基于非直接學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)的記憶多項式預(yù)失真技術(shù)研究

李猛　馮朝流　蔣百靈

摘 要： 針對記憶多項式數(shù)字預(yù)失真的問題，構(gòu)造了一個記憶多項式預(yù)失真系統(tǒng)，通過非直接學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)（ILA）實現(xiàn)系數(shù)估計，根據(jù)系統(tǒng)特性推導(dǎo)出改進LMS算法。以Matlab為平臺，仿真結(jié)果表明這種記憶多項式預(yù)失真器能夠較好地消除失真。

關(guān)鍵詞： 預(yù)失真； 非直接學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)； LMS算法； 自適應(yīng)

中圖分類號： TN911?34 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）05?0029?03

0 引 言

提高傳輸質(zhì)量和頻譜利用率是促進無線通信技術(shù)發(fā)展的前提條件，而效率較高的調(diào)試方式往往對發(fā)端發(fā)射機的線性要求較高，因此功率放大器線性化技術(shù)是無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)[1]。

信號在傳輸時，通常需要在通信系統(tǒng)的發(fā)射端和接收端對信號進行放大。在功率放大器對信號進行放大的過程中，信號的幅度失真和相位失真都會造成信息丟失，導(dǎo)致誤碼率的增加。因此，功率放大器的線性性能成為通信系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)當(dāng)考慮的一個重要指標(biāo)。應(yīng)用于實際情況，以獲得更高的效率為前提，功率放大器一般工作于非線性區(qū)域，即接近飽和區(qū)的區(qū)域。然而工作在非線性區(qū)存在降低信噪比的諧波分量，信道間引發(fā)串?dāng)_帶來信號失真與畸變。

功率回退法[2]是一種常用的通過犧牲功率效率來提高射頻功放線性度的方法。數(shù)字預(yù)失真技術(shù)基于數(shù)字信號處理的軟、硬件在基帶信號頻譜內(nèi)作預(yù)失真處理，并且具有電路簡單利于調(diào)整、高性價比的優(yōu)點。

PA的線性化技術(shù)問題研究的重點是尋求一個合適的PA模型。非線性記憶模型例如Volterra級數(shù)系數(shù)多，不易提取，有較高的計算復(fù)雜度；改進的模型例如記憶多項式模型等[3?5]，減少了系數(shù)數(shù)量，降低了計算復(fù)雜度從而在同等條件下縮短了算法的收斂時間?；谟洃浂囗検降念A(yù)失真模型可補償非線性記憶PA模型。本文重點探討基于非直接學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)的記憶多項式預(yù)失真系統(tǒng)。

1 非直接學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)的預(yù)失真

實驗結(jié)果表明，記憶預(yù)失真器的階數(shù)越高，記憶深度越大，預(yù)失真系統(tǒng)的線性化改善程度越高，但也導(dǎo)致計算的復(fù)雜度增加，系統(tǒng)收斂需要更多的時間。

4 結(jié) 語

本文基于傳統(tǒng)LMS算法得到改進的LMS自適應(yīng)算法，將其與記憶多項式的預(yù)失真系統(tǒng)相結(jié)合，與傳統(tǒng)LMS算法比較，其ACPR抑制更好，當(dāng)功放模型不能確定時，本文提出的記憶多項式預(yù)失真器能更好地補償功放的非線性。

參考文獻

[1] 杜承法.無線通信功率放大器的線性化技術(shù)[J].通信與計算機，2003（9）：51?53.

[2] 王永超，汪中，葉圣昊，等.非線性信道下OFDM峰均比抑制算法研究[J].無線電通信技術(shù)，2012（4）：32?34.

[3] KU H， KENNEY J S. Behavioral modeling of nonlinear RF power amplifiers considering memory effects [J]. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques， 2003， 51（12）： 2495?1503.

[4] DING L， RAICH R. A Hammerstein predistortion linearization design based on the indirect learning architecture [C]// Proceedings of 2002 IEEE International Conference on Acoustics， Speech and signal Processing. Oriando， Florida， USA： 2002， 3： 2689?2692.

[5] LJUNG L， SODERSTROM T. Theory and practice of recursive identification [M]. Cambridge， MA， USA： M.I.T. Press， 1999.

[6] MORGAN D R， MA Z X， KIM J， et al. A generalized memory polynomial model for digital predistortion of RF power amplifiers [J]. IEEE Transactions on Signal Processing， 2006，54（10）： 3852?3860.

[7] GAN L， ABD?ELRADY E. Adaptive predistortion of IIR Hammerstein system using the Nonlinear Filtered?x LMS algorithm [C]// Proceedings of 2008 6th International Symposium on Communication System， Networks and Digital Signal Processing. Graz， Austria： CNSDSP， 2008： 702?705.

[8] VARAHRAM P， MOHAMMADY S， HAMIDON M， et al. Complex gain predistortion in WCDMA Power amplifiers with memory effects [J]. The International Arab Journal of Information Technology， 2010， 7（3）： 333?341.

