[发明专利]机载数据链中固态功放OFDM信号数字预失真模块及实现方法

说明书

本发明公开了一种机载数据链中固态功放OFDM信号数字预失真模块，包括迭代限幅滤波单元、升余弦滤波单元和过采样预失真单元，迭代限幅滤波单元用于降低输入信号的峰均比；升余弦滤波单元降低信号频谱带外干扰；过采样预失真单元对接收信号中的过采样信号幅度进行非线性处理，得到预失真处理的OFDM信号并输出。本发明进一步公开了该预失真模块的实现方法，应用该模块和实现方法，能够降低信号的峰均比，实现信号带内与带外综合优化，且不会加重发射机设计的复杂度和实现代价。

技术领域

本发明涉及数字无线通信传输技术领域，特别涉及机载数据链中固态功放OFDM信号数字预失真模块及实现方法。

背景技术

在无人机数据链系统中，机载数据链终端需要传输高速图像数据至地面站终端，机载终端常采用几瓦输出的功率放大器，该类放大器一般的为固态功率放大器，一般具有较好的线性度。但是，在固态功放的饱和点附近仍然存在较差的非线性特性。正交频分复用OFDM技术在低仰角环境下可实现高速可靠数据传输，但是其较高的峰均比特性也对重量、功耗等限制较多的机载功率放大器提出了更严峻的挑战。对于高峰均比信号，常常需要通过功放回退、峰均比抑制与非线性变换等技术对信号进行预失真处理。

在文献“WANG Y,Ge J H,WANG L,et al.Nonlinear Companding Transform forReduction of Peak-to-Average Power Ratio in OFDM Systems.IEEE Transactions onBroadcasting,2013,59(2):369-375.”与文献“WANG L Q,TELLAMBURA C.A SimplifiedClipping and Filtering Technique for PAR Reduction in OFDM Systems.IEEESignal Processing Letters,2005,12(6):453-456.”中设计了OFDM信号基于压缩变换与限幅滤波的峰均比抑制技术。该类技术较适合于工程领域，但是技术较为宽泛，没有考虑到无人机数据链机载功放常采用固态功放的特性。在文献“宋祖勋；罗朝帮；张炳军；党群.无人机高速遥测信道中OFDM峰均比抑制性能研究.电子设计工程,2012,20(23):117-119.”中也存在该类设计问题。在文献“林倩，郭里婷.OFDM系统中峰均比抑制与预失真联合技术研究.数字电视,2011,35(2):17-19.”中针对TWTA行波管放大器，采用限幅法降低OFDM信号的峰均比，然后通过预失真技术扩大功放的线性范围，但是没有针对固态功放与带外干扰等问题进行研究。

在文献“黄振鹏,罗志年.无线通信射频功率放大器非线性失真优化设计.计算机仿真,2017.”、“许高明.功率放大器非线性特性及矫正技术研究.宁波大学,2015.”、“胡莉莉,艾渤.功率放大器记忆效应分析及有记忆预失真技术.软件,2011.”、“吴静.OFDM系统中的预失真技术研究.西安电子科技大学,2008.”、“Ai B,Yang Z-x,Pan C-y,etal.Analysis on LUT based predistortion method for HPA with memory.IEEETransactions on Broadcasting 2007,53(1):127-131.”中设计了各种反馈型的基于记忆或非记忆的预失真算法和实现结构。但是此类算法实现需要增加一个硬件通道，极大影响系统的不稳定性与实现代价。

随着无人机机载数据链高速数传码速率呈数量级上升，OFDM信号在低仰角环境下表现出高速可靠数据传输优点，但是其较高峰均比特性对机载固态功放提出了极大挑战。上述文献中的方法一方面只考虑降低信号的峰均比，不能实现信号带内与带外综合优化；一方面设计的反馈预失真方法加重了发射机设计复杂度与实现代价。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供机载数据链中固态功放OFDM信号数字预失真模块及实现方法，降低了信号的峰均比，实现了信号带内与带外综合优化，不会加重发射机设计的复杂度和实现代价。