[发明专利]一种低复杂度峰均比压缩与预失真联合优化方法

说明书

本发明公开了一种低复杂度峰均比压缩与预失真联合优化方法，属于无线通信领域。首先正交相移键控或正交幅度调制产生调制数据符号X，将其调制后生成OFDM信号x(n)，经功率放大器得到采样信号y(n)；利用OFDM信号x(n)和采样信号y(n)构建PA模型。然后构建PAPR压缩模型表达式，利用PAPR压缩模型的输出信号r(n)构建DPD模型输出表达式。DPD模型输出的信号z(n)经过PA模型获得近似的OFDM压缩信号r′(n)，并构建解PAPR压缩模型的输出表达式。定义训练损失函数对DPD模型、PAPR压缩模型和解PAPR压缩模型进行联合训练，得到各模型的最优参数。实时采集OFDM信号x(n)，依次输入训练好的三个模型获取恢复信号x′(n)，完成通信系统的闭环。本发明有效提高了发射机的能量使用效率。

技术领域

本发明属于无线通信领域，具体是一种低复杂度峰均比压缩与预失真联合优化方法。

背景技术

功率放大器(Power Amplifier,PA)是无线通信系统中不可或缺的元器件，为传输信号提供充足的功率，以确保接收器可以收集具有相对较好的信噪比信号。然而，PA在工作点接近饱和时的非线性和记忆效应将导致发射信号的带内失真和频谱展宽，进而降低通信质量。为满足系统要求的线性度，传统的发射机系统需要进行一定量的功率回退。然而，功率回退将导致发射机能量使用效率的大幅度降低。为减少PA输入功率的回退量，数字预失真(Digital Predistortion,DPD)成为最有效的方法之一。

同时，由于高的频谱使用效率和在多径传播环境中的稳健性，正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)调制被广泛应用于无线通信领域。然而，OFDM调制系统中多个相同幅度子载波分布在不同频率上且相互正交导致了高的峰值均值功率比(Peak-to-Average Power Ratio,PAPR)。当将OFDM技术作为发射信号调制方式时，高的PAPR将要求PA输出功率的回退量更高，从而显著降低PA的使用效率；因此，在发射信号输入PA之前进行PAPR压缩成为提高PA能效的一种有效方法。

考虑单一的数字预失真技术或者PAPR压缩技术都无法最大化的提高发射机的能效。因此，联合DPD技术和PAPR压缩技术成为提高发射机使用效率的最有效方法之一，传统的联合优化结构是将PAPR压缩和DPD分别使用，将经过PAPR压缩后的发射信号进行DPD处理。然而，由于PAPR压缩和DPD设计对PAPR具有相反的效果，PAPR压缩结构和DPD设计之间会相互影响，从而分别降低两个结构的效果。

目前也存在一些DPD和PAPR压缩联合优化的方法，可以一定程度上实现发射机的能效提高。然而，这些方法都是基于传统PAPR压缩和DPD技术之间多次迭代实现，没有实现同时隙和同步优化，无法获得最优的DPD和PAPR联合结构，发射机能效依然有进一步提升的空间。

发明内容

本发明为解决：大带宽通信系统中功率放大器的非线性和高峰均比导致的发射机能效低下的问题，提出了一种低复杂度峰均比压缩与预失真联合优化方法，充分提高了发射机的使用效率。

所述的低复杂度峰均比压缩与预失真联合优化方法，具体步骤如下：

步骤一、正交相移键控(QPSK)或正交幅度调制(QAM)产生调制数据符号X，通过离散傅里叶逆变换将数据符号X调制到具有K个子载波的OFDM系统上生成OFDM信号x(n)，经过功率放大器并进行采样，得到采样信号y(n)；

数据符号X＝[X₀,X₁,…,X_K-1]；

OFDM信号表示为：

其中：L为过采样倍数；X_k是QPSK或QAM产生的第k个数据符号；