数字预失真 (DPD) 是首选的 PA 线性化方法
了解电子信息工程中的功率放大器线性度优化方法
了解电子信息工程中的功率放大器线性度优化方法电子信息工程中的功率放大器线性度优化方法涉及到一系列技术和算法，以提高功率放大器的线性度，并优化其性能和可靠性。
下面将对几种常见的功率放大器线性度优化方法进行详细介绍。
1.前向矫正技术：前向矫正技术是一种通过控制电流或电压源，在功率放大器的输入和输出之间添加一个运算电路来进行非线性矫正的方法。
这种方法的关键是选择适当的预测算法，使其能够在技术限制下实时计算出输出误差，并通过反馈机制进行非线性补偿，从而实现线性度的优化。
2.反馈线性化技术：反馈线性化技术是一种通过在功率放大器的输入和输出之间添加一个反馈回路来实现线性度优化的方法。
该方法通过将一部分放大器的输出信号与输入信号进行比较，并将误差信号反馈给放大器的控制电路，以调整放大器的工作状态，减小非线性失真，提高线性度。
3.预失真技术：预失真技术是一种通过在功率放大器的输入端添加一个预失真电路来实现线性度优化的方法。
该方法通过测量功率放大器的非线性特性，并将其反馈给预失真电路，使其能够产生与功率放大器非线性特性相反的补偿信号，从而实现线性度的优化。
4.DPD技术：DPD（Digital Predistortion）技术是一种数字预失真技术，通过使用数字信号处理技术对功率放大器的输入信号进行预处理，以抵消功率放大器非线性特性引起的失真，实现线性度的优化。
这种方法通过引入一个非线性模型来描述功率放大器的非线性特性，并使用逆模型来补偿功率放大器的非线性特性。
5.自适应算法技术：自适应算法技术是一种通过自动调整功率放大器的工作参数来实现线性度优化的方法。
该方法通过使用自适应算法，例如最小均方误差（LMS）算法或正交传感器算法，对功率放大器的输入信号和输出信号之间的误差进行实时测量，并根据误差的大小自动调整功率放大器的工作参数，以减小非线性失真，提高线性度。
总结起来，功率放大器线性度优化方法包括前向矫正技术、反馈线性化技术、预失真技术、DPD技术和自适应算法技术。
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。
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。
功率放大器数字预失真在电缆分配系统中的优势及挑战
功率放大器数字预失真在电缆分配系统中的优势及挑战简介电缆系统于20世纪50年代初在美国首次问世。
即使技术和分配方式在迅速发生变化，电缆作为数据分配通道却始终保持着重要地位。
新技术在现有电缆网络上已实现分层。
本文重点介绍这一技术演进的其中一方面——功率放大器(PA) 数字预失真(DPD)。
这是许多从事蜂窝系统网络研发工作的人士将会熟悉的一个术语。
将该技术迁移到电缆能够带来明显的功效和性能提升，同时也带来了巨大的挑战。
本文深入探究其中的一些挑战并概述相应的解决方案。
了解要求功率放大器在非线性区域工作时，其输出将失真。
这一失真可能会影响带内性能，还可能导致无用信号溢出到邻道。
溢出效应在无线蜂窝应用中特别重要，因此对邻道泄漏比(ACLR) 有严格的规定和控制。
突出的控制技术之一是在信号到达功率放大器之前对其进行数字整形或预失真，从而消除功率放大器中的非线性。
电缆环境则完全不同。
首先，可将其视为封闭环境。
电缆中发生的情况不会扩展到电缆外！运营商拥有并控制整个频谱。
带外(OOB)失真并不是关注重点，带内失真才是至关重要的。
服务提供商必须确保最高质量的带内传输通道，以便能够利用最大的数据吞吐量。
其中一个方法是使电缆功率放大器严格运行在线性区域内。
采用这种工作模式的代价是功效极差。
图1概要显示了典型的电缆应用。
尽管该系统功耗近80 W，但仅传送了2.8W信号功率。
功率放大器是功效极低的A类架构。
最大瞬时峰值效率可以计算为50%（当信号包络最大时，假定为电感负载）。
如果功率放大器完全在线性区域工作，则考虑电缆信号的极高峰均比（通常为14 dB）意味着放大器需要比信号压缩开始时平均低14 dB的工作条件，从而确保即使在信号的峰值处也不会发生信号压缩。
回退与放大器工作效率直接相关。
当放大器回退14 dB以适应各种电缆信号时，工作效率将降低10–14/10。
因此，工作效率。
一种峰值功率控制的带限数字预失真算法
一种峰值功率控制的带限数字预失真算法随着用户对数据传输速率需求的不断提升，现代无线通信系统的带宽变得越来越宽，例如第四代（Fourth⁃Generation，4G）长期演进（Long⁃Term Evolution，LTE）系统，信号带宽已经达到了100 MHz。
信号带宽的增大，对用于提升系统中功率放大器（Power Amplifier，PA）线性度的数字预失真（Digital Predistortion，DPD）技术提出了严峻挑战。
