跳频发射机非线性失真及其补偿方法研究

作     者：崔宇航 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张徐亮

授予年度：2022年

学科分类：11[军事学] 1105[军事学-军队指挥学] 110503[军事学-军事通信学] 

主      题：跳频通信 短波通信 功率放大器 数字预失真 ACPR 

摘      要：跳频通信因信号每个时刻都处在不同的频点而具有隐蔽性高、抗干扰性好的特点,其可以保证通信双方正常通信而不被干扰和追踪,因此被广泛应用在军事领域中,后又逐步拓展到民用通信中。近些年无线通信技术快速发展,采用高阶调制来提高跳频通信效率,使得信号的峰均比也日渐加剧,导致跳频信号通过发射机中功率放大器后产生严重非线性失真,最终通信无法正常进行,此问题亟待解决。目前数字预失真常用于解决功放非线性失真问题,但相关研究都是针对于频点固定的传统通信,而针对频点时刻变化的跳频通信研究较少。基于此背景,本文展开了跳频数字预失真方案的研究。首先,介绍了跳频通信的基本原理和重要参数,对功放非线性特性和常用预失真模型、参数识别算法进行了说明,接着分析了跳频通信与传统频点固定通信相比的特殊性:其因载波频率时刻在变化,不同频率下功放会表现出不同非线性失真情况。所以无法将传统预失真技术直接应用在跳频通信系统中。其次,采用基带跳频方案代替传统的本振跳变方案,直接发射基带跳频信号减少了系统成本和复杂度。并在此基础上,通过控制跳频点数、跳频间隔以及跳频速率三个关键参数,采用两种实验方案分别进行实验,观测功放失真情况,进而探究了跳频通信模式对功放非线性失真影响。就本实验结果得到的ACPR和NMSE两指标来看,对于某个时刻的固定频点而言,跳频通信方式与传统通信方式下功放非线性失真情况差别不大,为后续跳频预失真补偿技术提供依据。最后,提出了两种跳频数字预失真方案:整体式预失真和遍历式预失真。两者本质都是用一个预失真器对跳频信号进行非线性补偿,区别在于用何种信号进行训练,前者用一个包含所有跳频点的宽带信号,而后者则用所有跳频点拼接成的一个新信号。本文搭建了一个每秒上千跳的测试平台,用带宽120 k Hz,四个跳频点,间隔为500 k Hz的64 QAM信号在载波频率5 MHz处模拟短波跳频通信,并对两种数字预失真方案进行验证。结果表明两种方案下,4个跳频点的非线性均得到补偿,ACPR分别从-35 dBc下降到-48 dBc和-50 dBc,满足通信标准,并对不同跳频预失真方案进行了对比。