数字预失真关键技术
一种适合于硬件实现的数字预失真算法
Ｖｏ ＿８ Ｉ３
ＮＯ７ ．
计
算
机
工
程
２１ ０ ２年 ４月
Ａｐ ｉ ｒｌ ２０１ ２
Ｃｏ ｕｔｒＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｍｐ ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ
・ 程应 用技 术 与实现 ・ 工
一
文章 编号：１ ０＿２（ １）—０ ｍ＿ 文献标识码： ０ —３ ８ ０２ ７＿３．３ ｏ ４ ２ ０ ２ ０ Ａ
方根算法（ＭＳ ，精 度往往 不能满足要求 ，不能很好地弥补 Ｌ ） 非线性。如果采 用较为复杂的递归最小二乘（ Ｌ ） Ｒ Ｓ，就会要求
图 １ 疆失真模块在系统 中的位置
由于 Ａ ＡＭ 失真和 Ａ Ｐ 失真 的存在 ， Ｍ／ Ｍ／Ｍ 因此 Ｐ Ａ的输 入输 出特性曲线不能达 到很好 的线性 度 。Ｓ ｌｈ模 型是一种 ａｅ
其较低 的复杂度 ，较高的效率引人关注。预失真技术能分为 如 下几类 ：模拟预失真 ，基于 多项式方法 的预失真 ，分段线 性化预 失真 ，基于神经 网络方法的预 失真和直方 图匹配预失 真。 在这 些方法 中， 多项式预失真与查找表 的方法最为常见。 多项式预失真 的基本原理是采用 自适应 滤波器 的方法去 拟合 Ｐ 输入输 出多项式的反函数 。如果采用简单的最小平 Ａ
ｓｉ ｂｅｆｒｉ ｌｍｅｔｔ ｎｗｉ ２ ｏｋＵｐＴｂｅＬ Ｔ ｓｔｅｐｅ ｉｏｔ ｎｂｏｋ ｃｎ ｉｅｉｇｔｅｌｏ ｅａ ｆ ｅａａｏ ／Ｆ ｃ ｃ ｉ ｕｔ ｌ ｏ ｅ ｎａｉ ｔ ｔ ３ ｘ ６Ｌ ｏ ａ ｌ Ｕ ）ａ ｒｄｓ ｒｏ ｌｃ ， ｏ ｓ ｒ ｏｐｄ ｌ ｏ ｌｇＲ ｉ ｕｔ ａ ｍｐ ｏ ｈ ｗｏ １ （ ｈ ｔ ｉ ｄ ｎ ｈ ｙ ｔ ｎ ｈ ｒ ｓ
路延迟和相位偏转的补偿 ， 采用 ２ 块大小为 ３ ｘ ６的查找表作为预失真模 块 ， ２１ 存储针对不 同输入幅度信号的调整系数 ，以预先抵消功率放 大器的失真 。用调制方式为 ６ Ｑ Ｍ Ｆ Ｍ 信号进行测试 ，结果表明 ， 算法的预 失真性 能较好 。 ４Ａ ＯＤ 该
一种新型数字预失真算法的设计
用 实 际 ＷＣ ＭＡ数据 进 行验 证 。仿 真结 果表 明 ， Ｄ 该
功放 线 性化 技 术 主要有 负 反馈 技 术 、 前馈 技 术
和线性预 失真 技术 。预 失 真 技术 是 一种 简 单 、 用 实
算法是改善功率放大器线性度的一种高效方法 。整 个数 字预 失真 系统如 图 １ 示 。 所
Ｋ ｙｗ ｒ ｓＷＣ ＭＡ ｓｓ ｍ；ｏ ｅ ａ ｐｉｅ ；ｏｌ ｅｒｙ ｄｇ ａ ｐｅ ｉｏｔ ｎ Ｄ Ｄ） ｅ ｏｄ ． Ｄ ｙｔ ｐｗ ｒ ｍ ｌ ｒｎ ｎｉ ａｉ ；ｉ ｔｌ ｒｄｓ ｒｏ （ Ｐ ｅ ｎ ｔ ｉ ｔ ｉ
真 （ Ｐ 。射频 预失 真具 有 提 高 功放 效率 、 Ｄ Ｄ） 成本 低
字基带预失真算法， 能够 自 适应地补偿功放的非线性。理论分析和计算机仿真验证 了该算法的有效
性 和 实用性 。
关键 词 ： Ｄ ＷＣ ＭＡ 系统 ；功率放 大器 ； 线性 ； 字预 失真 非 数
中图分 类号 ：Ｎ ２ ． Ｔ ７ ２７ 文献标识 码 ： Ａ
