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频域选择性压缩采样的数字预失真计算优化
频域选择性压缩采样：数字预失真计算优化
摘要：数字预失真技术被广泛应用于通信系统中，以提高信道容量和降低误码率。其中，选择性压缩采样被认为是一种高效、有效的数字预失真技术。本文针对频域选择性压缩采样的数字预失真计算进行优化研究。首先，介绍了频域选择性压缩采样的基本原理和优点，然后详细分析了数字预失真计算过程中存在的瓶颈，包括FFT、滤波器、压缩和逆FFT等。为了优化这些瓶颈，提出了一种基于FFT特性和滤波器系数的数字预失真计算优化方案，并给出了详细的数学模型。最后，通过实验验证了该方案的优越性能，表明该方案可以在保证压缩效果的同时，提高计算速度和降低计算复杂度。关键词：数字预失真；选择性压缩采样；FFT；滤波器；计算优化。
1.引言
数字预失真技术是一种在通信系统中应用广泛的技术，其目的是通过预先处理信号，以降低注入到信道中的干扰和噪声，从而提高信道容量和降低误码率。目前，数字预失真技术已经被广泛应用于无线通信、光纤通信、调制解调、信号处理等领域。
其中，选择性压缩采样被认为是一种高效、有效的数字预失真技术。这种技术的基本原理是：在信号的频域中，对于一些高能信号，可以采用压缩的方式，将其幅度降低，并通过逆FFT变换到时域中，从而达到预处理的目的。这种预处理方法具有较高的信噪比和抗干扰性能，通常被应用于多路复用系统、高速数字信号传输系统等。
然而，频域选择性压缩采样的数字预失真计算过程存在一些瓶颈，这些瓶颈导致计算复杂度很高，大大降低了计算速度。这些瓶颈包括FFT计算、滤波器、压缩和逆FFT等。因此，本文旨在研究频域选择性压缩采样的数字预失真计算优化问题，以提高计算效率、降低计算复杂度。
2.频域选择性压缩采样的基本原理和优点
2.1基本原理
频域选择性压缩采样的基本原理可以归结为以下几个步骤：
（1）信号转换到频域
（2）选择性压缩高能频率信号
（3）逆FFT变换到时域
（4）加入噪声后发送
在选择性压缩高能频率信号的过程中，通常会使用阈值法进行处理。具体来说，就是设定一个阈值，对于高于该阈值的频率，采用压缩的方式将其幅度降低，对于低于该阈值的频率，则不进行处理。通过这种方式，可以达到有效地减少高能信号干扰的目的。
2.2优点
选择性压缩采样具有以下优点：
（1）提高信噪比：通过压缩高能频率信号，可以达到有效地防止高能信号干扰低能信号的目的，从而提高信噪比。
（2）提高容量：通过降低干扰和噪声，可以提高信道容量，从而提高数据传输速度。
（3）降低误码率：通过有效地减少干扰和噪声，可以降低误码率，从而提高数据传输质量。
3.数字预失真计算过程中存在的瓶颈
在数字预失真计算过程中，存在一些瓶颈会导致计算复杂度很高，大大降低计算速度。这些瓶颈主要包括FFT计算、滤波器、压缩和逆FFT等。下面我们详细分析这些瓶颈：
3.1FFT计算
FFT计算是将信号从时域转换到频域的过程。这个过程的计算复杂度为O(NlogN)，其中N为信号长度。对于更长的信号，计算时间会更长。FFT计算是选择性压缩采样整个预处理过程中最为耗时的一个步骤，这会对计算速度产生较大影响。
3.2滤波器
滤波器是选择性压缩采样预处理的关键部分。在这个过程中，需要对高能频率信号进行压缩，并保持低能信号不变。这个过程需要对频域信号进行滤波，从而达到处理的目的。滤波器的设计和实现会对计算速度产生影响。
3.3压缩
选择性压缩是整个预处理过程的核心，也是瓶颈之一。这个过程需要对高能频率信号进行压缩，从而达到处理的目的。由于高能频率信号幅度较高，所以压缩过程需要较大的计算量，这会影响计算速度。
3.4逆FFT
逆FFT是预处理过程的最后一个步骤，它将压缩后的频域信号变换到时域中，从而得到预处理后的信号。逆FFT计算的时间和FFT计算相同，也是选择性压缩采样预处理中的计算耗时步骤之一。
4.数字预失真计算优化方案
为了优化这些瓶颈，提高选择性压缩采样的计算速度和降低计算复杂度，我们提出了一种基于FFT特性和滤波器系数的数字预失真计算优化方案。
4.1基于FFT特性的选择性压缩采样计算方案
FFT具有对称性和周期性的特征。根据这个特性，可以将FFT计算分为两个部分：一个是正半轴部分，另一个是负半轴部分。这种分组有助于优化选择性压缩采样的计算效率。
步骤如下：
（1）将输入信号x分为两部分，一部分是x1，另一部分是x2
（2）对两部分信号分别进行FFT计算
（3）将x1和x2的结果组合起来得到整个信号的FFT结果y
（4）将y分为两部分，一部分是y1，另一部分是y2
（5）对y1进行选择性压缩处理
（6）将y1与y2组合起来得到最终处理结果
由于FFT具有周期性和对称性的特征，这样的分组可以减少计算量，提高计算效率。
4.2基于滤波器系数的选择性压