用于数字音频放大器的预失真算法
数字预失真(DPD)算法研发工具和验证方案
1安捷伦数字预失真(DPD)算法研发工具和验证方案-不依赖于特定厂商芯片组的方案技术背景：在无线通信系统全面进入3G 并开始迈向 4G 的过程中，使用数字预失真技术（Digital Pre-distortion ，以下简称DPD ）对发射机的功放进行线性化是一门关键技术。
功率放大器是通信系统中影响系统性能和覆盖范围的关键部件，非线性是功放的固有特性。
非线性会引起频谱增长(spectral re-growth)，从而造成邻道干扰，使带外杂散达不到协议标准规定的要求。
非线性也会造成带内失真，带来系统误码率增大的问题。
为了降低非线性，功放可以工作在较低的输入工作条件下(或称为回退)，即功放工作曲线的线性部分。
但是，对于新的传输体制，诸如宽带码分复用(WCDMA)以及正交频分复用(OFDM ，3GPP LTE)等，具有非常高的峰值功率和平均功率比(PAPR)，也就是说信号包络的起伏非常大。
这意味着功放要从其饱和区回退很多才能满足对信号峰值的线性放大，而峰值信号并不经常出现，从而导致功放的效率非常低，通常会低于10%。
90% 的功放直流功率被丢掉了，或被转换为了热量。
稳定性和持续运行能力都会下降。
为了保证功放的线性性和效率，可以使用多种方法对功放进行线性化处理，如反馈，前馈及数字预失真等方法。
在所有这些线性化技术中，数字预失真是性价比最高的一种技术。
同反馈法和前馈法相比，数字预失真技术具有诸多优势：优异的线性化能力，保证总体效率以及充分利用数字信号处理器/变换器的优势。
数字预失真在基带上加入预失真器，将输入信号扩展为非线性信号，而这种非线性特性正好和功放的压缩特性互补 (见图1)。
理论上讲，预失真器和功放级联后成为线性系统，原有的输入信号被恒增益地放大。
加入预失真器之后，功放可以工作到近饱和点而同时仍然保持良好的线性，从而大大提升了功放的效率。
从图1中可以看出，DPD(数字预失真器)可以看作是功放响应的”反”响应， 数字预失真算法需要对功放的特性进行高效和精确地建模以保证成功地开发数字预失真器算法。
数字预失真原理
数字预失真原理数字预失真（Digital Pre-Distortion，简称DPD）是一种用于对数字信号进行修正的技术，通过对输入信号进行事先的非线性变换，以减小传输过程中的失真，提高信号质量。
数字预失真原理是一种信号处理技术，常用于通信系统、无线电频谱和音频信号等领域，旨在最大限度地降低信号失真。
数字信号在传输过程中，会受到多种因素的影响，如噪音、非线性失真等，这些因素会导致信号质量下降。
而数字预失真通过对信号进行事先的补偿，使信号在传输过程中更接近原始信号，从而减小失真。
数字预失真的原理可以简单概括为以下几个步骤：1. 非线性特性建模：首先，需要对传输系统的非线性特性进行建模。
这可以通过实验测量或数学建模的方式进行，建立非线性特性与输入输出关系的数学模型。
2. 信号预处理：对输入信号进行预处理，以便更好地适应非线性特性。
这一步通常包括对信号进行滤波、变换等操作，以使信号更接近非线性系统的输入要求。
3. 非线性补偿：通过应用预先建立的非线性特性模型，对输入信号进行非线性补偿。
补偿的目标是通过对信号进行变换，使得在传输过程中产生的非线性失真最小化。
4. 反馈控制：根据反馈信息对预失真算法进行调整，以使补偿效果更加准确。
反馈信息可以通过传感器测量得到，或者通过对输出信号进行采样获得。
5. 适应性调整：根据传输系统的实际情况，对预失真算法进行适应性调整。
这可以包括参数的调整、算法的优化等，以使预失真系统在不同工作条件下都能够表现良好。
数字预失真原理的核心思想是通过提前对信号进行修正，以预防传输过程中的失真。
它可以有效地提高信号的传输质量，降低误码率和功率消耗。
数字预失真技术在通信系统中得到广泛应用。
例如，在无线通信系统中，信号传输过程中会受到功率放大器的非线性特性影响，导致信号失真。
通过使用数字预失真技术，可以在信号输入功率放大器之前对信号进行修正，降低功率放大器引起的失真，从而提高系统的传输性能。
