数字预失真关键技术(一)
文献综述
数字预失真文献综述一、数字预失真的定义。
基本概念。
结构。
二、数字预失真的原因。
功放非线性。
功放非线性的影响。
功放的非线性模型。
功放的线性化方法。
三、数字预失真的实现原理：多项式；查找表。
四、数字预失真的结构：直接学习型。
间接学习型。
五、数字预失真的收敛算法。
LMS RLS。
六、数字预失真的前景展望。
七、实验室目前完成的工作。
在通信系统中，为达到发射的要求，信号需要具有较高的功率，因此需要通过高功率放大器对射频信号进行放大，功率放大器有线性区和非线性区，为了获得高的功放效率，放大器一般工作的饱和点附近，这就不可避免的产生信号的失真。
因此为了获得高的线性度，必须采用功放线性化技术，其中数字预失真技术属于功放线性化技术。
随着无线通信技术的发展，数据传输速率不断提高，无线频谱资源越来越紧缺。
一些高的频谱利用的数字调制方案（如QPSK、16QAM等）和传输技术（如OFDM、WCDMA等）被应用在通信系统中。
但这些非恒定包络调制方式和多载波传输技术不可避免的导致了调制信号的峰均比（PAPR，Peak-to-average ratio）问题，对通信系统射频部分，尤其是射频功率放大器的线性度提出了很高的要求[2 ]。
功放的失真包括两种：线性失真和非线性失真。
非线性失真是指HPA所固有的无记忆饱和特性引起的非线性失真，包括两个特性：AM-AM和AM-PM特性；线性失真是指HPA 的记忆特性带来的失真[1]。
功放的线性失真造成功放输出信号的频谱展宽并产生邻带干扰即带外失真，非线性失真降低功放的BER即带内失真。
一、功放的线性化技术：功放的线性化技术包括很多，这些技术以及他们的优缺点如下：功率回退技术：基础及应用较早，实现简单，但效率极差，已逐渐被淘汰；前馈线性化技术：适用带宽很宽、线性度好、速度快，基本不受放大器记忆特性的影响，但其结构复杂、成本高，且自适应差，效率不高。
笛卡尔后馈技术：精度高、价格便宜，使用带宽受限，稳定性较差，应用范围不广；包络消除和恢复技术：效率高，带宽较宽，但延时校准较难；非线性器件技术：高效率，准确匹配难，适用于窄带通信；数字预失真方法：稳定性好、使用带宽、精度比较高，使用宽带通信，前景最看好，但是调节速度较慢[3]。
射频功率放大器数字预失真技术及其发展趋势
少成本并提高可靠性。数字预失真处理技术（Ｐ ） Ｄ Ｄ成功用 于 ＷＣ Ｍ Ｄ Ａ基站，使得功放效率从传统基站功放效率的 ９ ％提高到 １％。更高效率的 Ｄｈｒ 功放技术在 ＷＣ Ｍ ９ ｏｅｙ ｔ ＤＡ 基站应用方面已经获得突破 ，ｏｅｙ Ｄ ｈｒ 功率放大器采用载 ｔ
浙 江 省 教 育 厅 科 研 资 助 项 目（ ｏ ０ ８ ５ ３ ） Ｎ ． ０ ０４ ３ Ｙ２
通 常被称为后 置反 向滤波器 （ ｓｉ ｅ ｅｆｅ） ｐ ｔｎ ｒ ｌｒ。然 后 ， ｏ ．ｖ ｓ ｉ ｔ 这
一
２ 数 字 预 失真 器 基 础
预失真系统基本结构如图 １ 所示 ， 预失真器在功率放 大器之前对输入信号先做预处理， 它的传输特性刚好是放
系数被直接复制到前置的预失真滤波器。Ｓｈｔ ｎ ｃｅ ｅ 在参 ｚ
ｊ
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研究与开发
射 频 功 率 放 大 器 数 字 预 失 真 技 术 及 其 发 展 趋 势
沈小 虎 ， 金 浩， 王德 苗 （ 江 大学 杭 州 ３ ０ ２ ） 浙 １０ ７
３ Ｇ无 线 通 信 系 统 对 功 率 放 大 器 的设 计 提 出 了更 加 严 格 的 要 求 。 了 有效 地 利 用 宝 贵 的频 谱 资 源 ， 为 功
大器的研究成果作一个总结， 介绍了各种放大器预失真结
构， 并针对不同的非线性模型 ， 讨论了各种模型的应用以 及对应的自适应方法 ， 同时分析了两者结合的发展趋势。
