下载文档原格式
基于预失真编码激励与最小方差波束形成的超声成像算法康维新;巩雪;刘玉梅;王红茹【摘要】为了提高医学超声成像的轴向分辨力,文中提出一种基于预失真编码激励与改进最小方差自适应波束相结合的成像方法.该方法一方面对编码激励信号进行预失真和旁瓣抑制处理,补偿探头对信号的影响,提高发射端的分辨率与成像对比度;另一方面对接收数据采用改进的最小方差波束形成,有效提高了医学超声成像过程中的分辨率并改善自适应算法的鲁棒性.仿真结果表明,相对于恒包络信号与传统的延时叠加波束形成算法,文中算法从信号源和接收数据两方面提高了成像的对比度和分辨力,为实现高质量的超声成像系统提供了理论依据.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2019(032)001【总页数】5页(P67-71)【关键词】超声成像;预失真;编码激励;最小方差;分辨率;对比度【作者】康维新;巩雪;刘玉梅;王红茹【作者单位】哈尔滨工程大学信息与通信工程学院,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学信息与通信工程学院,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学信息与通信工程学院,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学信息与通信工程学院,黑龙江哈尔滨 150001【正文语种】中文【中图分类】TN27在医学超声成像系统中，图像分辨率、对比度以及探测深度是衡量超声成像质量的重要指标。
超声传播会受到超声探头、组织衰减作用的影响，从而影响探测的深度以及成像分辨率。
超声探头相当于一个带通滤波器，对发射信号的低频和高频都有较大衰减，影响着回波信号的带宽。
因此，补偿探头的高低频衰减作用是提高轴向分辨力的一种方法[1]。
超声编码激励可以增加信号所携带的能量，弥补组织对超声信号的衰减作用，提高信号的平均声功率，从而提高超声波束的探测深度[2][3]。
基于幅度加权和回波旁瓣抑制技术相结合编码发射技术能有效降低超声探头、组织衰减对信号的影响，从而保证图像对比度提高轴向分辨力[4]。
基于Agilent仪器和ADS软件的数字预失真半实物仿真甘璐，欧兵中国电子科技集团公司第三十研究所摘要：采用矢量信号发生器，89641矢量信号分析仪和ADS（Advanced Design System）软件相结合的方法构成数字预失真半实物仿真系统。
通过ADS产生测试信号，然后下载到矢量信号发生器中产生真实的物理射频信号，发送给实际的功率放大器，放大后的信号用矢量信号分析仪接收，再由ADS软件进行预失真后继续发送给功放。
整个仿真验证了数字预失真方法提高功率放大器线性度的可行性和有效性。
关键词：Agilent ADS；数字预失真；功率放大器；半实物仿真1、引言在中、大容量的数字微波系统中，为了扩大通信容量，提高频谱利用率，通常都要采用正交调制技术和多电平调制技术。
为了保证质量指标，系统对信道的非线性指标有严格要求。
一般地，系统的频谱利用率越高，对信道的非线性指标要求越高。
功率放大器是射频系统中重要组成部分，也是实现难度最大，价格最昂贵的部分。
功率放大器具有非常明显的非线性特性。
当输入信号功率较大时，功放就会进入饱和区甚至截止区，产生严重的非线性失真。
为了保证功放工作在线性区中，往往需要控制功放输入信号的功率大小。
这对于恒定包络调制方式的信号，如GSM中使用的GMKS调制方式，并不是困难的事情;但对于高APR 的信号来说情况就不一样了。
功放为了能够容纳信号的高APR，保证即使是信号的峰值功率来临的时刻功放仍然不会进入饱和区，就必须将功放的平均输入功率控制一个在较低的水平上，也就是通常所说的回退较多的功率。