sigma delta dac 数字预失真
Sigma-delta DAC（数字模数转换器）是一种常用于数字音频系统中的重要器件，其原理和工作方式对于理解数字音频处理技术至关重要。
本文将从基本概念、原理和应用等方面对sigma-delta DAC进行介绍，希望能够为读者提供一些有益的信息和知识。
1. 基本概念Sigma-delta DAC是一种利用sigma-delta调制技术实现数字到模拟转换的器件，通常用于数字音频系统中，其主要作用是将数字信号转换为模拟信号，从而实现声音的输出。
相比传统的DAC，sigma-delta DAC具有更高的分辨率和更低的失真，因此在音质上有着更好的表现。
2. 原理Sigma-delta DAC的工作原理主要基于sigma-delta调制技术，其核心思想是通过高速采样和高阶过采样来实现信号的数字化和噪声的抑制。
具体来说，sigma-delta DAC首先对输入的数字信号进行高速采样，然后通过一个带有负反馈的积分器将其进行过采样，并且将过采样后的信号与输入信号进行比较，最后将比较结果转换为模拟信号输出。
这种工作原理能够有效地抑制量化噪声和失真，提高输出信号的质量。
3. 应用Sigma-delta DAC广泛应用于各种数字音频系统中，例如CD播放器、数字音频放大器、数字音频接口等。
由于其高分辨率和低失真的优势，sigma-delta DAC在音频领域有着重要的地位，能够为音频系统的性能和音质提供良好的支持。
sigma-delta DAC是一种重要的数字音频器件，其通过sigma-delta调制技术实现高质量的数字到模拟转换，具有较高的分辨率和较低的失真，应用广泛。
希望本文能够为读者提供一些有益的信息和知识，帮助大家更好地了解和理解这一领域的技术。
Sigma-delta DAC技术是一种在数字音频系统中广泛应用的数字到模拟转换技术。
在其应用中，有一些特定的优势和特点，例如高分辨率、低失真和广泛的应用领域等。
本文将进一步介绍sigma-delta DAC技术的优势和应用，并探讨其在数字音频系统中的未来发展趋势。
DPD数字预失真
/zhuanti/Digital-pre-distortion/#C837I2979DPDDPD简介∙·DPD概述∙·DPD具体介绍DPD应用∙·DPD功放的侦测接收通道设计∙·基于Agilent 仪器和ADS 软件的DPD∙LTM9003-12位DPD接收器子系统∙·数字电视发射机自适应DPD技术DPD概述DPD(Digital Pre-Distortional)简单来说就是数字预失真。
PA线性化技术更大的突破是可使信号预失真。
预失真是PA线性化的“法宝”，不过这也非常复杂，并要求了解PA失真特性——而该特性的变化方式非常复杂。
预失真原理：通过一个预失真元件(Pre-distorter)来和功放元件(PA)级联，非线性失真功能内置于数字、数码基带信号处理域中，其与放大器展示的失真数量相当(“相等”)，但功能却相反。
将这两个非线性失真功能相结合，便能够实现高度线性、无失真的系统。
数字预失真技术的挑战在于PA的失真(即非线性)特性会随时间、温度以及偏压(biasing)的变化而变化，因器件的不同而不同。
因此，尽管能为一个器件确定特性并设计正确的预失真算法，但要对每个器件都进行上述工作在经济上则是不可行的。
为了解决上述偏差，我们须使用反馈机制，对输出信号进行采样，并用以校正预失真算法。
数字预失真采用数字电路实现这个预失真器(Predistorter)，通常采用数字信号处理来完成。
通过增加一个非线性电路用以补偿功率放大器的非线性。
这样就可以在功率放大器(PA)内使用简单的AB类平台，从而可以消除基站厂商制造前馈放大器(feedforwardamplifier)的负担和复杂性。
此外，由于放大器不再需要误差放大器失真矫正电路，因此可以显著提高系统效率。
预失真线性化技术，它的优点在于不存在稳定性问题，有更宽的信号频带，能够处理含多载波的信号。
预失真技术成本较低，工艺简单，便于生产，效率较高，一般可以达到19%以上。
