无线通信射频功率放大器非线性失真优化设计研究

罗煜相　欧振崇

摘 要 在构建的宽带无线通信系统当中，功率放大器是一种重要的构件，因此，要想进一步的提升系统的功率，就需要在系统当中选择高功率的放大器。放大器有着非线性的特征，因此，在发出的信号方面会有着一定的非线性失真，而这种非线性，会使得信号带失真、带外频谱进一步扩大，因此会对传输信号产生一定的影响。为此，本文就无线通信射频功率放大器非线性失真进行优化设计，进而提升信号的稳定性。

关键词 无线通信射频;功率放大器;非线性失真;放大器模型

前言

为了进一步提升对频谱的利用率，就需要在无线通信系统当中，采用高频谱调制的形式，例如可以使用正交频分复用的方式。这非恒定包络的调制，能够具备着宽频带下进行信号的传感数，同时还具备着高峰均比的特征。而当功率放大器在对高峰均比进行信号的放大时，其放大器会在保护区域中，出现非线性饱和的失真现象。但是使用的数字预示值只能够有效对在饱和点内的非线性特征起到改善的作用，而对于饱和区之上的非线性，只能够用峰均比来对其进行制约。

1创建模型

1.1 功放线性概述

采用功放线性化，主要是采用预失真技术的形式，在PA之前，采用同PA非线性模块相反的预失真器进行插入，而后在预处理输入信号之后，便可以传输到PA之内，进而实现AM/AM以及AM/PM的失真补偿，并且在DPD以及PA级联之后，其输入以及输出的信号均具备着有线性的特征。在创建出的模型当中，其数字预失真技术会在当中的输出以及输入均实现数字基带信號类型，因此对其数字预失真的结构进行优化设计，可以从使用快速以及收敛的自适应算法着手，对其PA模型进行准确的计算求逆。同时，在宽带的OFDM之中，数字预失真的具体结构上，无法很好的对高分均值比的信号饱和失真，进行有效的补偿。

1.2 HPA模型

从功率放大器的具体功能性进行分类，其选用的功率放大器建立起来的模型有着两种不同的类型，分别为记忆模型以及非记忆模型。在4G网络通信环境下，在进行记忆模型的选择上，可以选择记忆多项式模型、Weiner模型等，其中Weiner模型具有良好的优势性，能够较为准确地反映出非线性系统的简便性的记忆效果，之后信号便可以通过记忆非线性系统进行信号的输出。在该模型下，能够对功率放大器的记忆效应以及非线性特征进行描述，同时该模型的复杂程度，会伴随着具体的阶数的提升而提升，为此需要对其模型进行进一步的优化设计[1]。

1.3 预失真模型

这种模型的建立，主要是通过采用记忆多项式的模型，而这模型相比较其他几种，在计算的复杂性以及准确性方面具有良好的优势。

2自适应数字预失真

2.1 自适应提取计算

在对自适应数字预失真进行自适应参数的提取的过程中，主要是需要对自适应算法模块进行实现，其中需要含功放输出等一系列缩小信号、功率放大器的实际输入信号以及期望输出信号进行分析。之后再对其训练器进行模拟功放，之后得到后逆差，而在训练器的选择上，采用记忆多项式模型。在传统的自适应计算当中，主要是利用LMS算法进行函数偏差的降低，虽然长期以来训练器当中的输出，一直同功率放大器当中的输入保持接近，但是为了进一步降低函数的偏差，还是需要将LMS计算的方式应用到最小平方差的偏差计算当中，以此来获取到目标函数值。同时，可以在系统当中对其权系数进行参数的调节，进而使得恒变函数实现最小值。LMS算法当中，主要是利用步长因子，来对计算速度进行调节，并且训练器当中，还需要对其记忆多项式当中的参数进行完整的拷贝，输入到预失真器当中，进而可以保障功放非线性特征下，进行准确度较高的求逆。

2.2 算法优化

由于LMS算法其收敛程度，会受到步长以及初始参数敏感的影响，因此收敛速度方面，会受到同数据有关的矩阵特征参数的影响。同时在特征的参数分散过程中，其收敛的实际速度也会影响到计算。因此，为了保障能够很好地避免初始参数会对LMS造成一定的影响，就需要将一定量的训练数据，同预算权向量参数进行相关计算，之后再使用LMS算法进行优化参数的计算。在具体的实践当中，则需要通过LMS的计算方式，来进行迭代，一直到收敛位置。研究人员在对LS计算的过程中分析得出，在矩阵以及矩阵逆时的计算当中，随着矩阵维数的提升，需要进行的计算量参数也有着明显的提升，但是在维度较小的矩阵计算当中，还是保持着较小的计算量，为此需要相关研究人员特别注意[2]。

3预失真和改进峰均比抑制联合

在设计出的数字预失真系统当中，其需要在高峰制信号传输当中，进行放大器的设置，为此参数的压扩进行相应的变化，进而将剩下的峰值全部去除，进而避免对一些错误代码的传输。

4结束语

综上所述，在对其进行详细的分析之后，需要在联合机构上进行自适应算法的优化，并提出了LS-LMS算法，这样便可以很好地抑制内失真以及向外频产生的一定扩展，进而降低了数字预失真在信号传输过程中的收敛效率，大大提升了DPD的实际性能。

参考文献

[1] 王楠.无线通信技术发展下探讨射频功率放大器线性化技术的应用[J].数字技术与应用，2020，38（6）：24-25，28.

[2] 陈国海.无线通信中高效发射机线性化技术分析[J].现代工业经济和信息化，2019，9（5）：108-109.

作者简介

罗煜相（1980-），男，广东广州人;学历：大学本科，职称：无，现就职单位：中国电子科技集团公司第七研究所，研究方向：无线传输、系统设计。