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｗ ｇ ｔ ｌＰｒ ｄ ｓ ｏ ｔｏ ｇ ｒｔ ｍ ｓｇ ｆ ａ Ｎｅ Ｄｉ ｉ ｅ ｉｔ ｒ ｉ ｎ Ａｌ ｏ ｉｈ ａ
Ａｂｓｒ ｃ ： ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｈ ｏ ｌｎ ａ ｉ ｆｐ ｗｅ ｍｐ ｉｉｒｉ ＣＤＭＡ ｙ ｔｍ ，ａ ｄｉｉ ｌｂ ｓ ｂ ｎ ｒ ｄ ｓ ｔ ａ ｔ Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｔ ｅ ｎ ｎ ｉｅ ｒｔ ｏ ｏ ｒａ ｌｆ ｎ Ｗ ｙ ｅ ｓ ｓｅ ｇｔ ａ ｔｍ ｗ ｔ ｍ ｍ ｒ ｒｐｓｄ ｗ ｉ ｓｂ ｓｄｏ ｅＶ ｈ ｒ ｅ ｅ．Ｔ ｅａ ｏ ｔｍ ｏ ｉ Ｄ Ｄ ｌ ｒｈ ｉ ｅ ｏｙｉ ｐｏ ｏｅ ， ｈｃ ｉ ａｅ ｎｔ ｏ ｅｒ ｓｒ ｓ ｈ ｌ ｒｈ ｒｏ ｇｉ ｈ ｓ ｈ ｈ ａ ｉ ｇｉ
基于LUT的HPA数字基带预失真方法研究
要 ：该文深入研究 了 Ｏ ＤＭ 系统中基于查询表 Ｌ Ｆ ＵＴ方法 的 ＨＰ Ａ数 字预 失真 技术 。针对传统 Ｌ ＵＴ方法收敛
速度 非常慢 的不足 ，有关文献提 出了相应 的改进措施 。该文从误码率 Ｂ Ｒ，功率谱密度 Ｐ Ｄ和算法收敛速度几个 Ｅ Ｓ 方 面进行 了算法性能 的仿真 比较分析 ，指 出以上算 法存在 的不足 ，并提出了新的改进 方法 ，仿真及分析结果表明 了 该文提 出改进方法在性 能上 的优越性 。 关键词：正交频分 复用 ；高功率放大器 ；数字基带预失真 ；查询表
ＯＦ ＤＭ 技术存在两个主要 缺点：对载波频偏十分敏感＿以及 ３ Ｊ
ＨＰ Ａ线性化技术所要解决 的主要 问题是 ： 降低邻道干扰
（ 带外失真） 减 小带内损耗 ， ； 提高放大器功效。目前关于 Ｈ Ａ Ｐ 的线性化有许 多方法 ： 率回退技术 、 功 包络消除和 恢复技术 、 笛卡尔环路后馈技术 、前馈 线性化技术、非线性器件线性化 技术 以及 数字预失真技术 ＿ ０ 。各种技术都 有其 优缺点 ， ５Ｊ １等 其 中的数字预失真方法 以：无稳定性 问题 、精度较高、适用
（ｔ ｅ ｅ ａ ｎＭｉ ｏ ａｅ Ｓａ ｙ ｂ ｃ ｗ ｖ ＆Ｄ ｇ ａ Ｃ ｍ ｎ ａｉ ｓＤｅｔｏ Ｅ Ｔｉｇｕ ｎｖｒｉ ， ｅｉｇ ００４ Ｃ ｉａ ｔＫ Ｌ ｏ ｒ ｉｔｌ ｏ ｍｕ ｉ ｔ ｎ， ｐ．ｆ ＆ ， ｓ ｈ ａＵ ｉ ｓｙ Ｂ ｉｎ ０８ ， ｈ ） ｉ ｃ ｏ Ｅ ｎ ｅ ｔ ｊ １ ｎ （ ｅｔｏ ｅ ｃｍｍ ｎｃｔ ｎ ｎｉｅｒ ｇ Ｅ ｇ ｅｒ ｇＣ ｌｇ ｒ ｄＦｒｅ ｏｃ， ｉ ｎ７０８ ， ｈ ａ Ｄ ｐ．ｆ ｌ ｏ ｕ ｉ ｉ ｓ ｇ ｅｉ ， ｎｉ ｅ ｎ ｏ ｅｅ ｆ ｍｅ ｏｃ Ｐ ｌｅＸ ＇ １０６ Ｃ ｉ ） Ｔｅ ａｏ Ｅ ｎ ｎ ｎ ｉ ｌ ｏＡ ｉ ａ ｎ
数字电视发射机功放的预失真技术研究
Ｊ ｏ ｎ ｎｖｒ Ｓ ａｇ ａ ２ ０ ４ ，Ｃ ｉａ ｉ ｔ ｇ Ｕ ｉｅｓ ａｏ ｈｎ ｈｉ ０ ２ ０ ｈｎ）
