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基于安捷伦高性能仪器数字预失真软件的开发应祥岳;徐铁峰;刘太君;文化锋;李军【摘要】充分、高效利用大型仪器设备,挖掘其潜力、进行二次开发,使其更好地为教学与科研服务具有十分重要的意义.基于安捷伦高性能仪器自主开发了数字预失真软件,包括了信号发生、信号捕获、延时调整、模型识别、模型验证等功能,深度挖掘了这些高性能仪器的潜能,使其完美满足宁波大学信息科学与工程学院科研人员需求,将科研人员从繁琐的操作中解脱出来,专注于数字预失真技术本身的研究,促进了宁波大学信息科学与工程学院科研人员在无线通信领域的研究,从而创造出更加突出的高水平研究成果.【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2013(030)004【总页数】4页(P74-77)【关键词】数字预失真;软件开发;大型仪器设备【作者】应祥岳;徐铁峰;刘太君;文化锋;李军【作者单位】宁波大学信息科学与工程学院,浙江宁波315211;宁波大学信息科学与工程学院,浙江宁波315211;宁波大学信息科学与工程学院,浙江宁波315211;宁波大学信息科学与工程学院,浙江宁波315211;宁波大学信息科学与工程学院,浙江宁波315211【正文语种】中文【中图分类】TP31;G482精密、贵重大型仪器是高校开展科学研究、技术开发和提高实验教学质量的物质条件［1］。
随着教育经费的不断投入，如何充分利用实验室资源，提高仪器设备的利用率已成为一个突出问题［2］。
作为仪器的管理使用人员，应该管好、用好仪器，积极进行功能开发和技术改造［3］，加强开放与服务，提高大型仪器的应用水平与使用效益，为科学研究和培养学生做出贡献，使固定资产更好地保值、增值，发挥更大的效能［4－5］。
以宁波大学为例，2011年，全校共入库10万元以上的设备107台（件），共4 000万元。
宁波大学“信息与通信工程”学科借浙江省“重中之重”学科建设的契机，采购了一系列美国安捷伦科技有限公司的高性能精密仪器，包括：光波元件分析仪N4373C、频谱分析仪E4448A、E4443A、矢量信号分析软件89600、模拟信号发生器E8257D、宽带示波器86100C、矢量信号发生器N5182A、E4438C、矢量网络分析仪E5071C等，其价值达800万元，使实验室仪器设备达到国际一流水平。
数字预失真技术在WCDMA直放站中的应用的开题报告一、背景介绍数字信号处理技术（DSP）在无线通信领域的应用已经成为一个热门话题，数字预失真技术（DPD）是其中一种在无线通信领域中广泛应用的技术。
DPD技术可以用来压缩干扰物，提高无线网络的通信质量和频段利用率。
二、研究目的本文的研究目的是探究数字预失真技术在WCDMA直放站中的应用，并分析其在WCDMA直放站中的优势和应用价值，旨在为WCDMA直放站技术的研究和发展提供借鉴和参考。
三、研究内容本文将分析数字预失真技术的基本原理和工作原理，并结合WCDMA直放站的特点和性能要求，探讨数字预失真技术在WCDMA直放站中如何进行应用，以及其应用会带来哪些优势和效果。
同时，在分析应用过程中，将借鉴前人的研究成果，系统地总结数字预失真技术在WCDMA直放站中的应用现状和研究进展。
四、研究意义研究内容对于完善WCDMA直放站的性能和提高其工作效率有着十分重要的意义。
通过本文的研究，可以优化WCDMA直放站的工作过程，提高其工作稳定性和传输效率，从而促进无线通信技术的研究和应用。
五、研究方法本文将采用文献资料法、实验法和数学统计法等研究方法，通过查阅相关文献和实验数据，分析数字预失真技术的基本原理和应用现状，探讨数字预失真技术在WCDMA直放站中的应用条件和优势，并在此基础上系统地研究、分析，得出本文的结论。
六、预期效果通过本文的研究，旨在全面掌握数字预失真技术在WCDMA直放站中的应用原理和操作过程，并深入分析其应用中面临的问题和挑战，为广大无线通讯工程师和学者提供借鉴和参考。
同时，本文在分析应用过程中，期望为相关领域的研究和发展提供有效参考和建议，推动数字信号处理技术（DSP）在无线通信领域的广泛应用。
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。
基于IPLS的记忆功放数字预失真技术
毛云祥;张正言;雷磊;逄晓鹏
【期刊名称】《电子信息对抗技术》
【年(卷),期】2015(030)002
【摘要】针对现有方法普遍存在的预失真算法效率低、难以有效抑制记忆功放的互调失真等缺点,在传统预失真技术的基础上,提出了一种基于内点最小二乘(IPLS,Interior Point Least Squares)法的数字预失真技术.该方法利用内点最小二乘思想来解决预失真问题,避免了传统RLS算法中对其自相关矩阵的求逆运算,提高了数值的稳定性,降低了运算的复杂度,有效提高了运算的收敛速度和收敛精度.计算机仿真分析表明,该算法对互调失真的抑制有着非常好的效果.
