记忆功放的预失真线性化方案

欠采样在基带预失真功率放大器线性化的应用
基带预失真（Pre-Distortion）技术是一种有效的功率放大器线性化方法，能够降低信号的合法性失真率并提高系统性能。

然而， Pre-Distortion 系统的建立需要大量的数据，并且在实际应用中，往往需要处理大量的数据，因此如果采用传统的方法进行预处理，会存在一定的困难和限制。

这时候采用欠采样（Sub-Sampling）方法可以很好地解决这一问题。

欠采样技术是一种信号处理方法，通过降低采样频率和抽取频率来减少数据的数量，从而提高系统效率。

欠采样技术的特点是能够减小数据容量，降低存储和处理成本，提高实时性和实用性等多个方面的优点。

在 Pre-Distortion 系统中，欠采样技术可以在不降低系统性能的前提下，更有效地处理大量数据。

欠采样技术的应用可以明显地提高 Pre-Distortion 系统的效率和性能。

由于欠采样技术可以减小数据量，因此可以提高系统的实时性和实用性，同时还可以进一步降低 Pre-Distortion 系统的复杂性。

在实际应用中，欠采样技术可以有效地提升 Pre-Distortion 系统的线性度和精度，从而降低功率放大器的非线性失真和误差率。

综上所述，欠采样技术在 Pre-Distortion 系统中具有广泛的应用前景。

欠采样技术不仅可以降低数据量，提高系统的实时性和实用性，还可以提高系统的效率和精度。

因此，欠采样技术在 Pre-Distortion 系统中是非常重要和必要的技术手段，可以帮助系统更完美地实现功率放大器线性化，从而更好地提高系统的性能和稳定性。

东南大学硕士学位论文线性功放的数字基带预失真器姓名：王晶琦申请学位级别：硕士专业：电磁场与微波技术指导教师：朱晓维;蒋伟20051215东南八车坝学位蛇，［图４．９ＩＡＲＥｍｂｅｄｄｅｄＷｏｒｋｂｅｎｃｈ用户界面§４．４．４系统时钟在整个预失真器中，不止一个芯片需要独立的时钟信号，某些芯片甚至需要多种时钟信号，整个系统的时钟信号较为复杂。

如图４．１０，原始时钟由６Ｍ和４０Ｍ的晶振提供，其中６Ｍ的时钟单独供给单片机，４０Ｍ的时钟分别供给ＦＰＧＡ和ｃＰＬＤ。

ＦＰＧＡ对其进行分频后，输出参考时钟ＣＬＫＲＥＦ给ＤＤＳ（ＤｉｒｅｃｔＤｉｇｉｔａｌＳｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒ）”…。

ＤＤＳ由参考时钟产生ＰＤ和ＦＰＧＡ的工作时钟ＣＬＫ。

值得注意的是。

ＰＤ还需要输出一个ＰＤＣＬＫＯＵＴ信号给ＦＰＧＡ，用作输入Ｉ，Ｑ信号的时钟信号。

ＰＤ＿ＣＬＫＯＵＴ＝ＣＬＫ，ｈｌｔ，其中１ｎｌ是ＰＤ芯片中由设计者选定的内插系数，Ｉｎｔ＝Ｉ，２，４，８。

图４．１０系统时钟信号示意囤为了自Ｅ够消除信号的三阶、五阶失真，ＰＤ必须对信号进行Ｉｍ倍内插，以压缩带宽，但这样势必导致信号采样率也Ｉｎｔ倍增长。

因此，ＦＰＧＡ接收数据的速率，［ＩＦ］ＰＤ输入数据的速率，与ＰＤ输出数据的速率并不相等，是后者的ｌｆＩｎｔ。

第五章系统实测结果第五章系统实测结果§５．１系统测试方案根据前面几章所述的基本原理、仿真设计结果及硬件实现方案，成功研制了应用于射频功放线性化的数字基带预失真器，其实物图如图６．１所示。

由于使用ＦＰＧＡ、ＤＳＰ等可擦写可编程器件实现其基本算法，该预失真器具有极强的适用性，适用于不同制式的通信系统发射单元，也可以作为验证基于不同算法的数字预失真技术效果的实验平台，有极高的实验指导意义和实用价值。

