【数字仿真】数字仿真预失真（DPD）算法透明多载波卫星链路附Matlab代码

最新推荐文章于 2025-06-26 20:26:20 发布

matlab科研助手

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🔥 内容介绍

随着卫星通信技术的快速发展，透明多载波卫星链路在大容量、高速率通信中应用广泛，但高功率放大器（HPA）的非线性失真严重影响链路性能。本文聚焦透明多载波卫星链路中的预失真（DPD）算法，通过数字仿真深入研究其性能。首先介绍透明多载波卫星链路的特点及非线性失真问题，阐述 DPD 算法用于补偿非线性失真的原理；然后详细设计基于数字信号处理的 DPD 算法，包括模型构建、参数估计等环节；最后在仿真平台中搭建透明多载波卫星链路模型，对 DPD 算法进行性能测试，分析其在改善信号质量、提升链路容量等方面的效果，为 DPD 算法在实际卫星通信系统中的应用提供理论与仿真依据。

一、引言

卫星通信凭借覆盖范围广、通信距离远、不受地理环境限制等优势，成为现代通信网络的重要组成部分。透明多载波卫星链路支持多个载波同时传输，可显著提高通信容量和频谱利用率，在广播电视传输、宽带互联网接入、军事通信等领域发挥关键作用。然而，卫星链路中的高功率放大器（HPA）为了提高功率效率，通常工作在接近饱和的非线性区域，这会导致信号产生幅度畸变和相位畸变，出现互调失真、频谱扩展等问题，严重影响通信质量，限制链路性能的提升。

预失真（DPD）技术通过在信号进入 HPA 之前对其进行预处理，预先引入与 HPA 非线性特性相反的失真，从而补偿 HPA 的非线性影响，恢复信号的原始特性。数字预失真（DPD）算法基于数字信号处理技术，具有灵活性高、适应性强、可实时调整等优点，成为解决透明多载波卫星链路中 HPA 非线性失真问题的有效手段。利用数字仿真技术对 DPD 算法进行研究，可以在实际系统搭建之前，深入分析算法性能，优化算法参数，降低研发成本和周期。因此，开展透明多载波卫星链路中 DPD 算法的数字仿真研究具有重要的理论意义和实际应用价值。

二、透明多载波卫星链路与数字仿真概述

2.1 透明多载波卫星链路特点

透明多载波卫星链路主要由地面发射站、卫星转发器和地面接收站组成。在该链路中，卫星转发器仅对信号进行放大和变频处理，不对信号进行解调与重新调制，多个载波信号可以同时通过卫星转发器传输。这种链路架构能够充分利用卫星的带宽资源，但也使得 HPA 的非线性失真问题更加复杂。由于多个载波同时输入 HPA，不同载波之间会相互作用，产生更为严重的互调失真，影响各载波信号的正常传输。

2.2 数字仿真的意义与作用

数字仿真通过建立系统的数学模型，利用计算机对系统的运行过程进行模拟和分析。在透明多载波卫星链路 DPD 算法研究中，数字仿真具有不可替代的作用。一方面，它可以模拟卫星链路的各种实际场景，包括不同的信道条件、HPA 非线性特性以及多载波信号组合，为 DPD 算法提供多样化的测试环境；另一方面，通过数字仿真可以快速评估不同 DPD 算法的性能，如误差向量幅度（EVM）、邻道泄漏比（ACLR）、吞吐量等指标，便于研究人员对算法进行优化和改进。此外，数字仿真还可以避免实际实验中的高昂成本和复杂操作，缩短算法研发周期。