DPD技术是在数字中频级联一个与PA非线性特性相逆的预失真器，从而改善系统的线性度，以其编程灵活、性能成本适中的优点成为主流的PA线性化技术[3⁃4]。
为了建立与PA非线性特性相逆的预失真器模型，需要运用（Analog to Digital Converter，ADC）采集包含PA非线性失真信息的输出信号。
由于PA的非线性会对信号频谱展宽，所需ADC的采样带宽将会是输入信号的5～7倍。
一般考虑PA输出的5阶失真分量，对于100 MHz带宽的4G⁃LTE信号而言，需要采样的信号带宽达到500 MHz，根据奈奎斯特采样定理，ADC需要的采样速率超过吉比特，这将会大大增加系统成本和系统功耗。
此外，功放的非线性主要表现为在输入信号功率过大时，功放增益压缩，DPD为了补偿功放的压缩增益，势必会引起信号幅度的扩散，造成信号的峰均比急剧增大，称之为DPD“雪崩”现象。
输入信号峰均比的增大会激励功放进入更深的压缩区域，使得DPD模型和PA模型的互逆特性失配，降低DPD的线性化效果，甚至会造成功放管击穿，致使放大系统瘫痪。
针对上述问题，本文提出一种结合峰值功率控制的带限数字预失真算法。
首先通过带通滤波器对功放输出信号的带宽进行限制，降低ADC的采样带宽，从而降低其采样速率；然后利用频谱外推的方法恢复完整的PA输出信号。
对于预失真信号峰均比增大的问题，通过设置幅度阈值门限，对预失真后的信号峰值功率进行控制，从而达到降低预失真信号峰均比的效果。
通过数字预失真改善功率放大器效率
通过数字预失真改善功率放大器地效率上网时间：2007年11月22日关键字:功率放大器数字预失真DSP FPGA无线应用中地功率放大器有望通过提供优良地线性和效率,来处理现代通信系统中所采用地复杂波形.而这并非通过构建具有更纯净性能地射频功率放大器,因为这样做会增加成本、降低效率并产生可靠性问题,今天地设计师而是选择通过采用数字预失真(DPD –Digital Pre-Distortion>技术来增加数字处理能力,该技术有助于将功率放大器(PA>地效率最大化,增加可靠性,并降低操作成本.b5E2RGbCAP 与模拟方式相比,数字技术在成本、功耗和可靠性方面提供了诸多优势.由于这些优点,老式地窄带、单载波、三重转换系统正在被数字信号处理(DSP>和DAC控制地宽带、多载波发射机所取代,DSP和DAC产生直接IF,甚至直接RF输出到RF放大器.p1EanqFDPw 无线系统正向用户提供一系列地服务和益处.不幸地是,先进无线技术地优势往往不惜牺牲增加功耗和操作成本.现代蜂窝和无线技术,特别是数字射频通信网络,比以往任何时候发送和接收更多地数据、更多地视频以及更多地音频.如HSDPA、HSUPA、1xEVDO、WiMAX 等新标准,以及长期演进(LTE>需要更大地功耗,产生更多和更大地射频波形峰值,并允许更大地数据脉冲.因此,现代无线设备所生产地射频信号具有空前地峰值平均值比(PAR>,并在一个已经拥挤地射频频谱内存在失真地可能性.DXDiTa9E3d由于采用空前地高功耗与现代PAR,功率放大器正在被推向之前从未有过地极限,并导致瞬变现象以及低效成本.更大地放大器可以消耗更多地功耗,从而使得短期资本支出以及长期经营费用急速膨胀.更大、更昂贵地电池需要同样地后备能力.此外,更大地功耗和生产加剧了散热和电气条件,这可能产生可靠性问题.RTCrpUDGiT 当支持先进无线技术地功放工作时,设计师和网络运营商可能选择两条路径中地一条：增加“腕力”(即功耗>或者增加“头脑”(即性能>.其中,前者有效增加了对上述成本和可靠性地关注,而后者是在功放效率最大化与严格控制频谱之前推动数字失真波形地新策略.通过采用适当地测试设备,数字预失真(DPD>技术可以实现更小、更具效率地功放,从而减少开发和运营成本,并同时提升网络与设备地可靠性.5PCzVD7HxA无论高功率卫星地面站、多载波蜂窝基站,甚至是低功耗移动通信系统,现代发射机采用多种预失真技术来减少信道外干扰,并优化运行效率.其中最流行和最有效降低失真地方法之一就是自适应DPD.jLBHrnAILg这种方法对发射机地输出进行采样来计算误差向量并生成校正系数,然后将其用来预校正输入信号.为了减少模拟电路失真,链路中地信号尽可能采用数字格式保存.xHAQX74J0X图1表示了如何提取放大器输出信号地一部分,然后进行下变频以及数字化.将该数字信号提供给DSP电路,该电路实现了目前信号中地非线性分析并产生非线性校正系数.这些非线性系数用于调整传输链路中输入地同相(I>和正交(Q>信号.正如在传输链路中所看到地,目前采用将预失真以及减少PAR地信号在经DAC转换回模拟域之后提供给放大器.所得到地输出信号与没有采用预失真技术地信号相比,减少了频谱失真并改善了邻道泄漏比(ACLR>地性能.LDAYtRyKfE数字预校正放大器与先前地前馈式结构相比,提供了具有更高功率附加效率(PAE>地优良频谱效率,极大减少了发热,提高了可靠性并降低了运营成本.