本发明涉及无线通信，具体涉及一种面向动态资源管理的数字预失真补偿方法。
背景技术：
1、无线通信中的动态资源十分有限，经过近几十年的研究，目前通信领域主要的动态资源管理技术包含频域资源管理(如跳频技术)、空间处理(如自适应天线技术和分离技术等)、以及人工智能辅助动态资源管理处理(如基于强化学习的动态资源管理技术和基于深度强化学习的智能资源分配决策等)。然而，以上方法没有考虑到通信系统的资源快速切换的特点，输入信号的频点、功率、带宽等特征需要频繁变换以适应不同的任务需求。
2、功率放大器(power amplifier，pa)作为无线通信系统中不可或缺的元器件，为传输信号提供充足的功率，以确保接收器可以收集具有相对较好的信噪比信号。然而，pa在工作点接近饱和时的非线性和记忆效应将导致发射信号的带内失真和频谱展宽，进而降低通信质量。在动态资源受限条件下，功率放大器输入信号的特征需要频繁变化，使得功率放大器的非线性特性难以实时预测。
技术实现思路
1、本发明所要解决的是在动态资源有限的前提下，通信信号需要频繁变换输入信号的功率和带宽等特征，存在的多状态非线性失真的问题，提供一种面向动态资源管理的数字预失真补偿方法。
2、为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
3、面向动态资源管理的数字预失真补偿方法，包括步骤如下：
4、步骤1、利用迭代学习控制理论辨识功率放大器的预失真信号矩阵c；
5、步骤2、采集离线状态下的功率放大器的输入信号矩阵x和功率放大器的输出信号矩阵y；
6、步骤3、基于功率放大器的输入信号矩阵x，使用广义记忆多项式基函数构建方法构建功率放大器的输入基函数矩阵φ；
7、步骤4、利用主成分分析法对功率放大器的输入基函数矩阵φ进行主成分提取，得到共享特征矩阵a；
8、步骤5、根据共享特征矩阵a、以及功率放大器的输入基函数矩阵φ和输出信号矩阵y，求解功率放大器的特征系数矩阵ω，即：
9、ω＝[(φa)h(φa)]-1(φa)hy
10、步骤6、根据功率放大器的特征系数矩阵ω确定预失真生成器的特征系数基函数矩阵w；其中预失真生成器的特征系数基函数矩阵w＝[w1,…,wt,…,wt]中状态t下的预失真生成器的特征系数基函数wt为：
11、
12、步骤7、根据功率放大器的预失真信号矩阵c和输入基函数矩阵φ、以及预失真生成器的特征系数基函数矩阵w，求解预失真生成器β，即：
13、β＝(φhφ)-1φhcwh(wwh)-1
14、步骤8、将预失真生成器β部署在功率放大器之前；在进行信号放大时，先将待放大信号送入预失真生成器β生成预失真信号，再将生成的预失真信号送入功率放大器得到补偿放大信号；
15、上述式中，ω为功率放大器的特征系数矩阵，φ为功率放大器的输入基函数矩阵，a为共享特征矩阵，y为输出信号矩阵；wt为状态t下的预失真生成器的特征系数基函数，ωt为状态t下功率放大器的特征系数向量，ωt(1)为状态t下功率放大器的特征系数向量的第1个特征系数，|ωt(1)|为状态t下功率放大器的特征系数向量的第1个特征系数的幅值，pg+1为预失真生成器的非线性阶数的数量；β为预失真生成器，c为功率放大器的预失真信号矩阵；(·)h表示共轭转置，(·)-1表示逆矩阵，(·)t表示转置。
16、上述步骤1中，状态下t功率放大器的预失真信号ct的辨识过程如下：
17、步骤1.1、令k＝1，且第1次迭代的功率放大器的输入信号u1为：
18、u1＝vd/gavg
19、步骤1.2、将第k次迭代的功率放大器的输入信号uk输入功率放大器，得到第k次迭代的功率放大器的输出信号vk；
20、步骤1.3、计算第k次迭代的功率放大器的输出信号vk与功率放大器的理想输出信号vd的归一化均方误差：
21、如果该归一化均方误差小于等于设定的归一化均方误差阈值，则将第k次迭代的功率放大器的输入信号uk作为状态t下功率放大器的预失真信号ct；
22、否则，转至步骤1.4；
23、步骤1.4、计算第k次迭代的功率放大器的输出误差ek为：
24、ek＝vd-vk
25、步骤1.5、利用第k次迭代的功率放大器的输出误差ek对第k次迭代的功率放大器的输入信号uk进行补偿，得到第k+1次迭代的功率放大器的输入信号uk+1：
26、uk+1＝uk+γek
27、步骤1.6、令k＝k+1，并返回步骤1.2；
28、式中，vd为功率放大器的理想输出信号，gavg为期望平均输出功率下放大器的平均增益，vk为第k次迭代的功率放大器的输出信号，uk为第k次迭代的功率放大器的输入信号，ek为第k次迭代的功率放大器的输出误差，γ为学习步长，t＝1,2,…,t，t为状态数。
29、上述学习步长γ满足以下条件：
30、
31、式中，gavg为期望平均输出功率下放大器的平均增益。
32、与现有技术相比，本发明首先针对动态资源受限条件下需要频繁改变功率放大器输入信号状态的问题，根据迭代学习控制理论辨识多状态预失真信号；然后采集多状态功率放大器的输入信号和输出信号，以及辨识的多状态预失真信号，并结合主成分分析提取共享特征矩阵后构建预失真生成器；最后将预失真生成器部署在功率放大器前，利用预失真生成器对多状态输入信号进行非线性补偿，使功率放大器的非线性特性得到矫正。本发明综合考虑了在探测以通信信号为代表的通信信号时，噪声与非线性失真对探测结果的影响，能在无线通信系统动态资源受限条件下极大降低预失真模块使用的乘法器数量，功率放大器输入信号的状态需要改变时以较低复杂度更新预失真信号，能很好的消除噪声与非线性失真，极大提升信号质量。
1.面向动态资源管理的数字预失真补偿方法，其特征是，包括步骤如下：
2.根据权利要求1所述的面向动态资源管理的数字预失真补偿方法，其特征是，步骤1中，状态下t功率放大器的预失真信号ct的辨识过程如下：
3.根据权利要求2所述的面向动态资源管理的数字预失真补偿方法，其特征是，学习步长γ满足以下条件：
