基于信号结构稀疏性发掘的超大带宽MIMO系统预失真方法研究

基本信息
批准号:61671346
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:王勇
学科分类:
依托单位:西安电子科技大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:宫丰奎,李果,侯鹏锋,陈翔,徐黔南,史涛,刘宁,及翠婷,毛钰超
关键词:
稀疏性表达数字预失真协方差压缩感知Volterra级数放大器行为模型
结项摘要

In order to improve the robustness and the efficiency of linearization technology for the high power amplifier (HPA), a novel digital predistortion (DPD) technology suitable for the ultra-high wideband multiple-input multiple-output (MIMO) signal is developed to meet the scenario requirements and application demands for the wireless communication systems in future. Depending on the exploitation for the multi-dimensional and multi-transformed-domain sparsity features implied in the statistical structure of wireless signal, this project focuses on establishing a sparse representation framework between the HPA behavioral model and signal analysis perspective in the predistorter design. Based on this sparse framework, the corresponding equivalent models, theory and signal processing solutions for DPD system will be investigated. Three key aspects, including the HPA behavioral modeling, compression and reconstruction of sub-Nyquist sampling signal, and the stable DPD identification strategy, are mainly studied. Firstly, we will design multi-dimensional distributed concatenated Volterra-based behavioral model for concurrent multi-band and multi-antenna HPA to deal with a huge number of modeling coefficients, which may result in ill-conditioned model identification due to over-parameterization phenomenon. Secondly, the compression and reconstruction of second-order statistics i.e. covariance or power spectrum by using sub-Nyquist sampling signal will be developed to break through the bottleneck problem of Shannon sampling rate even in the absence of sparsity prior. Thirdly, in order to improve the numerical stability and computational complexity of traditional Least-square (LS) method for DPD model identification, an innovative DPD architecture and optimization methods based on both the frequency-domain measurement and the feedback of reconstructed power spectrum will be developed. Furthermore, the novelty of this project lies in improving the overall performance of adaptive predistortion in terms of the accuracy HPA modeling, high efficiency of identification, robustness of processing algorithm, and the feasibility of DPD implementation. By achieving technological breakthroughs for this novel DPD scheme, and completing the corresponding software & hardware verification prototyping platforms, the critical proposals have not only academic innovation and theoretical significance, but also have a broad prospect of actual applications in both the 5G mobile communication system and statistical signal processing fields.

针对信号超大带宽、海量吞吐、多路分支、动态复杂等基本特征,发展面向未来无线通信系统构架的预失真技术理论方法。研究方案立足于发掘无线信号自身在多维度、多变换域隐含的结构化稀疏性特征,在放大器行为模型与信号解析方式相匹配的全面稀疏性表达框架内,构建预失真处理各环节的等效模型与对应的解决方法。研究工作从三方面展开:多维度、分布式刻画的放大器行为建模方法,解决海量系数堆砌问题;低速率、弱稀疏性约束的信号统计量压缩与重构方法,解决信号可达采样速率瓶颈问题;基于频域测量与功率谱反馈构架的预失真辨识优化方法,解决传统时域辨识求解的稳定性与复杂度问题。在相关基础理论方法上取得创新性突破,获得预失真系统在模型准确性、辨识高效性、算法鲁棒性、实现可行性方面的全局优化;并将部分理论成果推广至应用技术层面,开发硬件验证平台与标准设计。研究不仅具有学术上的创新性,成果也将在通信统计信号处理领域具有广泛的应用前景。

项目摘要

针对现有预失真技术难以适应新一代无线通信高带宽需求提炼关键科学问题,开发适宜于极高宽带信号的新型自适应预失真技术方案,研究立足于发掘无线信号自身在多维度、多变换域隐含的结构化稀疏性特征,在放大器行为模型与信号解析方式相匹配的全面稀疏性表达框架下,围绕如何增强预失真技术鲁棒性和高效性的问题,从多维度分布式刻画的放大器行为建模方法、弱稀疏性约束的信号统计量压缩与重构方法、放大器模型辨识结构及算法鲁棒性等方面展开相关研究,构建预失真处理各环节的等效模型与对应解决方案。主要研究内容包含4方面:1)、基于协方差感知理论和信号稀疏分解,对稀疏表达Volterra模型做非结构先验性优化,将模型海量系数优化转化为具有收敛优化属性的模型稀疏表达估计问题,设计了三维分布式结构的多频带、多分支放大器等效模型;2)、通过建立具有多维分辨能力的宽带无线信号解析方法,开发了低速率、弱稀疏性约束的信号统计量压缩与重构方法,解决了信号可达采样速率瓶颈问题;进一步针对非静态信号条件下辨识的稳定性问题研究了时域预失真构架和频域测量预失真构架,提出了几类新型的混合DPD结构;考虑到学习稳定性和收敛性问题,提出了自适应灵活可变步长的学习算法,推导了选择准则的理论界;3)、针对具大子载波、高阶星座OFDM信号,研究了基于凸集拓展投影的高效主动星座扩展信号峰均比抑制方法,基于特别设计的迭代策略,仅利用一次迭代通过动态参数调整即可在峰平比和误码率之间获得良好的折衷,为系统参数设计提供了更高的灵活性;4)、开发了两个相关的软硬件实验平台:基于VC的宽带预失真关键算法软件仿真平台用以评估基础理论算法;以及基于FPGA兼容LTE-A系统参数的DPD硬件验证平台。本项目创新点在于获得预失真系统在模型准确性、辨识高效性、算法鲁棒性、实现可行性方面的全局优化。项目组已发表了多篇高质量论文和技术发明专利,研究不仅具有学术创新性,成果也在统计信号处理领域具有广泛的应用前景。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

