摘 要： 為了更好地補(bǔ)償功率放大器的非線性，提出一種新型多步迭代算法來求取數(shù)字預(yù)失真器。新算法結(jié)合了多步迭代算法與頻域削峰技術(shù)，使功放在保證工作效率的同時(shí)更大程度提高其線性度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該方法較傳統(tǒng)的線性化技術(shù)有明顯優(yōu)勢(shì)，功放輸出信號(hào)的ACPR可改善20.66 dB。
關(guān)鍵詞： 功率放大器；迭代；數(shù)字預(yù)失真；削峰
0 引言
在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，由于頻帶資源越來越緊張，頻譜的利用率越來越受到重視。為解決該問題，多種高頻譜利用率的傳輸技術(shù)和調(diào)制方式被相繼提出，但是這類技術(shù)所傳輸?shù)男盘?hào)通常具有較高的峰均比和較寬的頻帶[1]。因功率放大器本身存在非線性特性，寬帶信號(hào)經(jīng)其放大后會(huì)產(chǎn)生失真，所以現(xiàn)代通信系統(tǒng)中對(duì)功放的線性度有了更高的要求。
目前，提高功率放大器線性度的主要方法有前饋線性化技術(shù)、負(fù)反饋技術(shù)、包絡(luò)消除和恢復(fù)技術(shù)、LINC技術(shù)及數(shù)字預(yù)失真技術(shù)等。其中數(shù)字預(yù)失真技術(shù)因不存在穩(wěn)定性問題且適用的帶寬較寬、精度高、成本低等特點(diǎn)受到了廣泛的關(guān)注。
數(shù)字預(yù)失真的基本原理如圖1所示，即在功率放大器的前端級(jí)聯(lián)一個(gè)特性與之相反的數(shù)字預(yù)失真器DPD，從而使整個(gè)系統(tǒng)呈線性效果。
數(shù)字預(yù)失真的基本原理也可以理解為：在數(shù)字預(yù)失真技術(shù)中，首先對(duì)待優(yōu)化功率放大器（PA）建立行為模型，然后通過模型求逆[2]的方法得到對(duì)應(yīng)數(shù)字預(yù)失真器（DPD）。將該數(shù)字預(yù)失真器級(jí)聯(lián)到功放的前端，如圖1所示，則可達(dá)到提高該功率放大器線性度的目的。
為使上述所求數(shù)字預(yù)失真器能夠更好地補(bǔ)償功放的非線性，且保證功率放大器的工作效率，一種新型迭代算法被提出。
1 記憶多項(xiàng)式模型（MP）
記憶多項(xiàng)式模型是目前較為流行的一電腦電感器種模型，其在對(duì)有記憶效應(yīng)的功放進(jìn)行預(yù)失真處理時(shí)有很好的性能，且模型的復(fù)雜度較低，便于實(shí)現(xiàn)。所以本文基于該模型對(duì)功率放大器進(jìn)行數(shù)字預(yù)失真處理。
記憶多項(xiàng)式的數(shù)學(xué)表達(dá)式通常為：
其中，amk為模型的系數(shù)，K為模型的階次數(shù)，M為模型的記憶深度。由于多項(xiàng)式中的階次數(shù)K、記憶深度M影響著模型的精確度，所以選取合適的模型階次數(shù)及記憶深度也很重要。實(shí)際應(yīng)用通過比較不同K、M情況下模型輸出與實(shí)際輸出的歸一化均方誤差（NMSE）來確定最佳的模型階次數(shù)及記憶深度值[3]，如此確定了功放最終行為模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式。
記憶多項(xiàng)式表達(dá)式（1）可以等價(jià)為：
在基于記憶多項(xiàng)式模型的數(shù)字預(yù)失真方法中，無論是功率放大器的模型還是預(yù)失真器的模型，均可等價(jià)為存在M個(gè)查找表，且每個(gè)查找表的深度為建模信號(hào)的點(diǎn)數(shù)。由式（2）可看出，該查找表的具體內(nèi)容與輸入信號(hào)的幅度直接相關(guān)。所以研究功放輸入信號(hào)的時(shí)域特性是十分有意義的，下面將通過MATLAB對(duì)功放輸入信號(hào)的時(shí)域特性進(jìn)行分析。
2 功放輸入信號(hào)的時(shí)域特征
由功率放大器的AM-AM特性曲線知，功放的非線性失真表現(xiàn)為對(duì)輸入信號(hào)的峰值壓縮。為使整個(gè)放大系統(tǒng)輸出呈線性，所以希望功放的輸入信號(hào)的峰值預(yù)先有相應(yīng)擴(kuò)張的特性，即功放輸入信號(hào)較原信號(hào)有較高的峰均比（PAPR）。圖2為原信號(hào)及預(yù)失真信號(hào)的時(shí)域波形。
由圖2可見，預(yù)失真信號(hào)在幅值較大的區(qū)域內(nèi)有信號(hào)擴(kuò)張的特性。即在數(shù)字預(yù)失真技術(shù)中，通過對(duì)功放模型求逆方法得到的數(shù)字預(yù)失真器DPD對(duì)信號(hào)峰值有擴(kuò)張作用[4]，該預(yù)失真器初步實(shí)現(xiàn)了對(duì)功放非線性的補(bǔ)償。
通過MATLAB求解得各信號(hào)的峰均比(PAPR)如表1所示。
由表1可看出，信號(hào)經(jīng)過功率放大器后，其PAPR降低，而經(jīng)過預(yù)失真器后PAPR反而提高。如此，當(dāng)輸入信號(hào)經(jīng)過DPD后，信號(hào)失真表現(xiàn)為峰值擴(kuò)張，其PAPR增加；而當(dāng)該信號(hào)經(jīng)過功放 大功率電感廠家 |大電流電感工廠
