基于数字预失真的功放性能改善研究

论文摘要

随着通信产业的不断发展,现代无线通信系统中广泛采用高频谱效率线性调制方式,对发射机的线性度提出了越来越高的要求。为了提高功率效率,一般让射频功率放大器在接近饱和点位置工作,此时功率放大器的非线性变得非常严重,引起多载波信号产生互调失真和频谱扩展,导致ACPR（ adjacent channel power ratio）升高,恶化接收机的误码率,对邻近的信道造成干扰。要解决功率效率和频谱效率间的矛盾,线性化技术显得尤为重要。在众多的功放线性化技术中,数字基带预失真技术精度高,适应性强,实现也相对简单,得到了广泛应用。本文对基于数字预畸变的功放性能改善技术的研究,主要工作包括:1、分析了无记忆功放模型和Wiener、Hammerstein、Wiener-Hammerstein、并联Wiener、记忆多项式等有记忆效应的功放模型特点。针对获得有记忆效应的非线性系统的反函数比较困难,本文采用间接学习架构实现有记忆效应功放数字预失真,这种方法的优点是不需要对功放的模型进行假设和参数估计。2、在现实中,预失真性能会受到由模拟器件（模拟滤波器,正交调制器）造成的信号失真影响。本文研究了直接上变频结构的发射机中与频率相关的增益/相位不平衡和直流偏置模型,并提出了两种构建补偿器的方法。这些技术能够有效的校正上变频模拟器件产生的失真,提高预失真器改善功放线性的性能。3、研究了记忆多项式预失真参数提取算法和算法复杂度的估算方法。最后在Wiener-Hammerstein和并联Wiener功放模型上对记忆多项式预失真器进行计算机仿真。仿真结果表明记忆多项式预失真器能够纠正功放存在的非线性失真和线性频率响应。记忆多项式预失真器至少能够改善两种虚拟功放的ACPR值20dB以上。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究课题的目的
• 1.2 课题的实用意义
• 1.3 国内外发展现状
• 1.4 论文的组织结构
• 2 常用的功放模型和理论基础
• 2.1 无记忆效应功放模型
• 2.2 无记效应忆功放预失真
• 2.2.1 无记效应忆功放的数据预失真
• 2.2.2 无记效应忆功放的信号预失真
• 2.3 有记忆效应功放模型
• 2.3.1 Wiener 模型
• 2.3.2 Hammerstein 模型
• 2.3.3 Wiener-Hammerstein 模型
• 2.3.4 并联 Wiener 模型
• 2.3.5 记忆多项式模型
• 2.3.6 Murray Hill 模型
• 2.4 有记忆效应的功放预失真
• 3 功放前端模拟器件的补偿
• 3.1 直接上变频发射机的模型
• 3.1.1 实 I/Q 信道模型
• 3.1.2 复数 I/Q 信道模型
• 3.1.3 直通/镜像信道模型
• 3.2 信道估计
• 3.3 I/Q 补偿器的构造
• 3.4 I/Q 补偿器的仿真
• 4 数字预失真的实现
• 4.1 记忆多项式模型
• 4.2 间接学习构架
• 4.3 预失真的结构
• 4.4 数字信号处理实现
• 4.4.1 算法实现流程
• 4.4.2 所需硬件资源的估算
• 4.4.3 硬件平台
• 5 记忆多项式数字预失真的仿真
• 5.1 记忆多项式数字预失真的训练序列
• 5.2 记忆多项式数字预失真的仿真
• 5.3 记忆多项式数字预失真讨论
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 未来工作展望
• 致谢
• 参考文献