論文題目專業(yè)研究生T指導老OILI基于OFDM信號的數(shù)字預失真技術研究通信與信息系統(tǒng)張璐璐曾召華摘要簽名張越盈簽名OFDM技術以其頻譜利用率高，抗干擾能力強等優(yōu)點而得到了越來越廣泛的應用。本文首先系統(tǒng)的總結(jié)分析了OFDM的基本原理、特點，并從信號構(gòu)成的角度說明了OFDM信號對功率放大器非線性敏感的原因，通過對常用的功率放大器模型分析了功放的非線性。本文的重點是數(shù)字預失真技術，在闡述了預失真技術的基本原理后，詳細討論了基于查詢表LUT和基于多項式的預失真技術。其中在基于查找表預失真技術中詳細說明了查找表的形式，地址索引方式以及查找表常采用的方法，在對多項式預失真技術的研究中給出了多項式預失真的原理圖及對其原理的詳細闡述。接下來對OFDM系統(tǒng)的多項式預失真算法進行了重點研究，首先通過VOLTERRA級數(shù)對功放進行建模，改進了模型后得出一種便于計算的功放的簡化模型，通過功放模型得出多項式預失真器的模型，然后分別通過對最小均方誤差的多項式算法和遞歸最DX乘的多項式算法的分析比較，最后對遞歸最小二乘的多項式算法進行了仿真，并對不同的記憶深度下不同的非線性階數(shù)下的仿真結(jié)果進行比較和分析。驗證了其對功放非線性補償?shù)挠行?，有效的消除了由功率放大器的非線性造成的傳輸信號的幅度和相位失真，降低了信號鄰道干擾，提高了系統(tǒng)頻帶利用率。為了進一步改善OFDM數(shù)字預失真系統(tǒng)的性能，本文對系統(tǒng)進行改進提出了雙功放數(shù)字預失真系統(tǒng)，并通過計算機仿真驗證了雙功放數(shù)字預失真系統(tǒng)能夠有效的提高系統(tǒng)性能，使輸出信號得到更大的增益。關鍵詞正交頻分復用；數(shù)字預失真；非線性失真；自適應；雙功放研究類型理論研究SUBJECTRESEARCHONDIGITALPREDISTORTIONTECHNIQUEINOFDMSIGNALSSPECIALTYCOMMUNICATIONANDINFORMATIONSYSTEMNAMEZHANGLULUINSTRUCTORZENGZHAOHUAABSTRACTSIGNATURESIGNATUREOFDMTECHNOLOGYINITSHIGLLSPECTRUMEFFICIENCY,THEADVANTAGESOFANTIINTERFERENCEABILITYANDHASBEENMOREANDMOREWIDELYTHISARTICLESUMMEDUPTHEFIRSTSYSTEMATICANALYSISOFTHEBASICPRINCIPLESOFOFDM，CHARACTERISTICS，ANDFROMTHEPERSPECTIVEOFTHESIGNALTHATCONSTITUTESTHEOFDMSIGNALSENSITIVETOTHEREASONSFORNONLINEARPOWERAMPLIFIER,POWERAMPLIFIERTHROUGHTHECOMMONLYUSEDMODELFORANALYSISOFTHENONLINEARAMPLIFIERTHEFOCUSOFTHISPAPERISADIGITALPREDISTORTIONTECHNOLOGY,PREDISTORTIONONTHEBASICPRINCIPLESOFTECHNOLOGY,THEDETAILEDDISCUSSIONBASEDONTHELOOKUPTABLELUTANDPOLYNOMIALBASEDPREDISTORTIONTECHNOLOGYONELOOKUPTABLEBASEDPREDISTORTIONTECHNIQUEDESCRIBEDINDETAILINTHEFORMLOOKUPTABLE，ADDRESSLOOKUPTABLEINDEX，ANDTHEMETHODSUSEDOFTEN，INTHEPOLYNOMIALPREDISTORTIONTECHNIQUESAREGIVENINPOLYNOMIALPREDISTORTIONOFTHESCHEMATICDIAGRAMANDADETAILEDDESCRIPTIONOFITSPRINCIPLENEXTONTHEOFDMSYSTEMPOLYNOMIALPREDISTORTIONALGORITHMISFOCUSEDON,FIRSTOFALLTHROUGHTHEVOLTERRASERIESMODELOFTHEPOWERAMPLIFIERTOIMPROVETHEMODELFORTHEPURPOSEOFCOMPUTINGHAVECOMEUPWITHASIMPLIFIEDMODELOFTHEAMPLIFIER,THROUGHTHEPOWERAMPLIFIERMODELPOLYNOMIALPREDISTORTIONDEVICETODRAWTHEMODEL，ANDTHENTHROUGHTOTHEMINIMUMMEANSQUAREERROROFTHEPOLYNOMIALALGORITHMANDRECURSIVELEASTSQUARESANALYSISOFTHEPOLYNOMIALALGORITHMOFCOMPARISON，THELASTOFTHERECURSIVELEASTSQUARESPOLYNOMIALSIMULATIONALGORITHMANDTHEMEMORYOFDIFFERENTDEPTHSINDIFFERENTORDERUNDERTHENONLINEARSIMULATIONRESULTSARECOMPAREDANDANALYZEDAMPLIFIERTOVERIFYITSEFFECTIVENESSOFNONLINEARCOMPENSATION，THEEFFECTIVEELIMINATIONOFTHENONLINEARPOWERAMPLIFIERCAUSEDBYTHETRANSMISSIONSIGNALOFTHEAMPLITUDEANDPHASEDISTORTION，ADJACENTCHANNELSIGNALTOREDUCEINTERFERENCEANDIMPROVETHESYSTEMBANDWIDTHEFFICIENCYINORDERTOIMPROVETHEOFDMDIGITALPREDISTORTIONPERFORMANCEOFTHESYSTEM，THEPAPERPROPOSEDTOIMPROVETHESYSTEMADUALPOWERDIGITALPREDISTORTIONSYSTEM，ANDTHROUGHCOMPUTERSIMULATIONTOVERIFYADUALPOWERDIGITALPREDISTORTIONSYSTEMCANEFFECTIVELYIMPROVESYSTEMPERFORMANCE，SOTHATTHEOUTPUTSIGNALOFAMOREABIGGAINKEYWORDSOFDMDIGITALPREDISTORTIONNONLINEARDISTORTIONADAPTIVEDUALPOWERTHESISBASICRESEARCH要料技夫?qū)W學位論文獨創(chuàng)性說明本人鄭重聲明所呈交的學位論文是我個人在導師指導下進行的研究工作及其取得研究成果。