摘 要： 針對記憶多項式數(shù)字預(yù)失真的問題，構(gòu)造了一個記憶多項式預(yù)失真系統(tǒng)，通過非直接學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)（ILA）實現(xiàn)系數(shù)估計，根據(jù)系統(tǒng)特性推導(dǎo)出改進LMS算法。以Matlab為平臺，仿真結(jié)果表明這種記憶多項式預(yù)失真器能夠較好地消除失真。

關(guān)鍵詞： 預(yù)失真； 非直接學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)； LMS算法； 自適應(yīng)

中圖分類號： TN911?34 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）05?0029?03

0 引 言

提高傳輸質(zhì)量和頻譜利用率是促進無線通信技術(shù)發(fā)展的前提條件，而效率較高的調(diào)試方式往往對發(fā)端發(fā)射機的線性要求較高，因此功率放大器線性化技術(shù)是無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)[1]。

信號在傳輸時，通常需要在通信系統(tǒng)的發(fā)射端和接收端對信號進行放大。在功率放大器對信號進行放大的過程中，信號的幅度失真和相位失真都會造成信息丟失，導(dǎo)致誤碼率的增加。因此，功率放大器的線性性能成為通信系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)當(dāng)考慮的一個重要指標(biāo)。應(yīng)用于實際情況，以獲得更高的效率為前提，功率放大器一般工作于非線性區(qū)域，即接近飽和區(qū)的區(qū)域。然而工作在非線性區(qū)存在降低信噪比的諧波分量，信道間引發(fā)串?dāng)_帶來信號失真與畸變。

功率回退法[2]是一種常用的通過犧牲功率效率來提高射頻功放線性度的方法。數(shù)字預(yù)失真技術(shù)基于數(shù)字信號處理的軟、硬件在基帶信號頻譜內(nèi)作預(yù)失真處理，并且具有電路簡單利于調(diào)整、高性價比的優(yōu)點。

PA的線性化技術(shù)問題研究的重點是尋求一個合適的PA模型。非線性記憶模型例如Volterra級數(shù)系數(shù)多，不易提取，有較高的計算復(fù)雜度；改進的模型例如記憶多項式模型等[3?5]，減少了系數(shù)數(shù)量，降低了計算復(fù)雜度從而在同等條件下縮短了算法的收斂時間?；谟洃浂囗検降念A(yù)失真模型可補償非線性記憶PA模型。本文重點探討基于非直接學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)的記憶多項式預(yù)失真系統(tǒng)。

1 非直接學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)的預(yù)失真

實驗結(jié)果表明，記憶預(yù)失真器的階數(shù)越高，記憶深度越大，預(yù)失真系統(tǒng)的線性化改善程度越高，但也導(dǎo)致計算的復(fù)雜度增加，系統(tǒng)收斂需要更多的時間。

4 結(jié) 語

本文基于傳統(tǒng)LMS算法得到改進的LMS自適應(yīng)算法，將其與記憶多項式的預(yù)失真系統(tǒng)相結(jié)合，與傳統(tǒng)LMS算法比較，其ACPR抑制更好，當(dāng)功放模型不能確定時，本文提出的記憶多項式預(yù)失真器能更好地補償功放的非線性。

參考文獻

[1] 杜承法.無線通信功率放大器的線性化技術(shù)[J].通信與計算機，2003（9）：51?53.

[2] 王永超，汪中，葉圣昊，等.非線性信道下OFDM峰均比抑制算法研究[J].無線電通信技術(shù)，2012（4）：32?34.

[3] KU H， KENNEY J S. Behavioral modeling of nonlinear RF power amplifiers considering memory effects [J]. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques， 2003， 51（12）： 2495?1503.

[4] DING L， RAICH R. A Hammerstein predistortion linearization design based on the indirect learning architecture [C]// Proceedings of 2002 IEEE International Conference on Acoustics， Speech and signal Processing. Oriando， Florida， USA： 2002， 3： 2689?2692.

[5] LJUNG L， SODERSTROM T. Theory and practice of recursive identification [M]. Cambridge， MA， USA： M.I.T. Press， 1999.

[6] MORGAN D R， MA Z X， KIM J， et al. A generalized memory polynomial model for digital predistortion of RF power amplifiers [J]. IEEE Transactions on Signal Processing， 2006，54（10）： 3852?3860.

[7] GAN L， ABD?ELRADY E. Adaptive predistortion of IIR Hammerstein system using the Nonlinear Filtered?x LMS algorithm [C]// Proceedings of 2008 6th International Symposium on Communication System， Networks and Digital Signal Processing. Graz， Austria： CNSDSP， 2008： 702?705.

[8] VARAHRAM P， MOHAMMADY S， HAMIDON M， et al. Complex gain predistortion in WCDMA Power amplifiers with memory effects [J]. The International Arab Journal of Information Technology， 2010， 7（3）： 333?341.

