基於壓縮感知的功放欠採樣數字預失真理論及套用研究

《基於壓縮感知的功放欠採樣數字預失真理論及套用研究》是依託中國科學技術大學，由劉發林擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於壓縮感知的功放欠採樣數字預失真理論及套用研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉發林
• 依託單位：中國科學技術大學

中文摘要

數字預失真（DPD）技術是目前射頻前端的主流線性化技術。隨著未來無線通信技術的發展，頻譜資源的利用率越來越高，頻寬也不斷提高，這對功放線性化技術提出了更高的要求。傳統的DPD技術受限於模數轉換器即ADC採樣速率及系統成本，用於寬頻無線通信中將受到嚴重限制。因此，降低採樣速率是寬頻DPD急需解決的問題。壓縮感知（CS）近年來喇勸犁民發展十分迅速，已經在包括信號採集在內的眾多領域中取得了突破性成果。本項目將壓縮感知理論引入DPD研究中，從常用的寬頻OFDM信號入手，分析信號本身特性、先驗知識及臭姜棵其與DPD系統之間的謎燥內在聯繫，研究欠採樣DPD系統結構的理論與技術。通過建立寬頻自適應稀疏DPD模型，並設計出相應的CS算法，使得在欠採樣下能直接或間接恢復出稀疏DPD模型係數，進而實現DPD。CS算法作為紐帶，將寬頻自適應稀疏DPD模型與欠採樣DPD結構連線起來，構成一個完整的欠採樣DPD系統。

結題摘要

數字預失真（DPD）技術是目前射頻前端的主流線性化技術。傳統的DPD技術受限於模數轉換器即ADC採樣速率及系統成本，用於寬頻無線通信中將受到嚴重限制。因此，降低採樣速率是寬頻DPD急需解決的問題。本項目將壓縮感知理論引入DPD研究中，結合信號本身特性、先驗知識及其與DPD系統之間的內在聯繫，研究欠採樣DPD系統結構的理論與技術。 採用1bit 量化，一是可以解決極高採樣速率的技術難題，二是總比特數比多比特量化時還要小，具有處理方面的潛在優勢。基於此認識，提出了“一種功率放大器的單比特數字預失真方法”，構建了一種低複雜宙捉頸悼度的框架模型，並從理論和實驗兩個方面充分論證了其可行性。其核心是對於輸入信號和從經過放大器放大後的輸出信號抽取的等效輸入信號做差值，再對差值進行1bit量化。由於數字處理代價降低，可以茅鑽汗將DPD技術用於未來5G通信系統中，也可以用於更寬頻帶（頻寬大於100MHz）的數字DPD系統中。 對此方法進行了擴展研究，一是給出了1bit前向建模支持下的射頻功放數字預失真模型提取方法，避免了計算疊代步長，又通過利用新的目標函式保證凸最佳化。獲得了穩定的與傳統預失真效果相當的性能。二是研究了1bit單路觀測數字預失真技術。理放去享論上論證了基於直接學習結構的單路觀測的可行性，數字預失真系統結構得以有效簡化。實驗結果表明可以獲得與兩路觀測方法效果相當的性能。 此外，還提出了基於分段線性函式的並發雙頻數字預失真模型，提出了可以顯著降低ADC速度的要求的一種魯棒性強的提取數字預失真良恥乎模型係數的疊代方法，提出了比常規掃描方法大大簡化的一步法來提取最佳歸一化增益，提出了一種適用於寬頻功放數字預失真技術的降低採樣率的隨機解調降採樣方法（RDRS），研究了快速時延對齊等。 再則，還就混合波束形成發射機的數位化DPD簡化、就並發雙頻發射機調製器的I/Q非平衡影響的消除、新穎的基於非直接學習結構的僅用同相（或正交）分量數字預失真方法等提出了有效的解決方案。