盡我所知，除了文中加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人或集體已經(jīng)公開發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得西安科技大學或其他教育機構(gòu)的學位或證書所使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中做了明確的說明并表示了謝意。學位論文作者簽名璩瓣期伽口7F弓學位論文知識產(chǎn)權(quán)聲明書本人完全了解學校有關保護知識產(chǎn)權(quán)的規(guī)定，即研究生在校攻讀學位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬于西安科技大學。學校有權(quán)保留并向國家有關部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版。本人允許論文被查閱和借閱。學校可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。同時本人保證，畢業(yè)后結(jié)合學位論文研究課題再撰寫的文章一律注明作者單位為西安科技大學。保密論文待解密后適用本聲明。|學位赦儲張刎游指導教師躲曾召辛勘珂年，月島日1緒論11移動通信的發(fā)展現(xiàn)狀1緒論移動通信是通信領域中最具活力，最具發(fā)展前途的一種通信方式，是當今信息社會中最具個性化特征的通信手段。移動通信以其特有的靈活性，便捷的優(yōu)點符合了現(xiàn)代社會人們對通信的要求，使其迅速成為了20世紀80年代中期以來發(fā)展最快的通信方式。目前全球的無線業(yè)務正以每年40的速度增長，在信息產(chǎn)業(yè)中，我國移動通信市場潛力居世界第一位，根據(jù)有關部門的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，在未來的幾年間我國移動通信市場將以每年1000萬的增長速度發(fā)展。無線蜂窩移動通信系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段，第一代為模擬話音，始于1978年，在進入90年代以后移動通信發(fā)展極其迅速，移動通信進入了第二代，它的主要特征是數(shù)字話音，采用了多址方式，有頻分多址FDMA、時分多址TDMA和碼分多址CDMA等，實現(xiàn)全球漫游。第三代移動通信是在第二代數(shù)字移動通信市場的蓬勃發(fā)展中被引入日程的，它的主頻段位于2GHZ頻段附近，所以國際電聯(lián)將其命名為IMT2000。已經(jīng)淘汰的第一代和目前正在使用的第二代移動通信系統(tǒng)是針對傳統(tǒng)的話音和低速率數(shù)據(jù)業(yè)務的系統(tǒng)。而在未來的信息化社會當中，圖象、話音和數(shù)據(jù)相結(jié)合的高速數(shù)據(jù)業(yè)務的業(yè)務量將遠超傳統(tǒng)的業(yè)務量，這不是一代和二代移動通信系統(tǒng)所能夠承載的。所以為了滿足2L世紀移動通信的發(fā)展需要，國際電信聯(lián)盟ITU適時的引入了第三代移動通信系統(tǒng)。第三代移動通信系統(tǒng)，也稱3G，于1985年由ITU提出，當時被稱為未來公眾陸地移動通信系統(tǒng)。被公認為世界各國會在商用中采用的主流標準為WCDMA、CDMA2000和TDSCDMA三種。2001年10月，日本NTTDOCOMO公司率先建立了世界第一個WCDMA第三代移動通信商用網(wǎng)絡。其后，一些公司相繼建立了WCDMA商用網(wǎng)絡。但有一種觀點認為，目前的第三代移動通信方案實際只能是第二代移動通信方案的改進，算不上真正意義的寬帶接入網(wǎng)絡，并且由于3G系統(tǒng)的核心網(wǎng)還沒有完全脫離第二代移動通信系統(tǒng)的核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)，所以有理由認為第三代系統(tǒng)僅僅是一個從窄帶向未來移動通信系統(tǒng)的過渡階段。伴隨著第三代移動通信技術的成熟，世界各國紛紛投入到第四代移動通信技術研究。2003年歐盟將B3G技術研究列入第六框架研究計劃，日本與韓國也于2002年啟動了面向B3G的研究計劃。為縮小我國移動通信研究開發(fā)與國際先進水平的差距，經(jīng)科技部批準國家863計劃于2001年12月正式啟動了面向第四代移動通信發(fā)展的未來通用無線環(huán)境研究計劃FU慨計劃。其主要目標是面向未來無線通信領域的發(fā)展趨勢與需求，重點突破新一代移動通信系統(tǒng)關鍵技術，逐步建立一個包括蜂西安科技大學碩士學位論文窩移動通信、寬帶無線接入和短程無線連接為一體的通用無線電環(huán)境，為中國未來無線與移動產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展創(chuàng)造條件。讓我們在不遠的將來一起來感受科學技術給我們帶來的無窮樂趣吧12OFDM技術的發(fā)展及特點現(xiàn)代無線通信技術為人們提高了更加便利的信息交流。