论文部分内容阅读
卫星通信信道是典型的非线性传输信道,信道的非线性主要源于通信系统中高功率放大器的非线性失真。非线性失真严重影响了卫星通信系统的传输性能。随着传输带宽的不断增加,信道也会表现出严重的记忆效应,这使得非线性对系统性能影响越来越严重。预失真和非线性均衡能够有效地解决信道的非线性失真。本文针对预失真技术和非线性均衡技术在解决卫星信道非线性失真时存在收敛速度较慢的问题,研究了卫星信道中非线性失真的快速补偿技术。本文主要研究成果如下:1.研究了窄带卫星通信中无记忆非线性失真快速预失真补偿技术。针对窄带卫星通信中自适应多项式LMS预失真补偿算法在解决无记忆非线性失真时,存在收敛速度慢和稳态均方误差性能差的问题,提出了一种快速非线性改进型变步长LMS预失真算法(IP-VSSLMS)。该算法有效地利用误差信号和误差与输入信号的能量均值的关系,构建了一种动态自适应调整能力更强的变步长因子。该算法不仅获得最好的频谱性能,而且能够使预失真的收敛速度和稳态均方误差分别提高了700次和3dB。2.研究了宽带卫星通信中有记忆非线性失真快速预失真补偿技术。针对宽带通信中自适应多项式预失真补偿算法在解决记忆非线性失真时,出现自适应收敛速度慢和稳态误差性能较差的缺点,提出了一种具有快速收敛性能的非线性Shrinkage RPEM(SH-RPEM)算法。该算法利用L1与L2范数差值最小化公式和Shrinkage方法,建立了噪声自由先验误差与噪声自由后验误差的关系,并通过两者能量均值关系获得了一种最佳的遗忘因子。仿真结果表明,在其他性能不变的基础上,SH-RPEM算法能够使预失真的收敛速度提高了800次。3.研究了卫星通信中有记忆非线性失真快速Wiener均衡补偿技术。针对卫星非线性信道中Wiener均衡补偿算法在分别补偿记忆效应和非线性性时存在收敛速度慢和稳定性差的问题,提出了一种快速变遗忘因子非线性信道递归最小二乘(VFFNCRLS)均衡算法。该算法在非线性信道递归最小二乘均衡算法的基础上,构建了遗忘因子和步长因子的关系,获得了一种变遗忘因子。仿真结果表明,在其他性能不变的基础上,VFFNCRLS算法使均衡的收敛速度提高了400次。4.研究了高速宽带化卫星通信中有记忆非线性失真快速简化Volterra均衡补偿技术。针对简化的Volterra均衡器在同时补偿非线性和记忆效应失真时存在收敛速度慢和稳态性差的问题,提出了一种快速非线性Shrinkage LMS Newton(SHLMS Newton)均衡算法。该算法通过利用Shrinkage方法和L1-L2最小化公式,获得了噪声自由的先验误差与后验误差,再通过利用噪声自由的后验误差能量最小化的方法推导了一种最佳的变步长收敛因子。仿真结果表明,在其他性能不变的基础上,SHLMS Newton算法使均衡的收敛速度提高了800次。