低功耗低成本数字基带预失真研究.pdf

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1、目录目录S录ϊ2第一章背景简介ϊ11.1通信发展趋势ϊ11.2宽带信号调制方式ϊ21.2.1多载波调制ϊ31.2.2扩频技术ϊ5第二章系统分析ϊ62.1发射机非线性分析ϊ62.2线性功率放大器的基本原理ϊ72.2.1基本电路结构ϊ72.2.2功率放大器非线性ϊ82.3功率放大器非线性模型ϊ122.3.1记忆效应ϊ132.3.2PM-AM、PM-PM失真ϊ14第三章研究现状ϊ173.1功率放大器线性化技术ϊ173.1.1功率回退、负反馈与前馈技术ϊ173.1.2数字基带预失真ϊ193.2ϊCartesianFeedbackϊ203.3ϊDFBPDϊ22

2、3.3基于神经网络的预失真算法ϊ233.4基于多项式的预失真算法ϊ263.4.1ϊVolterra模型ϊ283.4.2ϊHammerstein模型ϊ293.4.3ϊWiener模型ϊ303.4.5直接学习结构与简介学习结构ϊ313.5基于查找表预失真算法ϊ323.5.2复数增益算法ϊ323.6预失真算法比较ϊ34第四章算法实现ϊ364.1硬件实现关键模块ϊ364.1.1ϊCORDICϊ364.1.2环路延迟估计ϊ374.2预失真性能瓶颈分析ϊ384.2.1量化精度ϊ384.2.2ϊLUT尺寸ϊ394.3带有误差向量分解的插值查找表算法ϊ404.3.1

3、插值ϊ404.3.2误差向量分解ϊ414.3仿真结果ϊ424.3.1WCDMAϊ42目录4.3.2OFDMϊ44第五章测试与分析ϊ475.1测试平台搭建ϊ475.1.1硬件平台ϊ475.1.2软件平台ϊ485.2测试结果ϊ495.2.1ϊWCDMAϊ495.2.2ϊOFDMϊ535.3不同输出功率下的校正效果ϊ545.4测试结果分析ϊ555.4.1二级功率放大器效果分析ϊ55第六章总结与展望ϊ586.1论文工作总结ϊ586.3下一步工作展望ϊ586.3.1算法设计ϊ586.3.2硬件实现ϊ596.3.3对于功率放大器本身的优化ϊ59摘要摘要进入新世纪

4、以来，移动通信技术持续高速发展。从最初的单纯语音通信，到简单的数据业务短信服务，直到现在的移动互联网的大规模应用，人们从技术的进步中享受到了自由通畅的信息传递带给生活的种种便捷。现代社会对于无线通信业务需求的迅猛增长，使得无线通信技术在传输速率上有了更大的挑战。另一方面，频谱资源的天然稀缺性使得应对这种挑战变得更加困难。为了更有效地利用宝贵的频带资源，高效率的调制方式和传输技术得到了广泛应用。但是这些技术也有着共同的特点，即信号的包络波动大，峰均比高，经射频功率放大器放大后会产生严重的非线性失真。在频带内，这些失真体现为系统误码率的升高；在频带外，这

5、种失真表现为对邻近信道的干扰。为了能够保证功率放大器的高线性度和高效率，就必须使工作在接近饱和区的功率放大器依然有良好的线性度。在众多的线性化技术中，预失真技术以其复杂度低、稳定性高、带宽宽、线性化性能好等特点，成为目前功率放大器线性化技术中最具应用前景的方向。数字基带预失真技术最早的实际应用是通信基站中的功率放大器，因为在通信基站中，功率放大器的工作状态变化较小，同时基站的工作特性使得此时的预失真技术只需要考虑性能一个方面的指标。很多优秀的思想被应用于预失真，如自适应滤波器，基于查找表的方法，神经网络和数字反馈等。然而迄今为止，这些方法很少有在手持

6、设备上的应用，其原因在于这些算法的高复杂度，巨大的功耗和面积开销。针对这种情况，本文对于低功耗低成本的预失真算法做了相应的研究工作。在第二章中主要阐述了发射机中的非线性来源，尤其是功率放大器。这一章简要分析了常用功率放大器的电路结构和在不同工作状态下的非线性，然后建立了功率放大器的非线性模型以用于算法的仿真。应用于移动设备的功率放大器与基站应用相比，在记忆性，功率和相位失真方面有较大差别，在这一章中也做了分析。在第三章中，简要分析了当前已有的解决方案的不同特点，特别是比较了不同算法的复杂度和应用于移动设备的可能性。接着在第四章中，叙述了预失真算法在实

7、际实现中必须要解决的关键问题，分析了预失真算法实际应用中的瓶颈所在。基于复数增益查找表预失真算法之上，提出了带有误差向量分解方法以利用尽可能小的查找表实现良好的校正性能。并给出了算法的仿真结果。最后在第五章，利用Agilent公司的VectorSignalGenerator(E4438C)和VectorSignalAnalyzer(E4440A)搭建了预失真测试平台，进行了验证。针对WCDMA协议的功率放大器，釆用预失真后，临道功率抑制比（ACPR)从-30dB改善到-56dB；针对802.11a协议，EVM从-32dB改善到-40dB;同时，查找表

8、尺寸大摘要大减小到只有16个entries,而且大大增强了预失真算法的自适应性，有利于满足移动设备工作环境变