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dpd 数字预失真数字预失真（Digital Predistortion，简称DPD）是一种在通信系统中用于抑制非线性失真的技术。
在无线通信中，由于传输信号经过放大器等非线性设备时，会引入失真，降低了通信质量。
DPD技术的出现解决了这个问题，提高了通信系统的性能。
传统的通信系统中，信号经过放大器放大后会出现失真，主要表现为信号的非线性畸变。
这种失真会导致信号的频谱扩展，频谱间相互干扰，从而影响接收端的解调性能。
为了解决这个问题，人们提出了数字预失真技术。
数字预失真技术是通过对发送信号进行预处理，使其与放大器的非线性特性相互抵消，从而抑制失真。
具体来说，数字预失真技术通过对发送信号进行非线性变换，使其频谱与放大器的非线性特性相适应，从而在放大器中引入与信号失真相反的变换，使得输出信号接近于原始信号，降低了失真的程度。
数字预失真技术的实现主要包括两个步骤：建立预失真模型和实施预失真算法。
首先，需要对放大器的非线性特性进行建模，得到一个数学模型。
这个模型可以通过测量或者数学建模的方式获取。
然后，根据模型，设计相应的预失真算法，对发送信号进行预处理，实施预失真。
通过不断优化算法，可以提高预失真效果，使得输出信号更接近于原始信号。
数字预失真技术在实际应用中取得了显著的效果。
它可以提高通信系统的性能，降低误码率，提高传输速率，延长系统的覆盖距离等。
在现代无线通信系统中，数字预失真技术被广泛应用于LTE、5G等高速无线通信系统中，取得了良好的效果。
总结起来，数字预失真技术是一种用于抑制非线性失真的技术。
它通过对发送信号进行预处理，使其与放大器的非线性特性相抵消，从而降低失真的程度。
数字预失真技术在无线通信系统中应用广泛，可以提高系统的性能，提高传输速率，延长系统的覆盖距离等。
通过不断优化算法，数字预失真技术将在未来的通信系统中发挥更加重要的作用。
数字预失真文献综述一、数字预失真的定义。
基本概念。
结构。
二、数字预失真的原因。
功放非线性。
功放非线性的影响。
功放的非线性模型。
功放的线性化方法。
三、数字预失真的实现原理：多项式；查找表。
四、数字预失真的结构：直接学习型。
间接学习型。
五、数字预失真的收敛算法。
LMS RLS。
六、数字预失真的前景展望。
七、实验室目前完成的工作。
在通信系统中，为达到发射的要求，信号需要具有较高的功率，因此需要通过高功率放大器对射频信号进行放大，功率放大器有线性区和非线性区，为了获得高的功放效率，放大器一般工作的饱和点附近，这就不可避免的产生信号的失真。
因此为了获得高的线性度，必须采用功放线性化技术，其中数字预失真技术属于功放线性化技术。
随着无线通信技术的发展，数据传输速率不断提高，无线频谱资源越来越紧缺。
一些高的频谱利用的数字调制方案（如QPSK、16QAM等）和传输技术（如OFDM、WCDMA等）被应用在通信系统中。
但这些非恒定包络调制方式和多载波传输技术不可避免的导致了调制信号的峰均比（PAPR，Peak-to-average ratio）问题，对通信系统射频部分，尤其是射频功率放大器的线性度提出了很高的要求[2 ]。
功放的失真包括两种：线性失真和非线性失真。
非线性失真是指HPA所固有的无记忆饱和特性引起的非线性失真，包括两个特性：AM-AM和AM-PM特性；线性失真是指HPA 的记忆特性带来的失真[1]。
功放的线性失真造成功放输出信号的频谱展宽并产生邻带干扰即带外失真，非线性失真降低功放的BER即带内失真。
