專利名稱：：寬帶通信系統(tǒng)中的線性化裝置及線性化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：'本發(fā)明屬于通信
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及寬帶正交頻分復(fù)用OFDM系統(tǒng)中的放大器線性化裝置，可用于寬帶通信系統(tǒng)中放大器對有記憶非線性失真的消除。
背景技術(shù)：
：OFDM是現(xiàn)代通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。它把高速的數(shù)據(jù)流通過串并變換，分配到速率相對較低的若干個子載波信道中進(jìn)行傳輸。OFDM系統(tǒng)具有頻譜效率高，抗多徑衰落等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注，成為下一代無線通信系統(tǒng)中的核心技術(shù)之一，很多協(xié)議如DVB，IEEE802.11a都采用了OFDM作為主要調(diào)制傳輸技術(shù)。OFDM的基本原理是把高速的數(shù)據(jù)流通過串并變換，分配到傳輸速率相對較低的若干個子信道中進(jìn)行傳輸，同時可以使用快速逆傅里葉變換來簡化調(diào)制過程。為了區(qū)分OFDM調(diào)制前后的區(qū)間，將逆傅里葉變換之前，也就是OFDM調(diào)制之前的區(qū)間稱為頻域區(qū)間，而將逆傅里葉變換之后，也就是OFDM調(diào)制之后的區(qū)間稱為時域區(qū)間。對信號進(jìn)行OFDM調(diào)制可以視為將信號由頻域變換到時域的變換過程。OFDM信號是由多個子載波疊加組成的，根據(jù)中心極限定理，當(dāng)子載波數(shù)目iV較大的時候，OFDM基帶信號可以近似認(rèn)為是高斯過程，其相位服從均勻分布，而包絡(luò)呈現(xiàn)瑞利分布。因此OFDM信號面臨高峰均比，也就是調(diào)制后的OFDM信號可能出現(xiàn)峰值功率與平均功率相比很大的問題。由于一個大的峰值出現(xiàn)是不可預(yù)料的，因此要求后續(xù)的功率放大器有很高的動態(tài)范圍來適應(yīng)信號包絡(luò)的變化幅度。功率放大器是現(xiàn)代通信系統(tǒng)的主要部件之一，常用的放大器包括固態(tài)功率放大器和行波管放大器。固態(tài)功率放大器是一種失真較小的放大器，但是其效率較低；而行波管放大器是一種效率高的放大器，非線性失真卻相當(dāng)?shù)娘@著。通常，對于系統(tǒng)我們更注重放大器的效率，因此非線性失真顯著的放大器經(jīng)常被使用，而針對放大器非線性失真的處理問題就擱上了研究的臺面。通常，放大器輸入輸出特性存在一個線性區(qū)間。一旦輸入信號超出線性區(qū)間，5放大器會呈現(xiàn)非線性的特性，對信號造成非線性失真的影響。當(dāng)OFDM系統(tǒng)變化范圍較大的信號通過放大器時，會產(chǎn)生嚴(yán)重的非線性失真。同時，由于放大器存在一個輸入飽和點(diǎn)。超過飽和點(diǎn)的輸入信號，將無法進(jìn)行放大處理。由于OFDM信號峰值的不確定性，其大小可能超過放大器的輸入飽和點(diǎn)，造成飽和性失真。因此在OFDM系統(tǒng)中，放大器需要很高的動態(tài)范圍來適應(yīng)信號的變化。由于其他大多數(shù)信號都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于這個峰值信號，所以使用大動態(tài)范圍放大器會造成效率的浪費(fèi)。著眼于信號處理的方法是早期研究的熱點(diǎn)方向。這種方法通過對傳輸信號進(jìn)行處理，直接降低信號的峰均比，使大部分信號落入放大器線性區(qū)的一種技術(shù)。基于這種理論，目前提出了很多的方法，包括限幅，加窗，編碼。所謂限幅，就是把峰值幅度限制在預(yù)先設(shè)定的最大電平。