5G宽带功放线性化平台开发与验证

本文完成了基于5G宽带功放线性化平台的在线数字预失真模型测试和实时预失真器验证的功能开发,两种模式可以随时进行切换.该方案抛弃了传统的PC加仪器的测试方式,可在线高效的迭代测试.实时预失真器验证功能是在FPGA中加入一种实时数字预失真硬件结构.我们使用记忆多项式(MP)、分解向量旋转(DVR)和广义记忆多项式(GMP)...     

5G宽带功率放大器数字预失真线性化模型验证

在传统无线通信系统中,射频功率放大器的非线性是信号失真与频谱再生的主要原因。目前正在大规模建设的第五代移动通信系统(俗称5G)具有非常宽的调制带宽和非常高的调制度,使功放的非线性失真变得更加严重。因此,宽带功率放大器的线性化问题成为了5G通信系统的研究重点。本文针对5G功放的非线性,分别采用动态偏差减少(Dynamic deviation reduction,DDR)模型、记忆多项式(Memory Polynomial,MP)模型和广义记忆多项式(Generalized Memory Polynomial,GMP)模型对5G宽带射频功放建立数字预失真器。最后,使用100MHz带宽的5G-NR信号,对中心频率3.5GHz的AB类功放进行预失真线性化实验验证。实验结果表明DDR、MP以及GMP三个数字预失真模型均能对5G功放进行线性化,而且被测功放的相邻信道功率比(ACPR)改善最高可达12dB。DDR、MP和GMP数字预失真器对5G功放的非线性具有显著的抑制作用,因此以上三个模型均可应用于5G功放的线性化。     

面向5G光载通信系统的数字预失真线性化技术应用

随着5G通信技术的迅猛发展,光载无线(Radio-over-Fiber, RoF)通信系统在实现高数据传输率和低延迟方面日益发挥出重要作用。然而,该系统在处理高频宽带5G信号时,常受到射频功率放大器和光电组件非线性特性的影响,导致信号产生失真问题。为解决这一问题,文章深入探讨了数字预失真(Digital Predistortion, DPD)技术在5G RoF通信系统中的应用及其效果。     

数字预失真器对5G功放记忆效应补偿能力的比较

本文探究了5G系统中射频功率放大器的产生记忆效应的现象及原因,同时分析比较了三种典型的数字预失真模型对功放记忆效应的矫正能力.通过FPGA实验平台的观测与验证,随着基带信号带宽的增加和射频功率放大器的中心频率的提高,功放输出信号的记忆效应更加明显,非线性现象更加严重和复杂;基于查找表(LUT)模型,记忆多项式(MP)、...     

基于SoC的可重构短波功放数字预失真线性化

在对功率放大器的非线性放大特性研究的基础上,提出了在SoC为核心的硬件平台上对短波功放进行可重构预失真线性化的方法。文章重点对改进型Hammerstein 模型进行了改进,修改后的模型不仅在硬件上易于实现,而且具备模式切换功能,可以根据需求选择不同的有记忆模型或无记忆模型。实验结果证实了修改后的模型能有效地抑制短波功放的带外寄生辐射。提出的基于SoC 硬件平台的预失真线性化实现方案可以很方便地实现各种不同的预失真非线性模型,节省系统硬件资源,具有重要的工程实际应用价值。     

5G光载无线通信前传系统数字预失真线性化研究

第五代移动通信系统新空口(5G NR)的信号带宽、调制度和峰均比相比4G信号高很多。用于小蜂窝或微蜂窝基站组网的光载无线通信(Radio-over-Fiber, RoF)前传系统的非线性失真也更加严重。为了使5G NR信号线性传输,采用记忆多项式(Memory Polynomial, MP)和广义记忆多项式(Generalized Memory Polynomial, GMP)模型构建数字预失真器,矫正5G RoF前传系统的非线性。在实验中搭建了2 km光纤的RoF前传系统,并采用100 MHz带宽5G NR信号作为测试信号对其进行线性化测试。实验结果表明,采用MP和GMP数字预失真器进行线性化时,5G RoF前传系统的邻信道功率比(Adjacent Channel Power Ratio, ACPR)可分别改善13 dB和17 dB以上。这说明MP和GMP数字预失真器对5G RoF前传系统的非线性具有显著的抑制作用。因此基于MP和GMP两个模型的数字预失真器均可用于5G RoF前传系统的线性化,而且GMP预失真器比MP预失真器对该系统线性化的能力更强。     

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。     

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。     

微波回传系统发射机数字预失真线性化

微波回传系统是宽带无线通信基站信号回传的主要手段之一.对19GHz微波回传系统发射机的非线性特性进行了实验测试与分析研究,采用基于查找表(LUT)的数字预失真技术对其进行线性化以满足大容量无线基站信号传输的需求.利用指数加权移动平均算法(EWMA)提取发射机的静态非线性特性以构建数字预失真查找表.使用3载波WCDMA信号进行实验验证,实验结果表明采用查找表数字预失真器对该被测发射机进行线性化,3阶互调失真(IMD3)最大可以改善23dB.因此通过简单的查找表数字预失真技术可以有效地提高微波回传系统发射机的线性度,同时可以使微波功率放大器工作在较高的输出功率,增大回传距离,降低生产成本.     

