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基于记忆多项式的数字预失真算法研究

基于记忆多项式的数字预失真算法研究

作者：李信华中科技大学

学位级别：硕士

作为而今无线通讯发射机中组成中重要的一部分,功率放大器地位毋庸置疑。近几年无线通信迅猛的发展,频谱资源的紧张使那些频谱利用率更高的调制信号成为主流。这些调制信号对功放非线性极为敏感,要保证信号的质量,所以对功放的线性度提... 详细信息

作为而今无线通讯发射机中组成中重要的一部分,功率放大器地位毋庸置疑。近几年无线通信迅猛的发展,频谱资源的紧张使那些频谱利用率更高的调制信号成为主流。这些调制信号对功放非线性极为敏感,要保证信号的质量,所以对功放的线性度提出了更高的要求,因此线性化技术蓬勃发展起来。在这些技术中,基带数字预失真由于相对成本低、优化效果好,所以取代了前馈,成为现在商用基站中主流的线性化技术。本文的内容集中在预失真算法的研究以及平台的验证。不同于现在广泛使用的间接学习结构,本文使用的学习结构分为两步:首先,对功放模型进行计算,通过参数提取算法得到功放模型具体参数;然后通过对模型结构进行分析,从而确定预失真器整体的结构,最后计算它的参数。本文使用记忆多项式来对功放进行建模,而预失真器则是由记忆多项式逆模型构成。在求逆模型的过程中,笔者根据实际情况提出了基于LS算法的多项式求逆的算法,能够根据实际情况得到更好的拟合结果。本文采用是德科技提出的由仪器搭建的数字预失真验证平台,该方案包括以下仪器,矢量信号分析仪(VSA)和矢量信号发生器(VSG)。笔者使用该平台对一个工作在95MHz的AB类功放进行了优化。本文提出的算法在输出功率不变的情况下将带宽1MHz的OFDM信号线性度改善15dBc以上。测试还验证了本文提出的拟合算法相对于传统的LS算法改善效果有3dB的提升。

关键词：数字预失真记忆多项式模型多项式求逆

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多区间功放预失真方案与FPGA实现

北京邮电大学学报 2012年第1期35卷 90-94页

作者：陈军冯穗力黄妙娜张远见华南理工大学电子信息学院广州510640

为了降低通信系统中功放非线性特性带来频谱泄漏对邻带信号的干扰,针对使用较为广泛的Doherty功放,提出了分区间记忆多项式功放模型.经过实际测试,新的模型对于Doherty(80W)功放的邻带交调(ACLR)性能比记忆多项式模型有16 dB的提升,与... 详细信息

为了降低通信系统中功放非线性特性带来频谱泄漏对邻带信号的干扰,针对使用较为广泛的Doherty功放,提出了分区间记忆多项式功放模型.经过实际测试,新的模型对于Doherty(80W)功放的邻带交调(ACLR)性能比记忆多项式模型有16 dB的提升,与其他数字预失真方案相比,其ACLR性能也至少有10 dB的改善,且更易用可编程逻辑器件(FPGA)实现.

关键词：数字预失真可编程逻辑器件记忆多项式模型功放分区间记忆多项式模型

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基于查表的开环MPM预失真器

北京航空航天大学学报 2012年第3期38卷 400-404页

作者：杨友福张其善刘建伟修春娣北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191

提出了一种基于查表的开环记忆多项式模型(MPM,Memory Polynomial Model)预失真器.从MPM预失真器系数估计和执行信号预失真处理两方面加以考虑.首先,利用预失真器和高功率放大器(HPA,High Power Amplifier)传输特性的互补性,由采集到的... 详细信息

提出了一种基于查表的开环记忆多项式模型(MPM,Memory Polynomial Model)预失真器.从MPM预失真器系数估计和执行信号预失真处理两方面加以考虑.首先,利用预失真器和高功率放大器(HPA,High Power Amplifier)传输特性的互补性,由采集到的HPA输入、输出基带数据进行单次最小二乘估计得到MPM预失真器的系数,避免了以往递归结构的收敛性和计算量大等问题.然后,利用MPM预失真器的特点,建立了基于输入信号强度索引的一维向量表,通过查表实现MPM预失真器的幂次累加项,极大地减少了实现预失真器所需的计算量及硬件开销.仿真显示,采用提出的预失真器可以有效补偿HPA对信号的记忆非线性失真,有效带宽内获得了近20 dB的功率改善,也显著改善了系统误码性能.

