文档介绍：杭州电子科技大学
硕士学位论文
基于FPGA的射频功放数字预失真技术平台研究与实现
姓名:杨小海
申请学位级别:硕士
专业:信号与信息处理
指导教师:张福洪
20100301
杭州电子科技大学硕士学位论文
摘要
为了获得更大的输出信号功率,提高功放效率,功放一般会工作在饱和点附近,这样必
然带来严重的非线性失真。而采用诸如正交频分复用(OFDM)等现代调制技术的数字视频广播
(DVB),因其信号具有很高的峰均功率比(PAPR)和较宽的带宽,对功率放大器(PA)的非线性
失真非常敏感。射频功放的非线性失真还会使得原始输入信号的频谱扩展,从而产生邻近信
道干扰,影响其它用户。为了解决这些问题,对功率放大器的线性化是一个有效的方法。基
于自适应数字预失真的有记忆功放线性化技术以其实用、方案灵活、成本适中等优势,是现
在通信界普遍在应用的一种有潜力的功放线性化技术。
本课题以 FPGA 为平台对数字电视基带信号进行预失真处理,实现数字电视发射机中功
放线性化。该平台方案是解决功放线性化的通用方案,其最大优点就是能在基带数字段进行
自适应预失真处理。方案核心 FPGA 基带处理软件采用的是赛灵思公司的预失真 IP 核,简化
软件开发过程,提高研发效率。围绕该 IP 核,数字预失真基带处理硬件平台主要由 FPGA、
DAC 与 ADC、射频上行链路与下行反馈电路部分组成,外加时钟板及功放板构成了整个预
失真系统。整个系统信号数率以及射频频率都比较高,对各部分器件性能都有较高要求。
本文即是以上述硬件平台为基础,围绕数字预失真基带板及其频率合成板调试展开,旨
在 FPGA 中使用 DPD IP 核实现功放线性化。
作者所做的主要工作如下:
1、介绍了数字电视以及其信号特点,描述了国内外业界功放线性化研究的现状及发展趋
势,本课题的研究目的和意义。
2、分析了功率放大器的非线性对系统性能的影响,给出了衡定功放的性能指标,特别是
课题中功放需要实测的功放指标,还研究了现在流行的几种功放线性化技术。
3、介绍了基于FPGA的数字预失真硬件平台方案,详细分析了DPD IP核中MircoBlaze
处理器运行控制流程以及Virtex4 FPGA的SBRAM在此IP核中的存储分配方式,为后续更好的
应用MircoBlaze处理器做好准备。
4、详细调试了本课题频率合成方案,给出了各个时钟芯片在本方案中的应用设计,给出
了调试结果。
5、由于方案设计之初的DVB-T数字基带信号源没有如期获得,以及基带板硬件平台指标
也未满足反馈信号要求,故非常遗憾不能使用IP核实现最终的DPD。在此种情况下,为了接
下来的改进板联调,本文软件部分给出了DPD IP核应用中的FPGA顶层模块设计以及部分软
件设计仿真,硬件调试了基带板及功放板,给出了调试后问题解决方法及实测结果。
关键词:数字电视,数字预失真,频率合成,现场可编程门阵列,射频功放
I
杭州电子科技大学硕士学位论文
ABSTRACT
In order to obtain a larger output power of signal,and improve the efficiency,power amplifier
will generally work near the saturation point. This will inevitably lead to serious nonlinear
distortion. Digital video broadcasting(DVB)uses lots of modern modulation techniques such as
orthogonal frequency division multiplexing(OFDM), Its signal have high peak to average power
ratio(PAPR)and wide bandwidth, they are very sensitive to the nonlinear distortion of power
amplifier(PA). Nonlinear distortion of RF power amplifier will also make spectrum expansion to
original input signal, it will result in adjacent-channel interference and affect others users. In o