宽带接收机自适应非线性均衡方法技术

本发明专利技术公开了一种宽带接收机自适应非线性均衡方法，主要解决现有均衡方法会产生额外的非线性失真分量，且当输入信号过多时均衡性能下降的问题，其方案是，首先将接收机失真信号分离为大功率信号与小功率信号，利用大功率信号构建出参考失真分量，并使用信道化技术将接收机失真信号和小功率信号与参考失真分量划分到多个窄带中；再在每个窄带信道中利用自适应滤波器使参考失真分量向小功率信号逼近；最后在接收机失真信号中减去自适应滤波器的输出信号，并对该信号进行完全重构恢复，完成非线性均衡。本发明专利技术避免了额外高阶非线性失真分量的产生，能在同时输入多个信号时取得优秀的非线性均衡效果，可用于消除宽带接收机前端产生的非线性失真信号。产生的非线性失真信号。产生的非线性失真信号。

【技术实现步骤摘要】
宽带接收机自适应非线性均衡方法


[0001]本专利技术属于无线电探测
，更进一步涉及一种非线性失真的均衡方法，可用于消除宽带接收机前端产生的非线性失真信号，提高宽带接收机的无杂散失真动态范围。

技术介绍

[0002]宽带接收机前端的模拟器件，如功率放大器，混频器，模数转换器所产生的非线性失真分量严重制约了其无杂散失真动态范围，极大的影响其工作频带内信号的接收性能。为了解决宽带接收机中的非线性失真问题，国内外学者对此进行了大量的研究，提出了功率回退法、反馈法，前馈法以及基于参数化模型的自适应非线性均衡方法，其中应用最为广泛的方法为基于参数化模型的自适应非线性均衡方法。在现有基于参数化模型的自适应非线性均衡方法的研究中，大多采用基于逆非线性模型的技术方案。但是这种方案在实际应用中，很难精确确定接收机前端的非线性失真阶次与记忆深度，其所构建的非线性逆模型很难精确的抵消接收机前端的非线性失真，故此方法取得的均衡效果会受到极大的限制，且随着输入信号的分量逐渐增多，带宽逐渐增大，接收机产生的非线性分量也会越加复杂，自适应滤波算法的性能会受到限制，导致非线性均衡效果大大下降。另一方面，逆模型方法会产生额外的高阶非线性失真分量，这类分量往往得不到有效的均衡，仍会具有较大的功率从而影响宽带接收机的无杂散失真动态范围。
[0003]申请号为201410160564.1的专利文献公开了一种宽带接收机非线性盲辨识及补偿方法，该方法通过对失真信号进行补偿，得到混合信号，再计算出混合信号中失真分量短时能量信息的代价函数，利用此代价函数的导数计算出令失真分量最小的补偿参数，然后更新补偿模型中的补偿参数，重复该步骤直至失真分量得到较好的抑制，从而提高了接收机的无杂散动态范围及提取弱信号的能力。但是该方法使用接收机失真信号直接通过非线性模型，会造成接收信号中包含的非线性失真信号经过非线性模型后的二次失真，产生额外的高阶非线性失真分量，这些非线性失真分量往往难以消除，从而影响非线性失真均衡的效果。
[0004]Nicholas L.Peccarelli在其发表的论文“Adaptive Nonlinear Equalization for Digital Array Receivers”(IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES,VOL.67,NO.11,NOVEMBER 2019)中提出了一种基于最小均方LMS算法的非线性均衡方案，该算法虽说可以有效的补偿接收机中大功率信号产生的互调失真。但由于该算法采用的自适应滤波算法仅为普通的LMS算法，当输入信号带宽增大或接收机非线性失真分量增多时，其性能会受到较大限制，导致算法收敛时的稳态误差增大，从而影响非线性失真均衡的效果。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对上述现有方法的不足，提出一种宽带接收机自适应非线性
均衡方法，以解决现有技术会产生难以消除的高阶非线性失真分量及接收机非线性失真分量过多时自适应滤波稳态误差增大的问题，提高非线性失真均衡的效果。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的实现步骤包括如下：
[0007](1)接收机在第t时刻接收到模拟信号x(t)，x(t)经过接收机数字前端后发生非线性失真，得到在第n时刻的数字失真信号y(n)；
[0008](2)设置功率门限值T，将数字失真信号y(n)中功率值大于T的信号作为大功率信号l(n)信号提取，将功率值小于的T信号作为小功率信号s(n)提取；
[0009](3)分别求大功率信号l(n)的2、3
……
m阶次幂，并将其依次排列，得到利用大功率信号构建的参考非线性失真向量L(n)＝[l2(n),l3(n),...,l
m
(n)]，其中m为非线性失真阶数；
[0010](4)将数字失真信号y(n)与参考非线性失真向量L(n)和小功率信号s(n)经过数字信道化划分到k个窄带信道中：
[0011](4a)将数字失真信号y(n)经过数字信道化，得到向量[y1(n),y2(n),...,y
o
(n),...,y
k
(n)]；
[0012](4b)将小功率信号s(n)经过数字信道化，得到向量[s1(n),s2(n),...,s
o
(n),...,s
k
(n)]；
[0013](4c)分别将参考非线性失真向量L(n)中的各阶次幂经过数字信道化，并将其按信道排列，得到矩阵
[0014](5)利用自适滤波器对矩阵L(n)在各个信道中的向量进行自适应滤波，使滤波后的输出向量[G1(n),G2(n),...,G
