广义记忆型神经网络射频功放数字预失真器

提出了一种基于广义记忆型神经网络(GMNN)的数字预失真器非线性模型,以更好地抑制由于射频功放动态非线性导致的带内失真以及带外频谱扩展等问题。通过引入时间上的超前项,使得功放模型的记忆效应建模能力得以扩展,通过添加高阶非线性级数,使得功放非线性建模精度进一步提高。文中使用带宽为20 MHz 的4载波WCDMA 信号作为测试信号,对一个中心频率为460 MHz 的60W Doherty 射频功放进行数字预失真线性化实验。实验结果表明,广义记忆型神经网络数字预失真器的带外抑制可达19 dB,能更有效地抑制射频功放的带外频谱扩展,相比于其他几种预失真器展现出更好的线性化效果,验证了广义记忆型神经网络数字预失真器的有效性。     

5G 功放DPD 的FPGA 宽带实现及自动优化

5G 宽带功放数字预失真器(DPD)的FPGA 实现过程中,常遇到数字处理带宽不够和资源有限问题,对 此,文中提出一种基于双路并行数据流的数字预失真带宽扩展方法和基于Zynq Ultrascale+ MPSoC 的自动化模型优化 验证方法,可快速实现对5G 宽带功放线性化方案的优化。使用该并行处理结构的数字预失真器,克服了数字电路最 大时钟频率造成的对FPGA 线性化带宽的限制,使得数字预失真电路在每个时钟周期内可以处理更多的数据,不仅有 效地增加了数字处理带宽,而且降低了DPD 的功耗。然而,这种带宽增加以消耗更多硬件资源为代价,对此,文中同时 提出了对预失真非线性模型的在线自动优化方法,以简化非线性模型、降低DPD 的硬件资源开销。最后,在Zynq Ultrascale+ FPGA 实验平台上实现了具有两路并行数据处理的I-MSA 自优化数字预失真电路,采用100 MHz 的5G 新无 线电(NR)信号在2. 6 GHz 功率放大器上进行线性化实验验证,获得了满意的预失真性能,验证了所提方法的有效性。     

一种基于延迟线补偿记忆效应的模拟预失真器

模拟预失真器具有带宽宽、结构简单、功耗低和延时少等优点,满足第五代移动通信系统(5G)及超 5G 的功放线性化对大带宽、低功耗和低延时的要求。然而随着移动通信系统的发展,信号的带宽和调制度越来越 高,功率放大器的记忆效应影响也越来越强,而传统的模拟预失真器无法补偿功放的记忆效应。为了解决模拟预失 真电路的记忆效应补偿问题,文中提出了一种基于延迟线补偿记忆效应的肖特基二极管模拟预失真器(SDD-APD)。 该模拟预失真器采用不等长微带线作为延迟线,用来补偿功放的记忆效应。采用100 MHz 带宽5G 新无线电(NR) 信号对工作在3. 5 GHz 的AB 类功放进行测试,结果表明该模拟预失真器可以补偿功放的记忆效应,并能将功放的 非线性改善10 dB 以上。     

广义改进型Hammerstein预失真器的实现方法及验证

射频功率放大器与生俱来的非线性是无线通信前端设计需要解决的核心问题之一。根据广义改进型Hammerstein功率放大器非线性模型,提出一种应用于射频功放线性化的新型数字预失真器——广义改进型Hammerstein(Generalized Augmented Hammerstein, GAH)预失真器,并给出了该预失真器的实现方法。另外,为了精确分析GAH 预失真器的性能,采用实际功放的输入输出数据进行仿真和实验。被测功放为中心频率1960 MHz,带宽40 MHz, 输出功率45 dBm的Doherty功放。仿真和实验证明：提出的数字预失真器不仅计算复杂度远低于记忆多项式（Memory Polynomial,MP）和分数阶记忆多项式（Fractional Memory Polynomial, FMP）预失真器,而且其线性化能力也强于AH、MP及FMP等预失真器。     