一、功放的线性化技术：功放的线性化技术包括很多，这些技术以及他们的优缺点如下：功率回退技术：基础及应用较早，实现简单，但效率极差，已逐渐被淘汰；前馈线性化技术：适用带宽很宽、线性度好、速度快，基本不受放大器记忆特性的影响，但其结构复杂、成本高，且自适应差，效率不高。
笛卡尔后馈技术：精度高、价格便宜，使用带宽受限，稳定性较差，应用范围不广；包络消除和恢复技术：效率高，带宽较宽，但延时校准较难；非线性器件技术：高效率，准确匹配难，适用于窄带通信；数字预失真方法：稳定性好、使用带宽、精度比较高，使用宽带通信，前景最看好，但是调节速度较慢[3]。
dpd 数字预失真DPD数字预失真，是一种在数字通信系统中常见的问题，指的是信号在传输过程中受到噪声和失真的影响，导致接收端信号与发送端信号存在差异。
本文将从DPD数字预失真的定义、原因、影响以及解决方法等方面进行探讨。
我们来了解一下DPD数字预失真的定义。
DPD是指数字预失真（Digital Pre-Distortion）技术，它是一种用于抵消功放（Power Amplifier）非线性失真的技术。
在通信系统中，功放是将信号放大到合适的水平的重要组件之一。
然而，由于功放的非线性特性，输入信号与输出信号之间会产生失真，导致信号质量下降。
DPD技术通过预先对输入信号进行处理，使其与功放的非线性特性相抵消，从而达到减小失真的目的。
接下来，我们来探讨一下造成DPD数字预失真的原因。
首先，功放的非线性特性是主要原因之一。
功放在工作过程中，由于电流、电压等因素的影响，会产生非线性失真。
其次，传输信道中的噪声也会对信号造成影响，进一步增加了数字预失真的可能性。
此外，传输信道的频率响应不均匀也会导致信号失真。
这些因素的综合作用导致了DPD数字预失真的产生。
DPD数字预失真对通信系统的影响是非常显著的。
首先，它会导致信号的频谱扩展，使得信号的带宽变宽，从而降低了信号的传输速率。
其次，DPD数字预失真会导致信号的功率谱密度增加，使得信号的能量分布不均匀，进而影响信号的接收质量。
此外，DPD数字预失真还会导致信号的相位变化，进一步影响信号的解调和恢复。
为了解决DPD数字预失真问题，人们提出了一些有效的方法和技术。
首先，可以通过对功放进行线性化处理来减小非线性失真。
线性化技术包括预失真技术、反馈控制技术等。
其次，可以通过增加信号的纠错码来减小信道噪声对信号的影响，提高信号的可靠性。
此外，还可以采用自适应均衡技术、自适应调制技术等来抵消传输信道的频率响应不均匀。
DPD数字预失真是数字通信系统中常见的问题，会导致信号质量下降和传输速率降低。
数字预失真 (DPD)
数字预失真是一种数字信号处理技术，用于线性化功率放大器 (PA)。
PA 在高功率
等级下工作时会产生非线性失真，导致信号失真和频谱效率降低。
DPD 的原理
DPD 的基本原理是预失真输入信号，以补偿 PA 的非线性。
这可以通过以下步骤实现：
1.建模PA 非线性：测量PA 的幅度和相位响应，以创建其非线性特性的模型。
2.反演非线性：使用模型的逆函数预失真输入信号。
这将抵消 PA 的非线性，
产生线性化后的输出。
3.自适应调整：随着温度、功率水平和其他因素的变化，PA 的非线性特性会
发生变化。
DPD 算法必须不断调整，以确保持续的线性化。
DPD 算法类型
有各种不同的 DPD 算法，包括：
•模型参考 DPD：使用 PA 的详细物理模型。
•行为模型 DPD：使用更简单的数学模型，捕获 PA 的主要非线性。
•波形记忆 DPD：存储 PA 的过去输出，以预测和补偿非线性。
•神经网络 DPD：使用神经网络来近似 PA 的非线性。
优点
DPD 提供以下优点：
•降低信号失真
•提高频谱效率
•提高功率放大器的线性度
•延长 PA 的使用寿命