图５．１数字基带预失真器实物图为了验证该预失真器的实际预失真效果，对其进行了一系列的测试。

实测用仪器：１）功率计：ＡｇｉｌｅｎｔＥ４４１８Ｂ（ＥＰＭＳｅｒｉｅｓＰｏｗｅｒＭｅｔｅｒ），功率范围．７０ｄＢｍ－＋４４ｄＢｍ；频率范围９ＫＨｚ一１１０ＧＨｚ。

功率放大器的数字预失真——固定预失真或自适应预失真？Konstantin N.Tarasov;Eric J.Mc Donald;Eugene Grayver【期刊名称】《通信对抗》【年(卷),期】2010(0)4【摘要】实践已经证明,射频线性化技术和数字预失真技术都可以有效地抵消大功率放大器工作在饱和点附近时由非线性特性产生的失真.由于数字预失真器成本低、实现简单.这使之成为昂贵的、高功耗射频线性化器的一种非常有希望的备选方案.数字预失真器根据输入信号的大小调整信号幅度和进行移相.其调整系数取决于放大器的非线性特性,这些系数既可以直接通过网络分析仪测量放大器的特性而获取,也可以藉由自适应调整初始估计值获得,从而使得误差减少到最小.误差通常是指发射信号和取样信号之间的差异.自适应可使用标准的梯度下降算法,如最小均方(LMS)来完成.本文比较了两种方法的测试结果,这些测试是针对航天级行渡管放大器(TWTA)进行的.结果表明自适应方法具有更好的频域特性(肩部减小),然而在改善信噪比和误码率方面,这两种方法的性能几乎是一样的.【总页数】6页(P55-60)【作者】Konstantin N.Tarasov;Eric J.Mc Donald;Eugene Grayver【作者单位】The Aerospace Corporation El Segundo,CA;The Aerospace Corporation El Segundo,CA;The Aerospace Corporation El Segundo,CA【正文语种】中文【相关文献】1.一种改进的功率放大器数字预失真自适应算法 [J], 孙黎明;邓昌良2.基于并行演化计算的记忆非线性功率放大器数字预失真研究 [J], 刘钊;胡力3.基于数字预失真的线性功率放大器研究 [J], 汪琳娜;杨新;4.数字预失真在高功率放大器中的应用 [J], 孙寒涛;李世伟;韩军;杨作成5.是德科技推出PXIe测量加速器,测量速度提升百倍新的能力使功率放大器数字预失真测试成为业界领先 [J],因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

