優(yōu)化無線基站中功率放大器的性能與效率

向具有極高頻譜效率的無線標(biāo)準(zhǔn)的過渡大幅增加了無線服務(wù)的部署與運(yùn)行成本。如果提供商想要在降低成本的同時(shí)提高質(zhì)量，就必須解決這一問題。德州儀器(TI)開發(fā)的解決方案將自適應(yīng)數(shù)字預(yù)失真(DPD)與振幅因數(shù)降低(CFR)進(jìn)行了完美結(jié)合，從而使上述問題迎刃而解。

雖然諸如RF前饋、RF反饋、FR/IF預(yù)失真以及后失真等老式技術(shù)提高了PA性能并減少了失真，但自適應(yīng)DPD方案是業(yè)經(jīng)驗(yàn)證最具靈活性的超低成本方案。針對所有現(xiàn)行無線標(biāo)準(zhǔn)以及最普遍PA技術(shù)（包括A/B類、Doherty，甚至新出現(xiàn)的包絡(luò)追蹤PA架構(gòu)等）而言，TIDPD/CFR解決方案都能增強(qiáng)PA性能。圖2將DPD與其它解決方案進(jìn)行了比較。

圖2

表面失真(Creepingdistortion)

DPD與CFR是兩種信號處理技術(shù)，不僅可感測輸入與輸出信號的特征，而且還能防止出現(xiàn)失真潛入PA無線輸出信號的機(jī)制。這使PA輸出性能能在其更廣泛的工作范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)幾乎完全的線性化。無需減少對PA的輸出功率就可避免其運(yùn)行范圍上端出現(xiàn)失真，從而使PA更加節(jié)能，進(jìn)而降低基站的制冷需求與運(yùn)行成本。

從圖3可以了解PA的工作原理。如藍(lán)線所示，理想的PA具有線性或一對一響應(yīng)。比如，如果提高10%的輸入功率，那么輸出功率也將相應(yīng)提高10%。而現(xiàn)實(shí)世界中PA的性能如黑色曲線所示，PA性能在輸出功率處于極低水平的情況下與理想的PA一致，而在較高的輸出功率水平下則會下降至理想PA之下。例如，如果將現(xiàn)實(shí)世界中PA的輸入功率提高10%，其輸出功率僅會提高9%。因此，即使在輸入功率不斷提高的情況下，PA的輸出功率也將停止上升。

圖3

要理解CFR與DPD對當(dāng)前及未來無線基礎(chǔ)局端的重要性，就必須了解PA的三大基本特性。首先，輸出功率決定無線信號的范圍。較大的輸出功率將實(shí)現(xiàn)更廣泛的基站覆蓋范圍。第二，PA的功率效率隨輸出功率的增加而相應(yīng)提高，并在臨近其飽和水平時(shí)達(dá)到最高值。從上述兩個(gè)特性可以看出，基站以最高功率運(yùn)行的情況下覆蓋范圍最廣而且功耗也最低。

過去的無線標(biāo)準(zhǔn)使服務(wù)提供商在接近最大輸出功率下才運(yùn)行基站，從而實(shí)現(xiàn)最低的資本成本（覆蓋同一區(qū)域所需的基站更少），而且運(yùn)行成本也最低（電力成本更低）。但隨著無線用戶數(shù)量的爆炸式增長以及通過基礎(chǔ)局端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大幅增長，這一狀況發(fā)生了改變，原因是還有PA第三個(gè)特性的存在：失真隨著輸出功率的增加而相應(yīng)增加，而當(dāng)PA開始與理想（線性）曲線背離時(shí)，失真變得異常突出。