如何实现射频功率放大器的基带自适应预失真技术

功率放大器是通信系统中最重要的器件，存在固有的非线性。非线性导致了信号带宽之外的频谱再生或扩展，对邻近信道造成干扰。同时，这种非线性在信号带宽内也造成失真，恶化了接收机的比特误码率。新型的传输格式，比如宽带码分多址（WCDMA）和正交频分复用（OFDM），由于具有较高的峰均功率比（PAPR）尤其容易受到非线性失真的影响，造成功率放大器记忆效应的产生，使功率放大器的特性发生变化，互调产物发生不平衡，同样引起失真。如果我们为了获得功率放大器所需的线性度，仅仅采用简单地回退方法，那么功率放大器的效率在高峰均功率比情况下将会是非常小。 为了获得高效率同时线性度比较好的功率放大器，通常可以采用线性化的方法来实现。数字预失真是所有线性化技术中性价比最好的一种，因此我们主要研究目标是数字预失真系统的实现。为了研究数字预失真系统，需要对功率放大器的非线性特性及其记忆效应有非常深入的理解，同时为了进行数字预失真系统的仿真，需要构建准确的功率放大器行为模型。本文就是对宽带功率放大器的非线性特性、记忆效应、行为模型以及数字预失真系统进行逐步展开研究的。 本文对功率放大器的非线性特性及其引起的失真、记忆效应的产生及其消除、行为模型的构建以及数字预失真系统仿真实现进行了全面的描述与研究。功率放大器非线性特性部分主要阐述了非线性特性的描述、非线性特征参数、非线性产生的失真产物、非线性分析方法等;功率放大器记忆效应部分主要分析了记忆效应的识别、产生的原因，给出了记忆效应消除的方法;功率放大器的行为模型部分主要对当前提出的典型行为模型进行的分析和比较;数字预失真系统与仿真实现部分主要分析了当前主要的线性化技术并进行了比较，对数字射频预失真系统和数字基带预失真系统在MATLAB环境下进行了系统构建并进行了仿真。 本文的主要工作在于： 1.分析了功率放大器的非线性特性以及产生失真的情况，即随着输入功率的增加，互调产物失真增大，频谱恶化，分析了功率放大器记忆效应的存在。阐述了预失真技术的原理，着重研究了基于查询表的预失真器实现方法。 2.提出了基于简化Volterra级数的查询表放大器预失真线性化方法。一般形式的Voiterra模型由于参数数量庞大，很难直接用于高阶有记忆预失真器设计。本文由简化的Volterra级数导出了一种查找表的构建方法。该方法首先结合放大器自身的特性，对一般形式的Volterra模型进行简化，并在此基础上构建查找表预失真器。预失真系统的实现采用间接学习结构，并运用归一化最小二乘算法更新预失真器参数，以提高线性化系统实时跟踪功放特性变化的能力，减小在线辨识所需的数据存储空间和计算量。最后，通过计算机仿真，验证了所建立的预失真方法的有效性。 　　功率放大器是通信系统中最重要的器件，存在固有的非线性。非线性导致了信号带宽之外的频谱再生或扩展，对邻近信道造成干扰。同时，这种非线性在信号带宽内也造成失真，悉化了接收机的比特误码率。新型的传输格式，比如宽带码分多址（WCDMA）和正交频分复用（OFDM），由于具有较高的峰均功率比（PAPR）尤其容易受到非线性失真的影响，造成功率放大器记忆效应的产生，使功率放大器的特性发生变化，互调产物发生不平衡，同样引起失真。如果我们为了获得功率放大器所需的线性度，仅仅采用简单地回退方法，那么功率放大器的效率在高峰均功率比情况下将会是非常小。 　　为了获得高效率同时线性度比较好的功率放大器，通常可以采用线性化的方法来实现。数字预失真是所有线性化技术中性价比最好的一种，因此我们主要研究目标是数字预失真系统的实现。为了研究数字预失真系统，需要对功率放大器的非线性特性及其记忆效应有非常深入的理解，同时为了进行数字预失真系统的仿真，需要构建准确的功率放大器行为模型。本文就是对宽带功率放大器的非线性特性、记忆效应、行为模型以及数字预失真系统进行逐步展开研究的。 　　本文对功率放大器的非线性特性及其引起的失真、记忆效应的产生及其消除、行为模型的构建以及数字预失真系统仿真实现进行了全面的描述与研究。功率放大器非线性特性部分主要阐述了非线性特性的描述、非线性特征参数、非线性产生的失真产物、非线性分析方法等；功率放大器记忆效应部分主要分析了记忆效应的识别、产生的原因，给出了记忆效应消除的方法；功率放大器的行为模型部分主要对当前提出的典型行为模型进行的分析和比较；数字预失真系统与仿真实现部分主要分析了当前主要的线性化技术并进行了比较，对数字射频预失真系统和数字基带预失真系统在MATLAB环境下进行了系统构建并进行了仿真。本文的主要工作在于： 　　1.分析了功率放大器的非线性特性以及产生失真的情况，即随着输入功率的增加，互调产物失真增大，频谱恶化，分析了功率放大器记忆效应的存在。阐述了预失真技术的原理，着重研究了基于查询表的预失真器实现方法。 　　2.提出了基于简化Velterra级数的查询表放大器预失真线性化方法。一般形式的Voiterra模型由于参数数量庞大，很难直接用于高阶有记忆预失真器设计。本文由简化的Volterra级数导出了一种查找表的构建方法。该方法首先结合放大器自身的特性