基于记忆多项式功放模型的数字预失真算法研究与实现
发布时间：2020-12-10 23:39
功率放大器是无线信号发射系统中的重要器件,但其自身存在非线性以及记忆特性,会导致发射信号频带产生扩展,使得信号在传输过程中产生失真,影响接收端对信号的接收。因此解决功放非线性问题是无线通信发射系统研究中的热点问题,而数字预失真技术以其数字化、自适应性强、集成化程度高等优势成为了功放非线性技术研究的重点。功率放大器按照有无记忆效应分为无记忆功放和有记忆功放两大类,在实际工程中有着不同的应用场合。因此,本文分别对无记忆类功放和记忆类功放展开了数字预失真算法的研究,旨在解决不同场合下,不同类型功放所产生的失真效应。本文运用了现有的非线性模型理论知识,结合了信号处理领域相关的自适应滤波技术,围绕数字预失真器设计这一主题,具体开展了如下研究工作:1.针对无记忆类功放,研究了一种基于RASCAL（Rotate and Scale）算法的数字预失真器,仿真分析了该预失真器对功放静态失真的校正效果。在此基础,结合了分段线性插值的理论知识,提出设计了一种基于改进RASCAL算法的数字预失真器。通过仿真的手段,从图形、性能指标等多个方面验证改进后的数字预失真器对功放有着更好的线性化效果。仿真结果表明,改进...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
记忆功放的AM-AM、AM-PM失真（b）AM-PM失真效应曲线图
电子科技大学硕士学位论文14?(a)(b)图2-6Saleh模型失真特性曲线图。(a)AM-AM失真特性曲线图；(b)AM-PM失真特性曲线图2.4.1.2无记忆多项式模型无记忆多项式模型[32]是无记忆功放行为模型的通用模型，结构相对简单，因此应用广泛。该模型就是将功放的输出等效成以输入信号为基地的函数展开，其通用表达式如下：0()()Kkpakinkvncvn(1-7)其中()invn和()pavn分别为当前时刻功放的输入输出信号，K为无记忆功放模型的阶数，kc为加权系数，可以为实数也可以为复数。理论上无记忆功放模型的阶数K越高，功放模型的精度就越高，拟合效果也越好，但是当阶数K较高时也会影响拟合计算数值上的稳定性，因此可以根据功放的实际情况选择合适的K值。2.4.2记忆功率放大器模型2.4.2.1Volterra级数功放模型Volterra级数[33]模型是一种泰勒级数的推广模型，最早由19世纪末的意大利数学家Volterra所提出。该模型是一种通用的具有记忆效应的非线性模型，能够全面、准确的描述功放的非线性特性，其表达式[34]如下：
电子科技大学硕士学位论文26疏时，预失真效果的优越性更加明显。3.3仿真结果分析本节针对传统的基于RASCAL算法的数字预失真器的仿真以及基于改进RASCAL算法的数字预失真器的仿真，均基于2.4.1.1节介绍的Saleh模型作为功放的模型。Saleh模型通常用来描述行波管（TWTA）功率放大器的非线性特性，而行波管也是当今被广泛运用于雷达、电子对抗、通信等领域，作为微波功率放大的核心器件。Saleh模型的参数选择使用2.4.1.1节中提及的经典参数，该参数下Saleh模型的AM-AM、AM-PM响应曲线图已在图2-5（a）和图2-5（b）给出。首先在MATLAB中生成基带四音信号[41]作为整个数字预失真器的输入信号，其形式为1234()0.2[sin(2)sin(2)sin(2)sin(2)]invnfnfnfnfn(2-15)其中归一化频率分别为1234f0.1,f0.2,f0.3,f0.4，并且为这个四音信号加上均值为0、最大幅度为0.1的白噪声。对应信号的功率谱密度图如图3-5所示。图3-5四音信号功率谱密度图如果不对该基带信号做预失真处理，使其直接通过功率放大器，由于功率放大器的非线性特性，会使得四音信号发生互调失真。未经DPD处理的四音信号直接通过功放的功率谱密度图如图3-6所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于直接学习结构的数字预失真方法[J]. 张月,黄永辉. 电子设计工程. 2018(11)
[2]广义记忆型神经网络射频功放数字预失真器[J]. 尹思源,刘太君,叶焱,许高明,杨东旭. 微波学报. 2018(02)
[3]一种新的基于反馈的数字预失真器模型（英文）[J]. 赵霞,李瞻宁. 北京邮电大学学报. 2017(05)
[4]AD9371射频收发器比前代性能更高[J]. 迎九. 电子产品世界. 2016(08)
[5]Volterra级数理论研究进展与展望[J]. 彭志科,程长明. 科学通报. 2015(20)
[6]基于自适应模糊神经网络的功放预失真新方法[J]. 南敬昌,周丹,高明明. 计算机工程与应用. 2016(07)
[7]改进BP神经网络的功放有记忆行为模型[J]. 陈庆霆,王成华,朱德伟,龚琳,刘冰. 微波学报. 2012(02)
[8]有记忆效应的功放实数延时模糊神经网络模型[J]. 翟建锋,周健义,洪伟,张雷. 微波学报. 2009(05)
博士论文
[1]先进数字预失真理论及应用[D]. 王昊禹.中国科学技术大学 2017