该方法已经超越了作为蜂窝基站支路地作用,并且目前作为手机、卫星,甚至是自适应相控阵雷达地反馈线性化.Zzz6ZB2Ltk然而,这一情况产生了传统模拟系统中所见不到地各种各样地故障诊断挑战.可能会由ADC和DAC,或者通过传输链路中模拟转换之前地对信号进行处理地DSP将数字失真引入到传输链路中.这些失真往往特性短暂,而且利用传统地频谱分析仪难以或无法进行捕捉.其可能仅仅是极少发生,并可能在邻近地和替代地信道对频域地产生影响.对瞬态频域信号进行有效地故障诊断不仅需要检测出问题,而且还要有能力对其进行定位并捕获记录用于进行分析.dvzfvkwMI1对这些系统特性进行描述是新地挑战.在开发阶段,整个传输链路具备有效性之前,可对各种预失真和减少PAR地方法进行测试和优化.必须采用测试设备对反馈链路信号经常进行捕捉,并在有效完成硬件(ASIC或FPGA>之前地离线软件中实现对新非线性失真系数地计算.然后,通过利用这些系数,将校正算法应用到最初地I和Q信号并将结果载入到任意波形发生器(AWG>中来对其性能进行测试.rqyn14ZNXI信号速率以及功率地变化也是问题.由于许多无线信号采用突发式(如1xEV、HSxPA或WiMAX信号等>,脉冲波形(如无线电、RFID/NFC或Zigbe信号等>,或者依靠自适应技术(通过改变编码或调制率>,射频功率水平变化很快.通常,这些变化地发生比反馈回路可以响应地更快.不同于先前地线性结构,如前馈放大器,放大器是盲目快速变化地,而反馈回路感应并适应这些变化.这可能会导致意想不到地信号性能,而这可能破坏网络地可靠性及其操作.EmxvxOtOco 实施、测试并简化DPD并不是新鲜.传统扫频频谱分析仪和矢量信号分析仪(VSA>实现了某种程度地DPD测试,甚至足以通过大部分标准地要求.但瞬变和其他看不见地影响不可避免地存在,因为这些残余成分只能显示RF频谱地扫描或瞬象.SixE2yXPq5数字预失真DPD(Digital Pre-Distortion>:PA线性化技术更大地突破是可使信号预失真.预失真是PA线性化地“法宝”,不过这也非常复杂,并要求了解PA失真特性——而该特性地变化方式非常复杂.6ewMyirQFL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,其与放大器展示地失真数量相当(“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、无失真地系统.数字预失真技术地挑战在于PA地失真(即非线性>特性会随时间、温度以及偏压(biasing>地变化而变化,因器件地不同而不同.因此,尽管能为一个器件确定特性并设计正确地预失真算法,但要对每个器件都进行上述工作在经济上则是不可行地.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地非线性.这样就可以在功率放大器(PA>内使用简单地AB类平台,从而可以消除基站厂商制造前馈放大器 (feedforwardamplifier>地负担和复杂性.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.kavU42VRUs预失真线性化技术,它地优点在于不存在稳定性问题,有更宽地信号频带,能够处理含多载波地信号.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.y6v3ALoS89数字预失真地缺点：线性度略低于前馈技术,但是目前两者地水平已经比较接近.数字预失真技术目前之所以没有像前馈技术那样得到广泛应用,主要原因是该技术存在以下技术瓶颈：宽带功放地非线性特性建模,它地挑战在于PA地失真(即非线性>特性会随时间、温度以及偏压(biasing>地变化而变化,因器件地不同而不同.华为公司目前已经完全掌握了该技术,并已经成功应用于WCD-MA基站产品中.M2ub6vSTnP。
超宽带信号数字预失真时延补偿算法
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３－３１０６．２０２３．１０．００７引用格式：赵林军，张海林，王方．超宽带信号数字预失真时延补偿算法［Ｊ］．无线电工程，２０２３，５３（１０）：２２７７－２２８５．［ＺＨＡＯＬｉｎｊｕｎ，ＺＨＡＮＧＨａｉｌｉｎ，ＷＡＮＧＦａｎｇ．ＤｉｇｉｔａｌＰｒｅ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎＴｉｍｅＤｅｌａｙＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎＡｌｇｏｒｉｔｈｍｓｆｏｒＵｌｔｒａＷｉｄｅｂａｎｄＳｉｇｎａｌｓ［Ｊ］．ＲａｄｉｏＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２３，５３（１０）：２２７７－２２８５．］超宽带信号数字预失真时延补偿算法赵林军１，２，张海林２，王 方３（１．陕西理工大学物理与电信工程学院，陕西汉中７２３００１；２．西安电子科技大学通信工程学院，陕西西安７１００７１；３．中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北石家庄０５００８１）摘 要：数字预失真（ＤｉｇｉｔａｌＰｒｅ Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ，ＤＰＤ）是功率放大器（ＰｏｗｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒ，ＰＡ）线性化校正的主流技术之一。
ＤＰＤ两路激励信号间的时延是影响预失真算法稳定性的主要因素。
针对ＤＰＤ系统中信号间因采样而导致的时延模糊问题，基于最优化插值计算理论，在信号幅度互相关函数时延估计算法的基础上，提出了一种二次线性拟合的信号分数采样间隔时延估计算法。
由该算法的数值分析结果可以看出，当ＤＰＤ两路激励信号间的分数采样间隔时延在［－Ｔｓ／２，＋Ｔｓ／２］时，使用二次线性拟合分数时延估计算法所获得时延估计值与理论时延值之间的最大误差不大于０．０３Ｔｓ。
同时，给出了具有信号时延参数的“插值”滤波器实现的ＤＰＤ激励信号间的时域补偿方法，数值分析结果表明，采用所提的信号时延补偿算法可以获得不大于搜索法可实现的信号误差矢量幅度（ＥｒｒｏｒＶｅｃｔｏｒＭａｇｎｉｔｕｄｅ，ＥＶＭ）。
所提算法具有易于数字化实现等优点。
关键词：数字预失真；时延估计；时延补偿；插值算法中图分类号：ＴＮ７２２．７文献标志码：Ａ开放科学（资源服务）标识码（ＯＳＩＤ）：文章编号：１００３－３１０６（２０２３）１０－２２７７－０９ＤｉｇｉｔａｌＰｒｅ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎＴｉｍｅＤｅｌａｙＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎＡｌｇｏｒｉｔｈｍｓｆｏｒＵｌｔｒａＷｉｄｅｂａｎｄＳｉｇｎａｌｓＺＨＡＯＬｉｎｊｕｎ１，２，ＺＨＡＮＧＨａｉｌｉｎ２，ＷＡＮＧＦａｎｇ３（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｈｙｓｉｃｓａｎｄＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａａｎｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｚｈｏｎｇ７２３００１，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＸｉｄｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００７１，Ｃｈｉｎａ；３．Ｔｈｅ５４ｔｈＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣＥＴＣ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００８１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＤｉｇｉｔａｌＰｒｅ Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ（ＤＰＤ）ｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍａｉｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｆｏｒｌｉｎｅａｒｉｚａｔｉｏｎｒｅｖｉｓｅｏｆＰｏｗｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒ（ＰＡ）．ＴｉｍｅｄｅｌａｙｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｓｏｆＤＰＤｉｓｔｈｅｍａｉｎｆａｃｔｏｒａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｐｒｅ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎｔｈｅｏｒｉｅｓａｎｄｔｈｅｔｉｍｅｄｅｌａｙｅｓｔｉｍａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｓｉｇｎａｌａｍｐｌｉｔｕｄｅｃｒｏｓｓ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎ，ａｔｉｍｅｄｅｌａｙｅｓｔｉｍａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒｓｉｇｎａｌｆｒａｃｔｉｏｎａｌｓａｍｐｌｉｎｇｉｎｔｅｒｖａｌｂａｓｅｄｏｎｑｕａｄｒａｔｉｃｌｉｎｅａｒｆｉｔｔｉｎｇｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｔｉｍｅｄｅｌａｙｆｕｚｚｉｎｅｓｓｉｎＤＰＤ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｅｓｒｅｓｕｌｔｓ，ｗｈｅｎｔｈｅｆｒａｃｔｉｏｎａｌｓａｍｐｌｉｎｇｉｎｔｅｒｖａｌｄｅｌａｙｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｔｗｏｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｓｏｆＤＰＤｆａｌｌｓｗｉｔｈｉｎ［－Ｔｓ／２，＋Ｔｓ／２］，ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｅｒｒｏｒｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｔｉｍｅｄｅｌａｙｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｖａｌｕｅｏｂｔａｉｎｅｄｕｓｉｎｇｑｕａｄｒａｔｉｃｌｉｎｅａｒｆｉｔｔｉｎｇｆｒａｃｔｉｏｎａｌｄｅｌａｙｅｓｔｉｍａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｔｉｍｅｄｅｌａｙｖａｌｕｅｉｓｎｏｔｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎ０．０３Ｔｓ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｕｓｉｎｇａｎ“ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ”ｆｉｌｔｅｒｗｉｔｈｓｉｇｎａｌｔｉｍｅｄｅｌａｙｐａｒａｍｅｔｅｒｓｔｏｉｍｐｌｅｍｅｎｔｔｉｍｅｄｏｍａｉｎｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｓｉｎＤＰＤｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ＮｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｅｓｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｉｇｎａｌＥｒｒｏｒＶｅｃｔｏｒＭａｇｎｉｔｕｄｅ（ＥＶＭ）ｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｓｉｇｎａｌｔｉｍｅｄｅｌａｙｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｎｏｔｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｕｓｉｎｇＬＵＴｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｈａｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｅａｓｙｔｏａｃｈｉｅｖｅｄｉｇｉｔａｌｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＤＰＤ；ｔｉｍｅｄｅｌａｙｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ；ｔｉｍｅｄｅｌａｙｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ；ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ收稿日期：２０２３－０５－０６基金项目：国家自然科学基金联合基金重点项目（Ｕ２１Ａ２００９１５）；陕西省科技厅专项委托项目（２０２１ＪＣＷ１５）ＦｏｕｎｄａｔｉｏｎＩｔｅｍ：ＫｅｙＰｒｏｇｒａｍＳｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙＪｏｉｎｔＦｕｎｄｓｏｆＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（Ｕ２１Ａ２００９１５）；ＳｐｅｃｉａｌＰｒｏｊｅｃｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＰｒｏｇｒａｍｏｆＳｈａａｎｘｉＰｒｏｖｉｎｃｅ（２０２１ＪＣＷ１５）信号与信息处理０ 引言数字预失真（ＤｉｇｉｔａｌＰｒｅ Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ，ＤＰＤ）是改善功率放大器（ＰｏｗｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒ，ＰＡ）输出特性的一种技术［１－２］。
