本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種并發(fā)多波段非線性系統(tǒng)的互耦建模方法及線性化裝置，通過互耦型多輸入數(shù)字預(yù)失真器將并發(fā)多波段信號分成各個波段的基帶數(shù)據(jù)序列后進(jìn)行數(shù)字預(yù)失真，然后同步輸入到相應(yīng)的基帶變射頻模塊中，另外，通過并發(fā)多波段非線性特性提取裝置捕獲并發(fā)多波段非線性系統(tǒng)輸出端的并發(fā)多波段失真射頻信號中各個波段的失真基帶數(shù)據(jù)，并將各個波段的失真基帶數(shù)據(jù)和并發(fā)多波段信號中各個波段的原始基帶數(shù)據(jù)直接輸入到多輸入互耦數(shù)字預(yù)失真參數(shù)訓(xùn)練器中進(jìn)行預(yù)失真參數(shù)提取；優(yōu)點(diǎn)是降低了對基帶變射頻模塊中的數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DA）速率的要求，減少了數(shù)字信號處理設(shè)備，節(jié)省了數(shù)字信號處理器件資源開銷。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及非線性系統(tǒng)的建模方法和數(shù)字預(yù)失真技術(shù)，尤其是涉及一種并發(fā)多波段非線性系統(tǒng)的互耦建模方法及線性化裝置。
技術(shù)介紹
非線性器件無處不在，可以說大多數(shù)有源器件和設(shè)備都存在非線性，只是非線性的強(qiáng)弱不同。若器件的非線性比較弱，稱其為準(zhǔn)線性器件，可以將其存在的非線性忽略。而對于強(qiáng)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(qiáng)非線性器件的這種非線性特性會導(dǎo)致諧波和交調(diào)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(tǒng)還是雷達(dá)系統(tǒng)中的大多數(shù)設(shè)備都是非線性設(shè)備，其中部分有源設(shè)備的非線性非常強(qiáng)，必須考慮整個系統(tǒng)的非線性特性，因此對于這些存在非線性的系統(tǒng)，我們將其稱為非線性系統(tǒng)。然而傳統(tǒng)的非線性系統(tǒng)一般是窄帶的非線性系統(tǒng)，為了能夠兼容多頻段，提高系統(tǒng)的整體利用率，并發(fā)多波段系統(tǒng)備受關(guān)注。以無線通信系統(tǒng)為例，它是一個典型的非線性系統(tǒng)，由于無線通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)眾多，并且這些標(biāo)準(zhǔn)將長期共存。然而，不同的標(biāo)準(zhǔn)使用不同的頻段，另外3G和4G網(wǎng)絡(luò)中一些標(biāo)準(zhǔn)，一個標(biāo)準(zhǔn)使用多個不同頻段。標(biāo)準(zhǔn)越多，頻段越多，而目前不同頻段需要不同的非線性設(shè)備(如射頻收發(fā)模塊)，使得一個基站存在多套設(shè)備，最終造成基站體積過大，選址困難，能耗過高，運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)和多種頻段的并發(fā)多波段通信設(shè)備備受關(guān)注，目前支持至少兩個頻段的應(yīng)用于通信系統(tǒng)的多波段多模式射頻功率放大器已經(jīng)被成功設(shè)計。然而射頻功率放大器的非線性是造成通信系統(tǒng)信號失真的主要來源，當(dāng)并發(fā)多波段射頻功率放大器應(yīng)用于多種網(wǎng)絡(luò)共存的通信系統(tǒng)時，多個頻段信號同時加載到射頻功率放大器上，通信系統(tǒng)的信號失真將會更為復(fù)雜和嚴(yán)重，因此對并發(fā)多波段通信系統(tǒng)的建模和線性化提出了更為苛刻的要求。由于并發(fā)多波段信號中包括多個波段的信號，如果采用傳統(tǒng)方法對并發(fā)多波段射頻功放進(jìn)行建模和線性化，將對模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率和實(shí)現(xiàn)預(yù)失真器的數(shù)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(xiàn)階段、甚至今后相當(dāng)一段時間內(nèi)都根本無法得到滿足的。即使有時勉強(qiáng)能夠滿足所提出的要求，也會造成系統(tǒng)成本大大上升，系統(tǒng)功耗大大增加，設(shè)備制造和運(yùn)營成本急劇上升。此外，對并發(fā)多波段信號的基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性建模和預(yù)失真參數(shù)提取時，采用傳統(tǒng)方法將需要信號處理設(shè)備具有很強(qiáng)的數(shù)字信號處理能力，占用大量的數(shù)字信號處理器件資源，設(shè)計復(fù)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(fā)多波段非線性系統(tǒng)進(jìn)行建模和實(shí)現(xiàn)數(shù)字預(yù)失真線性化。