主要内容

数字预期以补偿功率放大器非线性

此示例显示了如何在发射机中使用数字预性(DPD)来抵消功率放大器中非线性的影响。我们使用使用该模型的模型功率放大器表征(通信工具箱)模拟两种情况的示例。在第一个模拟中,RF发射器发送两个音调。在第二个模拟中,RF发射器以100 MHz带宽发送5G样的OFDM波形。

带有两个正弦测试信号的DPD

打开Simulin金宝appk RF模块模型:带有两个音调的系统级型号PA + DPD

该模型包括一个两色调信号发生器,用于测试系统的输出引用的三阶截距点。该模型包括使用I-Q调制器,PA模型,嗅探PA输出的耦合器的向上转换到RF频率的,以及代表天线载荷效果的S参数块。接收器链的下调到低中间频率。请注意,该系统的模拟带宽为107.52 MHz。

当切换开关处于UP位置时,可以在没有DPD的情况下模拟该模型。

模型='simrfv2_powamp_dpd';Open_System(模型)SIM(模型)

将手动开关切换为启用DPD算法。切换后,TOI(三阶截距点)会显着改善。检查频谱分析仪中的失真测量值以验证这些结果,并通过DPD线性化如何降低谐波的功率。

在两色调信号进入DPD块或功率放大器之前,它会通过FIR插造器,即PA表征期间使用的相同的FIR内插器。这是必要的,因为插值后获得了动力放大器模型,而不是两色调信号的原始采样速率,并且对信号进行过采样,以建模功率放大器引入的高阶非线性。

DPD系数估计器的所需振幅增益是根据功率放大器的预期增益(在PA表征中获得的)设置的,因为除线性化外,总体目标是使DPD输入到功率放大器的组合增益使得合并的增益输出尽可能接近预期增益。为了正确估计DPD系数,必须在时域对齐DPD系数估算器块,PA IN和PA OUT的输入信号。查找延迟块证实了这一点,该块表明RF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系数估计器块将无法正确观察功率放大器,也不会产生正确的DPD系数。这是通过确保上转换和下调步骤的增益为1的,并且在反馈信号到达PA之前,对耦合器的损失和相移得到了正确的补偿。

FIR插值器前面的比例因子的目的是帮助有效利用线性化功率放大器。即使启用了DPD,也可能发生两个不良情况。相对于线性化系统的输入范围,两色调信号可能非常小,因此使线性化系统的扩增能力不足。或两色调信号可能如此之大,以至于功率放大器模型在PA表征期间观察到的范围之外运行,因此功率放大器模型可能不是物理设备的准确模型。我们使用以下启发式方法来设定量表因子。

假设DPD块完美地线性地线性地线性化了功率放大器以达到预期的幅度增益,那么DPD块允许的最大输入幅度应为PA表征期间观察到的最大功率振幅输出振幅除以预期振幅增益。然后,DPD块之前的尺度因子应为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。

系统模型具有一个计算最大归一化PA输入幅度的块。如果等于1,则意味着进入RF系统的基带信号的最大幅度等于PA表征期间观察到的最大PA输入幅度。因此,如果最大归一化的PA输入幅度小于1,则可以增加由上述启发式方法设定的比例因子。如果最大归一化的PA输入幅度大于1,则应减少比例因子。

set_param([模型'/手动开关'],,'行动',,,,'1')SIM(模型)

通过更改DPD系数估算器块中定义的学位和内存深度,您可以在性能和实施成本之间找到最合适的权衡。

CLOSS_SYSTEM(型号,0)关闭全部;清除

DPD具有5G样波形的5G

打开Simulin金宝appk RF模块模型:系统级型号PA + DPD,具有5G的OFDM波形

此Simulink模型的结构与先前的Simu金宝applink模型相同。现在,放大的信号是5G样的OFDM波形,而不是两色调信号。频谱分析仪测量ACPR而不是TOI,我们添加了一个子系统来测量DM波形扩增的EVM和MER。

没有DPD线性化,该系统可实现24.4 dB的平均调制误差比,从星座图测量中可以看出。

模型='simrfv2_powamp_dpd_comms';Open_System(模型)SIM(模型)

将手动开关切换为启用DPD算法。切换后,平均MER会显着改善。

set_param([模型'/手动开关'],,'行动',,,,'1')SIM(模型)

CLOSS_SYSTEM(型号,0)关闭全部;清除

选定的参考书目

  1. Morgan,Dennis R.,Zhengxiang MA,Jaehyeong Kim,Michael G. Zierdt和John Pastalan。“功率放大器的数字预期的广义记忆多项式模型。”IEEE®交易信号处理。卷。54,第10号,2006年10月,第3852–3860页。

  2. Gan,Li和Emad Abd-Elrady。“使用直接和间接学习体系结构的内存多项式系统的数字预期。”在第十一IASTED国际信号和图像处理会议论文集(SIP)(F. Cruz-Roldán和N. B. Smith编辑),第654-802号。卡尔加里,AB:ACTA出版社,2009年。

也可以看看

相关话题