一种快速的自适应预失真算法

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引言
非恒定包络是 *+,- 信号的主要缺点之一。由
多的滤波器系数， 复杂性高， 不利于实时实现。文献 [ S \ 用两个估计器确定维纳系统的参数进行预失真， 但参数估计的收敛需要大量的时间。本文应用查询 表的方式实现数字预失真器。
于发送的数据在频域被充分的随机化，因此 *+,信号可以认为是独立同分布的随机变量的线性组 合。当子载波数目很大时，由中心极限定理可知， *+,- 信号近似服从复高斯分布。因此， *+,- 信号 有很高的 M&M%。 这意味着射频前端的功率放大器必 须高度线性，否则会引起非线性失真，信号谱扩展， 导致接收端 YZ% 性能下降。即使 %+ 功率放大器能 线性放大， 这也会严重降低发射机的效率。 这里主要研究线性化技术中的数字预失真器。 数字预失真器一般采用自适应结构，它在 LM& 之前 插入预失真器 . M, > ， 用自适应算法调整 M, 的参数， 补偿 LM& 引起的非线性失真。文献 [ ! \ 中提出基于 ]BA96772 级数模型的预失真器，但由于它需要确定较
图 @ 接收的 A(B-C 信号星座图 由图 图 A 给出了在时， %& 随 #$# 的变化曲线， 容易得到，使 %& 最小的最佳 #$# 为 G78。在最佳 图 " 画出了 +,-， 理想线性 +,-， 加入 #$# 条件下， 预失真的 +,- 的 8>? 性能随信噪比变化的曲线。 从 图中可知，没有预失真的功率放大器严重降低了 而且增加信噪比对 8>? 性能影响不大。 8>? 性能， 而 +,- 在加入预失真以后， 8>? 性能与理想的线性 +,- 非常接近，这里提出的预失真器较好地补偿了 +,- 的非线性。

数字电视发射机自适应预失真技术李滇旭摘要：本文介绍了国外应用在数字电视发射机中的自适应预失真技术，着重介绍了笛卡尔环的工作原理、高功放产生互调失真的原理以及预失真的工作原理．关键词：数字自适应预失真、笛卡尔环在开路电视传输设备中高功率放大器(HPA)对整机的价格具有决定意义，对于给定的功率和噪声电子，HPA的价格将随着输入信号线性工作范围的扩大而盘升．因此用扩展HPA的线性工作范围的技术取代购买更高档的HPA的研究意义重大。

对于扩展HPA线性范围的研究和应用一一即预失真技术，在国外已经有很多成熟的经验，出现了很多种数字自适应预失真技术如：查表法、笛卡尔环法等，而我国在国庆50周年的数字电视试播中却仍沿用模拟电视中的中频预失真技术，本文旨在介绍一下国外的先进的数字自适应预失真技术。

1、预失真的工作原理现在的线性调制技术如QPSK和QAH及多载波调制等尽管能提供良好的频谱效率，但由于HPA的非线性，调制后产生的波动包络信号能引起随后的HPA产生互调失真(1MD)，互调失真多呈现出邻频干扰、带内干扰现象．为了扩展HPA的线性，产生了多种预失真技术，但其原理却都是在调制器和高功放间插入一个非线性的器件作为预失真器件(PD)，使得预失真器和高功放作为一个整体来看，其增益特性为线性。

如：假设预失真器的增益函数为D®；而高功放的增益函数为：P(，)；则整体的增益函数：H(，)：D(，)xP(，)=常数C从局部来看，由于IM3和IM5对高功放的影响比较大，而IM3(三次互调分量)和IM5可由IM2与IM4与原基带信号调制产生，因此只要控制预失真器产生的IM2和IM4的系数，使其与高功放和原基带信号调制产生的IM3和IM5精确地相位相反，理论上可以很大或完全地取消整体的IM3和IM5，使高功放呈现线性化，从而大幅度抑制带外发射、减少带内失真．2、数字预失真和模拟预失真预失真可以分为两种即：数字预失真和模拟预失真．模拟预失真出现比较早，且技术比较成熟．对于模拟电视来说，低成本的。

17数字预失真基本原理马 进（西安电子科技大学 通信工程学院，陕西 西安 710071）摘 要 对高功率放大器的失真特性进行了数学分析，介绍了数字预失真的基本原理，总结了常用的几种预失真线性化方法，着重详细介绍了查找表数学模型的建模方法。

关键词 功率放大器；线性化；预失真中图分类号 TN722.7+5The Principle of Digital Pre-distortionMa Jin(School of Telecommunications Engineering, Xidian University, Xi ′ an 710071, China)Abstract This paper makes a mathematical analysis of the HPA's distortion characteristic and introduces the principle of digital pre-distortion. It also summarizes some common techniques for linearizing pre-distortion with emphasis on the LUT mathematical model's modeling method.Keywords PA; linearization; pre-distortion; LUT1 数字预失真的实测图表数字预失真的目的是改善功放的线性度，而对功放线性度评估是用ACPR 这个指标进行评估的，因此数字预失真目的就是改善功放的ACPR 指标。

预失真效果见表1所示。

2 功放的非线性特性分析功放的各种失真特性[1]如下：（1）AM-AM 失真特性：就是放大器的增益压缩现象，即AM-AM 失真，可以采用非线性的多项式来表征放大器的这种特性，其数值由输入信号的幅度（AM ）决定。

关键词 功率放大器 数字预失真 查找表 LUT LMS算法
0引 言
在中、大容量的数字微波系统中, 为了提高频谱 利用率, 通常要采用正交调制技术和多电平调制技 术, 如 QAM 以及 OFDM 技术。这些线 性调制技术 具有非恒定包络和较高的峰值平均功率比等特点, 调制信号通过功率放大 器后会产生严 重失真。因 此, 尽可能保证发射通道和射频末级放大器线性工 作是非常重要的。
^ (n) ]
= w ( n ) + ∀e( n ) x ( n )
( 5)
其中, w ( n )为滤波器的权系数, ^ ( n )表 示梯 度矢量, e( n )为误差序列, 即期望输出信 号与实际
输出信号的差, ∀为一个正实常数, 通常称它为自适
应收敛系数或步长。
经过推导, 应用于自适应预失真技术的 LMS 算 法多出一项对放大器非线性函数的求导, 递推公式
1 功放模型
目前, 关于功率放大器的数学模型已有很多, 大 体可以分为无记忆功放模型, 也就是认为当前输出 信号只与当前的输入信号相关, 而与过去的信号无
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空间电子技术
2010年第 2期
关; 以及有记忆功放模型, 即功放当前的输出信号不 仅与当前的输入信号相关, 而且与过去的输入信号
器, 以跟踪非线性的变化。在电路中应用反馈式闭 环形式, 从放大器的输出信号中提取一部分信号进
图 1 功放的自适应数字预失真系统简要框图
根据自适应滤波 理论中的最小均方 ( LM S) 算 法, 文中推导出用于线性功放的自适应数字预失真 LMS算法。针对传统的自适应 数字预失真线 性迭 代 Rasca l算法收敛速度较慢的缺点, 经过仿真分析 证明了 LMS算法收敛速度更快, 预失真效果更好。