OFDM系统的神经网络功放预失真
基于Optisystem的OFDM_ROF系统的数字预失真设计与实现
基于Optisystem的OFDM⁃ROF系统的数字预失真设计与实现作者：李星沛何方白来源：《现代电子技术》2014年第16期摘要：针对OFDM⁃ROF系统中传输链路中各器件的非线性等问题，提出基于查找表的二分法和与割线法结合的数字预失真算法，并利用Matlab实现OFDM的发射、接收和数字预失真处理模块，再运用Optisystem 7.0搭建了OFDM⁃ROF仿真实验平台。
通过16QAM星座图预失真前后仿真结果对比、以及AM/AM和AM/PM特性结果显示，采用二分法和与割线法相结合的自适应算法能改善OFDM⁃ROF系统的非线性问题，为OFDM⁃ROF系统的数字预失真硬件电路实现提供了依据和参考。
关键词： OFDM⁃ROF； Optisystem；二分法；割线法；预失真算法中图分类号： TN929.11⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2014）16⁃0034⁃03Design and implementation of digital pre⁃distortion in OFDM⁃ROF systembased on OptisystemLI Xing⁃pei1， 2， HE Fang⁃bai1（1. Chongqing University of Posts and Telecommunications， Chongqing 400065， China； 2. Neijiang Vocational & Technical College， Neijiang 641000， China）Abstract：For nonlinear characteristics of each device in transmission link in OFDM⁃RoF system， the digital pre⁃distortion algorithm of dichotomy combining secant method based on LUT are proposed，Matlab is used to realize the OFDM’s receiving， transmitting and digitalpre⁃distortion processing module， and Optisystem7.0 are used to establish a OFDM⁃ROF simulation platform. Contrast results of the simulation before and after pre⁃distortion in 16QAM constellation charts， AM/AM and AM/PM characteristics show that the self⁃adaptive algorithm combining the dichotomy with the secant method can improve the nonlinear of OFDM⁃ROF system. It provided a basis and reference for implementation of the digital pre⁃distortion hardware circuit in OFDM⁃ROF system.Keywords： OFDM⁃ROF；Optisystem；dichotomy；secant method；pre⁃distortion algorithm正交频分复用（OFDM）作为4G的主要调制技术，具有较强的抗多径衰落和较高的频谱利用率。
无线通信中有记忆功率放大器的一种预失真方法_金哲
第23卷 第1期2008年2月 电 波 科 学 学 报CH INESE JO URNAL OF RADIO SCIENCEVol.23,No.1Feb ruary,200885文章编号 1005-0388(2008)01-0085-05无线通信中有记忆功率放大器的一种预失真方法*金 哲1 宋执环1 何加铭2(1.浙江大学信息科学与工程学院,浙江杭州310027;2.宁波大学通信技术研究所,浙江宁波315211)摘 要 在WCDM A等宽带通信系统中,射频功率放大器记忆效应明显,传统的无记忆预失真技术无法达到理想的线性化效果。
分析功放的记忆效应,并提出一种适合于有记忆射频功率放大器的预失真方法。
该方法首先基于记忆多项式构造预失真器,然后采用间接学习结构设计预失真系统,并运用限定记忆递推最小二乘算法更新预失真器参数,以跟踪放大器特性的变化。
仿真结果表明,该方法能较好地补偿射频功放的非线性失真和记忆效应。
关键词 射频功率放大器;记忆效应;预失真;记忆多项式;线性化中图分类号 TN929 5 文献标识码 AA predistortion method for power amplifiers with memoryin wireless communicationsJIN Zhe1 SONG Zh-i huan1 HE Jia-ming2(1.College of I nf o S cience and Engineer ing,Zhej iang Univ er sity,H angz hou Zhej iang310027,China;2.I ns titute of CommunicationT echnologies,N ingbo Univ er sity,N ingbo Zhej iang315211,China)Abstract In br oadband com munication sy stem s,such as WCDM A,memo ry effectsof RF pow er am plifiers(PAs)are significant and memor yless predistortion tech-niques cannot linearize PAs effectiv ely.In this paper,PA memory effects are inves-tig ated and a predisto rtio n method is pr opo sed for the linear ization o f RF PAs w ithmemo ry effects.The pr edistorter is constructed based o n memory po lynomial.T heindirect learning architecture is adopted to design the pr edistortion system and therecursiv e least squares algo rithm w ith a sliding rectang ular w indow is applied to-identify the predistorter.T herefore,the linearization system can track variation ofthe PA characteristics.Simulation results show that the proposed m ethod can effec-tiv ely compensate the nonlinear distortion and m em ory effects of RF PAs.Key words RF pow er am plifiers;memor y effects;predistortion;m em ory polyno-mial;linearization1 引 言为了在有限的频谱范围内容纳更多的通信信道,现代无线通信系统中广泛采用了QAM、QPSK 等高频谱利用率的线性调制方式。
基于Optisystem的OFDM
基于Optisystem的OFDM⁃ROF系统的数字预失真设计与实现作者：李星沛何方白来源：《现代电子技术》2014年第16期摘要：针对OFDM⁃ROF系统中传输链路中各器件的非线性等问题，提出基于查找表的二分法和与割线法结合的数字预失真算法，并利用Matlab实现OFDM的发射、接收和数字预失真处理模块，再运用Optisystem 7.0搭建了OFDM⁃ROF仿真实验平台。
通过16QAM星座图预失真前后仿真结果对比、以及AM/AM和AM/PM特性结果显示，采用二分法和与割线法相结合的自适应算法能改善OFDM⁃ROF系统的非线性问题，为OFDM⁃ROF系统的数字预失真硬件电路实现提供了依据和参考。
关键词： OFDM⁃ROF； Optisystem；二分法；割线法；预失真算法中图分类号： TN929.11⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2014）16⁃0034⁃03Design and implementation of digital pre⁃distortion in OFDM⁃ROF systembased on OptisystemLI Xing⁃pei1， 2， HE Fang⁃bai1（1. Chongqing University of Posts and Telecommunications， Chongqing 400065， China； 2. Neijiang Vocational & Technical College， Neijiang 641000， China）Abstract：For nonlinear characteristics of each device in transmission link in OFDM⁃RoF system， the digital pre⁃distortion algorithm of dichotomy combining secant method based on LUT are proposed，Matlab is used to realize the OFDM’s receiving， transmitting and digitalpre⁃distortion processing module， and Optisystem7.0 are used to establish a OFDM⁃ROF simulation platform. Contrast results of the simulation before and after pre⁃distortion in 16QAM constellation charts， AM/AM and AM/PM characteristics show that the self⁃adaptive algorithm combining the dichotomy with the secant method can improve the nonlinear of OFDM⁃ROF system. It provided a basis and reference for implementation of the digital pre⁃distortion hardware circuit in OFDM⁃ROF system.Keywords： OFDM⁃ROF；Optisystem；dichotomy；secant method；pre⁃distortion algorithm正交频分复用（OFDM）作为4G的主要调制技术，具有较强的抗多径衰落和较高的频谱利用率。
