宽带功率放大器数字自适应预失真技术研究

【摘要】功率放大器是组成无线通信系统的关键器件之一,也是最主要的非线性源。由于功放的非线性特性,当信号经过功率放大器后,会产生带内及带外失真,造成误码率上升,并对相邻信道产生干扰,严重恶化了通信系统的性能。随着无线用户的不断增加和对信息传输速率的要求越来越高,现代无线通信系统已广泛采用具有高效频谱利用率的线性调制技术,而这些频谱利用率高的调制技术的性能在非线性条件下会严重恶化。因此,为了提高功率放大器的线性度,兼顾功率放大器的效率和整个通信系统性能,研究功率放大器线性化技术是非常必要的,目前该技术已成为无线通信系统的研究热点。数字预失真技术是一种最有前景的功率放大器线性化技术,其在数字域构造适应于功率放大器预失真特性的方法,可以综合考虑到适用带宽、线性度、稳定性、自适应性等诸多因素,目前已成为众多线性化技术中的热门技术。本文主要分别研究了无记忆、有记忆数字自适应预失真系统,并在深入研究自适应算法的基础上,提出了改进的自适应算法,使系统性能得到了较好的改善。本文首先阐述了功率放大器非线性产生的原因以及非线性对系统性能的影响,同时介绍了功放非线性特性和非线性评价指标,并对功放记忆效应产生的原理做了详细的分析。随后详细介绍了功率放大器常见的数学模型和多种线性化技术,并从多种因素综合考虑将每种线性化技术的优缺点做了分析和比较,通过表格的形式一目了然的表现出来。然后针对线性化技术中的数字预失真技术进行了着重的介绍,并结合自适应技术,对自适应预失真做了专门研究。自适应预失真系统性能的好坏,很大程度上取决于自适应算法的好坏,通过深入研究LMS算法,提出一种可变步长的LMS自适应算法,并将算法应用到无记忆功率放大器自适应预失真系统中。该算法较好解决了传统LMS算法无法兼顾收敛速度和稳态误差的矛盾。在众多调制技术中,正交频分复用(OFDM)技术通过子载波的正交来实现多载波调制,具有频谱利用率高、抗衰落能力强、灵活性高等诸多优点,目前已在现代通信系统中得到了广泛应用。然而,OFDM信号具有高的峰平功率比、易受非线性失真影响的缺点,而且基于OFDM的通信系统中必须考虑功率放大器的记忆效应,这就对功率放大器的线性度提出了更高的要求。最后,介绍一种OFDM系统自适应预失真方法,并提出一种结合LMS算法和RLS算法的混合自适应算法。通过理论研究和仿真结果分析表明,该算法实现简单,稳定可靠,较好补偿了功率放大器的非线性失真。
【作者】张珅；
【导师】李扬；
【作者基本信息】广东工业大学，通信与信息系统，2014，硕士
【关键词】功率放大器；自适应预失真；最小均方；递归最小二乘；正交频分复用；

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