数字预失真基本原理的探讨课件

数字预失真基本原理的探讨2004年2月20日数字预失真基本原理的探讨2004年2月20日CDMA系统对功放线性度的要求CDMA系统采用BPSK、QPSK、16QAM等调制方式为非恒定包络、高峰均比（PAR）信号至使功放产生互调分量，引起带内有信号间干扰带外有频谱再生，对相邻信道干扰CDMA系统对功放线性度的要求

回退（Backoff)前馈（Feedward)模拟预失真（AnalogPredistortion)削峰（CrestFactorReduction)数字预失真（DigitalPredistortion)

功放常用的线性化技术

功放常用的线性化技术单载波对功放线性度的要求单载波系统对功放线度的要求单载波对功放线性度的要求单载波系统对功放线度的要求多载波系统对功放线性度要求更高多载中3、5阶互调分量都起作用多载波系统对功放线性度要求更高多载中3、5阶互调分量都起作用回退HPA用回退来保证线性度单载回退9dB，四载回退12dB以上回退越多，效率越低。回退HPA用回退来保证线性度功放常用的线性化技术回退（Backoff)前馈（Feedward)模拟预失真（AnalogPredistortion)削峰（CrestFactorReduction)数字预失真（DigitalPredistortion)

功放常用的线性化技术削峰削峰可以达到回退相同的效果削峰是以恶化信号EVM为代价的削峰的算法很多，也较为成熟。可削2~3dB对EVM基本没恶化一般在多载波合路后，且未内插时进行削峰处理——可以节省资源。TSP设计趋势——加入削峰功能。削峰削峰可以达到回退相同的效果功放常用的线性化技术回退（Backoff)前馈（Feedward)模拟预失真（AnalogPredistortion)削峰（CrestFactorReduction)数字预失真（DigitalPredistortion)

功放常用的线性化技术前馈前馈功放常用的线性化技术回退（Backoff)前馈（Feedward)模拟预失真（AnalogPredistortion)削峰（CrestFactorReduction)数字预失真（DigitalPredistortion)

功放常用的线性化技术预失真描述VRFVinVRFVinOverallLinear

ResponseVrf=kVinVRFVinPAVrf=kVinIdealPAVdVPAPAVrf=fnlkVdRealPAPDVd=1/fnlVinVdVinPredistorter预失真描述VRFVinVRFVinOverallLinea功放常用的线性化技术回退（Backoff)前馈（Feedward)模拟预失真（AnalogPredistortion)削峰（CrestFactorReduction)数字预失真（DigitalPredistortion)

功放常用的线性化技术数字预失真描述OverallLinear

ResponseVrf=kVinVRFVinPAVrf=kVinIdealPAVRFVinVRFVinVdVPAPAVrf=fnlkVdRealPADigitalPreDistortion数字预失真描述OverallLinear

Response功放失真特性描述●AM-AM失真（IMD失真）表示式为只与输入信号有关，数学表达式简单，基带易于实现功放失真特性描述●AM-AM失真（IMD失真）功放失真特性描述●AM-PM失真设信号为加上AM和PM失真后，可以表示为只与输入信号有关，数学表达式简单，基带易于实现功放失真特性描述●AM-PM失真功放失真特性描述●热学记忆效应失真热电耦合半导体器件的结参数变化功放失真特性变化TAMB为环境温度为直流耗散功率导致温度变化，功率包络引起的温度变化很难在数字域表征可以看出其与信号包络有关功放失真特性描述●热学记忆效应失真功放失真特性描述●电学记忆效应失真节点阻抗在包络频率处随频率变化指管子工作点在受输入信号包络的调制。功放失真特性描述●电学记忆效应失真数字预失真系统的基本架构数字预失真系统的基本架构查找表方案中基带处理模块查找表方案中基带处理模块查找表方案中基带处理模块功能：对基带进行预失真处理