[2]功放数字预失真模型与处理算法研究[D]. 孔潇维.电子科技大学 2013
[3]射频功放数字预失真线性化技术研究[D]. 詹鹏.电子科技大学 2012
硕士论文
[1]基于记忆多项式的数字预失真算法研究[D]. 李信.华中科技大学 2016
[2]自适应基带数字预失真算法研究及FPGA实现[D]. 李金政.电子科技大学 2012
[3]功放数字基带预失真算法研究及硬件实现[D]. 刘宁.电子科技大学 2011
[4]数字预失真理论与算法实现[D]. 杜春慧.电子科技大学 2010
本文编号：2909492
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
记忆功放的AM-AM、AM-PM失真（b）AM-PM失真效应曲线图
电子科技大学硕士学位论文14?(a)(b)图2-6Saleh模型失真特性曲线图。(a)AM-AM失真特性曲线图；(b)AM-PM失真特性曲线图2.4.1.2无记忆多项式模型无记忆多项式模型[32]是无记忆功放行为模型的通用模型，结构相对简单，因此应用广泛。该模型就是将功放的输出等效成以输入信号为基地的函数展开，其通用表达式如下：0()()Kkpakinkvncvn(1-7)其中()invn和()pavn分别为当前时刻功放的输入输出信号，K为无记忆功放模型的阶数，kc为加权系数，可以为实数也可以为复数。理论上无记忆功放模型的阶数K越高，功放模型的精度就越高，拟合效果也越好，但是当阶数K较高时也会影响拟合计算数值上的稳定性，因此可以根据功放的实际情况选择合适的K值。2.4.2记忆功率放大器模型2.4.2.1Volterra级数功放模型Volterra级数[33]模型是一种泰勒级数的推广模型，最早由19世纪末的意大利数学家Volterra所提出。该模型是一种通用的具有记忆效应的非线性模型，能够全面、准确的描述功放的非线性特性，其表达式[34]如下：
电子科技大学硕士学位论文26疏时，预失真效果的优越性更加明显。3.3仿真结果分析本节针对传统的基于RASCAL算法的数字预失真器的仿真以及基于改进RASCAL算法的数字预失真器的仿真，均基于2.4.1.1节介绍的Saleh模型作为功放的模型。Saleh模型通常用来描述行波管（TWTA）功率放大器的非线性特性，而行波管也是当今被广泛运用于雷达、电子对抗、通信等领域，作为微波功率放大的核心器件。Saleh模型的参数选择使用2.4.1.1节中提及的经典参数，该参数下Saleh模型的AM-AM、AM-PM响应曲线图已在图2-5（a）和图2-5（b）给出。首先在MATLAB中生成基带四音信号[41]作为整个数字预失真器的输入信号，其形式为1234()0.2[sin(2)sin(2)sin(2)sin(2)]invnfnfnfnfn(2-15)其中归一化频率分别为1234f0.1,f0.2,f0.3,f0.4，并且为这个四音信号加上均值为0、最大幅度为0.1的白噪声。对应信号的功率谱密度图如图3-5所示。图3-5四音信号功率谱密度图如果不对该基带信号做预失真处理，使其直接通过功率放大器，由于功率放大器的非线性特性，会使得四音信号发生互调失真。未经DPD处理的四音信号直接通过功放的功率谱密度图如图3-6所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于直接学习结构的数字预失真方法[J]. 张月,黄永辉. 电子设计工程. 2018(11)
[2]广义记忆型神经网络射频功放数字预失真器[J]. 尹思源,刘太君,叶焱,许高明,杨东旭. 微波学报. 2018(02)
[3]一种新的基于反馈的数字预失真器模型（英文）[J]. 赵霞,李瞻宁. 北京邮电大学学报. 2017(05)
[4]AD9371射频收发器比前代性能更高[J]. 迎九. 电子产品世界. 2016(08)
[5]Volterra级数理论研究进展与展望[J]. 彭志科,程长明. 科学通报. 2015(20)
[6]基于自适应模糊神经网络的功放预失真新方法[J]. 南敬昌,周丹,高明明. 计算机工程与应用. 2016(07)
[7]改进BP神经网络的功放有记忆行为模型[J]. 陈庆霆,王成华,朱德伟,龚琳,刘冰. 微波学报. 2012(02)
[8]有记忆效应的功放实数延时模糊神经网络模型[J]. 翟建锋,周健义,洪伟,张雷. 微波学报. 2009(05)
博士论文
[1]先进数字预失真理论及应用[D]. 王昊禹.中国科学技术大学 2017
[2]功放数字预失真模型与处理算法研究[D]. 孔潇维.电子科技大学 2013
[3]射频功放数字预失真线性化技术研究[D]. 詹鹏.电子科技大学 2012
硕士论文
[1]基于记忆多项式的数字预失真算法研究[D]. 李信.华中科技大学 2016
[2]自适应基带数字预失真算法研究及FPGA实现[D]. 李金政.电子科技大学 2012
[3]功放数字基带预失真算法研究及硬件实现[D]. 刘宁.电子科技大学 2011
[4]数字预失真理论与算法实现[D]. 杜春慧.电子科技大学 2010
本文编号：2909492
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