数字预失真原理
dpd 数字预失真
dpd 数字预失真数字预失真（Digital Predistortion，简称DPD）是一种在通信系统中用于抑制非线性失真的技术。
在无线通信中，由于传输信号经过放大器等非线性设备时，会引入失真，降低了通信质量。
DPD技术的出现解决了这个问题，提高了通信系统的性能。
传统的通信系统中，信号经过放大器放大后会出现失真，主要表现为信号的非线性畸变。
这种失真会导致信号的频谱扩展，频谱间相互干扰，从而影响接收端的解调性能。
为了解决这个问题，人们提出了数字预失真技术。
数字预失真技术是通过对发送信号进行预处理，使其与放大器的非线性特性相互抵消，从而抑制失真。
具体来说，数字预失真技术通过对发送信号进行非线性变换，使其频谱与放大器的非线性特性相适应，从而在放大器中引入与信号失真相反的变换，使得输出信号接近于原始信号，降低了失真的程度。
数字预失真技术的实现主要包括两个步骤：建立预失真模型和实施预失真算法。
首先，需要对放大器的非线性特性进行建模，得到一个数学模型。
这个模型可以通过测量或者数学建模的方式获取。
然后，根据模型，设计相应的预失真算法，对发送信号进行预处理，实施预失真。
通过不断优化算法，可以提高预失真效果，使得输出信号更接近于原始信号。
数字预失真技术在实际应用中取得了显著的效果。
它可以提高通信系统的性能，降低误码率，提高传输速率，延长系统的覆盖距离等。
在现代无线通信系统中，数字预失真技术被广泛应用于LTE、5G等高速无线通信系统中，取得了良好的效果。
总结起来，数字预失真技术是一种用于抑制非线性失真的技术。
它通过对发送信号进行预处理，使其与放大器的非线性特性相抵消，从而降低失真的程度。
数字预失真技术在无线通信系统中应用广泛，可以提高系统的性能，提高传输速率，延长系统的覆盖距离等。
通过不断优化算法，数字预失真技术将在未来的通信系统中发挥更加重要的作用。
文献综述
数字预失真文献综述一、数字预失真的定义。
基本概念。
结构。
二、数字预失真的原因。
功放非线性。
功放非线性的影响。
功放的非线性模型。
功放的线性化方法。
三、数字预失真的实现原理：多项式；查找表。
四、数字预失真的结构：直接学习型。
间接学习型。
五、数字预失真的收敛算法。
LMS RLS。
六、数字预失真的前景展望。
七、实验室目前完成的工作。
在通信系统中，为达到发射的要求，信号需要具有较高的功率，因此需要通过高功率放大器对射频信号进行放大，功率放大器有线性区和非线性区，为了获得高的功放效率，放大器一般工作的饱和点附近，这就不可避免的产生信号的失真。
因此为了获得高的线性度，必须采用功放线性化技术，其中数字预失真技术属于功放线性化技术。
随着无线通信技术的发展，数据传输速率不断提高，无线频谱资源越来越紧缺。
一些高的频谱利用的数字调制方案（如QPSK、16QAM等）和传输技术（如OFDM、WCDMA等）被应用在通信系统中。
但这些非恒定包络调制方式和多载波传输技术不可避免的导致了调制信号的峰均比（PAPR，Peak-to-average ratio）问题，对通信系统射频部分，尤其是射频功率放大器的线性度提出了很高的要求[2 ]。
功放的失真包括两种：线性失真和非线性失真。
非线性失真是指HPA所固有的无记忆饱和特性引起的非线性失真，包括两个特性：AM-AM和AM-PM特性；线性失真是指HPA 的记忆特性带来的失真[1]。
功放的线性失真造成功放输出信号的频谱展宽并产生邻带干扰即带外失真，非线性失真降低功放的BER即带内失真。
一、功放的线性化技术：功放的线性化技术包括很多，这些技术以及他们的优缺点如下：功率回退技术：基础及应用较早，实现简单，但效率极差，已逐渐被淘汰；前馈线性化技术：适用带宽很宽、线性度好、速度快，基本不受放大器记忆特性的影响，但其结构复杂、成本高，且自适应差，效率不高。
笛卡尔后馈技术：精度高、价格便宜，使用带宽受限，稳定性较差，应用范围不广；包络消除和恢复技术：效率高，带宽较宽，但延时校准较难；非线性器件技术：高效率，准确匹配难，适用于窄带通信；数字预失真方法：稳定性好、使用带宽、精度比较高，使用宽带通信，前景最看好，但是调节速度较慢[3]。
dpd 数字预失真
dpd 数字预失真DPD数字预失真，是一种在数字通信系统中常见的问题，指的是信号在传输过程中受到噪声和失真的影响，导致接收端信号与发送端信号存在差异。