從過去的幾十年內(nèi)，隨著社會的進步，科學技術的發(fā)展，移動通信技術得到了迅猛的飛躍。第三代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)的其主要特征是支持多媒體業(yè)務，可全球漫游，接口開放，能與不同的網(wǎng)絡互聯(lián)，終端多樣化以及能從第二代平穩(wěn)過渡等。然而，如果要求數(shù)據(jù)傳輸率再進一步提高，3G中使用簡單的CDMA技術己經(jīng)不能滿足要求。于是，以正交頻分復用OFDM調(diào)制技術為標志的第四代移動通信系統(tǒng)開始走入人們視野，并成為目前的研究熱點J。OFDM是由20世紀50、60年代美國軍方的多載波調(diào)制MCM發(fā)展而來。在1970年衍生出了大規(guī)模子載波和頻率重疊技術的OFDM系統(tǒng)，此后由于技術上的缺陷，OFDM理論向?qū)嵺`的腳步放緩了。直到1971年，WEINSTEIN提出了利用離散傅立葉變換DFT來產(chǎn)生和接收的思想，從而省去可以前所需要的子載波模擬振蕩庫。20世紀80年代，由于大規(guī)模集成電路出現(xiàn)使得FFT技術的實現(xiàn)不再是技術的瓶頸，長期困饒OFDM技術的一些障礙開始得到某種程度的解決。自此，OFDM技術走上了通信的舞臺，逐步進入高速MODEM和數(shù)字移動通信的領域。現(xiàn)在OFDM技術已經(jīng)在某些國家廣泛用于廣播信道的寬帶數(shù)據(jù)通信、數(shù)字音頻廣播、高清晰度數(shù)字電視HDTV和無線局域網(wǎng)WLAN。隨著ASIC技術的發(fā)展，格柵編碼技術、軟判決技術、信道自適應技術等成熟技術的應用，OFDM技術的實現(xiàn)和完善指日可待。與CDMA相比，OFDM具有如下優(yōu)點對于單蜂窩和多蜂窩環(huán)境，OFDM性能遠優(yōu)于CDMA。在單蜂窩環(huán)境OFDM可允許同時通話的用戶數(shù)為CDMA的210倍。對于多蜂窩環(huán)境，OFDM可允許同時通話的用戶數(shù)為CDMA的074倍。OFDM和CDMA在用戶容量上的差異主要在于是否使用了蜂窩分區(qū)CELLSECTORIZATION和語音激合檢測技術VOICEACTIVITYDETECTION。比如用125MHZ的帶寬和195KBPS的用戶數(shù)據(jù)率時，CDMA在單蜂窩系統(tǒng)中性能較差，在每一個蜂窩CELL中僅允許7,16個用戶同時通話，而對于OFDM系統(tǒng)則可達到128個用戶。這種CDMA的低蜂窩容量10WCELLCAPACITY是由于在反向傳輸鏈接中使用非正交碼導致了較高的用戶間干擾造成的。OFDM可容忍較大的多徑時延擴展。事實上多徑信號在進行RAKE接收機處理后將導致接收信號加強。對應于30KIN的多徑反射、低于LOOPS的時延擴展都是可以忍受的。OFDM信號峰值的消除CLIPPING不會對系統(tǒng)性能產(chǎn)生較大影響。在錯誤率較高時，信號的峰值功率可以被截除69DB。這將減少對OFDM發(fā)射端輸出階段的動念范圍要求。21緒論所以，對于高容量、高移動速度的無線移動通信系統(tǒng)而言，OFDM是一個很好的調(diào)制技術，并且在今后的無線移動通信網(wǎng)絡發(fā)展中將扮演越來越重要的角色。OFDM技術之所以成為近年來的技術研究熱點之一，其原因在于OFDM系統(tǒng)存在如下的主要特點1把高速數(shù)據(jù)流通過串并轉(zhuǎn)換，使得每個子載波上的數(shù)據(jù)符號持續(xù)長度相對增加，從而可以有效地減小無線信道的時間彌散帶來的ISI，大大減少接收機內(nèi)均衡的復雜度。2OFDM系統(tǒng)由于各個子載波之間存在正交性，允許子信道的頻譜相互重疊，因此與常規(guī)的頻分復用系統(tǒng)相比，OFDM可最大限度的利用頻譜資源。3由于OFDM中各個子信道的正交調(diào)制和解調(diào)可以采用IDFT和DFT方法實現(xiàn)。對于載波數(shù)目N很大的系統(tǒng)，可以通過快速傅立葉變換FFT來實現(xiàn)。4OFDM系統(tǒng)可以很容易地通過使用不同數(shù)量的子信道來實現(xiàn)上行和下行鏈路中不同的傳輸速率，這不但適合無線用戶數(shù)據(jù)業(yè)務的使用需求，而且符合移動通信系統(tǒng)自身的要求。5由于無線信道存在頻率選擇性，可以通過動態(tài)比特分配以及動態(tài)子信道分配的方法，充分利用信噪比較高的子信道，從而提高系統(tǒng)性能。6OFDM系統(tǒng)可以容易與其他多種接入方法相結(jié)合使用，構(gòu)成OFDM系統(tǒng)。7因為窄帶干擾只能影響D,部分的子載波，因此OFDM系統(tǒng)可以在某種程度上抵抗這種窄帶干擾。OFDM技術與單載波技術相比，具有以下的優(yōu)缺點它的優(yōu)點在于1抗衰落能力強。OFDM把用戶信息通過多個子載波傳輸，在每個子載波上的信號時間就相應地比同速率的單載波系統(tǒng)上的信號時間長很多倍，這使OFDM對脈沖噪聲IMPULSENOISE和信道快衰落的抵抗能力更強。同時，通過子載波的聯(lián)合編碼，達到了子信道間的頻率分集的作用，也增強了對脈沖噪聲和信道快衰落的抵抗力。因此，如果衰落不是特別嚴重，就沒有必要再添加時域均衡器。2頻率利用率高。OFDM允許重疊的正交子載波作為信道，而不是傳統(tǒng)的利用保護頻帶分離子信道的方式，提高了頻率利用率。3具有較強的靈活性。OFDM自適應調(diào)制機制使不同的子載波可以按照信道情況和噪音背景的不同使用不同的調(diào)制方式。當信道好的時候，采用效率高的調(diào)制方式。當信道差的時候，采用抗干擾能力強的調(diào)制方式。再有，OFDM加載算法的采用，使系統(tǒng)可以把更多的數(shù)據(jù)集中放在條件好的信道上可以高速率進行傳遞。4抗碼間干擾ISI能力強。碼間干擾是數(shù)字通信系統(tǒng)中除噪聲干擾以外最主要的干擾，它與加性的噪聲干擾不同，是一種乘性干擾。造成碼間干擾的原因很多，實際上，只要傳輸信道的頻帶是有限的，就會造成一定的碼間干擾。