射频功率放大器的数字预失真技术研究

• 作 者: 唐可然
• 机 构: 重庆大学
• 出 处: 重庆大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 射频功率放大器 数字预失真技术 传输性能 LMS算法 指数加权因子

现代移动通信技术的高速发展使得无线通讯的传输信道和频谱资源日益紧张。拥有高速率数据传输和较高频谱利用率的QAM、OFDM等非恒定包络的调制技术得到广泛运用。射频功率放大器作为无线通信系统中的关键器件，由于其非线性特性，会导致调制信号产生带内失真和带外频谱扩展。带内失真使系统误码率增加，降低系统传输性能；带外频谱扩展会产生严重的邻信道干扰，降低频谱的利用率。因此对功率放大器的线性化技术研究成为当代通信技术的一个重要方向。　　针对功放的非线性特性重点研究了具有线性度良好、效率高、全自适应等诸多优点的数字预失真技术。首先全面、详细地研究了功率放大器的非线性特性包括：谐波失真、互调失真、AM/AM失真和AM/PM失真，讨论了功放的几个重要性能指标。分析了功率放大器的记忆效应，如产生热记忆效应和电记忆效应的原因。详细研究了功率放大器的几种无记忆型行为模型和有记忆型行为模型。然后研究了数字预失真技术的实现方法。分析了映射查找表、复数增益查找表、极坐标查找表的原理，讨论了直接学习结构和间接学习结构的多项式预失真技术，简单分析了基于神经网络算法的预失真系统。基于查找表法和多项式法分别设计了两种数字预失真方案。其中查找表法选择极坐标查找表和Saleh功放模型，自适应算法采用LMS和NLMS算法，通过仿真分析了部分参数对算法性能的影响。结果表明，预失真方案对系统线性度有明显改善，LMS和NLMS算法中的步长参数、迭代次数都会对算法造成影响，在相同参数条件下NLMS算法比LMS算法收敛速率更快。基于多项式法的数字预失真方案，考虑到功放具有的记忆效应，使用记忆多项式作为功放和预失真器的模型，利用间接学习结构，分析了基于仿射投影算法和RLS算法的预失真系统。仿真结果对比了预失真前后功放的非线性失真，分析了多重约束数对仿射投影算法以及指数加权因子对RLS算法的影响，然后在不同条件下比较了两种算法的性能。　　最后，对研究内容和经验进行了总结，指出了研究中的不足以及未来的研究工作方向。