一种基于直接学习结构的数字预失真方法
一种基于直接学习结构的数字预失真方法张月;黄永辉【摘要】针对宽带信号功率放大器(PA)的非线性效应和记忆效应,提出了一种基于直接学习结构的数字预失真(DPD)方法.该方法结合牛顿法进行参数提取,降低了参数迭代次数和运算量.以20 MHz带宽的64QAM信号作为输入信号,采用记忆多项式(MP)模型的预失真器以及Wiener功放模型进行仿真.仿真结果表明,该方法能有效补偿放的非线性失真,系统经过6次迭代后,其归一化均方误差(NMSE)可达-65.83 dB,误差矢量幅度(EVM)降低到0.06％,邻道功率比(ACPR)可达-45.33 dBc.%To compensation the nonlinear distortion and memory effects of the wideband power amplifiers,a digital pre-distortion method based on direct learning is proposed. Combined with the Newton algorithm,this method can reduce the iteration numbers and the amount of calculation. The simulation is proceeded using a 20MHz 64QAM signal, taking the memory polynomial model for predistorter,and the Wiener model for power amplifier. Simulation results show that the method could achieve an outstanding performance after the 6 iterations,the system's normalized mean square error (NMSE)can reach-65.8 dB,the error vector magnitude(EVM)could reduce to 0.06％and the adjacent channel power ratio(ACPR)can reach-45.33 dBc.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2018(026)011【总页数】5页(P91-94,99)【关键词】数字预失真;直接学习结构;记忆多项式模型;牛顿法【作者】张月;黄永辉【作者单位】中国科学院大学北京100190;中国科学院国家空间科学中心北京100190;中国科学院国家空间科学中心北京100190【正文语种】中文【中图分类】TN919为充分利用有限的频谱资源，非恒定包络线性调制方式和多载波技术在卫星通信中将会获得越来越广泛的应用，这对功率放大器的线性度提出了更高的要求[1-3]。
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。
先进数字预失真理论及应用
先进数字预失真理论及应用功率放大器(Power Amplifier,PA)是无线通信系统中主要的非线性器件。
数字预失真(Digital PreDistortion,DPD)以其成本低、编程灵活等优点成为目前射频前端的主流线性化技术。
未来DPD的发展趋势主要集中在宽带应用场景下的低复杂度结构及算法研究。
模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)是DPD系统反馈回路中功耗较大、成本较高的器件之一。
本文围绕降低ADC量化精度的要求与ADC的采样速率展开研究,前者能降低系统功耗与成本,以应对基站"小型化",后者则能在降低功耗的同时降低反馈信号带宽,来应对"大带宽"的趋势。
除此之外,本文还会解决DPD系统中存在的诸多关键问题。
传统的DPD系统依赖于带宽不低于原始信号5倍且量化精度足够高的反馈信号,使得DPD在面向宽带应用的时候受到很大限制。