本文将从DPD数字预失真的定义、原因、影响以及解决方法等方面进行探讨。
我们来了解一下DPD数字预失真的定义。
DPD是指数字预失真（Digital Pre-Distortion）技术，它是一种用于抵消功放（Power Amplifier）非线性失真的技术。
在通信系统中，功放是将信号放大到合适的水平的重要组件之一。
然而，由于功放的非线性特性，输入信号与输出信号之间会产生失真，导致信号质量下降。
DPD技术通过预先对输入信号进行处理，使其与功放的非线性特性相抵消，从而达到减小失真的目的。
接下来，我们来探讨一下造成DPD数字预失真的原因。
首先，功放的非线性特性是主要原因之一。
功放在工作过程中，由于电流、电压等因素的影响，会产生非线性失真。
其次，传输信道中的噪声也会对信号造成影响，进一步增加了数字预失真的可能性。
此外，传输信道的频率响应不均匀也会导致信号失真。
这些因素的综合作用导致了DPD数字预失真的产生。
DPD数字预失真对通信系统的影响是非常显著的。
首先，它会导致信号的频谱扩展，使得信号的带宽变宽，从而降低了信号的传输速率。
其次，DPD数字预失真会导致信号的功率谱密度增加，使得信号的能量分布不均匀，进而影响信号的接收质量。
此外，DPD数字预失真还会导致信号的相位变化，进一步影响信号的解调和恢复。
为了解决DPD数字预失真问题，人们提出了一些有效的方法和技术。
首先，可以通过对功放进行线性化处理来减小非线性失真。
线性化技术包括预失真技术、反馈控制技术等。
其次，可以通过增加信号的纠错码来减小信道噪声对信号的影响，提高信号的可靠性。
此外，还可以采用自适应均衡技术、自适应调制技术等来抵消传输信道的频率响应不均匀。
DPD数字预失真是数字通信系统中常见的问题，会导致信号质量下降和传输速率降低。
数字预失真算法
数字预失真 (DPD)
数字预失真是一种数字信号处理技术，用于线性化功率放大器 (PA)。
PA 在高功率
等级下工作时会产生非线性失真，导致信号失真和频谱效率降低。
DPD 的原理
DPD 的基本原理是预失真输入信号，以补偿 PA 的非线性。
这可以通过以下步骤实现：
1.建模PA 非线性：测量PA 的幅度和相位响应，以创建其非线性特性的模型。
2.反演非线性：使用模型的逆函数预失真输入信号。
这将抵消 PA 的非线性，
产生线性化后的输出。
3.自适应调整：随着温度、功率水平和其他因素的变化，PA 的非线性特性会
发生变化。
DPD 算法必须不断调整，以确保持续的线性化。
DPD 算法类型
有各种不同的 DPD 算法，包括：
•模型参考 DPD：使用 PA 的详细物理模型。
•行为模型 DPD：使用更简单的数学模型，捕获 PA 的主要非线性。
•波形记忆 DPD：存储 PA 的过去输出，以预测和补偿非线性。
•神经网络 DPD：使用神经网络来近似 PA 的非线性。
优点
DPD 提供以下优点：
•降低信号失真
•提高频谱效率
•提高功率放大器的线性度
•延长 PA 的使用寿命
应用
DPD 广泛应用于各种无线通信系统，包括：
•移动电话
•基站
•雷达
•卫星通信
结论
数字预失真是一种强大的技术，用于线性化功率放大器。
它通过预失真输入信号来补偿 PA 的非线性，从而提高系统性能并延长 PA 的使用寿命。
各种 DPD 算法可提供不同的复杂度和性能权衡，使其适用于各种无线通信应用。
RF高功率线性PA原理介绍(数字预失真) LPAP2原理介绍PPT课件
硬件总体框图
RFin
输入分路单元 （ISU）
RF1
主功率放大 单元
（MPAU）
RF3
延时滤波器单元 （DFU）
RFout
Vpc1 Vac1
RF7 RF4
RF8 RF9 RF6
+28V +12V +5V
Voc
后面板 接口
-48V
电源单元 （PU）
RF2
Vip S12
Ev S28
载波抵消单元 （CCU）
2
前馈技术原理
AФ
RFout
RFin
AФ
自适应控制器
前馈技术原理框图
3
前馈技术原理
• RFin经过同相等分后，一路通过自适应控制 器控制的幅度和相位调整和主功率放大器放 大输出，并由定向耦合器取样得到主功放输 出取样信号送入载波抵消器参加信号对消；
• 另一路输入分路信号经过延时补偿处理（补 偿主功率放大通道的延时）后也进入载波抵 消器参加信号对消；
