基于數字預失真平臺的推進(jìn)算法研究

　　1 數字預失真技術(shù)

　　對于這個(gè)兩難問(wèn)題，更具成本效益的解決方案是采用設計巧妙的DSP。利用數字預失真(DPD)這種技術(shù)，可以通過(guò)使發(fā)射信號預失真來(lái)滿(mǎn)足頻譜要求，同時(shí)讓工作在高效率飽和區的PA晶體管有效線(xiàn)性化。DPD需要一個(gè)觀(guān)測接收機，通過(guò)其中的高帶寬ADC，對PA輸出的耦合版本進(jìn)行下變頻處理。發(fā)射波形的數字版本與接收波形相比較，由自適應算法計算或更新一系列參數，以便預加載下一個(gè)發(fā)射波形。當自適應算法收斂時(shí)，即使PA工作在傳遞函數的高度非線(xiàn)性部分，發(fā)射機輸出也實(shí)現了線(xiàn)性化。DPD可將發(fā)射機效率從10%以下提高到35%以上，具體取決于所用的算法和功率放大器拓撲結構。

　　包含DPD等復雜閉環(huán)算法的無(wú)線(xiàn)電系統設計不能孤立地進(jìn)行。針對信號鏈的模擬行為和PA的電氣與熱記憶效應進(jìn)行建模也不是一件容易的事。失真機制的數量會(huì )隨著(zhù)非線(xiàn)性階數的提高而迅速增加，這意味著(zhù)PA的輸入驅動(dòng)電平可能會(huì )顯著(zhù)改變失真行為。一款完整的閉環(huán)估算平臺對于優(yōu)化給定PA的DPD算法可謂無(wú)價(jià)之寶。

　　ADI公司已開(kāi)發(fā)出3G/4G兼容發(fā)射無(wú)線(xiàn)電平臺，支持無(wú)線(xiàn)基礎設施設備的設計人員利用功率放大器和數字預失真技術(shù)估算閉環(huán)性能結果。這款混合信號數字預失真平臺(MSDPD)如圖1所示，它將高性能線(xiàn)性和混合信號器件組合成先進(jìn)的發(fā)射機和DPD觀(guān)測接收機。

　　圖1：混合信號數字預失真(MSDPD)開(kāi)發(fā)板

　　2 DPD平臺的FPGA優(yōu)勢

　　當今許多DPD用戶(hù)使用的解決方案要么基于固定功能ASIC，要么基于FPGA。FPGA具有可編程能力，因此用戶(hù)能夠靈活地優(yōu)化解決方案，并能夠適應數據轉換器和功率晶體管技術(shù)的未來(lái)發(fā)展。固定功能ASIC則不允許設計人員輕易改變算法或支持不同版本的標準?？删幊唐骷暮锰幨强梢约铀佼a(chǎn)品上市，靈活且經(jīng)濟有效地適應新標準和發(fā)展中的標準，而不必像ASIC那樣需要重新設計。

　　隨著(zhù)FPGA技術(shù)的進(jìn)步，現在使用一個(gè)FPGA器件就能實(shí)現整個(gè)無(wú)線(xiàn)電調制解調器，并支持多種標準和多天線(xiàn)，因此可以省去許多信號處理和連接IC，電路板空間得以縮小，BOM成本得以降低。此外，這種集成度讓業(yè)界離軟件無(wú)線(xiàn)電(SDR)又近了一步，有助于設備制造商快速響應網(wǎng)絡(luò )提供商的需求。

　　MSDPD開(kāi)發(fā)平臺是市場(chǎng)上僅有的一款為無(wú)線(xiàn)基礎設施設備的設計人員提供FPGA功能的解決方案。MSDPD板能夠與多種FPGA開(kāi)發(fā)套件無(wú)縫連接：通過(guò)HSMC接口使用Altera Stratix IV，以及通過(guò)FMC接口使用Xilinx Virtex 6。直接與FPGA接口為設計人員提供了一個(gè)即時(shí)便捷框架，可以快速估算第三方DPD算法，或者通過(guò)簡(jiǎn)單的FPGA重新編程，在一個(gè)閉環(huán)環(huán)境中設計并優(yōu)化自己的算法。