主要内容

功率放大器非线性的数字预失真补偿

这个例子展示了如何在发射机中使用数字预失真(DPD)来抵消功率放大器中非线性的影响。我们使用功率放大器的模型,得到了使用功率放大器特性(通信工具箱)示例模拟两种情况。在第一个模拟中,射频发射器发送两个音调。在第二个仿真中,射频发射机发送100mhz带宽的类5g OFDM波形。

双正弦测试信号的DPD

打开Simulin金宝appk RF Blockset模型:系统级模型PA + DPD有两个音调

该模型包括一个双音信号发生器,用于测试系统的输出参考三阶截点。该模型包括使用I-Q调制器上转换到射频频率,PA模型,嗅探PA输出的耦合器,以及代表天线加载效果的s参数块。接收器链执行下变频到低中频。注意,该系统的仿真带宽为107.52 MHz。

当拨动开关处于上位时,该模型可以在没有DPD的情况下进行仿真。

模型=“simrfV2_powamp_dpd”;open_system(模型)sim(模型)

手动使能DPD算法。当切换时,TOI(三阶截距点)得到显著改善。检查频谱分析仪中的失真测量,以验证这些结果,并查看由于DPD线性化,谐波的功率是如何降低的。

在双音信号进入DPD块或功率放大器之前,它要经过一个FIR插补器,在PA表征中使用的是同一个FIR插补器。这是因为功放模型是根据插补后的采样率得到的,而不是双音信号的原始采样率,而且为了对功放引入的高阶非线性进行建模,需要对信号进行过采样。

所需的振幅增益的DPD系数估计量是基于预期获得的功率放大器(PA期间获得表征),因为除了线性化,总体目标是使组合获得DPD功率放大器的输入输出尽可能接近预期的增益。为了正确估计DPD系数,DPD系数估计器块PA In和PA Out的输入信号必须在时域内对齐。这是由Find Delay块验证的,表明由射频系统引入的延迟为0。此外,PA In和PA Out必须是功率放大器输入信号和输出信号的准确基带表示,即没有额外的增益或相移。否则,DPD系数估计块将不能正确地观察功率放大器,也不能产生正确的DPD系数。这是通过确保上转换和下转换步骤都有1的增益和损耗和相移由于耦合器适当补偿之前的反馈信号PA Out。

在FIR插补器前面设置比例因子的目的是为了有效地利用线性化的功率放大器。即使启用了DPD,也可能会出现两种不希望出现的情况。双音信号相对于线性化系统的输入范围可能非常小,因此没有充分利用线性化系统的放大能力。或者双音信号可能太大,以至于功率放大器模型在PA表征期间观察到的范围之外工作,因此功率放大器模型可能不是物理设备的精确模型。我们使用以下启发式方法来设置比例因子。

假设DPD块完美地将功率放大器线性化以实现预期的幅值增益,那么DPD块允许的最大输入幅值应该是PA表征过程中观察到的功率放大器的最大输出幅值除以预期的幅值增益。DPD块之前的比例因子应该是DPD块允许的最大输入幅度除以PA表征期间观察到的插值信号的最大幅度。

系统模型有一个计算最大归一化PA输入振幅的块。如果它等于1,意味着进入射频系统的基带信号的最大幅值等于PA表征期间观察到的最大PA输入幅值。因此,如果最大归一化PA输入幅值小于1,则上述启发式方法设置的比例因子可能会增大。如果最大归一化PA输入幅值大于1,则应减小比例因子。

set_param([模型/手动开关的],“行动”' 1 ') sim(模型)

通过改变DPD系数估计器块中定义的程度和内存深度,可以找到性能和实现成本之间最合适的折衷。

close_system(模型中,0)所有;清晰的

带有类似5g的OFDM波形的DPD

打开Simulin金宝appk RF Blockset模型:具有类似5g OFDM波形的系统级模型PA + DPD

该Simulink模型的结构与之前的Simu金宝applink模型相同。被放大的信号现在是类似5g的OFDM波形,而不是双音信号。频谱分析仪测量ACPR而不是TOI,我们增加了一个子系统来测量放大的OFDM波形的EVM和MER。

在不进行DPD线性化的情况下,从星座图测量可以看出,系统的平均调制误差比为24.4 dB。

模型=“simrfV2_powamp_dpd_comms”;open_system(模型)sim(模型)

手动使能DPD算法。当切换时,平均MER显著改善。

set_param([模型/手动开关的],“行动”' 1 ') sim(模型)

close_system(模型中,0)所有;清晰的

选定的参考书目

  1. Morgan, Dennis R., Ma Zhengxiang, Jaehyeong Kim, Michael G. Zierdt和John Pastalan。功率放大器数字预失真的广义记忆多项式模型。IEEE信号处理汇刊.第54卷第10期,2006年10月,3852-3860页。

  2. Gan, Li和Emad Abd-Elrady。使用直接和间接学习架构的记忆多项式系统的数字预失真。在第十一届IASTED信号与图像处理国际会议论文集(F. Cruz-Roldán和N. B. Smith主编),第654-802期。卡尔加里:AB出版社,2009。

另请参阅

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