基於認知與極化信號處理的功放節能研究

《基於認知與極化信號處理的功放節能研究》是依託北京郵電大學，由馮春燕擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於認知與極化信號處理的功放節能研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：馮春燕
• 依託單位：北京郵電大學

項目摘要

針對功率放大器為避免非線性失真只能工作線上性區導致的低效率、高能耗問題，課題開創性地提出利用信號的極化狀態不受非線性影響的特性實現極化狀態承載傳輸信息，使功放工作在高效率的非線性區，甚至飽和點的思想。課題圍繞如何利用極化狀態承載信息實現功放節能展開。首先研究新型的極化狀態承載信息方法，並針對無線信道特有的去極化效應，探索相應的抗去極化效應補償算法，在此基礎上分析評估能量效率提升的理論上界；其次，為進一步降低能耗，課題提出將極化狀態與傳統的幅度相位調製方法聯合起來，結合認知無線電重配置和智慧型尋優決策的優勢，研究新型的基於認知的聯合調製能量效率最佳化模型及算法。課題巧妙地解決了功放為避免非線性失真，工作在低效率、高能耗線性區的科學難題，有望在無線通信節能領域建立採用極化狀態承載信息方法解決功放高能耗問題的新理論體系。

結題摘要

針對功率放大器為避免非線性失真只能工作線上性區導致的低效率、高能耗問題，項目圍繞如何利用極化狀態承載信息實現功放節能展開，從無線信號極化狀態控制機制與算法及其極化狀態不受功放非線性影響特性、極化狀態調製解調方法與抗無線信道去極化效應機制與算法、基於認知的極化狀態與幅度相位聯合調製機制等方面進行研究。研究成果為發表高水平學術論文56篇，其中在IEEE Communications Surveys & Tutorials、IEEE Transctions on Wireless Communication、IEEE Transactions on Vehicular Technology等通信領域頂級期刊發表SCI論文20篇，申請發明專利10項並獲得1項授權，發表專著1部，培養研究生30餘人。 項目首先從理論和仿真兩個方面驗證了極化狀態不受功放非線性影響這一特性；在傳統無線收發機的基礎上設計了基於數位訊號處理的極化發射機和基於虛擬極化接收和Stokes矢量的接收機，完成了極化調製的發射和接收判決；建立了窄帶和寬頻無線去極化信道模型和一系列信道感知算法，並在此基礎上提出了多種抗去極化效應算法；建立了基於認知的極化狀態和幅度相位聯合調製及其功放能量效率模型，通過自適應、差分進化算法等實現了功放能效的大幅提升。與傳統對抗功放非線性的預失真方法相比，對於不同的數據速率需求，項目所提基於極化狀態和幅度相位聯合調製的功放能效最佳化方案線上性區時能夠提升8%的功放能效，在非線性區時能夠提升25%；在相同的誤碼率性能要求下，這一優勢可提升至35%。 項目開創性地提出基於認知與極化信號處理的功放節能研究，通過建立功放工作在非線性區的極化狀態承載信息理論與方法，為解決功放為避免非線性失真導致的低效率高能耗這一難題開闢了一條新的途徑。項目研究創建了極化狀態調製新方法，創新性地構建了認知與節能相結合的研究架構，逐漸在無線通信節能研究領域建立了一個基於極化調製解決功放高能耗問題的新理論體系。