利用数字预失真线性化宽带功率放大器利用数字预失真线性化宽带功率放大器
在无线系统中，功放(PA)线性度和效率常是必须权衡的两个参数。工程师都在寻找一种有效而灵活的基于
Volterra的自适应预失真技术，可用于实现宽带RF功放的高线性度。本文将概述不同数字预失真技术，介绍一种
创新性DPD线性化电路特有的自适应算法。 在无线系统中，功放(PA)线性度和效率常是必须权衡的两个参
数。幸运的是，基于Volterra的自适应数字预失真(DPD)线性化电路可以使无线系统中的射频PA达到高线性度高
效率。这种自适应数字预失真方案扩展了功放的线性范围，同时波峰因数有降低，可以更强力驱动射频PA，而
且效率更高，同时满足传输谱效率要求及调制精度要求。 这种新型数字前置补偿器
在无线系统中，功放(PA)线性度和效率常是必须权衡的两个参数。工程师都在寻找一种有效而灵活的基于Volterra的自适
应预失真技术，可用于实现宽带RF功放的高线性度。本文将概述不同数字预失真技术，介绍一种创新性DPD线性化电路特有
的自适应算法。
在无线系统中，功放(PA)线性度和效率常是必须权衡的两个参数。幸运的是，基于Volterra的自适应数字预失真(DPD)线
性化电路可以使无线系统中的射频PA达到高线性度高效率。这种自适应数字预失真方案扩展了功放的线性范围，同时波峰因
数有降低，可以更强力驱动射频PA，而且效率更高，同时满足传输谱效率要求及调制精度要求。
这种新型数字前置补偿器已经集成到了德州仪器公司的GC5322型集成发射方案中。几百万门专用信号处理器(ASSP)采
用0.13微米CMOS工艺制造，并且包含了数字上转换、振幅因数降低以及数字预失真。这种“调制不可知”处理器支持30 MHz信
号带宽。对第三代(3G)手机信号，可以降低峰值功率与平均功率之比(PAR)达6dB。对正交频分复用技术(OFDM)，可以改进4
dB，同时满足邻近信道功率比(ACPR)和误差矢量幅值特性。可以修正高达11阶的非线性并达到200 ns的PA存储效应。对多
种射频PA拓扑，一般可改善ACPR 超过20dB，并且功率效率提高4倍以上，对一般基站，静态功率损耗可降低60%之多。这
种灵活的基于Volterra的预处理器可以为多种射频架构、调制标准和信号带宽而优化。
像用在3G和其它新兴空中接口标准中的非恒定包络调制方案在谱上更高效，但峰均信号比更高，PA的回退必然更高。这
样就降低了PA效率并增加了基站的冷却和运行成本。功效低一些的射频PA一般占总基站系统成本的30%，对环境影响相当显
著。随着向“绿色”的不断发展，能源效率高的技术与不断增加的能源成本、以及目前不断提高的谱效率和及信号带宽要求，还
有正在发展的标准结合起来，使功放线性度成为下一代基站的关键设计问题。多年来，提出并实施了大量的功放线性化技术，
如射频前馈、射频后馈以及RF/IF预失真和后失真。其中，与传统模拟/射频线性化技术相比，自适应DPD方案已证明效率并且
有成本效益。DSP/ASSP计算能力的不断增加使数字预失真成为越发吸引人的选项。
GC5322发射方案将数字上变换(DUC)、振幅因数降低(CFR)以及DPD结合在高度集成的ASSP中，采用德州仪器公司
C67x型DSP内置软件提供的实时自适应控制。这种发射器件可以为多种射频架构优化，支持多种空中接口标准，包括
CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA、MC-GSM、WiMAX和长期演进(LTE)手机标准。这种灵活的前置补偿器可以与多种功
率拓扑一起有效使用，如A/B类或Doherty放大器，设计为支持信号带宽达30 MHz的通信系统。此文章分为两篇，集中说明
DPD方案的硬件实现。
基于3G CDMA的无线通信系统以及采用像OFDM方法的多载波系统常可以处理高PAR或振幅因数信号。非恒定包络调制
技术，如这些系统中使用的正交调幅具有严格的误差矢量幅度(EVM)要求。因为有这些要求，所以需要PA为高线性幅度和相
位响应。PA的线性工作范围一般有限。PA非线性会引起发射信号互调失真，导致谱?裂和邻信道功率比(ACPR)的下降。这一
问题的一种简单解决方法是把输入信号水平回退到PA，这样得到的信号就完全处于放大器的线性工作区。遗憾的是，PA功率
效率在较低输入功率下下降相当大，使这种方法比方法要逊色。此外，更加有效的放大器拓扑(如Doherty PA)甚至在回退功率
水平下也出现相当大的非线性，导致EVM和ACPR性能变差。
在回退状态下工作时，目前使用的传统AB类功放的效率在5%～10%之间。但使用了振幅因数降低和自适应DPD技术后，
效率可以提高3～5倍。更新型的PA拓扑，如Doherty放大器，或者甚至动态包络轨迹与DPD 结合起来的AB类放大器，以及更
新型的器件技术，如氮化镓(GaN)或砷化镓(GaAs)功率晶体管，可以用于获得接近50%的效率。
本文下一部分将讨论线性化方案对于前置补偿器具有高度模型的需求。
在无线系统中，功放(PA)线性度和效率常是必须权衡的两个参数。工程师都在寻找一种有效而灵活的基于Volterra的自适
应预失真技术，可用于实现宽带RF功放的高线性度。本文将概述不同数字预失真技术，介绍一种创新性DPD线性化电路特有
的自适应算法。
本文部分主要介绍了德州仪器公司的GC5322型集成发射方案。下面我们将继续讨论线性化方案对于前置补偿器具有高度
模型的需求。
当前的DPD实现大多数采用无记忆线性化技术，其中采用瞬间非线性(预失真)来补偿PA的瞬间非线性行为。无记忆性功
率放大器的特点是其幅度和相位传输特性，此特性一般指AM到AM(即增益压缩)和AM到PM特性。对这种无记忆性功放，可以
采用一种通用查询表(LUT)做前置补偿器增益/相位校正。图1示意了一种典型Doherty PA的增益压缩和AM-PM特性。因为PA
的增益和相位特性随温度、电压、元件老化而变化，要达到真正高效和有效的线性化，就需要自适应控制查询表。
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