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          自適應(yīng)在功率放大器非線性預(yù)失真中的應(yīng)用

          作者: 時(shí)間:2011-09-20 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          摘要:是無線通信系統(tǒng)重要組成部分,目前通信系統(tǒng)中采用具有高效頻譜利用率的線性調(diào)制技術(shù),要求必須具有良好的線性特性。線性化技術(shù)成為提高效率的關(guān)鍵。文中采用最陡下降法、LMS算法和分段變步長(zhǎng)算法三種自適應(yīng)算法分別對(duì)功率放大器方法進(jìn)行了設(shè)計(jì),仿真結(jié)果表明,分段變步長(zhǎng)算法提高了收斂速度,并保證了穩(wěn)定性,大大減小了帶內(nèi)和帶外失真。
          關(guān)鍵詞:功率放大器;自適應(yīng)算法;

          無線通信用戶數(shù)目日益增多,人們對(duì)業(yè)務(wù)種類及服務(wù)質(zhì)量的要求越來越高,從以前的保證通話發(fā)展到今天的大容量、高速率通信,使得通信頻段變得日益擁擠,提高頻帶的利用率,解決頻譜資源緊張成為日益尖銳的問題。目前,廣泛采用的有碼分多址(CDMA)、線性調(diào)制,正交頻分多址(OFDM)等技術(shù)來解決此問題,但這些技術(shù)對(duì)功率放大器(PA)有嚴(yán)格的線性度要求,否則系統(tǒng)性能就會(huì)嚴(yán)重惡化。
          的基本思想是在放大器前構(gòu)造放大器的逆特性,使得預(yù)失真器和放大器的聯(lián)合特性呈線性。本文是在這種思想的指導(dǎo)下,對(duì)預(yù)失真器的自適應(yīng)算法進(jìn)行改進(jìn),采用最小均方誤差(LMSE)方法,在μ的選擇上,使用分段變步長(zhǎng)法,在均方誤差降低到25%范圍內(nèi)使用大步長(zhǎng)μ1,在剩余的25%范圍內(nèi)使用小步長(zhǎng)μ2,從而提高收斂速度,兼顧穩(wěn)定性,完善預(yù)失真算法。

          1 自適應(yīng)濾波器
          所謂自適應(yīng)濾波器,是指根據(jù)濾波器的輸入輸出之間的關(guān)系,利用自適應(yīng)算法來調(diào)節(jié)濾波器的系數(shù),使得理想輸出與實(shí)際輸出之間的差值最小。
          1.1 自適應(yīng)濾波器的介紹
          自適應(yīng)濾波器它包括兩部分,一部分是數(shù)字濾波器,一部分是自適應(yīng)算法,可用于自適應(yīng)濾波器的通常有兩種,一種是無限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器(IIR),另一種是有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器(FIR),一般采用FIR濾波器作為自適應(yīng)濾波器的首選,F(xiàn)IR濾波器的方框圖如圖1所示。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/187315.htm

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          輸入與輸出之間的關(guān)系可表達(dá)如下:
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          1.2 傳統(tǒng)自適應(yīng)算法
          在自適應(yīng)算法中,通常采用均方誤差(MSE)來衡量性能指標(biāo)是否達(dá)到最佳狀態(tài)
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          當(dāng)ε(n)取最小時(shí),此刻所對(duì)應(yīng)的一組加權(quán)系數(shù)W0(n為最佳系數(shù)。
          最陡下降法是一種遞推方法,它系數(shù)迭代方程如下
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          其中μ為收斂因子,它控制著濾波器的穩(wěn)定性及收斂速度,當(dāng)μ越大,收斂速度越快,反之,收斂速度越慢,ε(n)表示誤差函數(shù)相對(duì)于w(n)的梯度,對(duì)加權(quán)向量的連續(xù)修正,將最終導(dǎo)致最小均方誤差εmin,此時(shí)加權(quán)向量達(dá)到最佳值w0。
          LMS算法采用了瞬時(shí)平方誤差e2(n),用以估計(jì)MSE,克服了d(n)與x(n)統(tǒng)計(jì)特性未知的問題,即
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          1.3 改進(jìn)的自適應(yīng)算法
          上一節(jié)介紹了傳統(tǒng)自適應(yīng)算法,鑒定一個(gè)算法的好壞有幾個(gè)性能指標(biāo),分別是穩(wěn)定性及收斂速度。
          LMS算法要保證穩(wěn)定性,μ必須滿足:
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          其中λmax是輸入相關(guān)矩陣R的最大特征值。而當(dāng)濾波器的階數(shù)L很大時(shí),λmax的計(jì)算量也很大,利用(11)式對(duì)μ的約束比較困難,在實(shí)際應(yīng)用中有一種簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)方法,設(shè)定
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          其中Px表示輸入信號(hào)x(n)的功率,利用(12)對(duì)μ的約束選取μ時(shí),計(jì)算量明顯減小每一種自適應(yīng)模式都有其自身的時(shí)間常數(shù),MSE的時(shí)間常數(shù)可定義為
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