5G小站中的数字预失真(DPD)技术

5G小站中的数字预失真(DPD)技术## 标题
一、基站中为什么要用数字预失真(DPD)技术
为了获得更大的输出信号功率，功率放大器一般会工作在接近饱和点的工作范围。这样功放的非线性失真会使其产生新的频率分量，如对于二阶失真会产生二次谐波和双音拍频，对于三阶失真会产生三次谐波和多音拍频。这些新的频率分量不论是落在通带内还是落在通带外都会对有用信号带来不利的影响。
这种非线性失真不但会消除由于线性调制方法的应用 而得到的频谱效率高的优点，还会导致波束宽度、旁瓣抑制、零位深度等一系列发射端天线 性能指标变差。再加上各种现代高效频谱调制(如OFDM 和CDMA)信号的高峰均比特性，使得工作于饱和点附近的功放非线性失真更加严重。
而功放是发射机系统中非线性失真的主要来源，因此为了较好的解决功放的这种非线性失真所带来的各种问题。最直接有效的方法就是利用各种线性化方法对射频功率放大器的进行线性化处理。目前来看DPD技术是目前矫正PA失真的最优方案。
二、 DPD的作用
DPD在通过数学建模提前补偿PA的非线性和记忆效应，如下图所示：

就是在PA与输入信号之间添加一个非线性大院，预先给信号加入非线性失真，由于非线性单元具有与PA相反的非线性特性，因此信号经过非线性单元和PA后，非线性失真互相抵消，从而达到了线性化的目的。
DPD实现有几个难点：
1.数学模式是否匹配当前PA，随着5G到来，载波带宽越来越宽。载波带宽甚至达到800MHz。原来4G下DPD的数学模型匹配5G基站PA的时候性能肯定不能满足3Gpp要求，所以需要对数学模型进行进一步的研究。
2.怎么硬件实现DPD？既然要用DPD，当然得让DPD运行在RU中，不管是FPGA、CPU还是DSP，需要硬件化DPD。要从实现难以程度、资源消耗、性能匹配、成本控制、研发周期等多方面来综合考虑DPD硬件化，有一定得技术壁垒。
3.特定case考虑：5G也有宏站，考虑到整机效率一定会上GaN PA，那么GaN PA 的trapping效应怎么解决是个很难得问题，还有大动态信号的性能问题等等。
三、目前谁可以做DPD
大厂都有自己的DPD技术，其中HW性能最优，其次Eric和ZX。N厂在5G中已经落伍了，暂不考虑。小厂一般都没有自己的DPD技术，因为没有相应技术积累，无法实现DPD硬件化，一般找学校或者直接用Xilinx的IP core。
本人在DPD领域研究多年，实现多款4G和5G商用小站、宏站的DPD硬件化，GaN PA的trapping效应，大动态信号的PA性能问题都颇有研究。技术交流可加qq1323153374