存在记忆非线性效应的功率放大器自适应线性化仿真
董元;王勇;孙恩昌;易克初
【期刊名称】《空间电子技术》
【年(卷),期】2009(6)3
【摘要】文章对两种常用的描述功率放大器的记忆效应和非线性特征的模型--W-H模型和记忆多项式模型进行了自适应线性化仿真,采用AM/AM和AM/PM失真特性对由于功放特性不理想而引起的放大信号的振幅畸变及相位偏移进行描述,运用自适应预失真处理方法,进行记忆预失真的模拟,并用误差矢量值(EVM)衡量这种自适应预失真方法的效果.仿真结果表明,文中的自适应预失真方法对上述两种记忆功放模型具有较好的线性化效果.
【总页数】5页(P93-97)
【作者】董元;王勇;孙恩昌;易克初
【作者单位】西安邮电学院计算机系,西安710121;西安电子科技大学综合业务网国家重点实验室,西安710071;西安电子科技大学综合业务网国家重点实验室,西安710071;西安电子科技大学综合业务网国家重点实验室,西安710071
【正文语种】中文
【相关文献】
1.逆E类射频功率放大器的记忆多项式数字预失真线性化 [J], 曹韬
2.一种记忆功率放大器的线性化技术 [J], 潘永彬;方志华;官伯然
3.基于记忆多项式模型的射频功率放大器的线性化研究 [J], 周晨昱;张倩;吴贞宇;
4.基于记忆多项式模型的射频功率放大器的线性化研究 [J], 周晨昱;张倩;吴贞宇
5.一种记忆功率放大器自适应线性化仿真 [J], 董元;王勇;易克初
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一种基于记忆LUT的多倍频程预失真方案
潘杰;万国金;胡杰
【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2014(014)034
【摘要】针对多载波无线通信系统中多倍频程功率放大器存在的强非线性失真与记忆效应失真问题,提出了一种基于记忆查找表的LUT+ MP多倍频程预失真方案.方案模型由记忆查找表(LUT)和记忆多项式(MP)串联构成,采用间接学习法的LMS 和RLS算法对模型参数训练辨识.仿真结果表明,针对维纳模型高功率放大器,在输出功率回退OBO=2.27 dB时,对Wiener模型功放的三阶互调失真改善达到了55.9 dB,五阶互调失真改善达到了44.5 dB.与现有的LUT+ FIR和LUT+并联FIR预失真方案相比较,能带来更好的建模精度和线性化效果.同时,设计使用的学习算法简单实用,稳定性能好.
【总页数】5页(P203-207)
【作者】潘杰;万国金;胡杰
【作者单位】南昌大学信息工程学院电子系,南昌330031;南昌大学信息工程学院电子系,南昌330031;南昌大学信息工程学院电子系,南昌330031
【正文语种】中文
【中图分类】TN911
【相关文献】
1.基于一种新预失真结构的记忆多项式模型 [J], 张森;陈盛双
2.一种基于记忆多项式射频功放的直接MP模型预失真方案 [J], 胡杰;李迟生;潘杰
3.一种有效的基于宽带功率放大器强记忆效应特性的PMEC预失真方法 [J], 都天骄;于翠屏;刘元安;高锦春;黎淑兰
4.一种基于Uryson算子的记忆预失真器模型 [J], 曹振;佀秀杰
5.一种基于分离算法记忆效应的预失真技术 [J], 任智源;张海林;李钊;吕波
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一种宽带OFDM系统中记忆非线性功放的预失真方法张念华;任智源【期刊名称】《计算机应用研究》【年(卷),期】2018(035)003【摘要】针对宽带OFDM系统中功放的记忆非线性失真问题,提出一种新的频域预失真方案.该方案在频域建立具有自适应更新的幅度、相位预失真矩阵,对信号幅度和相位分别进行多次预失真处理.为提高自适应预失真收敛速度,提出一种新的预失真矩阵自适应更新算法,即linear convergence算法.仿真结果表明,发送信号频谱旁瓣较二维查表法压低6 dB.误码率为10-4时,该方法比二维查表法约有2 dB 的信噪比增益.此外,linear convergence更新算法收敛速度比二维查表法中的更新算法提高75％.提出的频域预失真方案能够有效提高收敛精度和收敛速度.%To solve memory noulinear distortion problem of power amplifier in wideband OFDM system,this paper proposed a new frequency domain predistortion scheme.This scheme built the adaptive updating amplitude and phase predistortion matrices in the frequency domain respectively,which did amplitude and phased predistortion repeatedly.Furthermore,to improve convergence speed of the adaptive predistortion,this paper developed a novel algorithm of the adaptive predistortion matrices,called linear convergence algorithm.Simulation results show that,the transmission signal's spectral side lobes are 6 dB lower than those of the two-dimensional look-up table method.And when the BER is 10-4,the proposed method also has about 2 dB gain of SNR.Inaddition,the convergence speed of linear convergence algorithm is increased by 75％.Thus,the proposed frequency domain predistortion scheme can improve the convergence accuracy and convergence speed effectively.【总页数】5页(P870-873,878)【作者】张念华;任智源【作者单位】西安电子科技大学通信工程学院,西安710071;西安电子科技大学通信工程学院,西安710071【正文语种】中文【中图分类】TP391;TP393【相关文献】1.OFDM系统中记忆非线性功放基带预失真技术 [J], 谭水;王光明;梁建刚2.OFDM系统中记忆非线性放大器的高效预失真技术 [J], 任智源;张海林3.有记忆功放的非线性测试及其预失真器设计 [J], 栾慎吉;包建荣;刘超4.宽带系统中有记忆大功率功放的数字预失真器研究 [J], 张福洪;孔庆浩;栾慎吉5.OFDM系统中功放非线性特性研究及预失真建模 [J], 张辉辉;胡记文因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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。