应用
DPD 广泛应用于各种无线通信系统，包括：
•移动电话
•基站
•雷达
•卫星通信
结论
数字预失真是一种强大的技术，用于线性化功率放大器。
它通过预失真输入信号来补偿 PA 的非线性，从而提高系统性能并延长 PA 的使用寿命。
各种 DPD 算法可提供不同的复杂度和性能权衡，使其适用于各种无线通信应用。
数字预失真原理数字预失真（Digital Pre-Distortion，简称DPD）是一种用于对数字信号进行修正的技术，通过对输入信号进行事先的非线性变换，以减小传输过程中的失真，提高信号质量。
数字预失真原理是一种信号处理技术，常用于通信系统、无线电频谱和音频信号等领域，旨在最大限度地降低信号失真。
数字信号在传输过程中，会受到多种因素的影响，如噪音、非线性失真等，这些因素会导致信号质量下降。
而数字预失真通过对信号进行事先的补偿，使信号在传输过程中更接近原始信号，从而减小失真。
数字预失真的原理可以简单概括为以下几个步骤：1. 非线性特性建模：首先，需要对传输系统的非线性特性进行建模。
这可以通过实验测量或数学建模的方式进行，建立非线性特性与输入输出关系的数学模型。
2. 信号预处理：对输入信号进行预处理，以便更好地适应非线性特性。
这一步通常包括对信号进行滤波、变换等操作，以使信号更接近非线性系统的输入要求。
3. 非线性补偿：通过应用预先建立的非线性特性模型，对输入信号进行非线性补偿。
补偿的目标是通过对信号进行变换，使得在传输过程中产生的非线性失真最小化。
4. 反馈控制：根据反馈信息对预失真算法进行调整，以使补偿效果更加准确。
反馈信息可以通过传感器测量得到，或者通过对输出信号进行采样获得。
5. 适应性调整：根据传输系统的实际情况，对预失真算法进行适应性调整。
这可以包括参数的调整、算法的优化等，以使预失真系统在不同工作条件下都能够表现良好。
数字预失真原理的核心思想是通过提前对信号进行修正，以预防传输过程中的失真。
它可以有效地提高信号的传输质量，降低误码率和功率消耗。
数字预失真技术在通信系统中得到广泛应用。
例如，在无线通信系统中，信号传输过程中会受到功率放大器的非线性特性影响，导致信号失真。
通过使用数字预失真技术，可以在信号输入功率放大器之前对信号进行修正，降低功率放大器引起的失真，从而提高系统的传输性能。
dpd数字预失真DPD数字预失真：减小无线通信信号的非线性失真在无线通信中，数字预失真（DPD）已成为一种被广泛使用的技术，用于消除由高功率放大器（PA）引起的信号失真。
信号的非线性失真是由于 PA 的非线性响应导致的，这会严重影响通信质量并增加误码率。
DPD技术通过在发送端引入一个修正信号，预测信号失真的趋势并消除它，这有助于提高信号质量，减少误码率并提高信号传输速度。
在DPD技术的实现中，通过在TX信号链路中添加一个修正DSP（数字信号处理器），可以进行预测和校正信号失真。
修正DSP会提取在PA中引起的系统非线性，这些非线性会导致发送信号失真，然后将修正信号添加到TX信号中。
修正信号基本上是TX信号的反向版本，它可以抵消PA 中失真信号的影响，并弥补信号的形状和相位变化，从而恢复信号，改善信号质量并提高传输速度。
DPD技术可以使用不同的算法和方法实现，包括基于模型的方法和无模型方法。
基于模型的DPD算法需要建立一个PA模型，然后使用该模型来预测和校正信号失真。
这可以通过利用PA前向传输、非线性特性和反向传输来实现，从而获得PA的完整模型。
然后，可以使用模型来预测应该添加到信号中的修正信号。
然而， PA模型建立和校正过程比较繁琐和复杂，因此在实际应用中使用广泛有限。
无模型DPD算法则不需要PA模型，而是直接从输入信号推导出修正信号。
