通信与网络中的自适应前馈功放中基于软件无线电的数字接收

1 引言 所有的无线电发射机都含有某种程度上非线性的射频功率放大器。如果被放大信号的包络是非恒定的，那么功率放大器非线性最主要的后果是产生交调失真(IMD)。目前有多种功率放大器线性化方法，前馈就是其中一种。在实际应用中，放大器特性不但与自身有关．而且还与温度、输入信号的频率以及元件老化程度等因素有关，所以前馈放大器必须具有自适应能力。 自适应前馈功率放大器由两个模块组成：射频模块和自适应控制模块。其系统整体框图如图1所示。 使用梯度信号的自适应算法在文献[1]中进行了充分论证和说明，本文主要讨论该自适应算法所需信号基于软件无线电的数字接收技术，并以应用于WCDMA 在通信与网络领域，前馈功率放大器是解决非线性射频功率放大问题的关键技术。非线性放大器在处理非恒定包络信号时会导致交调失真（IMD），这严重影响了通信质量。前馈技术通过引入额外的反馈路径来补偿放大器的非线性效应，以提高线性度。自适应前馈功率放大器进一步增加了系统对环境变化（如温度、输入信号频率和元件老化）的适应能力。 自适应前馈功率放大器主要由射频模块和自适应控制模块两部分构成。射频模块负责信号的初步放大，而自适应控制模块则通过算法调整反馈路径，以实时校正非线性失真。文献[1]详尽地阐述了使用梯度信号的自适应算法，本文则重点探讨如何结合软件无线电的数字接收技术来实现这一算法。 软件无线电是一种灵活的通信架构，它将大部分信号处理任务移到数字域，从而简化硬件设计并增加系统兼容性。在WCDMA系统的例子中，基于软件无线电的数字接收技术用于处理来自自适应前馈功率放大器的四路信号（Vm、Ve1、Ve2和Vo）。这些信号经过数字信号处理器（DSP）进行相关运算，然后通过数模转换器（D/A）送入矢量调制器进行自适应控制。 在实现过程中，高速A/D采样是关键环节。选择合适的采样率fs和位数N可以确保信号的信噪比（SNR）满足技术指标。对于WCDMA系统，考虑到5 MHz的信号带宽和3.84 Mc/s的码片速率，通常采用10至14位、采样率高达80 MHz的ADC。中心频率fo的选择也至关重要，它应满足带通采样的条件，以降低采样速率并实现频谱搬移。在本例中，fo设定为96 MHz，配合76.8 MHz的采样率，避免了频谱反褶，并使信号处理集中在19.2 MHz的中心频率上。 数字下变频（DDC）进一步降低了信号的处理速度，由数字混频器、NCO和抽取滤波器共同完成。NCO产生的正交本振与输入信号混频，抽取滤波器则用于滤除不需要的频谱成分。这种设计允许系统高效地处理高速ADC输出的信号，同时满足谐波幅度和邻信道功率比（ACPR）等关键性能指标。 这个系统利用自适应前馈技术改善了射频功率放大器的线性度，结合软件无线电的数字接收技术，实现了对WCDMA信号的高效率、高质量处理。这种方法的灵活性使其能够适应不同的无线通信标准，只需调整少量硬件和初始化设置。通过精确的A/D采样和DDC设计，系统能够在保证通信质量的同时，有效应对各种环境变化和信号特性。