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本文针对5G移动通信系统中的数字预失真技术(DPD)进行研究,从通信频段、频带特点、功率放大器及发射机架构等多方面进行详细的介绍与分析,并提出了创新性的解决方案。具体来说,根据频段位置分为6 GHz以下低频段和毫米波段,根据频带特点分为共发多带和超宽带,根据架构分为Doherty、包络跟踪以及相控阵发射机。本文主要围绕以下四种场景中的非线性问题展开深入调研——共发双带Doherty功率放大器、共发双带包络跟踪功率放大器、毫米波超宽带功率放大器、毫米波相控阵发射机,提出了多种全新的行为模型,并进行了实验验证,均获得了出色的性能。本文的主要工作和成果如下:1)针对共发双带Doherty功率放大器,提出了包络预生成(EPF)模型,采用分段法和包络预生成法,解决了诸如2-D等记忆多项式模型的运算复杂度高和稳定性低的问题。经过实际测试,EPF模型可以有效抑制双带信号带外频谱增生、显著地提高带内的线性度。上述研究成果已在国际核心期刊IEEE Microwave and Wireless Components Letters上发表。2)针对共发双带Doherty功率放大器,提出了可配置多模(CMM)模型,对系统架构进行创新设计,通过双带分解矢量旋转(DVR)模型公式的变形,实现了子带之间线性化的相互独立,即线性化带#1不再需要采集带#2的功放输出信号。在5种不同场景下,对功放的失真进行补偿,获得了不错的线性化结果。和已有的DVR方法相比,节省了大量的硬件资源,具有极高的灵活度。上述研究成果已在2018年IEEE International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology(ICMMT)上发表。3)针对共发双带包络跟踪功率放大器,提出了带限(B-L)模型,通过在反馈回路中引入带限滤波器,在指定范围内进行非线性失真的补偿,既削减了射频通路的线性化带宽,又降低了包络通路的带宽要求,获得了较好的实验性能。上述研究成果已在2017年IEEE Asia-Pacific Conference on Antennas and Propagation(APCAP)上发表。4)针对共发双带包络跟踪功率放大器,提出了通用(UNF)模型,通过严谨的数学推导,获得了同时适用于均值包络、广义均值包络、峰值包络、加权峰值包络四种跟踪方法的通用模型公式,可以实现高精度建模。和已有的分布式记忆多项式(DMP)方案相比,形式简单、性能更好,而且资源耗费少、具有极强的通用性和灵活性。上述研究成果已在国际核心期刊IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques上发表。5)针对毫米波超宽带功率放大器,提出了有限处理带宽(LBW)模型,通过并行处理和线性分段,在指定范围内、用有限的处理带宽进行失真补偿。经过测试验证,LBW模型可以实现多个载波聚合宽带信号的线性化。与传统模型相比,LBW方案所获得性能相当,但所需处理带宽小,大大降低了数字预失真系统对采样率的要求。上述研究成果已经以共同作者的形式在国际核心期刊Wireless Communications and Mobile Computing上发表。6)针对毫米波共发双宽带相控阵发射机,提出了带内(I-B)模型,将并行处理和线性分段应用于共发双带场景,和相控阵天线相结合,利用有限的处理带宽,对Ka波段的双宽带信号波束进行线性化,成功地抑制了调制带宽内的非线性失真。同时,创新地提出了系数修剪方案,有效地缩减了系数规模,大幅降低了模型实现的复杂度。和传统模型相比,降低了系统对采样率的要求。上述研究成果已在国际核心期刊IEEE Microwave and Wireless Components Letters上发表。