削峰和数字预失真原理及其运用

螁削峰与数字预失真原理及其运用莈序号膅主要修订内容蒃编者/修订袁日期螈版本薃1膁2羁3羅4莅5羀6肁7莆8螃9羃目录肀目录.............................................................错误!未指定书签。螇第一章：数字预失真原理及其运用.................................错误!未指定书签。蒅1功放线性化技术的引入...........................................错误!未指定书签。螂2射频功放非线性失真的表征.......................................错误!未指定书签。膀2.1射频功放中的三类失真.....................................错误!未指定书签。膈2.2多项式系统模型...........................................错误!未指定书签。羃2.3AM-AM&AM-PM模型.........................................错误!未指定书签。薁2.4ACPR与EVM...............................................错误!未指定书签。芀2.5PA的记忆效应简介........................................错误!未指定书签。芅2.5.1记忆效应的定义.....................................错误!未指定书签。蚅2.5.2电学记忆效应.......................................错误!未指定书签。芀2.5.3热学记忆效应.......................................错误!未指定书签。莀3功放的线性化技术...............................................错误!未指定书签。蚆3.1功率回退.................................................错误!未指定书签。肃3.2前馈线性功放.............................................错误!未指定书签。莃3.3预失真线性功放...........................................错误!未指定书签。蒀4数字预失真（DPD）原理..........................................错误!未指定书签。肇4.1数字预失真原理...........................................错误!未指定书签。袄4.2数字预失真的实现.........................................错误!未指定书签。肂4.2.1PA的模型..........................................错误!未指定书签。薀4.2.2数字预失真的实现架构...............................错误!未指定书签。蒇4.2.3DPD模型参数的自适应过程...........................错误!未指定书签。节4.2.4基于LUT的数字预失真实现...........................错误!未指定书签。袀5DPD的运用.....................................................错误!未指定书签。蚀5.1DPD在无线系统中的位置...................................错误!未指定书签。袈5.2DPD提高系统的指标.......................................错误!未指定书签。羄第二章：削峰原理及其运用.......................................错误!未指定书签。袃6削峰技术引入的目的.............................................错误!未指定书签。蚀6.1峰均比定义及测量.........................................错误!未指定书签。羅6.2CCDF的数学表示..........................................错误!未指定书签。螆7削峰的主要指标.................................................错误!未指定书签。蚂7.1削峰后的PAR.............................................错误!未指定书签。蝿7.2误差矢量幅度EVM.........................................错误!未指定书签。莆7.3峰值码域误差(PCDE).......................................错误!未指定书签。膄7.4邻道泄漏功率比(ACPR).....................................错误!未指定书签。蒁8常用的削峰方法.................................................错误!未指定书签。衿8.1单载波削峰方法...........................................错误!未指定书签。螇8.1.1基带I/Q独立和幅度削峰算法.........................错误!未指定书签。袆8.1.2基带预补偿削峰算法.................................