【 ｂｔａ ｔ ｎ ｔｉ ｐ ｐｒ ｈｅｓ ｕ ｔ ｅ ａ ｄ ｃ ａａｔ ｆＤｇｔ ｒｄ ｔ ｔ ｎ （Ｐ ）ｗ ｉ ａ ｄｎｉ Ｐ ｉ ｅ ｒ ｆ ｃｓ Ａ ｓ ｃ】Ｉ ｈｓ ａｅ，ｔ ｔ ｃ ｒ ｎ ｈｒｃｅ ｏ ｉ ａ Ｐｅｉｏ ｉ Ｄ Ｄ ｈｃ ｃｎ ｉｅ ｔ Ｈ Ａ ｗｔ ｍ ｍｏ ｅ ｅｔ ｒ ｒ ｕ ｒ ｉｌ ｓ ｒｏ ｈ ｆ ｙ ｈ ｙ
前馈线 性化技术结构如 图 ２所示 。其工作原 理是利
２ 功 放 线性 化 技 术
目前对数字 电视发 射机 的功放线 性化通 常有 ３种技 术 ：）负 反馈校 正技术 ；）前馈线性化技术 ；）数字 自 １ ２ ３ 适 应预失 真技术 。
用误差放大器将环路 Ｉ 获得 的误差信号 经放大和相位校 正至一定功率 电平 ，然后馈入失真抵消单元 以直接抵消 主放大器输 出信号 中的高 阶互 调分量。前馈线 性化技术 的优点是线性指标容易满 足 ， 电路无条件 稳定 。 与负反 但 馈技术相 比，前馈技术需要两个 功率放 大器和延时校正 单元 ， 因此 ， 整个 系统结构 复杂 ， 益和相位 的调 整要严 增
其结 构如图 １所示 。负反馈技 术属于闭环技 术 ， 有较 好 的线性 校正度 ， 会改变放大器 固有 的群 时延 特性 ， 但 对相
位条 件要求苛刻 ， 宽带情况下易 出现不稳定 ， 对于传输 这
ＯＤ Ｆ Ｍ信 号会产生一 些限制 。 其延 时和相 移等不 足 ， 使工 作带宽受到限制 。
31_大规模MIMO系统性能分析及实现
大规模M I M O系统性能分析及实现第一部分大规模MIMO 系统介绍 (2)第二部分系统模型与性能指标 (4)第三部分MIMO 技术原理与优势 (9)第四部分大规模MIMO 信道特性分析 (11)第五部分性能评估方法及关键技术 (15)第六部分实现方案与硬件挑战 (18)第七部分仿真结果与性能比较 (23)第八部分展望与未来研究方向 (27)第一部分大规模M I M O系统介绍大规模多输入多输出（ Massive Multiple Input Multiple Output, 简称 MIMO）系统是现代无线通信技术中的一个重要分支，其主要目标是在有限的频谱资源下提高无线通信系统的传输速率和可靠性。
大规模 MIMO 系统通过部署大量天线来实现空间分集、空间复用以及干扰抑制等特性，从而显著改善无线通信系统的性能。
在传统的单天线或多天线系统中，受限于可用的天线数，通常只能利用单一的空间维度进行信号处理。
而在大规模 MIMO 系统中，由于天线数量庞大，可以充分利用多个空间维度来进行信号处理，使得系统能够同时支持多个用户的高速数据传输。
大规模 MIMO 系统的发展也得益于近年来射频硬件技术的进步，如低成本、低功耗的射频芯片以及高精度的数字信号处理器件，这些技术使得部署大规模 MIMO 系统变得更加可行。
大规模 MIMO 系统的关键技术之一是波束赋形（Beamforming），这是一种利用多个天线共同发射或接收信号的技术，可以通过调整各个天线的权重系数来控制信号的方向性。
在发送端，波束赋形可以将发射能量集中到某一特定方向，以增强信号强度并降低干扰；在接收端，波束赋形可以将接收到的信号从多个方向进行合成，以提高信噪比并减少多径衰落的影响。
另一个关键技术是预编码（Precoding），它是一种用于控制信号在空间维度上的分布的技术。
在大规模 MIMO 系统中，由于天线数量众多，因此可以使用复杂的预编码算法来实现精细化的信号控制。
