主要内容

用于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。在第二个模拟中,射频发射机发送一个具有100 MHz带宽的5g类OFDM波形。

双正弦测试信号的DPD

打开Simulink RF Blockset模型:系统级模型PA + DPD,具有两种音调

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截点。该模型包括使用I-Q调制器到射频频率的上转换、PA模型、嗅探PA输出的耦合器和代表天线加载效应的s参数块。接收链执行下转换到低中频。注意,该系统的模拟带宽为107.52 MHz。

当拨码开关处于上位时,无需DPD即可模拟模型。

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

开启DPD算法手动开关。当切换时,TOI(三阶截距点)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表征过程中使用的是同一个FIR插补器。这是必要的,因为功率放大器模型是插值后的采样率得到的,而不是双音信号的原始采样率,而对信号进行过采样需要建模功率放大器引入的高阶非线性。

DPD系数估计器的期望幅值增益是基于功率放大器的期望增益(在PA特性过程中获得)来设定的,因为除了线性化之外,总体目标是使从DPD输入到功率放大器输出的组合增益尽可能接近预期增益。为了正确估计DPD系数,输入信号到DPD系数估计器块,PA In和PA Out,必须在时域对齐。Find Delay块验证了这一点,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,并不能产生正确的DPD系数。这是通过确保上转换和下转换步骤都有1的增益,并且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。

FIR插补器前的比例因子是为了有效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,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块完美线性化功率放大器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值除以PA表征期间观察到的插值信号的最大幅值。

该系统模型有一个计算最大归一化PA输入幅值的块。如果等于1,表示进入RF系统的基带信号的最大幅值等于PA表征过程中观察到的最大PA输入幅值。因此,如果最大归一化PA输入幅值小于1,则可以增大上述启发式方法设定的比例因子。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 Coefficient Estimator块中定义的程度和内存深度,可以在性能和实现成本之间找到最合适的折衷方案。

close_system(模型中,0)所有;清晰的

具有5g类OFDM波形的DPD

打开Simulink RF Blockset模型:系统级模型PA + DPD具有5g类OFDM波形

该Simulink模型的结构与之前的Simulink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DPD算法手动开关。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., 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.2006年10月,第54卷第10期,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。在第十一届国际信号与图像处理会议论文集(F. Cruz-Roldán和N. B.史密斯主编),第654-802号。卡尔加里:学报出版社,2009。

Baidu
map