DPD簡單來說就是數(shù)字預失真。

　　DPD(DigitalPre-DistortiON):PA線性化技術更大的突破是可使信號預失真。預失真是PA線性化的“法寶”，不過這也非常復雜，并要求了解PA失真特性——而該特性的變化方式非常復雜。

　　預失真原理：通過一個預失真元件(Predistorter)來和功放元件(PA) 級聯(lián)，非線性失真功能內置于數(shù)字、數(shù)碼基帶信號處理域中，其與放大器展示的失真數(shù)量相當(“相等”)，但功能卻相反。將這兩個非線性失真功能相結合，便能夠實現(xiàn)高度線性、無失真的系統(tǒng)。數(shù)字預失真技術的挑戰(zhàn)在于PA的失真(即非線性)特性會隨時間、溫度以及偏壓(biasing)的變化而變化，因器件的不同而不同。因此，盡管能為一個器件確定特性并設計正確的預失真算法，但要對每個器件都進行上述工作在經濟上則是不可行的。為了解決上述偏差，我們須使用反饋機制，對輸出信號進行采樣，并用以校正預失真算法。數(shù)字預失真采用數(shù)字電路實現(xiàn)這個預失真器(Predistorter)，通常采用數(shù)字信號處理來完成。通過增加一個非線性電路用以補償功率放大器的非線性。這樣就可以在功率放大器(PA)內使用簡單的AB類平臺，從而可以消除基站廠商制造前饋放大器 (feedforwardamplifier)的負擔和復雜性。此外，由于放大器不再需要誤差放大器失真矯正電路，因此可以顯著提高系統(tǒng)效率。

　　預失真線性化技術，它的優(yōu)點在于不存在穩(wěn)定性問題，有更寬的信號頻帶，能夠處理含多載波的信號。預失真技術成本較低，工藝簡單，便于生產，效率較高，一般可以達到19%以上。

　　數(shù)字預失真的缺點：線性度略低于前饋技術，但是目前兩者的水平已經比較接近。

　　數(shù)字預失真技術目前之所以沒有像前饋技術那樣得到廣泛應用，主要原因是該技術存在以下技術瓶頸：寬帶功放的非線性特性建模，它的挑戰(zhàn)在于PA的失真(即非線性)特性會隨時間、溫度以及偏壓(biasing)的變化而變化，因器件的不同而不同。

　　在PA器件中校正模擬失真，減小了體積，功耗和成本

　　采用LDMOS和GaN晶體管與AB類和Doherty放大器相兼容

　　存儲器實現(xiàn)自適應預失真核

　　支持20MHz的調制帶寬

　　提供20 - 30dB的ACP校正功能

　　自適應均衡器和AQM校正

　　在開路電視傳輸設備中高功率放大器(HPA)對整機的價格具有決定意義，對于給定的功率和噪聲電子，HPA的價格將隨著輸入信號線性工作范圍的擴大而盤升．因此用擴展HPA的線性工作范圍的技術取代購買更的HPA的研究意義重大。對于擴展HPA線性范圍的研究和應用一一即預失真技術，在國外已經有很多成熟的經驗，出現(xiàn)了很多種數(shù)字自適應預失真技術如：查表法、笛卡爾環(huán)法等，而我國在國慶50周年的數(shù)字電視試播中卻仍沿用模擬電視中的中頻預失真技術，本文旨在介紹一下國外的先進的數(shù)字自適應預失真技術。

　　1、預失真的工作原理

　　現(xiàn)在的線性調制技術如QPSK和QAH及多載波調制等盡管能提供良好的頻譜效率，但由于HPA的非線性，調制后產生的波動包絡信號能引起隨后的HPA產生互調失真(1MD)，互調失真多呈現(xiàn)出鄰頻干擾、帶內干擾現(xiàn)象．為了擴展HPA的線性，產生了多種預失真技術，但其原理卻都是在調制器和高功放間插入一個非線性的器件作為預失真器件(PD)，使得預失真器和高功放作為一個整體來看，其增益特性為線性。如：

