基于Bussgang理論的非線性系統(tǒng)等效分析的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明公開了非線性系統(tǒng)等效分析的方法，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是基于 Bussgang理論的非線性系統(tǒng)等效分析的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前，通信技術(shù)日新月異，無(wú)線通信技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，并且在實(shí)際應(yīng)用中也 取得了巨大的進(jìn)步。放大器是能把輸入訊號(hào)的電壓或功率放大的裝置，由電子管或晶體管、 電源變壓器和其他電器元件組成。用在通訊、廣播、雷達(dá)、電視、自動(dòng)控制等各種裝置中。對(duì) 于線性放大器，輸出就是輸入信號(hào)的復(fù)現(xiàn)和增強(qiáng)。對(duì)于非線性放大器，輸出則與輸入信號(hào) 成一定函數(shù)關(guān)系。目前研究的系統(tǒng)都是線性系統(tǒng)，一般研究主要考慮的是理想線性化放大 器，但是現(xiàn)實(shí)中的系統(tǒng)都會(huì)因?yàn)楣β史糯笃鞯南拗贫a(chǎn)生非線性失真，而成為一個(gè)非線性 系統(tǒng)。非線性系統(tǒng)中的相關(guān)計(jì)算分析極其復(fù)雜甚至不可計(jì)算。為更好研究非線性系統(tǒng)，我 們提出了基于Bussgang理論的非線性系統(tǒng)等效分析的方法，利用軟限幅放大器處理信號(hào)， 對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行放大，從而增大信號(hào)的覆蓋范圍和可靠性；基于Bussgang理論進(jìn)行計(jì)算分 析，對(duì)放大后的信號(hào)（進(jìn)行等效線性化分析；利用功率因子和畸變?cè)肼暰€性化信號(hào)，近似計(jì) 算畸變信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)非線性系統(tǒng)的線性分析從而使非線性系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)可分析，并 減小了計(jì)算復(fù)雜度。
[0003] Bussgang理論主要指Bussgang盲均衡算法，其為隨機(jī)梯度盲均衡算法提供了統(tǒng) 一的框架，這些算法包括判決指向算法、Sato算法、Godard算法、Benveniste-Goursat算法 和 Stop-and-Go 算法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)實(shí)中的系統(tǒng)都會(huì)因?yàn)楣β史糯笃鞯南拗贫a(chǎn)生非線性失真，而成為 一個(gè)非線性系統(tǒng)，為更好研究非線性系統(tǒng)，我們提出了基于Bussgang理論的非線性系統(tǒng)等 效分析的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)非線性系統(tǒng)的線性分析從而使非線性系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)可分析，并減 小了計(jì)算復(fù)雜度。
[0005] 本發(fā)明提出的具體方案是：
[0006] 基于Bussgang理論的非線性系統(tǒng)等效分析的方法，利用軟限幅放大器對(duì)輸入信 號(hào)進(jìn)行放大處理，產(chǎn)生非線性失真，基于Bussgang理論，對(duì)產(chǎn)生非線性失真的系統(tǒng)，進(jìn)行等 效建模，利用等效建模中的功率因子和畸變?cè)肼暰€性化信號(hào)，近似計(jì)算畸變信號(hào)，進(jìn)而對(duì)放 大后的信號(hào)進(jìn)行等效線性化分析。
[0007] 軟限幅放大器放大信號(hào)，用函數(shù)用公式表示為：
[0008]
[0009] A為理想軟限幅功放模型的飽和輸出幅度，Asat為功放的飽和輸入幅度，A = Asat ；
[0010] 非線性失真的系統(tǒng)，接收到的信號(hào)表示為：
[0011] y (t) = h (x (t)) +n (t)
[0012] 當(dāng)輸入信號(hào)為高斯信號(hào)，理想軟限幅功放的轉(zhuǎn)移特性函數(shù)為：
[0013] h(x(t)) = ax(t)+d(t)
