优化无线基站中功率放大器的性能与效率

向具有极高频谱效率的无线标准的过渡大幅增加了无线服务的部署与运行成本。如果提供商想要在降低成本的同时提高质量，就必须解决这一问题。德州仪器(TI)开发的解决方案将自适应数字预失真(DPD)与振幅因数降低(CFR)进行了完美结合，从而使上述问题迎刃而解。

虽然诸如RF前馈、RF反馈、FR/IF预失真以及后失真等老式技术提高了PA性能并减少了失真，但自适应DPD方案是业经验证最具灵活性的超低成本方案。针对所有现行无线标准以及最普遍PA技术（包括A/B类、Doherty，甚至新出现的包络追踪PA架构等）而言，TIDPD/CFR解决方案都能增强PA性能。图2将DPD与其它解决方案进行了比较。

图2

表面失真(Creepingdistortion)

DPD与CFR是两种信号处理技术，不仅可感测输入与输出信号的特征，而且还能防止出现失真潜入PA无线输出信号的机制。这使PA输出性能能在其更广泛的工作范围内实现几乎完全的线性化。无需减少对PA的输出功率就可避免其运行范围上端出现失真，从而使PA更加节能，进而降低基站的制冷需求与运行成本。

从图3可以了解PA的工作原理。如蓝线所示，理想的PA具有线性或一对一响应。比如，如果提高10%的输入功率，那么输出功率也将相应提高10%。而现实世界中PA的性能如黑色曲线所示，PA性能在输出功率处于极低水平的情况下与理想的PA一致，而在较高的输出功率水平下则会下降至理想PA之下。例如，如果将现实世界中PA的输入功率提高10%，其输出功率仅会提高9%。因此，即使在输入功率不断提高的情况下，PA的输出功率也将停止上升。

图3

要理解CFR与DPD对当前及未来无线基础局端的重要性，就必须了解PA的三大基本特性。首先，输出功率决定无线信号的范围。较大的输出功率将实现更广泛的基站覆盖范围。第二，PA的功率效率随输出功率的增加而相应提高，并在临近其饱和水平时达到最高值。从上述两个特性可以看出，基站以最高功率运行的情况下覆盖范围最广而且功耗也最低。

过去的无线标准使服务提供商在接近最大输出功率下才运行基站，从而实现最低的资本成本（覆盖同一区域所需的基站更少），而且运行成本也最低（电力成本更低）。但随着无线用户数量的爆炸式增长以及通过基础局端传输的数据量大幅增长，这一状况发生了改变，原因是还有PA第三个特性的存在：失真随着输出功率的增加而相应增加，而当PA开始与理想（线性）曲线背离时，失真变得异常突出。