OFDM由于采用循環(huán)前綴，3西安科技大學碩士學位論文對抗碼間干擾的能力很強。同時，OFDM系統(tǒng)內(nèi)由于存在有多個正交子載波，而且其輸出信號是多個子信號的疊加，因此與單載波相比，存在以下主要缺點1對頻偏和相位噪聲比較敏感。OFDM技術區(qū)分各個子信道的方法是利用各個子載波之間嚴格的正交性。頻偏和相位噪聲會使各個子載波之間的正交性遭到破壞，僅僅1的頻偏會使信噪比下降約30DB。因此，OFDM系統(tǒng)對頻偏和相位噪聲比較敏感。2存在較高的峰值平均功率比。與單載波相比，由于多載波系統(tǒng)的輸出是多個子信道信號的疊加，因此如果多個信號的相位一致時，所得到的疊加信號的瞬時功率會遠大于信號的平均功率，導致出現(xiàn)較大的峰值平均功率比簡稱為峰平比PAPR。這樣就對發(fā)射機內(nèi)放大器的線性提出了很高的要求，如果放大器的動態(tài)范圍不能滿足信號的變化，則會給信號帶來畸變，使疊加信號的頻譜發(fā)生改變，從而導致各個子信道信號之間的正交性遭到破壞，產(chǎn)生相互干擾，使系統(tǒng)性能惡化。因此，OFDM技術的高速率和良好的性能是以增加系統(tǒng)的復雜性為代價而獲得的。除了對放大器的線性度要求比較高之外，該技術的另外的難點是如何降低OFDM信號的峰平比以及如何實現(xiàn)各個子載波間的精確同步，這幾個方面還有需要進一步的研究和突破。13對OFDM系統(tǒng)的DPD技術研究的必要性由于新的寬帶數(shù)字調(diào)制信號體制如OFDM、MCCDMA、WCDMA。由于它們具有多載波、寬頻帶和較高的峰均L匕PAPRPEAKTOAVERAGEPOWERRATIO等諸多特點，對發(fā)射機線性度提出了非常高的要求，因此如何有效地進行線性放大是一個重要的問題，讓放大器既線性又高效的工作，即對射頻放大器或射頻系統(tǒng)提出了線性化處理的要求，發(fā)展射頻放大器線性化技術，采用各種手段和方法來實現(xiàn)放大器高效率而又高線性度的工作，這一點，對于未來無線移動通信技術的發(fā)展和實現(xiàn)有著十分重大的實際意義。OFDM具有的眾多優(yōu)點使其已被多個標準采納，被公認為是3G，4G的核心技術，與單載波系統(tǒng)相比，由于OFDM符號是由多個獨立的經(jīng)過調(diào)制的子載波信號相加而成的，這樣的合成信號就有可能產(chǎn)生比較大的峰值功率，由此會帶來較大的峰值平均功率比。因其具有高的峰均比特性，要求功率放大器必須具有較大的線性范圍，否則將會導致信號的非線性失真，這就意味著功放必須遠離飽和點才能滿足系統(tǒng)的線性化需求L劇，在實際應用中避免系統(tǒng)出現(xiàn)非線性失真的簡單方法就是增加功率放大器PA的輸出回退OBOOUTBACKOFFLJJ但由于OFDM信號的高峰均比特性，所需的輸出回退會很大，這將造成PA工作效率的大大降低，通常在10以下，也就是說有90的功率將被損耗并轉(zhuǎn)化為熱量散發(fā)出去一兒洲。因此對于OFDM系統(tǒng)而言，在不明顯降低PAT作效率的同時如何有效地進行線性放大是一個重要的問題。41緒論在第三代及以后的第四代無線移動通信系統(tǒng)中，對手持移動終端的要求是更加的智能化、多樣化、個性化服務以及方便攜帶，這就對手機終端的電池容量要求很苛刻，從目前可多次充電電池的技術來看，基本上不可能在電量儲備上有特別大的突破，這樣，就要求功率放大器必須有很高的功率效率。功率放大器PA是一種在通信系統(tǒng)廣泛使用的非線性器件，只要輸入信號幅度超出其線性區(qū)，輸出就會產(chǎn)生非線性失真，從而造成信號帶內(nèi)失真和鄰帶信號干擾，因此必須將失真控制在一定的范圍之內(nèi)。從效率角度考慮，不能只通過增大功放線性區(qū)來消除非線性失真，因此線性化技術應運而成。PA線性化技術所要解決的主要問題是降低鄰道干擾ACI；減小帶內(nèi)損耗，提高系統(tǒng)BER性能及放大器功效。由于OFDM調(diào)制的信號瞬時值會有較大的波動，這將要求系統(tǒng)內(nèi)的一些部件，例如功率放大器具有很大的線性動態(tài)范圍。而反過來，這些部件的非線性性也會對動態(tài)范圍較大的信號產(chǎn)生非線性失真，所產(chǎn)生的諧波會造成子信道間的相互干擾，從而影響OFDM系統(tǒng)的性能。進一步說OFDM信號是由大量獨立、均勻分布的分量組成，根據(jù)中心極限理論，其幅度分布可以近似為高斯分布。因此，相對于信號的平均電平，由大量調(diào)制的子帶信號疊加而成的OFDM信號在傳輸中可能出現(xiàn)非常高的瞬時信號峰值，OFDM信號包絡的這種劇烈變化特性，一般采用峰值功率與平均功率的比值PAPR來衡量。高的PAPR對發(fā)送端前置功率放大器PA的線性度提出了很高的要求，如果對OFDM信號進行了非線性放大，將會使OFDM信號產(chǎn)生帶內(nèi)失真和帶外失真。為減輕功率放大器非線性對OFDM信號的影響，就必須對功放的非線性進行補償，因而功率放大器線性化技術就成為OFDM系統(tǒng)的核心技術之一。由此看來發(fā)展基于OFDM信號的數(shù)字預失真技術將具有相當重要的意義。5西安科技大學碩士學位論文2OFDM系統(tǒng)及PA的基本原理在上一章中已經(jīng)提到隨著通信需求的不斷增長，寬帶化已成為當今通信技術領域的主要發(fā)展方向之一，而網(wǎng)絡的迅速增長使人們對無線通信提出了更高的要求。為有效解決無線信道中多徑衰落和加性噪聲等問題，同時降低系統(tǒng)成本，人們采用了OFDM技術。在并行傳輸體制中，OFDM技術是一種可以解決信號在頻率選擇性衰落信道中進行高速傳輸?shù)挠行Х桨?。由于具有易均衡，對多徑效應、脈沖噪聲和快速衰落有較強的抵抗力等優(yōu)點，OFDM多載波調(diào)制技術日益受到密切關注。在這一章我們主要討論一下OFDM系統(tǒng)的基本原理以及功率放大器的基本原理，從而引出功放非線性對OFDM信號的影響以及使功放線性化的方法。21OFDM系統(tǒng)的基本原理在傳統(tǒng)的串行系統(tǒng)中，符號是逐次發(fā)送的，每一個數(shù)據(jù)符號的頻譜允許占用所有的可利用帶寬。