[0014] 其中，a是功率因子，為常數(shù)；d(t)是非線性失真系統(tǒng)引起的畸變?cè)肼暋?br>[0015] 選擇常數(shù)a，使得信號(hào)x(t)和畸變?cè)肼昫(t)相互獨(dú)立，互不相關(guān)，利用公式如 下：
[0016] E[x*(t) d(t) ] = 0
[0017] 將非線性失真系統(tǒng)的計(jì)算簡(jiǎn)化為近似的線性計(jì)算，得出功率因子a與畸變?cè)肼?d(t)的方差δ d2,從而線性化計(jì)算處理非線性失真系統(tǒng)。其過(guò)程如下：
[0018] 0 = E[x*d] =E[x*(h(x)-ax)] = E [x*h (x) ] - a E [x*x]
[0022] 得到了功率因子a和畸變?cè)肼暦讲瞀?/的表達(dá)式，結(jié)合理想軟限幅功放的轉(zhuǎn)移特 性函數(shù)的表達(dá)式，得到具體的表達(dá)式為：
[0019]
[0020]
[0021]
[0023]
[0024]
[0025]
[0026] 從而，我們能夠?qū)⒎蔷€性系統(tǒng)進(jìn)行線性化分析。
[0027] 本發(fā)明的有益之處是：本發(fā)明利用軟限幅放大器對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大處理，產(chǎn)生 非線性失真，基于Bussgang理論，對(duì)產(chǎn)生非線性失真的系統(tǒng)，進(jìn)行等效建模，利用等效建模 中的功率因子和畸變?cè)肼暰€性化信號(hào)，近似計(jì)算畸變信號(hào)，進(jìn)而對(duì)放大后的信號(hào)進(jìn)行等效 線性化分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)非線性系統(tǒng)的線性分析從而使非線性系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)可分析，并 減小了計(jì)算復(fù)雜度。
【附圖說(shuō)明】
[0028] 圖1理想軟限幅功放的幅度特性示意圖；
[0029] 圖2非線性失真環(huán)境下的系統(tǒng)簡(jiǎn)化模型示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 基于Bussgang理論的非線性系統(tǒng)等效分析的方法，利用軟限幅放大器對(duì)輸入信 號(hào)進(jìn)行放大處理，產(chǎn)生非線性失真，基于Bussgang理論，對(duì)產(chǎn)生非線性失真的系統(tǒng)，進(jìn)行等 效建模，利用等效建模中的功率因子和畸變?cè)肼暰€性化信號(hào)，近似計(jì)算畸變信號(hào)，進(jìn)而對(duì)放 大后的信號(hào)進(jìn)行等效線性化分析。
[0031] 下面參照附圖，對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容以一個(gè)具體實(shí)例來(lái)描述實(shí)現(xiàn)這一體系的過(guò)程。
[0032] 功率放大器放大信號(hào)，但是由于限制，產(chǎn)生了非線性失真，將其作用函數(shù)用公式表 示為：
[0033]
[0034] 其中，A為理想軟限幅功放模型的飽和輸出幅度，Asat為功放的飽和輸入幅度，A =Asat ；
[0035] 我們將非線性系統(tǒng)簡(jiǎn)化，接收到的信號(hào)表示為：
[0036] y (t) = h (x (t)) +n (t)
[0037] 而根據(jù)Bussgang的理論，如果一個(gè)輸入信號(hào)是高斯信號(hào)，則經(jīng)過(guò)非線性系統(tǒng)作用 后，功放的轉(zhuǎn)移特性函數(shù)可以分解為：
[0038] h(x(t)) = ax(t)+d(t)
[0039] 其中，a是功率因子為一個(gè)常數(shù)，d(t)是由于系統(tǒng)的非線性失真引起的畸變?cè)?聲。
[0040] 經(jīng)過(guò)Bussgang理論來(lái)分析上述信號(hào)，則新的非線性系統(tǒng)表達(dá)式為：
[0041] y(t) = h (x (t))+n (t) = α χ (t)+d (t)+n (t)
[0042] 選擇一個(gè)合適的常數(shù)α，使得信號(hào)x(t)和畸變?cè)肼昫(t)相互獨(dú)立，互不相關(guān)，即
[0043] E[x*(t) d(t) ] = 0
[0044] 將復(fù)雜的非線性系統(tǒng)的計(jì)算簡(jiǎn)化為近似的線性計(jì)算，而通過(guò)把畸變?cè)肼暯茷楦?斯噪聲后，計(jì)算出的未知項(xiàng)是功率因子α與畸變?cè)肼昫(t)的方差δ d2,從而可以線性化計(jì) 算處理非線性系統(tǒng)，其計(jì)算方法如下：