DPD基本原理及应用演示文稿
误差放大器线性化性能应足够好的 IMD 性能 误差放大器能够承受较大的峰值功率（包括在环路失锁时） 对误差放大器的平均功率有较高要求 系统复杂、造价高、功率效率低、生产调试复杂等 工程上没有实现
功率放大器简介
——功放线性化：反馈法
反馈法
反馈法是将功率放大器输出的非线性失真信号反馈到输入端，与原输人信 号共同作为功率放大器的输入信号，以减少功率放大器的非线性。
适用于单载波，单信道情况，易于集成，适用于手机中的功放，稳定的工 作带宽较窄
Main amplifier
A1
C1
C2 Output
Input
Splitter
τ
Time delay
Subtracter Gain controller
Φ
Phase controller
功率放大器简介
——功放线性化：预失真法
预失真技术简介
预失真法原理框图
——基本原理
Input Vi
(Vi )
Predistorter
F( )
RF PA
Output Vo
Vi
F
＋
VO ＝
Vi
Vi
预失真技术简介
——实现框图
预失真法实现框图
预失真技术简介
——关键技术：采数
数据样本的采集 数据采集的原则：
1）、采集速度快
为了提高采集速度，采数和数据筛选在FPGA中进行
Ge j 1 N x(n)
N n1 y(n) 2）、能量对齐
N
x(n) 2
G
n1 N
y(n) 2
n1
预失真技术简介
——关键技术：无记忆多项式模型
经典多项式模型是业内使用最多，也是最稳定的模型之 一。其表达式如下：
RRU系统介绍1
Copyright 2008, ZTE CORPORATION
第4页
无线研究院RRU平台研发中心
无线通信系统的系统结构（3）
内部公开▲
从以上的网络结构图当中可 以看出，菲律宾MTI
CDMA2000 1X＋EV-DO网 络的具体组成为：
BSS无线子系统一套：包含基 站83个，BSC一套；
前向耦合信号
反向耦合信号
PA
PA_out
28V 5.5V
Rx1-2 Rx2 Rx1-1
5.5V
DFL
RRU从系统架构上主 要分为五部分：
电源RPW 、 双工滤波器DFL 、 收发信单元RTR、 功率放大器PA 、 ASIG接口防护板AIP。
AC/DC in Copyright 2008, ZTE CORPORATION
由原有的1C3S网络升级成2C3S网络，实现容量的平滑扩展。
第8页
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无线研究院RRU平台研发中心
内部公开▲
分布式系统结构优点（2）
此外运营商现有机房有可能处于底楼，距离天线比较远，馈缆损耗很大且布 线困难，那么通过光纤将射频单元拉远到天线端，将大幅度减少馈缆损耗。 与不使用RRU的系统相比，在功放输出功率相同的条件下，使用RRU的系统 的天线口的输出功率提高2～3dB，从而覆盖半径增大14%～18%，覆盖能力 提高30%～39%。
HPA记忆多项式预失真技术研究
Ｒ ｅ ｅ ｒ ｈ ｓ ａ ｃ ｏｎ ＰＡ ｅ ｏｒ ｌ Ｈ ｍ ｍ ｙ ｐｏ ｙｎｏｍ ｉ ｌｐｒ － ａ ｅ
● 一 ● 一
ｄｌ ｔ Ｕ ． ｏｒ ● － ｓ ｏｎ
Ｆ ｎ ｈ ｏ ｕ ，Ｌ ａ ｃ ｕ ｅ ｇＣ ａ ｆ ｉ ｉｉ ｈ ｎ Ｊｎ
