基于接收端多元线性化的非线性信号处理系统及方法专利检索-功率放大器放大器电子零件及设备专利检索查询-专利查询网

基于接收端多元线性化的非线性 信号处理系统及方法

阅读：415发布：2020-05-08

专利汇可以提供基于接收端多元线性化的非线性信号处理系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开一种基于接收端多元线性化的非线性信号处理系统及方法，可用于解决由功率放大器 (PA)造成的非线性信号失真的问题。本发明的系统包括信号接收处理模块、多元化模块、加权系数计算模块、线性化计算模块和解调判决模块。本发明方法的步骤为：接收信号、将每个非线性载波信号进行映射、计算期望信号序列、计算映射后信号矩阵中每行信号的加权系数、获得线性载波信号序列、获得线性载波信号序列的误比特率、判断所得误比特率是否满足要求、输出优化后的线性载波信号序列。本发明可以降低PA线性化的成本和功耗，提高PA的效率。，下面是基于接收端多元线性化的非线性信号处理系统及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于接收端多元线性化的非线性信号处理系统，包括信号接收处理模块、多元化模块、加权系数计算模块、线性化计算模块和解调判决模块；其特征在于：
所述的信号接收处理模块，用于接收一个N×1维的非线性载波信号序列r＝[r(1),r(2),…,r(n),…,r(N)]T，并对该非线性载波信号序列r进行解调判决，得到判决结果，对判决结果进行映射调制，得到期望信号序列z0；
所述的多元化模块，用于通过利用ψk(n)＝|r(n)|k-1·r(n)公式对每个非线性载波信号进行映射，将映射后信号矩阵的每一列为一元组成信号矩阵；
H -1 H
所述的加权系数计算模块，用于通过利用βm＝(Ψ·Ψ) ·Ψ·z0公式，计算映射后信号矩阵中每行信号的加权系数；
所述的线性化计算模块，用于通过利用公式，对映射后信号矩阵的每
行信号加权求和，得到线性载波信号序列；
所述的解调判决模块，用于对线性载波信号序列进行解调判决，对判决结果与发送信号的比特进行比对，得到线性载波信号序列的误比特率ε。
2.根据权利要求1所述非线性信号处理系统的一种基于接收端多元线性化的非线性信号处理方法，其特征在于，将接收的每个非线性载波信号进行映射，计算映射后信号矩阵的每行信号的加权系数，对映射后信号矩阵的每行信号加权求和，该方法的步骤包括如下：
步骤1，接收信号：
信号接收处理模块接收一个N×1维的非线性载波信号序列r＝[r(1),r(2),…,r(n),…,r(N)]T，并对该非线性载波信号序列r进行解调判决，得到判决结果，其中，r(n)表示非线性载波信号序列中的第n个非线性载波信号，n＝1,2,…,N，N表示非线性载波信号序列的长度，T表示转置操作；
步骤2，将每个非线性载波信号进行映射：
多元化模块利用ψk(n)＝|r(n)|k-1·r(n)公式对每个非线性载波信号进行映射，将映射后信号矩阵的每一列为一元组成信号矩阵，其中，ψk(n)表示第n个非线性载波信号经第k次映射后的信号，k＝1,2,...,K，K表示非线性载波信号最大映射次数，K≤10，|·|表示取绝对值操作，·表示相乘操作；
步骤3，计算期望信号序列：
信号接收处理模块对判决结果进行映射调制，得到期望信号序列z0；
步骤4，计算映射后信号矩阵中每行信号的加权系数：
加权系数计算模块利用βm＝(ΨH·Ψ)-1·ΨH·z0公式，计算映射后信号矩阵中每行信号的加权系数，其中，βm表示映射后信号矩阵中第m行信号的加权系数，m与n的取值对应相等，Ψ表示维度为N×K的映射后信号矩阵，H表示共轭转置操作，-1表示取逆操作；
步骤5，获得线性载波信号序列：
线性化计算模块利用公式，对映射后信号矩阵的每行信号加权求和，
得到线性载波信号序列，其中，z(n)表示线性载波信号序列中的第n个线性载波信号，βk表示经第k次映射后信号中的第n个非线性载波信号ψk(n)的加权系数；
步骤6，获得线性载波信号序列的误比特率ε：
解调判决模块对线性载波信号序列进行解调判决，对判决结果与发送信号的比特进行比对，得到线性载波信号序列的误比特率ε；
步骤7，判断当前迭代的线性载波信号序列的误比特率ε是否满足ε≤10-3，若是，则执行步骤8，否则，执行步骤3；
步骤8，输出优化后的线性载波信号序列。
3.根据权利要求2所述的基于接收端多元线性化的非线性信号处理方法，其特征在于，步骤1、步骤6中所述的解调是指从载波信号序列中恢复出发送信号序列的过程，所述载波信号序列在步骤1中指的是非线性载波信号序列，载波信号序列在步骤6中指的是线性载波信号序列。
4.根据权利要求2所述的基于接收端多元线性化的非线性信号处理方法，其特征在于，步骤1、步骤6中所述的判决是指，计算载波信号序列解调后的信号序列中的每个信号与星座点的欧式距离，选择最小欧式距离所对应的星座点作为判决结果。
5.根据权利要求2所述的基于接收端多元线性化的非线性信号处理方法，其特征在于，步骤3中所述的映射调制是指，在星座图中对判决结果进行星座点匹配映射。

