宽带功率放大器模型和线性化技术的研究.pdf

摘要 宽带功率放大器模型和线性化技术研究 博士生：翟建锋 导师：洪伟教授 (东南大学信息科学与工程学院毫米波国家重点实验室) 摘 要 和多载波调制技术得到广泛的应用。但是。峰均比很大的宽带调制信号通过射频功放时．由于射频 功放的非线性特性和记忆效应，其输出信号会产生严重的带内失真和带外失真。为了获得高的线性 度，仅仅采用功率回退的办法会导致功率放大器的效率降低。 为了提高功率放大器的线性度，同时拥有较高的效率，人们提出了多种线性化技术，比如前馈 技术、反馈技术、EER技术、模拟预失真技术和数字预失真技术等。在这些线性化技术中，数字 预失真技术被认为是最具发展潜力的技术，因为它有较高的灵活性和精度。在数字预失真系统中， 建立功放的行为模型和逆模型是最重要的组成部分。 本文利用菲线性系统、神经网络和模糊逻辑的理论和方法，对宽带通信系统中射频功率放大器 非线性特性和记忆效应，功率放大器建模技术、功率放大器线性化技术和预失真技术等进行了研究， 主要创新结果如下： 1) 在射频功率放大器建立行为模型中应用了幅度输入的三层延时前向神经网络有记忆的模 型。研究结果发表在东南大学学报(英文版)。 2) 建立了有记忆效应的功率放大器实数延时模糊神经网络模型。即自适应神经模糊推理系统 (ANFIS)。为了简化模型的结构采用了模糊c类均值聚类方法。在实验平台上用三载波 WCDMA信号对模型成功地进行了训练和验证。比较时域和频域的实验结果表明模型有很 好的性能。归一化均方误差(NMSE)可以达到．38dB。研究结果将在微波学报发表。 3) 模型由ANFIS模型后面连接一个有限冲激响应滤波器组成。三载波的WCDMA功放输入 和输出信号在实验平台上采样后用于模型识别和验证。频域和时域结果表明该模型能精确 地估计宽带射频功放的特性：研究结果发表在IEEEMWCL，并申请了相关发明专利。 4) 修正模糊神经网络模型(MANFIS)I七ANFIS简单但是能提供接近非线性系统建模的性能。 本文把MANFIS应用于有记忆的功放建模。仿真和实验的结果表明MANFIS的模型有很好 的精度，相对于ANFIS，收敛速度更快。复杂度更低。相对于一些其他神经网络。MANFIS Trans。OIlMTvr。 信号，ACPR改善超过[OdB。研究结果发表在IEEE 5)研究了基于复增益查找表的数字预失真的FPGA实现方法。然后研究了基于ANFIS模型的 数字预失真的FPOA硬件的实现方法，用两个等价的ANFIS来弥补功放的幅度和相位特性， ICMMT国际会 对于3，84MHz的16QAM信号，ACPR可以改善6-7dB，研究结果在2008 议上发表。 关键词：功率放大器，行为模型，线性化．数字预失真，神经网络。模糊神经网络，自适应模糊神 经推理系统，查找表 I Abstract STUDYONBEHAVIORALMODELINGAND LINEARIZATIONOFWIDEBANDPOWERAMPLIFIERS Ph．DCandidate：ZHAI Jian—feng Wei Supervisor：Prof．HONG ofMillimeter State