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宽带功率放大器预失真设计与实现

周克俭  
【摘要】:人类对无线电频谱资源的需求急剧膨胀,为了有效地利用稀缺的无线电频谱资源,一些频谱利用率较高的调制方式和传输技术如多电平正交幅度调制(M-QAM)、正交频分复用(OFDM)、宽带码分多址(WCDMA)得到了广泛的应用。而这些调制方式和传输技术有着共同的缺点:信号的包络波动大、峰均比(PAPR)高、经非线性功率放大器(PA)放大后产生严重失真。放大器的非线性特性引起带内失真和带外频谱再生,带内失真损害信号质量,从而导致系统的整体通信性能下降,而带外频谱再生带来邻道干扰(ACI)和其它意外的干扰。随着无线通信技术的快速发展,对PA的线性度要求越来越高。在许多的线性化技术中,预失真技术以其高度的灵活性和良好的线性化性能成为PA线性化技术中的最佳选择,并成为当前通信系统和下一代无线通信系统的基本组成部分。本文在OFDM信号的背景下,对线性化PA的预失真技术进行了研究,内容涉及预失真系统结构、PA的数学模型、预失真算法等方面,同时结合PAPR抑制方法进行了深入研究。主要工作和创新点如下:1.提出数字预失真与压扩变换相结合来补偿非线性失真的新方案。在多项式预失真系统结构中嵌入压扩变换模块,该方案结构简单,容易实现。所提议的预失真器采用记忆多项式自适应数字预失真技术降低带外频谱干扰和非线性失真。PA模型是Wiener模型,其中的无记忆非线性部分是Saleh模型。压扩变换是一种降低OFDM信号PAPR的技术,其实质是一种基于数值变换的信号预失真方法。仿真结果表明,该方案既最大化地实现了 PA线性度,又有效地抑制了 OFDM信号的PAPR。2.提出数字预失真与限幅滤波结合的PA改进设计。在多项式模型下,研究信号处理的整个过程。首先通过限幅滤波模块限制超过门限的信号,然后经过多项式预失真模块,采用自适应算法调节系数,输出的信号进入PA进行放大。该方案解决PA预失真收敛速度慢、信号的高PAPR值等问题。MATLAB仿真结果表明该方法提高了系统误码率性能,补偿了系统非线性失真。然后简要分析查询表预失真与限幅滤波结合方案。在基于查询表的数字预失真下,该方法提高了系统误码率性能,并降低了系统PAPR。MATLAB仿真结果说明了该方法的有效性。


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