射频功放数字预失真新方法研究

针对传统预失真结构的不足,提出一种双环结构的预失真新方法,实现了直接型与间接型学习结构的结合,在拥有较强抗噪能力的同时,回避了算法收敛性问题.此外,在信号处理过程中加入信号均衡模块,对自适应预失真电路中前向及反馈支路的线性失真进行补偿.最终的频谱、星座图和误比特率仿真结果表明,该方法是可行的,其线性化性能较原来有很大的改进,对预失真电路的研究有较大的参考价值.     

带限DVR数字预失真线性化算法研究

针对信号带宽的增加所导致的数字预失真反馈回路的模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)采样率受限的问题,提出了基于带限分解向量旋转(Band Limited De-composed Vector Rotation,BL-DVR)模型的数字预失真模型,从而更好地对宽带功放的非线性引起的...     

功放数字预失真技术现状及未来发展

功放是无线通信发射机的重要组成部分,随着无线通信的不断发展,对宽带线性功放的要求也越来越高。然而,功放的非线性特性和记忆效应会导致信号严重失真。为了减小带内失真和邻道干扰,数字预失真成为功放线性化技术中最有发展潜力的技术。介绍了功放模型,数字预失真的学习结构、数字预失真器参数的辨识算法等研究现状,探讨了数字预失真的发展趋势,为今后数字预失真技术的研究提供参考。     

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。     

基于毫米波GaN固态功放的预失真线性化器

研制了一款用于毫米波GaN 固态功放的预失真线性化器。采用预失真线性化技术,通过调整I、Q 两路正交电路(I 路由线性可调衰减器构成,Q 路由二极管非线性电路构成)的外加偏置电压,可以实现预失真线性化器的幅度和相位分别可调。将该线性化器与工作频率为30 GHz 的毫米波GaN 固态功放级联测试,双音激励信号频率间隔为5 MHz,三阶互调(IMD3)可以改善约10 dB。     

微波功率放大器预失真线性化技术分析

给出了两种基本形式的预失真线性化电路，对其工作原理和技术特点进行了分析。     

基于FPGA的并行MMSA数字预失真器设计与实现

本文设计并实现了并行处理架构的FPGA的M-MSA数字预失真器,并对其硬件资源功耗等参数进行分析。在同一架构上实现的IMSA模型进行FPGA资源对比,MMSA资源占用率更低,其LUT资源减少9%,FF资源减少6%,DSP资源减少28%以及片上总功耗减少1.411W。同时通过FPGA平台采用闭环测试的方法对其进行验证,MMSA上下边带ACPR分别改善了21.35dB和19.42dB。本文成功在FPGA实现了MMSA预失真器,并证明其对非线性失真良好的改善能力以及工程实现的可行性。     

采用二极管的射频预失真毫米波功放线性化器

文章提出了一种Ka波段的射频预失真线性化器.它由一个GaAs肖特基二极管和一个电容并联构成,通过一个偏置电阻加入直流馈电,具有增益扩展和相位延迟的特性,并且其增益和相位特性具有可调性,尤其其相位特性可调性更强.将其应用于工作频率为30GHz饱和输出功率为10W的功放,输出三阶交调失真(IMD3)可以改善15dBc以上,此时功放输入的双音激励信号频率间隔为5MHz.该线性化器可调性强、结构简单、成本低廉、易于实现,有着非常大的工程应用价值.     

基于数/模混合预失真技术的功放线性化北大核心CSCD

随着移动通信信号带宽的增加,传统功率放大器数字预失真线性化技术越来越受到采样率的限制。为了使线性化效果更好,文中提出了一种数字预失真和模拟预失真相结合的混合预失真器,利用模拟预失真宽带宽的特点和数字预失真线性化能力强的优势,把模拟预失真和数字预失真融合在一起,共同补偿功放的非线性。由于受实验设备采样率的限制,文中采用了带宽为60 MHz的5 G NR信号对一个中心频率为3.5 GHz的射频功放进行实验验证。实验结果表明:提出的混合预失真器不仅优于单独的数字预失真器和模拟预失真器的非线性矫正性能,而且还能改善数字预失真因采样率限制无法改善的带外互调失真。     

微波功率放大器预失真线性化技术分析

给出了两种基本形式的预失真线性化电路,对其工作原理和技术特点进行了分析。