射频功放数字预失真技术的研究

【摘要】：现代通信系统中，由于受到高速率数据传输需求和有限频谱资源的双重压力，频谱利用率较高的非恒包络调制技术得到了广泛应用(如QAM和OFDM)。但是射频功放固有的非线性严重影响现代无线通信系统，非线性失真造成了带内误比特率增加和带外邻近信道干扰。所以对功率放大器进行线性化处理是当代通信面临的重大课题。在各种线性化技术中，数字预失真以其良好的线性度、带宽宽、高效率和全自适应性等优点而被业界视为最有前途的一种功放线性化技术。所以本文以数字预失真的功放线性化技术为核心，对射频功率放大器的非线性、记忆效应、行为模型以及线性化技术进行了研究。主要工作如下： 1、本文首先全面、系统的研究了功放的非线性理论和技术指标，然后在ADS软件中用实例仿真分析了功放的主要非线性特性，包括互调失真、对频带信号的影响以及功放的记忆效应等。 2、详细介绍了功率放大器常见的功放模型，同时讨论了目前各种功放线性化技术的原理和优缺点。 3、巧妙的结合ADS软件和MATLAB软件进行功放的建模研究，即利用ADS仿真得到采样数据后用MATLAB进行模型系数估计。测试结果表明ADS软件可以得到近似真实环境中的数据并能够应用于功放的行为模型建模，并且通过MATLAB估计得到的功放模型应用于数字预失真的分析也能够得到较好的效果。 4、讨论了预失真器的自适应结构和自适应算法的基本原理，并且一些结构和算法在MATLAB软件中得到了编程验证。对查找表和多项式两种常用的预失真技术进行了分析和仿真，其中在多项式预失真技术中，针对宽带通信系统中的有记忆功放模型，创造性的提出了一套联合功率回退、峰均比抑制技术和自适应算法的功放线性化技术。 5、对数字预失真系统在SystemVue环境下进行了构建并对信号的EVM、ACLR以及频谱进行了仿真分析，结果表明构建的系统能够达到预失真的效果。 6、介绍了一种基于ADS软件仿真的数字预失真技术，使用矢量信号发生器、频谱分析仪及矢量信号分析软件，将软、硬件联合仿真。实现了无线系统中实际功率放大器的最优线性化。