基于矢量孔技术的包络跟踪功率放大器线性化研究

Because of its high spectrum efficiency, non-constant envelope modulations have been more and more popular in modern communication systems. Unfortunately, this results in low power efficiency since the modulated signals often have a high peak-to-average ratio. Envelope tracking power amlifier(ETPA), although with poor linearity, has received widespread attention for its high power operation. We are planning to do some thorough research work on linearization technique for ETPA. First, we will start with investigations for causes of ETPA's nonlinear distortion, which mainly consist of sensitivity of envelope amplifier to low amplitde of envelope signal, nonlinearity fo RF PA, and time dismatch between envelope path and RF path. Secnondly, we'll try to establish several linearization techniques for ETPA, including OFDM PAPR reduction based on vector hole punching techinque, digital predistortion for RFPA, and time dismatch elimination. At last, we are going to combine the established linearization techniques together, in order to an effective linearization scheme for OFDM ETPA based on vector hole punching techinque.We will hopefully be able to establish an envelope tracking power amplifier with high efficiency, high linearity,broad bandwidth, and ability to reconfiguration for OFDM system. Therefore, this project possesses important theory significance and practical value.

现代通信系统普遍采用高频谱利用率的非恒定包络信号，导致功率放大器效率受限。包络跟踪功率放大器因其高效率特性而受到广泛关注，但其线性度亟待改善。本项目拟对包络跟踪功率放大器线性化技术展开全面深入的研究。主要研究内容包括：(1)分析包络跟踪功率放大器的非线性特性，包括包络放大器对极小信号的敏感度分析，射频功率放大器非线性特性分析，以及包络通道与射频通道之间延时差异带来的失真分析；(2)设计出一套适用于包络跟踪功率放大器的基于矢量孔技术的OFDM信号峰均比降低技术、功率放大器预失真模型以及通道时差补偿技术；(3)将上述线性化方法有机结合，构建出一种基于矢量孔技术的可以全面补偿OFDM包络跟踪功率放大器非线性效应的线性化方案。通过上述包络跟踪功率放大器线性化技术研究，本项目有望面向应用，构建出适用于OFDM系统的高效率、高线性、宽频带、可重构的包络跟踪功率放大器，具有重要的理论意义和实用价值。

现代通信系统普遍采用高频谱利用率的非恒定包络信号，导致功率放大器效率受限。包络跟踪功率放大器因其高效率特性而受到广泛关注，但其线性度亟待改善。本项目针对包络跟踪功率放大器及其线性化技术展开全面深入的研究。首先以简单高效的记忆多项式模型为基础，选取最优阈值点，分别构建了基于矢量阈值分解的记忆多项式、分段广义记忆多项式、分段分数阶记忆多项式这三种适用于包络跟踪功率放大器的新型行为模型，均可精确描述包络跟踪功率放大器非线性特性，且计算简便、易于实现；然后，基于数据融合思想，提出了一种可用于功放预失真器参数提取的多模型数据融合算法；基于FPGA硬件平台，以兼顾模型精度与预失真器可实现性为目标，构建了基于上述行为模型的适用于包络跟踪功率放大器的数字预失真器，并提出了一种基于正交多项式和多模型融合算法的新型数字预失真方案，实测结果显示该新型数字预失真器对包络跟踪功率放大器非线性特性有显著的优化效果；提出了基于阈值矢量圆技术的新型OFDM信号峰均比降低技术，FPGA实现结果表明，该新型技术可在满足物理协议规定EVM标准前提下，大幅降低OFDM信号峰均比；最后，将研究背景扩展至雷达通信一体化系统，提出了一种简单有效的OFDM雷达通信一体化系统，以及适用于该系统的新型峰均比降低技术，仿真结果表明该技术可在同时保证雷达和通信性能的前提下，大幅削减信号峰均比。以上研究成果，可广泛应用于使用宽带功率放大器的通信或雷达系统，提高其线性度与效率，具有重要的理论意义和实用价值。