苹果拟开发自研无线芯片，请看无线芯片的关键技术！

信息技术作为当今人类社会的重要组成部分，对经济、科学、文化等产生了深远的影响，改变了人类生活的方方面面。为适应人类生活的不同需求，已经涌现了3D打印、虚拟现实、云计算、大数据、互联网+、物联网和移动互联网等一批新技术应用发展方向。从1837年莫尔斯发明有线电报开始，经过IMTS/AMPS、2G、3G等，发展到现在的4G技术，满足了人类不断增长的部分移动互联需求，但超高清视频多媒体、万物互联、自动驾驶等还在憧憬并逐步实现中，移动通信也正在向新一代5G技术进军。

无线芯片，作为移动通信的核心元件，功能不断增强，体积越来越小，集成度越来越高，芯片工艺也在逐步小型化，由于电磁波的固有特性，集成电路射频电路设计越来越难。射频电路的非线性限制了调制信号的高阶化、宽带化等业务需求，因此人们研究了很多改善射频电路非线性的线性技术，例如功率回退、前馈法、反馈法、波峰消除法、模拟预失真和数字预失真（DPD,DigitalPreDistortion）等。

而数字预失真（DPD）技术由于成本低廉、实现简单，广泛应用于无线芯片中，并一直作为研究热点在不断发展。

无线芯片中，射频发射和接收电路都存在非线性，而射频功率放大器PA受到技术和工艺的限制，其增益和功率往往很难进一步提升，而通信质量的要求又很高，若能把PA的非线性区利用起来能很好地改善发射性能。DPD技术正好能满足这一需求, 使PA即使工作在非线性区（近饱和区），发射机也具有良好的线性度，从而有效地改善发射机指标。射频PA通常由不同材料不同工艺的晶体管或场效应管与阻容感等器件通过一定的连接关系搭建而成，实现射频功率放大功能。

PA中的电容电感效应，发热效应，已调信号的带宽和峰均比变化等，会带来两种记忆效应。电学记忆效应：工作时阻容感随已调输入信号频率、带宽和峰均比的不同而变化，偏置和阻抗随之改变，从而引起器件的非线性特性的变化。热学记忆效应：主要指晶体管或场效应管随耗散功率的增加而升高温度，被一定带宽的已调信号影响了各种工作参数。描述PA复增益曲线，科研技术人员提出了很多种模型，比如无记忆多项式模型、Volterra模型、Hammerstein模型、Wiener模型、RBFNN模型和记忆多项式模型等，每种模型适用的场景不同，涉及的算法表达式和算法结构也不同。不过这些模型的目标都是力求精准有效地描述PA复增益曲线，通过DPD技术来求解增益曲线的逆函数，优化AM-AM和AM-PM曲线，改善ACPR和EVM等指标。

不同的移动通信制式，调制模式、调制带宽、线性度和耐压范围不一样，导致其PA对工艺要求不尽相同。以当前技术，GSM/WF/BT等通信制式PA一般采用CMOS工艺，同数字电路、模拟电路及射频收发信机集成在一个die上，封装成一个SoC无线芯片。而3G/4G/5GPA一般需要使用GaAs/GaN/Inp等材料，放在无线射频收发芯片外部。

根据PA放置在无线芯片内外的不同，DPD应用的方法也有些区别。如果PA放在芯片内部，一般由芯片厂家来进行DPD校准，而不需芯片应用方案供应商（终端厂家）直接介入；如果PA放在芯片外部，即把分立PA器件或射频前端模块（FEM，FrontEndModule）放在PCB板上，就需要芯片厂家提供DPD校准的软硬件接口，由终端厂家来进行DPD校准，把DPD参数存在Flash或内存中。

DPD模块有两种工作模式：训练工作模式和正常工作模式。训练工作模式：由芯片相关校准电路先校准接收通路的DCOffset和IQimbalance，再校准发射通路的DCOffset和IQimbalance，有时还会有功率校准等，然后再由Training_gen产生一个复数源波形系列。A-C-D-B路径获取初始复增益更新到DPD补偿表（LUT，LookUpTable)；接着由Training_gen产生第一个台阶信号（每个台阶都为直流或单音波形），得到整个回路对台阶信号的第一个复数响应，通过对复增益补偿后的信号与响应信号的差值，计算出相应复增益修正值并更新到DPDLUT表中；接着继续由Training_gen产生第二个台阶信号，同样得到第二个复数响应并更新LUT表；分步逐次测量和逐次逼近，最终可得到接近发射通路（主要为PA）复增益曲线的逆函数，记录在LUT表中。

正常工作模式：CFR模块输出调制波形，Scale模块计算出每点幅度后，通过LUT表查出其幅度和相位补偿系数，进行复数乘法运算得到DPD处理后的调制波形，通过A-C路径发射射频信号到射频前端，最终通过射频连接器连接到综测仪进行指标测试或通过天线辐射出去。

DPD技术作为一种低功耗、低成本、结构简单的线性技术，广泛用于各种通信领域。本文介绍了DPD在无线芯片中的一种应用，并且分析了影响其性能的各方面因素，为DPD设计和调试人员提供了一些参考。随着市场和技术的发展变化，相信DPD技术也会随之发展壮大，在人类的通信事业中起到非常重要的作用。

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