一种并发多波段非线性系统的互耦建模方法及线性化装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种并发多波段非线性系统的互耦建模方法及线性化装置，通过互耦型多输入数字预失真器将并发多波段信号分成各个波段的基带数据序列后进行数字预失真，然后同步输入到相应的基带变射频模块中，另外，通过并发多波段非线性特性提取装置捕获并发多波段非线性系统输出端的并发多波段失真射频信号中各个波段的失真基带数据，并将各个波段的失真基带数据和并发多波段信号中各个波段的原始基带数据直接输入到多输入互耦数字预失真参数训练器中进行预失真参数提取；优点是降低了对基带变射频模块中的数模转换器（DA）速率的要求，减少了数字信号处理设备，节省了数字信号处理器件资源开销。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及非线性系统的建模方法和数字预失真技术，尤其是涉及一种并发多波段非线性系统的互耦建模方法及线性化装置。
技术介绍
非线性器件无处不在，可以说大多数有源器件和设备都存在非线性，只是非线性的强弱不同。若器件的非线性比较弱，称其为准线性器件，可以将其存在的非线性忽略。而对于强非线性器件而言(如功率放大器，低噪声放大器和光探测器等)，其非线性成为不可忽视的问题。强非线性器件的这种非线性特性会导致谐波和交调成分的引入，这样不仅降低了信噪比，而且会使信道之间相互干扰，引起信号的畸变失真。然而无论是通信系统还是雷达系统中的大多数设备都是非线性设备，其中部分有源设备的非线性非常强，必须考虑整个系统的非线性特性，因此对于这些存在非线性的系统，我们将其称为非线性系统。然而传统的非线性系统一般是窄带的非线性系统，为了能够兼容多频段，提高系统的整体利用率，并发多波段系统备受关注。以无线通信系统为例，它是一个典型的非线性系统，由于无线通信系统标准众多，并且这些标准将长期共存。然而，不同的标准使用不同的频段，另外3G和4G网络中一些标准，一个标准使用多个不同频段。标准越多，频段越多，而目前不同频段需要不同的非线性设备(如射频收发模块)，使得一个基站存在多套设备，最终造成基站体积过大，选址困难，能耗过高，运营成本大大增加等诸多问题。为了解决这些问题，支持多种标准和多种频段的并发多波段通信设备备受关注，目前支持至少两个频段的应用于通信系统的多波段多模式射频功率放大器已经被成功设计。然而射频功率放大器的非线性是造成通信系统信号失真的主要来源，当并发多波段射频功率放大器应用于多种网络共存的通信系统时，多个频段信号同时加载到射频功率放大器上，通信系统的信号失真将会更为复杂和严重，因此对并发多波段通信系统的建模和线性化提出了更为苛刻的要求。由于并发多波段信号中包括多个波段的信号，如果采用传统方法对并发多波段射频功放进行建模和线性化，将对模数转换器和数模转换器的转换速率和实现预失真器的数字信号处理(FPGA或者DSP)器件的处理能力提出非常高的要求，有的情况下所提出的速率和计算能力方面的要求是现阶段、甚至今后相当一段时间内都根本无法得到满足的。即使有时勉强能够满足所提出的要求，也会造成系统成本大大上升，系统功耗大大增加，设备制造和运营成本急剧上升。此外，对并发多波段信号的基带数据进行非线性建模和预失真参数提取时，采用传统方法将需要信号处理设备具有很强的数字信号处理能力，占用大量的数字信号处理器件资源，设计复杂，处理速度较慢。因此，迫切需要寻找新的方法和非线性模型对并发多波段非线性系统进行建模和实现数字预失真线性化。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种可以采用转化速率较低的模数转换器和数模转换器，且占用数字信号处理器件资源较少，运算速度较快的并发多波段非线性系统的互耦建模方法及线性化装置。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为一种并发多波段非线性系统的互耦建模方法，包括以下步骤(I)将并发多波段原始信号中各个波段的原始基带数据序列各输入一个基带变射频模块中，每个基带变射频模块将相应波段的原始基带数据序列转换为射频信号后输出，且各个波段的射频信号同步输出；(2)将同步输出的各个波段的射频信号进行功率合成，得到并发多波段原始射频信号;(3)将并发多波段原始射频信号输入并发多波段非线性系统中，驱动并发多波段非线性系统，并发多波段非线性系统输出并发多波段失真射频信号；(4)提取并发多波段非线性系统输出端的并发多波段失真射频信号在各个波段的失真基带数据序列；(5)将并发多波段原始信号中各个波段的原始基带数据序列的实部和虚部作为互耦型多输入非线性模型的输入，将并发多波段失真射频信号在各个波段的失真基带数据序列的实部和虚部作为互耦型多输入非线性模型的输出，在参数训练器中利用参数提取算法求解得到互耦型多输入非线性模型参数；(6)将互耦型多输入非线性模型参数传递到互耦型多输入非线性模型中；(7)将并发多波段原始信号中各个波段的原始基带数据序列的实部和虚部输入到互耦型多输入非线性模型中，互耦型多输入非线性模型将输出并发多波段失真信号中各个波段的仿真基带数据序列的实部和虚部；(8)将并发多波段失真信号中各个波段的仿真基带数据序列各输入一个基带变射频模块中，每个基带变射频模块将相应波段的仿真基带数据序列转换为仿真射频信号后输出，且各个波段的仿真射频信号同步输出；(9)将同步输出的各个波段的仿真射频信号进行功率合成，得到并发多波段仿真射频信号；(10)将并发多波段仿真射频信号与并发多波段失真射频信号进行比较，验证互耦型多输入非线性模型的准确性，如果该并发多波段仿真射频信号达到预定的仿真准确度，则步骤(5)得到的互耦型多输入非线性模型参数即为有效的非线性模型参数，建模过程结束；如果该并发多波段仿真射频信号不能满足模型精度要求，则返回步骤(I)重复进行互耦型多输入非线性模型参数的提取。