这样做会大大降低功放的效率，而且增加了功放的成本。
一个可行办法是采用预失真技术,即采用适当的外围电路,对放大器的非线性特性进行线性化纠正,从而在电路整体上呈现对输入信号的线性放大效果。
目前在数字预失真技术的研究领域，常用的仿真方法使通过MATLAB来仿真数字预失真算法，而功放模型就只能使用提取的数学模型。
幅度失真仿真分析报告一、仿真背景与目的在电子工程和通信领域，信号的幅度失真是常见的问题之一。
幅度失真可能会对信号的质量和完整性造成严重影响，进而影响系统的性能。
本报告旨在通过对信号幅度失真的仿真分析，深入了解幅度失真的产生原因、影响以及如何进行补偿。
二、仿真方法与模型本次仿真采用Matlab软件进行，主要基于以下模型：1.理想信号模型：我们首先定义了一个理想的信号，作为对比基准。
2.幅度失真信号模型：在理想信号的基础上，我们通过调整信号的幅度，模拟出不同程度和类型的幅度失真。
3.补偿器模型：为了抵消幅度失真的影响，我们设计了一个基于逆特性的补偿器。
该补偿器的主要功能是恢复失真信号的原始幅度。
三、仿真结果与分析1.幅度失真类型与程度：我们模拟了三种类型的幅度失真：削波失真、饱和失真和线性失真。
通过调整幅度失真程度，我们发现随着失真程度的增加，信号的质量和性能逐渐下降。
2.补偿器性能：我们对补偿器的性能进行了评估。
在加入补偿器后，失真信号的幅度得到了不同程度的恢复。
其中，削波失真和饱和失真的恢复效果较为明显，而线性失真的恢复效果略差。
这可能是因为线性失真是由系统线性畸变引起的，难以通过简单的逆特性补偿。
3.系统性能改善：在加入补偿器后，我们发现系统的整体性能得到了显著改善。
具体来说，信噪比（SNR）和误码率（BER）等关键性能指标均有所提升。
这表明幅度失真的补偿对于提高系统性能具有重要意义。
四、结论与建议本次仿真分析表明，幅度失真对信号的质量和系统性能具有显著影响。
通过对不同类型的幅度失真进行模拟和分析，我们发现削波失真、饱和失真的补偿效果较好，而线性失真的补偿较为困难。
在实际应用中，应根据具体的失真类型和程度，选择合适的补偿方法和策略。
为了进一步改善系统性能，我们建议在设计和优化系统时，充分考虑和预防幅度失真的产生。
例如，可以通过优化系统的线性动态范围、选择合适的放大器增益和设置合理的信号电平等方法，降低幅度失真的风险。
基于神经网络的数字预失真模型验证数字预失真（Digital Pre-Distortion，简称DPD）技术是一种用来抵消无线通信系统中功率放大器产生的非线性失真的方法。
它能提高无线信号传输质量，降低功耗，并且能够适应复杂的通信场景。
神经网络是一种强大的工具，能够在模型训练和预测中发挥重要作用。
本文将探讨基于神经网络的数字预失真模型验证方法。
一、数字预失真技术简介数字预失真技术通过引入逆模型，对信号进行预处理，使功放输出的信号与原始信号尽可能保持线性关系。
这种方法能够降低功率放大器非线性失真带来的误码率增加、功耗增加等问题。
二、神经网络在数字预失真中的应用神经网络是一种用于模式识别和函数逼近的算法，具有强大的非线性建模能力。
在数字预失真中，神经网络可以通过学习输入和输出之间的关系，生成一个功能强大的预失真模型。
1. 数据集准备为了训练神经网络，我们需要准备一组带有已知输入和输出的样本数据。
这组数据应当包含大量的不同输入和输出组合，以便神经网络能够学习到各种不同情况下的预失真关系。
2. 网络结构设计根据预失真系统的需求，我们可以设计不同种类的神经网络结构。
例如，可以选择多层感知机（Multilayer Perceptron，简称MLP）结构，也可以选择卷积神经网络（Convolutional Neural Network，简称CNN）结构。