o
(n),...,G
k
(n)]逼近[s1(n),s2(n),...,s
o
(n),...,s
k
(n)]；
[0015](6)使用向量[y1(n),y2(n),...,y
o
(n),...,y
k
(n)]减去[G1(n),G2(n),...,G
o
(n),...,G
k
(n)]得到非线性均衡后的向量[z1(n),z2(n),...,z
o
(n),...,z
k
(n)]；
[0016](7)对非线性均衡后向量[z1(n),z2(n),...,z
o
(n),...,z
k
(n)]进行数字完全重构，得到非线性均衡后的信号z(n)并输出；
[0017](8)重复以上步骤，直至自适应滤波器的权向量收敛，达到均衡非线性失真的效果。
[0018]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
[0019]第一，本专利技术由于在接收机失真信号中提取出大功率信号，使用大功率信号通过非线性模型构建参考非线性失真分量，利用自适应滤波器使其逼近接收机失真信号中的小功率分量，并将其在接收机失真信号中减去来完成非线性均衡，规避了接收机失真信号通过非线性模型会发生二次非线性失真的问题，克服了现有技术会产生难以消除的额外高阶非线性失真分量的缺陷，提高了非线性均衡的性能与实用性。
[0020]第二，本专利技术由于利用数字信道化的思想将大带宽内的非线性均衡划分到多个窄带信道中独立进行，故克服了现有技术在输入信号带宽增大或非线性失真分量增多时由自适应滤波稳态误差增大而导致非线性均衡效果下降的问题，进一步提高了非线性均衡的性能。
附图说明
[0021]图1是本专利技术的实现流程图；
[0022]图2是本专利技术中第o信道中的自适应滤波结构图；
[0023]图3是分别用本专利技术和现有非线性均衡方法LMS
‑
NLEQ的均衡效果仿真对比图。
具体实施方式
[0024]下面结合附图对本专利技术的实施例和效果对做进一步详细描述。
[0025]参照图1，对实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽带接收机自适应非线性均衡方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)接收机在第t时刻接收到模拟信号x(t)，x(t)经过接收机数字前端后发生非线性失真，得到在第n时刻的数字失真信号y(n)；(2)设置功率门限值T，将数字失真信号y(n)中功率值大于T的信号作为大功率信号l(n)信号提取，将功率值小于的T信号作为小功率信号s(n)提取；(3)分别求大功率信号l(n)的2、3
……
m阶次幂，并将其依次排列，得到利用大功率信号构建的参考非线性失真向量L(n)＝[l2(n),l3(n),...,l
m
(n)]，其中m为非线性失真阶数；(4)将数字失真信号y(n)与参考非线性失真向量L(n)和小功率信号s(n)经过数字信道化划分到k个窄带信道中：(4a)将数字失真信号y(n)经过数字信道化，得到向量[y1(n),y2(n),...,y
o
(n),...,y
k
(n)]；(4b)将小功率信号s(n)经过数字信道化，得到向量[s1(n),s2(n),...,s
o
(n),...,s
k
(n)]；(4c)分别将参考非线性失真向量L(n)中的各阶次幂经过数字信道化，并将其按信道排列，得到矩阵(5)利用自适滤波器对矩阵L(n)在各个信道中的向量进行自适应滤波，使滤波后的输出向量[G1(n),G2(n),...,G
o
(n),...,G
k
(n)]逼近[s1(n),s2(n),...,s
o
(n),...,s
k
(n)]；(6)使用向量[y1(n),y2(n),...,y
o
(n),...,y
k
(n)]减去[G1(n),G2(n),...,G
o
(n),...,G
k
(n)]得到非线性均衡后的向量[z1(n),z2(n),...,z
o
(n),...,z
k
(n)]；(7)对非线性均衡后向量[z1(n),z2(n),...,z
o
(n),...,z
k
(n)]进行数字完全重构，得到非线性均衡后的信号z(n)并输出；(8)重复以上步骤，直至自适应滤波器的权向量收敛，达到均衡非线性失真的效果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中从数字失真信号y(n)中提取大功率信号l(n)和小功率信号s(n)，实现如下：(2a)将数字失真信号y(n)及其前N
‑
1个时刻的信号取出，并按顺序将其组成向量[y(n
‑
N+1),y(n
‑
N+2),...,y(n)]，并对其进行N点DFT变换求取其功率谱向量Y
f
＝[Y(1),Y(2),...,Y(N)]；(2b)将功率谱向量Y
f
与设置的功率门限值T做比较，将Y
f
中大于T的分量作为大功率谱向量L
f
＝[L(1),L(2),...,L(N)]提取，将功率谱Y
f
中小于T的分量作为小功率谱向量S
f
＝[S(1),S(2),...,S(N)]提取；(2c)对大功率谱向量L
f
与小功率谱向量S
f
分别做N点IDFT变换得到N点大功率信号向量[l(n
...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗勇江，何茂林，杨家利，傅佳鑫，张飞，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：