這種方法因其簡單易實(shí)現(xiàn)而曾被廣泛使用。但是這種方法的缺點(diǎn)也非常明顯的。由于大信號的失真，接收端的誤碼率和誤符號率都會大大增加，同時輸出信號的頻譜增生非常嚴(yán)重。為了對抗這種失真，在限幅的基礎(chǔ)上，又提出了加窗的方法。加窗是使用窗函數(shù)對限幅后的信號進(jìn)行平滑處理的一種方法。加窗能在一定程度上降低頻譜的帶外增生，但是仍然存在誤碼率和誤符號率過高的問題。編碼是另外一種針對信號的處理方法。編碼技術(shù)是一種只將峰均比符合要求的信號送到發(fā)送端的方法。典型的碼組有分組碼、Reed-Muller碼等。分組碼僅適用于子載波很少的信道，實(shí)用性不強(qiáng)；Reed-Muller碼是一種高效的編碼方案，但是該編碼方法對星座種類有限制，實(shí)用性有局限。選擇圖(selectedmapping,SLM)是當(dāng)前工程應(yīng)用中的一種常用技術(shù)。SLM技術(shù)使用D個統(tǒng)計獨(dú)立的矢量^表示相同的信息，然后選擇峰均比最低的符號力進(jìn)行傳輸。這D個獨(dú)立的矢量^由偽隨機(jī)矢量旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生。該方法最初提出的D僅為2，后來發(fā)展成D可以取任意值。雖然SLM不對信號產(chǎn)生任何失真，而且隨著D的個數(shù)增加，峰均比會逐漸得到改善，但是代價就是實(shí)現(xiàn)的造價和復(fù)雜度，因為它需要D個逆傅里葉變換處理。同時，發(fā)送端必須傳遞邊信息，來通知接收端究竟使用了哪一組矢量&。除此之外，還有另外一類的峰均比降低技術(shù)，稱為預(yù)失真線性化技術(shù)。預(yù)失真技術(shù)不是著眼于直接降低信號峰均比，而是通過預(yù)畸變傳輸信號，抵消放大器對信號的影響，對放大器的線性化區(qū)間進(jìn)行放大，達(dá)到變相降低峰均比的作用。6預(yù)失真是提高放大器效率的有效技術(shù)，常用的預(yù)失真技術(shù)有多項式預(yù)失真、曲線擬合預(yù)失真和數(shù)字查表法預(yù)失真。其中數(shù)字査表法預(yù)失真技術(shù)由于其靈活有效，易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，成為預(yù)失真技術(shù)的主流技術(shù)。在多篇文章中涉及到數(shù)字查表法預(yù)失真技術(shù)的研究，AndrewS.Wright，WillemGDurtler,"Experimentalperformanceofanadaptivedigitallinearizedpoweramplifier"IEEETransactionsonVehicularTechnology,1992,41(4):395-400，提出的一階反饋環(huán)線性收斂的Rascal算法是其中比較有代表性的一種，在無記憶系統(tǒng)中被證明是非常有效的。傳統(tǒng)的數(shù)字預(yù)失真研究都是基于無記憶放大器模型。放大器的無記憶是指其輸出僅僅與當(dāng)前的輸入有關(guān)，而與之前的輸入無關(guān)。當(dāng)信號帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于放大器的輸入帶寬時，信號相當(dāng)于一個窄帶信號，此時認(rèn)為系統(tǒng)為無記憶系統(tǒng)。但在寬帶通信系統(tǒng)中，隨著信號帶寬的增加，放大器的非線性失真呈現(xiàn)出記憶性。與無記憶放大器相比，有記憶的放大器的輸出不僅僅與當(dāng)前輸入有關(guān)，還與之前的輸入有關(guān)。JoelH.K.Vuolevi，TimoRahkonen'禾口JaniP.A.Mannine,"measurementtechniqueforcharacterizingmemoryeffectsinRFpoweramplifier."!Tra肌Aferaw.7Tzeo7Tfec/.,vol.49,no.8.pp.1383-1389,aug.2001,對放大器的記憶性進(jìn)行了研究，證明這種記憶性失真可以被視為頻率選擇性失真，這意味著信號的不同的頻率分量造成的失真不同。傳統(tǒng)的時域查表法預(yù)失真技術(shù)無法適用于寬帶系統(tǒng)，因此需要改進(jìn)的方法來彌補(bǔ)放大器的非線性和記憶性失真對信號造成的影響。目前提出了很多關(guān)于有記憶情況下放大器的預(yù)失真技術(shù)，PascaleJardin,GenevidveBaudoin,"Filterlookuptablemethodforpoweramplifierlinearization".IEEETransactionsonVehicularTechnology,2007，56(3):1076-1087，簡稱FLUT，提出的濾波器査表法是其中性能較為突出的一種。圖1是該方法的一個結(jié)構(gòu)框圖，該結(jié)構(gòu)在串并變換模塊和放大器模塊之間串聯(lián)時域預(yù)失真器和自適應(yīng)濾波器，使用直接反饋信號來進(jìn)行時域査詢表更新；同時使用非直接反饋信號來進(jìn)行濾波器抽頭系數(shù)的更新。但是，由于該技術(shù)使用了與查詢表數(shù)目相同組數(shù)的抽頭系數(shù)，需要更新的抽頭組數(shù)大大增加；同時使用了非直接學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行濾波器抽頭系數(shù)的更新，造成系統(tǒng)收斂速度慢、收斂精度不高的缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種寬帶通信系統(tǒng)中的線性化裝置及其線性化方法，以提高收斂速度和收斂精度，從而提高整個系統(tǒng)的性為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的線性化裝置包括-星座映射，串并變換模塊、逆傅里葉變換模塊、并串變換模塊、放大器模塊、衰減模塊、串并變換模塊、傅里葉變換模塊、時域査表法模塊和自適應(yīng)濾波器模塊，其中串并變換與逆傅里葉變換之間連接頻域信號修整器，在傅里葉變換之后連接頻域査詢表更新器，該更新器模塊為頻域信號修整器提供一個信號的修整值，對串并變換的輸出信號進(jìn)行修整；頻域查詢表更新器和時域查詢表更新器之間，連接串并變換和傅里葉變換，該串并變換將信號由串行轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿?，為傅里葉變換提供一個并行的信號，傅里葉變換為頻域查詢表更新器提供頻域的反饋信號。所述的頻域信號修整器包括地址索引、幅度查詢表、相位査詢表、信號修整器，串并變換的輸出信號通過地址索引輸出幅度査詢表和相位查詢表的査詢地址，幅度査詢表和相位査詢表使用該査詢地址分別為信號修整器提供用以修整信號的幅度值和相位值。所述的頻域査詢表更新器，使用串并變換的輸出信號和傅里葉變換的輸出信號，分別向幅度査詢表和相位査詢表輸出對應(yīng)查詢地址的表項更新值。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的線性化方法，包括如下步驟-(1)對頻域查詢表、時域査詢表和濾波器抽頭系數(shù)進(jìn)行初始化；(2)利用頻域查詢表、時域查詢表和濾波器抽頭系數(shù)，分別對傳輸信號進(jìn)行頻域修整、時域修整和濾波處理，得到修整后的信號；(3)修整后的信號經(jīng)過放大后分為兩路，一路送入信道發(fā)射，另一路衰減至放大前的電平后反饋，使用輸入信號和反饋信號分別對濾波器抽頭系數(shù)、時域査詢表和頻域查詢表進(jìn)行更新，得到濾波器抽頭系數(shù)更新值、時域信號修整器的修整值和頻域信號修整器的修整值；(4)再次生成傳輸信號，使用更新后的頻域查詢表、時域查詢表和濾波器抽頭系數(shù)，分別對信號進(jìn)行頻域修整、時域修整和濾波處理，使修整后的信號更好的呈現(xiàn)放大器記憶非線性失真的逆特性，進(jìn)一步抵消放大器的記憶非線性失真；(5)重復(fù)步驟(4)，不斷更新頻域查詢表、時域査詢表和濾波器抽頭系數(shù)，并對生成的傳輸信號再進(jìn)行頻域修整、時域修整和濾波處理，直到衰減后的反饋信號星座點(diǎn)與發(fā)送信號星座點(diǎn)之間均方誤差小于10—3，實(shí)現(xiàn)寬帶通信系統(tǒng)中有記憶非線性放大器的線性化功能。