图 ３ 间 接 学 习 结 构
失真器广泛采用［１ 这种结构最先被用在消除扬声器的 １１ ０】 ，， 非线性上。在这种结构中， 我们首先提取出后置滤波器的 系数 ， 这个滤波器作为非线性放大器模型的反函数 ， 因此
削峰和数字预失真原理及其运用
削峰与数字预失真原理及其运用目录目录 (3)第一章：数字预失真原理及其运用 (5)1 功放线性化技术的引入 (5)2 射频功放非线性失真的表征 (6)2.1 射频功放中的三类失真 (6)2.2 多项式系统模型 (7)2.3 AM-AM & AM-PM模型 (8)2.4 ACPR与EVM (11)2.5 PA的记忆效应简介 (11)2.5.1 记忆效应的定义 (11)2.5.2 电学记忆效应 (13)2.5.3 热学记忆效应 (13)3 功放的线性化技术 (14)3.1 功率回退 (14)3.2前馈线性功放 (14)3.3预失真线性功放 (14)4 数字预失真（DPD）原理 (16)4.1 数字预失真原理 (16)4.2 数字预失真的实现 (17)4.2.1 PA的模型 (18)4.2.2 数字预失真的实现架构 (19)4.2.3 DPD模型参数的自适应过程 (20)4.2.4 基于LUT的数字预失真实现 (21)5 DPD的运用 (22)5.1 DPD在无线系统中的位置 (22)5.2 DPD提高系统的指标 (23)第二章：削峰原理及其运用 (24)6 削峰技术引入的目的 (25)6.1 峰均比定义及测量 (25)6.2 CCDF的数学表示 (26)7 削峰的主要指标 (27)7.1 削峰后的PAR (27)7.2 误差矢量幅度EVM (28)7.3 峰值码域误差(PCDE) (29)7.4 邻道泄漏功率比(ACPR) (29)8 常用的削峰方法 (29)8.1 单载波削峰方法 (29)8.1.1 基带I/Q独立和幅度削峰算法 (30)8.1.2 基带预补偿削峰算法 (30)8.1.3 IF硬削峰算法 (30)8.1.4 匹配滤波器DIF基本削峰算法 (31)8.1.5 匹配滤波IF脉冲抵消算法 (31)8.2 多载波削峰方法 (32)8.2.1 基带I/Q独立和幅度削峰 (32)8.2.2 DIF合波后硬削峰 (33)8.2.3 DIF合波后匹配滤波基本削峰方法 (33)8.2.4 DIF合波后匹配滤波脉冲抵消削峰方法 (34)8.2.5 DIF合波后窗函数削峰方法 (34)8.3 目前主流的削峰算法 (36)9 削峰CFR的运用 (36)10 术语、定义和缩略语 (37)10.1 术语、定义 (37)10.2 缩略语 (38)第一章：数字预失真原理及其运用1功放线性化技术的引入射频功率放大器（Power Amplifier，以下简称PA）已经成为移动通信系统的一个瓶颈。
[5]基于查找表的功放数字预失真方法
![[5]基于查找表的功放数字预失真方法](https://img.taocdn.com/s3/m/4b0f1eb169dc5022aaea00f3.png)
参考文献［１］邝坚主编．Ｔｏｒａｄｏ／ＶｘＷｏｒｋｓ入门与提高．北京：科学出版社，２００４本文介绍了通过ＣＰＵ实现ＦＰＧＡ配置文件下载更新的方法。
与传统的ＪＴＡＧ或ＰＲＯＭ串行下载配置方法相比，此方法具有更新配置文件灵活方便、易于操作、适用于大容量ＦＰＧＡ下载的特点。
采用此方法可以不用打开机箱即可随时更新ＦＰＧＡ配置程序，特别适用于需要不断更新的系统设计中，具有较为广阔的应用前景。
基于查找表的功放数字预失真方法傅佳晨石江宏（厦门大学通信工程系厦门３６１００５）摘要对功率放大器的失真原理进行了数学分析，描述了三阶，五阶互调的产生机理。
介绍了基于查找表的数字预失真的两种算法，并对算法进行了仿真，分析了算法的有效性。