玉米叶向值的全基因组关联分析

玉米叶向值的全基因组关联分析

DOI:
发表时间:
2

监管的非对称性、盈余管理模式选择与证监会执法效率?

监管的非对称性、盈余管理模式选择与证监会执法效率?

DOI:
发表时间:2016
3

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1280
发表时间:2019
4

基于 Kronecker 压缩感知的宽带 MIMO 雷达高分辨三维成像

基于 Kronecker 压缩感知的宽带 MIMO 雷达高分辨三维成像

DOI:10.11999/JEIT150995
发表时间:2016
5

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

DOI:10.7606/j.issn.1000-7601.2022.03.25
发表时间:2022

王勇的其他基金

批准号:11475251
批准年份:2014
资助金额:86.00
项目类别:面上项目
批准号:81000565
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31560489
批准年份:2015
资助金额:41.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:39370536
批准年份:1993
资助金额:6.00
项目类别:面上项目
批准号:30871237
批准年份:2008
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:71663015
批准年份:2016
资助金额:24.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81503663
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11271062
批准年份:2012
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:10302001
批准年份:2003
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11875314
批准年份:2018
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:21872121
批准年份:2018
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:50971085
批准年份:2009
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
批准号:40876052
批准年份:2008
资助金额:15.00
项目类别:面上项目
批准号:71773059
批准年份:2017
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:31171280
批准年份:2011
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:11701410
批准年份:2017
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81870815
批准年份:2018
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:81373077
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:41701324
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41605074
批准年份:2016
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51702267
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39970077
批准年份:1999
资助金额:11.00
项目类别:面上项目
批准号:50775130
批准年份:2007
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:10801027
批准年份:2008
资助金额:15.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81501791
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60934001
批准年份:2009
资助金额:230.00
项目类别:重点项目
批准号:51175299
批准年份:2011
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:31460001
批准年份:2014
资助金额:48.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:61671444
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:40474030
批准年份:2004
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
批准号:81671109
批准年份:2016
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:61774025
批准年份:2017
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:51109208
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81502333
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41202232
批准年份:2012
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41476104
批准年份:2014
资助金额:91.00
项目类别:面上项目
批准号:50975238
批准年份:2009
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:51673159
批准年份:2016
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:51306097
批准年份:2013
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61273314
批准年份:2012
资助金额:81.00
项目类别:面上项目
批准号:60873196
批准年份:2008
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:40274020
批准年份:2002
资助金额:27.00
项目类别:面上项目
批准号:71402011
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31760738
批准年份:2017
资助金额:38.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:61901076
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51177100
批准年份:2011
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:21576227
批准年份:2015
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:70572028
批准年份:2005
资助金额:17.00
项目类别:面上项目
批准号:31801876
批准年份:2018
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81870363
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:30973162
批准年份:2009
资助金额:27.00
项目类别:面上项目
批准号:30672228
批准年份:2006
资助金额:29.00
项目类别:面上项目
批准号:41001378
批准年份:2010
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21575100
批准年份:2015
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:61001166
批准年份:2010
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31700687
批准年份:2017
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41274084
批准年份:2012
资助金额:100.00
项目类别:面上项目
批准号:51578352
批准年份:2015
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:71272085
批准年份:2012
资助金额:53.00
项目类别:面上项目
批准号:81001267
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61275082
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:10772003
批准年份:2007
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:61471149
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:50973090
批准年份:2009
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:11771429
批准年份:2017
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:31170101
批准年份:2011
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
批准号:51576023
批准年份:2015
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:51874345
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:30471928
批准年份:2004
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:11626166
批准年份:2016
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:51768062
批准年份:2017
资助金额:38.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:71403051
批准年份:2014
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51473137
批准年份:2014
资助金额:78.00
项目类别:面上项目
批准号:11075157
批准年份:2010
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
批准号:U1632268
批准年份:2016
资助金额:250.00
项目类别:联合基金项目
批准号:31270296
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:61163058
批准年份:2011
资助金额:49.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:61171007
批准年份:2011
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:81801181
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61673397
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:81370218
批准年份:2013
资助金额:16.00
项目类别:面上项目
批准号:51309120
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61861013
批准年份:2018
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:41771401
批准年份:2017
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:50701029
批准年份:2007
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:70872123
批准年份:2008
资助金额:23.00
项目类别:面上项目
批准号:81473456
批准年份:2014
资助金额:72.00
项目类别:面上项目
批准号:11401565
批准年份:2014
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21205086
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51269018
批准年份:2012
资助金额:48.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:71672015
批准年份:2016
