基于反馈结构的预失真算法研究及FPGA实现

发布时间：2020-11-14 14:05

　　 随着无线移动通信系统需求标准的提高,系统所用的功率放大器的非线性特性也更加复杂。针对具有复杂非线性的功放,本文研究了复杂度更低,性能更高的全新数字预失真算法,并针对新的算法提出了相应的FPGA实现架构。本文在对功率放大器预失真技术分析的基础上,提出了基于反馈结构的新型数字预失真算法模型。新模型引入了先前输出信息与交叉项,由Volterra级数推导而来。利用过去的输出信息来代替过去的输入信息多项式可以显著地减少系数的数量。另外,引入当前输入信息和过去输出信息的交叉项将提高新模型的精度。实验测试数据表明,针对具有复杂非线性特征的功率放大器,新型数字预失真算法模型较之常用的记忆多项式模型、广义记忆多项式模型在算法复杂度和相邻信道功率比(ACPR)方面具有优势。针对新型数字预失真算法模型,提出了相应的FPGA架构。在FPGA架构中引入了反馈结构,并使用信号幅值的平方作为地址信息构造查找表,以达到节省硬件资源消耗的目的。最后搭建了仿真测试平台对新型数字预失真算法及FPGA架构进行了数据仿真和性能验证。测试结果表明,新型数字预失真算法及FPGA架构的ACPR均低于-45dBc。
【学位单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN722.75;TN791
【部分图文】：

増益降低，出现压缩的现象。另外由于记忆效应的存在，ＡＭ／ＡＭ曲线??不是连续变化的曲线，即同一个输入幅度会对应多个输出幅度的值，从视觉效果??来讲，曲线较粗。如图３－１所示：??理论??ＩＫＪ１??际??ＩＶＪ??图３－１?ＡＭ／ＡＭ曲线??ＡＭ／ＰＭ特性曲线是指输出输入的相位差随输入幅度的变化曲线。理论上，??输出信号与输入信号的相位变化应保持一致，其相位差始终为零。因此ＡＭ／ＰＭ是??一条水平直线，且该直线经过坐标零点。实际工程中，由于功率放大器输出信号??的相位会因输入幅度的增加而减小，所以倆者间的相位差应小于零，因此ＡＭ／ＰＭ??２１??

??曲线表现为图３－２中逐渐弯曲的曲线。图中代表相位差。若考虑记忆效应，??图３－２中的曲线也将不连续，视觉上曲线变粗。ＡＭ／ＰＭ效应的存在，会使通信??系统互调失真、群时延失真等变坏，尤其对相位极为敏感的系统危害极大。??丛尸?论??实??｜Ｆｍ｜??图３－２?ＡＭ／ＰＭ曲线??总之，ＡＭ／ＡＭ曲线和ＡＭ／ＰＭ曲线可以分别从幅度和相位俩方面反映功率??放大器的非线性，可以作为预失真系统效果的衡量指标。??３．１．２?ＡＣＰＲ??３ＧＰＰ标准将邻近信道功率比（Ａｄｊａｃｅｎｔ?Ｃｈａｎｎｅｌ?Ｐｏｗｅｒ?Ｒａｔｉｏ）定义为邻近信道??功率与主信道功率的比值，反映放大器的非线性失真对相邻信道的干扰。非恒定??包络信号在功率放大器中传输时，功率放大器的非线性特征会导致输出信号中不??仅包含有原始输入信号，还会包含多种其他信号，例如谐波量或交调量。这种干??扰信号的存在会导致输出信号的频谱被展宽

率与理想信号平均功率之比的均方根定义为误差矢量幅度（Ｅｒｒｏｒ?Ｖｅｃｔｏｒ??Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）。ＥＶＭ是衡量接收端信号质量的一种重要参数。误差矢量、理想向??量以及参考向量之间的关系如图３－３所示。??＼误差矢量??实际／＼?＼??７?Ａ??／ｓ?位?、??＼?，??图３－３误差矢量示意图??ＥＶＭ有百分比和ｄＢ两种表示形式，其百分比形式的表达函数如公式（３－２）所??示：??函?７??ＸＩ咖）丨??ＥＶＭ＝??ｘｌ〇〇％?（３－２）??糕?ｌＦ（”ｆ??＼?ｎ＝０??其中，ｉ（ｎ）表示误差矢量的幅度，表示理想信号的幅度，ｉＶ为选取的点数。??在功率放大器系统中，ＥＶＭ越大说明输出信号点与输入信号点的位置整体偏移??越远、信号的失真情况越严重、信号的误码率越大，反之则失真小，误码率低。??另外，不同的调制方式对ＥＶＭ的要求并不相同，可根据实际信号选取相应的判??别标准。??３．１．４?ＮＭＳＥ??在进行数字预失真算法研宄时，需要先对功率放大器模型进行模拟重建然后??再构建预失真模型。在此过程中需要将功率放大器的模拟输出与实际输出进行比??２３??
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本文编号：2883558