用于大功率射频放大器线性化的数字基带预失真系统的研究

摘要

无线通信技术的飞速发展，特别是高峰均比的数字调制方式的出现，对高功率射频放大器的线性度提出了越来越高的要求。为了提高功放的线性度，已经出现了多种功放线性化技术，其中新兴的数字基带预失真技术正在以其出色的性能获得越来越多的关注。 数字基带预失真技术依托了高速发展的数字技术，将原本复杂的模拟线性化处理方法转化到了灵活可靠的数字方法，大大降低了实现的难度，提高了线性改善程度。同时数字基带预失真技术可以适用于多种功放和调制方式，可以有效地降低了设计的复杂度。数字基带预失真技术符合未来通信技术的数字化趋势，有着广阔的发展前景。 本课题主要研究了数字基带预失真系统的算法和实现方法。为了达到这个目的，首先对各种数字基带预失真的算法进行了评估和比较，然后使用Matlab和ADS等EDA软件进行了细致的软硬件结合的仿真，确定了具体的系统实现方案。接下来进行了具体的硬件电路设计和FPGA算法编程的工作。最后进行了整个系统的连调和测试。 数字基带预失真系统基于复数矢量增益查找表结构，使用了基于训练序列的简化版本的线性收敛方法计算预失真函数。根据信号工作频率不同，把系统划分为数字基带处理部分和射频处理部分两块电路板。其中的数字基带部分包括FPGA实现的数字基带预失真算法、控制用单片机以及ADC、DAC等部分，射频处理部分包括射频调制解调部分和供测试的小型功放等部分。本文中主要对数字基带电路板上各部分的主要功能和性能指标作了重点分析，并最终对实际电路进行了测试。测试表明，整个数字基带预失真系统的性能良好。其中在软硬件结合的仿真中对CDMA2000的信号获得了15dBACPR的改善，硬件实测中对于WCDMA的信号也有6dB以上的ACPR改善效果，对其他的输入信号也有明显的改善。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章序论

1.1 无线通信的发展对于高功率放大器提出新的要求

1.2 线性化技术介绍

1.3 课题内容与论文安排

第二章数字基带预失真理论介绍

2.1 高功率射频放大器介绍

2.1.1 功放特性与指标介绍

2.1.2 功放失真理论分析

2.1.3 非线性失真造成的危害

2.2 数字基带预失真技术介绍

2.2.1 数字基带预失真的原理

2.2.2 数字基带预失真技术的分类

2.2.3 数字基带预失真技术优缺点分析

第三章数字基带预失真系统方案设计与仿真

3.1 DPD系统系统设计与算法选择

3.1.1 DPD系统总体框架介绍

3.1.2 DPD模块原理及算法介绍

3.2 系统级仿真

3.2.1 软件系统仿真

3.2.2 软硬件结合仿真

第四章基带数字电路与FPGA部分设计与实现

4.1 数字基带电路板设计与实现

4.1.1 Cyclone FPGA

4.1.2 ADC与总线缓存器

4.1.3 DAC

4.1.4 MCU

4.1.5 运算放大器单转双模块

4.2 FPGA设计与实现

4.2.1 FPEA内部算法实现部分总体介绍

4.2.2 输入缓存器实现

4.2.3 地址产生模块实现

4.2.4 复数乘法模块

4.2.5 LUT更新模块

第五章数字基带预失真系统的实验研究

5.1 训练信号时域测试

5.2 WCDMA信号测试

5.2.1 邻近信道功率比(ACPR)测试

5.2.2 误差矢量幅度(EVM)测试

5.2.3 互补积累概率分布函数(CCDF)测试

5.2.4 频谱测试

5.3 CDMA2000信号测试

5.4 双音/多音信号测试

第六章总结

6.1课题小节

6.2下一步工作

致谢

参考文献