【总页数】5页(P30-34)
【作者】毛云祥;张正言;雷磊;逄晓鹏
【作者单位】电子工程学院,合肥230037;电子工程学院,合肥230037;电子工程学院,合肥230037;电子工程学院,合肥230037
【正文语种】中文
【中图分类】TN971.1
【相关文献】
1.基于简化记忆多项式预失真技术的功放设计 [J], 池文石;林基明
2.基于数字预失真技术的功放性能改善研究 [J], 张福洪;黄勇;吴铭宇
3.基于数字预失真技术的功放线性化研究 [J], 张小梅;胡方明;任爱锋
4.基于数字预失真技术的有记忆功放线性化研究 [J], 张福洪;褚如龙;孔庆浩
5.基于波峰因子衰减与数字预失真的功放线性化技术 [J], 孙煜;吴晓芳;郑宁井因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于神经网络的数字预失真模型验证数字预失真（Digital Pre-Distortion，简称DPD）技术是一种用来抵消无线通信系统中功率放大器产生的非线性失真的方法。
它能提高无线信号传输质量，降低功耗，并且能够适应复杂的通信场景。
神经网络是一种强大的工具，能够在模型训练和预测中发挥重要作用。
本文将探讨基于神经网络的数字预失真模型验证方法。
一、数字预失真技术简介数字预失真技术通过引入逆模型，对信号进行预处理，使功放输出的信号与原始信号尽可能保持线性关系。
这种方法能够降低功率放大器非线性失真带来的误码率增加、功耗增加等问题。
二、神经网络在数字预失真中的应用神经网络是一种用于模式识别和函数逼近的算法，具有强大的非线性建模能力。
在数字预失真中，神经网络可以通过学习输入和输出之间的关系，生成一个功能强大的预失真模型。
1. 数据集准备为了训练神经网络，我们需要准备一组带有已知输入和输出的样本数据。
这组数据应当包含大量的不同输入和输出组合，以便神经网络能够学习到各种不同情况下的预失真关系。
2. 网络结构设计根据预失真系统的需求，我们可以设计不同种类的神经网络结构。
例如，可以选择多层感知机（Multilayer Perceptron，简称MLP）结构，也可以选择卷积神经网络（Convolutional Neural Network，简称CNN）结构。
3. 模型训练使用准备好的数据集和设计好的网络结构，我们可以对神经网络进行训练。
训练过程中，神经网络会不断调整自身的参数，以使得输入和输出之间的误差尽可能小。
4. 模型验证训练完成后，我们需要对神经网络进行验证，以评估其在未知数据上的性能。
通常会将一部分数据从训练集中分离出来作为验证集，用于评估神经网络的泛化能力。
三、数字预失真模型验证的意义与挑战数字预失真模型验证是保证预失真系统性能的重要环节。
通过验证，可以确保预失真模型的准确性和可靠性，提高整个系统的性能。
1. 意义数字预失真模型验证可以帮助我们确定预失真系统的设计是否满足要求，是否能够在实际应用中有效降低功放带来的非线性失真。
数字预失真技术设计及实现赵毅峰;姚彦;曹新容【摘要】预失真技术是克服功率放大器非线性失真的一种很有效的方法.采用最小二乘法(LS)算法的预失真技术可以获得很好的功率放大器线性化性能,但是其中的矩阵求逆运算在硬件上实现比较困难.论文采用坐标旋转数字计算算法(CORDIC)实现QR分解,并应用在预失真技术中,获得了较好的放大器线性化性能.通过在可编程逻辑阵列(FPGA)硬件平台上的仿真,验证了方法的可行性和有效性.【期刊名称】《厦门大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(049)004【总页数】4页(P501-504)【关键词】数字预失真技术;QR分解;线性化【作者】赵毅峰;姚彦;曹新容【作者单位】厦门大学信息科学与技术学院,福建,厦门,361005;厦门大学信息科学与技术学院,福建,厦门,361005;厦门大学信息科学与技术学院,福建,厦门,361005【正文语种】中文【中图分类】TN911现代通信系统中,具有较大峰均比和带宽的线性调制信号经过大功率放大器会产生非线性失真和记忆效应[1].预失真技术则是补偿功率放大器非线性失真最好的方法之一.预失真技术是在功率放大器输入端增加一个具有功率放大器逆特性的非线性模块,用于抵消功率放大器的非线性失真.此技术的线性化性能较好,适应性强,可以提供足够的带宽,效率高,实现成本较低,是一种适合于未来通信系统发展的线性化技术.预失真技术可以在模拟域(基带、中频、射频)实现,也可以在数字域(基带)实现.射频预失真技术具有电源效率高、成本低等优点,但这种方法需要使用射频非线性有源器件,它们的控制和调整是一个不易处理的过程[2-3].数字基带预失真技术不涉及难度大的射频信号处理,只在低频部分对基带信号进行补偿处理,因此便于采用现代数字信号处理技术[4-5].本文针对具有记忆效应的功率放大器,采用基带预失真技术,结合QR分解,实现了记忆型非线性放大器的预失真,并完成系统设计及仿真.识别放大器的逆特性,是求解预失真器系数的一个关键.可通过采样功率放大器的输入、输出数据来获得放大器的逆特性[1].