关键词ＡＭ－ＡＭＡＭ－ＰＭ功放模型查找表数字预失真１引言无线通信系统中，为达到发射要求，射频信号需具有较高的功率，因此需要通过功放将其放大，以获得所需信号功率值，因此功放往往在非线性状态工作，这些非线性将产生如ＡＭ—ＡＭ转换、ＡＭ—ＰＭ转换等谐波失真、互调失真等失真产物［１］。
工程上为避免非线性失真，通常情况下，功放从饱和功率点作较大回退来满足线性放大需要，但是，这会导致功放效率下降和热扩散等向题。
这就使设计人员面临两种选择：或者采用以牺牲功放效率为代价的甲类功放回退方法，或者对功放进行线性化处理。
目前提出的线性化技术有前馈线性化技术、笛卡儿反馈技术、ＬＩＮＣ技术、包络消除恢复（ＥＥＲ）技术和预失真技术等［２￣５］。
２功率放大器的失真原理一般，功率放大器的输出电压与输入电压的关系表示为：Ｖ０＝ａ１Ｖｉ＋ａ２Ｖｉ２＋…＋ａｎＶｉｎ（ａｎ为每一项的序数）从上面推导［５］我们可以看出，功放出现了额外的频谱分量，我们称它为互调分量（ＩＭ）。
我们用ＩＭ３表示三阶互调分量，即通过以上推导我们可以得到以下互调分量：ＩＭ３：２ｗ１－ｗ２和２ｗ２－ｗ１。
ＩＭ５：３ｗ１－２ｗ２和３ｗ２－２ｗ１通过分析可知，在线性和弱饱和时一般只要考虑三阶互调的影响，在非线性非常严重的时候出了三阶互调分量需要考虑之外，还要考虑五阶互调的影响。
RF高功率线性PA原理介绍(数字预失真) LPAP2原理介绍PPT课件
硬件总体框图
RFin
输入分路单元 （ISU）
RF1
主功率放大 单元
（MPAU）
RF3
延时滤波器单元 （DFU）
RFout
Vpc1 Vac1
RF7 RF4
RF8 RF9 RF6
+28V +12V +5V
Voc
后面板 接口
-48V
电源单元 （PU）
RF2
Vip S12
Ev S28
载波抵消单元 （CCU）
2
前馈技术原理
AФ
RFout
RFin
AФ
自适应控制器
前馈技术原理框图
3
前馈技术原理
• RFin经过同相等分后，一路通过自适应控制 器控制的幅度和相位调整和主功率放大器放 大输出，并由定向耦合器取样得到主功放输 出取样信号送入载波抵消器参加信号对消；
• 另一路输入分路信号经过延时补偿处理（补 偿主功率放大通道的延时）后也进入载波抵 消器参加信号对消；
• 功率检测采用AD公司的功率检测芯片AD8362。 该芯片检测的动态范围大，输出电压按dB线 性输出，控制方便。
14
CCU（载波对消单元）
RF6 RF4
ERA-5
RF5
+12V
10dB 10dB
RF2
• CCB是主环对消的实现部件，它应该完成主环的载波信号抵消 及误差信号初级放大和取样等功能
15
11
输入分路单元（ISU）
RFin AD8362
RF1 +12V
Vip +5V +12V
RF2
Vpc1
Vac1
ISU原理框图
12
RF放大器非线性测量技术--数字预失真效果
RF放大器非线性测量技术--数字预失真效果随着无线通信技术的飞速发展，频谱利用率较高的调制方式得到了广泛应用，如PSK和QAM调制。
这些调制信号的一个共同特点是信号功率的平均值和包络峰值存在差异，峰均比（即峰值因子Crest Factor）较大，这要求放大器必须具有良好的线性特性，否则非线性影响，如互调失真，会导致频谱再生，进而产生邻道干扰。
在设计放大器，如WCDMA 多载波功率放大器时，要采用线性化技术来补偿放大器的非线性，从而提高放大器输出信号的频谱纯度，减少邻道干扰。
与此同时，我们还必须兼顾到放大器的工作效率。
线性化技术主要分为以下几类，如图1所示。
在放大器的设计中，一般都会将几种线性化技术结合在一起使用，以达到最佳的线性化效果。
图1 线性化技术分类数字预失真是预失真技术的一种，其基本原理如图2所示。
根据放大器的非线性特性（幅度和相位失真），对输入放大器的信号进行相反的失真处理，两个非线性失真功能相结合，就能够实现高度线性、无失真的系统。
在数字基带上进行预失真处理就是数字预失真；在模拟电路上进行预失真处理就是模拟预失真。
