基于记忆多项式模型的数字预失真器FPGA实现.pdf

在无线通信领域，随着频谱资源的日益紧张，高频谱利用率和宽带宽通信体制的出现，如16QAM调制、OFDM调制等，对功率放大器（功放）的线性度要求变得更高。当功放工作在接近饱和点时，信号会遭受严重的带内失真和带外失真，这将导致信号星座图扩散、偏转，进而增加误码率，同时信号频谱扩展也会对邻信道产生干扰。为解决功放效率与线性度之间的矛盾，提升通信系统的性能，采用了预失真技术。预失真技术利用在功放前级联一个预失真器来减少信号失真，它与功放的非线性特性相反，使得功放的输入输出在整体上表现为线性关系。 预失真器的设计通常基于记忆多项式模型，因为这种方法可以有效解决大带宽信号的功放记忆效应问题。记忆多项式模型能够对功放的非线性特性进行有效的建模，以此来改善信号质量。 在硬件层面，数字预失真的实现可以依赖于FPGA（现场可编程门阵列）。FPGA是可编程逻辑设备，具有较高的灵活性和并行处理能力，非常适合于进行数字信号处理任务。FPGA能够实现复杂的数学运算，如矢量内积模块可用于执行数字预失真运算。除此之外，通过使用延时单元和二叉树求和结构，可以在减少乘法器的硬件消耗的同时，也减少了预失真器的延时，提升了系统的整体性能。 从给定文件的【部分内容】中可以提取以下知识点： 1. 预失真技术的原理：该技术通过在功放前级联一个与功放特性相反的预失真器来实现信号的线性化，以减少功放非线性带来的带内和带外失真。 2. 功放的线性化技术：包括前馈法、反馈法、LINC法和预失真法，其中预失真法因为其与数字信号处理和自适应技术相结合的便利性，以及调试简单、适应性好和高带宽特性，在现代通信领域越来越受到重视。 3. 记忆多项式模型：这是处理功放记忆效应的一种有效模型，尤其适用于大带宽信号，能够对功放的非线性特性进行建模，以减少失真。 4. FPGA硬件实现：FPGA的高灵活性和并行处理能力使其成为实现数字预失真运算的理想选择。实现中，可以采用矢量内积模块进行运算，使用延时单元和二叉树求和结构来优化硬件设计。 5. 系统性能的提升：通过FPGA实现的记忆多项式预失真器可以在硬件层面显著减少邻道干扰（ACPR），并有良好的预失真补偿效果，有效提升信号质量。 文件【部分内容】中提供了关于数字预失真系统原理框图的信息，说明了输入信号经过预失真器处理后，再进入非线性功率放大器，预失真器和功率放大器的特性曲线共同作用，使得输出信号呈现线性的关系。此外，通过联机测试结果表明，该预失真器能够将信号邻道干扰（ACPR）改善约18dB，显著提升了预失真补偿效果。 总结来看，数字预失真技术结合记忆多项式模型在FPGA上的实现，是一种针对功放非线性特性和记忆效应的先进线性化解决方案，不仅技术上可行，而且具有良好的工程应用前景。