[發明專利]改進RASCAL算法數字預失真設計方法、系統及應用

有效

• 申請號: 202110258667.1
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113114122B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 趙文元
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H03F1/32
• 分類號: H03F1/32
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

本發明屬于衛星通信技術領域，公開了一種改進RASCAL算法數字預失真設計方法、系統及應用，所述改進RASCAL算法數字預失真設計方法包括：將TWTA特性分為線性分段和非線性分段兩部分，其中線性分段部分僅在分區范圍內放置該分區一次函數的導數值，而非線性分段部分放置二次函數的二次項及一次項的導數系數值；當需要執行非線性放大或者預失真時，根據當前傳輸信號的幅度值選擇適當的導數系數與對應區間一次項或二次項相乘，即可得到非線性模型的輸出幅度，輸出相位的執行方式類似，區別在于輸出相位需要與計算的相位偏移相加。本發明可有效對衛星通信中的無記憶非線性失真進行預補償，輸出信號更加精準，減少硬件LUT資源的占用率。

技術領域

本發明屬于衛星通信技術領域，尤其涉及一種改進RASCAL算法數字預失真設計方法、系統及應用。

背景技術

目前，高通量通信衛星(HTS，High?Throughput?Satellite)，也稱高吞吐量通信衛星，在使用相同頻率資源的條件下通信容量比常規通信衛星高數倍甚至數十倍，傳輸帶寬大。

在衛星轉發器上，信號通過IMUX濾波器，然后由TWTA放大，最后通過OMUX濾波器傳遞，以確保用戶鏈路傳輸過程中的頻譜完整性。IMUX和OMUX濾波器的頻率響應不完美，會以碼間干擾(Intersymbol?interference，ISI)形式引入線性失真，而TWTA引入非線性失真。

如圖8所示，為DVB-S2X標準所使用的TWTA所測的AM-AM及AM-PM曲線。根據衛星TWTA的輸入信號幅度可以測試得到其輸出的幅度和相位值，由此可以得到TWTA的特性曲線。

現有無記憶非線性HPA預失真方式主要有基于RASCAL和分段線性插值方法的數字預失真方案，該類預失真方法需要將相鄰的兩個離散節點用一條直線連接起來，該直線就是對應分段上的插值函數。Wright?A?S等人在Experimental?performance?of?anadaptive?digital?linearized?power?amplifier[C].International?MicrowaveSymposium?Digest.IEEE一文中使用了分段線性插值方法對已知的TWTA特性進行線性擬合，以量化其特性曲線；張嘉磊在《基于記憶多項式功放模型的數字預失真算法研究與實現》中對分段線性插值方案進行了改進，前述方案中多以段劃分曲線值得方法，該文將劃分方式改為以點來劃分曲線。這些算法由于劃分后以點的形式存儲在FPGA中，因而硬件實現的復雜度及資源占用率較高。

通過上述分析，現有技術存在的問題及缺陷為：

(1)IMUX和OMUX濾波器的頻率響應不完美，會以碼間干擾形式引入線性失真，而TWTA引入非線性失真。

(2)現有無記憶非線性HPA預失真方式中，由于劃分后以點的形式存儲在FPGA中，因而硬件實現的復雜度及資源占用率較高。

解決以上問題及缺陷的難度為：衛星通信場景的TWTA均為星載器件，大多數地面非線性算法可通過自適應補償結構完成，而衛星通信場景無法做到自適應，因此需要通過提前對TWTA特性進行分析，在發射機部分做預失真處理完成非線性預補償。

解決以上問題及缺陷的意義為：多數衛星通信預失真均采用查找表的方式，線性擬合方法可以有效解決該類問題，但是由于精準度帶來的資源占用問題比較明顯，因而本發明提出的改進RASCAL算法數字預失真設計方法可有效均衡上述算法復雜度和資源占用問題。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種改進RASCAL算法數字預失真設計方法、系統及應用，尤其涉及一種基于FPGA的改進RASCAL算法數字預失真設計方法、系統及應用。

本發明是這樣實現的，一種改進RASCAL算法數字預失真設計方法，所述改進RASCAL算法數字預失真設計方法包括：