WCDMA数字直放站中数字预失真研究及其FPGA实现

论文摘要

现代社会对各种无线通信业务的需求迅猛增长,这就要求无线通信在具有较高传输质量的同时,还必须具有较大的传输容量。这种需求要求在无线通信中必须采用效率较高的线性调制方式,以提高有限频带带宽的数据速率和频谱利用率,而效率较高的调制方式通常会对发端发射机的线性要求较高,这就使功率放大器线性化技术成为下一代无线通信系统的关键技术之一。在本文中,研究了前人所提出的各种功放线性化技术,如功率回退法、正负反馈法、预失真和非线性器件法等等,针对功率放大器对信号的失真放大问题进行研究,对比和研究了目前广泛流行的自适应数字预失真算法。在一般的自适应数字预失真算法中,主要有两类:无记忆非线性预失真和有记忆非线性预失真。无记忆非线性预失真主要是通过比较功率放大器的反馈信号和已知输入信号的幅度和相位的误差来估计预失真器的各种修正参数。而有记忆非线性预失真主要是综合考虑功率放大器非线性和记忆性对信号的污染,需要同时分析信号的当前状态和历史状态。在对比完两种数字预失真算法之后,文章着重分析了有记忆预失真算法,选择了其中的多项式预失真算法进行了具体分析推演,并通过软件无线电的方法将数字信号处理与FPGA结合起来,在内嵌了System Generator软件的Matlab/Simulink上对该算法进行仿真分析,证明了这个算法的性能和有效性。本文另外一个最重要的创新点在于,在FPGA设计上,使用了系统级设计的思路,与Xilinx公司提供的软件能够很好的配合,在完成仿真后能够直接将代码转换成FPGA的网表文件或者硬件描述语言,大大简化了开发过程,缩短了系统的开发周期。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• CONTENTS
• 1.绪论
• 1.1.课题研究的背景和意义
• 1.2.国内外发展的现状和态势
• 1.2.1.直放站的发展现状和态势
• 1.2.2.预失真线性化技术的发展现状和态势
• 1.3.本文的工作与结构
• 2.功率放大器的主要参数和线性化分析
• 2.1.功率放大器的特点及其分类
• 2.1.1.甲类功率放大器
• 2.1.2.乙类功率放大器
• 2.1.3.甲乙类功率放大器
• 2.1.4.其他新型功率放大器
• 2.2.功率放大器的主要参数
• 2.2.1.输出功率
• 2.2.2.功率效率
• 2.2.3.电压驻波比（VSWR）
• 2.2.4.邻道功率比（ACPR）
• 2.2.5.工作频率范围（Operating Frequency）
• 2.2.6.AM-AM（AM-PM）特性
• 2.2.7.互调特性
• 2.2.8.功率放大器非线性对通信系统的影响
• 2.3.功率放大器的线性化指标
• 2.3.1.概述
• 2.3.2.1dB压缩点（P1dB）
• 2.3.3.PAPR（Peak to Average Power Ratio）
• 2.4.功率放大器的线性化方法
• 2.4.1.前馈线性化技术
• 2.4.2.负反馈法
• 2.4.3.笛卡尔反馈技术
• 2.4.4.LINC技术（LinearAmplifier with Nonlinear Components）
• 2.4.5.包络消除恢复（EER）技术
• 2.4.6.Doherty技术
• 2.4.7.预失真技术[27]
• 3.数字预失真算法分析
• 3.1.功率放大器模型
• 3.1.1.无记忆模型
• 3.1.2.有记忆模型
• 3.2.自适应预失真算法介绍及其分析
• 3.2.1.查找表法（LUT法）
• 3.2.2.神经网络法
• 3.2.3.基于Hammerstein模型的自适应预失真算法
• 3.2.4.基于Volterra模型的自适应预失真算法
• 3.2.5.间接学习法
• 4.数字中频硬件平台设计
• 4.1.整体框图及其硬件设计
• 4.2.主要模块介绍
• 4.2.1.FPGA模块
• 4.2.2.AD/DA模块
• 4.2.3.时钟模块
• 4.2.4.监控模块
• 5.算法实现及其仿真分析
• 5.1.软件无线电
• 5.2.系统化设计
• 5.3.实现工具
• 5.4.算法选择
• 5.5.算法实现方法
• 5.5.1.基本模型及其功能模块划分
• 5.5.2.前向链路实现
• 5.5.3.反馈回路实现
• 5.6.算法仿真
• 5.6.1.仿真条件
• 5.6.2.仿真流程
• 5.6.3.仿真结果及其分析
• 6.总结和展望
• 6.1.本论文工作总结
• 6.2.后期工作展望
• 参考文献:
• 致谢: