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标题:
功率放大器非线性特性及预失真建模
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作者:
madio
时间:
2014-8-30 18:00
标题:
功率放大器非线性特性及预失真建模
摘 要:
, \9 T9 `9 D [4 a+ z
信号的功率放大是电子通信系统的关键功能之一,其实现模块称为功率放大
0 q4 r# d' m2 |3 w( v
器(PA,Power Amplifier),简称功放。为了提高功率放大器的效率,通常又要
1 P& I% p: O0 t! ` k* v. q, Z2 o
求其工作在饱和状态,这必然就会带来严重的非线性。功放的非线性失真会使得
3 R) x* W: Q1 ~$ M5 y" i
原始信号的频谱扩展,从而对邻近信道造成较大的干扰。功率放大器的线性化,
0 l6 @8 b- y4 N) ?& ]
是解决其效率和线性度矛盾的有效方法,能够使功放在输出高功率和高效率的同
3 A" k" |/ g. J' ?9 Z2 Y, Q
时,保持良好的线性度。常用预失真技术[1](Predistortion)。本文主要研究对象为
. ]6 t2 B6 L: j4 z; M. Z9 U" n
预失真技术中的功放模型的建立及预失真算法的研究。
. z! W4 _% E; g4 h6 J5 o
对于问题一,我们首先建立了无记忆功放的泰勒级数模型,利用最小二乘估
" g8 e$ \# U6 T8 A4 ] P
计得到不同阶数的NMSE 指标(图4.1),综合考虑选取阶数为10,此时
1 U& J% l, t7 f
NMSE=-94.5dB 。为了解决最小二乘估计阶数增加后的不稳定性,将观测矩阵正
7 S2 }' @( r9 l) n
交化后,采用最小二乘估计得到不同阶数对应的NMSE 指标(图4.3),阶数为
) G; }0 I! w ]6 O( U
10 时,NMSE=-97.5dB。为了避免求逆运算,采用LMS 自适应算法来求解,由
! e- q5 E, V/ Q* u$ T- ~+ {
于数据有限,无法达到收敛,性能比较差(图4.7),但重复利用数据40 次后,
1 p! s+ B1 L2 I) O/ X3 c" x5 k6 G
性能有所改善,NMSE=-42.6dB(图4.8)。
: U: a; t/ E1 T/ G( c# e) A. F
对于无记忆预失真器同样建立泰勒级数模型,由于数据有限,自适应算法很
% z8 l6 g' c: R
难收敛,所以采用直接学习结构,将功率放大器的输出减小g 倍后作为输入,g
/ h! a7 |6 |" ?% Z# }0 Y/ S
为理想的线性放大倍数,功率放大器的输入作为输出,通过拟合得到的系统即为
+ |7 U) l% Q4 v/ k
预失真器。对于模型的求解,分别使用了最小二乘估计,施密特正交化后求解,
" G- t* G7 _, @4 A+ x1 n
估计出预失真器参数。最后用NMSE 评价预失真系统,预失真器在10 阶时,可
8 ?/ R7 P, b) ^! w2 z2 T
以达到NMSE=-59.03dB。此时线性化放大倍数可以达到理论最大值gmax 1.8265。
. c" u' U1 G# w/ r" S: s4 ^
对于问题二,首先建立了有记忆功放的“和记忆多项式”模型,它是在无记
) a" \. u& U" H2 ?
忆泰勒级数的基础上加入了时延项,利用最小二乘估计得到在不同阶数K,记忆
$ Z9 f& q0 X6 D
深度M 下,NMSE 的变化曲线图(图4.14)。我们选取有记忆功放“和记忆多项
& m+ B6 v- U; r0 \: t
式”模型的阶数K=3 ,记忆深度M=5,此时NMSE=-45.05dB。
4 m! c7 c) w0 v, t% ?& p1 H: w
2
' l8 M* I2 l5 Y! W
在有记忆预失真的建模中,预失真器的模型同样为“和记忆多项式”模型,
R2 b* O# {' }* a1 d- P/ }% ^
依据计算量和NMSE 的变化情况,我们首先确定有记忆功放的模型参数为阶数
4 j9 C6 M9 T* G, d2 f$ B$ u& I
K=3,记忆深度M=5。我们分别使用直接学习法和间接预失真学习法求解模型。
' e- W$ [" I' v4 x* z
我们得出了预失真器在不同阶数K,记忆深度M 下,预失真补偿后系统的NMSE
$ u0 [9 P" E$ H9 ?+ q
的变化曲线图(图4.17、图4.19)。对于直接学习法,最佳的阶数和记忆深度为
$ r/ h( ^8 C8 ]0 N
K=3、M=5,此时NMSE=-45.4dB,线性化放大倍数g=9.4528;对于间接预失真
5 }3 w2 }* `# u( [
学习法,最佳的阶数和记忆深度为K=4、M=4,我们提出一种改进的间接预失真
* A5 ?- L1 J- z7 Q6 N
学习结构图(图4.15),求得NMSE=-44.1dB、g 9.456。
. x0 u/ {+ d! Z7 d, ^! H
对于问题三,我们利用直接法求信号的功率谱密度函数,得到输入信号、无
9 ^ p: X- u4 R. j2 D
预失真补偿的功率放大器输出信号、采用预失真补偿的功率放大器输出信号的功
' _! V) q% |3 I- u
率谱图,并计算各自的ACPR。输入信号ACPR=-78.5dB,无预失真输出信号
) i# S3 ?( x+ h4 _" ^
ACPR=-37.3dB,直接学习法和间接学习法的有预失真输出信号的相邻信道功率
" l. Y0 C' l) A- q! Z
比分别为ACPR=-52.2dB、ACPR=-50.1dB。比较ACPR 可以直观的发现,采用
2 G t3 y( b3 ^$ \
预失真补偿的功率放大器的频谱泄露明显减小。
5 _# i1 {2 I8 }" i9 P' }
/ X: B. S+ g; {% O/ F3 J
B解放军信息工程大学90005013队.pdf
2014-8-30 17:59 上传
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作者:
夏朗的芒果
时间:
2014-8-31 09:12
谢谢楼主分享。。。。学习ing
作者:
鹏程万里2014
时间:
2014-9-1 22:24
有体力了,下来看看
作者:
caiyuhao007
时间:
2014-9-3 09:28
谢谢楼主分享
作者:
123jw
时间:
2014-9-4 16:53
非常感谢楼主哈
作者:
123jw
时间:
2014-9-4 16:54
希望楼主能继续提供好的资料
作者:
奥霸马2014
时间:
2014-9-5 06:43
顶一个。。。。。。。。。。。
作者:
wwyapple
时间:
2014-9-5 10:29
谢谢楼主分享。。。。学习ing
作者:
1224017485
时间:
2014-9-6 14:15
不错哦,可惜没有体力值唉
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