無線通信射頻功率放大器非線性失真優化設計研究

羅煜相　歐振崇

摘 要 在構建的寬帶無線通信系統當中，功率放大器是一種重要的構件，因此，要想進一步的提升系統的功率，就需要在系統當中選擇高功率的放大器。放大器有著非線性的特征，因此，在發出的信號方面會有著一定的非線性失真，而這種非線性，會使得信號帶失真、帶外頻譜進一步擴大，因此會對傳輸信號產生一定的影響。為此，本文就無線通信射頻功率放大器非線性失真進行優化設計，進而提升信號的穩定性。

關鍵詞 無線通信射頻;功率放大器;非線性失真;放大器模型

前言

為了進一步提升對頻譜的利用率，就需要在無線通信系統當中，采用高頻譜調制的形式，例如可以使用正交頻分復用的方式。這非恒定包絡的調制，能夠具備著寬頻帶下進行信號的傳感數，同時還具備著高峰均比的特征。而當功率放大器在對高峰均比進行信號的放大時，其放大器會在保護區域中，出現非線性飽和的失真現象。但是使用的數字預示值只能夠有效對在飽和點內的非線性特征起到改善的作用，而對于飽和區之上的非線性，只能夠用峰均比來對其進行制約。

1創建模型

1.1 功放線性概述

采用功放線性化，主要是采用預失真技術的形式，在PA之前，采用同PA非線性模塊相反的預失真器進行插入，而后在預處理輸入信號之后，便可以傳輸到PA之內，進而實現AM/AM以及AM/PM的失真補償，并且在DPD以及PA級聯之后，其輸入以及輸出的信號均具備著有線性的特征。在創建出的模型當中，其數字預失真技術會在當中的輸出以及輸入均實現數字基帶信號類型，因此對其數字預失真的結構進行優化設計，可以從使用快速以及收斂的自適應算法著手，對其PA模型進行準確的計算求逆。同時，在寬帶的OFDM之中，數字預失真的具體結構上，無法很好的對高分均值比的信號飽和失真，進行有效的補償。

1.2 HPA模型

從功率放大器的具體功能性進行分類，其選用的功率放大器建立起來的模型有著兩種不同的類型，分別為記憶模型以及非記憶模型。在4G網絡通信環境下，在進行記憶模型的選擇上，可以選擇記憶多項式模型、Weiner模型等，其中Weiner模型具有良好的優勢性，能夠較為準確地反映出非線性系統的簡便性的記憶效果，之后信號便可以通過記憶非線性系統進行信號的輸出。在該模型下，能夠對功率放大器的記憶效應以及非線性特征進行描述，同時該模型的復雜程度，會伴隨著具體的階數的提升而提升，為此需要對其模型進行進一步的優化設計[1]。

1.3 預失真模型

這種模型的建立，主要是通過采用記憶多項式的模型，而這模型相比較其他幾種，在計算的復雜性以及準確性方面具有良好的優勢。

2自適應數字預失真

2.1 自適應提取計算

在對自適應數字預失真進行自適應參數的提取的過程中，主要是需要對自適應算法模塊進行實現，其中需要含功放輸出等一系列縮小信號、功率放大器的實際輸入信號以及期望輸出信號進行分析。之后再對其訓練器進行模擬功放，之后得到后逆差，而在訓練器的選擇上，采用記憶多項式模型。在傳統的自適應計算當中，主要是利用LMS算法進行函數偏差的降低，雖然長期以來訓練器當中的輸出，一直同功率放大器當中的輸入保持接近，但是為了進一步降低函數的偏差，還是需要將LMS計算的方式應用到最小平方差的偏差計算當中，以此來獲取到目標函數值。同時，可以在系統當中對其權系數進行參數的調節，進而使得恒變函數實現最小值。LMS算法當中，主要是利用步長因子，來對計算速度進行調節，并且訓練器當中，還需要對其記憶多項式當中的參數進行完整的拷貝，輸入到預失真器當中，進而可以保障功放非線性特征下，進行準確度較高的求逆。

2.2 算法優化

由于LMS算法其收斂程度，會受到步長以及初始參數敏感的影響，因此收斂速度方面，會受到同數據有關的矩陣特征參數的影響。同時在特征的參數分散過程中，其收斂的實際速度也會影響到計算。因此，為了保障能夠很好地避免初始參數會對LMS造成一定的影響，就需要將一定量的訓練數據，同預算權向量參數進行相關計算，之后再使用LMS算法進行優化參數的計算。在具體的實踐當中，則需要通過LMS的計算方式，來進行迭代，一直到收斂位置。研究人員在對LS計算的過程中分析得出，在矩陣以及矩陣逆時的計算當中，隨著矩陣維數的提升，需要進行的計算量參數也有著明顯的提升，但是在維度較小的矩陣計算當中，還是保持著較小的計算量，為此需要相關研究人員特別注意[2]。

3預失真和改進峰均比抑制聯合

在設計出的數字預失真系統當中，其需要在高峰制信號傳輸當中，進行放大器的設置，為此參數的壓擴進行相應的變化，進而將剩下的峰值全部去除，進而避免對一些錯誤代碼的傳輸。

4結束語

綜上所述，在對其進行詳細的分析之后，需要在聯合機構上進行自適應算法的優化，并提出了LS-LMS算法，這樣便可以很好地抑制內失真以及向外頻產生的一定擴展，進而降低了數字預失真在信號傳輸過程中的收斂效率，大大提升了DPD的實際性能。

參考文獻

[1] 王楠.無線通信技術發展下探討射頻功率放大器線性化技術的應用[J].數字技術與應用，2020，38（6）：24-25，28.

[2] 陳國海.無線通信中高效發射機線性化技術分析[J].現代工業經濟和信息化，2019，9（5）：108-109.

作者簡介

羅煜相（1980-），男，廣東廣州人;學歷：大學本科，職稱：無，現就職單位：中國電子科技集團公司第七研究所，研究方向：無線傳輸、系統設計。