补偿以上各种非线性记 忆 Ｐ Ａ模型 ［３ ２｜ －ｏ本文主要研究基于
巴
设计与研发
Ⅳ
２１ ｏ ７ １
．
直接学习结构的记忆多项式预失真系统。
（ ＝ （ ・ｉ） ∑ ， Ｘ ＝ ） ｚ （ ）
ｉ ＝０
预失真直接 学习结构
基于直接学 习结构记忆 多项式预失真 系统 如 图 １ 所示 。非线『系统 Ｈ是 Ｑ阶记忆多项式系统。 生
统 ，其系数估计通 过 自适应 算法 实现 ，本文在传统 的Ｌ 算 法的基础上推导 出改进的Ｌ 算法 。文章最后利用 ＭＳ ＭＳ
６位Ｑ Ｍ信号进行仿真验证 ， ４ Ａ 仿真结果表明：改进算法的稳定度有明显改善，精确度也有显著的提升，与本
文构建的预失真系统相 结合 能够更好 的消除失真 。 关键词 ： 预失真 ；直接学 习结构（Ｌ ） Ｌ 算法 ；自适应 Ｄ Ａ ； ＭＳ
Ｋ ｙ ｒ ｓ Ｐ ｅ ｉ ｏｔ ｎ Ｄｉ ｃ Ｌ ａ ｉｇ ｃ ｉ ｃ ｒ ＤＬ ） Ｌ ｌｏ ｉ ｍ； ａ ｔ ｅ ｅ ｗｏ ｄ ： ｒｄ ｔｒ ｏ ； ｒ ｔ ｅｒ ｎ ｈｔ ｔ ｅ（ Ａ ； ＭＳＡ ｇ ｒ ｈ Ａｄ ｐｉ ｓ ｉ ｅ ｎ Ａｒ ｅ ｕ ｔ ｖ
０ 引言
为了提高射频功放线性度 ， 常用 的方法是功率 回退法 ， 使放大器工作在线性区 ，实质上是牺牲功率效率来提高功 放的线性度。负反馈技术需要特 别处 理时延和所需的带宽 ， 这种技术使得放大器带宽很窄 ，不适合宽频带放大 。预失 真方法 由于具有 电路形式简单 、调整方便 、效率高 、造价 低等优点 ，应用广泛。 目前 ， 失真线性 化技 术可分为数 预 字预失真和射频模拟预失真两种方法 。数字预失真技术 广 泛采用数字信号处理的硬件和软件来实现 ，大多数是在基
一种基于hammerstein模型的数字预失真算法
一种基于hammerstein模型的数字预失真算法【最新版】目录一、引言1.1 背景介绍1.2 研究目的与意义二、Hammerstein 模型概述2.1 Hammerstein 模型的定义2.2 Hammerstein 模型的特点三、数字预失真算法3.1 预失真算法的概念3.2 预失真算法的作用四、基于 Hammerstein 模型的数字预失真算法4.1 算法设计4.2 算法实现4.3 算法验证五、实验与分析5.1 实验环境与参数设置5.2 实验结果及分析5.3 与其他方法的比较六、结论6.1 研究成果总结6.2 存在的不足与展望正文一、引言1.1 背景介绍随着数字信号处理技术的不断发展，信号处理系统在各个领域得到了广泛的应用。
然而，在实际应用过程中，由于各种原因，如非线性特性、时变性等，会导致信号失真。
为了提高信号的质量和保证信号的准确性，需要对信号进行预失真处理。
1.2 研究目的与意义本研究旨在提出一种基于 Hammerstein 模型的数字预失真算法，提高信号处理的准确性和有效性。
通过对信号进行预失真处理，可以降低信号失真，从而提高系统的性能和稳定性。
二、Hammerstein 模型概述2.1 Hammerstein 模型的定义Hammerstein 模型是一种非线性时变模型，用于描述时变非线性系统的动态特性。
它由一组离散的非线性函数组成，可以表示为：y(t) = f(t, x(t))其中，y(t) 是输出信号，x(t) 是输入信号，f(t, x(t)) 是Hammerstein 模型的非线性函数。
