预失真技术研究发展综述

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1、预失真技术研究发展综述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⑴。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，又具冇现实意义。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

2、性化技术目前，关于功放线性化技术己经岀现了很多方法，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⑵。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，这种方法多用丁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⑶。而目

3、前流行的预失真技术则是能够完全适应IMT2000第三代移动通信系统的高精度、高频率以及较高带宽的耍求，是移动通信手持移动便携设备发射接受系统屮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，由丁基带预失真技术不涉及到难度较大的射频信号处理，月•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⑷、屮频预失真⑴和基带预失真⑹三种方法。射

4、频预失真需耍使用射频非线性冇源器件，对英控制和调整较困难，频谱再生分量改善较少，高阶频谱分量抵消困难，线性指标低。中频预失真的核心部分采用数字部件进行非线性和自适应控制，而采用模拟电路在屮频部分实现预失真。基带预失真在基带处理，通过DSP实现预失真器，相对丁中频系统，硬件电路简单且便于数字信号处理，是目前广泛使用的预失真技术。目前，关于数字预失真主要有两大类技术:基于查询表(Look■叩Table,LUT)和基于多项式的方法，这两大类方法各冇优势，适用于不同应用场合。3查询表预失真技术查询表预失真技术是把放大器的输人功率(或幅度)作为查询表的索引指针

5、，把功率放大器的复增益预调整值作为指针对应内容存储在RAM表屮，工作时根据输人信号的功率或幅度信息查找英对应预调整值，并将其输出给后继电路,达到线性化的目的。查询表预失真技术包描查询表采取的形式、查询表的指针方式、地址索引方式及查询表内容更新所采用的自适应算法。查询表可以是一维表⑹或二维表⑺。二维表使用输人信号的两个正交分量I,Q作为表的查询索引地址，并以此来初始化或输出相应的输出信号。二维表要根据信号I,Q分量量化级别数的平方来确定表的大小，较高精度要求时，表的空间就很大。另外，当查询表初始化时或表中内容需要大的更新时，就需要大量的采样数据，初始化

6、时间或更新时间就较氏。相对于一维表，其优点是可以省去对信号进行的直角坐标和极坐标间的相互转换，这有利于减小数字信号处理器(DSP)的运算量。另一种查询表形式是一维表:两个一维表分别用来纠正幅度失真和和位失真,由于把幅度特性和相位特性的收敛彼此分开了，因此能取得十分满意的效果［叽另外，一维表述可通过釆用插值等方法来改进它的性能，与二维表相比大大减少了查询表的空间，但采用一维表的缺点就是要对信号进行儿次极坐标和直角坐标间的相互转换，这就增加了DSP的运算量。功率法和幅度法是查询表常见的索引方法。功率法采用信号的功率，即信号幅度的平方来索引表的内容，这种方

7、法不等间隔地分配查询表的存储单元，对大信号分配的查询表单元密度高，对小信号分配的单元相对稀疏，其结构相对简单，计算快速，硬件实现较为容易，主要计算单元只是乘法器和加法器［%然而，功率法冇一个显著缺点:表的单元在分配时按照信号的平方，这样，对小信号分配的单元过于稀疏。幅度法用信号的幅度作为表的索引，对大小信号等间隔平均分配表的单元，同功率法相比，在单元分配问题上的效率更高，分配更合理;而硬件实现上需耍更多的计算单元，计算量较大。业界多数认可幅度法。4多项式预失真技术多项式预失真技术主要通过某种函数形式，用计算的方法来得到原输人信号经过预校止器的对应输岀

8、，这种方法由于节省了用于查询表的RAM存储片而受到不少的关注和垂青。在基于多项式的预失真理论研究中，确定一个