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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：
5 c& ]: A9 @9 s5 ^4 c4 A1 e1 G! K
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
( ]$ q5 L2 w L: b( v1 d1 {: r
器（PA，Power Amplifier），简称功放。为了提高功率放大器的效率，通常又要
) E8 P6 L0 W) s5 C) g
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
f9 s( b) C* ]: L9 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，
+ x" k% B0 ]% g! S; i4 Y: t
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
6 D1 R& v0 D$ V* g( s7 {
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
% y. n5 u/ J4 p
预失真技术中的功放模型的建立及预失真算法的研究。
: u0 ~ T: B$ x2 l
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
% u0 u5 M1 K4 @. |0 A4 y4 y+ ]
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
/ J' d( x: O$ P# z- I$ R
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
" H& D, k) b, Z4 [2 S
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
9 V; v# H$ N+ e% ]
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
& w8 Y5 R$ E; Y9 p4 y
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，
- }! H' R( F; K* E4 A
性能有所改善，NMSE=-42.6dB（图4.8）。
. t+ W) y" v: A1 `, M& x
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
, M3 ~% Q9 f5 Q
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
4 D+ y. @" S4 C4 E7 V
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
8 Z. e+ o* h0 e: R
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，
6 E+ ?0 q- p A3 f3 o" B& Q
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
" z9 {+ E% D6 ^. t2 R
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。
0 l& v/ F' g6 Q+ L7 @9 U
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
6 N; c: z+ R0 X i
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
2 Z$ V7 ~" R9 k- s
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
' x/ a/ v8 F1 O5 h: z) \2 o, ~
式”模型的阶数K=3 ，记忆深度M=5，此时NMSE=-45.05dB。
4 {# U8 W0 _" Z0 r# [# F
2
8 q' V7 p6 ]9 E5 N
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，
8 z2 F7 d' s: k8 Q- L
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
7 Y8 r4 ]- y! {1 d g; {
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。
% b- n5 u9 G4 U$ `* C% a3 i
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
. K, i! t) ^ p; F# ^! ~) C- 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
+ e. J2 [7 W: y/ U1 [$ y. b7 ~
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
' B, A1 o+ W5 `3 k4 J) N
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
. M) G* H! h0 } E3 f l D6 X
学习结构图（图4.15），求得NMSE=-44.1dB、g 9.456。
6 s( t) p; g& I) |& v
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
( I" F4 G! y$ _3 ]6 I: Q& I' J: \$ O
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
$ U' Z9 |! w, A, Q% r
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
! `$ X/ L9 \0 r" L, |/ t0 q! ?
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
# F, W i M9 m
比分别为ACPR=-52.2dB、ACPR=-50.1dB。比较ACPR 可以直观的发现，采用
3 y3 n$ [3 G, S, s
预失真补偿的功率放大器的频谱泄露明显减小。
$ m2 m1 e8 g6 w! H" m
- @5 R. z3 B; i! n* i& ^/ h
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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