2.2 Hammerstein 模型的特点Hammerstein 模型具有以下特点：1) 时变性：Hammerstein 模型中，非线性函数 f(t, x(t)) 是时变的，即它的参数随时间变化而变化。
2) 非线性：Hammerstein 模型中，非线性函数 f(t, x(t)) 是非线性的，即输入信号 x(t) 与输出信号 y(t) 之间的关系不是线性的。
变步长LMS算法及在数字预失真中的应用
变步长LMS算法及在数字预失真中的应用云涛【摘要】为了解决共址平台上多条无线电链路之间的相互干扰问题,结合设备降功耗、重量和体积需求,使用数字预失真技术改善功放的带外非线性,降低对共址滤波器的抑制度要求,同时提升功放效率,简化散热设计.归一化LMS的收敛速度比LMS 有了较大提升,但调整步长时仅考虑了输入信号,没有利用误差信号提供的信息,因此提出一种自适应变步长的LMS算法.该算法利用输入信号和误差信号提供的信息,实时调整迭代步长.实验表明,在相近的收敛时间下,稳态性能提升了5 dB.【期刊名称】《通信技术》【年(卷),期】2018(051)011【总页数】5页(P2753-2757)【关键词】自适应变步长;随机梯度下降算法;数字预失真;广义记忆多项式【作者】云涛【作者单位】中国电子科技集团公司第十研究所,四川成都 610000【正文语种】中文【中图分类】TN9190 引言业界对功放行为模型进行了大量研究，提出了许多简单高效的预失真模型，如Wiener[1]、Hammerstein[2]、GMP[3]和DVR[4]模型等，并在民用通信领域取得了极大成功，但是研究预失真参数提取的文献相对较少。
文献[5]指出用一组样条基函数来代替多项式函数，不仅可增强模型拟合能力，而且提高了参数求解的稳定性；文献[6]指出通过线性插值和外推可减少待求参数个数，以降低参数求解的资源开销；文献[7]指出通过频率选择性压缩采样可降低计算量。
以上文献介绍的参数提取方法大多基于数据块，不利于FPGA实时处理，收敛时间在秒量级。
文献[8]提出利用LMS算法求解预失真参数。
LMS算法要求不同时刻的输入信号向量线性无关。
不满足该条件时，LMS算法的收敛速率将会变慢、跟踪性能变差。
对预失真参数快速提取问题，本文提出了一种自适应变步长的随机梯度下降算法（ALMS）。
该方法利用参考信号和误差信号的指数加权移动平均（EWMA），自适应调整迭代步长，提高了收敛速率，同时降低了稳态波动。
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11
引言: 频谱利用率和效率
频谱利用率 ¾ 运用高效的方式来利用有限的频带 ¾ 在同一个频带内进行多用户和多通道传输 ¾3 G 系统的频谱利用率 (1- 3 bits/Hz) ¾4 G系统的频谱利用率 ( 5-10 bits/Hz)
20
10
0
45 dBc
28.8 dB 37 dB 56 dB
Δ = 8.2 dB
-10 L = -9.2 dBm
1
-20
L = -28.2 dBm
2
-30
-3
-2
-1
ffcc
1
2
3
Frequency relative to Carrier (MHz)
31
误差矢量幅度 (EVM)
* N表示星座图中符号的个数.