本發(fā)明由于采用了頻域預(yù)失真器、時域預(yù)失真器和自適應(yīng)濾波器的聯(lián)合使用方法，可以消除放大器的記憶非線性失真，因而當(dāng)信道是一個有噪聲的信道時，當(dāng)信道信噪比大小相同時，其接收端接收信號的誤碼率性能更好；同時由于本發(fā)明在頻域增加了預(yù)失真器，抑制了發(fā)送端的發(fā)送信號頻譜帶外增生，使發(fā)送信號頻譜的旁瓣更低，對相鄰信道的傳輸信號影響更?。淮送庥捎诒景l(fā)明簡化了時域濾波器抽頭系數(shù)更新方法和結(jié)構(gòu)，減少了抽頭系數(shù)的更新數(shù)目，因此整個裝置由開始運(yùn)行到收斂，放大器失真消除的速度大大提高。圖1是已有的消除放大器有記憶非線性失真裝置結(jié)構(gòu)框圖2是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)框圖3是本發(fā)明裝置中頻域預(yù)失真器的結(jié)構(gòu)圖4是本發(fā)明方法的流程圖5是本發(fā)明方法與己有方法的接收端星座圖對比圖；圖6是本發(fā)明方法與已有方法的發(fā)送端信號頻譜比較圖；圖7是本發(fā)明方法與已有方法學(xué)習(xí)曲線比較圖；圖8是本發(fā)明方法與己有方法的誤碼率曲線比較圖。具體實(shí)施例方式參照圖2，本發(fā)明裝置由星座映射器111、串并變換器101、頻域信號修整器102A、頻域查詢表更新器102B、逆傅里葉變換器103、并串變換器104、時域信號修整器105A、時域查詢表更新器105B、時域自適應(yīng)濾波器106A、抽頭系數(shù)更新器106B、放大器109、衰減器110、并串變換器107和傅里葉變換器108組成。其中在星座映射器111后連接串并變換器101，該串并變換器101將串行信號轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿行盘枴ｎl域信號修整器102A連接在串并變換器101和逆傅里葉變換器103之間，該頻域信號修整器102A接收串并變換器101輸出的并行信號，依據(jù)輸入信號在幅度查詢表和相位査詢表中査找對應(yīng)該輸入信號地址的幅度修整值和相位修整值，得到修整值后對輸入信號進(jìn)行頻域修整，為逆傅里葉變換器103輸出經(jīng)過頻域修整后的信號；在傅里葉變換器103之后連接頻域查詢表更新器9102B，傅里葉變換器103的輸出信號和串并變換器101的輸出信號送入該頻域查詢表更新器102B，為頻域信號修整器102A的幅度查詢表和相位查詢表分別輸出幅度更新值和相位更新值。時域信號修整器105A連接在并串變換器104和自適應(yīng)濾波器106A之間，該時域信號修整器105A對并串變換器104輸出的信號進(jìn)行時域修整處理；在衰減器IIO后連接時域查詢表更新器105B，衰減器110的輸出信號和并串變換104的輸出信號送入更新器，為時域信號修整器105A輸出査詢表的更新值。自適應(yīng)濾波器106A連接在時域信號修整器105A和放大器109之間，該自適應(yīng)濾波器106A對時域信號修整器105A的輸出信號進(jìn)行濾波處理，并將經(jīng)過濾波處理后的信號輸出到放大器109;在衰減器110后連接抽頭系數(shù)更新器106B，衰減器110的輸出信號和時域信號修整器105A的輸出信號送入抽頭系數(shù)更新器106B，為自適應(yīng)濾波器106A輸出抽頭系數(shù)的更新值。