一种宽带OFDM系统中记忆非线性功放的预失真方法
OFDM系统功率放大器的自适应预失真线性化
文章编号：６ ２ ９ ２ ２ ０ ） １ ０ ７ ４ １ ７ —６ ５ （（ ６ ０ —０ ８ —０ １
ＯＦ ＤＭ 系统 功 率放 大 器 的 自适应 预 失 真 线 性 化
OFDM系统中的基带预失真方法研究的开题报告
OFDM系统中的基带预失真方法研究的开题报告一、研究背景OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）系统已经成为了现代通信领域中最重要的调制方式之一，其拥有带宽利用率高、抗多径衰落能力强、强抗干扰等优点，已广泛应用于Wi-Fi、LTE、数字电视、数字广播等领域。
然而，OFDM系统在遇到线性失真、非线性失真等问题时，其误码率性能受到了较大影响。
OFDM系统中的基带预失真技术通过改变OFDM调制符号的幅度和相位顺序，以抵消信道中的线性失真和非线性失真等问题，从而提高OFDM系统的传输质量和系统性能。
因此，OFDM系统中的基带预失真技术的研究成为了通信领域中的重点热门研究方向之一。
二、研究内容本文将深入研究OFDM系统中的基带预失真技术，并针对OFDM系统中的线性失真、非线性失真等问题进行系统的分析研究，通过数学建模和仿真实验，探索OFDM系统中的基带预失真技术的实现方法和理论效果。
具体内容包括：1. OFDM系统基本原理和传输模型的研究；2. OFDM系统中的线性失真、非线性失真等问题的深入研究；3. OFDM系统中的基带预失真技术的原理和实现方法的研究；4. OFDM系统基带预失真技术仿真实验的设计和结果分析。
三、研究意义OFDM系统中的基带预失真技术是提高OFDM系统传输质量和系统性能的重要手段之一。
本研究将对OFDM系统基带预失真技术的理论和实践进行深入研究，并通过仿真实验验证其理论效果，为进一步完善OFDM系统的传输质量和系统性能提供理论和实践基础。
四、研究方法本文将通过文献调研、数学理论分析和仿真实验等方法，对OFDM系统中的基带预失真技术进行深入研究，并通过MATLAB等软件实现仿真实验，对基带预失真技术的实际效果进行验证和分析。
五、预期成果通过本研究，预期达到以下成果：1. OFDM系统中基带预失真技术的理论研究和实现方法的总结；2. 基带预失真技术在OFDM系统中应用的实际效果验证和分析；3. 对OFDM系统中的传输质量和系统性能优化提供理论和实践基础。
OFDM系统中基于压缩感知的非线性失真恢复研究
(11)
[
pin ]
其中，psat = x2sat, pin = E |xˆ (n)|2 。
3 改进的非线性失真恢复算法
3.1 PAPR性能分析 采用削波技术进行处理后，PAPR降低效果如
图1所示，OFDM信号经过削波处理后，PAPR得 到明显降低。在CCDF值等于10–3时，处理后的信 号PAPR值在削波比3 dB, 4 dB, 5 dB的情况下， 分别为4.43 dB, 5.64 dB, 6.42 dB。原始信号PAPR 的值为10.24 dB。与原始信号PAPR相比，处理后 的信号PAPR值大为降低，并且可以看出，随着削 波比的降低，PAPR抑制能力得到了提升，改善了 HPA的工作环境，提高了HPA的工作效率。但是 经过削波处理后，引入了带内失真，对信号造成了 干扰。针对该问题，本文提出基于预处理的方式来 进一步降低削波干扰的影响。 3.2 预处理
{
x(n), xˆ(n) = A · ej∠x(n),
x(n) ≤ A x(n) > A
(3)
A 为削波门限，削波比γ 为削波门限A 与信号能 量之比，为
γ
=
[A ] E |x(n)|2
(4)
输入信号进行削波处理后，信号的PAPR有效 降低，减少了HPA的工作负载，但引入了带内失真 问题。针对OFDM信号经过削波引入的带内失真等 问题，利用削波噪声在时域上的稀疏性特性来进行 处理。由Bussgang理论，经过削波后的输出信号 xˆ(n)可视为削波噪声d(n)与输入信号x(n)的线性叠加
Power Ratio, PAPR)问题会降低系统的传输效率， 导致高功率放大器(High Power Amplifier, HPA) 满负载工作，造成信号非线性失真。为了提升系统 的工作效率，降低信号的高PAPR。目前，PAPR 抑制技术可分为信号削峰、信号编码以及信号概率 恢复技术。其中，基于奈奎斯特采样速率的削波技 术是一种最直接降低PAPR的方法，在较低削波比 情况下明显降低信号的PAPR，但是OFDM信号进 行削波之后使信号发生畸变以及引入带外辐射，降
宽带功率放大器预失真技术综述
宽带功率放大器预失真技术综述摘要：随着无线需求和无线业务的不断增加，传输信号必将不断向高质量高速率宽带宽发展。
在宽带应用中，由于传输信号带宽增加，宽带功率放大器不同于窄带输入下的无记忆特性，将表现出频率有关的记忆非线性特性。
本文重点阐述了功率放大器的线性化技术，数字预失真的基本原理及学习结构，功率放大器的基本模型及模型的评估指标。
