無線通信中射頻功率放大器預(yù)失真技術(shù)研究.pdf

1、正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)由于具有頻譜利用率高、抗多徑能力強(qiáng)等突出優(yōu)點(diǎn)，因此在高速無線通信領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是，OFDM信號具有較高的峰平比（PAPR），受功率放大器（簡稱功放）非線性效應(yīng)的影響，產(chǎn)生信號帶內(nèi)失真和帶外頻譜擴(kuò)展，從而導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降。因此，功放線性化技術(shù)，對于無線通信技術(shù)的發(fā)展具有重要的意義。其中，數(shù)字預(yù)失真技術(shù)以其準(zhǔn)確性、復(fù)雜度、自適應(yīng)性等方面良好的綜合性能，已經(jīng)成為最具發(fā)展?jié)摿Φ墓Ψ啪€性化技術(shù)。本文深入研究了

2、適用于無線通信OFDM系統(tǒng)的數(shù)字預(yù)失真技術(shù)，研究內(nèi)容主要涉及：功率放大器預(yù)失真模型構(gòu)造、預(yù)失真模型參數(shù)辨識(shí)、OFDM系統(tǒng)預(yù)失真方案設(shè)計(jì)等方面。 本文主要研究工作與創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié)如下： 1．針對現(xiàn)有無記憶多項(xiàng)式預(yù)失真器在輸出回退（OBO）減小時(shí)的性能受限問題，基于分段非線性補(bǔ)償?shù)乃枷耄岢隽艘环N動(dòng)態(tài)系數(shù)多項(xiàng)式預(yù)失真方法。動(dòng)態(tài)系數(shù)多項(xiàng)式具有多組系數(shù)，隨著輸入信號幅度的變化，多項(xiàng)式選取不同的系數(shù)組合，從而降低非線性補(bǔ)償?shù)恼`差；文中

3、討論了動(dòng)態(tài)系數(shù)多項(xiàng)式模型的構(gòu)造方法，并且給出了基于直接學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)的簡化遞歸系數(shù)估計(jì)算法。理論分析與性能仿真表明，該預(yù)失真器在提高預(yù)失真性能的同時(shí)，可以有效降低對多項(xiàng)式階數(shù)的要求，提高了設(shè)計(jì)的靈活性，降低了對其后置低通濾波器的設(shè)計(jì)要求。 2．提出了一種基于廣義歸一化梯度下降（GNGD）算法的預(yù)失真方法。該算法的優(yōu)點(diǎn)在于其學(xué)習(xí)速率可以補(bǔ)償歸一化最小均方算法（NLMS）的假設(shè)前提，增加系數(shù)估計(jì)的穩(wěn)健性；并且進(jìn)一步給出了復(fù)數(shù)域GNGD算法

4、的理論推導(dǎo)與相應(yīng)的系統(tǒng)硬件構(gòu)架。理論分析與性能仿真表明，該預(yù)失真器非常穩(wěn)健，能夠有效解決NLMS算法在系數(shù)估計(jì)中對參數(shù)初始值敏感的問題，可以得到更好的線性化效果，而且其實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度遠(yuǎn)低于最小二乘（LS）算法。 3．針對現(xiàn)有記憶多項(xiàng)式和廣義記憶多項(xiàng)式預(yù)失真器存在的性能受限和功放模型選擇性問題，提出了一種基于分?jǐn)?shù)階記憶多項(xiàng)式預(yù)失真器方法。分?jǐn)?shù)階多項(xiàng)式的優(yōu)點(diǎn)是有限階時(shí)可以提高逼近的精度和平滑度。研究分析表明，該預(yù)失真器不僅解決了已有預(yù)失

5、真器對記憶多項(xiàng)式功放和Wiener-Hammerstein模型的選擇性問題，而且可以進(jìn)一步提高預(yù)失真性能。 4．在數(shù)字預(yù)失真中，多項(xiàng)式模型由于其簡單、易于實(shí)現(xiàn)而被普遍使用。然而多項(xiàng)式有效階的確定，關(guān)系到預(yù)失真器后低通濾波器的設(shè)計(jì)和線性化的效果，因此具有非常重要的作用。針對間接結(jié)構(gòu)多項(xiàng)式預(yù)失真器，本文提出了一種預(yù)失真多項(xiàng)式有效階估計(jì)的方法。該方法通過奇異值（SVD）分解，根據(jù)歸一化奇異值得到多項(xiàng)式的有效階。文中對有效階估計(jì)的算法做