博(硕)士学位论文开题报告表

电 子 科 技 大 学

（硕）士学位论文开题报告表

班 学 号： 201040201004

姓 名： 秦秀常

论文题目：射频功率放大器数字预失真技术

研究与仿真

指导教师： 钟洪声

学科专业： 电路与系统

所在学院： 电子工程学院

电子科技大学研究生院制表

2012年 1 月 3日填

填 表 说 明

1.研究生须认真填写本表相关内容。

2.凡所列栏目填写不下的，可以另加附页，页码按第1页起连续顺序编排。 3.本表采取双面复制（复印），且保持原格式不变，纸张限用 A4（页边距为上、下：2.5cm, 左为2.6cm,右为2.1cm；字体为宋体小四，行间距为18磅，为保证表格的整体美观，可适当调整行间距。），装订要整齐。

4.开题报告完成，此表经相关人员签字后，须交学院研究生教务秘书保存。 5.交表时，保证表格规范、美观，不要随意把表格断页；本页（说明页）不需打印。

一、学位论文研究内容

班学号：201040201004 学位论文题目 姓名：秦秀常 入学时间：2010.8.26 射频功率放大器数字预失真技术研究与仿真 学位论文的课题来源： 1.纵向 √ 2.横向 3.自拟 学位论文类型： 1.基础研究 2.应用基础研究 √ 3.应用研究 学位论文研究内容 论文主要研究内容 1、在MATLAB环境中，对功率放大器非线性模型进行建模，包括无记忆功放模型以及Wiener和Hammerstein等有记忆功放模型。 2、针对功率放大器非线性模型，分别采用NG迭代算法、LS/SVD算法和LR/NG算法对Hammerstein预失真器进行参数辨识。 3、针对NG算法对初值的敏感性，提出LR/NG算法，以提高系统的计算精度并有效避免局部收敛问题。 4、根据仿真结果，对预失真器的性能进行分析、比较。 论文内容安排 论文共八个部分，各部分内容安排如下： 第一部分主要对射频功率放大器数字预失真技术进行简要的概述，介绍课题的研究背景以及目的和意义，并对射频功率放大器线性化技术的研究现状进行阐述，说明射频功率放大器线性化技术在现代无线通信领域中的重要性。 第二部分主要介绍射频功率放大器的非线性特性，研究功率放大器线性化技术的必要性和重要性，并在后文所建立的预夫真器进行性能比较时提供分析依据。 第三部分研究无记忆功率放大器数学模型和有记忆功率放大器数学模型，以及自适应预失真器参数的识别算法，为构建功率放大器数学模型和预失真器模型提供理论依据。 第四部分在MATLAB环境下构建无记忆效应的幂级数功率放大器模型以及具有记忆效应的Wiener功率放大器模型和Hammerstein功率放大器模型，并采用NG迭代算法和LS/SVD（最小二乘／奇异值分解）算法，分别给出Hammerstein自适应预失真器的设计方案，以及采用LR线性回归算法和LR与LMS相结合的算法，分别给出Wiener自适应预失真器的设计方案。 第五部分研究LMS (LMS，Least-mean-square)算法和变步长LMS算法，得到了新的变步长LMS算法。通过理论分析证明新算法的稳定性和收敛性。。 第六部分研究归一化LMS算法，改进算法对输入信号进行归一化处理同时引用带遗忘因子的函数，通过理论分析证明改进算法的稳定性和收敛性。 第七部分阐述RLS算法的基本原理，并将算法用于预失真放大器的仿真。 第八部分阐述仿射投影算法的基本原理，并将算法用于预失真放大器的仿真。 1

