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摘 要:
, H6 i0 D0 L2 ?) l7 G随着现代微波电路仿真技术与数字预失真技术的发展,功率放大器行为模型的研究4 s5 h0 \* U; m$ \2 m# M0 [
已经成为功率放大器研究领域的重要方向之一,而采用多项式结构描述放大器的特性是
7 ?# Y* A: u* Q, H" }$ C行为模型研究中最主要的方法。本文主要研究了无记忆功率放大器和有记忆功率放大器: M4 c, B9 b+ q% W$ B$ w0 C
的多项式结构的系统建模,放大器的预失真处理技术,以及非线性放大器对输出信号频* Z0 S) g, m1 Y
谱的影响。
3 l7 R# p7 d! ^$ Z9 Z7 L6 o本文的主要工作及创新可概括如下。- S+ K! G( l' j3 I
1. 构建无记忆功率放大器基于一般多项式及和多项式的正交、非正交模型,利用
! @; d: P* ?" j. {最小二乘(LS)算法求解模型参数。通过数据仿真可知,和多项式及正交和多项
+ A. o' {# W1 j3 ? V3 n9 t式模型优于一般多项式模型,当多项式为12 阶时,其归一化均方误差(NMSE)
1 t& M- ~0 h8 i1 p6 |达到-100dB;并且在阶数较大时,正交和多项式模型性能优于和多项式模型,% }/ Y& F! c( N# _
具有更高的稳定性。0 B% {% _4 B# p" J( N5 y d5 w
2. 建立无记忆功率放大器的和多项式预失真模型,通过系统逆辨识获取预失真处
- J# n) B3 w- R$ F/ v, _理器输出端的理想信号,将整体系统简化为预失真模块处理过程。利用最小均& M3 U5 [. Z/ u8 r; c" ?1 }) l
方(LMS)和LS 算法求解预失真模型参数,并对预失真补偿效果进行评价。, `5 ]5 v3 B- q* H' [7 \9 W
实验结果表明,本文构建的预失真模型能够使功放整体输出具有较好的线性特
9 |1 j) N$ H. l" F0 O5 L' M性,且逼近理想特性曲线。随着多项式阶数的增加,通过本文正交和多项式预$ O8 V2 W4 Z! X. H l9 Q- U
失真模型处理后,功放输出的归一化均方误差(NMSE)和误差矢量幅度(EVM)
7 N+ { h6 d4 E0 j" T2+ f2 P" ^% Y) ]9 w; a' Q
逐渐减小, 当阶数大于 10 时,正交和多项式模型 NMSE NMSE小于 -61 dB ,EVM 低 于 0.1% 。
/ }( G' |& E: f) M/ _" b0 Q4 [3. 构建有记忆功率放大器和多项式模型, 并利用 LS 算法 求解模型 参数。 仿真结 果表明,随着多项式阶数和系统记忆深度的增加模型精越高 果表明,随着多项式阶数和系统记忆深度的增加模型精越高 果表明,随着多项式阶数和系统记忆深度的增加模型精越高 果表明,随着多项式阶数和系统记忆深度的增加模型精越高 ;当多 项式 大于 5阶, 系统记忆深度 系统记忆深度 大于 5时,系统的 时,系统的 NMSE NMSE低于 -45dB 45dB,而传统多 ,而传统多 项式模型仅为 -34 dB 。2 I# n1 e$ y2 v5 \0 X, J3 ]
4. 建立有记忆功率放大器的预失真和多项式模型,根据线性约束、输出幅度限制 建立有记忆功率放大器的预失真和多项式模型,根据线性约束、输出幅度限制 建立有记忆功率放大器的预失真和多项式模型,根据线性约束、输出幅度限制 建立有记忆功率放大器的预失真和多项式模型,根据线性约束、输出幅度限制 和功率最大化约束,获取预失真处理器想输 出信号,通过 LS 算法解其参 数。通过 NMSE NMSE和 EVM 分析可知,当 给定 功率放大器的阶数为 5,记忆深度 为 5时,解算得预失真器的多项式阶数等于 时,解算得预失真器的多项式阶数等于 5,记忆深度等于 ,记忆深度等于 3时的系统最优 , 此时的 NMSE NMSE等于 -45dB 45dB ,EVM 为 0.3% 。为了使预失真系统能够应对实际运 。为了使预失真系统能够应对实际运 用中放大器特性随着环境变化导致的预失真效问题,本文提出一种基于功 用中放大器特性随着环境变化导致的预失真效问题,本文提出一种基于功 用中放大器特性随着环境变化导致的预失真效问题,本文提出一种基于功 用中放大器特性随着环境变化导致的预失真效问题,本文提出一种基于功 放逆辨识 的自适应预失真处理 模块 ,模 块求解 采用最小均方 算法 (LMS)(LMS)(LMS)(LMS)(LMS)。
/ V% v1 [5 u4 F! `5. 通过周期图法估计信号的功率谱密度,算输入出相邻道比 通过周期图法估计信号的功率谱密度,算输入出相邻道比 (ACPR) (ACPR)(ACPR)(ACPR)(ACPR)。 输入信号的 输入信号的 输入信号的 输入信号的 输入信号的 ACPR ACPR等于 -78.4687 dB ,未经 预失真处理的 预失真处理的 预失真处理的 预失真处理的 预失真处理的 预失真处理的 功放系统 功放系统 功放系统 功放系统 输出信号的 输出信号的 输出信号的 输出信号的 输出信号的 ACPR ACPR等于 -37.2605 dB ,预失真处理后的 功放输出信号,预失真处理后的 功放输出信号ACPR ACPR等于 -51 .9625dB 。. ]2 r7 R6 a0 b
关键词 :正交多项式模型 , 系统逆辨识最小二乘 算法, 最小均方算法 ,自适应 预失真系统
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