由通信理論可知，當總帶寬為W赫茲時，系統(tǒng)的無碼間干擾的最高符號率即奈奎斯特速率為2W波特。這也就是說，在系統(tǒng)的調(diào)制方式一定的條件下，信號占用帶寬與信息速率成正比，當信息速率很高時，信號的占用帶寬也將很高。我們知道任何實際物理信道都不是理想信道，都存在幅頻畸變和相頻畸變，對無線信道來說最重要的特性就是多徑傳播。多徑遲延導致傳輸信號的波形展寬，從時間域來看，這將導致碼間干擾，當多徑遲延與符號周期的比達到一定的程度時，碼間干擾將十分嚴重地影響到接收機的抽樣判決，使誤碼率高到不可接受的程度。從頻率域來看，多徑傳播將導致信道對不同的頻率產(chǎn)生不同的衰減，在信道的幅頻特性曲線上出現(xiàn)零點和極點。設信道的最大多徑時延差為F。，則定義LF。為多徑信道的相關帶寬，即相鄰傳輸零點的頻率間隔。當傳輸信號的占用帶寬大于相關帶寬時，傳輸波形的頻譜將受到嚴重畸變，這就是所謂的頻率選擇性衰落。碼間干擾和頻率選擇性衰落可以看作是同一問題在時域和頻域的分別體現(xiàn)。為實現(xiàn)高速傳輸，傳統(tǒng)的串行體制必須使用均衡器來克服頻率選擇性衰落，均衡器常用橫向濾波器結(jié)構(gòu)，當多徑遲延很大時，橫向濾波器也必須很長，抽頭數(shù)將會很多。而且在時變信道中，橫向濾波器的抽頭增益必須要能實時地跟蹤信道的變化，這就需要采用高效的自適應算法，增加了實現(xiàn)的復雜度。而并行系統(tǒng)的出現(xiàn)則緩和了以上串行體制存在的這些問題。并行系統(tǒng)是指同時發(fā)送多個低速串行數(shù)據(jù)流，這些數(shù)據(jù)流之間經(jīng)過編碼、交織，具有一定相關性。每一個數(shù)據(jù)流僅占用可利用帶寬的D,部分，系統(tǒng)由許多載波組成。它的優(yōu)點是能夠把一個頻率選擇性衰落的影響分散到許多個符號上，有效地使衰落或脈沖引起的突發(fā)錯誤隨機化，這62OFDM系統(tǒng)及PA的基本原理樣就不是幾個相鄰符號遭到完全破壞，而是許多個符號僅僅有輕微失真，從而可以用前向糾錯使其恢復。由于把整個可利用帶寬劃分成許多個窄帶子信道，因此單個子信道上的頻率響應變得相對平坦了許多，所需的均衡要比串行系統(tǒng)簡單，只需一個簡單的算法就能夠使每個子信道上的均方誤差得到最小化，若采用差分編碼甚至可以不用均衡。OFDM就是采用并行傳輸體制，將高速的數(shù)據(jù)流分解為多路并行的低速數(shù)據(jù)流，在多個載波上同時進行傳輸。對于低速并行的子載波而言，由于符號周期展寬，多經(jīng)效應造成的時延擴展相對變小。當每個OFDM符號中插入一定的保護時間后，碼間干擾幾乎就可以忽略。從時間域看，低速的子數(shù)據(jù)流的符號周期長，相同的時延擴展造成的碼間干擾比串行體制小，在采用循環(huán)前綴時，更可完全消除碼間干擾的影響；從頻率域看，子信道帶寬遠小于相關帶寬，在每個子信道上衰落是平坦的，頻率選擇性深衰落僅影響系統(tǒng)中的一個或幾個子信道，利用子信道之間的相關信息，可以恢復受干擾的子信道上的數(shù)據(jù)，從而有效地使衰落引起的錯誤隨機化，因而OFDM調(diào)制技術可以有效地對抗多徑造成的頻率選擇性衰落。由于把整個可利用帶寬劃分成許多個窄帶子信道，因此單個子信道上的頻率響應很平坦，如采用差分檢測時，可以不需要做信道均衡；采用相關檢測時，所需的信道均衡也要比串行系統(tǒng)簡單，只需簡單的自適應算法就能夠使每個子信道上的均方誤差得到最小化。如圖21所示，各個子載波正交性在時域的體現(xiàn)，圖中三個子載波保持相互正交，他們之間周期相差一，在接收端通過相關解調(diào)技術分離出各子載波，同時消除碼間干擾的影響。圖21各個子載波正交性在時域的體現(xiàn)從頻譜效率方面來分析一下OFDM信號。頻譜效率即頻帶利用率，定義為單位頻帶內(nèi)碼元的傳輸速率。頻帶利用率越高，則系統(tǒng)的有效性就越好。OFDM信號由N個子載波信號疊加而成，。OFDM允許子載波頻譜部分重疊，只要滿足子載波間相互正交7西安科技大學碩士學位論文則可以從混迭的子載波上分離出數(shù)據(jù)信息。如圖22所示的OFDM信號的頻譜圖，由于OFDM允許子載波頻譜混迭，其頻譜效率大大提高，因而是一種高效的調(diào)制方式。每個子載波信號的頻譜與相鄰子載波信號的頻譜有12的交疊。A單個OFDM子載波頻譜BOFDM信號頻譜圖22OFDM信號的頻譜圖正如圖22所示OFDM系統(tǒng)的各子載波頻譜相互重疊，各子載波上的信號功率譜都是一樣的，都為SA形函數(shù)SINFF，他們都對應于時域上的方波。圖23為OFDM信號產(chǎn)生與接收原理圖串行數(shù)據(jù)輸入并IFFT串R臣至垂丑叵串行數(shù)據(jù)I輸出驪II阿圖23OFDM信號產(chǎn)生與接收原理圖820FDM系統(tǒng)及PA的基本原理編碼和交織后的數(shù)據(jù)進行串并轉(zhuǎn)換為多路信號，每一路信號進行星座映射為復信號，映射可以采用MPSK、QAM等，每X比特為一組映射成一個復數(shù)，該復數(shù)是信號星座中的一點，數(shù)據(jù)的編碼映射是在頻域進行。然后對N個復數(shù)一幀用IFFT進行調(diào)制，完成多載波調(diào)制，轉(zhuǎn)化成時域信號，再經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換之后，插入保護間隔，它的方法是在時域內(nèi)把OFDM符號的后面部分插入到該符號的開始部分，形成循環(huán)前綴。從而有效的對抗由于多徑時延帶來的ISI和ICI。接下來進行及DA轉(zhuǎn)換，并進行上變頻，將信號進行載波調(diào)制。在接收端經(jīng)歷了與此對應的解調(diào)過程。OFDM接收機執(zhí)行發(fā)射機的逆操作，信道出來的信號先經(jīng)過主載頻解調(diào)、低通濾波、AD轉(zhuǎn)換及串并變換后，再進行FFT恢復出頻域信號。對所得數(shù)據(jù)可以進行單抽頭或雙抽頭的簡單均衡，以校正信道失真。然后把QAM復數(shù)值映射為對應的二進制比特值。然后進行譯碼判決和并串轉(zhuǎn)換，恢復出原始的二元數(shù)據(jù)序列。