新型峰均比降低技术研究及其在宽带功放线性化中的应用

摘要

随着无线通信技术的迅速发展,数据业务需求激增,频谱资源日益稀缺。为了提高频谱利用率,通信系统广泛采用各种非恒定包络调制方式,导致信号峰均比增大,从而使得对射频功率放大器效率与线性度要求的矛盾进一步加剧。如何压缩信号峰均比成了OFDM通信系统的一个关键技术难点。本文主要研究一种适用于OFDM信号的新型峰均比降低技术,以及它在宽带功率放大器线性化过程中的应用,主要工作包括:
　　 1.提出了基于圆切线和闲置载波技术的适用于OFDM信号的新型矢量孔方法,同时改变信号的幅度与相位,可以在不引起带外失真、带内失真也得到有效抑制的前提下,在OFDM信号IQ复平面上构造出以原点为圆心、事先设定阈值为半径的矢量孔。分别对20MHz16-QAM调制的LTE信号和5MHz64-QAM调制的WiMAX信号进行了测试,实验结果表明,与传统矢量孔方法相比,该方法构造出的矢量孔更为清晰,引起的失真更小。研究结果发表在IEEE Trans.on MTT。
　　 2.将矢量孔方法引入OFDM信号峰均比降低技术,在削去峰值信号的同时,也抑制谷值信号,使得信号均值增大,OFDM信号的峰均比得到进一步的压缩。经过该技术的处理,OFDM信号可以被限制在两个圆心为原点、半径分别为峰值阈值和谷值阈值的圆之内。对QPSK调制LTE和WiMAX信号分别进行实验,LTE信号的峰均比从10.4dB降到了7.8dB,EVM为8.01％,WiMAX信号的峰均比从10.6降低到了7.0dB,EVM保持在4.93%。研究结果将在微波学报发表。
　　 3.将新型峰均比降低技术与数字预失真技术相结合,在基于仪器的实验平台上对GaN功率放大器进行实测,OFDM信号峰均比从11.8dB降低到7.9dB,功率放大器输出ACLR优化了18.SdB,优化效果十分明显。研究结果发表在东大学报。
　　 4.将朱氏广义采样定理引入功率放大器数字预失真技术,降低了功率放大器建模过程中对ADC采样率的要求,也就是增大了数字预失真技术中所能使用的源信号带宽。并将新型峰均比降低技术与使用朱氏广义采样定理的功率放大器数字预失真技术相结合,形成了一套适用于宽带OFDM信号的功率放大器线性化方案。在基于仪器的实验平台上对这套线性化方案进行了效果验证,选择逆F类GaN功放作为测试对象,源信号为50MHz带宽的LTE信号,线性化处理之后的功率放大器ACLR改善8-10dB,LTE信号峰均比降低了2.5dB。研究结果在IMS2011国际会议上发表。