其中，传统方法包括基于所采用信号的功率、相位或显示性能参数来推导出修正信号。
例如，可以使用逆学习算法来计算信号失真，并相应地修正信号。
然而，由于信号失真的非线性性质，这种方法并不一定能够准确地推导出修正信号。
因此，基于人工智能和机器学习的无模型DPD算法已逐渐流行开来。
这种方法通过采用神经网络模型（NN）来实现信号失真的智能预测和校正，以提高校正精度和通信质量。
然而，DPD技术也存在一些局限性和挑战。
首先，DPD 技术会在发送端引入额外的硬件和软件，这将增加成本和复杂性，并且可能降低系统稳定性。
RF放大器非线性测量技术--数字预失真效果随着无线通信技术的飞速发展，频谱利用率较高的调制方式得到了广泛应用，如PSK和QAM调制。
这些调制信号的一个共同特点是信号功率的平均值和包络峰值存在差异，峰均比（即峰值因子Crest Factor）较大，这要求放大器必须具有良好的线性特性，否则非线性影响，如互调失真，会导致频谱再生，进而产生邻道干扰。
在设计放大器，如WCDMA 多载波功率放大器时，要采用线性化技术来补偿放大器的非线性，从而提高放大器输出信号的频谱纯度，减少邻道干扰。
与此同时，我们还必须兼顾到放大器的工作效率。
线性化技术主要分为以下几类，如图1所示。
在放大器的设计中，一般都会将几种线性化技术结合在一起使用，以达到最佳的线性化效果。
图1 线性化技术分类数字预失真是预失真技术的一种，其基本原理如图2所示。
根据放大器的非线性特性（幅度和相位失真），对输入放大器的信号进行相反的失真处理，两个非线性失真功能相结合，就能够实现高度线性、无失真的系统。
在数字基带上进行预失真处理就是数字预失真；在模拟电路上进行预失真处理就是模拟预失真。
图2 数字预失真技术基本原理数字预失真技术的优势在于：工作在数字基带上，成本低，适应性强，还可以通过增加采样率和增大量化阶数来抵消高阶互调失真，可以使用简单高效的AB类放大器，避免前馈技术带来的复杂性、高成本和高功耗，显著提高放大器的线性和整体功效。
使用数字预失真技术的前提是必须准确测量得出放大器的非线性特性，进而才能根据放大器的非线性特性对输入的基带信号进行预失真处理。
但是，由于无线通信系统的信号带宽日益增加，如WCDMA四载波的带宽已达20MHz，用传统的窄带网络测量方法（如矢量网络分析仪），无法准确测量出宽带放大器在实际工。
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。
在射频增益一定的条件下，在数字域中，可以根据输入基带信号的幅度（功率）通过一个多项式可计算出此种非线性失真分量。
常用的多项式表达式如下：表1 预失真效果载波 1 2 3 4 备注频率/MHz870.03 871.26 872.49 873.72750kHz,Low 47.80 750kHz,Up45.56 1.98MHz,Low 50.65 预失真前ACPR/dB1.98MHz,Up48.389CH750kHz,Low 60.55 750kHz,Up63.231.98MHz,Low 66.70 预失真后ACPR/dB1.98MHz,Up67.179CH收稿日期：2005-12-21作者简介：马 进（1979—），男，硕士研究生。
研究方向：网络安全、对数字预失真。
...554433221x a x a x a x a x a y ++++=.（2）AM-PM 失真特性：其数值与AM-AM 失真相似，也是由输入信号的幅度决定。