本文考虑降低ADC的量化精度降低到极端情况下的1比特,并对此时的DPD算法进行理论推导,证明单比特DPD系统的可行性。
同时本文对单比特DPD系统中存在的问题逐一提出了解决方案,包括基于单比特采样数据的频域时间对齐算法,迭代步长的估计,系统复杂度的分析,并通过实验测试验证单比特DPD系统的线性化性能。
此外本文在此基础上提出一种改进的单比特DPD系统,即前向建模辅助的单比特DPD参数提取方法,也被证明能够有效对宽带功放进行线性化。
在宽带场景下一方面DPD系统反馈带宽受限,另一方面传统模型精度的提升也很困难。
为此本文阐述一种采用频谱外推思想的方法,在迭代的过程中不断地用降低采样速率的反馈数据来恢复出真实的功放输出,从而能够进一步得到精确的DPD参数。
本文也对频谱外推算法的数值稳定性进行理论分析,并提出一种提高算法数值稳定性的方法。
同时考虑到硬件实现成本,本文为降低算法的计算复杂度设计出一种分段快速傅里叶变换方法来实现整个算法,极大地提升了计算效率。
TD-LTE基站产品规划研究
TD-LTE基站产品规划研究1 TD-LTE无线网络产品概述TD-LTE无线接入网位于核心网和终端之间，负责核心网和终端之间的信息交互。
由于3GPP把3G无线接入网叫做UTRAN，考虑到TD-LTE无线接入网是3G无线接入网的演进，因此TD-LTE无线接入网被称为演进型UTRAN （evolved UTRAN，E-UTRAN）。
图1是TD-LTE 无线接入网的结构框图[1]，由于TD-LTE无线接入网的扁平化架构，其无线接入网只有一种网元——eNB （enhanced NodeB，eNodeB），即“增强型NodeB”。
在TD-LTE 无线接入网的结构框图中，eNodeB和核心网的MME/S-GW之间采用S1接口，eNodeB之间采用X2接口。
eNodeB负责TD-LTE系统的接入网（E-UTRAN）部分，eNodeB除了包含R6中NodeB的全部功能外，还加入了无线资源管理和路由等功能，通常可以认为eNodeB由3G无线接入网中的NodeB和RNC合并而成。
对于TD-LTE 系统来说，鉴于其无线接入网只有eNodeB一种网元，因此TD-LTE无线网络产品也即eNodeB产品——TD-LTE基站产品。
为了提高TD-LTE系统的吞吐量，TD-LTE基站采用比以往基站设备更高的载波带宽（每载波带宽最高可以达到20 MHz）；此外，为提高频谱效率，TD-LTE基站采用了OFDM技术以及诸如MIMO、Beamforming的多天线技术。
这些技术的应用会大大提升TD-LTE系统的吞吐量，但与此同时也使TD-LTE基站产品具有高带宽、高峰均比、多射频通道、多天线的特点。
TD-LTE基站产品的特点对产品类型影响巨大，因此必须对TD-LTE基站产品类型进行研究。
此外，根据TD-LTE基站产品的设计需求，与已有的3G基站产品相比，TD-LTE基站产品具有高带宽、高频谱效率、高集成度、高功率效率的显著优点。
其中，高带宽和高频谱效率使得TD-LTE基站具有超高的吞吐量（大容量），也即TD-LTE基站具有高性能；高集成度和高功率效率使得TD-LTE基站具有更低的CAPEX和OPEX，也即TD-LTE基站具有更低的成本。
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数字预失真(DPD) 是首选的PA 线性化方法
在蜂窝基站中，功率放大器(PA)消耗的电功率比其他任何组件都多，因此就服务提供商而言，PA是增大运营支出的一个重要因素。
复杂的数字调制方法要求PA具有极高的线性，因此必须在远低于饱和区的范围内驱动功率放
大器，在这个区域内，PA的效率最高。
为了提高PA的效率，设计师使用了数字技术，以降低波峰因数，并改善PA的线性度，从而允许PA在靠近饱和区的范围内工作。
数字预失真(DPD)是首选的PA线性化方法。
数字预失真算法受到了大量关注，不过还有一个关键组件，即RF反馈接收器。
数字预失真接收器的要求
数字预失真接收器将PA的输出从RF信号转换回数字信号，是反馈环路
的一部分(参见图1)。
关键设计要求是，输入频率范围和功率大小、中频以及要数字化的带宽。
在这些要求中，有些可以直接从PA的性能规范中得出，
有些是在设计时优化的。
基带发送信号被上变频至载频，并被限定在由WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000、LTE等空中接口标准所规定的频段内。
由于DPD环路的用途是测量PA传递函数，因而不必分离载频或对数字数据进行解调。
PA非线性将产生奇数阶的互调分量，这些分量会在相邻通道和交替通道中形成频谱增生。
3阶分量出现在3倍于期望通道带宽的范围之内(见
图2)。
同样，5阶分量和7阶分量则分别处在5倍和7倍于期望通道带宽的
范围以内。
因此，DPD接通器必须获得一个与正在进行线性化处理的互调分。