經(jīng)過濾波處理后的信號輸出到放大器109。放大器109對該輸出信號進(jìn)行放大處理，并將放大后的信號分為兩路，一路送入信道進(jìn)行傳輸，同時另一路送入衰減器IIO。衰減器110將放大后的信號電平降至放大前的電平，并將降低電平后的信號作為反饋信號同時傳輸給抽頭系數(shù)更新器106B、時域查詢表更新器105B和串并變換器107。串并變換器107將輸入的反饋信號變?yōu)椴⑿行盘?，并通過傅里葉變換器108，輸出得到頻域的反饋信號。頻域査詢表更新器102B使用頻域反饋信號和輸入信號，分別對頻域幅度查詢表和相位查詢表進(jìn)行更新。時域査詢表更新器105B使用輸入信號和傳輸給該時域査詢表更新器的反饋信號，對時域査詢表進(jìn)行更新，抽頭系數(shù)更新器106B使用輸入信號和傳輸給該抽頭系數(shù)更新器的反饋信號，對濾波器的抽頭系數(shù)進(jìn)行更新。當(dāng)再次生成傳輸信號后，該信號經(jīng)過更新后的頻域修整處理、時域修整處理和濾波處理后，能更好的呈現(xiàn)放大器記憶非線性失真的逆特性，消除放大器的失真對信號的影響。隨著傳輸信號不斷生成，頻域查詢表、時域查詢表與濾波器的抽頭系數(shù)最終趨于穩(wěn)定不變，此時經(jīng)過頻域修整處理、時域修整處理和濾波處理后的信號呈現(xiàn)出放大器記憶非線性失真的逆特性，消除放大器的失真。參照圖4，本發(fā)明方法包括如下步驟步驟l，對輸入信號進(jìn)行頻域修整，并對頻域查詢表進(jìn)行更新。1.1對頻域查詢表進(jìn)行初始化處理，其中幅度査詢表初始化為全1，相位查詢表初始化為全O;1.2被傳輸信號生成之后，通過數(shù)字調(diào)制后變換為并行信號并分配到各個子載波上，進(jìn)行頻域信號修整處理。針對輸入信號，確定其子載波序號^和映射星座點(diǎn)編號/，將[&]作為査詢地址，在幅度査詢表和相位査詢表中査找對應(yīng)輸入信號地址[^]的信號幅度修整值和相位修整值；在得到幅度和相位的修整值之后，采用如下公式得到修整后的信號^;',,.:其中，私,,.是^,小立置的輸入信號，/^,,.為對應(yīng)査詢地址[^,。的幅度査詢表值，Z^,.為對應(yīng)査詢地址[yU]的相位查詢表值，y為虛數(shù)符號；1.3衰減后的反饋信號經(jīng)過傅里葉變換后，得到頻域的反饋信號，頻域查詢表更新器使用該反饋信號F/和輸入信號^，對頻域查詢表按如下步驟進(jìn)行更新1.3.1定義幅度誤差函數(shù)《f和相位誤差函數(shù)《T^:其中S厶,.表示輸入信號，fc為子載波的序號"為映射星座點(diǎn)的編號，F(xiàn)入,.為對應(yīng)S/w的頻域反饋信號；1.3.2利用定義的幅度誤差函數(shù)和相位誤差函數(shù)，對幅度査詢表和相位査詢表按如下公式進(jìn)行更新其中H,.為第[A:,d位置的幅度査詢表值，//A,.為第[A:,/]位置的相位査詢表值，上標(biāo)oW表示更新前的值，"ew表示更新后的值，//表示更新步長，)是符號函數(shù)，具體為1.3.3利用得到的幅度査詢表更新值i^^w和相位查詢表更新值i^:;r，得到頻域查詢表對應(yīng)查詢位置[W]的更新值為《，=[氣.exP(J..啦,')].私,i浙,，=+〃■，).ii其中y為虛數(shù)符號。步驟2，對并串變換后輸出的已調(diào)信號做時域修整，并對時域查詢表進(jìn)行更新。2.1將時域查詢表初始化為全l;2.2對輸入信號，依據(jù)信號的幅度采用如下公式確定查詢地址^W:a必=cez7maxs其中，l刈表示輸入信號&的幅度，to6,表示所使用査詢表的大小，max表示所允許輸入的信號的最大值，該值通常是由放大器的飽和點(diǎn)決定的，函數(shù)是一個朝無窮大方向取整的函數(shù)，該函數(shù)保證取得的地址是一個整數(shù)。2.3確定査詢地址之后，在時域査詢表中査找對應(yīng)位置的修整值，并對輸入信號，采用如下公式進(jìn)行修整&。<w=&。