3. 模型训练使用准备好的数据集和设计好的网络结构，我们可以对神经网络进行训练。
训练过程中，神经网络会不断调整自身的参数，以使得输入和输出之间的误差尽可能小。
4. 模型验证训练完成后，我们需要对神经网络进行验证，以评估其在未知数据上的性能。
通常会将一部分数据从训练集中分离出来作为验证集，用于评估神经网络的泛化能力。
三、数字预失真模型验证的意义与挑战数字预失真模型验证是保证预失真系统性能的重要环节。
通过验证，可以确保预失真模型的准确性和可靠性，提高整个系统的性能。
1. 意义数字预失真模型验证可以帮助我们确定预失真系统的设计是否满足要求，是否能够在实际应用中有效降低功放带来的非线性失真。
双环路模拟预失真器在3G功放中的研究张雪;王峰【摘要】预失真是目前3G功放中的主流线性化技术之一.文章介绍了一种双环路模拟预失真方案,从理论和实践上进行了推理与验证,分析了目前实验电路存在的问题,并提出了改进的措施.实验结果表明,该方案能使某3G功放的三阶互调失真比(IMD3)改善20 dB,对宽带码分多址(WCDMA)信号的邻道功率泄漏比(ACLR)改善近5 dB,可基本满足指标的要求.【期刊名称】《光通信研究》【年(卷),期】2007(000)001【总页数】4页(P67-70)【关键词】预失真;功率放大器;线性化;双环控制;相位失真【作者】张雪;王峰【作者单位】武汉邮电科学研究院,湖北,武汉,430074;武汉虹信通信技术有限责任公司,湖北,武汉,430074【正文语种】中文【中图分类】TN925第三代移动通信(3G)与前几代移动通信系统相比，其主要优势是能够实现大容量的高速数据通信。
系统容量越大，就需要采用频谱效率更高的线性化调制技术和多载波调制技术，这使得射频传输信号的带宽大，峰均比高。
同时，与单纯的语音通信相比，误码率对数据通信的影响更大。
所有这些，都对系统的线性度提出了更高的要求。
系统的非线性失真将在带内和带外产生干扰频谱分量，带内分量引起码间干扰，导致误码率上升；带外分量则扩展频谱，引起邻道干扰。
功放作为发射机的主要非线性单元，其线性度的改善在性能和成本上对整个系统都至关重要。
对高功率功放(HPA)而言，要提高效率，除了功放本身采用效率增强技术，如Doherty放大器[1]、自适应偏置等外，还可以在一定的功率回退条件下使用线性化技术。
已实用的线性化技术主要包括前馈(FeedForward)、数字预失真(Digital Predistortion)和模拟预失真(Analog Predistortion)。
前馈与数字预失真的电路及控制复杂，成本高，效率低。
相比而言，模拟预失真由于采用了开环模式，所以效率高，线性带宽宽，电路相对简单且成本较低。
应用Matlab分析声音文件的失真
康洁
【期刊名称】《南京工业职业技术学院学报》
【年(卷),期】2005(005)002
【摘要】Mat1ab是一个非常强大的计算和分析工具,可以应用于分析声音数据的失真.通过提取调解信号信封文件的幅度,应用Matlab分析不同频率段的声音文件,从而找出了一种分析声音文件的新方法.
【总页数】3页(P70-72)
【作者】康洁
【作者单位】广东外语外贸大学,教育技术中心,广东,广州,510420
【正文语种】中文
【中图分类】TN912.34
【相关文献】
1.SPWM控制算法的Matlab仿真和失真度分析 [J], 余乐咏;张小妍;范明;季国林
2.基于电度表校验台用PWM电源失真问题的解决措施及MATLAB仿真分析 [J], 白亚梅;张昌玉
3.技术研究与应用：信息隐藏于声音文件的实现方法 [J], 刘忆宁
4.SPWM控制算法的MATLAB仿真和失真度分析 [J], 张海燕; 禹健
5.WAVE声音文件格式的分析及其合成 [J], 王先全;李建蜀