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供一種可以采用轉(zhuǎn)化速率較低的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器，且占用數(shù)字信號處理器件資源較少，運(yùn)算速度較快的并發(fā)多波段非線性系統(tǒng)的互耦建模方法及線性化裝置。本專利技術(shù)解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種并發(fā)多波段非線性系統(tǒng)的互耦建模方法，包括以下步驟(I)將并發(fā)多波段原始信號中各個波段的原始基帶數(shù)據(jù)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(yīng)波段的原始基帶數(shù)據(jù)序列轉(zhuǎn)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(jìn)行功率合成，得到并發(fā)多波段原始射頻信號;(3)將并發(fā)多波段原始射頻信號輸入并發(fā)多波段非線性系統(tǒng)中，驅(qū)動并發(fā)多波段非線性系統(tǒng)，并發(fā)多波段非線性系統(tǒng)輸出并發(fā)多波段失真射頻信號；(4)提取并發(fā)多波段非線性系統(tǒng)輸出端的并發(fā)多波段失真射頻信號在各個波段的失真基帶數(shù)據(jù)序列；(5)將并發(fā)多波段原始信號中各個波段的原始基帶數(shù)據(jù)序列的實(shí)部和虛部作為互耦型多輸入非線性模型的輸入，將并發(fā)多波段失真射頻信號在各個波段的失真基帶數(shù)據(jù)序列的實(shí)部和虛部作為互耦型多輸入非線性模型的輸出，在參數(shù)訓(xùn)練器中利用參數(shù)提取算法求解得到互耦型多輸入非線性模型參數(shù)；(6)將互耦型多輸入非線性模型參數(shù)傳遞到互耦型多輸入非線性模型中；(7)將并發(fā)多波段原始信號中各個波段的原始基帶數(shù)據(jù)序列的實(shí)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(fā)多波段失真信號中各個波段的仿真基帶數(shù)據(jù)序列的實(shí)部和虛部；(8)將并發(fā)多波段失真信號中各個波段的仿真基帶數(shù)據(jù)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(yīng)波段的仿真基帶數(shù)據(jù)序列轉(zhuǎn)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；(9)將同步輸出的各個波段的仿真射頻信號進(jìn)行功率合成，得到并發(fā)多波段仿真射頻信號；(10)將并發(fā)多波段仿真射頻信號與并發(fā)多波段失真射頻信號進(jìn)行比較，驗(yàn)證互耦型多輸入非線性模型的準(zhǔn)確性，如果該并發(fā)多波段仿真射頻信號達(dá)到預(yù)定的仿真準(zhǔn)確度，則步驟(5)得到的互耦型多輸入非線性模型參數(shù)即為有效的非線性模型參數(shù)，建模過程結(jié)束；如果該并發(fā)多波段仿真射頻信號不能滿足模型精度要求，則返回步驟(I)重復(fù)進(jìn)行互耦型多輸入非線性模型參數(shù)的提取。一種并發(fā)多波段非線性系統(tǒng)的互耦線性化裝置，包括互耦型多輸入數(shù)字預(yù)失真器，多個基帶變射頻模塊、合路器、并發(fā)多波段非線性特性提取裝置和互耦型多輸入數(shù)字預(yù)失真參數(shù)訓(xùn)練器，所述的基帶變射頻模塊的數(shù)量與并發(fā)多波段信號的波段數(shù)量匹配，所述的互耦型多輸入數(shù)字預(yù)失真器設(shè)置有多對輸入輸出端，所述的互耦型多輸入數(shù)字預(yù)失真器的每對輸入輸出端用于接入并發(fā)多波段信號中一個波段的原始信號并輸出該波段的預(yù)矯正基帶數(shù)據(jù)，每個基帶變射頻模塊的輸入端各接入并發(fā)多波段信號中一個波段的預(yù)矯正基帶數(shù)據(jù)，每個基帶變射頻模塊的輸出端均與所述的合路器的輸入端連接，所述的合路器的輸出端用于與并發(fā)多波段非線性系統(tǒng)的輸入端連接，所述的并發(fā)多波段非線性特性提取裝置的輸入端用于連接并發(fā)多波段非線性系統(tǒng)的輸出端，所述的并發(fā)多波段非線性特性提取裝置的輸出端與所述的互耦型多輸入數(shù)字預(yù)失真參數(shù)訓(xùn)練器連接，所述的互耦型多輸入數(shù)字預(yù)失真參數(shù)訓(xùn)練器接入并發(fā)多波段原始信號各個波段的原始基帶數(shù)據(jù)序列，所述的互耦型多輸入數(shù)字預(yù)失真參數(shù)訓(xùn)練器將提取得到的預(yù)失真參數(shù)傳遞給所述的互耦型多輸入數(shù)字預(yù)失真器。