高效射频功率放大器输入信号度量与优化关键技术

发布时间：2017-12-25 08:10

  本文关键词：高效射频功率放大器输入信号度量与优化关键技术　出处：《电子科技大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 射频功率放大器 功率峰均比 立方度量 预留子载波 D.C.规划 选择性映射 部分传输序列 内点法

【摘要】：新一代无线通信信号展现出宽带包络大动态范围的特点,迫使射频功率放大器工作在低效的回退功率点上,造成能源浪费和系统成本增加。针对这一问题,需要探索能够准确衡量功率放大器效率的输入信号度量方法。本文主要工作和创新性贡献包括:一、提出衡量功率放大器效率的输入信号失真分量度量方法。采用多项式功率放大器模型,利用Gram-Schmidt正交化原理,将功放非线性放大过程分解为线性信号和非线性失真信号,发现功放非线性不仅引起非线性失真,还同时贡献于信号的线性放大。提出失真分量度量方法用来描述非线性失真信号功率。实验测试结果表明,相比于功率峰均比和立方度量,失真分量度量能更准确的预测功放输入信号满足系统性能要求所需的功率回退。对于QPSK调制20MHz LTE信号,失真分量度量预测误差相比功率峰均比和立方度量分别降低了86%和58%。二、提出失真分量度量下功放输入信号无失真优化方法。分析了非线性传输中导致系统性能损失的关键因素,在无失真信号优化中最小化信号失真分量度量能够直接减少系统信噪比损失。采用具有代表性的无失真优化技术,预留子载波和多信号技术,优化信号失真分量度量。(1)根据失真分量度量特性,将预留子载波技术最小化信号失真分量度量建模为D.C.(Difference of Convex Functions)规划问题,并设计D.C.迭代算法求解优化模型。该算法仅需2次D.C.迭代即可逼近最优解。在128载波QPSK调制OFDM系统中,当预留载波数为8时,算法失真分量度量降低性能为4.6dB。并且,在误比特率为-310时,相比功率峰均比优化和立方度量优化能分别获得3dB和1.1dB的信噪比增益。(2)将失真分量度量作为选择性映射和部分传输序列技术最优信号选择准则,并详细比较了不同优化策略的算法复杂度。数值与仿真结果显示,相比功率峰均比和立方度量优化,失真分量度量优化能够获得更大系统性能增益。在128载波OFDM系统中,失真分量度量优化计算复杂度分别增加 10%和 2%。三、提出失真分量度量下功放输入信号有失真优化方法。将失真分量度量下功放输入信号有失真优化建模为功率放大器效率约束下最小化系统失真的优化模型,并定制内点法求解优化模型。数值与仿真结果显示,该算法与传统立方度量凸优化技术具有相同量级时间复杂度,但展现更大性能增益。在64载波QPSK调制OFDM系统中,该算法相比立方度量凸优化技术多获得4.54dB度量降低增益和1.94dB系统信噪比增益。论文上述研究成果可用于无线通信系统设计,对通信系统功率效率优化及性能提升具有理论及现实意义。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN722.75

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本文编号：1332017