基于宽带通信的功率放大器数字预失真方法研究

摘要

未来移动通信主要向高速率、大容量的方向发展。在推动第三代移动通信系统商用化的同时，世界各国已把研究重点转入Beyond3G移动通信的先期研究，以期在概念和技术上寻求创新和突破，从而使无线通信的容量和速率得到大大地提高。而其所选用的宽带数字传输技术（如TD-SCDMA、MC-CDMA和WCDMA等）和较高频谱效率的调制方式（如QPSK和M-QAM等）都将导致信号具有很高的峰均比（Peak-to-Average-Power Ratio,PAPR），其包络动态范围增大，这在硬件上就要求功率放大器必须有较大的线性范围。因此，功率放大器线性化技术的研究引起了各方的关注。
　　本文针对功率放大器线性化技术中最有潜力的数字基带预失真技术进行分析，首先研究宽带通信系统中功率放大器非线性特性和记忆效应及其它们对系统的影响，并在此基础上分析和比较了功率放大器各种非线性行为模型。
　　针对不同的行为模型分别讨论了无记忆和记忆预失真技术，特别以复增益预失真技术为例仿真比较了切线法和牛顿法两种不同的自适应方法在带内和带外的性能。同时，还采用OFDM信号源仿真分析了不同种类的记忆预真器的性能。然后以一款基于Freescale的AB类功率放大器为实验功放，构建测试系统并提出一种新的能减少运算量，并有利于硬件实现的新反馈延迟估计方法。接着在输入WCDMA信号的情况下，分析和比较了无记忆多项式和正交记忆多项式预失真效果，验证了正交记忆多项式预失真技术具有校正功放记忆效应的优势。最后讨论了预失真系统硬件实现的原理，重点分析了基于CORDIC技术的自适应QRD_RLS算法的Systolic脉动结构，并在开环WCDMA信号单载波和双载波测试下，系统的邻近信道功率比（ACPR）得到较大的改善，对于单载波WCDMA信号，其ACPR改善至少大于10dB，在强非线性区，其效果虽受一定影响，但对于双载波WCDMA信号其ACPR性能也有高于3dB的改善。这结果表明该方法提高了功率放大器线性化性能，有效地抑制了宽带信号的带外频谱扩展。

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第一章绪论

1.1 课题的背景研究

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的工作安排

第二章 功率放大器的非线性特性和记忆效应

2.1 功率放大器的非线性特性

2.2 功率放大器的记忆效应

2.3本章总结

第三章 功率放大器非线性行为模型及预失真算法研究

3.1 功率放大器非线性行为模型

3.2 功率放大器的预失真技术

3.3 无记忆预失真技术

3.4 记忆预失真技术

3.5 本章小节

第四章 基于WCDMA信号的记忆多项式预失真方法

4.1 WCDMA基带信号源的产生

4.2功率放大器特性测量

4.3 基于测试功放的记忆多项式预失真

4.4 本章小节

第五章 基带记忆多项式预失真硬件系统验证

5.1 记忆多项式预失真器实现原理

5.2 自适应算法实现原理

5.3 测试结果及分析

5.4 本章小节

第六章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 下一步工作

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的研究成果

附录