主要内容

功率放大器非线性补偿的数字预失真

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。本例使用的功率放大器模型,从功率放大器特性(通信工具箱)示例模拟两种情况。在第一个模拟中,射频发射机发送两个音调。在第二个模拟中,射频发射机发送具有100 MHz带宽的类似5g的OFDM波形。

带有两个正弦测试信号的DPD

打开Simulin万博1manbetxk RF Blockset模型:系统级模型PA + DPD带有两个音调

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拦截点。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输出的耦合器和表示天线加载效应的s参数块。接收链向下转换到低中频。注意,该系统的模拟带宽为107.52 MHz。

当拨码开关处于上位时,该模型可以在没有DPD的情况下进行模拟。

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

手动开关开启DPD算法。当切换时,TOI(三阶拦截点)将显著提高。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,为了模拟功率放大器引入的高阶非线性,需要对信号进行过采样。

DPD系数估计器的期望幅度增益是根据功率放大器的期望增益(在PA表征期间获得)来设置的,因为除了线性化之外,总体目标是使DPD输入到功率放大器输出的组合增益尽可能接近期望增益。为了正确估计DPD系数,输入到DPD系数估计器块的信号PA In和PA Out必须在时域内对齐。这是由Find Delay块验证的,该块显示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系数估计器块将不能正确地观察功率放大器,也不会产生正确的DPD系数。这是通过确保上转换和下转换步骤都有1的增益和由于耦合器的损失和相移在反馈信号到达PA Out之前得到适当的补偿来实现的。

在FIR插补器前设置比例因子的目的是为了有效地利用线性化功率放大器。即使启用了DPD,也可能出现两种不希望出现的情况。相对于线性化系统的输入范围,双音信号可能非常小,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表征过程中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准确模型。我们使用下面的启发式方法来设置比例因子。

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

系统模型有一个计算最大归一化PA输入幅值的块。如果它等于1,则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,如果最大归一化PA输入幅值小于1,则可以增大上述启发式方法设置的比例因子。如果最大归一化PA输入幅值大于1,则比例因子应减小。

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,您可以在性能和实现成本之间找到最合适的权衡。

close_system(模型中,0)所有;清晰的

具有5g样OFDM波形的DPD

打开Simulin万博1manbetxk RF Blockset模型:系统级模型PA + DPD,具有5g样OFDM波形

此Simulink模型的结构与之前的Simu万博1manbetxlink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。频谱分析仪测量的是ACPR而不是TOI,我们增加了一个子系统来测量放大OFDM波形的EVM和MER。

从星座图测量可以看出,在不进行DPD线性化的情况下,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)

手动开关开启DPD算法。当切换时,平均市场汇率显著提高。

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, 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,第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。在第十一届信号与图像处理国际会议论文集(F. Cruz-Roldán和N. B. Smith, eds.),第654-802号。卡尔加里,AB: ACTA出版社,2009。

另请参阅

相关的话题