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多阶调制自适应数字预失真算法的研究与改进

作　者: 吴燕鸣
导　师: 孟维晓
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 射频功率放大器线性化技术数字预失真查找表
分类号: TN722.75
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

随着无线通信技术的发展,为了得到更高的数据传输速率,QPSK、QAM、OFDM等数字多阶调制方案越来越流行,应用到了各种通信系统中。但是射频功率放大器的非线性特性使得峰均比很高的数字多阶调制信号产生了很大的失真,放大器只能工作在很低的工作点,输出功率和效率都非常低。为此必须对射频功率放大器进行线性化。本文从功放的线性化方法分析对比入手,对负反馈法、前馈法、使用非线性器件法等进行了仿真,分析了各种线性化方案的线性提高程度,对比了它们各自的优缺点,指出不同线性化方案的应用场合不同,在选择线性化方法时,必须综合考虑系统的效率,调制方法,带宽,电路复杂度,动态范围等各种要求,根据系统的具体要求选择最合适的方法。数字技术的发展使数字预失真这种线性化方案的优势越来越大,特别是加上了自适应之后能够跟踪功放非线性特性的缓慢变化,自适应数字基带预失真是本文重点,在详细清楚地阐述了预失真的原理之后,从多项式预失真和查找表预失真这两个方面来分别研究预失真这种线性化方案。多项式预失真的关键技术是功放模型的提取,包括多项式拟合、Volterra级数法、神经网络法。查找表预失真主要从表项索引和自适应刷新算法上提高性能。之后对比了两种方式的复杂度和收敛速度等。考虑数字基带实现,选定基于查找表的数字预失真,以16QAM通信系统为例实现了查找表的预失真,从星座图和频谱上可以看到预失真前后性能有很大的改善。同时对查找表的地址索引方式进行了分析改进,提出了幅度功率二择一的简单寻址方式,能很好的满足常见功放非线性曲线分布的要求,而且算法简单易实现。查找表的表项刷新所采用的自适应算法也很重要,仿真了各种现有的刷新算法并进行了性能对比,在此基础上提出了新的二分割线组合法,减少了迭代次数,加快了收敛速度。数字固有的有限表示使得不同的表项数目和量化步长会对预失真性能造成影响,这会随着数字技术的发展得到解决。查找表的归一化方法同样影响信号失真和功放效率,新的包络归一化方法不仅效率较高,线性增益也增加了,仿真表明线性增益在输入回退3dB处有0.5078dB的提高,回退越多增益提高的程度越高。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-16
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 研究线性化技术的目的和必要性  10-12
  1.3 功放线性化技术研究现状  12-14
  1.4 本文研究内容和组成结构  14-16
第2章功放线性化技术原理分析  16-34
  2.1 功率放大器的非线性分析  16-22
    2.1.1 幅度失真  17-18
    2.1.2 相位失真  18-19
    2.1.3 衡量功放非线性的主要技术指标  19-22
  2.2 无记忆功率放大器模型  22-25
    2.2.1 多项式模型  23-24
    2.2.2 Saleh模型  24
    2.2.3 Rapp模型  24-25
  2.3 功放线性化方法对比分析  25-33
    2.3.1 常用的功放线性化方法  25-31
    2.3.2 各种线性化方法比较分析  31-33
  2.4 本章小结  33-34
第3章自适应数字基带预失真研究  34-51
  3.1 预失真基本原理  34-35
  3.2 多项式预失真  35-41
    3.2.1 多项式预失真实现方式  35-36
    3.2.2 功放模型的提取  36-41
  3.3 查找表预失真  41-48
    3.3.1 基带预失真查找表法的分类  42-46
    3.3.2 表项索引技术  46-47
    3.3.3 自适应刷新算法  47-48
  3.4 查找表和多项式预失真的对比  48-49
  3.5 本章小结  49-51
第4章基于查找表的数字预失真实现与改进  51-69
  4.1 查找表数字预失真的实现  51-54
  4.2 地址索引方式分析改进  54-58
  4.3 自适应刷新算法  58-61
  4.4 表项数目及量化步长  61-62
  4.5 归一化方法  62-68
    4.5.1 常见的归一化方法仿真分析  62-66
    4.5.2 包络归一化方法  66-68
  4.6 本章小结  68-69
结论  69-71
参考文献  71-75
攻读学位期间发表的学术论文  75-77
致谢  77

多阶调制自适应数字预失真算法的研究与改进

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