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《西安电子科技大学》 2009年
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无线通信中射频功率放大器预失真技术研究

李波  
【摘要】: 正交频分复用(OFDM)技术由于具有频谱利用率高、抗多径能力强等突出优点,因此在高速无线通信领域得到了广泛的应用。但是,OFDM信号具有较高的峰平比(PAPR),受功率放大器(简称功放)非线性效应的影响,产生信号带内失真和带外频谱扩展,从而导致系统性能下降。因此,功放线性化技术,对于无线通信技术的发展具有重要的意义。其中,数字预失真技术以其准确性、复杂度、自适应性等方面良好的综合性能,已经成为最具发展潜力的功放线性化技术。本文深入研究了适用于无线通信OFDM系统的数字预失真技术,研究内容主要涉及:功率放大器预失真模型构造、预失真模型参数辨识、OFDM系统预失真方案设计等方面。 本文主要研究工作与创新点总结如下: 1.针对现有无记忆多项式预失真器在输出回退(OBO)减小时的性能受限问题,基于分段非线性补偿的思想,提出了一种动态系数多项式预失真方法。动态系数多项式具有多组系数,随着输入信号幅度的变化,多项式选取不同的系数组合,从而降低非线性补偿的误差;文中讨论了动态系数多项式模型的构造方法,并且给出了基于直接学习结构的简化递归系数估计算法。理论分析与性能仿真表明,该预失真器在提高预失真性能的同时,可以有效降低对多项式阶数的要求,提高了设计的灵活性,降低了对其后置低通滤波器的设计要求。 2.提出了一种基于广义归一化梯度下降(GNGD)算法的预失真方法。该算法的优点在于其学习速率可以补偿归一化最小均方算法(NLMS)的假设前提,增加系数估计的稳健性;并且进一步给出了复数域GNGD算法的理论推导与相应的系统硬件构架。理论分析与性能仿真表明,该预失真器非常稳健,能够有效解决NLMS算法在系数估计中对参数初始值敏感的问题,可以得到更好的线性化效果,而且其实现复杂度远低于最小二乘(LS)算法。 3.针对现有记忆多项式和广义记忆多项式预失真器存在的性能受限和功放模型选择性问题,提出了一种基于分数阶记忆多项式预失真器方法。分数阶多项式的优点是有限阶时可以提高逼近的精度和平滑度。研究分析表明,该预失真器不仅解决了已有预失真器对记忆多项式功放和Wiener-Hammerstein模型的选择性问题,而且可以进一步提高预失真性能。 4.在数字预失真中,多项式模型由于其简单、易于实现而被普遍使用。然而多项式有效阶的确定,关系到预失真器后低通滤波器的设计和线性化的效果,因此具有非常重要的作用。针对间接结构多项式预失真器,本文提出了一种预失真多项式有效阶估计的方法。该方法通过奇异值(SVD)分解,根据归一化奇异值得到多项式的有效阶。文中对有效阶估计的算法做了详细推导。通过理论分析及性能仿真,验证了该算法的有效性。
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TN722.75

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