基于增强型LSTM神经网络的5G射频功放线性化

本文提出了一种基于增强型LSTM神经网络(A-LSTM)的数字预失真线性化模型,以更好的补偿5G宽带射频功放的动态非线性特性。模型的输入层在引入延迟抽头模拟功放线性记忆效应的基础上,对每一个延迟抽头进行非线性级数展开用于补偿功放的非线性记忆效应,从而更好地抑制功放的动态非线性失真导致的带内失真以及带外频谱扩展等问题。为验证模型的有效性,本文采用100MHz的5GNR信号作为测试信号,对一个中心频率为2.6GHz的5G射频功放进行数字预失真线性化实验。实验结果表明,基于增强型LSTM神经网络数字预失真器的带外抑制可达16dB,相比于其他几种预失真器展现出更好的线性化效果,验证了基于增强型LSTM神经网络数字预失真器的有效性。     

基于神经网络的数字预失真模型验证

功放的非线性会导致信号的失真和频谱再生，因此数字预失真被认为是解决功放非线性的一个方法，但是由于信号的带宽越来越宽，且系统越来越复杂，这些传统的预失真方法已经无法满足需要，因此神经网络开始被应用于数字预失真。本文对LSTM,GRU,BiGRU网络建立数字预失真平台，使用1.9GHz的功放对5G-NR信号进行实验。实验结果表明：LSTM,GRU,BiGRU这三个模型都可以应用于线性化，并且ACLR最高可达17dB,因此这三个模型均可用于功放的非线性改善。     

一种用于TETRA系统的数字子带滤波预失真器

本文提出一种适用于TETRA数字集群系统的基于子带滤波技术的数字自适应预失真器。数字子带滤波预失真器将发射信号分为若干子带进行功放线性化处理,降低了预失真过程中运算速率的要求,增加自适应收敛速度。子带滤波技术同时解决了功放宽带化所带来的记忆性问题,扩展了数字预失真器的工作带宽。TETRA多载波发射信号的仿真结果说明,数字子带滤波预失真器对无记忆功放和有记忆功放均具有良好的线性化效果,明显扩大了功放的线性工作范围。      

基于实值时间卷积神经网络的功放预失真研究

为了实现传输速率高达千兆比特每秒(Gbps)的目标,5G通信系统需要更宽的传输带宽和更高的调制度,这些对射频功放的线性度提出了更加苛刻的要求。必须对功放的非线性进行线性化。文中构建了一种基于实值时间卷积神经网络(Real-Valued Temporal Convolutional Networks,RVTCN)模型的数字预失真器。RVTCN模型利用扩大因果卷积(Dilated Causal Convolution, DCC)提取功放的当前时序信息,把记忆信息存储在残差块(Residual Block,RB)中,不断获取时序特征并保存于网络中。为了验证RVTCN线性化的性能,文中采用了100 MHz带宽的5G NR信号,对中心频率3.5 GHz的Doherty功放进行了预失真线性化实验验证。实验结果表明:该RVTCN模型具有射频功放的动态非线性行为建模能力,其归一化均方误差可达-40 d B;RVTCN预失真器对测试功放的相邻信道功率比(ACPR)改善可达19.5 d B左右。     

基于改进型径向基函数神经网络的功放线性化

提出了一种基于改进型径向基函数神经网络(MRBFNN)的数字预失真线性化模型,用于更为精确地矫正宽带射频功率放大器的动态非线性。该神经网络模型的输入层使用传统的延时抽头以补偿功放的线性记忆效应,同时对每个抽头进行级数展开用于补偿功放的非线性记忆效应,从而更好地抑制功放的动态非线性失真。文中使用WCDMA 三载波信号对一个460MHz 的Doherty 功率放大器进行数字预失真线性化实验。实验结果表明,与传统数字预失真线性化模型相比,基于改进型径向基神经网络的数字预失真线性化模型能更好地抑制宽带功放动态非线性引起的带外频谱再生,其三阶互调(IMD3)失真最多可以抑制23dB,大大提高了功放的线性度,验证了所提出的数字预失真线性化模型的有效性。     

