记忆功放的预失真线性化方案

ｋ＝ １
（ ６）
预失真 器输 出为
Ｑ Ｋ
际 的记忆 功放 一般 都 是 高 阶非 线 性 系 统 ， 辨识 其 逆 模 型很 困难 ， 算很 复 杂 。（ ） 失真器 参数 的 自适 计 ２预 应 调整 困难 。 当放 大 器 特 性 发 生变 化 时 ， 系统 性 能
会 迅速 下降 。 因此 本文 采用 间接 学 习结 构 。 图 ６为基 带 预失真 系统框 图 。该 系统需 要设 置
第 ３ ５卷 第 ５期
２１ ０ １年 ｌ Ｏ月
南 昌大 学 学报 （ 科 版 ） 理
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Ｖｏ ｜ ５ ＮＯ ５ ｌ３ ．
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文 章 编 号 ： ０ ６０ ６ （ ０ １ ０ — ４ ００ １ ０ －４ ４ ２ １ ） ５ ０ ９ — ５
记 忆 功 放 的预 失真 线性 化 方 案
赵庆敏 ， 万 亮
（ 昌大 学 信 息 工 程 学 院 ， 西 南 昌 ３ ０ ３ ） 南 江 ３０ １
摘 要 ： 多 载 波 宽 带 发 射 机 中 ， 频 功 放 存 在 固有 的非 线 性 特 性 与 记 忆 效 应 在 功 放 输 出产 生 了 ＡＭ／ 在 射 ＡＭ 与 ＡＭ／ Ｐ 失 真 ， 而 带 来 了 频谱 扩 展 与 带 内 失 真 问 题 ， 重 影 响 了通 信 质 量 。为 了能 同时 补 偿 功 放 的非 线 性 失 真 与 记 忆 Ｍ 进 严 效 应 ， 建 了基 于 间 接 学 习 结 构 的 预 失 真 系 统 ， 结 合 Ｌ 构 并 Ｓ算 法 辨识 预失 真器 的参 数 。仿 真 结 果 表 明 该 预 失 真 系 统 能很 好地 补偿 功放 的 非 线性 失 真 及记 忆效 应 失 真 ， 高 了功 放 的线 性 度 与 效 率 。 提 关键 词 ： 率放大器 ； 忆效应 ； 失真 ； 功 记 预 间接 学 习结 构
一
（ ）
（ ） ７
式 （ ）中 ： ， 和 ． ）分别表 示输 入 、 出信 号 。 ７ （ ） ｙ ２ （ 输 Ｋ
为模 型 的阶数 ， Ｑ为模 型 的记 忆 深度 。
３３ Ｌ ． Ｓ算法
个 自适应估 计 器 ， 用 预失 真 器 输 出 与 反馈 信 号 利
图 ５为对应 于式 （ ）的预 失真 器 的结 构 。 ５
２ 预 失真 线 性化 原 理
数 字预 失真 的基 本原 理是 在功 率放 大器 之前 插
入预 失 真器 ， 预失 真 器 具 有 与 功 率放 大 器 非 线 性 相 反 的特性 ， 而使 两 个 非 线 性 系 统 的级 联 整 体 呈 现 从
Ａｂ ／ ｓｕ
第 ５期
赵 庆 敏 等 ： 忆 功 放 的预 失 真 线 性 化 方 案 记
ＡＭ／ Ｍ 特 征 Ｐ
拿 一 。
Ｉ
差一 ０
ｉ — Ｏ
—
、
Ｏ２ ０４ ０６ ０８ ． ． ． ． １Ｏ ． １２ ． １４ ．
球
磐
Ｏ Ｏ
Ａｂ ／ ｓｕ
的误差 来调 整 自适应估 计器 的参 数值 。 自适应估 计 器 和 预失 真 器 结 构 完 全 相 同 。 当 自适 应算 法 收 敛
后 ， 估计 器 的参数值 复 制到预 失 真器 ， 后 断开估 将 然
图 ６中将 （ 与 自适 应估 计器 输 出 ｚ （ 进 行 ） ）
比较 ， 残差 ８ ）一 （ ） 得 （ 一 （ ， Ｐ ）调整 自 ） 用 （
适 应估计 器 参数 。 自适应算 法 收敛后 ， 自适 应估 当 将 计 器参 数 复制 到预失 真 器 中 ， 时 认 为 功 率放 大 器 这 输 出 ｚ （ ）是输 入信 号 （ ）的线性 放大 。 自适应 估计 器 的输 出为
是 功 放 ＡＭ／ ＡＭ 和 ＡＭ／ Ｍ 失 真 特性 曲线 呈 现 Ｐ
模 糊 或 发 散 的 现 象 （ １ ； 是 双 音 测 试 时 ， 放 输 图 ）二 功
出信 号 的频谱 出现 上下 边带 不对 称 的现象 （ ２ 。 图 ）
图 １显示 了放 大 器 的 ＡＭ／ ＡＭ， ＡＭ／ Ｍ 特 性 Ｐ
降ｌ 。近年 来 各 种 记 忆 查 找 表 预 失 真 方 法 层 出 不 ５ ］ 穷 ＿ 。文献 ［ ］ 出 了一 种 简 化 的滤 波 查 询 表 预 ６ ］ ６提
失真方 法 ， 该方 法 由一 个 无 记忆 预 失 真 器 系 统 串联
一
曲线呈 现发散 状 态 。图 ２显 示双 音测试 输 出信 号 的
为线 性特 性 （ 图 ４ 。这方 法 的实 质 是 利用 预 失 真 见 ）
器 预先 产生 一个 失 真信号 在 幅度 与相位 上 与功放 失
真 特性 相抵 消 。