基于分段预失真线性化技术的AB类功放设计1 AB类功放的设计指标 (2)2 仿真平台 (2)3 功放模块的设计与仿真 (3)3.1 AB类功率放大器仿真设计 (3)3.1.1 直流分析 (3)3.1.2 功放稳定性 (4)3.1.3 负载牵引（LoadPull）和源牵引（SourcePull） (6)3.2 匹配网络设计 (11)3.2.1 输入匹配网络设计 (11)3.2.2输出匹配网络设计 (12)3.3 整体分析 (13)4 功率放大器的非线性 (15)4.1 输出特性分析 (15)4.2 线性化技术 (16)5 预失真模块的设计与仿真 (16)5.1 预失真原理 (16)5.2 预失真放大器的分段线性化 (17)5.2.1分段线性化背景 (17)5.2.2 原理及模型框图 (18)5.3 仿真模块简介 (18)5.4 仿真结果分析 (19)6．结论 (23)近年来，在无线通信领域中，为在有限的频谱范围内容纳更多的通信信道，提高频带利用的有效性，需要采用利用率更高的线性调制方式，如QPSK、16QAM等。

这些正交调制信号的包络不是恒定的，包络的起伏经功率放大器后，产生交调失真，从而使功率放大器的输出信号产生频谱再生。

这就对发射通道提出了更高的线性要求，而发射信道的非线性主要由功率放大器造成的，因此追求更高的频谱利用率就必须保证发信通道和射频末级放大器工作在线性区，线性化技术正是顺应这一要求而产生的。

射频功率放大器的线性化技术包括：负反馈、前馈和预失真等，其中预失真技术具有成本低、功耗小、电路结构简单的特点，特别适用于直放站等较低功率的线性放大器。

在预失真射频功率放大器中，放大器性能的好坏主要取决于预失真器的特性，好的预失真器可以大大提高功率放大器的线性度，更好地抑制频谱再生。

本文分析的是CREE公司的CGH40010F芯片，工作频率在1000MHz，通过Agilent 公司的ADS2008射频仿真软件设计了AB类功率放大器，然后采用分段线性化技术设计仿真了预失真电路。

1安捷伦数字预失真(DPD)算法研发工具和验证方案-不依赖于特定厂商芯片组的方案技术背景：在无线通信系统全面进入3G 并开始迈向 4G 的过程中，使用数字预失真技术（Digital Pre-distortion ，以下简称DPD ）对发射机的功放进行线性化是一门关键技术。

功率放大器是通信系统中影响系统性能和覆盖范围的关键部件，非线性是功放的固有特性。

非线性会引起频谱增长(spectral re-growth)，从而造成邻道干扰，使带外杂散达不到协议标准规定的要求。

非线性也会造成带内失真，带来系统误码率增大的问题。

为了降低非线性，功放可以工作在较低的输入工作条件下(或称为回退)，即功放工作曲线的线性部分。

但是，对于新的传输体制，诸如宽带码分复用(WCDMA)以及正交频分复用(OFDM ，3GPP LTE)等，具有非常高的峰值功率和平均功率比(PAPR)，也就是说信号包络的起伏非常大。