　　假設預失真器的增益函數(shù)為D?；而高功放的增益函數(shù)為：P(，)；則整體的增益函數(shù)：

　　H(，)：D(，)xP(，)=常數(shù)C

　　從局部來看，由于IM3和IM5對高功放的影響比較大，而IM3(三次互調分量)和IM5可由IM2與IM4與原基帶信號調制產生，因此只要控制預失真器產生的IM2和IM4的系數(shù)，使其與高功放和原基帶信號調制產生的IM3和IM5精確地相位相反，理論上可以很大或完全地取消整體的IM3和IM5，使高功放呈現(xiàn)線性化，從而大幅度抑制帶外發(fā)射、減少帶內失真．

　　2、數(shù)字預失真和模擬預失真

　　預失真可以分為兩種即：數(shù)字預失真和模擬預失真．模擬預失真出現(xiàn)比較早，且技術比較成熟．對于模擬電視來說，低成本的。人工調整的中頻預失真電路可以工作的很好，這是因為傳送的圖像質量只隨HPA的工作非線性增加而降低，預失真電路只需要定期的調整．而數(shù)字預失真技術是隨著傳輸數(shù)字信號的應用不斷擴展的基礎上逐步發(fā)展起來的，數(shù)字音頻傳輸方面的預失真研究要比圖像傳輸方面相對成熟，國外對圖像傳輸方面的數(shù)字預失真已經有很多較成熟的技術和應用經驗，國內在數(shù)字預失真的研究相對滯后，在數(shù)字圖像傳輸試驗時或采用線性較好的電子管，或沿用模擬電視中的中頻預失真技術，但對于數(shù)字電視來說，由于存在著峭壁效應，即當傳送通道內的失真超過接收機糾錯能力時，圖像質量將從近乎完美變成完全丟失．未來發(fā)射機的固態(tài)化趨勢及數(shù)字電視信號對于高功放非線性的敏感性都需要采用實時的。自適應的預失真技術來抑制HPA的失真引起的峭壁效應的產生。

　　3、高功放(HPA)產生失真的原理及工作點對高功放的影響

　　引起高功放失真的因素包括長時因素，如溫度，老化、平均輸入電平變化等．也有短時因素如噪聲、動態(tài)調制(如TDMA中每個時隙采用不同的調制)、  多載波(OFDM)等引起的AM-AM和AM-PM失真，這可根據(jù)Saleh的功放模型來推得：

　　A?=Haxr／(1+Uaxr‘)和厶①?二H， xr 2／(1+U中Xr‘)

　　其中，為瞬時輸入幅度，Ha、Ua、H，、U。是放大器的特性參數(shù)，工作A?和(，)就是由于高功放的非線性工作曲線而引起的AM-AM及AM-PM失真．這個模型對于全固態(tài)功放也適用。

　　下面是高功放的工作特性曲線圖：

　　圖中的曲線代表HPA的真正工作特性曲線，虛直線代表的是理論工作特性曲線，Rio是輸入信號幅度，線性輸出(要求功率)功率點是我們理論上值，可以幫助在HPA真實特性曲線上搜索到實際輸出功率點，再從實際輸出功率點向下找到輸入功率Rln．~，Rzn…，d即是為實現(xiàn)擴張HPA曲線上部的壓縮而加入預失真器后HPA的輸入功率．我們可以看Rin-pd>Rin，此時HPA工作在非線性區(qū)域，如果不加預失真，那么高功放的工作點只有降低以使其能夠工作在HPA的線性區(qū)域，此時就存在HPA的輸入功率回退問題，而提高工作點，有助于減少熱耗散，提高HPA的效率，盡可能高效率且無失真正是HPA的目標。