图 ５ 三 阶 多项 式预 失真 器 结 构
３ 预 失真 系统 实现 方 案
３ １ 预 失 真 系统 ．
旦 匦
自适应 预失 真 系统一般 分 为直接 学 习结 构 和问
ＡＭ， Ｍ 特征 Ａ
一
０ Ｏ ０ ０
一 —
－－ ■－一
个 自适应 滤波 器 子 系 统构 成 ， 能有 效 解 决 放 大器
— －－， ． －． 一
，－
＿ ＿
一
一
带来 的失 真 问题 。查 找表 方法 是 目前数 字预 失真技
－
术 的主流 ， 但存 在 收 敛 速度 慢 的不 足 。 因为 查 询表
（ ２）
频谱 出现 了奇 阶互 调 分量 ， 中三 阶 ， 阶互 调上 下 其 五
边 频 出 现 明 显 的不 对 称 性 。
图 ３显 示 宽 带 信 号激 励 下 ， 放 的增 益 曲线 呈 功
现 明显 的离 散状态 。
式 （ ）中 ：。ａ ，。为预失 真器 参数 ， ２ ａ ， ａ 为待 求参数 。
模 型描述 ：
Ｙ— ｂ３ ＋ｂｚ ＋ｂｚ ｌｐ ２ ； ａ； ２
预失 真 器特性 也用 三阶 多项式 模 型描述 ：
ｚＤ— ａ１ ｚ＋ ａ２ ｘ ＋ ａ３ｃ 。 ５
（） １
图 ２ 功 放 双 音 测 试 频 谱 图
式 （ ）中 ： ，。ｂ 为功 放模 型参 数 ， 已知参 数 。 １ ｂ ｂ ，。 为
将式 （ ） 入式 （ ） 到式 （ ） ２ 代 １ 得 ３： Ｙ— ｂａ ｚ＋ （ １ ２ ；ｚ ＋ （１３ ２２ １２ １１ ６ａ ＋ｂａ ） ６ａ ＋ ｂａ ａ ２
＋ ｂａ ） 。 ３ ｚ （） ３
如果 预失 真器 收敛 ， 功放 输入输 出呈 线性 关 系 ，
吕
∞
南 昌大 学 学 报 （ 科 版 ） 理
接 学 习结构 。直 接学 习 结 构缺 点 是 （ ） １ 需要 先 辨 识 出功 放 的模 型 ， 再求 其逆模 型作 为 预失真 器 的参 数 。 当功 放模 型 比较 简单 时 ， 这种 方 法 是 可行 的 。但 实
Ａ（） 一∑ ｌ 一 ｚ Ｘ
项 式 预失 真 器 形 式［ 。文 献 ［ １ 采 用 非 线 性 抽 ８ １］
头延 时 多项 式 模 型 的预 失 真器 ， 采 用 基 于 ＱＲ 分 并 解 的 ＲＬ Ｓ算 法 计 算 预 失 真器 的 系 数 。Ｖｏｔｒａ级 ｌ ｒ ｅ 数 ， ｍｍｅｓｅｎ模 型 ， 经 网络 等 可 以 用 于 表 示 Ｈａ ｒｔｉ 神 记忆 非线性 特 点 的数 学 形 式 ， 被 用 于记 忆 预 失 真 都 器 的研究 ｌ ＿ １ 。近 年 来基 于神 经 网络 的 自适 应 预 失 真 器得 到一 定 的发 展 ， 是 神 经 网 络 预失 真 器 计 算 但 复 杂 ， 度不 够 高 ， 现 困难 ｌ 精 实 ＿ 】 。有 记 忆 预 失 真 技 术 研究 不够 深入 ， 因此 需要 针 对 有 记 忆 功放 系统 研 究 记忆 预失 真技术 引。
变化 而变 化 。功放 记 忆 效 应 主要 表 现 在 两 个方 面 ：
一
系 。数字 预失 真技术 指 在功放 之前 插入 同功 放相反 特性 的 预失真 器 ， 使得 预 失 真 器 和 功放 级 联 后 的 系
统 总体呈 现线 性特性 ｌ 。早期 的数 字预失 真技 术 多 ＿ ４ ］ 采用 查 询表方 式 ， 随着 传输 信号 带宽 的不 断增加 ， 但 功 放 的记忆效 应 显著 增 加 ， 得 查 询 表 不能 准 确 表 使 示 宽带 功放 的记 忆 非 线性 特 性 。在 宽 带 应 用 时 ， 若 仍 然沿 用无 记忆 预 失 真技 术 ， 线 性 化 效果 急 剧 下 则
图 １ 功 放 ＡＭ／ ＡＭ 与 ＡＭ／ Ｍ 特 性 曲 线 Ｐ
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ｌ
（ ｂ）
ｌ
输 入 信 号度 图 ４ 数 字 预 失 真 的基 本 原 理
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，
Ｌ— 。 Ｌ一 二 —
为便 于分 析 ， 功率 放 大器 特 性 用三 阶多 项式 设
即有 ：
ｆ１ ６ ａ１一 Ｇ
磐
ｂ 口 ＋ ｂ口 一 ０ １２ ２
（） ４
ｌ１ ３ ２ ｌ １ ２ ｂ ａ 一 ０ ｂａ ＋ ｂａａ ＋ ３
求解 式 （ ） 得 到 预失真 器参数 为 ： ４，
输入信号功率／Ｂ ｄ ｍ
ｆ Ｇ
图 ３ 宽 带 信 号 激 励 下 功 放 增 益 特 性 曲线
难 以表示 记忆 非线 性 特 性 ， 以人们 倾 向于 记 忆 多 所
收 稿 日期 ： ０ ０ １ —０。 ２ １ —０ ２ 作 者 简 介 ： 庆敏 （ ９ ４ ） 女 ， 教 授 。 赵 １ ６一 ， 副