数字预失真(DPD)算法研发工具和验证方案
1安捷伦数字预失真(DPD)算法研发工具和验证方案-不依赖于特定厂商芯片组的方案技术背景：在无线通信系统全面进入3G 并开始迈向 4G 的过程中，使用数字预失真技术（Digital Pre-distortion ，以下简称DPD ）对发射机的功放进行线性化是一门关键技术。
功率放大器是通信系统中影响系统性能和覆盖范围的关键部件，非线性是功放的固有特性。
非线性会引起频谱增长(spectral re-growth)，从而造成邻道干扰，使带外杂散达不到协议标准规定的要求。
非线性也会造成带内失真，带来系统误码率增大的问题。
为了降低非线性，功放可以工作在较低的输入工作条件下(或称为回退)，即功放工作曲线的线性部分。
但是，对于新的传输体制，诸如宽带码分复用(WCDMA)以及正交频分复用(OFDM ，3GPP LTE)等，具有非常高的峰值功率和平均功率比(PAPR)，也就是说信号包络的起伏非常大。
这意味着功放要从其饱和区回退很多才能满足对信号峰值的线性放大，而峰值信号并不经常出现，从而导致功放的效率非常低，通常会低于10%。
90% 的功放直流功率被丢掉了，或被转换为了热量。
稳定性和持续运行能力都会下降。
为了保证功放的线性性和效率，可以使用多种方法对功放进行线性化处理，如反馈，前馈及数字预失真等方法。
在所有这些线性化技术中，数字预失真是性价比最高的一种技术。
同反馈法和前馈法相比，数字预失真技术具有诸多优势：优异的线性化能力，保证总体效率以及充分利用数字信号处理器/变换器的优势。
数字预失真在基带上加入预失真器，将输入信号扩展为非线性信号，而这种非线性特性正好和功放的压缩特性互补 (见图1)。
理论上讲，预失真器和功放级联后成为线性系统，原有的输入信号被恒增益地放大。
加入预失真器之后，功放可以工作到近饱和点而同时仍然保持良好的线性，从而大大提升了功放的效率。
从图1中可以看出，DPD(数字预失真器)可以看作是功放响应的”反”响应， 数字预失真算法需要对功放的特性进行高效和精确地建模以保证成功地开发数字预失真器算法。
丁磊 博士 数字预失真 dpd 算法
丁磊博士数字预失真 dpd 算法标题：丁磊博士与数字预失真（DPD）算法的研究一、引言在无线通信领域，数字预失真（Digital Pre-Distortion，简称DPD）技术作为一种有效的线性化方法，对于解决射频功率放大器的非线性问题具有重要意义。
其中，丁磊博士在这个领域的研究成果尤为突出。
二、丁磊博士简介丁磊博士是国际知名的无线通信专家，他的研究领域主要集中在射频功率放大器的非线性特性以及相应的数字预失真算法上。
他在该领域的研究成果丰富且深刻，为业界提供了许多有价值的参考和启示。
三、DPD算法介绍DPD算法是一种用来补偿功率放大器非线性的技术。
它的基本思想是在发射机的数字基带部分对信号进行预失真处理，以抵消功率放大器在高功率下产生的非线性失真。
这种技术可以显著提高系统的效率，减少互调产物，并使系统能够在更宽的动态范围内工作。
四、丁磊博士的DPD算法研究丁磊博士在DPD算法方面的研究主要包括以下几个方面：1. DPD模型选择：丁磊博士提出了一种基于多项式模型的DPD算法，通过最小化功率放大器输出的误差向量幅度来优化模型参数。
这种方法不仅计算复杂度低，而且能够很好地适应功率放大器的动态变化。
2. DPD算法优化：丁磊博士进一步提出了基于梯度下降的DPD算法优化方法。
通过引入正则化项，不仅可以避免过拟合问题，还可以提高算法的稳定性。
3. 实时DPD实现：丁磊博士还研究了实时DPD算法的实现问题。
他提出了一种基于FPGA的实时DPD实现方案，可以在保证性能的同时，大大降低系统的硬件成本。
五、丁磊博士的DPD算法应用丁磊博士的DPD算法已经在多个实际项目中得到了应用，包括移动通信基站、卫星通信系统等。
这些应用都取得了很好的效果，证明了丁磊博士的DPD算法的有效性和实用性。
六、结论丁磊博士在DPD算法方面的研究不仅深化了我们对功率放大器非线性特性的理解，也为解决这个问题提供了一种有效的方法。
