[发明专利]一种基于群时延效应和非线性约束的卫星信道建模方法

权利要求书

1.一种基于群时延效应和非线性约束的卫星信道建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A，系统输入信号a(n)经线性信道得到其输出信号b(n)；系统输入信号a(n)经群时延信道1得到其输出信号b₁(n)；系统输入信号a(n)经群时延信道2得到其输出信号b₂(n)；其中，n为整数，表示时间序列；

步骤B，由步骤A所述的系统输入信号a(n)、线性信道输出信号b(n)和群时延信道1输出信号b₁(n)，经运算器1运算得非线性信道输入信号x(n)：x(n)＝b(n)b₁(n)/a(n)；

步骤C，步骤B所述的非线性信道输入信号x(n)经非线性信道，得其输出信号y(n)；

步骤D，步骤A所述的系统输入信号a(n)及群时延信道2输出信号b₂(n)和步骤C所述的非线性信道输出信号y(n)，经运算器2运算得卫星信道最终输出信号z(n)：z(n)＝y(n)b₂(n)/a(n)；

所述线性信道由发射滤波器、上行链路通信环境及卫星内部高功率放大器中的无群时延线性部分级联；非线性信道由发射滤波器、上行链路通信环境及卫星内部高功率放大器中的无群时延非线性部分级联；群时延信道1表示发射滤波器、高功率放大器线性部分及上行链路通信环境引起的具有群时延效应的非线性信道；群时延信道2表示发射滤波器、高功率放大器非线性部分引起的具有群时延效应的非线性信道；

所述的线性信道由维纳模型的线性部分表示为：

b(n)=Σm0=1M0c0m0(n)a(n-m0),]]>

式中，m₀＝1,…，M₀，M₀为正整数；为线性信道C₀(n)的第m₀个延时抽头系数；所述的群时延信道1、群时延信道2和非线性信道均由维纳模型的非线性部分表示如下：其中，群时延信道1由维纳模型的非线性部分表示为：

b1(n)=Σm1=1M1c1m1(n)(a(n))m1,]]>

式中，m₁＝1,…，M₁，M₁为正整数；为群时延信道1权向量C₁(n)的第_m１个延时抽头系数；

群时延信道2由维纳模型的非线性部分表示为：

b2(n)=Σm2=1M2c2m2(n)(a(n))m2,]]>

式中，m₂＝1,…，M₂，M₂为正整数；c_2m(n)为群时延信道2权向量C₂(n)的第m₂个延时抽头系数；

非线性信道调幅-调幅效应由维纳模型的非线性部分表示为：

G(n)=Σm3=1M3c3m3(n)(ρ(n))M3,]]>

式中，ρ(n)＝|x(n)|²为非线性信道输入x(n)的幅度平方；m₃＝1,…,M₃，M₃为正整数；G(n)表示非线性信道的幅度，为非线性信道调幅-调幅效应权向量C₃(n)的第m₃个延时抽头系数；

非线性信道调幅-调相效应由维纳模型的非线性部分表示为：

式中，表示非线性信道的相位；m₄＝1,…,M₄，M₄为正整数；为非线性信道调幅-调相效应权向量C₄(n)的第m₄个延时抽头系数；

非线性信道输入x(n)-输出y(n)间的关系表示为

式中，为虚数单位，下同；

当线性信道由维纳模型的线性部分，群时延信道1、群时延信道2和非线性信道均由维纳模型的非线性部分表示时，若这种模型在逼近真实卫星信道的过程不收敛时，需对群时延信道1、群时延信道2和非线性信道的输入与输出间的关系进行约束，约束函数定义为：

f(n)=1-e-α(n)1+e-α(n),]]>

式中，α(n)表示输入，f(n)表示输出；对群时延信道1，α(n)表示系统输入a(n)，f(n)表示群时延信道1的输出b₁(n)；对群时延信道2，α(n)表示系统输入a(n)，f(n)表示群时延信道2的输出b₂(n)；对非线性信道，α(n)表示非线性信道输入x(n)，f(n)表示非线性信道输出y(n)；

使用约束函数后，非线性信道输入x(n)为

x(n)=Σm0=0M0c0m0(n)a(n-m0)(1-e-Σm1=1M1c1m1(n)(a(n))m1)a(n)(1+e-Σm1=1M1c1m1(n)(a(n))m1),]]>

卫星信道总输出为

z(n)=Σm0=0M0c0m0(n)a(n-m0)(1-e-Σm1=0M1c1m1(n)(a(n))M1)a(n)(1+e-Σm1=0M1c1m1(n)(a(n))M1)·(1-e-Σm2=0M2c2m2(n)(a(n))M2)a(n)(1+e-Σm2=0M2c2m2(n)(a(n))M2)]]>

·(Σm3=1M3c3m3(n)(ρ(n))M3)ejΣm4=1M4c4m4(n)(ρ(n))M4.]]>

2.根据权利要求1所述的基于群时延效应和非线性约束的卫星信道建模方法，其特征在于：所述线性信道的权向量更新公式为：

C0m0(n+1)=C0m0(n)+λ0e(n)∂e*(n)∂C0m0(n),]]>

所述群时延信道1的权向量更新公式为：

C1m1(n+1)=C1m1(n)+λ1e(n)∂e*(n)∂C1m1(n),]]>

所述群时延信道2的权向量更新公式为：

C2m2(n+1)=C2m2(n)+λ2e(n)∂e*(n)∂C2m2(n),]]>

所述非线性信道调幅-调幅效应的权向量更新公式为：

C3m3(n+1)=C3m3(n)+λ3e(n)∂e*(n)∂C3m3(n),]]>

非线性信道调幅-调相效应的权向量更新公式为：

C4m4(n+1)=C4m4(n)+λ4e(n)∂e*(n)∂C4m4(n),]]>

式中，λ₀,λ₁,λ₂,λ₃,λ₄分别为权向量及的迭代步长，且0＜λ₀,λ₁,λ₂,λ₃,λ₄＜1；∂e*(n)∂C0m0(n),]]>∂e*(n)∂C1m1(n),]]>∂e*(n)∂C2m2(n),]]>∂e*(n)∂C3m3(n)]]>及∂e*(n)∂C4m4(n)]]>分别为误差函数e(n)对权向量及的偏导数；^*表示共轭。