图2 数字预失真技术基本原理数字预失真技术的优势在于：工作在数字基带上，成本低，适应性强，还可以通过增加采样率和增大量化阶数来抵消高阶互调失真，可以使用简单高效的AB类放大器，避免前馈技术带来的复杂性、高成本和高功耗，显著提高放大器的线性和整体功效。
使用数字预失真技术的前提是必须准确测量得出放大器的非线性特性，进而才能根据放大器的非线性特性对输入的基带信号进行预失真处理。
但是，由于无线通信系统的信号带宽日益增加，如WCDMA四载波的带宽已达20MHz，用传统的窄带网络测量方法（如矢量网络分析仪），无法准确测量出宽带放大器在实际工。
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。
数字预失真线性化技术ppt
c k x ( n)
k 1
N
k 1
x ( n)
有记忆非线性行为模型
Volterra级数模型
y (n) h0 h1 (k1 ) x(n k1 )
k1 0 M 1
h2 (k1 , k 2 )x(n k1 )x(n k 2 )
k1 0 k 2 0 M 1 k1 0
条件
1 (r ) 2 ( A1 (r ) 0
数字预失真系统框图
TI 的预失真方案
非线性行为模型
无记忆非线性行为模型 Saleh失真模型（行波管） Rapp模型（固态功率放大器 ） 复系数多项式模型 有记忆非线性行为模型 Volterra级数模型 Wiener模型 （LTI+ Nonlinear system） Hammerstein模型 （Nonlinear system + LTI） Wiener-Hammerstein模型 并行Wiener模型 并行Hammerstein模型 记忆多项式模型 神经网络
查找表与多项式方法的比较 查找表法对于强非线性的情况下比多项式法更有利，且查找 表法实现起来方便、无需建模、精度较高，但其缺点是需要 大量的存储空间，且查找表的收敛速度慢。 与查找表法相比，多项式方法的优点是收敛速度快且不需要 大量的存储空间，而其缺点是需要许多的乘法运算，对硬件 的要求较高，且非线性较强时，误差也比查找表法大。
M 1 M 1
h p (k1 ,, k p )x(n k1 ) x(n k p )
k p 0
M 1
Wiener模型
Hammerstein模型
有记忆非线性行为模型
记忆多项式模型
功率放大器记忆效应分析及有记忆预失真技术
功率放大器记忆效应分析及有记忆预失真技术2.1Volterra预失真技术Volterra级数通常用来描述非线性系统，被称为“有记忆的Taylor级数”。
非线性的Volterra级数展开是用一个无穷级数表示的。
截短离散Volterra模型中，信号通过有记忆非线性系统后的输出信号可以表示为：Volterra级数的优点是可以准确地表述非线性系统。
缺点随着PA非线性程度的增加、级数参数的增多，会导致计算量非常庞大；也使得求PA逆模型困难。
当功率放大器的记忆性比较弱的时候，通过将级数截短，牺牲级数展开的精度，以此达到降低其计算复杂度的目的。
在截短的Volterra级数模型中，如果只考虑对角项及奇数次，则参数数目会大幅度减少，表达式为：这就是PA的有记忆多项式模型。
此模型可以很好地模拟记忆功率放大器，采用记忆多项式结构的记忆预失真器，可以较好补偿记忆非线性失真。
但是，对于具有深度记忆效应的功率放大器，需要提取大量的系数，这是该模型的主要缺点。
Volterra预失真技术就是用Volterra级数方法把功率放大器的模型估计出来，然后再把该模型求逆来获得预失真器的模型。
由于Volterra级数的运算量非常庞大，一种较为简便，较为合理的求Volterra预失真模型方法是采用自适应学习结构。
自适应学习系统存在两种结构：直接学习结构和非直接学习结构，其框图如图1所示。
2.2Hammerstein预失真在有记忆的PA，有一种模型是Wiener和Hammerstein模型。