常用的架构如下：查找表方案中基带处理模块查找表方案中基带处理模块架构PMC的架构查找表方案中基带处理模块架构PMC的架构查找表方案中基带处理模块架构Altera的架构+OptionalPipeliningOutputRegistersOutputMUX+-S+-SInputRegisters查找表方案中基带处理模块架构Altera的架构+Option查找表方案中基带处理模块架构InterSil的架构查找表方案中基带处理模块架构InterSil的架构查找表方案中表格存储模块查找表方案中表格存储模块查找表方案中表格存储模块功能描述：存储预失真处理部分所需要的参数一般是一个多维表读取速度要很快常用的架构如下：查找表方案中表格存储模块查找表方案中表格存储模块PMC的多维表结构赛车和赛车手查找表方案中表格存储模块PMC的多维表结构赛车和赛车手查找表方案中表格存储模块InterSil的两表方案

一个多维表来表征功放的AM-AM、AM-PM失真

Δ表来表征其他非线性失真

查找表方案中表格存储模块InterSil的两表方案

一个多维查找表方案中表地址产生模块查找表方案中表地址产生模块查找表方案中表地址产生模块功能描述：根据输入基带，求出预失真处理所用的参数在表中的地址。常用的架构如下：查找表方案中表地址产生模块查找表方案中表地址产生模块PMC的表地址产生方法对信号进行了微分和积分，把功放的记忆效应包含了。查找表方案中表地址产生模块PMC的表地址产生方法对信号进行了查找表方案中表地址产生模块Altera的表地址产生方法

用FIR滤波器来求表地址，也把功放的记忆效应包含了查找表方案中表地址产生模块Altera的表地址产生方法用FI查找表方案中表地址产生模块InterSil的表地址产生方法

没有包含功放的记忆效应，需外部处理来计算功放记忆效应即用△表来表征功放的记忆效应查找表方案中表地址产生模块InterSil的表地址产生方法没查找表方案中失真量提取模块查找表方案中失真量提取模块查找表方案中失真量提取模块功能描述：根据反馈回来的信号，求出功放的失真量。常用的架构如下：查找表方案中失真量提取模块查找表方案中失真量提取模块查找表方案中失真量提取模块查找表方案中失真量提取模块查找表方案中失真量提取模块查找表方案中失真量提取模块查找表方案中失真量提取模块查找表方案中参数表更新模块查找表方案中参数表更新模块查找表方案中参数表更新模块功能、特点描述：根据所得到的失真量，用一定的自适应算法，对参数表进行更新可以是慢自适应，不需进行立即更新是预失真方案的核心查找表方案中参数表更新模块实现数字预失真方案的关键问题和难点实现数字预失真方案的关键问题和难点实现数字预失真方案的关键问题和难点◆能提取到的失真量一般只有2个：相位、幅度◆处理参数很多△处理参数与失真量的关系式△各处理参数占的权重，而且这些权重应该是可变的●如何进行自适应处理△如何使自适应收敛？△如何避免收敛到一个极点，而不是最佳点的问题实现数字预失真方案的关键问题和难点◆能提取到的失真量一般只有实现数字预失真方案的关键问题和难点●系统控制接口的设计◆如何收集整个环路信息◆如何便于系统控制实现数字预失真方案的关键问题和难点●系统控制接口的设计◆如实现数字预失真方案的关键问题和难点●与模拟预失真的组合◆单一的线性化技术已经不能满足系统要求◆目前基本上是削峰+数字预失真方案◆削峰对于过渡带很少的CDMA系统，可削值不大◆数字预失真的改善度与功放的回退量有关，对效率的提高值有限◆功放回退量-信号PAR>-0.5dB:数字预失真改善度为15~17dB◆功放回退量-信号PAR<-0.5dB:数字预失真改善度<10dB实现数字预失真方案的关键问题和难点●与模拟预失真的组合◆单实现数字预失真方案的关键问题和难点◆目标是削峰+数字预失真+模拟预失真。●与模拟预失真的组合◆TElASIC公司正在做这个方案，具说效果不错，但其模拟预失真的改善度不高，只有3dB。◆实测PMC+侯晓华的模拟预失真，效果不好，变差。实现数字预失真方案的关键问题和难点◆目标是削峰+数字预失真+实现数字预失真方案的关键问题和难点●TELASIC方案特点实现数字预失真方案的关键问题和难点●TELASIC方案特点实现数字预失真方案的关键问题和难点●TELASIC方案特点◆Max2009可以控制其相位和增益失真曲线，以与功放的失真曲线相同◆Max2009+功放可以看成一个线性度更好的功放实现数字预失真方案的关键问题和难点●TELASIC方案特点实现数字预失真方案的关键问题和难点●侯晓华的模拟预失真方案特点实现数字预失真方案的关键问题和难点●侯晓华的模拟预失真方案实现数字预失真方案的关键问题和难点●侯晓华的模拟预失真方案特点实现数字预失真方案的关键问题和难点●侯晓华的模拟预失真方案结束结束数字预失真基本原理的探讨2004年2月20日数字预失真基本原理的探讨2004年2月20日CDMA系统对功放线性度的要求CDMA系统采用BPSK、QPSK、16QAM等调制方式为非恒定包络、高峰均比（PAR）信号至使功放产生互调分量，引起带内有信号间干扰带外有频谱再生，对相邻信道干扰CDMA系统对功放线性度的要求