关键词：功率放大器,线性化,数字预失真,模型0引言随着无线通信技术的日益发展和普遍使用，为高速多媒体业务需求而开发的移动通信3G技术在通讯容量与质量等方面将不能满足人们日趋增长的需求，而且移动4G系统也日益商用化，其系统不只是单一地为了适应宽带和用户数的增长，更为重要的是它适应多媒体的传输需求，将多媒体等洪量信息通过信道高速传输出去，而且对通讯服务质量提出了更高的要求。
近年来，随着全球对环保要求的提高，人们关注的不仅仅是频谱效率的提高问题，还关注到功率效率、能量效率的提高问题。
绿色通信的概念正是在这样的背景下提出的，大量提高功效和能效的技术也涌现出来。
绿色通信技术主要采用创新性的分布式技术、高功率放大器、多载波等技术以减小能量消耗。
作为无线通信系统中不可或缺的重要部件之一，关于功率放大器的线性化研究及其实现，对推动绿色通信概念及理论的深入发展、对节能减排的意义重大，是一项具有理论意义和实际应用价值的课题。
功率放大器是通信系统中的一个关键部件，功放的非线性特性引起的频谱扩会对邻道信号产生干扰，并且带失真也会增加误码率。
随着新业务的发展，现代无线通信系统中广泛采用了正交幅度调制（Quadrature Amplitude Modulation, QAM）、正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM）技术等高频谱利用率的调制方式。
这些调制方式对发射机中射频功放的线性度提出了很高的要求。
因此为了保障通信系统的功率效率和性能，必须有效的补偿放大器的非线性失真，使放大器能够高效的线性工作。
OFDM系统功率放大器有记忆自适应预失真研究
图 ２ 预 失 真 原理
２ 记 忆 所 以研究工作都忽略了功 放记忆效应。随着无线移动通信系统的迅速发展 ， 信号带
在早期 的功率 放大 器数 字预 失真 研究 过程 中， 由于 现 流程 。
１ ）Ｏ Ｆ Ｄ Ｍ 基带输人信号 （ ｎ ） 送入 预失真器 内核 ， 预
数 。Ｖ ｏ ｌ ｔ ｅ ￣ ａ级数可 以准确表 述非线性 系统 ， 但 随着非 线
性程度 的增加 ， 会导致计算 量非常 巨大 ， 从而使 功放 预失
大器前设置一个预失真器 ， 该预失真器产生和功率放大器 相反 的非线性转 移特 性 ， 使其 与 功率放 大器 特性 曲线 互 补， 再通过预失真器 和非 线性功率 放大器 的级联 ， 从 而使 输 出信号相对输入信号线性变化 』 。 这里令 输 入 信号 为 （ ｔ ） ， 预 失 真转 移 特 性 函数 为
线
式 中： Ｋ为多项式 阶数 ； 为记忆深 度 ； ｃ 为滤波 器参数 。
３ 结合 Ｒ Ｌ Ｓ和 Ｌ Ｍ Ｓ算 法 的 自适 应 预 失 真 系统
自适应预失真存在两种 自适应控制结构 ： 直接学习结
构和间接 学习结构 引。间接学习结构最大 的优 点是不需 要 知道功率放大器 的模型 ， 所 以本文采取基于间接学习结
记忆多项式模 型实 际上是 Ｖ ｏ ｌ ｔ ｅ ￣ ａ 模 型¨ 的简化 ， 是 式中： 是第 ｋ个 Ｑ Ａ Ｍ调 制符号 是第 ｋ 个 子载波 的 Ｖ ｏ ｌ ｔ ｅ ￣ ａ 级数在非线性程度 和计算 复杂度上 的一种 折 中 ， 频率 。 使用较为广泛。信号通过 有记忆非线 性系统 后 的输 出信
｛ Ｌ ＝ 。 ０ ： ， 姜 其 他 ｍ ２… ｎ ｃ ５
（ ６ ）
OFDM系统中的自适应预失真研究
1 引言 O FD M （ O
研究出多种对移动发射机中功率放大器进行线性化的 a� � � F � � � � � � � D M 技术， 其中主要的技术 有正向前馈 （ - a ） 、
� ［1 2］
� � � � � ） 是一种可在频率选择性衰落信道中进行高速传 � � � � � � � � � � � � � � � 负反馈 （ a ba ） 和预失真 （ ） 技 输的有效解决方案， 它具有易均衡、 频谱利用率高等优 点， 对多径效应、 脉冲噪声和快速衰 落有较强的抵抗 力， 因此 O FD M 多载波调制技术受到密切关注。然而 O FD M 的传输符号是多载波的 Q A M 信号经过 IFFT 处 理后得到的结果， 这种处理是线性相加的关系， 当 IFFT 的输入中存在相位一致的某些点时必然有较高的 峰平比， 因而对发射机线性度提出很高的要求。迄今
《中国有线电视》 2006（03 / 04 ） CH IN A D IG ITA L CA B L E TV
中图分类号： TN 929.5 文献标识码： B 文章编号： 1007 -702 2 （2 006 ） 03 -0313 -04
技术交流
系统中的自适应预失真研究
� 林瑞全， 张海 林
（西安电子科技大学 综合 业务网国家重点实验室， 陕西 西安 710071）
�
2.2
具有预失真器的 FD 传输系统 用一个预失真器来补 偿功率放大器中的非线性失真。利用 A AB 下的 来进行模块仿真 （ 图 2） ， 其输入信号 是 - A 信号 （ 仿真中设 的值是 16） 再进行串 / 并变换 （ 为了 加快仿真 速度采用 8 个子 信道模型 ） ， FD 调制采用 FF 算法， 接收端对应为 FF 解调。
一种宽带OFDM系统中记忆非线性功放的预失真方法
