数字预失真的I/Q非平衡补偿和新型门控神经网络建模
发布时间：2021-04-07 13:59
功率放大器（Power Amplifier,PA）是无线发射机前端主要的非线性器件。数字预失真（Digital PreDistortion,DPD）因其良好的线性化性能、编程灵活、低成本等优势成为目前功放线性化的主流技术。未来通信系统的发展趋势呈现大带宽、小型化,低成本的特点。这些特点对传统的DPD技术带来了新的挑战。大带宽和低成本的趋势使得I/Q非平衡的问题更加严重,并且大带宽高峰均比的信号激励使得功放呈现更强更复杂的非线性和记忆效应。针对这两个问题本文重点讨论研究了I/Q非平衡的补偿技术和低复杂度、高性能的神经网络模型的行为建模问题。传统的I/Q非平衡补偿模型中大多都是只考虑发射链路中的正交调制非平衡（quadrature modulators imperfections,QMI）,并没有考虑到反馈回路中存在的正交解调非平衡（quadrature demodulators imperfections,QDMI）。本文重点研究了反馈回路QDMI的补偿器模型,提出了一种迭代方法来精确求解DPD模型的参数。并且在此基础上推广应用到了大规模MIMO（Massive Multi-Input ...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２．２无记忆系统的ＡＭ－ＡＭ与ＡＭ－ＰＭ曲线??２．功放的动态失真??
?第３章ＩＱ非平衡补偿???司的矢量信号收发器（ＰＸＩｅ－５６４６ＲＶＳＴ），采样带宽为２００ＭＨｚ。ＶＳＴ产生的信??号经过一个线性驱动功放注入到待测器件即ＧａＮ功放中。整个系统由一台嵌入??式电脑（型号为ＰＸＩｅ－１０８２）控制。测试平台的结构图如图３．７所示。??输入信号选择一个带宽为４５?ＭＨｚ，峰均比为６．９?ｄＢ，?３载波的ＬＴＥ信号，。??实验分以下六种情况去进行实验测试：??（１）传统ＤＰＤ，发射和解调都不考虑Ｉ／Ｑ非平衡；??（２）传统ＤＰＤ，发射存在Ｉ／Ｑ非平衡；??（３）传统ＤＰＤ，解调存在Ｉ／Ｑ非平衡；??（４）传统ＤＰＤ－ＱＭＣ，发射存在Ｉ／Ｑ非平衡；??（５）提出的ＤＰＤ－ＱＤＭＣ，解调存在Ｉ／Ｑ非平衡；??（６）提出的ＤＴＯ－ＱＭＣ－ＱＤＭＣ，发射和解调同时考虑Ｉ／Ｑ非平衡。??ｔｇ＾ＺＩＺＺＺＺ＾：?／?１?＂?＾?ｉ??图３．７实验平台示意图??需要说明的是，正交调制非平衡（ＱＭＩ）和正交解调非平衡（ＱＤＭＩ）在实验测??试中都是通过ＭＡＴＬＡＢ编程实现的。在所有的测试中，正交调制和解调的Ｉ／Ｑ??非平衡的大小均设置为ｇ?＝?０．１，０?＝?５°及ｅｙ?＝?０．００２?－０．００３）。设置的Ｉ／Ｑ非平??衡各参数的值，虽然是固定值，但是经过射频链路后的非理想的模拟器件后，器??件本身的不平坦特性等都会使得所加的１／Ｑ非平衡参数变成和频率相关的参数。??设定的参数值是在实际应用中观测到的典型值［１Ｇ７］。图３．１中ＦＩＲ滤波器的参数??设置为／／⑵＝Ａ⑵＝ＨＱ（ｚ）?＝?０．０１?＋?ｚ－１?＋０．０１２—２［丨０８】。注意当丑七）参⑵??不相同时，本质上和馬（ｚ）?＝?ｉ＾