MRF 21045
MRF 21085
RFout
3G 高功率放大器可以通过如下的方法表示 : 1. 传统的基于连续波测量的矢量网络分析仪 2. 基于多音的非线性特性描述方法 3. 基于实际调制信号的非线性特性描述方法
17
不同信号对静态非线性的影响
1. 功放多音测试信号是由载频为2140MHz的8个单音信号 组成，单音间隔为500KHz，合计3.5MHz带宽。
第五节 非线性建模及预失真性能快速评估软件介绍
第六节 结束语
第一章 数字预失真技术基础
第一节 引言 第二节 射频功放非线性特性 第三节 衡量非线性的技术参数（IMD3, IP3, ACPR, EVM） 第四节 功放非线性特性提取实验系统 第五节 功放非线性特性的行为模型 第六节 记忆效应鉴别和强度估算 第七节 功放的种类及性能评估
D o ub le-C h ann el Vector Signal Analyzer
(Agilent 89610B)
Local Oscillator
功放测试平台
36
第一章 数字预失真技术基础
第一节 引言 第二节 射频功放非线性特性 第三节 衡量非线性的技术参数（IMD3, IP3, ACPR, EVM） 第四节 功放非线性特性提取实验系统 第五节 功放非线性特性的行为模型 第六节 记忆效应鉴别和强度估算 第七节 功放的种类及性能评估
EVM 是在信号受损时对解调器性能 的度量，它揭示了理想和实际测试信 号之间的矢量差
32
第一章 数字预失真技术基础
第一节 引言 第二节 射频功放非线性特性 第三节 衡量非线性的技术参数（IMD3, IP3, ACPR, EVM） 第四节 功放非线性特性提取实验系统 第五节 功放非线性特性的行为模型 第六节 记忆效应鉴别和强度估算 第七节 功放的种类及性能评估
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第一章 数字预失真技术基础
第一节 引言 第二节 射频功放非线性特性 第三节 衡量非线性的技术参数（IMD3, IP3, ACPR, EVM） 第四节 功放非线性特性提取实验系统 第五节 功放非线性特性的行为模型 第六节 记忆效应鉴别和强度估算 第七节 功放的种类及性能评估
三阶截取点(IP3/TOI)
效率 ¾延长电池供电的移动终端的使用时间 ¾ 基站的功率消耗低 ¾高可靠性和长无故障时间 ¾降低成本 ¾适合集成
12
第一章 数字预失真技术基础
第一节 引言 第二节 射频功放非线性特性 第三节 衡量非线性的技术参数（IMD3, IP3, ACPR, EVM） 第四节 功放非线性特性提取实验系统 第五节 功放非线性特性的行为模型 第六节 记忆效应鉴别和强度估算 第七节 功放的种类及性能评估
功率放大器的非线性特性
AM-AM 特性
AM-PM特性
14
2载波WCDMA信号的AM/AM 和AM/PM特性
15
静态非线性的去耦合
16
静态非线性特性
功放的静态非线性很大程度上依赖于施加到其上的信号， 几乎不存在对于同一个功放施加不同信号会产生完全相同 的功放特性的情况
RFin MHPA
21010
数字预失真关键技术
宁波大学信息科学与工程学院
刘太君 教授 博士 博导
IEEE高级会员 电子邮箱: taijun@ 电话：15858461089
2009年3月27日至29日
授课大纲
第一章 数字预失真技术基础
第一节 引言 第二节 射频功放非线性特性 第三节 衡量非线性的技术参数（IMD3, IP3, ACPR, EVM） 第四节 功放非线性特性提取实验系统 第五节 功放非线性特性的行为模型 第六节 记忆效应鉴别和强度估算 第七节 功放的种类及性能评估
Spectrum Analyzer (Agilent E4446A PSA)
GPIB
10MHz Ext Ref Out
GPIB
Bypass
Vector Signal Generator (ESG E4438C)
Power Amplifier
Varible Attenuator
Fixed Attenuator
2. 调整单音的相位使其与WCDMA信号具有相同的峰均 值比（PAPR）。
3. WCDMA信号是根据WCDMA 3GPP测试模式1合成的， 具有64 DPCH信道，信号带宽为3.84MHz， 峰均值比 （PAPR） 为10.2dB。
18
Gain (dB)