必其中&^表示對應(yīng)的地址的輸入信號，而&^表示在査詢表中查尋地址為fl必的信號修整值，^二表示輸入信號&^經(jīng)過時域修整后的輸出信號。2.4時域查詢表更新器使用輸入信號和衰減后的反饋信號F"采用如下公式對時域查詢表進(jìn)行更新'U、其中o"是更新的步長，&^表示對應(yīng)査詢地址^^的輸入信號，W。w表示對應(yīng)輸入&^的反饋信號，i^d表示對應(yīng)査詢地址^W的查詢表修整值，上標(biāo)oW和mvv分別代表更新前和更新后的值。步驟3，對經(jīng)過時域修整處理后的信號進(jìn)行濾波處理，并對濾波器的抽頭系數(shù)進(jìn)行更新。3.1將濾波器的抽頭系數(shù)初始化，第一個抽頭w,初始化為1，其余抽頭均初始化為0;3.2自適應(yīng)濾波器接收時域信號修整器的輸出信號，并對該信號采用如下公式進(jìn)行濾波!.=1其中，S^是濾波器第"時刻的輸出信號，^VV,.+,表示第w々+7時刻的輸入信號，w,.表示濾波器第,個抽頭的抽頭系數(shù)，iV表示濾波器抽頭的總數(shù)目；3.3抽頭系數(shù)更新器使用衰減后的反饋信號Av和輸入信號Sw，采用如下公式對濾波器的抽頭系數(shù)進(jìn)行更新《w=《w+J(—)(+義Sw—,)*其中S氣表示第"時刻更新器的輸入信號，F(xiàn)w"表示對應(yīng)輸入S^的反饋信號，w,.表示濾波器第Z個抽頭的抽頭系數(shù)，上標(biāo)oW與"ew分別代表更新前的值與更新后的值，^是更新步長，義是對放大器記憶效應(yīng)的估計值，*運(yùn)算是共軛運(yùn)算符號。步驟4，再次生成傳輸信號，使用更新后的頻域查詢表、時域查詢表和濾波器抽頭系數(shù)，分別對信號進(jìn)行頻域修整、時域修整和濾波處理，使修整后的信號更好的呈現(xiàn)放大器記憶非線性失真的逆特性，進(jìn)一步消除放大器失真帶來的影響；步驟5，重復(fù)步驟4，隨著傳輸信號的不斷生成，不斷更新頻域査詢表、時域査詢表和濾波器抽頭系數(shù)，并對生成的傳輸信號再進(jìn)行頻域修整、時域修整和濾波處理，直到衰減后的反饋信號星座點(diǎn)與發(fā)送信號星座點(diǎn)之間均方誤差小于10—3，使頻域査詢表、時域査詢表和濾波器抽頭系數(shù)最終趨于穩(wěn)定，生成的傳輸信號再進(jìn)行頻域修整、時域修整和濾波處理，利用處理后的信號所呈現(xiàn)的放大器記憶非線性失真這種逆特性，抵消放大器的記憶非線性失真，實(shí)現(xiàn)寬帶通信系統(tǒng)中有記憶非線性放大器的線性化功能。本發(fā)明的效果可通過以下仿真實(shí)驗條件進(jìn)一步說明1.仿真實(shí)驗條件仿真中采用8倍過采樣的2048點(diǎn)子載波OFDM系統(tǒng)，信號的星座映射方式為功率歸一化的16QAM方形映射，頻域査詢表更新器中更新步長//=10—2;時域査詢表采用與子載波數(shù)目大小相同的査詢表，時域査詢表更新器中的更新步長ff=10—3;自適應(yīng)濾波器采用5抽頭的FIR濾波器結(jié)構(gòu)，抽頭系數(shù)更新器中的更新步長3=0.4，記憶效應(yīng)估計值J=0.2。2.仿真結(jié)果在理想信道條件下，對接收端星座圖進(jìn)行仿真的結(jié)果，如圖5所示，其中圖135a是文獻(xiàn)方法在理想信道條件下接收端的星座圖，圖5b是本發(fā)明方法在理想信道條件下接收端的星座圖。從圖5a與圖5b的對比可以看出，現(xiàn)有的FLUT方法在消除了放大器記憶非線性失真后，接收端信號星座點(diǎn)仍有一定的擴(kuò)散和扭曲；而本發(fā)明方法在消除放大器記憶非線性失真后，接收端信號星座點(diǎn)收斂在理想位置上。在理想信道條件下，對發(fā)送端信號頻譜進(jìn)行仿真的結(jié)果如圖6所示。從圖6可以看出，本發(fā)明方法比已有的FLUT方法帶外衰減高2dB左右，對鄰接信道的影響更?。