211OFDM信號的產(chǎn)生在常規(guī)的串行數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，因為所有數(shù)據(jù)符號排成一個序列后被順序傳輸，即在任一時刻，只有一個數(shù)據(jù)符號被傳輸，所以每個數(shù)據(jù)符號的頻譜都可以覆蓋整個可用頻帶。為實現(xiàn)高速傳輸，傳統(tǒng)的串行體制必須使用均衡器來克服頻率選擇性衰落，均衡器常用橫向濾波器結(jié)構(gòu)，當多徑遲延很大時，橫向濾波器也必須很長，抽頭數(shù)將會很多。而且在時變信道中，橫向濾波器的抽頭增益必須要能實時地跟蹤信道的變化，這就需要采用高效的自適應算法，增加了實現(xiàn)的復雜度。而并行系統(tǒng)的出現(xiàn)則緩和了以上串行體制存在的這些問題。并行噢數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)則同時傳輸幾個數(shù)據(jù)流部分，在任一時刻有多個數(shù)據(jù)流傳輸，每個數(shù)據(jù)流的頻譜只能占用可用頻帶的一小部分，系統(tǒng)有許多載波組成，這些數(shù)據(jù)流之間經(jīng)過編碼、交織，具有一定相關性。并行傳輸?shù)膬?yōu)勢有將頻率選擇性衰落展寬到多個數(shù)據(jù)符號上，由衰落和脈沖干擾導致的突發(fā)性錯誤被充分隨機化不會使相鄰數(shù)據(jù)符號被完全破壞，只是使多個符號受到輕微的干擾，這樣就可以用前向糾錯使其恢復，即使不采用糾錯編碼，也仍能成功恢復大部分信號。并行傳輸系統(tǒng)將整個信道帶寬分為很多窄的子帶，每個子帶上的頻率響應相對平坦。每個子信道只覆蓋原始帶寬的一小部分，所以并行系統(tǒng)的均衡要比串行系統(tǒng)簡單的多，簡單的均衡算法就可以將子信道的失真降低到最小，如果使用差分編碼，甚至可以不用均衡器。圖24是OFDM系統(tǒng)基本原理框圖，如圖所示，OFDM符號是多個經(jīng)過調(diào)制的并行正交子載波的合成信號。9西安科技大學碩士學位論文上夫R磊Z_蜘一毯廣叫望竺P審J小母并出E，打一L并EJT母N0罐矗，陬押亟，圖24OFDM系統(tǒng)基本原理框圖圖中各個子載波可以獨立的采用不同的調(diào)制方式。我們用D艇0,1，N1來表示OFDM子載波上的調(diào)制數(shù)據(jù)符號，子載波一般采用PSK或QAM調(diào)制，如果以N代表子載波數(shù)，T代表符號持續(xù)時間，Z代表第I個子載波上的載波頻率，相鄰子載波的間隔為；，則起始時間為OFDM符號可表示為SORE善N1么陽C，TT,T2EXPD2須。一氣】，R氣RSO0，TT。R2122其中矩形函數(shù)陽甜O1，KF。丁24SO的實部和虛部分別對應與OFDM符號的同相INPHASE和正交QUADRATUREPHASE分量，在實際系統(tǒng)中可以分別與相應子載波的COS分量和SILL分量相乘，構(gòu)成最終的子信道信號和合成的OFDM符號。在OFDM系統(tǒng)中，每一個子載波在一個OFDM周期T內(nèi)包含若干整數(shù)倍個周期，而且各子載波之間相差一個周期。由于其周期的不同，那么其頻率也不同，那么各子載波相互就是正交的。即對于兩個角頻率分別為國。，國。的子載波，滿足102OFDM系統(tǒng)及PA的基本原理F1REXP心，EXPJCO，出2瓦1F唧萬爭EXP甲萬考觸云1F唧萬字觸0二轉(zhuǎn)們輛0FDM磊統(tǒng)中筆N個子巷浦的黼窒嘉呆K25無FONAF，NL，2，NL26各子載波間的頻率間隔為鱸，符號周期為T，五為L廠R的整數(shù)倍，各載波之間相互正交。在各子載波正交的條件下，在接收端可以解調(diào)出各子載波上的數(shù)據(jù)符號，若對第個子載波進行解調(diào)，然后在時間長度T內(nèi)進行積分，得嘭；薌一歹2萬手。一F，蘭10D，OXP2萬；FT衍。27J；歹EXP伽孚H歸一對于子載波數(shù)N較大的OFDM系統(tǒng)，OFDM調(diào)制需要大量的正弦波信號發(fā)生器、濾波器、調(diào)制器和相干解調(diào)器。但是如果使用離散傅立葉變換DFT及其反變換就可以簡化或不使用這些設備。離散傅立葉變換及其反變換便于用DSP及其它數(shù)字電路器件實現(xiàn)，并且還可以使用快速傅立葉變換FFT及其反變換進一步簡化運算，提高效率。利用IDFT實現(xiàn)OFDM調(diào)制SON。IT,T12ED,RECTTTT2EXP，2萬事F一28SOEI，2萬亭F一L28LOL1J令上式中正0，并對信號SO以TN的速率進行抽樣，即令TKTN，K0，1，2，N一1，可以得到西安科技大學碩士學位論文71，、SKRSDFEXPLJ2RT了LG】，OKN129I0上也就是說，可以用IDFT實現(xiàn)OFDM正交多載波調(diào)制。對OFDM信號進行時問的離散化之后，得到的信號具有IDFT表達式的形式，所以才可以利用IFFT這樣的高效算法產(chǎn)生OFDM的數(shù)字信號，進而通過DA轉(zhuǎn)化產(chǎn)生連續(xù)的OFDM基帶信號。同理，對接收信號，可采用DFT實現(xiàn)多載波解調(diào)D，P印刪71，OFN一1210TO綜上所述，我們可以使用IDFTDFT實現(xiàn)OFDM的正交多載波調(diào)制和解調(diào)。傅立葉變換將時域與頻域聯(lián)系在一起，信號在時域和頻域都是離散的，大多數(shù)信號處理使用DFT。在OFDM系統(tǒng)的實際運用中，可采用更加方便快捷的IFF聊FT。N點IDFT運算需要實施2次的復數(shù)乘法，而IFFT可以顯著地降低運算的復雜度。對于常用的基2IFFT算法來說，其復數(shù)乘法次數(shù)僅為N2L092，但是隨著子載波個數(shù)N的增加，這種方法復雜度也會顯著增加。對于子載波數(shù)量非常大的OFDM系統(tǒng)來說，可以進一步采用基4IFFT算法來實旌傅立葉變換。