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摘 要:1 z4 d* E/ Y3 h- n" h/ n; j
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
0 s4 l+ C: c* W' z# {5 r- p' [, [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' K1 v3 V6 ^5 U
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2 N, N, U5 i1 G9 l9 Q
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7 m+ o$ |5 d& C3 {4 Z
谱的影响。
3 L$ _, `" Z1 K/ P本文的主要工作及创新可概括如下。6 s2 K4 D* O1 f5 [- y+ c
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
! l% \/ ?+ ?% C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$ r& C! U" ]0 v0 D( O# E+ h
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)
. P5 J, `' e/ O x/ n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,9 R& ?- K- L/ ~! J: [* `; A
具有更高的稳定性。& R% L+ _1 Q) J9 m; S
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5 Y' k& L4 M2 o! b/ 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0 _7 U" c: H& ]4 `: W# s# r4 y# r
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。
1 C1 V* u0 L( r% c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. x) S0 j* ?- Z+ O
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6 A% I4 m) X3 C! x
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)( n) q& c2 M) w3 E6 O) K- s: }
2& u7 h+ H0 ` v b. I* B
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% 。
+ H$ E9 h' Z. e2 d j# n Y3. 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 。: r! r5 U8 O& B
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)。+ A a9 j3 e; Z4 u
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 f" p0 x: [& K, Y0 o7 M X8 c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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