说明书全文

基于接收端多元线性化的非线性信号处理系统及方法

技术领域

[0001] 本发明属于通信技术领域，更进一步涉及信号处理技术领域中的一种基于接收端多元线性化的非线性信号处理系统及方法。本发明可用于对由功率放大器造成的非线性接收信号进行线性化处理。

背景技术

[0002] 随着输入信号功率的增加，功率放大器(PA)的工作点将会从线性区逐渐转移至深度饱和区，此时功放的输出信号与输入信号之间并非是简单的线性关系。功率放大器的一个悖论是效率和线性度的取舍：为了进一步降低功耗、提高功放的效率，需要使PA工作点尽量处于饱和区附近；但是PA工作点越接近于饱和区，功放导致的信号非线性畸变就越大，从而给信号带来严重的带外失真，影响系统的性能。

[0003] 数字预失真(DPD)技术是当前使用较为广泛的线性化方法。为满足信号高速传输的需求，信号需采用大进制调制方式，此时信号输入功率不可避免地进入PA的非线性区，从而引入非线性失真。而DPD应用在移动通信的系统发射机前端，这增加了发射机设备的复杂性，无法满足通信设备小型化、轻便化的发展趋势。

[0004] 京信通信系统(中国)有限公司在其申请的专利文献“预失真处理方法、装置及预失真处理系统”(专利申请号201810589255.4，公开号CN 108449294A)中公开了一种预失真处理方法。该方法的步骤包括：根据峰值增长因子和预失真模块的输出信号的饱和峰值功率，确定预失真模块的输入信号的饱和峰值功率门限；根据饱和峰值功率门限、预失真模块的输入信号和功率放大器的输出信号，确定预失真模块的预失真系数；将预失真系数，输入预失真模块；其中，预失真系数用于指示预失真模块对输入的输入信号进行预失真处理。该专利申请公开的方法存在的不足是，该方法依据输入信号的峰值增长因子进行预失真处理，对于功率较大的低峰均比输入信号非线性的补偿效果不明显，该方法为了保持预失真的性能，降低了PA的效率。

[0005] 西安烽火电子科技有限责任公司在其申请的专利文献“一种数字预失真系统”(专利申请号201811125883.3，公开号CN 109150213A)中公开了一种数字预失真系统。该系统包括延时单元、通道切换开关、预失真处理单元、DAC、PA、ADC、过失真补偿单元、自适应算法单元、表地址产生单元、以及补偿参数查询单元。延时单元、DAC、PA、ADC、过失真补偿单元以及自适应算法单元构成训练通道，训练预失真补偿参数。延时单元、预失真处理单元、表地址产生单元补偿参数查询单元、DAC、PA构成预失真通道，对数字基带输入信号进行预失真处理，经过预失真处理的信号进行DA转换后进行功率放大并输出。该专利申请公开的系统存在的不足是，当处理大带宽信号时，进行DA、AD转换需要过采样，这使得与PA相连的硬件电路实现相对较复杂，实现PA线性化的成本高、功耗大；该系统需要训练通道训练预失真补偿参数，增加了系统的复杂性。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于接收端多元线性化的非线性信号处理系统及方法，以解决由PA造成的非线性失真对接收信号的影响，提高PA的效率。