他的研究成果对无线通信行业的发展产生了深远影响，值得我们深入学习和借鉴。
用于数字音频放大器的预失真算法
华中科技大学硕士学位论文用于数字音频放大器的预失真算法姓名：陈源申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：应建华20080524华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文摘要D类放大器近几年的使用越来越广，尤其是全数字D类放大器，不同于以往的使用模拟脉宽调制来驱动功率级，而是直接对数字音频信号进行数字脉宽调制，即UWPM(Uniformly-Sampled Pulse Width Modulation，归一化脉冲宽度调制)。
UPWM 最大的缺点在于会引入严重的信号谐波失真，常用的消除该谐波失真的方法为LPWM(Linearizing Pulse Width Modulation，线性插值)。
本文创新提出了一种用于消除UPWM产生的信号谐波失真的方法，应用于UADS(二级单边沿归一化脉冲宽度调制)调制结构，基于LPWM，在其基础上添加一个适当的抖动信号，在幅值域修正PCM(Pulse Code Modulation，脉冲编码调制)数据流和调制载波的交点，从而使UPWM调制的脉冲沿接近NPWM(Naturally-Sampled pulse width modulation，自然脉冲宽度调制)调制的脉冲沿。
并尝试对该预失真算法进行了拓展，包括UADD和混合频率载波。
采用了数字音频放大器系统结构作为算法应用的载体，解决了多比特UPWM调制所需系统时钟频率过高的问题，该系统为32倍插值，5阶4比特SD调制(Sigma-Delta Modulation)。
仿真环境为Simulink，输入信号为48000Hz采样的数字正弦信号，分别在3KHz、6.67KHz、9KHz频率下对本文提出的算法进行了仿真，并分别应用与UADS、UADD、变频率载波。
在UADS下对所有信号谐波失真的抑制程度达到了-110dB以下下，优于传统LPWM的-100dB，仿真结果表明本算法在性能上有较大程度的提升。
关键词： NPWM，UPWM，预失真，Sigma Delta调制，过采样。
数字预失真算法
数字预失真 (DPD)
数字预失真是一种数字信号处理技术，用于线性化功率放大器 (PA)。
PA 在高功率
等级下工作时会产生非线性失真，导致信号失真和频谱效率降低。
DPD 的原理
DPD 的基本原理是预失真输入信号，以补偿 PA 的非线性。
这可以通过以下步骤实现：
1.建模PA 非线性：测量PA 的幅度和相位响应，以创建其非线性特性的模型。
2.反演非线性：使用模型的逆函数预失真输入信号。
这将抵消 PA 的非线性，
产生线性化后的输出。
3.自适应调整：随着温度、功率水平和其他因素的变化，PA 的非线性特性会
发生变化。
DPD 算法必须不断调整，以确保持续的线性化。
DPD 算法类型
有各种不同的 DPD 算法，包括：
•模型参考 DPD：使用 PA 的详细物理模型。
•行为模型 DPD：使用更简单的数学模型，捕获 PA 的主要非线性。
•波形记忆 DPD：存储 PA 的过去输出，以预测和补偿非线性。
•神经网络 DPD：使用神经网络来近似 PA 的非线性。
优点
DPD 提供以下优点：
•降低信号失真
•提高频谱效率
•提高功率放大器的线性度
•延长 PA 的使用寿命
应用
DPD 广泛应用于各种无线通信系统，包括：
•移动电话
•基站
•雷达
•卫星通信
结论
数字预失真是一种强大的技术，用于线性化功率放大器。
它通过预失真输入信号来补偿 PA 的非线性，从而提高系统性能并延长 PA 的使用寿命。
各种 DPD 算法可提供不同的复杂度和性能权衡，使其适用于各种无线通信应用。
dpd 数字预失真
dpd 数字预失真DPD数字预失真，是一种在数字通信系统中常见的问题，指的是信号在传输过程中受到噪声和失真的影响，导致接收端信号与发送端信号存在差异。
本文将从DPD数字预失真的定义、原因、影响以及解决方法等方面进行探讨。