一种宽带OFDM系统中记忆非线性功放的预失真方法张念华;任智源【期刊名称】《计算机应用研究》【年(卷),期】2018(035)003【摘要】针对宽带OFDM系统中功放的记忆非线性失真问题,提出一种新的频域预失真方案.该方案在频域建立具有自适应更新的幅度、相位预失真矩阵,对信号幅度和相位分别进行多次预失真处理.为提高自适应预失真收敛速度,提出一种新的预失真矩阵自适应更新算法,即linear convergence算法.仿真结果表明,发送信号频谱旁瓣较二维查表法压低6 dB.误码率为10-4时,该方法比二维查表法约有2 dB 的信噪比增益.此外,linear convergence更新算法收敛速度比二维查表法中的更新算法提高75％.提出的频域预失真方案能够有效提高收敛精度和收敛速度.%To solve memory noulinear distortion problem of power amplifier in wideband OFDM system,this paper proposed a new frequency domain predistortion scheme.This scheme built the adaptive updating amplitude and phase predistortion matrices in the frequency domain respectively,which did amplitude and phased predistortion repeatedly.Furthermore,to improve convergence speed of the adaptive predistortion,this paper developed a novel algorithm of the adaptive predistortion matrices,called linear convergence algorithm.Simulation results show that,the transmission signal's spectral side lobes are 6 dB lower than those of the two-dimensional look-up table method.And when the BER is 10-4,the proposed method also has about 2 dB gain of SNR.Inaddition,the convergence speed of linear convergence algorithm is increased by 75％.Thus,the proposed frequency domain predistortion scheme can improve the convergence accuracy and convergence speed effectively.【总页数】5页(P870-873,878)【作者】张念华;任智源【作者单位】西安电子科技大学通信工程学院,西安710071;西安电子科技大学通信工程学院,西安710071【正文语种】中文【中图分类】TP391;TP393【相关文献】1.OFDM系统中记忆非线性功放基带预失真技术 [J], 谭水;王光明;梁建刚2.OFDM系统中记忆非线性放大器的高效预失真技术 [J], 任智源;张海林3.有记忆功放的非线性测试及其预失真器设计 [J], 栾慎吉;包建荣;刘超4.宽带系统中有记忆大功率功放的数字预失真器研究 [J], 张福洪;孔庆浩;栾慎吉5.OFDM系统中功放非线性特性研究及预失真建模 [J], 张辉辉;胡记文因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
OFDM系统中的预失真技术研究
摘要
本文介绍了下一代无线通信的发展趋势，阐述了正交频分复用（ＯＦＤＭ）的基本 原理及关键技术，重点讨论了０ＦＤＭ系统中的峰均比问题。ＯＦＤＭ技术作为一种 高速率信号传输技术具有很多突出优点，但是由于有很高的峰均比，使得它对功 率放大器的非线性特别敏感。为了减少功率放大器的非线性对传输信号的影响， 提高其功率效率，就必须对功率放大器的非线性进行补偿。为此人们研究了许多 功放线性化方法如功率回退法、前馈法、负反馈法、ＬＩＮＣ法和预失真法。本文首 先简要介绍了线性化技术中的基于神经网络的预失真技术，随后详细讨论了基于 查询表法和多项式的自适应预失真算法，并提出了一种改进算法，通过计算机仿 真，对其效果和可行性进行了验证，结果表明改进算法可进一步提高预失真性能， 对无记忆功放非线性补偿效果显著；同时对于有记忆功率放大器的非线性采取了 基于有记忆多项式预失真技术进行了补偿，并仿真验证其有效性。
本人签名：
日期
幻迭，ｆ．ｚ。
西安电子科技大学 关于论文使用授权的说明
本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保 留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内 容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后 结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。 （保密的论文在解密后遵守此规定）
第一章绪论 １．２
ＯＦＤＭ的发展和应用
采用多载波传输的最初目的是要克服ＧＳＴＮ（Ｇｅｎｅ翻Ｓ、ｖｉｔｃｈｅｄ Ｔｅ】ｅｐｈｏｎｅ
光ofdm系统中光调制器非线性补偿的预失真算法研究--大学毕业设计论文
光OFDM系统中光调制器非线性补偿的预失真算法研究摘要摘要光正交频分复用技术 (OOFDM ) 是近几年被提出的一种高频谱效率的光纤通信网络物理层传输技术, 并且迅速成为国内外光纤通信领域中的研究热点之一。
该技术利用数字信号处理将光信道分割成为相互正交的若干子载波 , 并将信息加载到这些正交的子载波上进行传输。