关键词：高功率放大器非线性失真记忆多项式模型宽带信号

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一种具有普适性的功放线性化预失真方案

计算机应用研究 2012年第5期29卷 1854-1856,1859页

作者：黄圣胡泽鑫龚文斌上海微小卫星工程中心上海200050 中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海200050

为解决功率放大器的非线性问题,提高功放效率,提出了一种能够应用于多种类型功放的间接结构多项式数字基带预失真方案。采取间接预失真结构规避了功放的辨识过程,选择记忆多项式模型作为预失真器能够线性化多种类型的功放,同时采用改进... 详细信息

为解决功率放大器的非线性问题,提高功放效率,提出了一种能够应用于多种类型功放的间接结构多项式数字基带预失真方案。采取间接预失真结构规避了功放的辨识过程,选择记忆多项式模型作为预失真器能够线性化多种类型的功放,同时采用改进的抑制牛顿算法减少了参数的迭代次数和运算量。以64QAM信号作为输入,对几种典型的功放模型进行数字预失真处理,通过MATLAB仿真分析预失真前后信号的功率谱变化以及ACPR值的改变,表明该方案能够取得比较理想的预失真效果,同时证明了此预失真方案具有一定的普适性。

关键词：间接预失真结构记忆多项式模型最小二乘算法牛顿法

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功率放大器非线性特性及预失真建模

数学的实践与认识 2014年第14期44卷 137-147页

作者：王立坤王涛张骏东南大学信息科学与工程学院江苏南京211189

信号的功率放大器是电子通信系统的关键器件之一,功放的输出信号相对于输入信号可能产生非线性变形,这将带来无益的干扰信号,研究其机理并采取措施改善,具有重要意义.通过利用无记忆非线性功放和记忆非线性功放的实测数据用数学方法对... 详细信息

信号的功率放大器是电子通信系统的关键器件之一,功放的输出信号相对于输入信号可能产生非线性变形,这将带来无益的干扰信号,研究其机理并采取措施改善,具有重要意义.通过利用无记忆非线性功放和记忆非线性功放的实测数据用数学方法对其分别进行建模,而后使用前置预失真器的方法改善功放的非线性特性,并对其中预失真器的建模做了研究,采用间接学习型结构构建预失真器模型.仿真结果显示功放非线性模型结合预失真器模型能够很好地逼近实际情况,并且能很好地抑制带外频谱扩展.

关键词：功率放大器非线性预失真记忆多项式模型间接学习结构

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基于数字预失真技术的有记忆功放线性化研究

计算机仿真 2009年第1期26卷 146-149页

作者：张福洪禇如龙孔庆浩杭州电子科技大学通信工程学院浙江杭州310018

现代通信系统中,具有较大峰均比和带宽的线性调制信号经过大功率功放会产生非线性失真和记忆效应。针对高峰均比的宽带输入信号,提出一套联合峰均比抑制技术和基带自适应预失真技术来改善功放非线性失真的可行方案,并仿真了峰值抵消算... 详细信息

现代通信系统中,具有较大峰均比和带宽的线性调制信号经过大功率功放会产生非线性失真和记忆效应。针对高峰均比的宽带输入信号,提出一套联合峰均比抑制技术和基带自适应预失真技术来改善功放非线性失真的可行方案,并仿真了峰值抵消算法和自适应预失真算法,结果表明对于峰均比为7.6dB的输入信号,经过1dB的削峰处理后,预失真器改善带外频谱抑制25dB左右,有效的补偿了功放的非线性失真和记忆效应,提高了功放效率,对功放线性化技术有一定的实用价值。

关键词：非线性功放峰值抵消算法自适应数字预失真间接学习结构记忆多项式模型

基于FPGA的射频功放数字预失真（DPD）算法研究与实现

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基于FPGA的射频功放数字预失真（DPD）算法研究与实现

作者：宋文先广西科技大学

学位级别：硕士

科技跨越式发展的同时,对无线通信技术的要求也越来越严格。信号高质量传输的前提是无线通信系统必须具有较高的数据传输速率、丰富频谱资源。然而,射频功率放大器的记忆效应与非线性特性会引起传输信号带外频谱扩展,降低了频谱资源利用... 详细信息

