寬帶功率放大器模型和線性化技術(shù)研究.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，在現(xiàn)代通信系統(tǒng)，如WCDMA、WiMAX和WLAN等中，線性和多載波調(diào)制技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用。但是，峰均比很大的寬帶調(diào)制信號(hào)通過射頻功放時(shí)，由于射頻功放的非線性特性和記憶效應(yīng)，其輸出信號(hào)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的帶內(nèi)失真和帶外失真。為了獲得高的線性度，僅僅采用功率回退的辦法會(huì)導(dǎo)致功率放大器的效率降低。 為了提高功率放大器的線性度，同時(shí)擁有較高的效率，人們提出了多種線性化技術(shù)，比如前饋技術(shù)、反饋技術(shù)、EE&R技術(shù)、模擬

2、預(yù)失真技術(shù)和數(shù)字預(yù)失真技術(shù)等。在這些線性化技術(shù)中，數(shù)字預(yù)失真技術(shù)被認(rèn)為是最具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)，因?yàn)樗休^高的靈活性和精度。在數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)中，建立功放的行為模型和逆模型是最重要的組成部分。 本文利用非線性系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯的理論和方法，對(duì)寬帶通信系統(tǒng)中射頻功率放大器非線性特性和記憶效應(yīng)，功率放大器建模技術(shù)、功率放大器線性化技術(shù)和預(yù)失真技術(shù)等進(jìn)行了研究， 主要?jiǎng)?chuàng)新結(jié)果如下： 1）在射頻功率放大器建立行為模型中應(yīng)

3、用了幅度輸入的三層延時(shí)前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有記憶的模型。研究結(jié)果發(fā)表在東南大學(xué)學(xué)報(bào)（英文版）。 2）建立了有記憶效應(yīng)的功率放大器實(shí)數(shù)延時(shí)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，即自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)（ANFIS），為了簡(jiǎn)化模型的結(jié)構(gòu)采用了模糊c類均值聚類方法。在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上用三載波WCDMA信號(hào)對(duì)模型成功地進(jìn)行了訓(xùn)練和驗(yàn)證。比較時(shí)域和頻域的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明模型有很好的性能，歸一化均方誤差（NMSE）可以達(dá)到-38dB。研究結(jié)果將在微波學(xué)報(bào)發(fā)表。 3）設(shè)計(jì)

4、了新型的基于ANFIS的Hammerstein模型用于建立有記憶的射頻功放動(dòng)態(tài)行為模型。模型由ANFIS模型后面連接一個(gè)有限沖激響應(yīng)濾波器組成。三載波的WCDMA功放輸入和輸出信號(hào)在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上采樣后用于模型識(shí)別和驗(yàn)證。頻域和時(shí)域結(jié)果表明該模型能精確地估計(jì)寬帶射頻功放的特性。研究結(jié)果發(fā)表在IEEE MWCL，并申請(qǐng)了相關(guān)發(fā)明專利。 4）修正模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型（MANFIS）比ANFIS簡(jiǎn)單但是能提供接近非線性系統(tǒng)建模的性能。本文把M

5、ANFIS應(yīng)用于有記憶的功放建模。仿真和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明MANFIS的模型有很好的精度，相對(duì)于ANFIS，收斂速度更快，復(fù)雜度更低。相對(duì)于一些其他神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，MANFIS模型的NMSE略低一些，最后，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了MANFIS預(yù)失真的效果，對(duì)于三載波的WCDMA信號(hào)，ACPR改善超過10dB。研究結(jié)果發(fā)表在IEEE Trans． on MTT。 5）研究了基于復(fù)增益查找表的數(shù)字預(yù)失真的FPGA實(shí)現(xiàn)方法。然后研究了基于ANFIS模型的數(shù)字