我们来了解一下DPD数字预失真的定义。
DPD是指数字预失真（Digital Pre-Distortion）技术，它是一种用于抵消功放（Power Amplifier）非线性失真的技术。
在通信系统中，功放是将信号放大到合适的水平的重要组件之一。
然而，由于功放的非线性特性，输入信号与输出信号之间会产生失真，导致信号质量下降。
DPD技术通过预先对输入信号进行处理，使其与功放的非线性特性相抵消，从而达到减小失真的目的。
接下来，我们来探讨一下造成DPD数字预失真的原因。
首先，功放的非线性特性是主要原因之一。
功放在工作过程中，由于电流、电压等因素的影响，会产生非线性失真。
其次，传输信道中的噪声也会对信号造成影响，进一步增加了数字预失真的可能性。
此外，传输信道的频率响应不均匀也会导致信号失真。
这些因素的综合作用导致了DPD数字预失真的产生。
DPD数字预失真对通信系统的影响是非常显著的。
首先，它会导致信号的频谱扩展，使得信号的带宽变宽，从而降低了信号的传输速率。
其次，DPD数字预失真会导致信号的功率谱密度增加，使得信号的能量分布不均匀，进而影响信号的接收质量。
此外，DPD数字预失真还会导致信号的相位变化，进一步影响信号的解调和恢复。
为了解决DPD数字预失真问题，人们提出了一些有效的方法和技术。
首先，可以通过对功放进行线性化处理来减小非线性失真。
线性化技术包括预失真技术、反馈控制技术等。
其次，可以通过增加信号的纠错码来减小信道噪声对信号的影响，提高信号的可靠性。
此外，还可以采用自适应均衡技术、自适应调制技术等来抵消传输信道的频率响应不均匀。
DPD数字预失真是数字通信系统中常见的问题，会导致信号质量下降和传输速率降低。
dpd 数字预失真
dpd 数字预失真数字预失真（Digital Predistortion，简称DPD）是一种在通信系统中用于抑制非线性失真的技术。
在无线通信中，由于传输信号经过放大器等非线性设备时，会引入失真，降低了通信质量。
DPD技术的出现解决了这个问题，提高了通信系统的性能。
传统的通信系统中，信号经过放大器放大后会出现失真，主要表现为信号的非线性畸变。
这种失真会导致信号的频谱扩展，频谱间相互干扰，从而影响接收端的解调性能。
为了解决这个问题，人们提出了数字预失真技术。
数字预失真技术是通过对发送信号进行预处理，使其与放大器的非线性特性相互抵消，从而抑制失真。
具体来说，数字预失真技术通过对发送信号进行非线性变换，使其频谱与放大器的非线性特性相适应，从而在放大器中引入与信号失真相反的变换，使得输出信号接近于原始信号，降低了失真的程度。
数字预失真技术的实现主要包括两个步骤：建立预失真模型和实施预失真算法。
首先，需要对放大器的非线性特性进行建模，得到一个数学模型。
这个模型可以通过测量或者数学建模的方式获取。
然后，根据模型，设计相应的预失真算法，对发送信号进行预处理，实施预失真。
通过不断优化算法，可以提高预失真效果，使得输出信号更接近于原始信号。
数字预失真技术在实际应用中取得了显著的效果。
它可以提高通信系统的性能，降低误码率，提高传输速率，延长系统的覆盖距离等。
在现代无线通信系统中，数字预失真技术被广泛应用于LTE、5G等高速无线通信系统中，取得了良好的效果。
总结起来，数字预失真技术是一种用于抑制非线性失真的技术。
它通过对发送信号进行预处理，使其与放大器的非线性特性相抵消，从而降低失真的程度。
数字预失真技术在无线通信系统中应用广泛，可以提高系统的性能，提高传输速率，延长系统的覆盖距离等。
通过不断优化算法，数字预失真技术将在未来的通信系统中发挥更加重要的作用。
预失真技术
数字电视发射机自适应预失真技术李滇旭摘要：本文介绍了国外应用在数字电视发射机中的自适应预失真技术，着重介绍了笛卡尔环的工作原理、高功放产生互调失真的原理以及预失真的工作原理．关键词：数字自适应预失真、笛卡尔环在开路电视传输设备中高功率放大器(HPA)对整机的价格具有决定意义，对于给定的功率和噪声电子，HPA的价格将随着输入信号线性工作范围的扩大而盘升．因此用扩展HPA的线性工作范围的技术取代购买更高档的HPA的研究意义重大。