科技跨越式发展的同时,对无线通信技术的要求也越来越严格。信号高质量传输的前提是无线通信系统必须具有较高的数据传输速率、丰富频谱资源。然而,射频功率放大器的记忆效应与非线性特性会引起传输信号带外频谱扩展,降低了频谱资源利用率,非线性失真程度越大,频谱利用率越低,通信质量越差。线性化技术是当代通信系统校正功率放大器非线性的常用方法。众多方法中,由于数字预失真(DPD)易实现、代价低、效果明显成为最流行的线性化技术。本文主要研究的是数字预失真辨识算法,降低数字预失真技术的实现复杂度、提升性能。针对传统递归最小二乘法(RLS)跟踪能力差这一问题,提出了一种变遗忘因子NVFFRLS数字预失真辨识算法,结合间接学习结构与记忆多项式预失真器模型(MP)进行仿真实验,仿真结果表明,NVFFRLS算法较传统的RLS算法,估计误差收敛速度更快、误差值更小,线性化效果更好,基于NVFFRLS算法的预失真系统的ACPR最大改善了2.46d B、EVM值最大改善了0.9258%。传统RLS算法凭借其优越的收敛速度被广泛用作数字预失真辨识算法,然而其算术复杂度达到O(N)(N是系统规模大小),给硬件实现带来了挑战,并且引入变遗忘因子的众多算法也只会增加硬件实现难度。因此,本文提出使用复杂度较低收敛速度比RLS算法略低的DCDRLS算法辨识数字预失真器参数,其中DCDRLS算法的复杂度为O(N)级别。同理,在DCDRLS算法的基础上再次引入变遗忘因子,提出一种的低复杂度的VFFDCDRLS数字预失真辨识算法并进行实验仿真。仿真结果表明,在相同的成功迭代次数下,较DCDRLS算法,该算法的数字预失真建模精度更高,线性化效果更好,抑制信号带外频谱扩展的能力更强,成功迭代次数位于50-150时,上下边带的ACPR值最大降低了4d B左右。成功迭代次数为200时,VFFDCDRLS算法的性能指标最接近RLS算法,且较DCDRLS算法上下边带ACPR分别降低了1.64d B与1.37 d B,NMSE值降低了1.98 d B。在节约存储资源和算数逻辑资源的前提下,设计了基于FPGA矩阵、向量乘法模块、延时对齐模块、复数乘法模块、最大值定位模块,利用关键模块搭建了基于DCDRLS算法的基带数字预失真器顶层模块,整个设计过程仅占用了13%的逻辑寄存器资源,为以后优化DPD提供了存储资源支持。

关键词：射频功率放大器记忆多项式模型低复杂度数字预失真

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数字预失真短波功率放大器线性化研究

数字预失真短波功率放大器线性化研究

作者：万亮南昌大学

学位级别：硕士

为了提高频谱利用率,现代无线短波通信广泛采用了非恒包络的线性调制方式和多载波技术,这对短波功率放大器的线性度提出了很高的要求。而为了提高功放效率,一般让短波功率放大器工作在接近饱和点,而此时功放非线性现象变得十分严重,产... 详细信息

为了提高频谱利用率,现代无线短波通信广泛采用了非恒包络的线性调制方式和多载波技术,这对短波功率放大器的线性度提出了很高的要求。而为了提高功放效率,一般让短波功率放大器工作在接近饱和点,而此时功放非线性现象变得十分严重,产生谐波失真、互调交调失真。要解决功率效率和频谱效率间的矛盾,线性化技术十分关键。在宽带通信系统中,短波功率放大器的记忆效应显著,传统的无记忆建模和预失真技术,很难获得理想的效果。本论文运用非线性系统的相关理论和方法,对宽带通信系统中,有记忆功放的建模和预失真方法进行了研究,主要内容如下：(1)首先搭建测试平台,采用单音、双音输入信号对不同的功率放大器非线性和记忆效应进行测量;分析短波功率放大器的非线性特性,记忆效应;阐述功率放大器建模的基本理论;根据测量与分析结果,选取合适的功放模型。(2)阐述了预失真技术的原理,着重研究了基于查询表和基于工作函数的预失真器实现方法,并对二者的特点进行了比较。(3)采用了一种预失真方法。首先该方法采用记忆多项式构造预失真器,然后采用间接学习结构设计预失真系统。仿真结果表明,该方法能较好地补偿功率放大器的非线性失真和记忆失真。

关键词：短波功率放大器非线性记忆效应预失真记忆多项式模型

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可见光系统中传输技术的研究与FPGA实现

可见光系统中传输技术的研究与FPGA实现

作者：王淇上海交通大学

学位级别：硕士

发光二极管（LED）自上世纪60代出现以来,技术上不断取得突破,应用被极大地推广。LED照明在世界上变得越来越普及。使用LED的可见光通信（VLC）技术具有安全、节约成本、无需占用额外频谱资源等优点,而LED具有低成本,开关响应快,寿命长... 详细信息

发光二极管（LED）自上世纪60代出现以来,技术上不断取得突破,应用被极大地推广。LED照明在世界上变得越来越普及。使用LED的可见光通信（VLC）技术具有安全、节约成本、无需占用额外频谱资源等优点,而LED具有低成本,开关响应快,寿命长等优点。这两者的结合具有很好的发展前景,正受到越来越广泛的关注。把正交频分复用（OFDM）技术运用到VLC系统中,可以有效提高系统的数据传输速率。可是LED的非线性特征会限制VLC系统的系统性能。LED的非线性特性还会随着温度,器件老化等条件的改变而发生变化。本文研究了基于OFDM技术的VLC系统中的信道估计与均衡技术以及数字预畸变技术。首先描述了基于OFDM的VLC系统的优点,提出了用FPGA来构建VLC的体系框架。简要描述了VLC体系架构中一些具有代表性的模块的实现方法。接着详细描述了信道估计与均衡技术的基本原理,各种算法和它的硬件实现方法。最后详细描述了非线性器件的各种数学模型,在此基础上提出了对LED建立记忆多项式模型,并研究了如何在FPGA上有效的实现LED的数字预畸变。

关键词： LED VLC 信道估计与均衡数字预畸变记忆多项式模型 FPGA