它们都是用一个线性滤波器级联一个无记忆非线性系统构成。
线性滤波器用来补偿记忆效应，这种模型的好处是结构简单，容易硬件实现。
Wiener模型是滤波器与一个无记忆非线性系统串联；而Hammerstein模型的结构正好相反，是将上述两个子函数交换位置得到。
如图2和图3所示：所以，用Wiener模型很好地模拟地记忆功率放大器，同时采用Hammetstein模型的记忆预失真器，可以很好的补偿记忆非线性失真。
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。
一种并发双频段数字预失真技术研究
责任编辑：文竹******************收稿日期：2017-06-02为了提高并发双频段功放的数字预失真性能，对现有的二维记忆多项式（2D-MP ）模型进行优化，提出一种2D-DDR 模型，2D-DDR 相比于2D-MP 具有更好的建模精度和线性化性能，并且在实现过程中，通过将2D-DDR 扩展成TM-2D-DDR 模型，解决了现实中两个频段链路时延不一致的问题。
实验表明，TM-2D-DDR 模型比现有的2D-MP 模型线性化性能可改善2 dB 以上。
数字预失真 并发 多频 功率放大器doi:10.3969/j.issn.1006-1010.2017.13.012 中图分类号：TN919 文献标志码：A 文章编号：1006-1010(2017)13-0061-05引用格式：张远见,胡应添. 一种并发双频段数字预失真技术研究[J]. 移动通信, 2017,41(13): 61-65.【摘 要】【关键词】张远见1，胡应添2Research on Concurrent Dual Band Digital Predistortion TechnologyTo improve the performance of digital predistortion of the concurrent dual-band amplifier, the existing 2D-MP model was optimized to propose a 2D-DDR model, which has better modeling accuracy and linearization performance. In the implementation process, the 2D-DDR is expanded as the TM-2D-DDR model to deal with the delay misalignment in the two dual band links in the reality. Experiment results show that the TM-2D-DDR model has the 2 dB improvement of the linearization performance at least compared with 2D-MP model. digital predistortion concurrence multiband power amplifi erZHANG Yuanjian 1, HU Yingtian 2[Abstract][Key words](1. Comba Telecom Technology (Guangzhou) Ltd., Guangzhou 510663, China;2. Tianjin Comba Telecom Systems Co., Ltd., Guangzhou Branch, Guangzhou 510663, China)（1.京信通信技术（广州）有限公司，广东 广州 510663；2.天津京信通信系统有限公司广州分公司，广东 广州 510663）1 引言随着对5G 研究的深入，并发多频段无线传输技术受到了广泛关注。