宽带系统中有记忆大功率功放的数字预失真器研究

针对高峰均比的宽带输入信号,提出了一套联合峰均比抑制技术和基带自适应预失真技术的数字预失真器设计方案,并仿真了峰值抵消算法和自适应预失真算法.结果表明对于峰均比为8.4 dB的输入信号,经过1.5 dB的削峰处理后,预失真器改善带外频谱抑制27 dB,非常有效地补偿了功放的非线性失真,提高了功放效率,对发射机功放线性化技术有一定的实用价值.     

Adaptive Digital Feedback Predistortion Technique for Linearizing Power Amplifiers

We have developed a new adaptive digital predistortion (DPD) linearization technique based on analog feedback predistortion (FBPD). The lookup-table-based feedback input can remove the bandwidth limitation of the feedback circuit related to the loop delay, and suppress feedback oscillation by accurate digital control of the feedback signal. Moreover, the predistortion (PD) signal can be extracted very efficiently. By combining the feedback linearization and DPD linearization techniques, the performance of the predistorter is enhanced significantly compared to the conventional DPD. To clearly visualize the characteristics of digital FBPD (DFBPD), we have compared it to the conventional DPD based on the recursive least square algorithm using Matlab simulation. The results clearly show that the new method is a good linearization algorithm, better than a conventional DPD. For the demonstration, a Doherty power amplifier with 180-W peak envelope power is linearized using the proposed DFBPD. For a 2.14-GHz forward-link wideband code-division multiple-access signal, the adjacent channel leakage ratio at 2.5-MHz offset is -58 dBc, which is improved by 15 dB at an average output power of 43 dBm     

基于Landweber迭代算法的欠采样恢复数字预失真技术

传统宽带数字预失真(DPD)为了更好地矫正功率放大器(PA)非线性特性,通常要求反馈通道带宽达到发送信号带宽的5倍,相应地要求更高采样率的模数转换器(ADC),这将导致数字预失真系统面临着硬件成本和能耗问题。针对这一问题,该文提出一种基于Landweber迭代算法的欠采样恢复(USR)数字预失真(Landweber-USR DPD)技术。这种以内外循环的方式进行处理,可将反馈通道带宽从理论要求的5倍降低至2倍,以良好的质量从欠采样的功放输出信号中恢复全频带的输出信号,使还原出的数据更接近真实的功放输出信号,以实现更好的预失真效果。实验选用基于单管氮化镓(GaN)器件的宽带F类功率放大器,在1.8 GHz工作频点下用5 MHz的长期演进(LTE)信号激励,反馈ADC速率分别设置为全采样速率(40 Msps)和欠采样速率(10 Msps)。实验结果充分证明了Landweber迭代算法恢复功放数据的可靠性以及Landweber-USR DPD技术的有效性,为宽带通信系统中数字预失真技术的工程实现提供了有效降低ADC采样率的思路和方法。     

非均匀采样率并发双频数字预失真技术

5G通信的高速发展对发射机支持多模式多频带并发有了新的需求.考虑非均匀采样率并发双频场景下发射机的线性化方案,针对低采样率频段失真频谱超过采样带宽,从而恶化建模精度这一问题,提出一种混叠消除的并发双频数字预失真(DPD)方案.该方案通过在高采样率下构造模型基函数,然后通过低通滤波器来滤除超出采样带宽的频谱分量,再降采样...     

