dpd系统中正交调制校正的设计与实现

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1、DPD系统中正交调制校正的设计与实现陈泽锋1，邹艳红1，李艳超2，张以涛3（1.湖南大学物理与微电子科学学院，湖南长沙410082；2.山东大学物理学院，山东济南250100；3.中国科学院微电子研究所，北京100029）摘要：数字预失真技术具有低功耗、低成本、结构紧凑、稳定、高效、自适应等优点，是改善功率放大器线性度最有效的方法之一；但在实际应用中，由于链路上存在正交调制误差，使得数字预失真改善的效果不能达到预期的效果，甚至使结果恶化。针对这个问题，提出一种正交调制校正的设计与实现方案，并将其应用到数字预失真系统中

2、。仿真结果表明，经正交调制校正后能改善数字预失真的性能，降低数字预失真对链路精度的要求。.jyqkGenerator工具完成，硬件平台为XilinxML605开发板。EDK用于MicroBlaze嵌入式系统的开发，包括FPGA片内嵌入式系统硬件平台搭建和系统软件开发[11]；Sys?temGenerator用于将Simulink环境下搭建的DSP系统级的设计自动转化成HDL硬件实现[12]。上述两部分的设计是通过SharedMemory进行交互的，在使用SystemGenerator工具时，需要将设计中所有的Shar

3、edMemory添加到EDK工程，SharedMemory直接与嵌入式系统的总线连接，实现嵌入式系统与FPGA硬件电路的指令和数据交互。2.1硬件开发如图1所示，系统硬件主要包括MicroBlaze嵌入式系统、信号采集模块和QMC补偿电路。MicroBlaze是系统的核心，通过发布指令控制信号采集模块采集发送信号din_i，din_q和反馈信号srx_i，srx_q，并将采集的信号读到嵌入式系统内存中进行QMC系数计算，最后将QMC系数更新到QMC补偿电路的寄存器中，实现正交调制误差的校正。2.1.1MicroBla

4、ze嵌入式系统XilinxEDK为设计基于MicroBlaze软核嵌入式可编程系统提供了全面的解决方案，其中XPS（XilinxPlatformStudio）是生成嵌入式系统硬件平台的开发工具，利用XPS板级开发向导搭建MicroBlaze嵌入式硬件平台，包括选择FPGA器件型号、设置MicroBlaze处理器属性、选择系统总线、添加所需外设和设置属性等硬件组件的定制。本文MicroBlaze选择PLB总线结构，选用了单核方案，工作频率设为80MHz。MicroBlaze主要用于算法实现，外设仅添加内部数据和指令存储

5、器，完成了嵌入式系统基本硬件结构的构建后，将XPS中配置好的硬件平台导出到嵌入式系统的软件开发工具SDK（Softulink中XilinxBlockset工具包内的SharedMemory模块搭建，用于采集发送和反馈的数据。信号采集指令由MicroBlaze控制，当信号采集模块使能被置1时信号采集开始，由计数器生成数据存储的偏移地址，输入的数据对应存储在该地址。当采集数据达到存储器的存储深度时，信号采集模块使能被置0，计数器也会被重置，信号采集结束。MicroBlaze读取SharedMemory数据并导入到系统内存

6、，用于算法的计算。2.1.3QMC补偿电路在正交调制误差计算时，仅需要获得I，Q两路相位和增益偏差的相对值，同样在QMC补偿时也采用相同的处理方法。图2为QMC补偿电路的模型，MicroBlaze计算得到补偿系数后，将系数更新到g，θ，dI和dQ寄存器，其补偿值自动加载到补偿电路中，信号经过QMC补偿电路时就可完成调制校正处理。2.2软件开发XilinxEDK的组件SDK是嵌入式系统的软件开发工具，它基于Eclipse框架，具有完善的C/C++开发和编译环境。在XPS创建的硬件平台基础上完成相应的软件开发任务，其基本

7、操作包括从XPS导入硬件平台、建立软件平台、编写软件应用工程、配置芯片以及软件调试等流程。图3为QMC算法实现的程序设计流程，算法由C语言实现。首先是QMC的初始化处理，主要包括设定QMC初始值、采集样本的数据量、QMC迭代更新步长等；然后由MicroBlaze处理器控制信号采集模块采集数据和计算正交调制误差并获得QMC补偿系数；最后将补偿系数更新到QMC寄存器。这样就完成了一次对正交调制器的校正，经过多次迭代补偿后，正交调制误差收敛，此时就可以结束校正。3实验验证本文QMC的验证是在DPD系统中完成，加入QMC后系

8、统结构简图如图4所示，系统的仿真模型是在Simulink中设计完成，基带信号是10MHz双载波A信号；QMC和DPD都是由XilinxBlockset库的模块搭建，分别完成对正交调制器模型的补偿和功放模型的补偿；正交调制器模型用于设置I，Q不平衡参数和直流偏移参数，系统测试时正交调制误差由Simulink中的正交调制器模块引入，系统中加入了-0