[发明专利]基于非线性实时消除的超外差式信号接收系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种信号接收系统，具体涉及一种基于非线性实时消除的超外差式信号接收系统，属于通信信号处理技术领域。

背景技术

数字信号处理是无线通信系统的关键技术。进入21世纪以来，随着人们对频谱带宽需求的不断增大，窄带数字处理方式无法满足越来越高的技术需求，宽带数字接收机技术开始受到重视，并被广泛应用于深空探测、电子战、无线电频率管制等技术领域。这些应用需求都要求所使用的超外差式数字接收机具备宽的输入带宽覆盖范围和大的动态范围(SFDR)。

既能改善接收机动态范围，又能兼顾功率效率和带宽的方法是采用某种线性化技术，例如，在发射机中已广泛使用的前馈技术、反馈技术等。“数字自适应前馈功放线性化研究”(微波学报，19(1)：80-84，2003年3月)通过增加额外的电路提取待补偿系统输出信号中的失真分量，将其放大后从输出信号中扣除，以获得高线性度的输出信号，但该技术使得电路结构变得很复杂，而且载波抵消环路上的幅度、相位和时延失陪误差导致失真分量难以被完全抵消。“基于状态反馈的功率放大器线性化方法”(微波学报，27(4)：329-332，2010年4月)将系统的射频输出信号直接反馈到输入端，通过反馈以达到对非线性失真的抑制的目的,但由于反馈回路增加的延时恶化了系统工作的稳定性，使得射频直接反馈技术仅适用于窄带系统的线性化。

随着体积小、高速、低功耗数字信号处理器(DSP)的出现和进步，自适应基带预失真技术成为克服非线性失真的一项很有前途的技术。“一种新的用于有记忆功放的查找表预失真器”(电子学报，36(9)：1728-1732，2008年9月)采用查找表的方法，实现了对无记忆非线性系统的补偿。但是，随着传输信号带宽的不断增大，数字接收前端非线性失真所具有的记忆效应越来越明显，在这种情况下查找表法是无能为力的。随机抖动注入技术可以打乱误差项与输入信号的相关性，“用随机起伏信号方法改善ADC的SFDR指标”(核电子学与探测技术，21(2):110-114,2001年3月)运用该技术使误差以类似白噪声的方式均匀地分布到所有的频率分量中以达到抑制非线性失真的目的。但目前该方向的研究仅仅只考虑了模数转换器(ADC)的线性化补偿，没有考虑数字接收机其它部分的非线性失真。

综上所述，现有技术存在的缺点如下：

a、无法保证对所有类型的信号均有效。上述技术均要求已知待处理信号的某些特征，而根据接收机的特点以及应用背景，接收信号的特征往往是未知而亟待破解的。

b、对于工作频率高，信号带宽大的接收机系统，上述技术无法实时的对非线性进行消除。

c、上述技术只适用于射频前端或ADC，不能保证对包含数字接收前端和ADC在内的整个数字接收机的非线性失真有补偿效果。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于非线性实时消除的超外差式信号接收系统，该系统对所有类型的信号均有效，且能够非线性失真进行实时消除，对微弱信号的检测能力强。

该超外差式信号接收系统，包括由超外差式射频接收前端和模数转换器组成的接收机；所述外差式射频接收前端接收输入的射频信号，并对接收到的射频信号进行放大、下变频及滤波处理后以模拟信号的形式传输给模数转换器；所述模数转换器将接收到的模拟信号转换为数字信号。

此外，还包括由数据缓存模块、非线性补偿模型核系数计算模块和非线性失真消除运算模块组成的非线性实时消除单元；

所述模数转换器将转换后的数字信号发送给非线性实时消除单元，该数字信号即为待补偿的数字信号；所述非线性实时单元对待补偿的数字信号进行非线性实时消除的过程为：

(1)所述数据缓存模块对待补偿的数字信号进行暂时存储，为非线性补偿模型核系数计算模块提供设定长度的样本数据；

(2)所述非线性补偿模型核系数计算模块进行非线性补偿核系数的计算，具体为：

(201)依次对高速数据缓存模块中的样本数据进行离散傅立叶变换，然后搜索出位于第一奈奎斯特频带内且功率谱大于预先设定的功率谱阈值的信号，该信号即为过门限信号，记录过门限信号的个数及其中心频率；

(202)依据过门限信号的个数及其中心频率，计算过门限信号的谐波或互调频率值，计算得到的谐波或互调频率值即为接收机非线性失真分量的频率信息；计算到的谐波或互调频率值的最高阶数与非线性补偿模型的阶数相等；

(203)根据非线性失真分量的频率信息配置生成多通带频域滤波器，该多通带频域滤波器为列向量g，其维数为B×1；其中B/2的数值大于或等于非线性失真分量的频率个数；