[0007] 实现本发明目的的思路是，由于输入PA线性信号、PA输出非线性信号，且PA的传递函数可以采用高阶多项式模型进行拟合，故本发明反其道而行，通过对所接收的含有噪声的非线性载波信号进行高次映射，得到多元信号，从而将非线性问题转换成各元信号之间的线性问题，并结合所计算的各元信号的加权系数，对各元信号进行线性化处理，最终得到线性载波信号。

[0008] 本发明的系统包括信号接收处理模块、多元化模块、加权系数计算模块、线性化计算模块和解调判决模块；其中，

[0009] 所述的信号接收处理模块，用于接收一个N×1维的非线性载波信号序列r＝[r(1),r(2),…,r(n),…,r(N)]T，并对该非线性载波信号序列r进行解调判决，得到判决结果，对判决结果进行映射调制，得到期望信号序列z0；

[0010] 所述的多元化模块，用于通过利用ψk(n)＝|r(n)|k-1·r(n)公式对每个非线性载波信号进行映射，将映射后信号矩阵的每一列为一元组成信号矩阵；

[0011] 所述的加权系数计算模块，用于通过利用βm＝(ΨH·Ψ)-1·ΨH·z0公式，计算映射后信号矩阵中每行信号的加权系数；

[0012] 所述的线性化计算模块，用于通过利用公式，对映射后信号矩阵的每行信号加权求和，得到线性载波信号序列；

[0013] 所述的解调判决模块，用于对线性载波信号序列进行解调判决，对判决结果与发送信号的比特进行比对，得到线性载波信号序列的误比特率ε。

[0014] 本发明的非线性信号处理方法的步骤包括如下：

[0015] 步骤1，接收信号：

[0016] 信号接收处理模块接收一个N×1维的非线性载波信号序列r＝[r(1),r(2),…,r(n),…,r(N)]T，并对该非线性载波信号序列r进行解调判决，得到判决结果，其中，r(n)表示非线性载波信号序列中的第n个非线性载波信号，n＝1,2,...,N，N表示非线性载波信号序列的长度，T表示转置操作；

[0017] 步骤2，将每个非线性载波信号进行映射：

[0018] 多元化模块利用ψk(n)＝|r(n)|k-1·r(n)公式对每个非线性载波信号进行映射，将映射后信号矩阵的每一列为一元组成信号矩阵，其中，ψk(n)表示第n个非线性载波信号经第k次映射后的信号，k＝1,2,...,K，K表示非线性载波信号最大映射次数，K≤10，|·|表示取绝对值操作，·表示相乘操作；

[0019] 步骤3，计算期望信号序列：

[0020] 信号接收处理模块对判决结果进行映射调制，得到期望信号序列z0；

[0021] 步骤4，计算映射后信号矩阵中每行信号的加权系数：

[0022] 加权系数计算模块利用βm＝(ΨH·Ψ)-1·ΨH·z0公式，计算映射后信号矩阵中每行信号的加权系数，其中，βm表示映射后信号矩阵中第m行信号的加权系数，m与n的取值对应相等，Ψ表示维度为N×K的映射后信号矩阵，H表示共轭转置操作，-1表示取逆操作；

[0023] 步骤5，获得线性载波信号序列：

[0024] 线性化计算模块利用公式，对映射后信号矩阵的每行信号加权求和，得到线性载波信号序列，其中，z(n)表示线性载波信号序列中的第n个线性载波信号，βk表示经第k次映射后信号中的第n个非线性载波信号ψk(n)的加权系数；