这种光多载波调制技术源于无线通信,不仅能够在光传输中对抗光纤色散、偏振模色散等光信道损伤, 而且其天生的软件定义方式使得其灵活性大大提高,因而成为下一代光网络中最有竞争力的传输技术之一。
然而,OOFDM 信号却对非线性失真敏感 , 非线性产生的多种交调信号项将对多频率载波的 OOFDM 系统性能严重恶化, 而传统光调制器, 如马赫- 曾德调制器, 电吸收调制激光器, 其电光映射的非线性传输函数对于实现高阶调制 OOFDM 发射机性能来说将会是最大的瓶颈。
为了减小非线性失真的影响, 必须引起调制深度的回退, 从而降低系统有效光信噪比。
因而 , 光调制器的非线性补偿对于 OOFDM 系统 , 甚至可以是所有对非线性敏感的光传输系统来说都将是至关重要的。
数字预失真算法是一种高效的调制器非线性补偿方法,该算法估计光调制器的非线性模型, 然后将信号按照该模型的逆函数进行预失真, 从而达到补偿目的。
同时 , 数字预失真只需要少量的硬件便可以实现 , 因此拥有巨大的优势。
关键词: 光正交频分复用;光调制器 ;非线性补偿 ;数字预失真IAbstractAbstractOptical orthogonal frequency division multiplexing OOFDM is a novel fiber transmissiontechnology proposed recently with a high spectral efficiency. Quickly it has become one of theresearch topics in the optical communication society. The optical channel is divided into severalorthogonal sub-channels in the OOFDM system by employing popular digital signal processingtechnology. The data are transmitted through these sub-channels bybeing carried on a set oforthogonal optical subcarriers. This kind of optical multicarrier modulation is inspired by thewireless communication. The high tolerance of the fiber channel distortion such as chromaticdispersion, polarization mode dispersion and the flexibilities of OOFDM due to its intrinsicsoftware definition make it one of the most competitive candidates in the next generation ofoptical networksHowever, the OOFDM signal is sensitive to the nonlinear distortion. The intermodulationdistortion will cause the OOFDM system severe performance degradation. The bottleneck of theOOFDM transmitters with higher modulation formats will be conventional optical modulators,such as Mach-Zehnder modulators, electro-absorption modulated lasers, which have nonlineartransfer functions. To reduce the nonlinear effect, the optical modulation depth must have aback-off, but this will lower the effective optical signal-to-noise ratio as well. Therefore, thenonlinear compensation technique of the optical modulators is very important to the OOFDMsystems and it can be broadened to all the optical transmission systems which have poortolerance to the nonlinearities. Digital pre-distortion DPD algorithm is one kind of effectivemethods to compensate for the nonlinearities induced by the optical modulators by estimating thenonlinear transfer function of the modulators with a math model and pre-distorting the inputsignal by the inverse function of the math model. Besides, the DPD scheme needs a fewcomponents only so that it has a huge advantageKey words: OOFDM; optical modulator; nonlinearity compensation; digital pre-distortionII 目录目录摘要IAbstract II目录III第一章绪论. 