摘要：在常规预失真算法的基础上，本文提出了一种新的基于内插算法的预失真算法，并结合OFDM信号的符号分布特性，对自适应迭代的过程加以改进，提高算法的收敛速度。仿真结果证明了改进算法的优越性。
关键词：正交频分复用；预失真算法；查询表
Abstract: in the conventional predistortion based on the algorithm, this paper proposes a new algorithm based on inserted in the predistortion algorithm, and combined with the symbol of the distribution characteristics of the signal OFDM, adaptive iterative process to improve the algorithm convergence speed. The simulation results prove the improved algorithm is superior.
Keywords: orthogonal frequency division multiplexing; The predistortion algorithm; lookup
中图分类号：TK212文献标识码：A 文章编号：
一、 引言
OFDM已被公认为是第四代移动通信的核心技术， 现已被多个标准所采纳，因为具有高的峰平比PAPR的缺点，如何让功率放大器既线性又高效的工作，对于未来无线移动通信技术的发展和实现具有十分重大的现实意义。数字预失真技术是在功率放大器前端对信号进行预先的失真，使得信号经过功放后，非线性失真能够得到补偿，本文主要对其中的关键技术进行研究。
二、 常规自适应数字预失真算法
设预失真器输入信号为 ，非线性放大器的输出信号 ，则环路误差矢量为两信号之间的差值，其幅度和相位误差方程[1]：
（1.1）
其中 、 为功放输出信号的幅度和相位值， 、 为预失真输入信号的幅度和相位值，算法根据两个之间的误差调整预失真器中的查询表的内容。为实现基于查询表的预失真器的自适应调整，下面给出基于LMS算法的预失真器增益的幅度以及相位的递归调整方程[2]：
（1.2）
（1.3）
其中 和 分别为幅度增益和相移的步长, 步长和查询表的大小N 共同决定预失真器查询表的收敛速率。查询表的内容的更新由相应于输入信号值的查询表地址值按上述算法进行。
三、 一种改进的自适应预失真算法
由于OFDM信号幅度服从瑞利分布，动态范围很大，为了提高收敛速度，这里给出一种简单的查询表内容的调整方法。算法中使用了2个查询表，具体的算法如下：
（1）查询表1内容初始化，复增益的幅度全部置为1，相位置为0；
（2）查询表2与表1大小相同，字长为1bit，作为指示存贮器。除最高和最低地址内容为1外，其余设为0；
（3）如果某一个地址被选中，相应的指示存贮器内容置为1；
（4）设地址1和地址2分别表示离当前地址最近且表2内容为1，位于当前地址两边的地址；
（5）取出地址1，地址2以及当前地址的幅度和相位；
（6）对当前地址和地址1，地址2之间的幅度增益K，相移分别进行线性插值。
内插算法如下面2个数学表达式所示：
（2.1）
（2.2）
H（N）表示地址为N 处的RAM 表中的内容，若用adr1和adr2分别表示距离地址N最近且已经迭代的、小于及大于地址N的RAM 表地址，则L1=N−adr1；L2=adr2−N。
考虑到OFDM 符号的分布概率特性：大幅度信号出现概率相对很小。因此，要加快收敛速度就要考虑到大幅度信号，结合OFDM 符号的分布特性，本文提出的改进算法收敛速度的方法如下：
首先判断输入信号幅值R 是否满足：A≤R≤B，其中A 为大幅值信号，B=Asat/2（Asat 为功率放大器的饱和电压）；若不满足该条件，则使用常规LUT 方法；若满足该条件，则在该幅值处更新迭代查询表中相应内容若干次，同时在该幅值和点A，B之间进行内插。
四、 仿真结果与分析
我们利用常规预失真方法和新的改进方法进行matlab仿真，仿真条件保持一致：OFDM 系统中采用16QAM调制信号和128点FFT运算，信道采用高斯加性白噪声信道，查询表大小LUT=65；功率放大器输入回退IBO为4dB；非线性模型采用Saleh模型；OFDM信号遵循DVB-T标准，每个符号包含2048个子载波，保护间隔有128个子载波。
图1不同情况下误码率曲线对比图2 不同情况下功率谱密度曲线对比
可以从图1中看出，随着信噪比SNR的增加，对应于内插预失真算法的OFDM系统BER性能曲线比常规算法的性能曲线要下降得快。在图2可以看到，使用内插算法的功率放大器输出信号功率谱密度曲线要比使用常规算法有10几个dB的性能改善。在仿真平台相同的情况下，matlab运行完相同的预失真算法，改进方法在Matlab7.5下仿真用时约23s，使用传统LUT及内插方法，仿真用时约42s，说明收敛速度得到提高。
五、 结束语
本文首先给出了常规的自适应预失真算法；然后基于内插算法提出了一种改进的预失真方案，借助于误码率曲线和功率谱密度曲线的对比，证明该方案使得算法的预失真效果加强；最后结合OFDM符号的分布特性，提出了一种提高算法收敛速度的方法，该方法相对于未考虑OFDM符号分布特性这一因素的预失真算法，提高了收敛速度。
参考文献：
[1] Saleh A and Salz J. Adaptive linearization of power amplification in digital radio systems [J]. Bell System Technical Journal, 1983, 62(4): 1019�1033.
[2] Wesolowski K and Pochmara J. Efficient algorithm for adjustment of adaptive predistorter in OFDM transmitter[C].IEEE VTS-Fall VTC’2000, Tokyo Japan, 2000, vol.5: 2491�2496.
作者简介：党军强（1978.4--），男，西藏军区77526部队 助理工程师，硕士研究生，宽带无线通信关键接入技术。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。