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,改进后的rascal算法较传统rascal算法,有着更快的收敛速度,并且校正后的误差更小。2.针对有记忆类功放,深入研究了一种间接学习结构的基于记忆多项模型的数字预失真器。介绍了幅度差相关函数法,解决了硬件实现过程中电路延时的问题,通过仿真,验证了该方法的有效性。并且分别仿真了基于奇数阶记忆多项式模型的数字预失真器和基于奇偶阶记忆多项式模型的数字预失真器,从图形、性能指标等多个方面,分析各自对有记忆功放记忆非线性的校正效果,比较偶数阶模型系数对预失真效果的影响。仿真结果表明,奇偶阶记忆多项式模型相较于奇阶记忆多项式模型,对宽带信号频谱展宽的校正能力,提升了3dB以上。3.针对设计的基于记忆多项式模型的数字预失真器,利用FPGA进行了硬件实现。介绍了基于FPGA的硬件平台以及硬件实验环境的搭建。从FPGA逻辑层面,详细介绍了数字预失真器的实现方案,并且通过软硬件结合的方式对设计的数字预失真器进行了实验验证。实验中对中心频率为2.7GHz,带宽为12MHz的QPSK调制信号经预失真处理后再通过型号为ZRL 3500+功放,输出信号较未处理信号EVM值下降了约33个百分点,ACPR值下降了约25dB。
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