213保護間隔與循環(huán)前綴在OFDM系統(tǒng)中，通過在OFDM符號問插入保護間隔來保證頻域子信道之間的正交性，以消除OFDM符號之間的干擾。OFDM采用并行數(shù)據(jù)傳輸，每個調(diào)制子載波的符號周期比單載波系統(tǒng)符號周期長得多，因此，OFDM系統(tǒng)可以有效的對抗多徑時延擴展。為了更好的消除符號間干擾，可以在每個OFDM符號之間插入保護間隔GI，GUARDINTERVAL。保護問隔的長度疋一般大于最大時延擴展，這樣一個符號的多徑分量就不會對下一個符號造成干擾。當保護間隔內(nèi)沒有任何信號時，由于傳輸信道帶來的損耗會造成載波間干擾ICI，OFDM的子載波的正交性就會遭到破壞，這樣，我們就不能用FFT在接受端正確的恢復出傳輸信號。這時，我們可以將一個OFDM符號的最后長為疋的數(shù)據(jù)復制，填充到保護間隔的位置，稱為循環(huán)前綴CP，CYCLICPREFIX，如圖25所示，這樣就形成了一個循環(huán)拓展的OFDM信息碼字。1220FDM系統(tǒng)及PA的基本原理圖25OFDM信號循環(huán)前綴示意圖圖25中，疋表示CP的長度，與保護間隔長度相等；T表示進行正交變換的窗口長度，一個OFDM符號的長度由疋和T兩部分組成。添加循環(huán)前綴技術利用的是離散線性系統(tǒng)原理中的一個概念。我們知道，在連續(xù)時間域，兩個時域信號的卷積就等于這兩個信號頻域形式的乘積。但是，這在離散時域的情況下般是不成立的，除非使用無限大的樣值點N或者至少一個卷積信號是周期性的在該情況下，信號可以被圓周卷積。因為我們只能使用有限的樣值點N，所以只能利用循環(huán)前綴使OFDM信息碼在我們感興趣的時問區(qū)內(nèi)呈現(xiàn)周期性。在傳輸過程中，信道的沖擊響應對時域信號造成了干擾。由于循環(huán)前綴使所傳輸?shù)腛FDM信號表現(xiàn)出周期性，這種卷積就成了一種圓周卷積。根據(jù)離散時間線性系統(tǒng)原理，這種圓周卷積就相當于OFDM信號的頻率響應和信道頻率響應的乘積。清除循環(huán)前綴并沒有刪掉任何信息。循環(huán)前綴中的信息是冗余的。使用循環(huán)前綴是為了保證前面提到的卷積特性的成立。循環(huán)前綴的另外個好處是可以消除符號間干擾。多徑信號引起先發(fā)OFDM符號滯后到達而影響當前OFDM符號，從而產(chǎn)生符號間干擾。我們要求循環(huán)IJ綴的長度疋比最大多徑時延F。更大一些。于是，符號間干擾僅僅會干擾當前信息碼的循環(huán)前綴，如圖25所示。因此，在接收端去掉循環(huán)前綴的同時也就消除了信道帶來的符號問干擾和載波間干擾。214OFDM信號的峰值平均功率比峰值平均功率比PEAKTOAVERAGEPOWERRATIO，PAPR就是峰值功率與平均功率的比值，當它過高時，即相對單載波系統(tǒng)而言，OFDM發(fā)射機的輸出信號的瞬時值會有較大的波動，這將要求系統(tǒng)內(nèi)的一些部件，例如功率放大器、AD、DA轉(zhuǎn)換器等具有13西安科技大學碩士學位論文很大的線性動態(tài)范圍。而反過來，這些部件的非線性也會對動態(tài)范圍較大的信號產(chǎn)生非線性失真，會為信號帶來畸變，使疊加信號的頻譜發(fā)生變化，從而導致各個子信道信號之間的正交性遭到破壞，產(chǎn)生相互干擾，從而影響系統(tǒng)的性能。OFDM符號與單載波系統(tǒng)相比，它是由多個獨立的經(jīng)過調(diào)制的N個子載波信號相加而成的，當這N個信號恰好都以峰值相加時，OFDM信號也將產(chǎn)生最大峰值，該峰值功率是平均功率的N倍。這樣的合成信號就有可能產(chǎn)生比較大的峰值功率，由此會帶來較大的峰值平均功率比，簡稱峰均比PAR。單載波已調(diào)制信號的包絡值是恒定。但是在OFDM系統(tǒng)中，當某個時刻多個子載波呈現(xiàn)同極性的峰值時，疊加后的信號便會出現(xiàn)高峰值。子載波的個數(shù)越多，出現(xiàn)的峰值就越高。如下圖所示的子載波采用QPSK調(diào)制的OFDM符號的16個子載波在時域的波形疊加，很明顯的可以看出其產(chǎn)生的峰均比問題。峰均比可以被定義為腳C毋。謝其中XN表示經(jīng)過IFFT運算之后所得到的輸出信號，也就是X。寺托嘭，VKO對于包含N個子信道的OFDM系統(tǒng)來說，當N個子信號都以相同的相位求和時，所得到信號的峰值就是平均功率的N倍。因而基帶信號的峰均比可以為PAR10LOG。N。正因為OFDM調(diào)制的信號瞬時值會有較大的波動，這將要求系統(tǒng)內(nèi)的一些部件，例如142OFDM系統(tǒng)及PA的基本原理功率放大器具有很大的線性動態(tài)范圍IOJ。而反過來，這些部件的非線性性也會對動態(tài)范圍較大的信號產(chǎn)生非線性失真，所產(chǎn)生的諧波會造成子信道間的相互干擾，從而影響OFDM系統(tǒng)的性能。例如當N256的情況下，OFDM系統(tǒng)的PAR24DB，當然這是一種非常極端的情況，OFDM的峰均比通常不會達到這一數(shù)值。對于未經(jīng)過調(diào)制的載波來說，其PARODB。下表具體表示了不同N值情況下，其最大的PAPR值的大小。表21不同N值下的最大PAPR盡管峰值功率出現(xiàn)的概率較低，但為了不失真地傳輸這些高PAR的OFDM信號，發(fā)送端對高功率放大器的線性度要求也很高。因此，高的PAR使得OFDM系統(tǒng)的性能大大下降直接影響實際應用。為了消除或者降低OFDM系統(tǒng)高PAR對系統(tǒng)實現(xiàn)和性能的影響，人們做了大量的研究和試驗，現(xiàn)在已經(jīng)有的減小PAR的方法大概能夠分為三種U兒削第一種是信號預畸變技術，就是說在信號經(jīng)過放大之前，首先要對功率值大于門限值的信號進行非線性畸變，包括限幅、峰值加窗，消峰以及本文中重點研究的預失真等技術，這些信號畸變技術在于直觀而且簡單。第二種是編碼方法，也就是避免使用那些會生成高峰值功率信號的編碼圖樣，比如說采用循環(huán)編碼方法，但是這種編碼方法的缺陷在于，可以供使用的編碼圖樣非常少，特別是當子載波數(shù)量N較大的時候，編碼效率會變的非常的低，就會導致這一矛盾更加突出。