对于扩展HPA线性范围的研究和应用一一即预失真技术，在国外已经有很多成熟的经验，出现了很多种数字自适应预失真技术如：查表法、笛卡尔环法等，而我国在国庆50周年的数字电视试播中却仍沿用模拟电视中的中频预失真技术，本文旨在介绍一下国外的先进的数字自适应预失真技术。
1、预失真的工作原理现在的线性调制技术如QPSK和QAH及多载波调制等尽管能提供良好的频谱效率，但由于HPA的非线性，调制后产生的波动包络信号能引起随后的HPA产生互调失真(1MD)，互调失真多呈现出邻频干扰、带内干扰现象．为了扩展HPA的线性，产生了多种预失真技术，但其原理却都是在调制器和高功放间插入一个非线性的器件作为预失真器件(PD)，使得预失真器和高功放作为一个整体来看，其增益特性为线性。
如：假设预失真器的增益函数为D®；而高功放的增益函数为：P(，)；则整体的增益函数：H(，)：D(，)xP(，)=常数C从局部来看，由于IM3和IM5对高功放的影响比较大，而IM3(三次互调分量)和IM5可由IM2与IM4与原基带信号调制产生，因此只要控制预失真器产生的IM2和IM4的系数，使其与高功放和原基带信号调制产生的IM3和IM5精确地相位相反，理论上可以很大或完全地取消整体的IM3和IM5，使高功放呈现线性化，从而大幅度抑制带外发射、减少带内失真．2、数字预失真和模拟预失真预失真可以分为两种即：数字预失真和模拟预失真．模拟预失真出现比较早，且技术比较成熟．对于模拟电视来说，低成本的。
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华中科技大学硕士学位论文用于数字音频放大器的预失真算法姓名：陈源申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：应建华20080524华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文摘要D类放大器近几年的使用越来越广，尤其是全数字D类放大器，不同于以往的使用模拟脉宽调制来驱动功率级，而是直接对数字音频信号进行数字脉宽调制，即UWPM(Uniformly-Sampled Pulse Width Modulation，归一化脉冲宽度调制)。
UPWM 最大的缺点在于会引入严重的信号谐波失真，常用的消除该谐波失真的方法为LPWM(Linearizing Pulse Width Modulation，线性插值)。
本文创新提出了一种用于消除UPWM产生的信号谐波失真的方法，应用于UADS(二级单边沿归一化脉冲宽度调制)调制结构，基于LPWM，在其基础上添加一个适当的抖动信号，在幅值域修正PCM(Pulse Code Modulation，脉冲编码调制)数据流和调制载波的交点，从而使UPWM调制的脉冲沿接近NPWM(Naturally-Sampled pulse width modulation，自然脉冲宽度调制)调制的脉冲沿。
并尝试对该预失真算法进行了拓展，包括UADD和混合频率载波。
采用了数字音频放大器系统结构作为算法应用的载体，解决了多比特UPWM调制所需系统时钟频率过高的问题，该系统为32倍插值，5阶4比特SD调制(Sigma-Delta Modulation)。
仿真环境为Simulink，输入信号为48000Hz采样的数字正弦信号，分别在3KHz、6.67KHz、9KHz频率下对本文提出的算法进行了仿真，并分别应用与UADS、UADD、变频率载波。
在UADS下对所有信号谐波失真的抑制程度达到了-110dB以下下，优于传统LPWM的-100dB，仿真结果表明本算法在性能上有较大程度的提升。
关键词： NPWM，UPWM，预失真，Sigma Delta调制，过采样。
