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。     

宽带RF功率放大器的预失真线性化技术综述

随着无线需求和无线业务的不断增加,传输信号必将不断向高速率宽带宽发展。在宽带应用中,由于传输信号带宽增加,RF功率放大器不同于窄带输入下的无记忆特性,将表现出与频率有关的记忆非线性特性。针对宽带功率放大器线性化的记忆预失真技术成为当前研究的一个热点,综述了宽带RF功率放大器的预失真线性化技术的研究进展,详细介绍和分析了目前最主要的几种记忆预失真器的模型和对应的自适应预失真方案,最后给出了今后的研究方向。     

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。     

模拟预失真射频功率放大器设计

本文介绍了一种WCDMA频段模拟预失真功率放大器的设计。在设计中采用预失真技术对幅度一幅度（AM—AM）和幅度一相位（AM—PM）曲线进行校正,以补偿功率放大器的非线性失真。实现了在输出功率为39dBm时信号带宽内偏离第一个5MHz信道的ACPR值优于-53dB。     

短波大功率放大器的预失真技术

分析了几种主要的预失真结构,发现这些预失真结构均不适用于多通道宽频带短波通信中大功率放大器的线性化。针对短波通信系统的特点和对邻道干扰以及功率放大器工作效率的要求,提出了一种新的数字射频预失真方案,并采用通用的数字信号处理器和FPGA在硬件上实现了一个预失真线性化模型。仿真和实验结果表明,在短波通信系统采用这种方案,可以在很大程度上改善功率放大器的线性度。     

记忆非线性功率放大器的神经网络预失真

数字预失真是克服高功率放大器(HPA)非线性失真最有前途的一项技术。早期对预失真技术的研究大多局限于无记忆非线性,但对于宽带应用,放大器的记忆特性明显。该文提出了一种新的有记忆非线性功率放大器的神经网络预失真技术,预失真器利用输入信号的同向和正交分量作为输入,采用带抽头延时的双入双出两层前向神经网络结构,根据非直接学习结构和反向传播算法实现自适应,可同时补偿放大器的记忆失真和非线性失真。仿真结果表明,建议的方案能有效抑制带外谱扩散,降低误码率,实现有记忆非线性HPA的自适应预失真。     

记忆非线性功率放大器的高效预失真

记忆非线性放大器的预失真问题一直是预失真技术的难点。通常采用Volterra级数、Hammerstein模型和神经网络等模型的记忆预失真都存在形式复杂、自适应困难的缺点。文章通过增加两个延时环节将基于多项式的无记忆放大器的高效预失真结构推广到有记忆放大器的预失真中,并联合一种简单的带抽头延时的非线性多项式模型作为记忆预失真器模型实现了记忆非线性放大器的快速、高效的线性化。仿真结果表明,利用所提出的预失真方案能快速实现记忆放大器的预失真,而且显著提高了线性化性能。     

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。     

非记忆性功率放大器非线性特性的预失真建模

信号的功率放大是电子通信系统的关键功能之一,其实现模块称为功率放大器。功放的输出信号相对于输入信号可能产生非线性变形,这将带来无益的干扰信号,影响信息的正确传递和接收,此现象称为非线性失真。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。目前已提出了各种技术来克服改善功放的非线性失真,其中预失真技术是被研究和应用较多的一项新技术,该文通过拟合功放特性改进预失真模型,并使用NMSE和EVM指标评价补偿模型的准确度,实现优化的目的。     

基于并行演化计算的记忆非线性功率放大器数字预失真研究

自适应数字预失真是克服高功率放大器非线性失真最有前途的一项技术。为提高预失真的效率和效果,引入并行计算平台下的演化计算技术,提出了基于PSO算法预训练神经网络的方法,给出了算法软件实现的基本流程。在所述基础上,采用带抽头延时的双入双出三层前向神经网络结构,根据非直接学习结构和反向传播算法实现自适应,可同时补偿放大器的记忆失真和非线性失真的预失真技术。仿真实验表明,通过与无PSO预训练算法的相比,基于PSO预训练的神经网络训练算法有更好的性能。     

