削峰和数字预失真原理与运用

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1、削峰与数字预失真原理及其运用序号主要修订内容编者/修订日期版本123456789目录目录3第一章：数字预失真原理及其运用51功放线性化技术的引入52射频功放非线性失真的表征62.1射频功放中的三类失真62.2多项式系统模型72.3AM-AM&AM-PM模型82.4ACPR与EVM112.5PA的记忆效应简介112.5.1记忆效应的定义112.5.2电学记忆效应132.5.3热学记忆效应133功放的线性化技术143.1功率回退143.2前馈线性功放143.3预失真线性功放144数字预失真（DPD）原理164.1数字预失真原理164.2数

2、字预失真的实现174.2.1PA的模型184.2.2数字预失真的实现架构194.2.3DPD模型参数的自适应过程204.2.4基于LUT的数字预失真实现215DPD的运用225.1DPD在无线系统中的位置225.2DPD提高系统的指标23第二章：削峰原理及其运用246削峰技术引入的目的256.1峰均比定义及测量256.2CCDF的数学表示267削峰的主要指标277.1削峰后的PAR277.2误差矢量幅度EVM287.3峰值码域误差(PCDE)297.4邻道泄漏功率比(ACPR)298常用的削峰方法298.1单载波削峰方法298.1.1

3、基带I/Q独立和幅度削峰算法308.1.2基带预补偿削峰算法308.1.3IF硬削峰算法308.1.4匹配滤波器DIF基本削峰算法318.1.5匹配滤波IF脉冲抵消算法318.2多载波削峰方法328.2.1基带I/Q独立和幅度削峰328.2.2DIF合波后硬削峰338.2.3DIF合波后匹配滤波基本削峰方法338.2.4DIF合波后匹配滤波脉冲抵消削峰方法348.2.5DIF合波后窗函数削峰方法348.3目前主流的削峰算法369削峰CFR的运用3610术语、定义和缩略语3710.1术语、定义3710.2缩略语38第一章：数字预失真原理

4、及其运用1功放线性化技术的引入射频功率放大器（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

5、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

6、高的线性度。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。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：1：改善信号的带内（EVM）和带外(ACPR)的性能；2：提高PA的效率，从而降低系统成本，提高产品

7、竞争力。图1.1PA线性化技术的引入历程1射频功放非线性失真的表征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。1.1射频功放中的三类失真通常，A类与AB类放大器中存在着以下三类失真：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；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

8、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；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