记忆多项式数字预失真线性化逆E类功放

采用记忆多项式模型的数字预失真器,用于线性化逆E类射频功率放大器,从而获得具有高线性和高效率的射频放大系统,使得开关型的逆E类功率放大器可以适用于具有非恒包络的调制信号的发射。文中设计了一个工作于S频段的具有10W饱和功率的逆E类功率放大器,以具有5MHz信号带宽的单载波WCDMA信号作为测试信号,使用记忆多项式的预失真器对其进行线性化。实验表明,该记忆多项式预失真器能够很好地抑制逆E类功放的动态非线性引起的带外寄生频谱,可以使逆E类功放同时工作于高线性和高效率状态。     

采用辅助转动装置的MIMO 系统双目标DPD 实验研究

文中介绍了一种双目标数字预失真(DPD)方案,并进行了实验研究。不增加系统复杂度的情况下, 可以有效地扩展MIMO 系统的线性化波束宽度。在发射机附近增设一个发射低功率信号的线性辅助转动装置,该 架构实现了MIMO 系统主波束线性化。实验平台由发射机系统和一个辅助转动装置组成,发射机天线阵列为1×4。 输入信号采用两个20 MHz 带宽峰均比分别为5. 7 dB 和5. 6 dB 的正交频分复用(OFDM)信号。实验研究结果表明, 采用了辅助转动装置的双目标DPD 方法后,邻信道功率比(ACPR)达到-50 dBc 以下的主波束线性化宽度可以扩展 到22°,同时信号归一化均方误差(NMSE)平均数值为-40 dB。该方案有效地拓宽了MIMO 系统线性化波束宽度。     

频率相关的正交调制非平衡的功放线性化技术

考虑系统整体的成本和复杂度的情况下,在5G无线通信系统中装备了大规模的天线和一些低成本的器件,例如功率放大器(PA)和正交调制/解调器(QM/QDM)等。对于这些硬件存在的非平衡影响,即使在考虑到渐近正交性的特性下也不能被忽略。文章针对正交调制/解调器存在非平衡时的数字预失真(DPD)提出了一种精准的模型提取方法。所提方法可以把解调器(QDM)的非平衡从PA的非线性特性中分离出来,因此可以提高求解PA的逆模型的精度。与现有的联合模型先提取然后分解的方法相比,该方法DPD系数的提取中避免了分解操作,更加直接简单。实验测试验证了该方法的线性化性能,并且将所提出的方法进一步推广应用在了多入多出(MIMO)系统中,同样验证了其具有很好的线性化能力。     

Low sampling rate technique based frequency-domain random demodulation for broadband digital predistortion

This paper proposes a combination technique of the frequency-domain random demodulation (FRD) and the broadband digital predistorter (DPD). This technique can linearize the power amplifiers (PAs) at a low sampling rate in the feedback loop. Based on the theory of compressed sensing (CS), the FRD method preprocesses the original signal using the frequency domain sampling signal with different stages through multiple parallel channels. Then the FRD method is applied to the broadband DPD system to restrict the sampling process in the feedback loop. The proposed technique is assessed using a 30 W Class-F wideband PA driven by a 20 MHz orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal, and a 40 W GaN Doherty PA driven by a 40 MHz 4-carrier long-term evolution (LTE) signal. The simulation and experimental results show that good linearization performance can be achieved at a lower sampling rate with about 24 dBc adjacent channel power ratio (ACPR) improvement by applying the proposed combination technique FRD-DPD. Furthermore, the performance of normalized mean square error (NMSE) and error vector magnitude (EVM) also has been much improved compared with the conventional technique.     

简洁构型与馈电的宽带双极化金属锥阵列天线北大核心CSCD

本文提出了一种宽带双极化金属锥阵列天线。该阵列天线以传统的旋转体天线结构为主体,通过在锥体底部开设四道正交的直通槽,以便在锥状单元内部形成可与地板间构成匹配谐振腔的开放式空腔结构。在阵列中,任意两个相邻的锥状单元之间可形成类似于Vivaldi天线的辐射缝隙结构。馈电采用同轴馈电方式,探针无弯折结构,金属锥体无弯折过孔。每个金属锥状单元独立,可极大简化加工、装配和维护过程。该天线具有两个正交极化,分别由左右和前后相邻单元构成。仿真结果表明,在频率范围为2～8GHz内,阵列大部分有源VSWR小于2,小部分端口有源VSWR小于2.5 (相对带宽为120%)。