進行建模和線性化，將對模數轉換器和數模轉換器的轉換速率和實現預失真器的數字信號處理（FPGA或者DSP）器件的處理能力提出非常高的要求，有的情況下所提出的速率和計算能力方面的要求是現階段、甚至今后相當一段時間內都根本無法得到滿足的。即使有時勉強能夠滿足所提出的要求，也會造成系統成本大大上升，系統功耗大大增加，設備制造和運營成本急劇上升。此外，對并發多波段信號的基帶數據進行非線性建模和預失真參數提取時，采用傳統方法將需要信號處理設備具有很強的數字信號處理能力，占用大量的數字信號處理器件資源，設計復雜，處理速度較慢。因此，迫切需要尋找新的方法和非線性模型對并發多波段非線性系統進行建模和實現數字預失真線性化。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種可以采用轉化速率較低的模數轉換器和數模轉換器，且占用數字信號處理器件資源較少，運算速度較快的并發多波段非線性系統的互耦建模方法及線性化裝置。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種并發多波段非線性系統的互耦建模方法，包括以下步驟：

（1）將并發多波段原始信號中各個波段的原始基帶數據序列各輸入一個基帶變射頻模塊中，每個基帶變射頻模塊將相應波段的原始基帶數據序列轉換為射頻信號后輸出，且各個波段的射頻信號同步輸出；

（2）將同步輸出的各個波段的射頻信號進行功率合成，得到并發多波段原始射頻信號；

（3）將并發多波段原始射頻信號輸入并發多波段非線性系統中，驅動并發多波段非線性系統，并發多波段非線性系統輸出并發多波段失真射頻信號；

（4）提取并發多波段非線性系統輸出端的并發多波段失真射頻信號在各個波段的失真基帶數據序列；

（5）將并發多波段原始信號中各個波段的原始基帶數據序列的實部和虛部作為互耦型多輸入非線性模型的輸入，將并發多波段失真射頻信號在各個波段的失真基帶數據序列的實部和虛部作為互耦型多輸入非線性模型的輸出，在參數訓練器中利用參數提取算法求解得到互耦型多輸入非線性模型參數；

（6）將互耦型多輸入非線性模型參數傳遞到互耦型多輸入非線性模型中；

（7）將并發多波段原始信號中各個波段的原始基帶數據序列的實部和虛部輸入到互耦型多輸入非線性模型中，互耦型多輸入非線性模型將輸出并發多波段失真信號中各個波段的仿真基帶數據序列的實部和虛部；

（8）將并發多波段失真信號中各個波段的仿真基帶數據序列各輸入一個基帶變射頻模塊中，每個基帶變射頻模塊將相應波段的仿真基帶數據序列轉換為仿真射頻信號后輸出，且各個波段的仿真射頻信號同步輸出；