毫米波发射通道非线性数字校正关键技术研究

Currently, the inherent nonlinearities of millimeter-wave (mm-Wave) transmitters cause severe spectrum leakage and result in low efficiency for mm-Wave power amplifiers. This project proposes a method using digital signal processing approach to solve the problem..By considering the strong nonlinearities and wide instantaneous bandwidth in mm-Wave application, a nonlinear model is first designed to characterize the transfer function of the transmitter, followed by a analysis on the relationship between the nonlinearities, the output power, the instantaneous bandwidth, and the amplifier efficiency. The optimal linearization protocol is then studied to suppress the nonlinearity, based on which a solution is proposed to obtain the inverse function of the wideband transfer function. Finally, these key techniques are validated through simulations and experimental verifications..The research results possess high theoretical and commercial values, which could be applied to the 5th generation mobile networks, wideband wireless access, military data links, electromagnetic compatibility designs.

目前的毫米波发射通道频谱泄漏大、功率放大效率低，主要原因是发射通道线性工作区间小，本项目拟采用数字信号处理的方法来解决这个问题。. 针对毫米波频段非线性失真强、瞬时带宽大的特点，建立发射通道传递函数模型，分析非线性特性与输出功率、瞬时带宽以及直流射频转换效率之间的关系；探索非线性最优校正准则，寻找宽带传递函数求逆方法；完成关键技术仿真与实验验证。. 本项目输出的成果，可应用于第五代移动通信、宽带无线接入、军用数据链、电磁兼容等无线通信系统中，具有重要的理论及经济价值。

为了解决毫米波发射通道频谱泄漏大、功率放大效率低的问题，本项目拟采用数字信号处理的方法来扩展发射通道的线性工作区间。本项目输出的成果，可应用于移动通信网、宽带无线接入、军用数据链、电磁兼容等无线通信系统中，具有重要的理论及经济价值。.本项目主要研究三项内容：(1)毫米波发射通道非线性传递函数建模。针对宽带信号经过混频器和功率放大器，在时域、频域和功率域呈现的强记忆效应、大带宽扩展和高峰均功率比三大特征，研究毫米波发射通道的传递函数模型及其辨识方法；(2)宽带非线性数字校正理论与关键技术。针对理想非线性数学模型，研究了高精度传递函数求逆理论，并在工程约束条件下，给出宽带非线性校正方法；(3)毫米波发射通道非线性数字校正实验验证。搭建了三套非线性数字校正实验测试床，完成了关键技术的验证。.本项目主要成果如下：(1)针对大信号带宽、高峰均比信号，提出了一种拟合性能最优的宽带非线性数学模型；并给出了满足强记忆、大带宽、高峰均功率比三大信号特征的宽带非线性模型辨识方法；(2)针对有限带宽约束条件，提出一种欠采样宽带非线性校正方法，完成校正性能极限分析；针对大功率发射的强非线性失真场景，研究了一种迭代求逆架构和方法，解决强失真求逆不准确的问题；(3)在非线性校正理论和关键技术研究的基础上，研制了三套非线性校正测试床，完成了关键技术的实验验证；部分平台已发挥社会效益，供给国内一些企业和研究所验证使用。