IMT-A射频收发系统中数字预失真技术的设计与FPGA实现

论文摘要

功率放大器在无线通信系统中是不可或缺的器件,同时也是一种非线性记忆器件。这种非线性特性将导致频谱再生,对邻信道产生干扰,同时还会产生带内失真使系统误码率增加。随着移动通信技术的发展,尤其是应用了宽带数字传输技术（如OFDM等）和高频谱效率的调制方式（如QPSK和M-QAM等）以后,现代通信系统对功率放大器的线性度提出了越来越高的要求。此外,现代无线通信还要求功率放大器兼顾高效率,因此对功率放大器线性化处理的需求越来越高。数字预失真技术作为射频功率放大器最有效的线性化技术之一,受到人们的广泛关注和重视,同时由于其性能优异、易实现、成本较低等优点,已成为当前主流的功放线性化解决方案。本文针对应用于IMT-Advanced宽带射频收发系统中的数字预失真系统进行了深入研究,主要研究内容包括：1、针对预失真系统中链路延迟问题本文提出了新型功放时间延迟估计算法,该算法可以处理数字预失真系统中功放输入输出信号采样率不用的情况,并在相关性运算中通过加减运算代替传统的乘累加运算,降低了算法复杂度,且算法性能稳定；2、搭建了功放预失真算法验证系统,对数字预失真算法进行实际性能验证,评估ACPR等指标的改善情况,对后续算法的改进及硬件实现具有指导意义；3、设计了数字预失真算法的FPGA实现方案,并进行了优化,从算法的仿真分析到算法的FPGA设计都给出了详细的分析和说明,最终从时序及处理结果比对验证等方面对该方案做了性能验证测试,结果满足设计要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 IMT-Advanced标准简介
• 1.3 数字预失真技术研究现状
• 1.4 本文的主要内容和安排
• 第二章 功率放大器特性分析
• 2.1 功率放大器简介
• 2.2 功率放大器的非线性特性及失真
• 2.2.1 功放非线性特性描述
• 2.2.2 功放非线性对通信系统的影响
• 2.2.3 功放线性度主要评价指标
• 2.3 功率放大器的记忆效应
• 2.4 功率放大器的线性化技术
• 2.4.1 前馈法
• 2.4.2 预失真
• 2.5 本章小结
• 第三章 新型时间延迟算法及性能验证系统
• 3.1 传统时间延迟估计算法
• 3.2 新型功率放大器时间延迟估计算法
• 3.2.1 算法原理介绍
• 3.2.2 算法性能仿真
• 3.3 基带数字预失真系统的功能验证系统
• 3.3.1 功能验证系统结构
• 3.3.2 验证系统测试及部分结果
• 3.4 本章小结
• 第四章 DPD系统方案设计
• 4.1 数字基带预失真算法原理分析
• 4.1.1 功放行为模型选择
• 4.1.2 数字基带预失真算法的数学原理
• 4.2 数字基带预失真算法的MATLAB仿真分析
• 4.2.1 算法性能仿真
• 4.2.2 算法参数影响仿真
• 4.3 DPD系统硬件实现方案设计
• 4.3.1 DPD滤波模块的FPGA设计及实现
• 4.3.2 DPD参数估计模块的FPGA设计及实现
• 4.3.3 DPD系统FPGA内部时序设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 DPD硬件系统的性能测试
• 5.1 系统测试步骤
• 5.2 系统具体测试结果
• 5.3 系统测试结论
• 第六章 论文总结与未来展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表论文