• 功率检测采用AD公司的功率检测芯片AD8362。 该芯片检测的动态范围大，输出电压按dB线 性输出，控制方便。
14
CCU（载波对消单元）
RF6 RF4
ERA-5
RF5
+12V
10dB 10dB
RF2
• CCB是主环对消的实现部件，它应该完成主环的载波信号抵消 及误差信号初级放大和取样等功能
15
11
输入分路单元（ISU）
RFin AD8362
RF1 +12V
Vip +5V +12V
RF2
Vpc1
Vac1
ISU原理框图
12
dpd数字预失真
dpd数字预失真DPD数字预失真：减小无线通信信号的非线性失真在无线通信中，数字预失真（DPD）已成为一种被广泛使用的技术，用于消除由高功率放大器（PA）引起的信号失真。
信号的非线性失真是由于 PA 的非线性响应导致的，这会严重影响通信质量并增加误码率。
DPD技术通过在发送端引入一个修正信号，预测信号失真的趋势并消除它，这有助于提高信号质量，减少误码率并提高信号传输速度。
在DPD技术的实现中，通过在TX信号链路中添加一个修正DSP（数字信号处理器），可以进行预测和校正信号失真。
修正DSP会提取在PA中引起的系统非线性，这些非线性会导致发送信号失真，然后将修正信号添加到TX信号中。
修正信号基本上是TX信号的反向版本，它可以抵消PA 中失真信号的影响，并弥补信号的形状和相位变化，从而恢复信号，改善信号质量并提高传输速度。
DPD技术可以使用不同的算法和方法实现，包括基于模型的方法和无模型方法。
基于模型的DPD算法需要建立一个PA模型，然后使用该模型来预测和校正信号失真。
这可以通过利用PA前向传输、非线性特性和反向传输来实现，从而获得PA的完整模型。
然后，可以使用模型来预测应该添加到信号中的修正信号。
然而， PA模型建立和校正过程比较繁琐和复杂，因此在实际应用中使用广泛有限。
无模型DPD算法则不需要PA模型，而是直接从输入信号推导出修正信号。
其中，传统方法包括基于所采用信号的功率、相位或显示性能参数来推导出修正信号。
例如，可以使用逆学习算法来计算信号失真，并相应地修正信号。
然而，由于信号失真的非线性性质，这种方法并不一定能够准确地推导出修正信号。
因此，基于人工智能和机器学习的无模型DPD算法已逐渐流行开来。
这种方法通过采用神经网络模型（NN）来实现信号失真的智能预测和校正，以提高校正精度和通信质量。
然而，DPD技术也存在一些局限性和挑战。
首先，DPD 技术会在发送端引入额外的硬件和软件，这将增加成本和复杂性，并且可能降低系统稳定性。
数字预失真基本原理的探讨
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数字预失真基本原理的探讨
目录
• 数字预失真的概述 • 数字预失真的基本原理 • 数字预失真的关键技术 • 数字预失真的性能评估 • 数字预失真的应用实例 • 数字预失真的未来展望
01
数字预失真的概述
定义与特点
定义
数字预失真是一种用于补偿无线通信 系统中的非线性失真的技术。
特点
数字预失真技术具有精度高、灵活性 好、易于实现等优点，能够有效地改 善通信系统的性能。
06
数字预失真的未来展望
技术发展趋势与挑战
技术发展趋势
随着通信技术的发展，数字预失真技术将不断进步，实现更高的性能和更低的 成本。
技术挑战
数字预失真技术面临的主要挑战包括如何提高信号质量、降低计算复杂度以及 优化算法性能。
新兴应用领域与拓展方向
新兴应用领域
数字预失真技术将在新一代通信系统、 物联网、智能家居等领域得到广泛应用 。
性能对比与分析
不同算法性能对比
对比不同数字预失真算法的性能，分析其优缺点。
性能与参数关系
研究数字预失真算法的性能与参数之间的关系， 找出最佳参数配置。
性能与系统级仿真
将数字预失真算法应用于系统级仿真中，评估其 对整个通信系统性能的影响。
性能提升的策略与方法
优化算法
改进数字预失真算法，降低计算复杂度，提高 性能。
非线性映射函数设计
非线性映射函数用于将预失真器 的输出映射到输入信号的范围， 以补偿功率放大器的非线性失真。
设计非线性映射函数时需要考虑 输入输出信号的特性、功率放大 器的非线性特性等因素，以获得
最佳的非线性补偿效果。
常用的非线性映射函数有多项式 映射函数和查表映射函数等，其 中查表映射函数具有快速的计算
RF放大器非线性测量技术--数字预失真效果