摘 要： 針對記憶多項式數(shù)字預(yù)失真的問題，構(gòu)造了一個記憶多項式預(yù)失真系統(tǒng)，通過非直接學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)（ILA）實現(xiàn)系數(shù)估計，根據(jù)系統(tǒng)特性推導(dǎo)出改進LMS算法。以Matlab為平臺，仿真結(jié)果表明這種記憶多項式預(yù)失真器能夠較好地消除失真。

關(guān)鍵詞： 預(yù)失真； 非直接學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)； LMS算法； 自適應(yīng)

中圖分類號： TN911?34 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）05?0029?03

0 引 言

提高傳輸質(zhì)量和頻譜利用率是促進無線通信技術(shù)發(fā)展的前提條件，而效率較高的調(diào)試方式往往對發(fā)端發(fā)射機的線性要求較高，因此功率放大器線性化技術(shù)是無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)[1]。

信號在傳輸時，通常需要在通信系統(tǒng)的發(fā)射端和接收端對信號進行放大。在功率放大器對信號進行放大的過程中，信號的幅度失真和相位失真都會造成信息丟失，導(dǎo)致誤碼率的增加。因此，功率放大器的線性性能成為通信系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)當(dāng)考慮的一個重要指標(biāo)。應(yīng)用于實際情況，以獲得更高的效率為前提，功率放大器一般工作于非線性區(qū)域，即接近飽和區(qū)的區(qū)域。然而工作在非線性區(qū)存在降低信噪比的諧波分量，信道間引發(fā)串?dāng)_帶來信號失真與畸變。

功率回退法[2]是一種常用的通過犧牲功率效率來提高射頻功放線性度的方法。數(shù)字預(yù)失真技術(shù)基于數(shù)字信號處理的軟、硬件在基帶信號頻譜內(nèi)作預(yù)失真處理，并且具有電路簡單利于調(diào)整、高性價比的優(yōu)點。

PA的線性化技術(shù)問題研究的重點是尋求一個合適的PA模型。非線性記憶模型例如Volterra級數(shù)系數(shù)多，不易提取，有較高的計算復(fù)雜度；改進的模型例如記憶多項式模型等[3?5]，減少了系數(shù)數(shù)量，降低了計算復(fù)雜度從而在同等條件下縮短了算法的收斂時間?；谟洃浂囗検降念A(yù)失真模型可補償非線性記憶PA模型。本文重點探討基于非直接學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)的記憶多項式預(yù)失真系統(tǒng)。

1 非直接學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)的預(yù)失真

實驗結(jié)果表明，記憶預(yù)失真器的階數(shù)越高，記憶深度越大，預(yù)失真系統(tǒng)的線性化改善程度越高，但也導(dǎo)致計算的復(fù)雜度增加，系統(tǒng)收斂需要更多的時間。

4 結(jié) 語

本文基于傳統(tǒng)LMS算法得到改進的LMS自適應(yīng)算法，將其與記憶多項式的預(yù)失真系統(tǒng)相結(jié)合，與傳統(tǒng)LMS算法比較，其ACPR抑制更好，當(dāng)功放模型不能確定時，本文提出的記憶多項式預(yù)失真器能更好地補償功放的非線性。

參考文獻

[1] 杜承法.無線通信功率放大器的線性化技術(shù)[J].通信與計算機，2003（9）：51?53.

[2] 王永超，汪中，葉圣昊，等.非線性信道下OFDM峰均比抑制算法研究[J].無線電通信技術(shù)，2012（4）：32?34.

[3] KU H， KENNEY J S. Behavioral modeling of nonlinear RF power amplifiers considering memory effects [J]. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques， 2003， 51（12）： 2495?1503.

[4] DING L， RAICH R. A Hammerstein predistortion linearization design based on the indirect learning architecture [C]// Proceedings of 2002 IEEE International Conference on Acoustics， Speech and signal Processing. Oriando， Florida， USA： 2002， 3： 2689?2692.

[5] LJUNG L， SODERSTROM T. Theory and practice of recursive identification [M]. Cambridge， MA， USA： M.I.T. Press， 1999.

[6] MORGAN D R， MA Z X， KIM J， et al. A generalized memory polynomial model for digital predistortion of RF power amplifiers [J]. IEEE Transactions on Signal Processing， 2006，54（10）： 3852?3860.

[7] GAN L， ABD?ELRADY E. Adaptive predistortion of IIR Hammerstein system using the Nonlinear Filtered?x LMS algorithm [C]// Proceedings of 2008 6th International Symposium on Communication System， Networks and Digital Signal Processing. Graz， Austria： CNSDSP， 2008： 702?705.

[8] VARAHRAM P， MOHAMMADY S， HAMIDON M， et al. Complex gain predistortion in WCDMA Power amplifiers with memory effects [J]. The International Arab Journal of Information Technology， 2010， 7（3）： 333?341.