[发明专利]改进RASCAL算法数字预失真设计方法、系统及应用

说明书

本发明属于卫星通信技术领域，公开了一种改进RASCAL算法数字预失真设计方法、系统及应用，所述改进RASCAL算法数字预失真设计方法包括：将TWTA特性分为线性分段和非线性分段两部分，其中线性分段部分仅在分区范围内放置该分区一次函数的导数值，而非线性分段部分放置二次函数的二次项及一次项的导数系数值；当需要执行非线性放大或者预失真时，根据当前传输信号的幅度值选择适当的导数系数与对应区间一次项或二次项相乘，即可得到非线性模型的输出幅度，输出相位的执行方式类似，区别在于输出相位需要与计算的相位偏移相加。本发明可有效对卫星通信中的无记忆非线性失真进行预补偿，输出信号更加精准，减少硬件LUT资源的占用率。

技术领域

本发明属于卫星通信技术领域，尤其涉及一种改进RASCAL算法数字预失真设计方法、系统及应用。

背景技术

目前，高通量通信卫星(HTS，High Throughput Satellite)，也称高吞吐量通信卫星，在使用相同频率资源的条件下通信容量比常规通信卫星高数倍甚至数十倍，传输带宽大。

在卫星转发器上，信号通过IMUX滤波器，然后由TWTA放大，最后通过OMUX滤波器传递，以确保用户链路传输过程中的频谱完整性。IMUX和OMUX滤波器的频率响应不完美，会以码间干扰(Intersymbol interference，ISI)形式引入线性失真，而TWTA引入非线性失真。

如图8所示，为DVB-S2X标准所使用的TWTA所测的AM-AM及AM-PM曲线。根据卫星TWTA的输入信号幅度可以测试得到其输出的幅度和相位值，由此可以得到TWTA的特性曲线。

现有无记忆非线性HPA预失真方式主要有基于RASCAL和分段线性插值方法的数字预失真方案，该类预失真方法需要将相邻的两个离散节点用一条直线连接起来，该直线就是对应分段上的插值函数。Wright A S等人在Experimental performance of anadaptive digital linearized power amplifier[C].International MicrowaveSymposium Digest.IEEE一文中使用了分段线性插值方法对已知的TWTA特性进行线性拟合，以量化其特性曲线；张嘉磊在《基于记忆多项式功放模型的数字预失真算法研究与实现》中对分段线性插值方案进行了改进，前述方案中多以段划分曲线值得方法，该文将划分方式改为以点来划分曲线。这些算法由于划分后以点的形式存储在FPGA中，因而硬件实现的复杂度及资源占用率较高。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)IMUX和OMUX滤波器的频率响应不完美，会以码间干扰形式引入线性失真，而TWTA引入非线性失真。

(2)现有无记忆非线性HPA预失真方式中，由于划分后以点的形式存储在FPGA中，因而硬件实现的复杂度及资源占用率较高。

解决以上问题及缺陷的难度为：卫星通信场景的TWTA均为星载器件，大多数地面非线性算法可通过自适应补偿结构完成，而卫星通信场景无法做到自适应，因此需要通过提前对TWTA特性进行分析，在发射机部分做预失真处理完成非线性预补偿。

解决以上问题及缺陷的意义为：多数卫星通信预失真均采用查找表的方式，线性拟合方法可以有效解决该类问题，但是由于精准度带来的资源占用问题比较明显，因而本发明提出的改进RASCAL算法数字预失真设计方法可有效均衡上述算法复杂度和资源占用问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种改进RASCAL算法数字预失真设计方法、系统及应用，尤其涉及一种基于FPGA的改进RASCAL算法数字预失真设计方法、系统及应用。

本发明是这样实现的，一种改进RASCAL算法数字预失真设计方法，所述改进RASCAL算法数字预失真设计方法包括：