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于星座图分割的有记忆数据预失真方法
胡西阁;吴增印
【期刊名称】《国外电子测量技术》
【年(卷),期】2011(30)12
【摘要】针对无线通信中有记忆功率放大器对16QAM信号造成的非线性失真,使用有记忆的数据预失真进行补偿,在此基础上提出一种基于星座图分割的有记忆数据预失真方法,可以大幅减少预失真值查找表的计算量和存储量,提高自适应收敛速度。
仿真结果表明该方法能有效减小带内失真和补偿记忆效应,在误码率为10-4数量级时,相比于无记忆数据预失真,信噪比改善约2dB。
【总页数】4页(P22-24)
【关键词】功率放大器;16QAM;数据预失真;星座图分割
【作者】胡西阁;吴增印
【作者单位】中国空间技术研究院西安分院
【正文语种】中文
【中图分类】TN927
【相关文献】
1.记忆功放的BP神经网络分离预失真方法 [J], 崔华;赵祥模;艾渤
2.无线通信中有记忆功率放大器的一种预失真方法 [J], 金哲;宋执环;何加铭
3.一种有效的基于宽带功率放大器强记忆效应特性的PMEC预失真方法 [J], 都天骄;于翠屏;刘元安;高锦春;黎淑兰
4.一种宽带OFDM系统中记忆非线性功放的预失真方法 [J], 张念华;任智源
5.基于记忆多项式模型的选择自适应预失真系统 [J], 易胜宏;张红升;孟金;马小东因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
用于多比特正交发射机的基于图形转换的全自动预失真技术沈逸磊;薛盼;叶峰;洪志良
【期刊名称】《复旦学报：自然科学版》
【年(卷),期】2017(56)6
【摘要】多比特正交架构是全数字发射机方案中最有前景的一种,但因为存在着显著的非线性,而需要复杂的二维预失真,并且前人提出的迭代测量法建立预失真表时间长约1ms.本文提出了图样转换的方案来解决预失真表建立时间过长的问题.本文方案将预失真表的建立时间缩短到20μs之内,同时对7.2dB PAPR和40MHz带宽的长期演进(Long Term Evolation,LTE)信号,布局前仿真中预失真后信号带内误差能减少到-30.07dB.本文方案不仅节省了预失真过程的时间和功耗,也使多比特正交发射机预失真表的实时建立首次成为可能.
【总页数】7页(P725-731)
【关键词】全数字发射机;多比特正交功放;二维预失真;图样转换
【作者】沈逸磊;薛盼;叶峰;洪志良
【作者单位】复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TN4
【相关文献】
1.数字电视发射机功放的预失真技术研究 [J], 吴钢锋;虞强;沈海根
2.基于数字预失真的发射机I/Q不平衡矫正 [J], 陈雷;岳光荣;唐俊林;李少谦;宋志
群;曾媛
3.预失真技术在数字电视发射机中的应用研究 [J], 方耀;汪立新;郭明卫;宋钦涛
4.数字电视发射机自适应预失真技术 [J], 马波
5.数字预失真技术对行波管发射机信号质量的影响研究 [J], 杨瑜;曾辉;朱维;唐佳;陈国斌;来晋明
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一种基于QR-RLS算法的多项式预失真方法
韩国玺;刘春生
【期刊名称】《电子信息对抗技术》
【年(卷),期】2010(25)3
【摘要】在传统预失真技术的基础上,提出了一项基于QR-RLS算法的多项式预失真方法.该算法利用Givens旋转技术对输入信息矩阵进行QR分解,避免了传统RLS算法中对其自相关矩阵的求逆运算,提高了数值的稳定性,并且降低了运算的复杂性,提高了运算速度.计算机仿真分析表明,QR-RLS多项式预失真算法对互调失真的抑制依然有非常好的效果.
