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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：
" B7 k( E) L l/ Z+ b% l
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
! h* G5 h" d ]2 y3 J4 q" S
器（PA，Power Amplifier），简称功放。为了提高功率放大器的效率，通常又要
4 ^" B# \3 H9 {5 j- A! ?: V9 d2 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
- \( @8 ~* y2 s6 O" \3 G, L
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，
# v# ]; w$ U& e- q2 j
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
0 O" n4 n$ ]* n
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
0 x, P( ]3 U. ]1 K, T
预失真技术中的功放模型的建立及预失真算法的研究。
* Y$ t" A- U+ Z6 v* H2 g
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
r) `. D% E) e/ |
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
/ u0 ?8 u! N k; V: c6 j
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
; L; P; Z! ?8 s$ m# f
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
* B7 c9 F& m( D' Q8 |- k; O' y
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
* A. V9 X. @" u' h
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 ]' i, j/ b) X( R9 y6 V& w
性能有所改善，NMSE=-42.6dB（图4.8）。
/ j7 N+ |- u+ D7 F3 J
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
' e1 T: y% i" }5 _4 T) f& ]
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
# Q; h# N' ?& E9 k" b1 H$ Q
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
. R2 _) ]* H7 `0 O) }( [
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，
) W$ q# D# i* o1 J 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
( p! q7 ?9 b6 i$ n0 [
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。
: g) N3 {; L+ K
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
: [. |0 h- ?; b' ~4 w: A0 k b! 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
3 j+ V( ]5 }) Q# |0 u+ X
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
' L' V: x- B% M p: g, Y2 \! ]: d
式”模型的阶数K=3 ，记忆深度M=5，此时NMSE=-45.05dB。
4 t" p% k7 o2 @/ B- b
2
) |; ?- o3 S _( N; h" B3 v
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，
' F6 A' P; L& A( R0 U; o
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
+ @+ o- n6 g( d+ X% P2 u
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。
8 i i: C: h4 v$ I) u. L
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
* F5 V! p. v% e" G
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
5 l8 g: L, S1 a4 |1 k8 ]
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
( u% x( h& F- i$ B
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
$ I) H6 ?5 ~: W( `! I
学习结构图（图4.15），求得NMSE=-44.1dB、g 9.456。
* U) ]: a! N$ S2 \3 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
. o5 @" q0 c5 P
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
2 h& F+ S' j3 j, P) s5 n
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
/ X1 |# G; y2 [, x
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
: I# l% B6 f) _4 R: f5 x
比分别为ACPR=-52.2dB、ACPR=-50.1dB。比较ACPR 可以直观的发现，采用
8 ~( W1 {: G" Q$ {
预失真补偿的功率放大器的频谱泄露明显减小。
3 J4 O3 l6 o" ~5 @2 b
) X! N: I& Q( A( D; C, q
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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