主要内容

补偿功率放大器非线性的数字预失真

这个例子展示了如何使用数字预失真(DPD)在发射机抵消非线性的影响,在一个功率放大器。我们使用一个功率放大器的模型,得到使用功率放大器特性(通信工具箱)模拟两种情况的示例。在第一个模拟中,射频发射机发送两个音调。在第二个仿真中,射频发射器发送一个类似5g的OFDM波形,带宽为100 MHz。

双正弦测试信号DPD

打开Simulin金宝appk RF Blockset模型:系统级PA + DPD两种音调

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拦截点。该模型包括使用I-Q调制器对射频频率进行上转换,PA模型,一个耦合器来嗅闻PA的输出,以及一个s参数块表示天线加载效应。接收链执行下转换到低中频。注意,本系统的模拟带宽为107.52 MHz。

当拨动开关处于上位时,该模型可以在无DPD的情况下进行模拟。

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

开启手动开关,开启DPD算法。当切换时,TOI(三阶截距点)显著提高。检查频谱分析仪中的失真测量,以验证这些结果,并看看功率的谐波是如何减少的DPD线性化。

在双音信号进入DPD模块或功率放大器之前,它经过一个FIR插值器,在PA表征过程中使用的相同的FIR插值器。这是必要的,因为功率放大器的模型是插值后的采样率,而不是双音信号的原始采样率,建模功率放大器引入的高阶非线性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系数估计块的输入信号PA In和PA Out必须在时域对齐。Find Delay块验证了这一点,它表明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精确基带表示,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,不会产生正确的DPD系数。这是通过确保上转换和下转换步骤的增益为1,以及在反馈信号到达PA Out之前适当补偿耦合器造成的损耗和相移来实现的。

FIR插补器前的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,导致功放模型工作在PA表征期间观察到的范围之外,因此功放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模块将功率放大器完美线性化,以实现预期的幅值增益,则DPD模块允许的最大输入幅值应为PA表征过程中观察到的最大功率放大器输出幅值除以预期幅值增益。DPD块之前的比例因子应该是DPD块允许的最大输入振幅除以PA表征过程中观察到的插值信号的最大振幅。

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,这意味着进入射频系统的基带信号的最大振幅等于PA表征过程中观察到的最大PA输入振幅。因此,当归一化PA输入幅值的最大值小于1时,可以增加上述启发式方法设置的比例因子。当归一化PA输入最大振幅大于1时,应降低比例因子。

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

通过改变DPD Coefficient Estimator块中定义的度数和内存深度,可以在性能和实现成本之间找到最合适的折衷。

close_system(模型中,0)所有;清晰的

具有类似5g OFDM波形的DPD

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

本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一个类似5g的OFDM波形,而不是一个双音信号。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后的OFDM波形的EVM和MER。

从星座图测量可以看出,在没有DPD线性化的情况下,系统的平均调制误差率为24.4 dB。

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

开启手动开关,开启DPD算法。当切换时,平均MER显著提高。

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., Zhengxiang Ma, 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,第3852-3860页。

  2. 甘,李,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国际信号与图像处理会议论文集(F. Cruz-Roldán和N. B. Smith主编),第654-802号。卡尔加里,AB:学报,2009。

另请参阅

相关的话题