回退（Backoff)前馈（Feedward)模拟预失真（AnalogPredistortion)削峰（CrestFactorReduction)数字预失真（DigitalPredistortion)

功放常用的线性化技术

功放常用的线性化技术单载波对功放线性度的要求单载波系统对功放线度的要求单载波对功放线性度的要求单载波系统对功放线度的要求多载波系统对功放线性度要求更高多载中3、5阶互调分量都起作用多载波系统对功放线性度要求更高多载中3、5阶互调分量都起作用回退HPA用回退来保证线性度单载回退9dB，四载回退12dB以上回退越多，效率越低。回退HPA用回退来保证线性度功放常用的线性化技术回退（Backoff)前馈（Feedward)模拟预失真（AnalogPredistortion)削峰（CrestFactorReduction)数字预失真（DigitalPredistortion)

功放常用的线性化技术削峰削峰可以达到回退相同的效果削峰是以恶化信号EVM为代价的削峰的算法很多，也较为成熟。可削2~3dB对EVM基本没恶化一般在多载波合路后，且未内插时进行削峰处理——可以节省资源。TSP设计趋势——加入削峰功能。削峰削峰可以达到回退相同的效果功放常用的线性化技术回退（Backoff)前馈（Feedward)模拟预失真（AnalogPredistortion)削峰（CrestFactorReduction)数字预失真（DigitalPredistortion)

功放常用的线性化技术前馈前馈功放常用的线性化技术回退（Backoff)前馈（Feedward)模拟预失真（AnalogPredistortion)削峰（CrestFactorReduction)数字预失真（DigitalPredistortion)

功放常用的线性化技术预失真描述VRFVinVRFVinOverallLinear

ResponseVrf=kVinVRFVinPAVrf=kVinIdealPAVdVPAPAVrf=fnlkVdRealPAPDVd=1/fnlVinVdVinPredistorter预失真描述VRFVinVRFVinOverallLinea功放常用的线性化技术回退（Backoff)前馈（Feedward)模拟预失真（AnalogPredistortion)削峰（CrestFactorReduction)数字预失真（DigitalPredistortion)

功放常用的线性化技术数字预失真描述OverallLinear

ResponseVrf=kVinVRFVinPAVrf=kVinIdealPAVRFVinVRFVinVdVPAPAVrf=fnlkVdRealPADigitalPreDistortion数字预失真描述OverallLinear