电子科技 2006年第9期（总第204期）数字预失真基本原理IT Age/ Sep. 15, 200618假设输入信号为： t y m ωcos =加上AM-AM 失真时，则可表示为：......5cos 3cos cos 531+++=t t t y m m m ωβωβωβ 其中m ω为调制信号角频率（带宽的一半）加入AM-PM 失真后，可把信号表示为：135(cos cos3cos 5......)cos (1cos 2)...2m m m c m y t t t t t βωβωβωφωω=+++×⎡⎤+++⎢⎥⎣⎦（3）热学记忆效应：由器件内部热电耦合产生，器件内部温度的变化将引起器件部分热学、电学参数的变化，从而引起器件的非线性特性的变化。
（4）电学记忆效应：主要指是MESFET 放大器在调制频率的作用下的幅度和相位失真，放大器在调制信号包络的作用下，其栅节点阻抗等特性发生了变化。
3 常用的数字预失真系统架构数字预失真指得是预失真信号在数字域产生，在输入放大器前叠加到原信号上，从而达到对功放失真进行补偿的目的。
但在实现上还是有不同的系统架构。
（1）纯基带架构：纯基带架构是指的是预失真信号是在基带（DAC 前）就叠加到原信号中的方式，完全在数字域进行预失真处理。
这种方式是纯数字化的，电路实现容易，不需要额外的DAC ，实现成本低，也是目前数字预失真的主流架构，如PMC ，InterSil ，Altera ，Telasic 等都采用这种架构方案。
（2）中频、射频注入架构：中频或射频注入的方式也是可实现的，通过处理器（如DSP ）产生预失真信号，经DAC 后再与原信号叠加。
（3）功放管偏压调整方式：根据输入信号包络对功放管栅极电压进行调整可以消除功放的记忆效应。
则功放只剩下AM-AM ，AM-PM 失真了，而这些失真可用多项式来描述，这样就可简化了基带处理的复杂度。
4 常用的数字预失真数学模型及其问题如何在基带中表征功放的各种失真特性是数字预失真建模的关键。
现对一些常用的可在基带中实现的模型进行简要介绍。
（1）纯多项式模型因功放的AM-PM ，AM-AM 非线性都可用多项式来表示。
所以可以用多项式方式进行功放建模型。
这就是常说的3阶、5阶交调分量，但实际上功放还有偶次阶非线性的存在。
若在功放非线性建模时，把偶次非线性考虑进去，可以把数字预失真改善度提高5dB 左右。
因此，功放的多项式模型可表示为：1()()Kk k k y t b z t ==∑k =1, 2, 3, …, K ；b k 为多项式系数。
（2）V olterra 模型V olterra 模型的表达式如下：121()()()kk k i k Ki y t h T z t T dT dT dT ==−∑∏∫∫L LT 1[,,]k K T T T =L()k h ⋅是第k 阶V olterra 系数。
（3）其他的模型方式如傅里叶级数方式模型，A. Pages-Zamora,M.A. Lagunas, T. Jimenez 提出采用傅里叶级数来表征功放的失真特性。
5 查找表的基本原理、架构及细节前面讲的几种可以在基带实现的功放模型都有自已的一些缺限，很难把模拟域中的不连续性体现出来。
查找表是一种在基带易于实现且能很好体现模拟域不连续性的模型，因此成为了目前数字预失真的主流方案。
用查找表模型在数字域能很好表征模拟域中的不连续性，且易于实现，因此是目前数字预失真实现方案的主流模型。
5.1 查找表的系统架构数字预失真将事先计算好的预失真补偿参数保存在一个表格中，然后根据当时输入的基带信号计算出表中的地址量，从而找到补偿参数，对信号进行预失真处理，这就是查找表（LUT Look-Up Table ）方法（图1）。
5.2 信号处理模块细节与考究该模块可对输入的基带信号根据查表所得的数字预失真基本原理电子科技/2006年9月15日19图1 查找表系统架构参数进行预失真处理。