[0025] 步骤6，获得线性载波信号序列的误比特率ε：

[0026] 解调判决模块对线性载波信号序列进行解调判决，对判决结果与发送信号的比特进行比对，得到线性载波信号序列的误比特率ε；

[0027] 步骤7，判断当前迭代的线性载波信号序列的误比特率ε是否满足ε≤10-3，若是，则执行步骤8，否则，执行步骤3；

[0028] 步骤8，输出优化后的线性载波信号序列。

[0029] 本发明与现有技术相比具有如下优点：

[0030] 第一，本发明系统中的多元化模块、加权系数计算模块和线性化计算模块通过对接收到的非线性载波信号序列进行多元化、线性化处理，可以有效地克服现有技术处理大带宽信号时由过采样造成的硬件电路复杂、功率放大器(PA)线性化成本高和功耗大的问题，使得本发明的系统降低了PA线性化的成本，提高了PA的效率，降低了PA的功耗。

[0031] 第二，本发明的系统通过在接收端对非线性信号进行多元线性化处理，可以有效地克服现有技术在发送端对信号进行预处理时增大发射机设备复杂性的问题，使本发明的应用满足通信设备小型化、轻便化的发展趋势。

[0032] 第三，本发明的方法将接收的每个非线性载波信号进行映射，计算映射后信号矩阵的每行信号的加权系数，对映射后信号矩阵的每行信号加权求和，得到线性载波信号序列；本发明的方法可以有效地克服现有技术依据信号峰值增长因子进行预失真处理时对功率较大的低峰均比输入信号非线性补偿效果不明显的问题，使得本发明的方法不需要依据信号峰值增长因子进行PA线性化处理，扩大了可处理的非线性信号范围。附图说明

[0033] 图1为本发明系统的框图；

[0034] 图2为本发明方法的流程图。

具体实施方式

[0035] 下面结合附图对本发明做进一步的描述。

[0036] 参照附图1，对本发明的系统做进一步的描述。

[0037] 本发明的非线性信号处理系统包括信号接收处理模块、多元化模块、加权系数计算模块、线性化计算模块和解调判决模块。其中，

[0038] 所述的信号接收处理模块，用于接收一个N×1维的非线性载波信号序列r＝[r(1),r(2),…,r(n),…,r(N)]T，并对该非线性载波信号序列r进行解调判决，得到判决结果，对判决结果进行映射调制，得到期望信号序列z0；其中，期望信号序列z0用于计算加权系数。

[0039] 所述的多元化模块，用于通过利用ψk(n)＝|r(n)|k-1·r(n)公式对每个非线性载波信号进行映射，将映射后信号矩阵的每一列为一元组成信号矩阵。

[0040] 所述的加权系数计算模块，用于通过利用βm＝(ΨH·Ψ)-1·ΨH·z0公式，计算映射后信号矩阵中每行信号的加权系数。

[0041] 所述的线性化计算模块，用于通过利用公式，对映射后信号矩阵的每行信号加权求和，得到线性载波信号序列。

[0042] 所述的解调判决模块，用于对线性载波信号序列进行解调判决，对判决结果与发送信号的比特进行比对，得到线性载波信号序列的误比特率ε。

[0043] 参照附图2对本发明的非线性信号处理方法的步骤做进一步的描述。

[0044] 本发明的非线性信号处理方法的步骤包括如下：

[0045] 步骤1，接收信号：

[0046] 信号接收处理模块接收一个N×1维的含加性高斯白噪声的非线性载波信号序列r＝[r(1),r(2),…,r(n),…,r(N)]T，并对该非线性载波信号序列r进行解调判决，得到判决结果；其中，r(n)表示非线性载波信号序列中的第n个非线性载波信号，n＝1,2,...,N，N表示非线性载波信号序列的长度，T表示转置操作。

[0047] 所述的解调是指从非线性载波信号序列中恢复出发送信号序列的过程，所述的判决是指，计算非线性载波信号序列解调后的信号序列中的每个信号与星座点的欧式距离，选择最小欧式距离所对应的星座点作为判决结果。