数字预失真技术的数学建模与物理实现
数字预失真技术的数学建模与物理实现DPD是数字预失真的首字母缩写，许多射频(RF)、信号处理和嵌入式软件开发工程师都熟悉这一术语。
对于DPD，从纯粹数学角度出发的建模，到微处理器实际实现面临的限制，许多工程师都有自己独特的见解。
作为负责评估RF基站产品中DPD性能的工程师，或者是一名算法工程师，可能都会想知道数学建模技术以及在实际系统中的实现方式。
如今，DPD在蜂窝通信系统中随处可见，使功率放大器(PA)能够有效地为天线提供最大功率。
5G基站中的天线数量增加，频谱变得更加拥挤，DPD开始成为一项关键技术，支持开发经济高效且符合规格要求的蜂窝系统。
什么是DPD？为什么要使用DPD？当基站射频装置输出RF信号时（参见图1），需要先将其放大，然后通过天线发射出去。
放大是通过RF PA来实现的。
在理想情况下，PA接收输入信号，然后输出与其输入成正比的更高功率信号。
PA效率应尽可能高，将放大器的大部分功耗都转化为信号输出功率。
图1：采用和未采用DPD技术的简化射频结构框图。
但理想并非实际。
PA由晶体管构成，晶体管是有源器件，本身具有非线性。
如图2所示，如果PA工作在“线性”（相对而言）区域，则输出功率与输入功率相对成比例。
但缺点是PA效率很低，大部分功耗都会作为热量流失。
故希望PA工作在压缩初始区。
这意味着，PA输出不会随着输入信号等比例增加，即此时输出信号会严重失真。
图2：PA输出功率与输入功率之间的关系图（显示了输出/输入信号的投影）。
这种失真发生在频域中的已知位置，具体取决于输入信号。
图3显示了这些位置，以及基频与这些失真产物之间的关系。
在RF系统中，只需要对基波信号附近的失真进行补偿，这些信号是奇阶交调产物。
系统滤波处理带外产物（谐波和偶阶交调产物）。
图4显示RF PA的压缩点附近的输出。
交调产物（特别是三阶）清晰可见，就像是围绕着目标信号的“裙摆”。
图3：双音输入交调和谐波失真的位置。
图4：2×20 MHz信号通过SKY66391-12 RF PA，中心频率为1850 MHz。
预失真技术发展综
预失真技术发展综述1引言在通信系统中，为达到发射要求，信号需具有较高的功率，因此需要通过高功率放大器对射频信号进行放大，以获得所需信号功率值。
为提高功率放大器工作的功率效率，功放往往在非线性状态工作，从而引起输出信号的非线性失真。
为避免非线性失真，使功放保持较高线性度，就必须对高功率放大器进行线性化处理，提高其效率，降低能耗和排放。
因此，功率放大器的线性化技术研究既是现代通信发展的需求，又具有现实意义。
在各种线性化技术中，预失真技术以其良好的线性度、带宽宽、高效率和全自适应性等优点而被业界视为最有前途的一种功放线性化技术。
2 功率放大器（PA）线性化技术目前，关于功放线性化技术己经出现了很多方法，总结为:功率回退法、前馈法、包络消除和恢复技术、LINC技术、反馈法、预失真法等。
各种方法有各自的优缺点，分别适用于不同的情况之下，当然也还有一些其它的方法，如模拟闭环通用调制器(CALLUM)技术、极化环技术等等。
这些方法中应用较多的还是前馈、反馈和预失真三种技术，其中闭环系统更适用于单一信道、窄带通信的情况，至于前馈线性化方法，有时为了更高的性能要求，需采用多级结构，致使网络构成比较复杂和庞大化，以至效率低下，这种方法多用于基站的发射接收系统，这种场合的应用基本可以容忍该方法的不足之处，而目前流行的预失真技术则是能够完全适应IMT 2000第三代移动通信系统的高精度、高频率以及较高带宽的要求，是移动通信手持移动便携设备发射接受系统中放大器线性化的重要手段。
综合考虑线性性能、自适应性、适用带宽和稳定性方面，其中数字预失真技术最具有发展前景，其应用最被看好。
数字预失真可以在射频段和基带范围内实现，由于基带预失真技术不涉及到难度较大的射频信号处理，且伴随着DSP技术的飞速发展，我们更加倾向于基带预失真技术。