[0045] 0 = E [x*d] = E [χ* (h (χ) - α χ) ] = E [x*h (χ) ] - a E [x*x]
[0046]
[0047]
[0048]
[0049] 自此，我們得到了功率因子α和畸變?cè)肼暦讲瞀?的表達(dá)式，結(jié)合理想軟限幅功 放的轉(zhuǎn)移特性函數(shù)的表達(dá)式，就可以得到具體的表達(dá)式為：
[0050]
[0051]
[0052] 其中，A為理想軟限幅功放的飽和輸出幅度，而
I為互補(bǔ)誤差 函數(shù)。
[0053] 從而，我們能夠?qū)⒎蔷€性系統(tǒng)進(jìn)行線性化分析。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于Bussgang理論的非線性系統(tǒng)等效分析的方法，其特征是利用軟限幅放大器對(duì) 輸入信號(hào)進(jìn)行放大處理，產(chǎn)生非線性失真，基于Bussgang理論，對(duì)產(chǎn)生非線性失真的系統(tǒng)， 進(jìn)行等效建模，利用等效建模中的功率因子和畸變?cè)肼暰€性化信號(hào)，近似計(jì)算畸變信號(hào)，進(jìn) 而對(duì)放大后的信號(hào)進(jìn)行等效線性化分析。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Bussgang理論的非線性系統(tǒng)等效分析的方法，其特征是 軟限幅放大器放大信號(hào)，用函數(shù)用公式表示為：A為理想軟限幅功放模型的飽和輸出幅度，Asat為功放的飽和輸入幅度，A = Asat ; 非線性失真的系統(tǒng)，接收到的信號(hào)表示為： y (t) = h(x(t))+n(t) 當(dāng)輸入信號(hào)為高斯信號(hào)，理想軟限幅功放的轉(zhuǎn)移特性函數(shù)為： h (x (t)) = a x (t) +d (t) 其中，a是功率因子，為常數(shù)；d(t)是非線性失真系統(tǒng)引起的畸變?cè)肼暋?. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于Bussgang理論的非線性系統(tǒng)等效分析的方法，其特征是 選擇常數(shù)a，使得信號(hào)x(t)和畸變?cè)肼昫(t)相互獨(dú)立，互不相關(guān)，利用公式如下： E [x* (t) d (t) ] =O 將非線性失真系統(tǒng)的計(jì)算簡(jiǎn)化為近似的線性計(jì)算，得出功率因子a與畸變?cè)肼昫(t) 的方差S/，從而線性化計(jì)算處理非線性失真系統(tǒng)。其過(guò)程如下： 0. E[x*d] = E[x*(h(x)-ax)] = E [x*h (x) ] - a E [x*x]得到了功率因子a和畸變?cè)肼暦讲頢d2的表達(dá)式，結(jié)合理想軟限幅功放的轉(zhuǎn)移特性函 數(shù)的表達(dá)式，得到具體的表達(dá)式為：
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于Bussgang理論的非線性系統(tǒng)等效分析的方法,屬于通信技術(shù)領(lǐng)域；本發(fā)明利用軟限幅放大器對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大處理，產(chǎn)生非線性失真，基于Bussgang理論，對(duì)產(chǎn)生非線性失真的系統(tǒng)，進(jìn)行等效建模，利用等效建模中的功率因子和畸變?cè)肼暰€性化信號(hào)，近似計(jì)算畸變信號(hào)，進(jìn)而對(duì)放大后的信號(hào)進(jìn)行等效線性化分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)非線性系統(tǒng)的線性分析從而使非線性系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)可分析，并減小了計(jì)算復(fù)雜度。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號(hào)】CN105138789
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510566191
【發(fā)明人】李震宇, 郭鋒
【申請(qǐng)人】浪潮集團(tuán)有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年9月8日