?第３章ＩＱ非平衡补偿???参数设置为非线性阶数欠＝８，记忆深度Ｍ?＝?４。对于（４）和（６）两组测试，采??用了改进ＤＶＲ模型［５１］作为ＤＰＤ－ＱＭＣ级联模型。??经过不同ＤＰＤ模型修正后的线性化性能对比结果如图３．８所示。详细的??ＮＭＳＥ和ＡＣＰＲ参数对比如表３．１所示。从图３．８和表３．１可见，当存在ＱＭＩ和??ＱＤＭＩ这些非平衡因素时传统ＤＰＤ的线性化性能都会有一个明显的恶化。当引??入的ＤＰＤ－ＱＭＣ级联模型后，可以发现ＱＭＩ的影响可以得到很好的补偿。当引??入ＤＰＤ－ＱＤＭＣ模型后而ＱＤＭＩ的影响也可以得到较好的补偿。这一结论通过??对比（５），㈧和⑴组的测试结果很容易得到验证。??－２０?Ｉ?Ｉ?ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??Ａ?■?ｃａｓｅ?１?｜｜??？３〇?＿?－豐－ｃａｓｅ?２????????????－．．．．．?－??＾?ｃａｓｅ?３??Ｘ?■－￡｝■■■＿?ｃａｓｅ?４??男?ｃａｓｅ?５??；－４０?．?ｃａｓｅｓ?＇??（０??Ｓ?ｌ?！?：??＿＿?＊５０?；??ｃｏ??§?Ｉ??｜．６Ｑ?．．．．．．．Ｉ；．．．．．．．．．．?；?ｖ＾ｗ＿?Ｉ???Ｉ??？８０Ｔ！?１?＇?＇?＇?１?＇?１?１??－８０?－６０?－４０?－２０?０?２０?４０?６０?８０??Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?（ＭＨｚ）??图３．８经过不同ＤＰＤ修正后的功率谱密度对比??表３．１不同情况下的ＤＰＤ线性化性能对比??ＡＣＰＲ（ｄＢｃ）?＾??ＮＭＳＥ（ｄＢ）?Ｊ?ＥＶＭ（％）??（－／＋４５ＭＨｚ）??ｗ／ｏ?ＤＰＤ?
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向5G的Massive MIMO系统关键技术研究[J]. 曾挚. 中国新通信. 2018(14)
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]宽带/双频数字预失真研究[D]. 杨光.中国科学技术大学 2014
硕士论文
[1]OFDM系统中IQ不平衡和功放非线性校正方法研究[D]. 范琳琳.浙江大学 2015
本文编号：3123623
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２．２无记忆系统的ＡＭ－ＡＭ与ＡＭ－ＰＭ曲线??２．功放的动态失真??
?第３章ＩＱ非平衡补偿???司的矢量信号收发器（ＰＸＩｅ－５６４６ＲＶＳＴ），采样带宽为２００ＭＨｚ。ＶＳＴ产生的信??号经过一个线性驱动功放注入到待测器件即ＧａＮ功放中。整个系统由一台嵌入??式电脑（型号为ＰＸＩｅ－１０８２）控制。测试平台的结构图如图３．７所示。??输入信号选择一个带宽为４５?ＭＨｚ，峰均比为６．９?ｄＢ，?３载波的ＬＴＥ信号，。??实验分以下六种情况去进行实验测试：??（１）传统ＤＰＤ，发射和解调都不考虑Ｉ／Ｑ非平衡；??（２）传统ＤＰＤ，发射存在Ｉ／Ｑ非平衡；??（３）传统ＤＰＤ，解调存在Ｉ／Ｑ非平衡；??（４）传统ＤＰＤ－ＱＭＣ，发射存在Ｉ／Ｑ非平衡；??（５）提出的ＤＰＤ－ＱＤＭＣ，解调存在Ｉ／Ｑ非平衡；??（６）提出的ＤＴＯ－ＱＭＣ－ＱＤＭＣ，发射和解调同时考虑Ｉ／Ｑ非平衡。??ｔｇ＾ＺＩＺＺＺＺ＾：?／?１?＂?＾?ｉ??