第三種就是利用不同的加擾序列對OFDM符號進行加權(quán)處理，可以選擇PAR較小的OFDM符號來傳輸。所以，要使OFDM技術廣泛應用，首先必須解決其峰平比過高的問題。22功放的基本原理在上一節(jié)介紹了OFDM系統(tǒng)的基本原理，并且討論了OFDM信號具有很高的峰均比，這就意味著其射頻前端功率放大器必須有很高的線性。這一節(jié)就對功放的基本原理進行探討。221功率放大器的非線性功率放大器對具有高峰平比的OFDM信號的影響不可忽略，因此就必須深刻理解15西安科技大學碩士學位論文功率放大器的模型以及功率放大器產(chǎn)生非線性的機理。功率放大器PA輸入和輸出之間存在非線性會使信號出現(xiàn)失真。所以在通信系統(tǒng)中功放也是最主要的非線性源，其各種失真特性如下1AMAM特性和AMPM特性AMAM特性表示輸入信號幅度和輸出信號幅度的關系，AMPM特性表示和輸入信號幅度相關的輸出信號的附加相移。如圖27所示。因此一個幅度變化的調(diào)制信號通過非線性功放時將引起幅度和相位失真，失真主要體現(xiàn)為頻譜再生和功率效率下降。圖27功放的失真特性幅度失真AMAM理想情況下，功率放大器呈線性特性，其輸出電壓該是輸入電壓的線性函數(shù)，即ZOOKO212其中，K為放大器的電壓增益，其值為常數(shù)。對于不帶記憶效應的非線性系統(tǒng)，可以將輸入信號通過TAYLOR多項式準確表示為輸出信號的函數(shù)SOO齠。S，O口2S，20口3S，30口。S，40A，S，50213S，O和SOO分別表示非線性系統(tǒng)的輸入和輸出信號，AI是實系數(shù)，對于適度的非線性系統(tǒng)，當F3的時候，A。就足夠的小，為簡化研究的原因我們將其忽略，簡化為SO0A。一O口SI2E口，S，30214相位失真AMPMAMPM失真特性的數(shù)值與AMAM失真相似，也是由輸入信號的幅度決定。如果輸入信號為162OFDM系統(tǒng)及PA的基本原理YCOS0肘F215當只考慮AMAM失真時，可表示為Y屆COS9。T屈COS3RO,T4熱COS5COMT216其中國。為調(diào)制信號角頻率，也就是帶寬的一半。加入AMPM失真后，可把信號表示為廠工1Y屆COSCO肘F島COS3TO。，尾COS5A冊R。COSQF要1COS2A塒FI217LZJ2熱學記憶效應由器件內(nèi)部熱電耦合產(chǎn)生，器件內(nèi)部溫度的變化將引起器件部分熱學、電學參數(shù)的變化，從而引起器件的非線性特性的變化TZ徹R珊只掰如Z掰QOJ2置瓣彩L一彩2218L餾為環(huán)境溫度，R掰腳DE為直流耗散功率導致溫度變化，Z掰Q一緲易螂國。一彩是功率包絡引起的溫度變化很難在數(shù)字域表征，可以看出其與信號包絡有關。3電學記憶效應主要指放大器在調(diào)制頻率的作用下的幅度和相位失真，放大器在調(diào)制信號包絡的作用下，其柵節(jié)點阻抗等特性發(fā)生了變化。一個幅度變化的調(diào)制信號通過非線性功放時將主要引起幅度和相位失真，失真主要體現(xiàn)為頻譜再生和功率效率下降。為避免失真，使功放保持較高線性度，通常情況下，功放從其飽和功率點做較大回退來滿足其線性需要，但是這樣會導致功率效率下降和熱擴散等問題。這就使設計人員面臨兩種選擇或者采用以犧牲功放效率為代價的甲類功放回退方法，或者對功放進行線性化處理PJ。功率放大器通常有一定的記憶性，即輸出信號不僅僅依賴于輸入信號的瞬時值，還與先前輸入的信號值有關。功率放大器記憶效應通常是由偏置電路的時常數(shù)或者放大器的阻抗不匹配引起的。功率放大器的記憶性導致了功率放大器的頻率依賴性傳輸函數(shù)，但是，如果輸入信號的帶寬足夠小，記憶的時常數(shù)小于信一號最大包絡頻率的倒數(shù)時，傳輸函數(shù)基本就可以認為是常函數(shù)，在這種情況下，我們將功率放大器認為是一個無記憶的器件。對于存在記憶的非線性功率放大器，我們利用VOLTERRA級數(shù)分析其非線性LL，VOLTERRA級數(shù)是一種描述非線性系統(tǒng)模型的代數(shù)方法，在本文的后面章節(jié)中對這部分內(nèi)容有詳細論述。222功率放大器模型由于功率放大器的非線性作用主要表現(xiàn)為AMAM轉(zhuǎn)換和AMPM轉(zhuǎn)換，我們給出兩種主要比較常用的無記憶的功率放大器的模型【11J【121和SALEH模型和RAPP模型，分別表示行波管放大器TWTATRAVELINGWAVETUBEAMPLIFIER和固態(tài)功率放大器SSPASOLIDSTATEPOWERAMPLIFIER。17西安科技大學碩士學位論文1行波管功率放大器TWTATRAVELINGWAVETUBEAMPLIFIER行波管功率放大器是一種真空電子管器件，功率較大，工作頻帶較寬；在圖像顯示和微波大功率產(chǎn)生應用方面占有絕對優(yōu)勢。TWTA的傳輸響應中AMAM失真和AMPM失真相對都比較明顯，我們用SALEH模型來描述TWTA，令其AMAM響應函數(shù)和AMPM響應函數(shù)分別為廠和G八旬羔219口A2G鋤2前220其中口。，尾，口妒，玩，是模型參數(shù)，可以通過調(diào)整這四個參數(shù)得到適合的固定模型。我們把模型參數(shù)設置為巧。21716，尾11349，口伊39864，尾88556，其歸一化特性曲線如圖28所示型馨卵逛磊簿圖28TWTA特性曲線對SALEH模型的AMAM響應函數(shù)式求偏導我們得到當功率放大器模型輸入值為放大器的飽和電壓，即么刪L尾時，功率放大器模型取得最大輸出電壓廠0一口。A刪2，功率放大器的最大輸出電壓決定了線性化方法可修正的輸出最大值，如果功率放大器的輸入電壓值對應的線性輸出值大于功率放大器的最大輸出電壓值，其非線性失真是不能被補償?shù)?。同理我們可以得到功率放大器模型的最大相移?82OFDM系統(tǒng)及PA的基本原理而。SALEH模型的簡單以及對測量數(shù)據(jù)的高度擬和性能，使得其在近年來幾乎所有的文獻中都被廣泛接受用于計算機仿真。2固態(tài)功率放大器SSPASOLIDSTATEPOWERAMP