OFDM 系统中的预失真技术研究

OFDM系统中的预失真技术研究 李波

OFDM的缺点 OFDM也存在一些缺点： • 由于DFT的泄漏，COFDM对载波频率偏移和相位噪声更为敏感； • COFDM有比较大的峰平比，这会降低射频放大器的功率效率，而且对放大器的线性特性要求比较高。 • 单载波系统(8-VSB)的峰平比6.3dB • 多载波系统(COFDM)的峰平比12dB • 结论：多载波系统比单载波系统对非线性更加敏感

降低峰平比的方法 降低OFDM信号峰平比大致可分为三类： • 信号失真技术：对信号本身进行变换，包括限幅、峰值加窗、峰值抵消等； • 编码技术：通过设计特殊的前向纠错码组，使得产生的OFDM符号具有较低的峰平比，目前一种叫做互补序列的前向纠错编码正受到人们的广泛关注和研究； • 加扰技术：用不同的扰码序列对每一OFDM符号进行加扰，选择具有最小峰平比的符号进行传输。

高功率放大器的非线性分析 功率放大器模型 • 无记忆非线性模型 PA 输入信号：输出信号：

功率放大器模型 Saleh模型(无记忆) 功率放大器的非线性以幅度-幅度失真(AM/AM)，幅度-相位失真(AM/PM)表示：：AM/AM变换；：AM/PM变换；：输入信号幅度。功率放大器的输出回退(OBO)定义：：最大输出功率。：输出信号的平均功率；

：AM/AM ：AM/PM 放大器的归一化特性曲线

放大器非线性对传输信号的影响 • 带内失真信号的幅度和相位产生失真，使信号星座发生偏转，降低系统性能。 • 带外失真信号谱扩展，对邻道产生干扰(ACI)。

16QAM星座图： AM/PM失真 AM/AM失真

16QAM-OFDM信号的功率谱

自适应预失真技术 • OFDM：QAM、QPSK，高谱效率线性度高的功率放大器——>导致低功率效率 • 改善放大器的动态范围，补偿非线性失真，提高系统性能和功率效率高效非线性放大器＋预失真技术 • 实际应用中，放大器的AM/AM 和 AM/PM特性无法获得，且随时间变化自适应预失真

预失真的基本原理 预失真原理框图：：预失真器特征函数；：功率放大器的特征函数；：常数增益。

OFDM系统的自适应预失真框图 • 基于查表法的数字自适应预失真 • 映射法 • 极坐标法 • 复增益法

映射法 用一个二维表来存贮预失真信号或存贮误差信号输出矢量＝输入矢量＋误差矢量缺点：表尺寸很大；收敛时间很长。

极坐标法 复增益法表以直角坐标形式存贮；计算简单；初始条件设置不当，不收敛。表以极坐标形式存贮；直角/极坐标转换，复杂度高。

自适应算法 RASCAL算法预失真信号矢量：误差信号矢量：递归方程：

HPA输出的功率谱

16QAM接收星座图 加入预失真无预失真

结束语 本文介绍了OFDM宽带通信系统中提高功放非线性的预失真方法；重点说明了几种预失真方法的结构框图，并对基于查询表的自适应预失真方法进行了仿真。

感谢李老师的宽带无线通信课程！

OFDM 系统中的预失真技术研究