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文AbstractClass D audio Amplifier has been widely used in recent years, especially all digital Class D audio amplifier, instead of using analog pulse width modulation to drive the power stage, UPWM(Uniformly-sampled pulse width modulation) introduces comparable practical advantages. But UPWM produce severe signal harmonic distortions, a method commonly used now to eliminate these distortions is LPWM(Linearizing Pulse Width Modulation).This paper introducing a new algorithm to eliminate the signal harmonic distortion which UPWM produces, the modulation scheme is UADS. This algorithm is based on LPWM, adding a proper dither in amplitude domain to adjust the crosspoints of PCM and carrier waves, which will make the pulse edge of UPWM get closer to the pulse edge of NPWM. And attempting to expand this algorithm to UADD and multi-frequency carrier waves.The system environment which this algorithm used in is digital audio amplifier, as without it, the system clock rate will become impractical high, this system including 32x interpolation, 5 order 4 bit SD modulation. All emulation is under Simulink, the input is digital sine wave with sampling frequency of 48000Hz, the typical tones are 3KHz, 6.67KHz and 9KHz. Under UADS, all the signal harmonic distortions achieve -110dB, better than -100dB of LPWM under the same conditions.Keywords: NPWM, UPWM, predistortion, Sigma Delta Modulation, Oversampling独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
保密□， 在 年解密后适用本授权书。
本论文属于不保密□。
(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名： 指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文1 绪论1.1 课题的研究背景如今，一比特音频信号在实际应用中已非常具有吸引力，逐渐成为多比特脉冲编码调制(PCM, pulse code modulation)的替代方法。
用脉冲流(pulse-stream)来表示数字音频信号的优势在于用更简单的硬件实现来达到同样的音质表现，比如，需要高动态范围和大带宽的模数转换(ADC, analog to digital conversion)和数模转换(DAC，digital to analog conversion)系统，可以通过一比特数字存储格式来有效的实现。
