基于微观分析和精细优化的预失真线性化方法

Nonlinear Distortion generated by power amplifiers (PA) significantly degrades the power efficiency and transmission efficiency of new generation multi-carrier signal transmitter systems. Digital Predistortion (DPD) is the most promising technology trend for the compensation of PA nonlinear distortion. Generally, current DPD schemes have some weaknesses, such as the rough macroscopic analysis approach for distortion signal, the complicated close-loop PA modeling techniques, and the rough optimization algorithm based on PA envelope control. These weaknesses above result in following situlation. That is DPD is inconvenient for installation and adjustment in high-frequency communications systems, and the signal transmitter systems installed with DPD are still hard to achieve satisfactory output power and linearization performance. In this project, we propose a microscopic signal analysis approached of nonlinear distortion signal processing open-loop PA model, system-level design, and a delicacy optimization method for output signal. We anticipate that, the DPD linearization scheme based on above innovative works can satisfy the demands of next generation signal transmitter systems in linearization performance, maximum output, and applicability in high-frequency systems. We would expect that, the reshearch of this project may expand the theory of DPD, and also decreases the importation demand of high performance PAs.

功率放大器（PA）引起的非线性失真严重地限制了新一代多载波信号发射系统的能耗效率和传输速率。数字预失真（DPD）代表了非线性失真补偿技术的发展趋势。但是，在目前的DPD方法中通常存在着一些不足，比如较为粗糙的失真信号宏观分析法、繁琐的闭环PA模型结构、以及基于PA包络控制的粗放式信号优化方法等。上述这些不足使得DPD在高频通信链路中的安装和调试较为困难,而且也使得应用了DPD的信号发射系统仍然难以取得满意的输出功率和线性化效果。在本项目中，我们拟提出多个和DPD相关的分析与设计方法，包括:非线性失真信号过程的微观分析法、PA开环建模方法、全链路一体化设计、以及输出信号的精细优化方法等。我们预期，基于上述创新点的DPD线性化方法在线性化效果、输出功率、及适用性等方面可以满足新一代射频信号发射系统的要求。我们期望，本项目的研究能够补充DPD的相关理论，并降低我国对高性能PA的进口需求。

如项目申请书“立项依据”所述，信号非线性变换（射频功率放大器）所引起的非线性失真严重影响通信射频传输系统、医用射频影像系统的性能。针对申请书“关键科学问题”的三个条目，本项目较为深入的研究了非线性失真的机制、建模、线性化方法等内容，并取得了如下进展。（1）：提出了颠覆性的非线性失真微观分析方法，其首次揭示了非线性失真中亿万个微观随机信号间的定量关系。不但大大简化了解析推导难度，还可将仿真速度提升了高达1100倍。（2）：提出了一种精细数字预失真方法，在典型无记忆饱和放大的双音信号情况下，其能量损失极小的同时，实现有用信号与三阶交调项仿真比高达37dB，达到非线性系统建模的误差噪声水平。（3）：提出了一种非线性系统行为建模方法，其采用独特的双元关联函数单元和双层开环架构，建模精度可以超过同复杂度（支路数量）的闭环模型精度。基于上述工作，项目取得如下成果。（1）：在专利论文方面，本项目共申请4项国家发明专利，并在TSP（通信射频传输，第1作者+通信作者）和PRONEU（医用射频信号校准解析，第1作者）等SCI期刊发表6篇论文，另发表EI会议论文4篇。其中，TSP论文得到IEEE Fellow等国际同行正面引用，PRONEU论文期刊影响因子14.16，并被选为期刊封面文章。（2）：在项目申请方面，作为子课题负责人承担了2018年国家科技重大专项项目，作为子课题负责人承担了国家自然科学基金的委员会主任项目，作为任务负责人参与了国家重大科学仪器项目，并作为技术负责人参与了多项军方项目。（3）：在获奖交流方面，作为第四完成人申请了2018年中国通信学会科技奖（已公示为三等奖排序第一，未颁）。此外，本项目被选为北大代表性科技成果进行推荐，并得到中科院电子所、航天军代处的合作开发意向（附件），并受邀担任电子科大成都研究院实验室学术委员。项目共协助培养10名研究生，主要成员2人获得职称晋升。

内容获取失败，请点击重试