这意味着功放要从其饱和区回退很多才能满足对信号峰值的线性放大，而峰值信号并不经常出现，从而导致功放的效率非常低，通常会低于10%。

90% 的功放直流功率被丢掉了，或被转换为了热量。

稳定性和持续运行能力都会下降。

为了保证功放的线性性和效率，可以使用多种方法对功放进行线性化处理，如反馈，前馈及数字预失真等方法。

在所有这些线性化技术中，数字预失真是性价比最高的一种技术。

同反馈法和前馈法相比，数字预失真技术具有诸多优势：优异的线性化能力，保证总体效率以及充分利用数字信号处理器/变换器的优势。

数字预失真在基带上加入预失真器，将输入信号扩展为非线性信号，而这种非线性特性正好和功放的压缩特性互补 (见图1)。

理论上讲，预失真器和功放级联后成为线性系统，原有的输入信号被恒增益地放大。

加入预失真器之后，功放可以工作到近饱和点而同时仍然保持良好的线性，从而大大提升了功放的效率。

从图1中可以看出，DPD(数字预失真器)可以看作是功放响应的”反”响应， 数字预失真算法需要对功放的特性进行高效和精确地建模以保证成功地开发数字预失真器算法。

一种基于记忆LUT的多倍频程预失真方案潘杰;万国金;胡杰【摘要】针对多载波无线通信系统中多倍频程功率放大器存在的强非线性失真与记忆效应失真问题,提出了一种基于记忆查找表的LUT+ MP多倍频程预失真方案.方案模型由记忆查找表(LUT)和记忆多项式(MP)串联构成,采用间接学习法的LMS 和RLS算法对模型参数训练辨识.仿真结果表明,针对维纳模型高功率放大器,在输出功率回退OBO=2.27 dB时,对Wiener模型功放的三阶互调失真改善达到了55.9 dB,五阶互调失真改善达到了44.5 dB.与现有的LUT+ FIR和LUT+并联FIR预失真方案相比较,能带来更好的建模精度和线性化效果.同时,设计使用的学习算法简单实用,稳定性能好.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2014(014)034【总页数】5页(P203-207)【关键词】行为模型;预失真;多倍频程;查找表;记忆多项式【作者】潘杰;万国金;胡杰【作者单位】南昌大学信息工程学院电子系,南昌330031;南昌大学信息工程学院电子系,南昌330031;南昌大学信息工程学院电子系,南昌330031【正文语种】中文【中图分类】TN911实际短波功放存在固有的非线性，使得短波功放系统的输出信号频谱中出现非线性失真分量，从而带来邻道信号干扰与信号带内失真问题。

信号带内失真降低通信系统数据传输率和信道容量，恶化接收机的比特误码率，使通信系统频率间距变大而降低频谱利用率。

邻道信号干扰严重影响其他通信发射机传输信号［1，2］。

对于存在记忆效应的功率放大器，基于查找表的预失真技术只能取得十分有限的效果。

实际多载波无线通信过程中多倍频程功率放大器的记忆效应影响不可忽略，采用无记忆预失真技术难以取得令人满意的预失真效果。

因此，必须对基于查找表的预失真器进行改进，加入消除记忆效应的措施，以消除功率放大器记忆效应的影响。

现有对基于查找表的预失真器进行改进的方法大致有以下几种:在预失真器中加入时域均衡器来消除记忆效应的影响［3—5］，在多通道宽带通信系统中采用基于分段预均衡查找表的预失真方法来补偿系统产生的非线性和记忆效应［6］，采用多项式和查找表的联合预失真方法来实现功率放大器线性化［7，8］。

基于分段预失真线性化技术的AB类功放仿真设计AB类功放是一种常用的功率放大器，其具备高功率输出和较好的效能。

然而，AB类功放使用时存在一定的非线性失真。

传统的方法是使用反馈系统来解决这个问题，但是这种方法难以满足高速和高效率的要求。

因此，分段预失真技术被应用于AB类功放的线性化设计中。

分段预失真技术是一种在输出信号之前对非线性失真进行补偿的方法。

其基本思想是引入一个前置电路来实时监测和预测非线性失真，并将其与输入信号进行补偿，以实现线性化输出。

这种方法有效地改善了功放的线性性能，提高了整个系统的工作效率。

在设计AB类功放的时候，首先需要进行系统建模。

对于线性功放，可以使用非线性模型进行描述，例如伏安特性曲线。

然后，根据系统的参数和要求，选择合适的分段预失真算法。

常用的算法包括Look-Up Table和多项式拟合等。

接下来，进行仿真设计。

首先，根据系统参数，确定功率放大电路的结构和组成器件。

然后，根据电路性能分析和系统参数设计前置电路，并合理布局功率放大电路。

同时，将分段预失真算法集成到设计中。

接下来，进行系统级仿真。

通过对输入信号进行采样以及对非线性失真进行监测和预测，生成补偿信号，并与输入信号进行合成。

然后，将合成后的信号输入到功率放大电路中进行线性化处理，最后输出线性化信号。

进行仿真测试时，需要根据实际系统需求选择合适的信号进行测试，例如正弦、脉冲等。

通过比较输出信号与输入信号的差异来评估系统的线性化效果。

在仿真设计过程中，一般需要进行多次优化和调整，以达到最优的线性化效果。

因为系统参数和阶段预失真算法的选择都会对线性化效果产生影响，所以需要不断地进行调试和优化。

总之，基于分段预失真线性化技术的AB类功放仿真设计可以有效地提高功放的线性性能，并满足高速和高效率的要求。

该方法可以被广泛应用于通信、无线电和音频等领域，为系统设计和性能优化提供参考和支持。