二、学位论文研究依据

学位论文的选题依据和研究意义，以及国内外研究现状和发展态势（应有2000—3000字），主要参考文献 1、课题的研究依据 无线通信技术在过去十年中有了突飞猛进的发展。通信技术的发展不仅改变了人们的通信方式，也在一定程度上改变了人们的生活方式。高数据传输速率，高频带利用率的第三代移动通信技术已经发展成熟，现在世界各国正在进行第四代通信技术的研究。射频功率放大器是无线通信系统中最关键和最昂贵的器件，也是最主要的非线性源。非恒定包络的线性调制信号通过非线性放大器后将会产生互调失真，造成频谱扩展，落于信道带内的失真增加了误码率，同时产生邻道干扰(ACI Adjacent Channel Interference)，减小系统的频带利用率。因此，新一代通信技术对功率放大器的线性度提出了很高的要求。除此之外，同步数字微波传输系统和高清数字电视系统也对放大器的线性度提出了苛刻的要求。因此，线性功率放大器设计技术已经成为通信系统的关键技术。数字预失真技术是功放线性化技术中最热门的技术。 随着无线用户的飞速发展和宽带通信业务的开展，通信频段变得越来越拥挤，在设法提高频谱效率的同时，希望提高功率效率，使用最小的功率来保持每个信道的有效链接，同时保证对相邻频段的用户产生最小的干扰，即必须在所规定的频段内传送信号。并且为了充分利用频率资源，提高系统的传输速率，线性调制技术如正交移相键控(QPSK)、十六进制正交振幅调制(16QAM)及多载波调制技术如正交频分复用(OFDM)、WCDMA等得到了越来越广泛的应用。但通信系统中的非线性器件必定会使发送信号产生非线性失真，从而对相邻信道产生不同程度的干扰。对于一个高功率的射频发射机而言，这些失真信号虽然比所要输出的信号小许多，但是它的绝对值还是很大，会对系统产生干扰，因此必须把它控制在一定的范围内。 功率放大器是通信系统中非线性最强的器件之一，其非线性失真会对无线通信系统产生诸多不良影响。它会使输出信号星座图的实部和虚部发生偏移，使眼图的眼睛闭合，导致频谱扩展而干扰邻道信号并恶化误码率。此外，失真还使系统的数据率下降，进而使系统的容量降低，或使系统信道频率间距变大而使系统的频谱利用率下降。不仅如此，功率放大器在基站中的成本比例约占1/3，这样如何有效、低成本地解决射频功率放大器的线性化问题就显得非常重要。基于这些原因射频功率放大器的线性化技术成为一个广泛活跃的研究领域。 2、课题的目的和意义 随着无线通信技术的快速发展，为了在有限的频率范围内容纳更多的通信信道，广泛采用具有频谱利用率较高的线性调制和宽带通信的传输技术。在现代数字通信系统中，多采用QPSK或16QAM的调制方式。这些调制方式要求射频系统具有很好的线性特性，否则将会导致已调制矢量信号的幅度和相位出现偏差，同时导致频谱扩展，对邻道信号产生干扰，导致误码率的恶化。射频器件的非线性失真将恶化宽带数字传输系统的性能。这就对射频信号处理系统的线性度要求越来越高。 因此，必须寻求一种高效率失真矫正技术来弥补其非线性所造成的影响，进而提 高系统的线性度，这样才能满足不断发展的通信技术要求。 一般来说，功率放大器设置在发射机天线的前级，作用是将已调制信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，对无错误的数据进行解调并且不干扰相邻信道的通信。设计功率放大器时，如何避免失真是关键问题，我们要求功率放大器的输入信号尽量无失真地放大。若信号失真，高频信号的载波数据就会有损失。功率放大器是射频系统的关键部件，也是产生非线性的主要部件，因此改善功率放大器的线性化研究具有重大意义。 3、射频功率放大器线性化技术的研究现状 目前，国内外从学术界到企业界都对射频功率放大器的线性化技术研究十分重视。国内的东南大学、浙江大学、电子科技大学等高校都对这项技术开展了研究工作，但由于起步较晚，基本上2000年后才有这方面的研究论文发表。国内工业界只有华为、中兴少数公司有这方面的发明专利。国外学术界对这方面的研究广泛而深入，上世纪八十年代就有研究成果发表。Intersil、Maxim等公司都有专用的预失真芯片，安捷伦的射频设计软件ADS也集成了功率放大器线性化设计模块。而国内市场上的功率放大器模块在设计上基本上采用了功率回退法，这样就造成了射频功率放大器的效率低下，电源利用效率一般仅仅在1%～5%左右。所以很有必要对射频功率放大器进行深入研究，更重要的是把理论研究成果转化为市场上有竞争力的产品，使我国在第三代移动通信市场上处于领先地位。 如何实现射频功率放大器的高效率和高线性度是射频功率放大器设计制作的基本出发点。为此国内外的研究人员做了大量工作，从理论分析到实验分析都有量的研究成果出现。总结起来对射频功率放大器的线性化方法主要有两种：一个是输入功率回退的方法，另一个是采用外都电路来矫正功率放大器的非线性特性。 功率回退法是目前市场上现有功率放大器模块设计的主要设计方法，它用大功率的管子作小功率用，即用牺牲功率放大器效率的方法来提高线性度。这种方法就是将输入功率降低使功率放大器工作在线性区域。从经济利益方面考虑，能提供如此大功率的放大管价格是非常昂贵的。基于此原因，功率回退所能获取的互调是有限的，随着功率的进一步增高，仍旧依靠功率回退是不能解决问题的。 采用适当的外部电路来改善功率放大器的线性度是比较切实有效的。这其中主要包括三种功放线性化技术：前馈技术，反馈技术和预失真技术。其中，预失真技术具有电路形式简单、调整方便、效率高、造价低等优点。目前，预失真线性化技术大体可分为数字预失真和射频模拟预失真两种方法。数字预失真技术广泛采用了数字信号处理的硬件和软件来实现，大多数是在基带信号频谱内进行的预失真处理。 预失真技术是一种广泛使用的射频功率放大器线性化技术，它分为射频预失真、中频预失真和基带预失真3种。根据预失真器处理信号的形式，又可以分为模拟预失真技术和数字预失真技术。 数字预失真技术是指在数字域内完成信号预失真处理的技术，一般有两种实现方式，基于非线性射频功率放大器的参数模型实现和基于查找表方式实现。查询表预失真技术是把放大器的输入功率（或幅度）作为查询表的索引指针，把功率放大器的复增益预调整值作为指针对应内容存储在RAM表中，工作时根据输入信号的功率或幅度信息查找其对应预

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