Response功放失真特性描述●AM-AM失真（IMD失真）表示式为只与输入信号有关，数学表达式简单，基带易于实现功放失真特性描述●AM-AM失真（IMD失真）功放失真特性描述●AM-PM失真设信号为加上AM和PM失真后，可以表示为只与输入信号有关，数学表达式简单，基带易于实现功放失真特性描述●AM-PM失真功放失真特性描述●热学记忆效应失真热电耦合半导体器件的结参数变化功放失真特性变化TAMB为环境温度为直流耗散功率导致温度变化，功率包络引起的温度变化很难在数字域表征可以看出其与信号包络有关功放失真特性描述●热学记忆效应失真功放失真特性描述●电学记忆效应失真节点阻抗在包络频率处随频率变化指管子工作点在受输入信号包络的调制。功放失真特性描述●电学记忆效应失真数字预失真系统的基本架构数字预失真系统的基本架构查找表方案中基带处理模块查找表方案中基带处理模块查找表方案中基带处理模块功能：对基带进行预失真处理

常用的架构如下：查找表方案中基带处理模块查找表方案中基带处理模块架构PMC的架构查找表方案中基带处理模块架构PMC的架构查找表方案中基带处理模块架构Altera的架构+OptionalPipeliningOutputRegistersOutputMUX+-S+-SInputRegisters查找表方案中基带处理模块架构Altera的架构+Option查找表方案中基带处理模块架构InterSil的架构查找表方案中基带处理模块架构InterSil的架构查找表方案中表格存储模块查找表方案中表格存储模块查找表方案中表格存储模块功能描述：存储预失真处理部分所需要的参数一般是一个多维表读取速度要很快常用的架构如下：查找表方案中表格存储模块查找表方案中表格存储模块PMC的多维表结构赛车和赛车手查找表方案中表格存储模块PMC的多维表结构赛车和赛车手查找表方案中表格存储模块InterSil的两表方案

一个多维表来表征功放的AM-AM、AM-PM失真

Δ表来表征其他非线性失真

查找表方案中表格存储模块InterSil的两表方案

一个多维查找表方案中表地址产生模块查找表方案中表地址产生模块查找表方案中表地址产生模块功能描述：根据输入基带，求出预失真处理所用的参数在表中的地址。常用的架构如下：查找表方案中表地址产生模块查找表方案中表地址产生模块PMC的表地址产生方法对信号进行了微分和积分，把功放的记忆效应包含了。查找表方案中表地址产生模块PMC的表地址产生方法对信号进行了查找表方案中表地址产生模块Altera的表地址产生方法

用FIR滤波器来求表地址，也把功放的记忆效应包含了查找表方案中表地址产生模块Altera的表地址产生方法用FI查找表方案中表地址产生模块InterSil的表地址产生方法

没有包含功放的记忆效应，需外部处理来计算功放记忆效应即用△表来表征功放的记忆效应查找表方案中表地址产生模块InterSil的表地址产生方法没查找表方案中失真量提取模块查找表方案中失真量提取模块查找表方案中失真量提取模块功能描述：根据反馈回来的信号，求出功放的失真量。常用的架构如下：查找表方案中失真量提取模块查找表方案中失真量提取模块查找表方案中失真量提取模块查找表方案中失真量提取模块查找表方案中失真量提取模块查找表方案中失真量提取模块查找表方案中失真量提取模块查找表方案中参数表更新模块查找表方案中参数表更新模块查找表方案中参数表更新模块功能、特点描述：根据所得到的失真量，用一定的自适应算法，对参数表进行更新可以是慢自适应，不需进行立即更新是预失真方案的核心查找表方案中参数表更新模块实现数字预失真方案的关键问题和难点实现数字预失真方案的关键问题和难点实现数字预失真方案的关键问题和难点◆能提取到的失真量一般只有2个：相位、幅度◆处理参数很多△处理参数与失真量的关系式△各处理参数占的权重，而且这些权重应该是可变的●如何进行自适应处理△如何使自适应收敛？△如何避免收敛到一