应用于WCDMA系统的自适应预失真技术研究

摘要

宽带码分多址接入（Wideband Code-Division Multiple-Access，WCDMA）系统中下行信道采用的QPSK调制技术，要求基站的射频功率放大器(Radio Frequency Power Amplifier, PA)具有较好的线性度，特别是应用于多载波基站时，输出信号具有较高的波峰因数。PA线性化技术对于减小邻道泄漏和降低误差向量幅度（Error Vector Magnitude，EVM）具有关键意义。传统基于查找表的自适应数字预失真技术，存在查找表项集中分布在输入信号幅度比较大的区域，或者在输入信号动态范围比较大的情况下会引起较大的量化失真的问题。 本文详细分析了WCDMA信号特点和功率放大器非线性特性，在传统的满幅度自适应数字预失真技术的基础上，提出了一种基于一维复增益查找表（Look-Up Table, LUT）的两段式数字预失真技术，包含查找表的建立和索引技术。作者将PA的输入输出特性曲线分为线性区和非线性区两段，在PA的前端引入一个预失真电路，将非线性失真功能内置于数字基带信号处理域中，对信号预先做非线性处理，将这两个非线性失真功能相结合，以实现高度线性、无失真的系统。在这个预失真电路中，通过定义预失真阈值点Q、相对功率回退值K和预失真限幅系数S，建立了一个预失真窗口来对应于PA的非线性区。引入复增益窗口比较器，仅对处于预失真窗口之内的输入信号进行预失真运算，对于窗口之外的信号直接旁路到下一级。在窗口之内的数字预失真采用线性幅度索引方式来构建一维LUT表项。由于实际参与预失真运算的LUT表项集中在PA非线性失真较为集中的区域，这样可以有效提高预失真的精度。本文还采用了Matlab语言，结合Intersil公司Isl5239数字预失真电路构建了一个WCDMA发射机闭环仿真系统，进行了仿真实验。经过对功率峰值与均值比（Peak to Average，PAR） 为10.6dB的单载波WCDMA信号通过该系统的仿真研究，在采用预失真阈值后，相比较传统的自适应预失真技术，可以进一步改善邻道泄漏比（Adjacent Channel Leakage Power Ratio, ACLR） 4~5分贝。同时，通过使用不同的相对功率回退值K，对不同大小的预失真窗口进行了仿真研究，得出最佳窗口 。 这种技术相比较传统的满幅度数字预失真技术能够更好地减小功率放大器的邻道泄漏，这对于数字基带预失真技术在WCDMA基站中的应用提供了一种可行的研究方向。在此基础上，结合数字上下变频器的应用，给出了含有预失真电路的WCDMA数字中频实现方案。