所述的互耦型多輸入數(shù)字預(yù)失真參數(shù)訓(xùn)練器為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)字預(yù)失真參數(shù)訓(xùn)練器、基于奇異值分解的預(yù)失真參數(shù)訓(xùn)練器或遞歸式最小均方預(yù)失真參數(shù)訓(xùn)練器，所述的互耦型多輸入數(shù)字預(yù)失真參數(shù)訓(xùn)練器的類型與所述的互耦型多輸入數(shù)字預(yù)失真器匹配。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于互耦建模方法將各個波段的原始基帶數(shù)據(jù)序列輸入相應(yīng)的同步基帶變射頻模塊中，而互耦線性化裝置通過互耦型多輸入數(shù)字預(yù)失真器對并發(fā)多波段原始信號進(jìn)行預(yù)矯正，并將各個波段的預(yù)矯正基帶數(shù)據(jù)序列輸入相應(yīng)的同步 基帶變射頻模塊，這樣降低了對基帶變射頻模塊中的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DA)速率的要求，另外，通過并發(fā)多波段非線性特性提取裝置捕獲并發(fā)多波段非線性系統(tǒng)輸出端的并發(fā)多波段失真射頻信號中各個波段的基帶數(shù)據(jù)，并將各個波段的失真基帶數(shù)據(jù)和各個波段的原始基帶數(shù)據(jù)直接輸入到多輸入互耦模型參數(shù)訓(xùn)練器或預(yù)失真參數(shù)訓(xùn)練器中進(jìn)行參數(shù)提取，不僅大大降低了對捕獲失真基帶數(shù)據(jù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(AD)的采樣率的要求，而且顯著降低了對數(shù)字信號處理能力的需求，節(jié)省了數(shù)字信號處理器件資源開銷。附圖說明圖I為本專利技術(shù)的互耦建模方法的原理框圖；圖2為本專利技術(shù)的本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種并發(fā)多波段非線性系統(tǒng)的互耦建模方法，其特征在于包括以下步驟：（1）將并發(fā)多波段原始信號中各個波段的原始基帶數(shù)據(jù)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(yīng)波段的原始基帶數(shù)據(jù)序列轉(zhuǎn)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(jìn)行功率合成，得到并發(fā)多波段原始射頻信號；（3）將并發(fā)多波段原始射頻信號輸入并發(fā)多波段非線性系統(tǒng)中，驅(qū)動并發(fā)多波段非線性系統(tǒng)，并發(fā)多波段非線性系統(tǒng)輸出并發(fā)多波段失真射頻信號；（4）提取并發(fā)多波段非線性系統(tǒng)輸出端的并發(fā)多波段失真射頻信號在各個波段的失真基帶數(shù)據(jù)序列；（5）將并發(fā)多波段原始信號中各個波段的原始基帶數(shù)據(jù)序列和并發(fā)多波段失真射頻信號在各個波段的失真基帶數(shù)據(jù)序列的實(shí)部和虛部輸入到互耦型多輸入非線性模型參數(shù)訓(xùn)練器中進(jìn)行模型參數(shù)訓(xùn)練，得到互耦型多輸入非線性模型參數(shù)；（6）將互耦型多輸入非線性模型參數(shù)傳遞到互耦型多輸入非線性模型中；（7）將并發(fā)多波段原始信號中各個波段的原始基帶數(shù)據(jù)序列的實(shí)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輸出并發(fā)多波段失真信號中各個波段的模型基帶數(shù)據(jù)序列的實(shí)部和虛部，（8）將并發(fā)多波段失真信號中各個波段的模型基帶數(shù)據(jù)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(yīng)波段的模型基帶數(shù)據(jù)序列轉(zhuǎn)換為模型射頻信號后輸出，且各個波段的模型射頻信號同步輸出；（9）將同步輸出的各個波段的模型射頻信號進(jìn)行功率合成，得到并發(fā)多波段模型射頻信號；（10）將并發(fā)多波段模型射頻信號與并發(fā)多波段失真射頻信號進(jìn)行比較，驗(yàn)證互耦型多輸入非線性模型的準(zhǔn)確性，如果該并發(fā)多波段仿真射頻信號達(dá)到預(yù)定的仿真準(zhǔn)確度，則步驟（5）得到的互耦型多輸入非線性模型參數(shù)即為建模參數(shù)，建模過程結(jié)束；如果該并發(fā)多波段模型射頻信號不達(dá)標(biāo)，則返回步驟（1）重復(fù)進(jìn)行互耦型多輸入非線性模型參數(shù)的提取。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉太君，惠明，葉焱，許高明，徐鐵峰，聶秋華，
申請(專利權(quán))人：寧波大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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