空间通信中的数字预失真技术优化与应用

在现代空间通信系统中，数字预失真技术的应用显得尤为重要。随着频谱资源的日益紧张，非恒定包络调制信号的高效传输对功率放大器提出了高线性度和高效率的双重挑战。传统的线性放大方式可能导致信号失真和效率低下，而信号失真则会引发通信质量的下降，如频带内相位和幅度失真、码间干扰以及频谱再生和邻道干扰。 本文提出了一种基于FPGA硬件平台的数字预失真器设计策略，通过结合Matlab软件进行仿真分析。数字预失真器的核心在于利用最小二乘算法对非线性功放的归一化输入/输出功率特性曲线进行拟合，进而得到其反函数，从而实现在信号传输过程中对非线性失真的补偿。这种方法有效地实现了对非恒包络调制信号如SRRC-OQPSK的处理，即使在最大码率为1 Mb/s、60 MHz中频输出的情况下，也能显著改善信号的线性特性。 具体案例中，该数字预失真器将预失真前EVM值为4.71%的信号处理后，EVM值提升到9.09%，但经过非线性功放的放大后，总的EVM值保持在5%以下，显著减少了失真对通信质量的影响。这种技术不仅解决了功率放大器在饱和状态下可能产生的严重失真问题，而且兼顾了高效率的要求，对于空间通信系统中能量有限的卫星通信尤其关键。 当前，射频功放线性化技术如功率回退、前馈、负反馈、LINC、CALLUM和包络跟踪等已被广泛应用，以提高系统性能。然而，数字预失真器作为一种创新的解决方案，以其灵活性和高效性，正在逐渐成为解决空间通信系统功率放大器线性化问题的新宠。未来的研究将继续优化算法，提升预失真器的实时性和适应性，以更好地适应不同应用场景下的复杂需求，确保空间通信系统的稳定、高效运行。