同样，将音频数据转换为一比特脉宽调制数据流对于DAC[1]以及音频数据链中的其他部分，特别是全数字音频放大器、即D类功率放大器的实现具有较好的可行性。
D类功放是是一种脉冲调制型放大器，使用脉冲形式的信号来驱动高速的功率开关器件，如功率场效应晶体管(Power Mosfet)，它工作在开关状态，导通时电阻为零，截止时电流为零，所以电源利用率理论上讲为100%。
高的电源利用率意味着更低的功耗，一方面可以延长数字音频播放设备，尤其是便携设备如MP3、手机等的电池一次充电使用时间，另一方面可以减少散热器的体积，同时可以采用更小更轻便的电池供电，这些都可以使数字播放设备变得更小巧轻便，易于便携。
在传统的D类放大器中，是将模拟输入信号通过一个比较器与三角波(或者锯齿波)进行比较，比较器的输出就是模拟PWM(Pulse Width Modulation) 信号。
它被用来控制高速功率开关，使得 PWM信号在更高电平上重建，并能为负载(如扬声器)提供更大电流。
该 PWM 信号在经过一个无源模拟低通滤波器以后，会滤除高频载波成分，在扬声器上重现原来的模拟输入信号。
如今音频领域越来越多地使用数字音源，如 CD 的PCM 编码等等。
因此，D类放大器所面临的挑战就是直接将数字信号转换为PWM 信号。
尽管目前已经出现许多商业化的全数字放大器系统，但对于这种一比特数据的使用却并没有很好的理解，更多的情况是基于“拇指规则—单凭经验的方法”来处理一些副作用以及由多比特PCM转换至一比特信号所产生的噪华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文声。
在对数字信号进行PWM调制，即UPWM(Uniformly-Sampled Pulse Width Modulation，归一化脉冲宽度调制)，其固有的非线性性会引入谐波失真以及非谐波失真，这会使其音频表现不适合大多数应用。
虽然已经有一些失真补偿的方法，却都没能完全消除UPWM的失真，而且不少是基于提高调制器的工作频率，这无疑提高的系统的复杂程度，引入电磁干扰的问题，这使得PWM的优势变得不那么明显。
这也正是本文工作的重点，寻找一种相对经济而又高效的方法，来消除数字PWM调制所引入的谐波失真，主要是信号的谐波失真。
1.2 本论文的创新点和内容安排本文的工作重点在于消除UPWM调制产生的信号谐波失真，创新提出了一种预失真算法，相对于传统的方法(Linearized Pulse Width Modulation，线性插值)在效果上有较大程度的提升。
数字PWM如果不经过重新量化，所需的时钟频率会非常高，会使之变得非常不实际，甚至连仿真也变得难以进行，所以第3章对本文预失真算法所基于的数字音频放大器系统进行了一个较为详细的说明，包含了过采样和Sigma-Delta调制，基于该系统，各种PWM结构的仿真和加入预失真算法后的验证都变得更加高效，同时能够使仿真结果表示得更加明确。
该系统的核心包含了数字PWM调制(Pulse width Modulation)和对应于该调制结构的预失真算法模块，另外包括如下模块：数字信号输入，可以通过CD等数字音源获得，也可以由模拟信号采样得到，本文在Simulink 中仿真验证，所使用的数字音源为单频的离散正弦信号，经过“过采样”，用于提升原始PCM数据流的采样率，这一级的主要目的在于提高SNR(Signal to Noise Ratio，信噪比)。
SD调制器的噪声整形和重量化，用于将噪声推至高频段，即听觉频带范围之外，同时也起到了重量化的作用。
第4章从数学推导上，利用二重傅立叶级数对各种PWM调制结构，如NADS、NADD、UADS、UADD调制后的频域表达式进行了一个完整的分析，从理论上对多华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文种调制结构的优劣进行了一个详细的分析，为之后的预失真算法所基于的结构选取提供了理论基础，本文的预失真的算法采用的系统为UADS。