11.1 引言 11.1.1 光纤通信的发展. 11.1.2 光调制格式 21.1.3 光调制器. 31.1.4 光调制器非线性失真51.2 光调制器非线性补偿研究现状及分析61.3 本论文的研究工作和创新点. 7第二章高速 OOFDM 系统 82.1 OOFDM 技术简介. 82.1.1 OOFDM 发射112.1.2 OOFDM 接收122.2 实数调制 OOFDM 系统142.3 复数调制 OOFDM 系统182.4 本章小结 23第三章基于多项式的光调制器非线性估计以及补偿 243.1 非线性模型. 243.1.1 Volterra 模型. 253.1.2 广义记忆多项式模型 263.2 DPD 算法框架与原理263.2.1 直接训练式 DPD 算法. 273.2.2 间接训练式 DPD 算法. 273.3 基于 DPD 算法的 OOFDM 系统设计、优化以及针对波分 OOFDM 系统的改进. 293.3.1 基于 DPD 的高速 OOFDM 发射机框架. 303.3.2 系统噪声以及优化. 303.3.3 DPD 补偿方案用于波分 OOFDM 系统的改进 323.4 实验结果333.4.1 30Gb/s 基于 EML 的复数调制 OOFDM 系统的 DPD 算法移植 343.4.2 20Gb/s 基于 MZM 的实数调制 OOFDM 系统的 DPD 算法移植393.5 本章小结41第四章总结和展望42参考文献 44附录 A 缩略词50攻读硕士学位期间发表的论文. 53致谢54III第一章绪论第一章绪论1.1 引言1.1.1 光纤通信的发展自从远古时代人类就已经开始利用光信号作为传递信息的一种方式。
OFDM数字预失真功放模型与自适应算法研究的开题报告
OFDM数字预失真功放模型与自适应算法研究的开题报告一、研究背景及意义1.1 研究背景随着宽带通信技术的迅速发展，OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术被广泛应用于第四代移动通信系统、数字电视广播和宽带无线接入等领域。
然而，由于OFDM系统本身的非线性特性和射频前端传输链路的非理想性，系统输出信号会出现失真，影响系统性能及通信质量。
因此，如何有效地预测并抑制OFDM系统中的失真噪声成为了一个重要的研究方向。
目前，针对数字预失真功放（DPD）技术的研究已经取得了较好的效果，但传统的DPD算法存在着一些问题，如算法复杂度高、适应性差等，难以满足实际应用需求。
因此，研究如何通过自适应算法来解决这一问题成为了当前的研究热点。
1.2 研究意义本课题主要研究OFDM数字预失真功放模型与自适应算法，旨在解决OFDM系统中存在的信号失真问题。
通过建立有效的DSP模型和算法，并运用自适应算法进行修正，可以有效地降低系统误码率和传输功耗，提高系统可靠性和延迟性。
这对于提高通信质量、满足用户需求、降低成本以及推进OFDM技术的发展具有积极的意义。
二、研究内容和技术路线2.1 研究内容（1）建立OFDM数字预失真功放系统模型。
（2）调研和分析传统DPD算法的不足之处。
（3）研究自适应算法及其应用。
（4）根据自适应算法理论建立OFDM数字预失真功放自适应模型。
（5）仿真验证算法效果。
2.2 技术路线（1）分析OFDM系统模型，建立OFDM数字预失真功放模型。
（2）调研数字预失真功放算法及优缺点，总结传统DPD算法的不足之处。
（3）研究自适应算法的理论，并分析其特点和应用场景。
（4）根据自适应算法理论建立OFDM数字预失真功放自适应模型。
（5）基于MATLAB等软件平台进行仿真验证。
三、研究进度安排任务名称|2022年3月|2022年4月|2022年5月|2022年6月-|-|-|-|-研究背景及意义分析|完成|完成|-|-调研数字预失真功放算法|完成|完成|-|-研究自适应算法|完成|完成|完成|-建立OFDM数字预失真功放自适应模型|完成|完成|完成|-进行仿真验证|完成|完成|完成|完成撰写论文|完成|完成|完成|完成四、预期研究成果（1）建立了OFDM数字预失真功放模型。
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犖 犖狆 狉 犲 犱 犻 狊 狋 狅 狉 狋 犲 狉 犳 狅 狉 狋 犺 犲狀 狅 狀 犾 犻 狀 犲 犪 狉犎 犘 犃犻 狀狋 犺 犲犗 犉 犇犕狊 狊 狋 犲 犿 狔
１ ２ 犆 犝 犐犎 狌 犪１ ，犛 犗犖犌犌 狌 狅 狓 犻 犪 狀 犢 犝犛 犺 犪 狅 犫 狅 犵 ，
