射频功放基带数字预失真技术设计与实现

摘要

随着Internet商业化步伐的突飞猛进，音频、视频及数字通信行业也得到了飞速的发展，人们对未来的通信技术寄予了很高的期望。近年来宽带无线通信技术在通信领域中的发展异常迅速，随之而来的是对带宽需求的与日俱增，从而必不可免的会导致频带资源紧张。采用更高效的调制技术和数据传输技术可以提高频带资源的利用率，然而这些技术大都具有高宽带和高峰均功率比的特点。
　　功率放大器在无线通信系统中的作用尤为关键，其本身固有的非线性与记忆性会使传输信号产生带内失真和带外频谱扩展，从而导致通信系统的误码率增加。带内失真会导致传输信号的幅值和相位产生畸变且在带内会出现互调分量，而带外频谱扩展则主要体现在对邻道信道的干扰上。
　　随着信号的带宽越来越大，功率放大器对信号带来的失真就越严重。为了使功率放大器能高效工作的同时又能够减小非线性特性的影响，一种方法是降低导致信号非线性失真的重要因素峰均功率比，另一种方法是通过线性化技术来获得更高的效率。通过降低信号峰均功率比的方式可以确保功放的线性化程度，但会导致功放的效率比较低。数字预失真技术很好的解决了功放效率和线性化这对矛盾问题，且其结构简单便于通过硬件描述语言实现，因而得到了广泛的运用。
　　本文基于通信系统的相关理论结合数字信号处理知识对预失真系统中的相关问题进行分析与讨论，并通过FPGA+DSP的方式对数字预失真系统中的各个部分进行设计与实现。
　　首先，本文讨论了功放的相关特性及常用的行为模型，通过分析其在应用中存在的问题介绍了通过数字预失真技术改善功放非线性与记忆性的方法并制定出具体的实现方案。
　　其次，在数字预失真系统设计方案的基础上，对预失真系统中的各个功能模块进行设计与实现。通过FPGA+DSP的方式搭建整个预失真链路，其中FPGA实现数字信号处理，DSP则负责算法部分的运算。
　　最后，从数字基带、中频、射频三个方面对数字预失真系统进行功能测试，并对其结果进行分析。

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缩略词表

第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究动态

1.3论文结构安排

第二章 功率放大器与数字预失真技术

2.1功率放大器的特性与行为模型

2.2数字预失真技术

2.3预失真系统评价指标

2.4小结

第三章 数字预失真系统需求分析与方案设计

3.1数字预失真系统设计指标

3.2算法分析与查找表方案设计

3.3数字预失真系统实现方式

3.4数字预失真系统方案设计

3.5小结

第四章 数字预失真系统详细设计

4.1 FPGA与DSP之间的通信协议

4.2数字预失真系统FPGA部分详细设计

4.3数据预失真系统DSP部分详细设计

4.4小结

第五章 数字预失真系统功能测试与性能分析

5.1测试环境

5.2功能测试

5.3小结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2后期工作建议

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间研究成果