功率放大器记忆效应分析及有记忆预失真技术

功率放大器是无线通信系统的重要组成部分,然而功率放大器固有的非线性特性和记忆效应导致信号产生严重的失真。目前大多数文献都集中于无记忆功放线性化研究,随着OFDM等宽带无线通信技术的兴起,功放的记忆效应对信号的影响愈加显著。本文从功放记忆效应产生的原因入手,利用双音输入信号对其进行了理论推导和分析,阐述了记忆效应对功放输入信号的严重影响。基于此,本文重点探讨了功放的有记忆预失真技术,对国内外功放有记忆预失真技术进行了综述。     

通信系统中功率放大器记忆效应研究

在研究无线通信系统的射频功率放大器问题中,为了保证通信系统中功率放大器减小记忆效应的影响,通过理论推导分析了双音信号输入情况下记忆效应的存在.在ADS环境下创建数字基带预失真结构电路,分别放入记忆和无记忆功放行为模型进行仿真,结果表明记忆效应的存在限制线性性能改善约8dB.提出了一种记忆补偿电路,同等功放条件下能快速制约记忆效应的恶化高达10dB.可以优化功放记忆效应但不能完全消除记忆效应,通过系统级仿真证实,设计功功率放大器必须考虑记忆效应.     

宽带功率放大器PGSC建模方法及预失真研究

针对宽带功率放大器的强记忆效应特性,提出一种功放建模和数字预失真方法——PGSC模型。利用广义记忆多项式(GMP)、特定交叉项(SCT)及记忆时刻信号交叉项(CIMT)3个基函数来构造功放行为模型及数字预失真器,并搭建实际测试平台对模型的精度及线性化效果进行验证。测试结果表明,与PMEC方法相比,PGSC方法建模时的归一化均方误差减少了2.1 dB,数字预失真时输出信号的三阶邻信道功率比降低了4.94/2.03 dB;与GMP方法相比,PGSC方法仅利用73%的系数即可得到更高的模型精度和更好的线性化效果。     

带记忆效应的射频功放数字基带预失真

在无线通信系统中，射频大功率器是产生非线性失真的主要器件，预失真技术因其成本低廉、自适应能力强、效率高等优势成为最有发展潜力的线性化技术。本文介绍了射频功放的记忆效应及用于识别HPA记忆效应的数字预失真器的结构和特点,提出了基于Wiener模型预失真器的相关算法。通过计算机仿真验证了该算法的有效性以及基于Wiener模型的数字预失真技术能够有效改善记忆功放的线性化，从而提高发射机的整体性能。     

功率放大器的线性化研究

在通信系统中,为了达到发射要求,信号要求具有较高的功率,需要通过高功率放大器对信号进行放大.功放非线性属于有源电子器件的固有特性,研究其机理并采取措施改善,具有重要意义.对功放的记忆效应和非线性特性进行分析研究,提出一种多项式预失真优化算法,利用和记忆多项式模型构建放大器的非线性模块,并在放大器模块前采用间接学习结构设计预失真器,利用最小二乘算法原理优化预失真器参数.仿真结果表明,预失真处理后输出信号的相邻信道功率比有较好的改善,接近理想功放线性化放大原则.改进算法使这两个模块的合成总效果可使整体输入-输出特性线性化,输出功率得到了充分利用.     

Hammerstein模型的记忆效应盲辨识方法

针对未知记忆深度的Hammerstein模型,提出一种基于高阶累积量的Hammerstein模型记忆效应盲辨识方法。将Hammerstein模型中对记忆深度的确定转换为对模型输出信号高阶累积量扩展矩阵的求秩问题,给出对角元素乘积(NPODE)方法以确定记忆深度,分别比较该方法与GM直接定阶法、拐点法的鲁棒性。结合提出的记忆深度估计算法,给出线性记忆模块系数的提取方法。理论推导与仿真结果表明,线性记忆模块系数的提取过程不受无记忆非线性效应的影响。     

基于QR-RLS算法的预失真模型

讨论一种基于正交递归最小二乘法(QR-RLS)的功率放大器行为模型。该模型采用Gives旋转提高QR-RLS算法的运算效率,能够提升数字预失真模型的系数更新速度,更快地实现数字预失真模型的收敛。测试一个44 dBm的两载波WIMAX功率放大器,并基于测试数据建立动态数字预失真模型。分析结果表明,该模型能校正宽带功率放大器的非线性特性,并快速实时地获得模型参数。     

基于高阶累积量的Hammerstein模型记忆效应辨识

旨在研究存在加性高斯噪声时,Hammcrstcin模型的记忆效应辫识问题。在输入信号统计量和Hammcrstein模型的无记忆非线性效应均未知的情况下,利用模型输出信号的高阶累积量建立两种线性方程组,并从理论上证明了两种线性方程组均具有唯一解;提出将两个线性方程组结合使用的系数提取方法,其过程不受Hammerstein模型的无记忆非线性模块影响。最后的仿真结果表明,在高斯(有色或无色)噪声存在的情况下,此类辫识方法比直接提取参数法具有更好的数值鲁棒性。     

功率放大器非线性特性及预失真

建立了无记忆的功放的非线性模型,分析功率放大器的非线性特性、产生失真的情况及误差。设计无记忆的预失真系统,用于抵消因功放造成的非线性干扰,并实现从输入到输出的线性化。基于距离本抽样值较远的不同间隔的几个抽样值来收集功放记忆效应,建立具有稀疏延迟抽头的有记忆的功放非线性模型。改进Volterra级数预失真模型,辨识多项式、建立相应的辨识模型,采用间接地辨识方法进行预失真模型的设计,并通过MATLAB建模仿真,验证设计模型的有效性。     

线性化超高射频识别读写器射频机的设计

如何解决前馈技术以及负反馈技术中所存在的环路复杂以及稳定性这是一个难度比较大的问题,现今,人们逐渐接受了数字预失真技术,因为该技术有着高稳定性,硬件所投入的成本也低,高线性化效果以及低复杂度等.所以本文对线性化超高频射频识别读写器射频机进行了分析,高功率放大器的线性度的提高选择了数字预失真技术.     