错误!未指定书签。芀8.1.3IF硬削峰算法......................................错误!未指定书签。罿8.1.4匹配滤波器DIF基本削峰算法.........................错误!未指定书签。膈8.1.5匹配滤波IF脉冲抵消算法............................错误!未指定书签。莄8.2多载波削峰方法...........................................错误!未指定书签。芃8.2.1基带I/Q独立和幅度削峰.............................错误!未指定书签。聿8.2.2DIF合波后硬削峰...................................错误!未指定书签。莅8.2.3DIF合波后匹配滤波基本削峰方法.....................错误!未指定书签。肆8.2.4DIF合波后匹配滤波脉冲抵消削峰方法.................错误!未指定书签。肂8.2.5DIF合波后窗函数削峰方法...........................错误!未指定书签。腿8.3目前主流的削峰算法.......................................错误!未指定书签。螆9削峰CFR的运用.................................................错误!未指定书签。蒃10术语、定义和缩略语.........................................错误!未指定书签。螀10.1术语、定义.............................................错误!未指定书签。艿10.2缩略语.................................................错误!未指定书签。第一章：第二章：膆数字预失真原理及其运用12芅功放线性化技术的引入袃射频功率放大器（PowerAmplifier，以下简称PA）已经成为移动通信系统的一个瓶颈。它的基本功能是按一定的性能要求将信号放大到一定的功率。由于在大功率状态下工作，它消耗了系统的大部分功率，因此，整个系统的效率主要由PA发射信号时的效率决定。在第一代移动通信系统中（NMT），由于采用了恒定包络的调制方式，故没有严格的线性度的要求，所以可以采用高效率的PA，即使这样，也有85％的系统功率消耗在PA上（指在最大功率状态下）；在第二代移动通信系统GSM中，采用了时分双工，并仍然采用了恒定包络调制，由于存在突发时隙功率渐升/降（PowerRamping）的问题，对线性度的要求稍高，这会稍微损失一点效率，但是考虑到PA只在八分之一的时间内是处于工作状态的，因此，PA效率对整机效率的影响程度大大降低了；在第三代移动通信系统（以下简称3G，包括W-CDMA，cdma2000等）中，为了提高频谱效率，采用了复杂的线性调制方式，由于其幅度也携带信息，因此需要线性放大，另外，在3G系统中通常采用的是连续发射（指频分双工系统），所以PA在系统中扮演的角色就显得特别重要。从PA的角度来看，现代移动通信系统面临的困难来自频谱效率的要求，高的频谱效率要求有高的线性度。艿现代RFPA的研究重点是如何在保持一个合适的功率效率的同时改善放大器的线性度。为了达到这个目的，除了优化PA本身的设计，即内部的线性化技术（InternalLinearization）以外，研究者还广泛采取前馈、预失真与反馈等外部线性化技术（ExternalLinearization）。由此各种PA的线性化技术因应而生。薇概括而言，PA的线性化技术引入历程如下图1.1所示，另外无论线性化技术的方法有多少种，目的无外乎以下两个：蚃1：改善信号的带内（EVM）和带外(ACPR)的性能；薂2：提高PA的效率，从而降低系统成本，提高产品竞争力。荿图1.1PA线性化技术的引入历程34羈射频功放非线性失真的表征莅如果一个系统的输出是输入的非线性函数，则认为这个系统就是一个非线性的系统。可以有很多方法来表征一个非线性系统，最常用的有：多项式模型；AM-AM&AM-PM转换模型；ACPR与EVM；Volterra模型等等。4.14.2蕿射频功放中的三类失真蚆通常，A类与AB类放大器中存在着以下三类失真：芃第一类，也是“最简单”的幅度失真，就是放大器的增益压缩现象，即AM-AM失真，可以采用非线性的多项式模型来表征放大器的这种特性；肁第二类，是放大器的相位失真，即AM-PM失真，可以采用贝塞尔函数或三角函数来表征这种失真，下面的AM-AM&AM-PM模型将描述这类失真；莈以上两种失真都是针对放大器在单一频点或窄带时的非线性行为，如果放大器工作在宽带下，单独用AM-AM和AM-PM失真便不足以描述放大器的全部失真行为，在这种情况下，还要计入以下两类非线性失真：螆第三类，由放大器的热学和电学记忆效应引起的失真即电学记忆效应和热学记忆效应。4.34.4蚄多项式系统模型螃在多项式系统模型中，设用下式来描述放大器的非线性：莁332210xaxaxaay（1）袆设输入信号（双音信号ω1ω2）为：肅)cos()cos(21tAtAx（2）芀则输出信号为：膀其频谱（功率谱）如下图2.1所示：羆羂在过滤掉无用的谐波频率成分后（这些频率分量因为远离基频，都很容易被过滤掉），就剩下基频分量与互调分量（互调分量与基频相隔很近，很难滤除，再加上要考虑到系统的中心频率需要在不同的频道上来回切换，所以任何滤波的方法都不在考虑之列），其中，基频分量F1为：袈331491AaAaF（3）肆互调分量IM3为：袆33433AaIM（4）莀一般放大器都会呈现某种程度的增益饱和特性，所以a3为负数，因此基频分量会较无非线性失真时小一些（由于能量守恒！）。这样的频谱有一个特性，那就是其频谱的上边带与下边带完全对称。羁这个