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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 K$ b% Q; B2 _7 S
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
4 G5 K7 t5 @ M# C6 a
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 `& h2 s5 U" V
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
6 U# u! W) w: x: R
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，
4 `, M( S8 m* s/ w: [7 s
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
% L" l) s+ B* a2 U3 Q8 ^
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
7 _( T5 @. _. {# ?% ~
预失真技术中的功放模型的建立及预失真算法的研究。
; k* R8 t8 ]1 g2 W* `. c. m 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
! X" m2 n3 ]$ G& W! l
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
/ m6 z2 I3 I$ b6 }4 v
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
9 w5 R0 l3 D* A' Z
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- X8 P$ D; ]: V
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
6 t0 Q, h8 \' D+ o
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，
+ v: L: C2 q9 Z& B) U% I0 l
性能有所改善，NMSE=-42.6dB（图4.8）。
- S! O* ?7 d' B0 y
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
, _+ q1 x6 c7 g" ~* ]/ M7 g* 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
: G( a4 j; u5 l, I; r! C
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
# ]+ ?# B" G2 F1 t3 l/ {
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，
4 M- T$ Y0 E/ m& {
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 T, B" q4 j. w! F8 y
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。
& V; z- W, r3 y& W
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
# w) _& n. B# z( K n
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
K d' P' g1 {
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
- B. i, v& s" ?" p
式”模型的阶数K=3 ，记忆深度M=5，此时NMSE=-45.05dB。
: p" K- E% a/ c0 r4 G
2
1 U7 n& w- H! g
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，
$ T* K# R& W& f' l2 M5 |$ G. [
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
6 T h$ n4 h+ \# u9 l! W( S
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。
9 ?/ x$ k- N: M4 K1 A, }! H
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
* U8 t V3 V0 c
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
3 D; u5 N+ r! s5 Z. I
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
0 ^! @1 l6 z! d+ y+ B8 y
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
* H8 q9 M! A- V) q
学习结构图（图4.15），求得NMSE=-44.1dB、g 9.456。
& e( v: o9 h6 @: l- M0 E9 T) t
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
, r5 S! C( X3 m9 }5 \: a( g2 o9 }
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) r6 X- c2 K* T
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
. \: b# B# c; {* c3 n1 e. }% T$ r
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
9 m* v% w$ U1 L) j+ Y8 k
比分别为ACPR=-52.2dB、ACPR=-50.1dB。比较ACPR 可以直观的发现，采用
) z; _ ?9 o/ I1 V, y9 w, u: s+ U. Y
预失真补偿的功率放大器的频谱泄露明显减小。
* c; j+ P% w2 w
8 K% h4 A1 r5 [& O9 n2 _; ?
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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