RF放大器非线性测量技术--数字预失真效果随着无线通信技术的飞速发展，频谱利用率较高的调制方式得到了广泛应用，如PSK和QAM调制。
这些调制信号的一个共同特点是信号功率的平均值和包络峰值存在差异，峰均比（即峰值因子Crest Factor）较大，这要求放大器必须具有良好的线性特性，否则非线性影响，如互调失真，会导致频谱再生，进而产生邻道干扰。
在设计放大器，如WCDMA 多载波功率放大器时，要采用线性化技术来补偿放大器的非线性，从而提高放大器输出信号的频谱纯度，减少邻道干扰。
与此同时，我们还必须兼顾到放大器的工作效率。
线性化技术主要分为以下几类，如图1所示。
在放大器的设计中，一般都会将几种线性化技术结合在一起使用，以达到最佳的线性化效果。
图1 线性化技术分类数字预失真是预失真技术的一种，其基本原理如图2所示。
根据放大器的非线性特性（幅度和相位失真），对输入放大器的信号进行相反的失真处理，两个非线性失真功能相结合，就能够实现高度线性、无失真的系统。
在数字基带上进行预失真处理就是数字预失真；在模拟电路上进行预失真处理就是模拟预失真。
图2 数字预失真技术基本原理数字预失真技术的优势在于：工作在数字基带上，成本低，适应性强，还可以通过增加采样率和增大量化阶数来抵消高阶互调失真，可以使用简单高效的AB类放大器，避免前馈技术带来的复杂性、高成本和高功耗，显著提高放大器的线性和整体功效。
使用数字预失真技术的前提是必须准确测量得出放大器的非线性特性，进而才能根据放大器的非线性特性对输入的基带信号进行预失真处理。
但是，由于无线通信系统的信号带宽日益增加，如WCDMA四载波的带宽已达20MHz，用传统的窄带网络测量方法（如矢量网络分析仪），无法准确测量出宽带放大器在实际工。
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数字预失真原理
数字预失真（Digital Pre-Distortion，简称DPD）是一种用于对数字信号进行修正的技术，通过对输入信号进行事先的非线性变换，以减小传输过程中的失真，提高信号质量。
数字预失真原理是一种信号处理技术，常用于通信系统、无线电频谱和音频信号等领域，旨在最大限度地降低信号失真。
数字信号在传输过程中，会受到多种因素的影响，如噪音、非线性失真等，这些因素会导致信号质量下降。
而数字预失真通过对信号进行事先的补偿，使信号在传输过程中更接近原始信号，从而减小失真。
数字预失真的原理可以简单概括为以下几个步骤：
1. 非线性特性建模：首先，需要对传输系统的非线性特性进行建模。
这可以通过实验测量或数学建模的方式进行，建立非线性特性与输入输出关系的数学模型。
2. 信号预处理：对输入信号进行预处理，以便更好地适应非线性特性。
这一步通常包括对信号进行滤波、变换等操作，以使信号更接近非线性系统的输入要求。
3. 非线性补偿：通过应用预先建立的非线性特性模型，对输入信号进行非线性补偿。
补偿的目标是通过对信号进行变换，使得在传输
过程中产生的非线性失真最小化。
4. 反馈控制：根据反馈信息对预失真算法进行调整，以使补偿效果更加准确。
反馈信息可以通过传感器测量得到，或者通过对输出信号进行采样获得。
5. 适应性调整：根据传输系统的实际情况，对预失真算法进行适应性调整。
这可以包括参数的调整、算法的优化等，以使预失真系统在不同工作条件下都能够表现良好。
数字预失真原理的核心思想是通过提前对信号进行修正，以预防传输过程中的失真。
它可以有效地提高信号的传输质量，降低误码率和功率消耗。
数字预失真技术在通信系统中得到广泛应用。
例如，在无线通信系统中，信号传输过程中会受到功率放大器的非线性特性影响，导致信号失真。
通过使用数字预失真技术，可以在信号输入功率放大器之前对信号进行修正，降低功率放大器引起的失真，从而提高系统的传输性能。
数字预失真技术还在音频系统中得到应用。
在高保真音响系统中，音频信号在放大过程中也会受到非线性失真的影响，导致音质下降。
通过使用数字预失真技术，可以对音频信号进行修正，降低放大过程中的失真，提高音质。
数字预失真原理是一种通过事先对信号进行修正的技术，以减小传输过程中的失真，提高信号质量。
它在通信系统、无线电频谱和音频信号等领域具有广泛的应用前景。
通过对信号进行预处理、非线性补偿和适应性调整等步骤，数字预失真技术可以有效地改善信号传输性能，提高系统的可靠性和稳定性。