一种基于分段多项式的功放非线性自适应模拟方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于分段多项式的功放非线性自适应模拟方法，包括：根据输入的数字基带信号，获得输入信号的幅度；将功放非线性特性分为三段；将三段多项式系数的初值存入ROM查找表中；查表得到对应段的多项式系数；获得输出信号的幅度和相位，合成获得期望输出信号；比较期望输出信号和反馈的部分模拟输出信号，获得误差信号，不断更新查找表中的多项式系数，最终使模拟输出信号逼近期望输出信号。本发明专利技术还公开了一种基于分段多项式的功放非线性自适应模拟系统。本发明专利技术采用基于分段多项式的模拟方法，根据输入信号幅度，将功放非线性特性进行分段描述，每一段仅需采用一个低阶多项式进行逼近，这不仅提高了模拟精度，还降低了运算复杂度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及飞行器测控系统
，尤其是一种基于分段多项式的功放非线性自适应模拟方法及系统。
技术介绍
近年来，全球通信技术发展日新月异，尤其是无线通信呈现如火如荼的发展态势，而射频功率放大器是无线通信系统中的关键器件，也是实现难度最大、价格最昂贵的部分。它用于对已调制信号进行功率放大，使其获得较高的信号功率值，满足远距离传输的需求，一般而言，当输入信号功率较小时，功放具有良好的线性度。但在实际工程中，某些特殊场合下，例如中继卫星通信系统，为提高工作效率，常要求功放工作在饱和点附近，其非线性较为严重，能够引起信号非线性失真。此外，随着无线通信技术的发展，线性数字、多载波调制方式，例如宽带码分多址(WCDMA)、多载波码分多址(MC-CDMA)和正交频分复用(OFDM)等获得了越来越广泛的应用，这些调制方式产生的信号具有较大波动的包络和较高的峰均功率比，通过射频功放时将会产生新的频率分量，引起严重的带内和带外失真，导致接收系统误码率增加，造成邻信道干扰等，影响整个通信系统质量。信道模拟器能够模拟真实信道场景，包括时延、多普勒、衰落、色散和噪声等特性。在测控和中继卫星通信等系统中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于分段多项式的功放非线性自适应模拟方法，该方法包括下列顺序的步骤：(1)根据输入的数字基带信号xI(n)和xQ(n)，获得输入信号的幅度|x(n)|；(2)根据输入信号幅值|x(n)|，将功放非线性特性分为三段，每一段采用一个低阶奇次多项式表示，如公式(2)所示：z(n)=Σm=0MΣk=1(K+1)/2a2k-1,m|x(n-m)|2(k-1)x(n-m)---(2)]]>其中，a称为多项式系数，K为非线性阶数，M为记忆深度，k为当前非线性阶数，n是输入信号的离散化采样时刻，z(n)是当前输出信号，x(n‑m)是输入信号的第m个延迟分量；(3)将三段多项式系数的...

【技术特征摘要】
1.一种基于分段多项式的功放非线性自适应模拟方法，该方法包括下列顺序的步骤：(1)根据输入的数字基带信号xI(n)和xQ(n)，获得输入信号的幅度|x(n)|；(2)根据输入信号幅值|x(n)|，将功放非线性特性分为三段，每一段采用一个低阶奇次多项式表示，如公式(2)所示： z ( n ) = Σ m = 0 M Σ k = 1 ( K + 1 ) / 2 a 2 k - 1 , m | x ( n - m ) | 2 ( k - 1 ) x ( n - m ) - - - ( 2 ) ]]>其中，a称为多项式系数，K为非线性阶数，M为记忆深度，k为当前非线性阶数，n是输入信号的离散化采样时刻，z(n)是当前输出信号，x(n-m)是输入信号的第m个延迟分量；(3)将三段多项式系数的初值存入ROM查找表中；(4)根据输入信号幅值|x(n)|，查表得到对应段的多项式系数；(5)输入信号经被模拟非线性功放模块，根据输入信号幅值|x(n)|进行查表，获得输出信号的幅度和相位，然后将幅度和相位合成获得期望输出信号(6)比较期望输出信号和反馈的部分模拟输出信号获得误差信号自适应训练模块根据误差信号利用基于LMS最小均方误差的自适应更新算法不断更新查找表中的多项式系数，最终使模拟输出信号逼近期望输出信号2.根据权利要求1所述的基于分段多项式的功放非线性自适应模拟方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述输入信号的幅度|x(n)|的计算公式如下： | x ( n ) | = x I ( n ) 2 + x Q ( n ) 2 - - - ( 1 ) . ]]>3.根据权利要求1所述的基于分段多项式的功放非线性自适应模拟方法，其特征在于：在步骤(2)中，将功放非线性特性分为三段的分段方法取决于功放非线性特性曲线的形状，即AM-AM和AM-PM曲线；AM-AM曲线中横坐标为输入信号幅度，纵坐标为输出信号幅度；AM-PM曲线中纵坐标为输出信号与输入信号的相位差；输入信号幅度较小时，AM-AM曲线近似于线性，AM-PM曲线纵坐标值近似常量，曲线斜率变化慢，分段区间较大，多项式阶数小；当输入信号幅度较大时，AM-AM和AM-PM曲线斜率变化剧烈，分段区间较小，多项式阶数高。4.根据权利要求1所述的基于分段多项式的功放非线性自适应模拟方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述多项式系数为复系数，分为实部和虚部，建立ROM查找表的方法如下：对公式(2)进行转换，得到公式(3)： z ( n ) = Σ m = 0 M B m * x ( n - m ) - - - ( 3 ) ]]>其中，m当前记忆深度，M是最大记忆深度，x(n-m)是输入信号第m个延迟分量，Bm为FIR滤波器的系数：Bm＝LUTm(|x(n-m)|)＝a1m+a3m|x(n-m)|2+...+a2K-1,m|x(n-m)|2(K-1) (4)。5.根据权利要求1所述的基于分段多项式的功放非线性自适应模拟方法，其特征在于：在步骤(4)中，按照公式(2)对输入信号进行拟合得到信号数字信号经过D/A转换和正交调制为射频信号，然后经射频线性功放放大获得实际模拟输出信号，由衰减耦合器耦合部分信号给自适应训练模块，然后根据输入信号幅度查表获得多项式系数，输入信号与多项式系数进行拟合获得模拟输出信号6.根据权利要求1所述的基于分段多项式的功放非线性自适应模拟方法，其特征在于：在步骤(6)中，自适应更新算法的实现方法如下：当输入信号为实信号时，LMS最小均方误差算法的递推公式为：A(n+1)＝A(n)+2ue(n)X(n) (5)其中，A(n)为多项式系数向量，X(n)为实输入信号向量，e(n)为瞬时误差，u为自适应收敛步长；当输入信号为复信号时，瞬时误差为通过分别求解瞬时平方误差对AI(n)和AQ(n)的偏导数和获得递推公式如下： A I ( n + 1 ) = A I ( n ) - u × ∂ ( e I 2 ( n ) + e Q 2 ( n ) ) ∂ A I ( n ) A Q ...

【专利技术属性】
技术研发人员：王忠华，周武旸，姚艳军，刘磊，章明明，宋莉，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：安徽;34