【总页数】5页(P31-34,44)
【作者】韩国玺;刘春生
【作者单位】电子工程学院,合肥,230037;电子工程学院,合肥,230037
【正文语种】中文
【中图分类】TN72
【相关文献】
1.基于自适应遗传算法多项式预失真技术研究 [J], 秦贞良;张涛;刘艳平;刘之华
2.一种基于多项式的预失真算法 [J], 赵新锋
3.一种基于RLS算法的多项式预失真技术 [J], 贾建华;王强
4.基于QR-RLS算法的预失真模型 [J], 王敏;王联国;刘成忠
5.一种基于正交多项式的自适应预失真方法 [J], 何华明;唐亮;张春生;俞凯;卜智勇
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
Tuner 采集数据的预失真仿真分析
首先说明一下，预失真算法通过训练查找表LUT来补偿因功放工作在较大功率时引入的非线性影响，造成频谱的带外谐波干扰及带内信号失真。
目前训练LUT的算法使用的是最小二乘法，通过迭代使得误差的平方值达到最小，在这个过程中，需要实时地由输入信号通过中间计算获得输出信号，再将输出信号反馈回来，通过计算误差更新LUT，最终得到比较好的预失真器的系数。
简单来说，预失真算法是一个实时反馈迭代的过程。
目前因为预失真反馈回路需要硬件设备的支持，实验室暂时不具备应对真实情况下的预失真算法的测试验证条件。
本次通过Tuner采集到一段功放工作于非线性状态下（输入信号功率加大，造成SNR低于10dB）的数据，来分析预失真算法的实际效果，从原理上来看本来是不能真实反映当前算法的效果的，但是也希望通过本次实验来发现一些问题，能够对以后的工作有所帮助和启发。
一、验证非实时反馈时预失真算法的效果
之前仿真的Matlab算法中，训练LUT的算法是通过实时反馈信号来计算的，如果反馈信号不能及时反馈到LUT的更新，从原理上来分析，顶多只能得到输入数据与输出数据的误差的多次平均结果，而不是通过迭代来使得误差最终达到最小值的状态，势必使得预失真效果大打折扣。
为了验证这种猜测，对Matlab仿真模型进行了修改，模拟这种状况下预失真的工作状态。
图1仿真平台非实时反馈结果（无频偏无时延）
如图1所示，这种情况下，预失真算法基本上行对功放的非线性影响基本补偿效果不明显，而且频谱上感觉底噪被拉高了，比起实时反馈条件下的预失真算法，差别比较明显：
图2仿真平台实时反馈结果（补偿了频偏和时延）
二、分析Tuner采集数据
1. 整数时延估计（信号同步）
整数时延估计是为了使得采集数据和发端原始信号对齐。
这里采用了只用信号的符号的算法，对信号之间的幅度差并不关心，同步结果如下：
从同步结果来看，峰值比较明显，通过仿真数据验证，整数时延估计结果是正确的。
2. 频偏估计
从估计过程来看，基本上能够达到相对稳定，最终结果在±0.8Hz范围内波动，准确度没有Matlab模型的仿真结果大。
这里怀疑是功放输出之后到Tuner采集时，中间引入的误差、噪声成分比较复杂，继而影响到采集信号的频偏估计结果。
从估计结果来看，频偏大概在1.42kHz左右。
3. 分数时延估计
分数时延估计的结果，暂时无法验证其准确性，结果在-0.3~-0.4之间。
4. 信号的AM/AM特性和AM/PM特性
这两个特性反映了功放的非线性，不过从Tuner采集数据的分析结果来看，看不出来非线性的特征，结果比较乱（可能是频偏、采样偏差等因素影响）：
与之对比，Matlab仿真模型的功放AM/AM特性和AM/PM特性如下图所示
5. LUT训练结果
可能由于频偏、噪声的干扰比较大，加上非实时训练的原因，LUT训练的幅度和相位结果均不够准确，特别是相位结果，感觉比较混乱：
与之相比，利用Matlab模型仿真时获得的比较准确的LUT训练结果如下：
6. 经预失真处理后发端信号的频谱
三、发射信号做预失真处理
预失真处理之后的发端数据作为新的发端数，由信号发生器发送给功放，再由Tuner接收，接收机的SNR改善了接近2dB。
结果如下：
原始信号通过功放后的频偏
原始信号经接收机解调后测得的SNR
预失真处理后发射信号通过功放后的频谱
预失真处理后信号经接收机解调后测得的SNR
从结果来看，虽然预失真处理过程中，频偏估计和训练结果均不理想，但是接收端SNR还是有所提高。
四、总结
通过Tuner采集的数据训练预失真器，然后将发端数据经过预失真后再次发送并测试性能，从测试结果来看SNR有接近2dB的提高。
当前可能存在的问题：
1.预失真器的反馈信号不是实时反馈，预失真训练LUT的过程中无法改变反
馈信号，失去了原算法通过迭代使误差达到最小的原理支持，使得预失真的最终效果不好；
2.从Tuner采集的信号中，不仅包含由功放带来的非线性影响，还包括Tuner
处理信号过程中造成的采样偏差、噪声、频偏等影响，故而更加降低了预失真器的性能。
尹华镜
2017-1-5。