[0048] 步骤2，将每个非线性载波信号进行映射：

[0049] 多元化模块利用ψk(n)＝|r(n)|k-1·r(n)公式对每个非线性载波信号进行k次映射，实现多元化，映射后信号矩阵的维度是N×K，其每一列ψk＝[ψk(1),ψk(2),…,ψk(n),…,ψk(N)]T为一元，每一列中的信号为各个非线性载波信号对应的一元信号，以此组成多元信号矩阵；其中，ψk(n)表示第n个非线性载波信号经第k次映射后的信号，k＝1,2,...,K，K表示非线性载波信号最大映射次数，也即“多元化”中“元”的数目，其取值由计算复杂度和线性化效果决定，一般取K≤10，ψk表示非线性载波信号序列经第k次映射后的一元信号序列，|·|表示取绝对值操作，·表示相乘操作。

[0050] 步骤3，计算期望信号序列：

[0051] 信号接收处理模块对判决结果进行映射调制，得到期望信号序列z0。

[0052] 所述的映射调制是指，在星座图中对判决结果进行星座点匹配映射。

[0053] 步骤4，计算映射后信号矩阵中每行信号的加权系数：

[0054] 加权系数计算模块利用βm＝(ΨH·Ψ)-1·ΨH·z0公式，计算映射后信号矩阵中每行信号的加权系数；其中，βm表示映射后信号矩阵中第m行信号的加权系数，维度为K×1，m与n的取值对应相等，可见每行信号的加权系数相等、均为βm，Ψ表示维度为N×K的映射后信号矩阵，H表示共轭转置操作，-1表示取逆操作。

[0055] 步骤5，获得线性载波信号序列：

[0056] 线性化计算模块利用公式，对映射后信号矩阵的每行信号加权求和，得到线性载波信号序列，从而实现了将非线性问题转换成各元信号之间的线性问题；
其中，z(n)表示线性载波信号序列中的第n个线性载波信号，βk表示经第k次映射后信号中的第n个非线性载波信号ψk(n)的加权系数。

[0057] 上述步骤5也可通过z＝Ψβm公式进行表述，其中，z表示线性载波信号序列，Ψ＝[ψ1,ψ2,…,ψk,…,ψK]，βm＝[β1,β2,…,βk,…,βK]T。

[0058] 步骤6，获得线性载波信号序列的误比特率ε：

[0059] 由于初次得到的期望信号序列z0误差较大，故一般需要迭代计算线性载波信号序列，迭代终止的条件通过误比特率决定。解调判决模块对线性载波信号序列进行解调判决，对判决结果与发送信号的比特进行比对，得到线性载波信号序列的误比特率ε。

[0060] 所述的解调是指从线性载波信号序列中恢复出发送信号序列的过程，所述的判决是指，计算载波信号序列解调后的信号序列中的每个信号与星座点的欧式距离，选择最小欧式距离所对应的星座点作为判决结果。

[0061] 步骤7，判断当前迭代的线性载波信号序列的误比特率ε是否满足ε≤10-3，若是，则执行步骤8，否则，执行步骤3。

[0062] ε为经验值在本发明实施例中ε的取值10-3。

[0063] 步骤8，输出优化后的线性载波信号序列。

标题	发布/更新时间	阅读量
一种全固态可调谐中红外频率梳的产生装置	2020-05-08	581
共振式线谱惯性作动器、主动控制系统及控制方法	2020-05-11	940
航空发动机滚转喷管作动筒控制与测量装置及方法	2020-05-08	145
用于5G-NR频段的射频功率放大装置和射频功率放大方法	2020-05-08	275
一种可自加热的星载有源相控阵四通道微波TR组件	2020-05-08	994
一种生物兼容型铁-二氧化锰体系微纳米马达及其制备方法	2020-05-08	204
一种功率放大器支架	2020-05-08	379
一种车载干扰装置	2020-05-08	328
一种双波段可重构射频功率放大器	2020-05-08	90
一种模拟轨道车辆走行部振动动力学系统的试验台	2020-05-08	423

基于接收端多元线性化的非线性信号处理系统及方法

基于接收端多元线性化的非线性信号处理系统及方法

技术领域

背景技术

发明内容

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：