粸楸容^收斂速度和收斂精度，對本發(fā)明方法和已有的FLUT方法的學(xué)習(xí)曲線進(jìn)行仿真，該學(xué)習(xí)曲線是指衰減后的反饋信號與傳輸信號星座點(diǎn)間均方誤差隨著迭代次數(shù)增多而變化的曲線，如圖7所示。從圖7可以看出，本發(fā)明方法學(xué)習(xí)曲線穩(wěn)定后的誤差更小，提高了收斂精度，并且比已有的FLUT方法更快地達(dá)到穩(wěn)定，提高了收斂速度。在高斯白噪聲信道條件下，對誤碼率性能進(jìn)行仿真的結(jié)果如圖8所示，圖8中上方的曲線為已有FLUT方法的信噪比-誤碼率曲線，下方的曲線為本發(fā)明方法的信噪比-誤碼率曲線圖。從圖8可以看出，本發(fā)明方法的誤碼率性能高于已有FLUT方法的誤碼率性能，在誤碼率為10—5時，信噪比提高0.6dB左右。權(quán)利要求1.一種寬帶通信系統(tǒng)中的線性化裝置，包括星座映射(111)，串并變換模塊(101)、逆傅里葉變換模塊(103)、并串變換模塊(104)、放大器模塊(109)、衰減模塊(110)、串并變換模塊(107)、傅里葉變換模塊(108)、時域查表法模塊(105)和自適應(yīng)濾波器模塊(106)，其特征在于串并變換(101)與逆傅里葉變換(103)之間連接頻域信號修整器(102A)，在傅里葉變換(108)之后連接頻域查詢表更新器(102B)，該更新器模塊為頻域信號修整器(102A)提供一個信號的修整值，對串并變換(101)的輸出信號進(jìn)行修整；頻域查詢表更新器(102B)和時域查詢表更新器(105B)之間，連接串并變換(107)和傅里葉變換(108)，該串并變換(107)將信號由串行轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿?，為傅里葉變換(108)提供一個并行的信號，傅里葉變換(108)為頻域查詢表更新器(102B)提供頻域的反饋信號。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性化裝置，其特征在于頻域信號修整器(102A)包括地址索引(201)、幅度査詢表(203)、相位査詢表(204)、信號修整器(202)，串并變換(101)的輸出信號通過地址索引(201)輸出幅度查詢表(203)和相位查詢表(204)的查詢地址，幅度查詢表(203)和相位査詢表(204)使用該查詢地址分別為信號修整器(202)提供用以修整信號的幅度值和相位值。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性化裝置，其特征在于串并變換(101)的輸出信號和傅里葉變換(108)的輸出信號通過頻域查詢表更新器(102B)，分別向幅度査詢表(203)和相位查詢表(204)輸出對應(yīng)査詢地址的表項更新值。4.一種寬帶通信系統(tǒng)中的線性化方法，包括如下步驟4&.對頻域查詢表、時域查詢表和濾波器抽頭系數(shù)進(jìn)行初始化；4b.利用頻域査詢表、時域查詢表和濾波器抽頭系數(shù)，分別對傳輸信號進(jìn)行頻域修整、時域修整和濾波處理，得到修整后的信號；4c.修整后的信號經(jīng)過放大后分為兩路，一路送入信道發(fā)射，另一路衰減至放大前的電平后反饋，使用輸入信號和反饋信號分別對濾波器抽頭系數(shù)、時域查詢表和頻域查詢表進(jìn)行更新，得到濾波器抽頭系數(shù)更新值、時域信號修整器的修整值和頻域信號修整器的修整值；4d,再次生成傳輸信號，使用更新后的頻域查詢表、時域查詢表和濾波器抽頭系數(shù)，分別對信號進(jìn)行頻域修整、時域修整和濾波處理，使修整后的信號更好的呈現(xiàn)放大器記憶非線性失真的逆特性，進(jìn)一步抵消放大器的記憶非線性失真；4e.重復(fù)步驟4d，不斷更新頻域査詢表、時域査詢表和濾波器抽頭系數(shù)，并對生成的傳輸信號再進(jìn)行頻域修整、時域修整和濾波處理，直到衰減后的反饋信號星座點(diǎn)與發(fā)送信號星座點(diǎn)之間均方誤差小于10—3，實(shí)現(xiàn)寬帶通信系統(tǒng)中有記憶非線性放大器的線性化功能。