MATLAB实现的射频功放数字预失真系统设计与验证

"这篇毕业论文主要探讨了基于MATLAB的射频功放(RF power amplifier)数字预失真(Digital Predistortion, DPS)方案的设计与验证。作者使用MATLAB的SYSGEN模块来构建一个高效的预失真系统，旨在解决射频功放在功率放大过程中产生的记忆非线性失真问题。" 在无线通信系统中，射频功放起着至关重要的作用，它能够提升信号的功率。然而，功放的非线性特性会导致信号失真，这种失真通常表现为记忆效应，即输出不仅取决于当前输入，还与过去的输入有关。为了解决这一问题，数字预失真技术应运而生。数字预失真器通过在信号进入功放前对其进行反向失真，可以有效地补偿功放产生的非线性失真，从而改善信号质量。 论文首先介绍了功率放大器的特性和数字预失真的基本原理，对比了几种不同的学习结构，如直接学习结构和间接学习结构。作者选择了间接学习结构，因为它在实际应用中表现出较好的性能。接着，论文比较了各种辨识算法，如最小均方误差自适应滤波器(Least Mean Square, LMS)，并最终选择了LMS算法，因其实现简单且计算开销相对较小。 在预失真器模型的选择上，论文考虑了多种模型，最后选取了记忆多项式模型。考虑到资源与性能的平衡，论文采用了记忆深度为3、非线性阶数为5的配置。这种模型可以在保证性能的同时，降低硬件资源的需求。 接下来，论文利用MATLAB的SYSGEN模块搭建了完整的数字预失真系统。系统包括信号源、预失真器、功放模型、正交调制/解调、数据缓存以及预失真算法模块。其中，MCode模块允许直接调用.m文件，简化了算法计算的过程，提升了建模效率。 在系统验证阶段，论文通过自研的软件无线电平台进行了实验。通过不同环回方式（FPGA内部环回、FPGA夹层卡环回、射频功放环回）测试了数字预失真系统的功能和改善效果。实验结果显示，功放输出的邻道泄漏比(ACLR)满足3GPP标准，证实了该预失真方案的有效性。 论文提出的MATLAB SYSGEN实现方案避免了使用复杂的硬件描述语言（如Verilog），降低了开发复杂度，降低了成本。这使得设计和验证数字预失真系统变得更加便捷。 关键词：射频功放，数字预失真，SYSGEN，DPS 这篇论文为基于MATLAB的射频功放数字预失真提供了深入的研究和实践，对于理解和设计这类系统具有很高的参考价值。