最小二乘法(LS)就是一种很实用的方法,可以从测得的数据中直接寻求变量之间的依赖关系,获得满足放大器逆特性的预失真器.假设放大器的输入信号u,输出信号y.直接求解功率放大器的逆特性,就需要令y作为预失真器模型的输入,u作为输出,采用非线性抽头延时多项式模型[6-7],有假设一组采样数据u的个数为N,多项式函数模型的奇次阶数为K,记忆深度为Q,则需要求解系数c的因子个数为K×Q.u为放大器N个输入数据构成的N×1向量,Y 为放大器的输出数据按照模型形式构成的矩阵,有因此,可以将式(1)写成矩阵形式,即系数c的求解过程,利用LS算法求解[8]:求得的系数c变换形式,得到K×Q的矩阵.整个模型直接反映功率放大器的逆特性,可以代入预失真器,实现功率放大器的线性化.LS算法具有线性化效果好的优点,同时也存在硬件实现复杂的缺点.LS算法求解的关键是矩阵求逆.为了达到一定的准确度,算法建立的矩阵Y是比较庞大的,如何在硬件上很好地实现矩阵求逆,成为研究中的一个难点.LS算法,实际上就是建立式(2),利用式(3)估算预失真器模型系数c.但当式(2)的Y矩阵近似列相关时,将导致YTY接近病态,此时较难从式(3)中估算出预失真模型系数.同时,在硬件实现时,对矩阵的求逆运算也较为困难.而QR分解,是解决此问题的一种比较简便的方法.QR分解是指将矩阵Y分解为正交矩阵Q左乘上三角矩阵R的形式.即:Y=QR.将上式代入式(2),可得u=QRc,然后两边同乘以Q-1,从而得到Q-1u=Q-1QRc.由于矩阵Q是正交矩阵,Q-1=QT,Q-1Q=E,得到:Rc=QTu=u′.其中R是一个上三角矩阵,由式(4)可以方便地求出系数c.其中,i=N-1,N-2, (1)QR分解的最终目标是使矩阵Y=Q×R.Q是正交阵,R是三角阵,且有QTY=R,其中,Q矩阵则是由N次旋转后得到Q=Q0Q1…QN-1.整个过程中,每步的旋转都可以通过坐标旋转数字计算方法(CORDIC)实现.这样就可以在FPGA上较方便地实现QR算法.LS算法中的待分解的矩阵Y是N×M的,它的QR分解,可以由多次2×M的矩阵旋转求得.在最后的系数求解中,根据等式Rc=QTz=z′,并不需要求出完整的矩阵Q,而只需要QT与向量z的乘积z′,可以看成矩阵u与Y进行了相同的旋转.所以,建立矩阵[Y,z],用CORDIC旋转进行QR分解时,同时获得需要的矩阵z′.整体采用心脏收缩的方法,每次都只把一行向量中第一个数据点变为0.经过N次收缩之后就变成一个三角矩阵,且对角值均为实数.如图1所示,纵向传递信号的实部和虚部,横向传递行内的旋转角度.在FPGA上用Verilog HDL语言编程实现这个结构[9],根据多项式阶数和记忆深度确定矩阵的大小.将采样数据经过一定处理后送入此结构进行QR分解,获得需要的预失真器系数.采样数据需要一定的冗余,以保证计算的准确程度.最后得到的矩阵对角值均为实数,就可以方便地利用式(1)求出所需系数.基带预失真放大器系统的设计是结合FPGA硬件平台和Matlab软件平台的优点实现的.实际的基带预失真放大器系统包括:振荡器,正交调制器,上、下变频器,滤波器,数模转换器和功率放大器等部件[10].在实验室的研究中,假设变频及正交调制解调等模块都是理想的,基带预失真放大器系统简化如图2所示.在FPGA上主要完成了基带预失真器以及预失真系数更新算法的实现,但基于硬件条件的限制和为了调试方便,功率放大器模块可根据实际的功率放大器进行建模,并通过Matlab软件仿真实现.同时假设上、下变频及正交调制解调模块为理想模块,根据图2可验证整体基带预失真设计系统的可行性和预失真算法的有效性.在完成软件仿真后,可直接在硬件上进行调试.QR分解可以看成是由多个PE(Processing element)进行功能实现的,而每个PE 都是由3个CORDIC模块组合而成,如图3所示.约定行内旋转角度Φ为把复数信号变成实数信号所旋转的角度,行间旋转角度θ为把两行中的某一个点变为0时旋转的角度.图4是反馈回路中QR分解的功能仿真结果.其中I_in和Q_in为采样到的数据流,经调整后,转换为矩阵形式A_I和A_Q.数据进入QR分解结构,经过多次旋转运算之后得到复数形式的上三角矩阵R,图中R_I为R矩阵的实部数据,R_Q为R矩阵的虚数部分.由图4可知,在硬件上实现QR分解需要较大的运算资源以及较长的运算时间,若进行实时更新预失真器系数,则系统的设计难度较大.但是,功率放大器的线性化性能具有短期的平稳性,因此,在实际系统中,可以在图2中增加一个误差比较单元,比较基带传输信号和反馈信号之间的差异,若两者差异较大,即功率放大器线性化性能发生了较大劣化,可使反馈回路运行预失真算法,实现预失真器的系数更新.图5是在Matlab上得到的功率放大器功率频谱比较图.仿真中使用数据源为3载波WCDMA宽带信号的一部分,模拟功率放大器采用并行Weiner模型[8],预失真器采用记忆多项式模型[6].从图5中可以看出,记忆型功率放大器的非线性会引起严重的邻道干扰,而本系统设计实现的预失真器是可以较好地抑制传输信号的邻信道干扰.同时表1给出了3载波WCDMA宽带信号经过本系统设计的预失真器的误差矢量幅度(EVM)和邻道功率比(ACPR)的改善情况.