一种并发多波段非线性系统的互耦线性化装置，包括互耦型多输入数字预失真器，多个基带变射频模块、合路器、并发多波段非线性特性提取装置和互耦型多输入数字预失真参数训练器，所述的基带变射频模块的数量与并发多波段信号的波段数量匹配，所述的互耦型多输入数字预失真器设置有多对输入输出端，所述的互耦型多输入数字预失真器的每对输入输出端用于接入并发多波段信号中一个波段的原始信号并输出该波段的预矫正基带数据，每个基带变射频模块的输入端各接入并发多波段信号中一个波段的预矫正基带数据，每个基带变射频模块的输出端均与所述的合路器的输入端连接，所述的合路器的输出端用于与并发多波段非线性系统的输入端连接，所述的并发多波段非线性特性提取装置的输入端用于连接并发多波段非线性系统的输出端，所述的并发多波段非线性特性提取装置的输出端与所述的互耦型多输入数字预失真参数训练器连接，所述的互耦型多输入数字预失真参数训练器接入并发多波段原始信号各个波段的原始基带数据序列，所述的互耦型多输入数字预失真参数训练器将提取得到的预失真参数传递给所述的互耦型多输入数字预失真器。所述的互耦型多输入数字预失真参数训练器为神经网络数字预失真参数训练器、基于奇异值分解的预失真参数训练器或递归式最小均方预失真参数训练器，所述的互耦型多输入数字预失真参数训练器的类型与所述的互耦型多输入数字预失真器匹配。与现有技术相比，本专利技术的优点在于互耦建模方法将各个波段的原始基带数据序列输入相应的同步基带变射频模块中，而互耦线性化装置通过互耦型多输入数字预失真器对并发多波段原始信号进行预矫正，并将各个波段的预矫正基带数据序列输入相应的同步 基带变射频模块，这样降低了对基带变射频模块中的数模转换器(DA)速率的要求，另外，通过并发多波段非线性特性提取装置捕获并发多波段非线性系统输出端的并发多波段失真射频信号中各个波段的基带数据，并将各个波段的失真基带数据和各个波段的原始基带数据直接输入到多输入互耦模型参数训练器或预失真参数训练器中进行参数提取，不仅大大降低了对捕获失真基带数据的模数转换器(AD)的采样率的要求，而且显著降低了对数字信号处理能力的需求，节省了数字信号处理器件资源开销。附图说明图I为本专利技术的互耦建模方法的原理框图；图2为本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种并发多波段非线性系统的互耦建模方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将并发多波段原始信号中各个波段的原始基带数据序列各输入一个基带变射频模块中，每个基带变射频模块将相应波段的原始基带数据序列转换为射频信号后输出，且各个波段的射频信号同步输出；（2）将同步输出的各个波段的射频信号进行功率合成，得到并发多波段原始射频信号；（3）将并发多波段原始射频信号输入并发多波段非线性系统中，驱动并发多波段非线性系统，并发多波段非线性系统输出并发多波段失真射频信号；（4）提取并发多波段非线性系统输出端的并发多波段失真射频信号在各个波段的失真基带数据序列；（5）将并发多波段原始信号中各个波段的原始基带数据序列和并发多波段失真射频信号在各个波段的失真基带数据序列的实部和虚部输入到互耦型多输入非线性模型参数训练器中进行模型参数训练，得到互耦型多输入非线性模型参数；（6）将互耦型多输入非线性模型参数传递到互耦型多输入非线性模型中；（7）将并发多波段原始信号中各个波段的原始基带数据序列的实部和虚部输入到互耦型多输入非线性模型中，互耦型多输入非线性模型输出并发多波段失真信号中各个波段的模型基带数据序列的实部和虚部，（8）将并发多波段失真信号中各个波段的模型基带数据序列各输入一个基带变射频模块中，每个基带变射频模块将相应波段的模型基带数据序列转换为模型射频信号后输出，且各个波段的模型射频信号同步输出；（9）将同步输出的各个波段的模型射频信号进行功率合成，得到并发多波段模型射频信号；（10）将并发多波段模型射频信号与并发多波段失真射频信号进行比较，验证互耦型多输入非线性模型的准确性，如果该并发多波段仿真射频信号达到预定的仿真准确度，则步骤（5）得到的互耦型多输入非线性模型参数即为建模参数，建模过程结束；如果该并发多波段模型射频信号不达标，则返回步骤（1）重复进行互耦型多输入非线性模型参数的提取。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘太君，惠明，叶焱，许高明，徐铁峰，聂秋华，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：