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的線性化方法，其中所述的對信號進(jìn)行濾波處理，采用如下公式進(jìn)行<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中，SW:是濾波器第M時刻的輸出信號，S>V—,+1表示濾波器第""+7時刻的輸入信號，w,.表示濾波器第Z個抽頭的抽頭系數(shù)，7V表示濾波器抽頭的總數(shù)目。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的線性化方法，其中所述的頻域信號修整，采用如下公式進(jìn)行<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中S《,.是經(jīng)過修整后的信號，S人,是[A:,/]位置的輸入信號，/^,.是[A:,z']位置的頻域信號修整值。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的線性化方法，其中所述的對濾波器抽頭系數(shù)更新，采用如下公式進(jìn)行<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中Sw"表示第"時刻更新器的輸入信號，F(xiàn)氣表示對應(yīng)輸入^^的反饋信號，w,.表示濾波器第z'個抽頭的抽頭系數(shù)，上標(biāo)oW與"evv分別代表更新前的值與更新后的值，5是更新步長，；i是對放大器記憶效應(yīng)的估計值，*運(yùn)算是共軛運(yùn)算符號。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的線性化方法，其中所述的對頻域査詢表更新，按如下步驟進(jìn)行8a.定義幅度誤差函數(shù)《，和相位誤差函數(shù)<fte:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>其中^^,.表示輸入信號，A為子載波的序號"為映射星座點(diǎn)的編號，&,;為對應(yīng)^^.的頻域反饋信號；8b.利用8a定義的幅度誤差函數(shù)和相位誤差函數(shù)，對幅度查詢表和相位査詢表按如下公式進(jìn)行更新<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>其中他w為第[/U]位置的幅度査詢表值，為第[W]位置的相位查詢表值，上標(biāo)o似表示更新前的值，"ew表示更新后的值，p表示更新步長，)是符號函數(shù)，具體為8c.利用8b得到的幅度査詢表更新值說和相位查詢表更新值邵廠，得到頻域信號修整值A(chǔ)，,.為-其中/為虛數(shù)符號。全文摘要本發(fā)明公開了一種寬帶通信系統(tǒng)中有記憶非線性放大器的線性化裝置及線性化方法。其線性化過程是使用頻域修整器、時域修整器和自適應(yīng)濾波器分別對傳輸信號進(jìn)行頻域修整、時域修整和濾波處理，放大修整后的信號；將放大后的信號衰減至放大前電平并反饋，使用反饋信號和輸入信號分別對濾波器抽頭系數(shù)、時域查詢表和頻域查詢表進(jìn)行更新；重復(fù)上述步驟，不斷更新頻域查詢表、時域查詢表和濾波器抽頭系數(shù)，利用濾波器抽頭系數(shù)更新值、時域信號修整器的修整值和頻域信號修整器的修整值，對生成的傳輸信號再進(jìn)行頻域修整、時域修整和濾波處理，如此反復(fù)，實(shí)現(xiàn)寬帶OFDM系統(tǒng)中放大器線性化功能。本發(fā)明具有收斂速度快、收斂精度高，線性化程度高的優(yōu)點(diǎn)。文檔編號H04L27/26GK101547178SQ20091002228公開日2009年9月30日申請日期2009年4月30日優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日發(fā)明者任智源,劉龍偉,張海林,武德斌申請人:西安電子科技大學(xué)