基于RBF神经网络的射频功放行为模型研究

为了设计和优化高线性功率放大器和通信子系统,在系统级仿真中,构建功率放大器精确的行为模型是极为重要的。应用实际功率放大器晶体管测试板,通过ADS（Advanced Design System）仿真得到大量功放输入输出数据,建立了一个基于RBF（Radial Basis Function）神经网络的行为模型,给出了RBF 神经网络的结构设计及K-均值聚类算法和共轭梯度优化算法,并进行了模型检验。结果表明,基于RBF神经网络的功放行为模型具有较高的精度,相对于BP 神经网络模型具有更高的逼近能力和速度。     

Hybrid harmonic‐intermodulation distortion behavioral model for shortwave power amplifiers

In this article, a hybrid harmonic‐intermodulation distortion (HHIMD) behavioral model is proposed for imitating the shortwave power amplifier (SWPA) behavioral distortion, that is, harmonic distortion, intermodulation distortion, and memory effect. The proposed model is composed of an intermodulation distortion module, a quadrature digital up‐converter module and a harmonic distortion module. To demonstrate the modeling accuracy, the proposed model and measured SWPA are compared in the time domain and spectrum domain. It is shown that the proposed model can imitate the SWPA not only harmonic and intermodulation distortion, but also memory effect. The modeling normalized mean squared error between the HHIMD and measured SWPA output is lower than ?44‐dB.     

A new complex envelope behavioral model for load mismatched power amplifiers

A new dual‐input wideband dynamic Quadratic Poly‐Harmonic Distortion (D‐QPHD) model for unmatched power amplifiers (PAs) is proposed and validated in this article. Compared with the dynamic PHD (D‐PHD) model, the new approach significantly improves the prediction accuracy. As the new model has reduced complexity, it is also more robust against possible rank deficiency problems, but still preserves accuracy, when compared with the recently proposed double‐input double‐output (DIDO) model. The parameters of the new model also have smaller magnitude distribution range compared with the DIDO model, which also improves the model robustness. Hence, it provides a good modeling choice for complex envelope DIDO modeling.     

An accurate physical knowledge‐based model for behavioral modeling and digital predistortion of power amplifiers

The objective of this article is to present an accurate model for behavioral modeling and digital predistortion of power amplifiers (PAs) using physical knowledge. Starting with the physically meaningful block model, we present a novel approach to simplify the block model and propose a simplified physical knowledge‐based (SPK) model. The SPK model's performance was experimentally assessed by two types of PAs (a LDMOS Doherty PA and a GaN Doherty PA) and two signals (a single carrier 16QAM signal and a 2‐carrier WCDMA signal). All experimental results prove the superiority of the SPK model. Compared with the 1st‐dynamic deviation reduction (DDR) approach and the 2nd‐simplified DDR approach, the SPK approach achieves average ACPR improvements of 4.4 dB and 2.5 dB, respectively. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. Int J RF and Microwave CAE 23: 682–689, 2013.     

基于动态有理函数的功放模型及预失真应用

针对现代无线通信系统中射频功率放大器的非线性与记忆效应,提出一种新的低复杂度的动态有理函数模型,该模型简化了有理函数模型,通过两个多项式的比进行建模,但分子是包络记忆多项式的形式,分母由无记忆多项式构成.通过模型仿真和预失真应用系统验证,结果表明:与记忆多项式模型相比,动态有理函数模型所需的系数要少30.6％,模型精度却与其相近,邻信道功率比(ACPR)改善约20 dB,而与有理函数模型相比,所需系数要少21.9％,模型精度改善2.4 dB,ACPR改善约15 dB.由此证明了该模型在复杂度和精确度上的优越性,对功放预失真的研究具有重要的参考价值.     

一种新型射频功放建模结构LMEC研究及预失真应用

针对现代无线通信系统中射频功率放大器的强非线性特征, 提出了一种高精度、低复杂度的LMEC（LUT-MP-EMP-CIMT）模型。该模型由查找表（LUT）、记忆多项式（MP）、包络记忆多项式（EMP）及记忆交叉项（CIMT）并联构成。与并联双非线性两箱模型（PTNTB）相比, LMEC模型增加了EMP子模型和CIMT子模型。实验结果表明, LMEC模型能带来更好的建模精度和线性化效果, 较MP模型的建模精度提升了2. 9 dB, 邻信道功率比（ACPR）值降低约5 dB; 较PTNTB模型精度提升了1. 1 dB, ACPR值降低约3 dB; 与通用记忆多项式模型（GMP）相比性能相近, 但减少了50%的系数。     

基于行为投影的Web服务组合行为兼容性研究

Web服务兼容性是确保组合系统能够正常运行的前提。首先提出既包含服务接口调用方法又包含逻辑行为的服务视图,根据服务间的连接关系,将服务行为投影到不同的连接件上。其次根据在连接件上的消息收发关系,将两个服务在该连接上的交互过程表示为两个LTS投影间同步变迁,通过同步积模拟在该连接上的交互行为,检查同步积中是否出现死锁状态来进行行为兼容性判定,并设计了判定算法以实现兼容性的自动分析,最后通过一个电子商务应用示例说明该方法有效性。