面向未来高宽带卫星移动通信欠采样自适应预失真技术研究

With the forthcoming wideband wireless communication comes up, the signal bandwidth increases. If the traditional adaptive predistortion are adopted, higher order intermodulation distortions may not be obtained so that it will result in challenges to realize cost-effective DPD system. Due to the power amplifier spectral expansion, the sampling rate of the feedback loop in the digital predistortion(DPD) architecture generally requires several times the input signal bandwidth, which presents significant challenges for the analog-to-digital converter. Thus, low feedback sampling rate adaptive digital predistortion technology with rapid compression sampling, reconstruction, sparse system establishment and adaptive identification is proposed. We plans to realize low feedback sampling rate loop by compressed sampling analog information conversion, and try to break through in the Nyquist sampling theory; By building sparse broadband digital predistortion model and realizing fast adaptive optimization parameters, dimension disaster of high memory depth identification can be solved. And the promising technology is good for the next generation of broadband satellite mobile communication system.

未来卫星移动通信高宽带信号传输需求不断增加，传统自适应预失真模型建立、采样回路带宽面临极大挑战，且随着带宽不断增大将难以工程实现。因此，欠采样自适应预失真技术是下一代宽带卫星移动通信需要解决的关键问题之一。本课题联合考虑压缩采样、重构和稀疏系统快速建立及自适应辨识，提出面向未来高宽带卫星移动通信欠采样自适应预失真技术。课题组重点针对高宽带信号压缩采样及重构技术、基于稀疏系统辨识的宽带预失真器简化、强鲁棒性模型设计技术和参数快速优化技术展开研究。其中，课题组拟通过压缩采样模拟信息转换实现反馈回路欠采样，形成一套突破以奈奎斯特采样理论为支撑的预失真技术；通过构建稀疏高宽带数字预失真模型实现多参数快速自适应优化，解决高带宽高记忆深度带来的高阶辨识维数灾难及快速稳定性收敛。该技术对于提升下一代宽带卫星移动通信系统效能具有较大的科学意义和应用前景。

卫星移动通信中传输带宽的不断增加导致传统自适应预失真技术面临反馈回路采样困难以及其强非线性、强记忆效应导致传统预失真模型核系数辨识灾难和线性化性能下降的问题。针对该些问题，课题组基于压缩采样、重构和稀疏系统建模等思想，提出了针对宽带卫星移动通信系统的低反馈成本、高性能预失真设计方案，并重点从以下三方面开展关键技术研究：.（1）宽带移动通信系统欠采样预失真技术研究。课题组基于带限反馈回路，结合深度学习，提出了宽带欠采样数字预失真设计方案，可以有效降低宽带预失真的反馈成本和反馈回路设计难度。此外，课题组提出基于低速采样及信号重构的多频带欠采样预失真方案，可有效降低多频带预失真的设计成本。.（2）宽带移动通信系统预失真模型设计研究。课题组对宽带系统中功率放大器表现的强非线性、强记忆效应机理进行分析，考虑人工神经网络对非线性特性的强拟合效果，提出构建基于深度神经网络的宽带预失真模型，可有效提高线性化性能和降低模型设计复杂度。此外，课题组提出基于注意力机制的预失真稀疏模型构建，以进一步降低模型的设计复杂度。.（3）宽带移动通信系统自适应预失真技术研究。课题组对移动通信的工作机理进行分析，提出基于正交匹配追踪算法的自适应预失真技术，可有效降低预失真的设计复杂度和设计难度。.在项目执行期间，课题组共发表学术论文14篇(SCI论文10篇，EI论文4篇)，申请发明专利3项。研究结果表明，本课题所提出的宽带数字预失真技术可以有效提高宽带移动通信系统的发射效率，同时可以提高移动通信系统的通信质量，为未来高宽带卫星移动通信的高效传输提供了理论依据和数据参考。