只要能对输入功放基带信号进行处理，什么基带可实现方式都可用。
关键在于处理时的参数如何组织，且这些参数的数量有一定要求。
处理方法常用的有两种：（1）从频谱抵消的概念来产生预失真频谱能量，如用FIR 滤波器实现（PMC 和TI 方案）；此滤波器可以是多阶。
（2）用普通的矢量加、乘方法实现对基带信号进行预失真处理（InterSil 和Altera 方案）；这种方案还需在进行矢量加、乘前对所查找表得到的各个值进行函数运算以得到一个预失真矢量。
5.3 参数表组织结构细节与考究此模块用于存放预失真处理参数，用表地址产生模块提供的地址实时地给预失真处理模块提供参数。
由于功放的失真特性较为复杂，不可能只用一个参数来表征功放的失真特性，经常需要多个表格，且每个表格中任一地址对应的是一组参数，而不是一个参数。
即表格为多维方式。
该模块是预失真方案的核心模块，它与功放失真模型有很大关系，如何用有限的参数来表征功放的失真特性，是数字预失真方案的难题。
其中最为关键的问题是表的大小，能否最大最细地把功放的各种失真特性、各失真特性在各种条件下的特性表征出来是预失真效果能够充分体现的保障。
从这个角度上讲，表格越大，预失真函数精度越高，即表格越大越好。
但是，表格越大，则意味着实现越困难，自适应算法越复杂，自适应收敛越慢等。
因此，在实际应用中不可能把表格做得越大越好。
5.4 表地址查找模块细节与考究该模块主要是通过输入的基带信号，通过一定的函数得出表的地址，用于从表中查找预失真处理参数。
在进行表地址查找模块建模时，需要与功放失真特性对应起来。
在前面分析中得知功放的失真特性有很多。
对于功放的AM-PM ，AM-AM 失真，可以用多项式来表征，且只与输入信号的幅度和相位有关。
因此可以用信号的幅度和相位来产生表地址。
对于功放的热学记忆效应，其与功放管自身所在的结温有关，这是由功放的工作环境、工作时间等外界因素有关，无法在从输入信号找到对应量，因此，无法产生对应的表地址。
不过因这个效应是一个慢变化，可以用两种方案去解决：通过自适应方式来跟踪此变化；通过对功放温度进行测量，从而控制表格跳换。
对于功放的电学记忆效应，其主要与输入信号的包络有关，而在基带可以通过对输入信号进行微积分得到信号的包络变化参数，可以在基带实现对此记忆效应进行预失真。
常用的表地址产生方案如下所示：（1）InterSil 方案表地址产生模块[2]。
见图2，这种方案表地址只是仅仅与输入信号的幅度有关，显然无法补偿功放的记忆效应，这也是interSil 方案的最大缺限。
所以interSil 对于有很强记忆效应的功放，预失真后会出现严重的双肩不平现象。
数字预失真基本原理IT Age/ Sep. 15, 200620图2 InterSil 表地址产生模块功能框图（2）PMC 方案表地址产生模块 PMC 方案中通过对输入信号进行微积分，从而把功放的电学记忆效应包含进去，这也是PMC 方案成熟的一个优势。
（3）Altera 方案的表地址产生模块Altera 为了能包含功放的记忆效应，用一个FIR 滤波器来产生表地址。
所以也解决了InterSil 方案的缺限。
5.5 失真量提取模块细节与考究该模块用于从反馈的信号中提取失真信号，给预失真参数更新模块自适应算法提供改善方向。
功放的失真在带内对应着幅度和相位的失真，在带外对应着杂散的产生。
常用的失真信号提取方法有两种：（1）带内提取法：对反馈的信号进行解调，直接与输入基带信号进行矢量减，从而得到功放的幅度和相位失真。
（2）带外提取法：利用前馈方案提取频谱能量的思想，在数字域对反馈信号进行FFT 处理，得到其频谱分量，从而得出自适应法提供方向。
