[發明專利]一種高階調制通信系統的非線性評估系統與方法

有效

• 申請號: 201710550171.5
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107508642B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 黃浩;熊志宏;趙立金;胡永明;顧豪爽
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: H04B17/00
• 分類號: H04B17/00;H04L27/34
• 代理公司: 武漢帥丞知識產權代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武

本發明公開了一種高階調制通信系統的非線性評估系統與方法，用于評估通信系統的非線性強度。將高階調制通信系統發射的經歷了非線性失真的射頻信號變換到基帶，做匹配濾波，得到星座圖，并通過計算星座點的特定變化程度，來評估系統所存在的非線性強度。本發明將非線性強度統計為一個準確的數值，數值化的表達通信系統所存在的非線性對高階調制信號的影響，便于將不同通信系統的非線性強度進行比較。本發明解決了高階調制通信系統中的非線性強度評估問題，在精確性、通用性等方面具有優勢。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，具體涉及一種高階調制通信系統的非線性評估系統與方法。

背景技術

隨著信息化社會的高速發展，速率高、質量優、資費低的通信服務全面普及，通信系統所要傳輸的數據量呈指數級增長?，F代通信系統普遍采用高階調制技術來提升頻譜效率，在有限的頻譜資源下提高數據傳輸比特率。例如，一個M階的QAM(QuadratureAmplitude Modulation，正交振幅調制)信號，所承載的比特數為log₂(M)個。然而，通信設備中的有源器件，如調制器、射頻功率放大器、上下變頻器等，均具有非線性。高階調制信號極易受到非線性的影響：非線性將導致嚴重的帶內失真和帶外干擾，降低信號質量，造成通信系統性能的損失。因此，對非線性特性的評估是對通信系統性能評估的重要手段之一。

對通信系統中的非線性特性的評估手段，有總諧波失真(THD，Total HarmonicDistortion)，互調失真(IMD，Intermodulation Distortion)，幅度-幅度(Amplitude-to-Amplitude，AM/AM)和幅度-相位(Amplitude-to-Phase，AM/PM)響應曲線，以及各種非線性數學模型，例如：Saleh模型，無記憶多項式模型以及Volterra模型等。

隨著數字處理單元在通信系統中的普及，采用各種數學模型來描敘系統中的非線性失真成為主流。專利號為CN201310339185.4的中國發明專利《一種放大器的弱非線性失真計算方法》其核心即為計算Volterra泛函級數序列的失真。專利號為CN201210083937.0的中國發明專利《基于精確反解記憶多項式模型方程的預失真裝置及方法》也采用了記憶多項式模型方程對非線性進行描述。

然而，這些非線性評估手段存在如下兩方面的問題：

1.精確度不佳，無法準確映射出高階調制通信系統性能的非線性特征：例如，THD和IMD值的大小僅能表征激勵信號為點頻信號時的非線性特性；AM/AM和AM/PM曲線描述發非線性的精確度也是強烈依賴于測量條件；少量的非線性數學模型參數無法明確反映系統的非線性體現，大量的參數可以近似表達系統的非線性，然而其參數求解過程過于復雜，不易實現。

2.通用性不強，非線性評估值缺失或不明確，無法對不同的非線性進行有效比較：THD和IMD值的大小不適合評估寬帶信號的非線性；AM/AM和AM/PM曲線尚無法提取出明確的數值來評估系統的非線性；兩組不同的非線性數學模型參數之間也無法進行直接的比較。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供高階調制通信系統的非線性評估系統與方法，其解決了高階調制通信系統中的非線性評估問題，可以準確的以數值形式來表達通信系統的非線性特性。基于本非線性評估系統與方法，可簡明有效的對系統非線性進行比較。本發明所述的非線性評估系統與方法具有計算規則明確、精確度高、通用性強等特點。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種高階調制通信系統的非線性評估系統，用于接收射頻信號，并計算得到此射頻信號所包含的非線性評估值，所述非線性評估系統包括：射頻信號接收器、下變頻器、濾波器、模數轉換器、數字信號處理器，其特征在于：

所述射頻信號接收器，用于接收射頻信號x_RF(t)，并采用低噪聲放大器或者衰減器將該射頻信號放大或者衰減到合適的功率范圍；