基于数字预失真技术的有记忆功放线性化研究

现代通信系统中,具有较大峰均比和带宽的线性调制信号经过大功率功放会产生非线性失真和记忆效应.针对高峰均比的宽带输入信号,提出一套联合峰均比抑制技术和基带自适应预失真技术来改善功放非线性失真的可行方案.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7.6dB的输入信号,经过1dB的削峰处理后,预失真器改善带外频谱抑制25dB左右,有效的补偿了功放的非线性失真和记忆效应,提高了功放效率,对功放线性化技术有一定的实用价值.     

新型功率放大器PLTC行为模型及预失真应用

为提高通信质量,针对功率放大器的记忆效应和动态非线性特征,提出一种新型的三箱PLTC ( parallel-LUT-TMP-CIMT)模型。该模型由查找表、三角记忆多项式和记忆时刻信号交叉项并联构成。 PLTC模型用于功率放大器的行为模型建模以及数字预失真的应用,使用16 QAM信号驱动一个强非线性Doherty功放来验证模型的性能,把PLTC模型应用在预失真中,经过PLTC预失真后,邻信道功率比减少大约22 dB。将PLTC模型与多项式MP模型、一般多项式GMP模型和LMEC模型这3种模型进行精度与计算系数复杂度的比较,结果表明,PLTC模型能够达到较好的精度,同时可以大幅降低计算系数。     

压缩感知框架下宽带功放预失真模型

射频功放的非线性特性是一个重要的研究方向,针对预失真系统采样率过高的问题,提出一种新的宽带功放预失真模型,即在反馈回路采用基于正弦调频(SFM)信号的调制宽带解调(MWC)对信号进行采样,再用变步长广义自适应匹配追踪(VS-GSAMP)算法对信号进行重构,降低反馈回路采样速率,提升线性化效果。实验结果表明,在提高信号重构精度的同时,NSME(normalized mean squared error)显示较MP、GMP模型提升了2~3 d B,ACPR(adjacent channel power radio)约改善了21 d B,该方法能够使系统在较低的采样率下获得良好的线性性能。     

基于支持向量机的记忆功率放大器预失真

提出了一种新的针对记忆非线性功率放大器的支持向量机（SVM）预失真器。通过对其建模中采用径向基核函数和多项式核函数所表现出的性能特点进行分析,为核函数的选取提供了参考。采用以多项式为核函数的SVM对3种典型的记忆非线性功率放大器模型进行线性化仿真,结果表明了该方法的有效性和鲁棒性。     

欠采样方法在预失真线性化技术中的应用

针对经功放输出后反馈回的信号频谱带宽较宽,对采样率要求较高的问题,提出一种基于欠采样方法的预失真线性化技术,使系统最低能以两倍输入信号带宽的采样率采样反馈信号,但却不影响对功放非线性参数的识别,且能达到与过采样方式相同的线性化性能,降低了数字基带预失真系统设计和实现的难度。仿真结果表明该方法是可行的,且能达到满意的线性化效果,该结论在工程实际应用中具有重要意义。     

应用信号概率分布的查找表预失真方法

传统的基于查找表的数字自适应预失真技术没有考虑功率放大器输入信号的统计特性。为此,在正交频分复用(OFDM)系统中,结合OFDM信号幅度概率分布的特性,提出一种新的查找表构建方法。仿真结果表明,与传统的基于查找表的预失真技术相比,该方法能够有效地抑制由功率放大器非线性特性引起的信号带外频谱扩展。     

宽带GaN功率放大器的建模与预失真

对正交频分复用传输系统中宽带GaN功率放大器的建模与预失真线性化方法进行研究。应用一个带有记忆的多项式模型来建模GaN功率放大器及其逆特性,并通过递推最小二乘法(RLS)辨识模型参数,然后利用预失真间接结构实现了GaN功率放大器的预失真器。最后,仿真验证预失真方法的有效性,结果表明记忆多项式模型可以对GaN功率放大器进行建模并实现线性化。