不同信号对静态非线性的影响 （AM/AM 特性）
1G Analog
Cellular
30kHz BW @ 800MHz
1980
AMPS/ D-AMPS
1985
1990
1995
2000
2005
2010
2015
• 可是，当功放工作在接近饱和区域时功放却有很高的效率
6
引言
许多应用要求高的数据传输(3G, IEEE 802.11)
频谱利用效率的重要性增加
ACPR(dB) = Poffset (dB) − Pmean (dB)
29
邻通道功率比(ACPR)
30
对44dBm功放的 30kHz归一化CDMA标准要求的图形表示
Power (dBm)
50
P = 44 dBm/1.23 MHz
40
PA
16.2 dB
30
P = 27.8 dBm/30 kHz
PA
50 Load
Directional Coupler 50 Load
35
时域特性提取系统
Vector Signal Generator
GP IB
(ESG E4438C)
Power Amplifier
D irectio n al C o up ler
10MHz Ext Ref Out Event 1 Out
具有高峰值因子的扩频接入和数字调制技术产生 ( CDMA, nQAM, OFDM) 要求功放线性化
功率放大器线性度要求：高回退的A类功放
高功耗 低效率
7
引言
低效率
基站运行成本增加 手持设备电池使用寿命变短
限制通信范围 高硬件成本
低回退功放的运用 ⇓
非线性产生
频谱和效率的折中迫切要求线性化功放
第二节 基于FPGA电路的预失真电路设计
第三节 预失真器参数的实时提取及实现
第四节 基于ASIC电路的数字预失真器设计及实现
1.
Intersil数字预失真线性化解决方案介绍
2.
PMC-Sierra数字预失真线性化解决方案介绍
3.
TI数字预失真线性化解决方案介绍
4.
Optichron数字预失真线性化解决方案介绍
33
时域特性提取系统
34
时域特性提取系统
External Trigger
10MHz Ext Ref In
70MHz IF Out
10MHz Ext Ref In
IEEE1394
Laptop Event 1 Out
GPIB Vector Signal Analyzer (Agilent 89610)
AM/PM 曲线
这些结果证实了在输入相同信号时不同平均功率对功放静态非线性 特性的影响
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功放的多项式模型
• 运用多项式可以准确的描述功放非线性特性： • 这里系数描述了功放线性，二次和三次非线性
增益
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基于双音测试的无记忆非线性系统的频谱再生
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基于双音测试的无记忆非线性系统的频谱再生
• 理论上，带内失真是有由奇数阶非线性引起的 • 简单的多项式模型表示如下：
3G – Digital
Wideband
Cellular
2G Digital Cellular
5MHz BW @ 2.1GHz
WCDMA
1.25MHz BW CDMA @ 1.9GHz 2000
200kHz BW EDGE/ @ 800MHz CDMA
<=200kHz BW TDMA/ @ 8-900MHz GSM
Basic Concept
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三阶交调干扰(IMD3)
Pin1 Pin2 f1 f2
Pout1 Pout2
IMD3
P3imd1
P3imd2
2f1-f2 f1 f2 2f2-f1
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CDMA
邻通道功率比(ACPR)
W-CDMA
cdma2000
ACPR: the ratio between the outof-band power spectral density at the specified offset channels and the in-band spectral density.