论文部分内容阅读
数字地面电视发射机有两大技术难点:一是与制式有关的信道编码调制技术;二是与制式无关的高线性大功率放大器预失真技术。由于这两个问题的相对独立性,因此在数字地面电视标准确定之前,研究“自适应预失真”技术则很有必要。目前,放大器的非线性特性补偿,即其线性化技术已成为国内外研究的热点之一,本论文详细分析了COFDM系统放大器线性化的基本工作原理及影响放大器稳定工作的各种因素,系统地介绍了目前国内外放大器所使用的主要线性化技术。本论文在此基础上,系统、深入地研究了数字基带信号的预失真技术。作者认为,以下问题制约预失真技术在COFDM系统中放大器的实际应用:1. 预失真技术最早是以模拟方式实现的,主要用于微波通信等传输系统中,其电路结构复杂,不方便调节;射频端进行预失真比较容易实现,但它不能自适应调节。随着数字信号处理(DSP)技术的发展,最近十多年来,人们都用数字方式来实现预失真技术,鉴于基带信号容易处理且能随温度变化、电源电压波动、发射管老化等环境变化做到自适应调节,因此,目前的预失真器基本上都是采用数字方式。本文对当前这一领域的工作进行了详尽、系统的论述。我们发现,虽然当前这一领域的研究成果很多,但多限于理论上的探讨,所获得的高补偿量是以极高的算法复杂度为代价,实用性差。因此,研究和设计简单、实用的自适应预失真算法是功率放大器需要解决的首要问题。2. 实时的自适应预失真器系统结构的设计和实现在很大程度上增加了系统的复杂度。在单载波系统中设计的预失真器及其自适应算法,有些难以适应多载波系统应用的需要;由于CDMA、OFDM信号等由数百个、数千个载波信号组成,它们的信号具有非恒定的包络,放大器产生互调失真。因此,需要设计一种新的预失真器及其自适应算法,在保持整个系统误码率满足要求的前提上,放大器回退应尽可能小,放大器的工作效率尽可能高,同时自适应预失真器的收敛速度要快。保证发射机系统性能指标,提高系统工作的可靠性,是自适应预失真系统应用需要解决的另一重要问题。在分析自适应预失真系统面临的主要问题基础上,本论文对预失真器的自适应算法和实时预失真器的构造和实现进行了深入地研究,做出的主要贡<WP=5>献如下:1. 提出了一种基于估计器的数字自适应补偿方法。该方法是通过对大功率放大器的非线性特性进行分段估计,然后对其逐段取逆变换来调节大功率放大器的预失真器的非线性参数,以达到预失真补偿的目的。计算机仿真结果表明:该方法具有收敛速度快、需要动态存储器(RAM)少、补偿效果好等特点。在误码率为10-4的情况下,放大器的输入回退约减小了6dB。2. 提出了一种基于大功率放大器非线性拟合的数字自适应预失真设计方法。该方法利用有理双线性函数的非线性及其逆变换易于求解的特性,设计了大功率放大器的估计器。有理双线性函数的非线性保留了大功率放大器的非线性特性,而有理双线性函数易于求逆的特性使得算法变得简洁。对所设计的预失真系统进行了计算机仿真,结果表明:该方法用于正交频分复用(OFDM)系统中具有收敛速度快、系统性能稳定、补偿效果好等特点。在误码率为10-4的情况下,放大器的输入回退约减小了6.5dB。3. 提出了一种基于大功率放大器特性曲线拟合的自适应预失真技术。采用二次曲线、充分利用大功率放大器的非线性特性的面积信息来设计估计器,从而加快了非线性曲线拟合的收敛速度。计算机仿真结果表明:该方法具有收敛速度快、需要动态存储器(RAM)少、补偿效果好等特点。在误码率为10-4的情况下,放大器的输入回退约减小了6.7dB。4. 完成了射频反馈电路和基于DSP的自适应预失真系统的硬件设计、实现和调试,简要分析了硬件设计的思路及有关性能指标,并在数字电视发射机上对自适应预失真系统进行了试验,对有关结果进行了有效的分析,实验结果表明:该系统设计合理、实现简单、补偿效果好。本论文提出了新的自适应预失真器的构造和算法及其硬件设计实践,为放大器的线性化技术进一步的研究和应用提供了新的技术和思路。