基于查询表数字基带预失真算法探究和改进

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1、基于查询表数字基带预失真算法探究和改进　　摘要功率放大引起的非线性失真可以通过数字预失真技术进行补偿，在基于查询表的数字基带预失真算法研究中，可以通过二元函数微分法对非线性的输入和误差函数进行近似的线性表达，从而降低了运算的复杂度并提升了收敛效果。【关键词】非线性失真查询表数字预失真1引言随着数字电视进入千家万户，QAM调制解调中由于功率放大引起的非线性失真现象得到了越来越多的重视，是当前系统线性化技术的重要课题之一。运用数字预失真技术可以有效弥补QAM调制器内部对MER造成的影响，解决了信号在相位和幅度上的失真。目前在数字基带预失真（Digit

2、alPre-distortion，DPD）构架中可以使用查询表（LUT）方式，采用自适应反馈技术，对基带信号进行预扰动，实现系统的线性化特性。本文提出了一种改进的自适应查询表算法进行预失真，主要解决算法的复杂度和自适应收敛速度慢等问题。2系统模型和改进算法2.1数字预失真基本原理5预失真技术通过在放大器前插入与其幅度和相位特性相反的预失真器，来校正放大器的非线性失真。信号预先人工地产生了扩展的非线性失真，通过功率放大器的压缩实现功率放大器的线性化目标。预失真器可以放置在不同的位置，根据位置的不同可以分为三种，分别是射频预失真技术、中频预失真技术、

3、基带预失真技术，本文主要谈论基带预失真技术。基带预失真技术主要在低频区域对信号进行处理，非常适合于数字信号处理技术的运用，且使用范围较广，可采用增大量化阶数和增加采样率来抵消高阶互调失真现象。但放大器对信号幅度压缩和相位的偏移不仅仅是输入信号功率的即时函数，还一定程度上取决于上一个短暂的历史包络电平，所以存在着一定的记忆效应，这一点在实现时必须加以考虑。2.2基于查询表的系统模型基于查询表的非线性系统预失真技术[2]是通过把输入功率与复增益预调整值一一对应存储在RAM表汇总，当系统进行线性化预失真处理时，可以把输入信号作为索引指标，找到对应的复增

4、益预调整值，并把该值输出给后继电路，实现系统的线性化。在本文中采用复增益形式的预失真器来对查询表法进行改进。其中自适应的收敛目标函数为：（式1）5式中为非线性功放传输特性，为预失真器的传输特性。为达到目标函数要求，必须使：（式2）式中，（式3）是功率放大器输出函数的自变量，也代表预失真表中第n个存储单元值。在求解的过程中，可以采用二分法和线性迭代结合的自适应算法求解比较理想，可以在确定目标解的大致范围后使用收敛因子跟踪精确解，获得稳定且性能良好的预失真器。2.3改进的查询表算法假设基带信号的输入为，预失真后的输出为经过功放的输出为联立式5和式6，

5、输出对一个N维的表格，把输入信号幅度归一化后在分为N个区间，把增益系数和相移系数都储存在每个区间里，预失真的增益函数为：对调制信号进行幅度和相移调整后的输出可表示为：则功放在查询表里的误差函数可表示为：其中是数学期望函数，是输入信号幅度的包络概率密度函数（pdf）。5通过IMD可以有效说明系统的非线性程度和预失真的效果，从式11可以看出，IMD主要受到非线性传输函数、输入信号的pdf、表格的存储间隔等影响，可以把IMD作为一个无约束的优化问题来看待，表示如下：为了实现优化目标，可以采用的方法很多，如柯西—牛顿算法、线性查找法、割线法等，这些方法都

6、存在运算复杂和迭代次数过多等缺点。综合考虑运算复杂度和收敛速度两个指标，可以采取二元函数微分法近似误差函数，式中和为理想预失真与实际预失真之间的幅度和相位差值。通过公式13可以使误差函数从非线性转化为线性函数，减少了求导次数，大大降低了运算的复杂度，取得较好地运算速度。3实验仿真及结果分析为了检验改进的基于查询表的基带数字预失真算法，采用MATLAB工具进行了对比仿真试验。采用16QAM调制信号配合高斯白噪（AMGN）信道，分别采取割线法和改进的LUT预失真法进行数字预失真处理，计算得到两种方法的均方误差（MSE），画出曲线图如图所示：5可以清楚

7、看到改进的LUT方法的收敛速度要快于割线法，在迭代次数处于2到8时，两者的收敛误差值差距明显。通过实验对比，改进的查询表方法使得预失真的误差得到有效提高，收敛速度和效果有所提升。4总结本文提出了一种改进的查询法自适应数字预失真方法，通过采用二元函数微分近似地思路，对输出函数和误差函数进行了线性近似处理，大大降低了功放的IMD和运算的复杂度，提高了收敛效果，为优化预失真系统提供了参考方向。参考文献[1]张小梅，胡方明，任爱锋.基于数字预失真技术的功放线性化研究[J].计算机仿真，2012（7）.[2]杨俊.基于查找表的数字预失真算法研究及系统仿真[

8、D].云南大学，2010.[3]汪琳娜.数字预失真QAM调制下的MER研究[J].科技风，2013（7）.作者简介1.杨新，男，硕士学位