其中,“EVM”表征带内失真情况,“ACPR”表征带外失真情况.实验证明,在硬件平台上采用CORDIC实现QR分解,并应用到预失真技术的硬件实现上,可以提高功率放大器系统的性能,获得良好的线性化效果.另外,在硬件设计中还要考虑数据采样匹配,数据量化等各方面的问题.只有解决好这些问题,才能在实际应用中更好地提升功率放大器的线性化效果.【相关文献】[1] Montoro G,Gilabert P L,Bertran E,et al.A new digital predictive predistorter for behavioral power amplifier linearization[J].IEEE Microwave and Wireless Components Letters,2007,17(6):448-450.[2] Clark C,Chrisikos GJ,Muha M S,et al.Time-domain envelope measurement technique with application to wideb and power amplifier modeling[J].IEEE Trans on Microwave Theory and Techniques,1998,46(12):2531-2540.[3] Cox D C.Linear amplification with nonlinear components[J].IEEE Trans on Communications,1974,22(12):1942-1945.[4] Marsalek R,Jardin P,Baudoin G.From post-distortion to predistortion for power amplifiers linearization[J].IEEE Communications Letters,2003,7(7):308-310.[5] Gilabert P L,Montoro G,Cesari A.A recursive digital predistorter for linearizing RF power amplifiers with memory effects[C]//Microwave Conference.Yokohama:APMC,2006:1043-1047.[6] Raich R,Qian H,Zhou G T.Digital baseband predistortion of nonlinear power amplifiers using orthogonal polynomials[C]//2003 IEEE International Conference on A-coustics,Speech,and Signal Processing.NewYork:IEEE,2003:689-692.[7] 钱业青,刘富强.Wiener功率放大器的简化预失真方法[J].通信学报,2007,28(10):55-59.[8] Lei D,Zhou G T,Morgan D R,et al.Memory polynomial predistorter based on the indirect learning architecture[C]//Global TelecommunicationsConference.Bamako:IEEE,2002:967-971.[9] Kenington P B.Linearized transmitters:an enabling technology for software defined radio[J].IEEE Communication Magazine,2002,40(2):156-162.[10] 夏宇闻.Verilog数字系统设计教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.。
专利名称：一种数字预失真处理方法及用户终端专利类型：发明专利
发明人：张强,刘东升,吴更石,杨靖,胡玉矿
申请号：CN201210044243.6
申请日：20120224
公开号：CN102611660A
公开日：
20120725
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明的实施例提供了一种数字预失真处理方法及用户终端，涉及通信领域，可以简化数字预失真装置的结构，节省成本。
所述方法包括：设置控制命令，并在所述控制命令为将接收通道的工作模式选择为数据采集模式时，将所述接收通道中本地振荡器的频率和带通滤波器的中心频率调谐到用户终端的发射频率上，以便于所述用户终端进行预失真系数更新。
本发明的实施例应用于用户终端的数字预失真处理。
申请人：华为技术有限公司
地址：518129 广东省深圳市龙岗区坂田华为总部办公楼
国籍：CN
代理机构：北京中博世达专利商标代理有限公司
代理人：申健
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