图３．７实验平台示意图??需要说明的是，正交调制非平衡（ＱＭＩ）和正交解调非平衡（ＱＤＭＩ）在实验测??试中都是通过ＭＡＴＬＡＢ编程实现的。在所有的测试中，正交调制和解调的Ｉ／Ｑ??非平衡的大小均设置为ｇ?＝?０．１，０?＝?５°及ｅｙ?＝?０．００２?－０．００３）。设置的Ｉ／Ｑ非平??衡各参数的值，虽然是固定值，但是经过射频链路后的非理想的模拟器件后，器??件本身的不平坦特性等都会使得所加的１／Ｑ非平衡参数变成和频率相关的参数。??设定的参数值是在实际应用中观测到的典型值［１Ｇ７］。图３．１中ＦＩＲ滤波器的参数??设置为／／⑵＝Ａ⑵＝ＨＱ（ｚ）?＝?０．０１?＋?ｚ－１?＋０．０１２—２［丨０８】。注意当丑七）参⑵??不相同时，本质上和馬（ｚ）?＝?ｉ＾
?第３章ＩＱ非平衡补偿???参数设置为非线性阶数欠＝８，记忆深度Ｍ?＝?４。对于（４）和（６）两组测试，采??用了改进ＤＶＲ模型［５１］作为ＤＰＤ－ＱＭＣ级联模型。??经过不同ＤＰＤ模型修正后的线性化性能对比结果如图３．８所示。详细的??ＮＭＳＥ和ＡＣＰＲ参数对比如表３．１所示。从图３．８和表３．１可见，当存在ＱＭＩ和??ＱＤＭＩ这些非平衡因素时传统ＤＰＤ的线性化性能都会有一个明显的恶化。当引??入的ＤＰＤ－ＱＭＣ级联模型后，可以发现ＱＭＩ的影响可以得到很好的补偿。当引??入ＤＰＤ－ＱＤＭＣ模型后而ＱＤＭＩ的影响也可以得到较好的补偿。这一结论通过??对比（５），㈧和⑴组的测试结果很容易得到验证。??－２０?Ｉ?Ｉ?ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??Ａ?■?ｃａｓｅ?１?｜｜??？３〇?＿?－豐－ｃａｓｅ?２????????????－．．．．．?－??＾?ｃａｓｅ?３??Ｘ?■－￡｝■■■＿?ｃａｓｅ?４??男?ｃａｓｅ?５??；－４０?．?ｃａｓｅｓ?＇??（０??Ｓ?ｌ?！?：??＿＿?＊５０?；??ｃｏ??§?Ｉ??｜．６Ｑ?．．．．．．．Ｉ；．．．．．．．．．．?；?ｖ＾ｗ＿?Ｉ???Ｉ??？８０Ｔ！?１?＇?＇?＇?１?＇?１?１??－８０?－６０?－４０?－２０?０?２０?４０?６０?８０??Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?（ＭＨｚ）??图３．８经过不同ＤＰＤ修正后的功率谱密度对比??表３．１不同情况下的ＤＰＤ线性化性能对比??ＡＣＰＲ（ｄＢｃ）?＾??ＮＭＳＥ（ｄＢ）?Ｊ?ＥＶＭ（％）??（－／＋４５ＭＨｚ）??ｗ／ｏ?ＤＰＤ?
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向5G的Massive MIMO系统关键技术研究[J]. 曾挚. 中国新通信. 2018(14)
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]宽带/双频数字预失真研究[D]. 杨光.中国科学技术大学 2014
硕士论文
[1]OFDM系统中IQ不平衡和功放非线性校正方法研究[D]. 范琳琳.浙江大学 2015
本文编号：3123623
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xxkjbs/3123623.html