最后综合自适应等方面因素，则使得自适应数字基带预失真成为目前研究的重点。
预失真技术包括射频预失真、中频预失真和基带预失真三种方法。
数字预失真基本原理
17数字预失真基本原理马 进（西安电子科技大学 通信工程学院，陕西 西安 710071）摘 要 对高功率放大器的失真特性进行了数学分析，介绍了数字预失真的基本原理，总结了常用的几种预失真线性化方法，着重详细介绍了查找表数学模型的建模方法。
关键词 功率放大器；线性化；预失真中图分类号 TN722.7+5The Principle of Digital Pre-distortionMa Jin(School of Telecommunications Engineering, Xidian University, Xi ′ an 710071, China)Abstract This paper makes a mathematical analysis of the HPA's distortion characteristic and introduces the principle of digital pre-distortion. It also summarizes some common techniques for linearizing pre-distortion with emphasis on the LUT mathematical model's modeling method.Keywords PA; linearization; pre-distortion; LUT1 数字预失真的实测图表数字预失真的目的是改善功放的线性度，而对功放线性度评估是用ACPR 这个指标进行评估的，因此数字预失真目的就是改善功放的ACPR 指标。
预失真效果见表1所示。
2 功放的非线性特性分析功放的各种失真特性[1]如下：（1）AM-AM 失真特性：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来表征放大器的这种特性，其数值由输入信号的幅度（AM ）决定。
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。
无线芯片中数字预失真技术的应用与性能影响因素分析
无线芯片中，射频发射和接收电路都存在非线性，而射频功率放大器 PA 受到技术和工艺的限制，其增益和功率往往很难进一步提升，而通信质量的要求又很高，若能把 PA 的非线性区利用起来能很好地改善发射性能。
DPD 技术正好能满足这一需求, 使 PA 即使工作在非线性区（近饱和区），发射机也具有良好的线性度，从而有效地改善发射机指标。
射频 PA 通常由不同材料不同工艺的晶体管或场效应管与阻容感等器件通过一定的连接关系搭建而成，实现射频功率放大功能[6,7]。
PA 中的电容电感效应，发热效应，已调信号的带宽和峰均比变化等，会带来两种记忆效应。
电学记忆效应：工作时阻容感随已调输入信号频率、带宽和峰均比的不同而变化，偏置和阻抗随之改变，从而引起器件的非线性特性的变化。
图 2 AMPM 曲线图 1 AMAM 曲线
图 3 无线芯片 DPD 应用
端，最终通过射频连接器连接到综测仪进行指标测试或通过天线辐射出去。
芯片型号不同，图 3 中的模块也会有一些变化或增减。
为方便评估 DPD 效果，在 DPD 模块中一般设有 bypass DPD 的选择通路，调试时就可分别测试 with DPD 和 without DPD 的 ACPR/EVM 性能。
调试过程中碰到 DPD 效果不明显时，也可以分拆验证 DPD RX 通路或 DPD 算法电路的问题。
若怀疑 DPD RX 通路有问题，用 bypass DPD 通路，DAC 发台阶
图 4 不同增益档 DPD 校准结果。