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:31271330
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:21604027
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11602290
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51074174
批准年份:2010
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:81170541
批准年份:2011
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:51348005
批准年份:2013
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:61101145
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31070030
批准年份:2010
资助金额:8.00
项目类别:面上项目
批准号:61101147
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31801762
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41076061
批准年份:2010
资助金额:42.00
项目类别:面上项目
批准号:11401522
批准年份:2014
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50403019
批准年份:2004
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81202788
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81000158
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61671454
批准年份:2016
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:81771539
批准年份:2017
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:51579237
批准年份:2015
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:51173151
批准年份:2011
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:81000184
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31902213
批准年份:2019
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10245002
批准年份:2002
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:51577118
批准年份:2015
资助金额:68.00
项目类别:面上项目
批准号:21908042
批准年份:2019
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:91545114
批准年份:2015
资助金额:80.00
项目类别:重大研究计划
批准号:61170312
批准年份:2011
资助金额:52.00
项目类别:面上项目
批准号:10801131
批准年份:2008
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11701264
批准年份:2017
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81500335
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31602063
批准年份:2016
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30973827
批准年份:2009
资助金额:8.00
项目类别:面上项目
批准号:31901698
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21805314
批准年份:2018
资助金额:27.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41471361
批准年份:2014
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:91534114
批准年份:2015
资助金额:80.00
项目类别:重大研究计划
批准号:10675119
批准年份:2006
资助金额:34.00
项目类别:面上项目
批准号:61871146
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:31670099
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81471422
批准年份:2014
资助金额:73.00
项目类别:面上项目
批准号:30872205
批准年份:2008
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:81670941
批准年份:2016
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:30870185
批准年份:2008
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
批准号:50969006
批准年份:2009
资助金额:25.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31170230
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81800448
批准年份:2018
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21706180
批准年份:2017
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81100837
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51804015
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71871035
批准年份:2018
资助金额:49.00
项目类别:面上项目
批准号:60805027
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20806065
批准年份:2008
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81471573
批准年份:2014
资助金额:71.00
项目类别:面上项目
批准号:61172053
批准年份:2011
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:39570163
批准年份:1995
资助金额:9.00
项目类别:面上项目
批准号:30371344
批准年份:2003
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:51475270
批准年份:2014
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:31670247
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:50375085
批准年份:2003
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:51078246
批准年份:2010
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
批准号:51805216
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81501219
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81273234
批准年份:2012
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:11174244
批准年份:2011
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:59505003
批准年份:1995
资助金额:10.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21864017
批准年份:2018
资助金额:38.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81872078
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:91645103
批准年份:2016
资助金额:75.00
项目类别:重大研究计划
批准号:51779106
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:49604057
批准年份:1996
资助金额:11.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51875316
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51408594
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1162124
批准年份:2011
资助金额:50.00
项目类别:联合基金项目
批准号:60902017
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11005146
批准年份:2010
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11871463
批准年份:2018
资助金额:52.00
项目类别:面上项目
批准号:11474036
批准年份:2014
资助金额:95.00
项目类别:面上项目
批准号:30700076
批准年份:2007
资助金额:14.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10771044
批准年份:2007
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:61201368
批准年份:2012
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30571189
批准年份:2005
资助金额:27.00
项目类别:面上项目
批准号:81673712
批准年份:2016
资助金额:67.00
项目类别:面上项目
批准号:51401051
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51271105
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81873676
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:11475166
批准年份:2014
资助金额:98.00
项目类别:面上项目
批准号:21305061
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21901165
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81402094
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11771070
批准年份:2017
资助金额:45.00
项目类别:面上项目
批准号:81560378
批准年份:2015
资助金额:38.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:21376208
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81860231
批准年份:2018
资助金额:34.00
项目类别:地区科学基金项目

相似国自然基金

1

基于机器学习的星载超宽带稀疏预失真理论与方法研究

批准号:61801377
批准年份:2018
负责人:靳一
学科分类:F0106
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
2

基于压缩感知的极高宽带无线信号自适应预失真处理方法研究

批准号:61101145
批准年份:2011
负责人:王勇
学科分类:F0103
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

基于稀疏优化的MIMO中继协作通信系统信道估计方法研究

批准号:61501530
批准年份:2015
负责人:张爱华
学科分类:F0103
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
4

MIMO-FBMC/OQAM系统稀疏信道估计方法研究

批准号:61901409
批准年份:2019
负责人:王涵
学科分类:F0105
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目