　　上面從輸入功率根據(jù)線性特性找到要求功率，再從要求功率找到HPA的實際工作特性曲線上相應的功率點，從相應的功率點向下找到實際預失真器產生的輸入功率，這個過程正是查表法(LUT)的工作原理，即根據(jù)瞬時輸入信號的功率，查表得到相應預失真應擴張的增益，再輸入到高功放實現(xiàn)高功放的線性化，但實際實行起來難度大、結構復雜。

　　4、笛卡爾環(huán)工作原理

　　笛卡爾環(huán)預失真器是能有效地抑制HPA的IMD，且簡單易行的工作電路，在數(shù)字圖像和數(shù)字音頻的傳輸中得到普遍的應用，現(xiàn)在笛卡爾環(huán)已經有了較大的改進，下面是其原理框圖：

　　在上圖中Rn是In+jQn的復包絡，其中In是同相分量，Qn是正交分量，同樣Hn是預失真器輸出信號的復包絡，Pn是解調后信號的復包絡．解調后信號的復包絡中包含了與HPA失真有關的AM-AM和AM-PM失真，預失真的目的就是調整預失真器輸出的同相和正交分量，使解調后的同相分量和正交分量與原基帶信號In+jQn相同，要達到這個目的，必須解決下面兩個獨立問題：

　　An(Un)=Pn    (1)

　　M(9)+中n(Un)=R(9)    (2)

　　公式(1)的含義是尋找一個改變與預失真器復包絡有關的幅值函數(shù)，使其等于解調后的復包絡Pn．公式(2)的目的是使預失真器的相角加上由于AM-PM而引起的相移應等于原基帶輸入符號的相角．由于相位失真易于解決在此不再討論，重點討論困難的、復雜的AM-AM幅度失真問題。

　　先前的笛卡爾環(huán)法是根據(jù)輸入符號 In+jQn和解調得到的符號，根據(jù)前面的公式即，H?·D?，P(，)：C，必須自適應地計算HPA的逆模型，這個逆HPA模型是一個多項式模型，且其階數(shù)必須比HPA的正向模型高幾階。這種辦法有幾個缺陷：

　　A.解調輸出信號中包含了系統(tǒng)失真(預失真器+HPA)和噪聲，而逆模型比前向模型更易于受噪聲的影響，特別是當逆模型中包含高階的非線性多項式，更易導致慢收斂和解的偏移。

　　B．從輸入經過預失真器，調制器，再經HPA，解調后得到符號再計算誤差用于系統(tǒng)模型參數(shù)的更新，這個過程可引起大約 40多個數(shù)字電視的符號的延遲。

　　新的笛卡爾環(huán)法正如上圖所示與舊的笛卡爾環(huán)的不同，就是直接將預失真器的輸出數(shù)據(jù)輸入到前向HPA模型的計算中，結合解調后的輸入數(shù)據(jù)決定HPA引起AM-AM失真的多項式模型的系數(shù)項(an(k))．解決系數(shù)(an(k))的問題用RL$法(遞最小二乘法)，獲得的系數(shù)通過一個管道一次輸送到逆HPA模型的計算中，而不是每計算一個數(shù)據(jù)更新一個數(shù)據(jù)，同 時還加入一個噪聲消減器，這個在噪聲消減器圖中沒畫，在數(shù)字數(shù)據(jù)處理中這個不難實現(xiàn)。

　　計算逆HPA模型中應用PLMS法。由于在前向HPA模型中極大地減少了系統(tǒng)測量噪聲和系統(tǒng)延遲，使系統(tǒng)在求解的收斂速度和解的偏移程度都有很大提高。通過對新舊兩種笛卡爾環(huán)的SNR-SINAD(信噪比一一信號噪聲和失真度比)坐標比較，可以看出在信噪比為60DB時，SINAD有一個大約5DB的增益，這個$DB的增益對峭壁效應的出現(xiàn)有了．很大的緩沖，這個5DB增益對于數(shù)字電視傳輸?shù)倪m應惡劣的傳輸條件的能力的是很必要的。且新方法收斂速度比舊方法快15倍左右，模擬延遲時間對自適應速度的影響也大大降低。