（ ， ， ； １． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆＳ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｘ ｉ ｄ ｉ ａ ｎＵ ｎ ｉ ｖ ． Ｘ ｉ ′ ａ ｎ １ ０ ０ ７ １， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ７ ， ， ） ２． Ｃ ｈ ｅ ｎ ｄ ｕＸ ｉ ｎ ｕ ａ ｎ ｉ ｃ ｒ ｏ ｗ ａ ｖ ｅＥ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｏ ． Ｌ ｔ ｄ ． Ｃ ｈ ｅ ｎ ｄ ｕ １ ０ ０ ４ １， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ６ ｇ ｇ ｇＭ ｇ ｇＣ ｇ ： 犃 犫 狊 狋 狉 犪 犮 狋 ｏｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｍ ｖ ｅ ｎ ｔ ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍ ｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｎ ｃ ｅｄ ｅ ｒ ａ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｆ ｔ ｈ ｅｏ ｒ ｔ ｈ ｏ ｏ ｎ ａ ｌ ｆ ｒ ｅ ｕ ｅ ｎ ｃ ｉ ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｔ ｇ ｇ ｑ ｙｄ （ （ ， ｍ ｕ ｌ ｔ ｉ ｌ ｅ ｘ ｉ ｎ Ｏ Ｆ ＤＭ） ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ ｓｄ ｕ ｅｔ ｏｔ ｈ ｅｎ ｏ ｎ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒｈ ｉ ｈｐ ｏ ｗ ｅ ｒａ ｍ ｌ ｉ ｆ ｉ ｅ ｒ ｓ Ｈ Ｐ Ａ） ａｎ ｅ ｗｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｓ ｔ ｏ ｒ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｐ ｇ ｙ ｇ ｐ （ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄｗ ｈ ｉ ｃ ｈｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｓ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ｏｓ ｉ ｍ ｉ ｌ ａ ｒ ｓ ｉ ｎ ｌ ｅ ｉ ｎ ｕ ｔ ａ ｎ ｄｓ ｉ ｎ ｌ ｅ ｏ ｕ ｔ ｕ ｔＢ Ｐｎ ｅ ｕ ｒ ａ ｌ ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ ＮＮ） ｉ ｎｓ ｅ ｒ ｉ ｅ ｓ ． ｐ ｇ ｐ ｇ ｐ Ｔ ｈ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍ ｅ ｒＮＮｉ ｓｔ ｈ ｅａ ｍ ｌ ｉ ｔ ｕ ｄ ｅｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｓ ｔ ｏ ｒ ｔ ｅ ｒｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄｂ ｈ ｅｉ ｍ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄｉ ｎ ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｌ ｅ ａ ｒ ｎ ｉ ｎ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｐ ｙｔ ｐ ｇｍ ， ｏ ｖ ｅ ｒ ｃ ｏ ｍ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅｓ ｈ ｏ ｒ ｔ ｃ ｏ ｍ ｉ ｎ ｆ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｓｐ ｈ ａ ｓ ｅｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｓ ｔ ｏ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎｂ ａ ｓ ｅ ｄｏ ｎｔ ｈ ｅ ｌ ａ ｔ ｔ ｅ ｒＮＮｉ ｓ ｇｏ ｉ ｍ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄｂ ｔ ｈ ｅｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｒ ａ ｔ ｈ ｅ ｒ ｔ ｈ ａ ｎ ｉ ｔ ｓ ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｓ ｅｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ． Ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗｔ ｈ ａ ｔ ｐ ｙ ｔ ｈ ｅｐ ｒ ｏ ｏ ｓ ｅ ｄｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｓ ｔ ｏ ｒ ｔ ｅ ｒｃ ａ ｎｍ ａ ｋ ｅａ ｂ ｏ ｕ ｔ１ ５ ｄ Ｂｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｆｏ ｕ ｔ ｏ ｆ ｂ ａ ｎ ｄｓ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｌｒ ｅ ｒ ｏ ｗ ｔ ｈｗ ｉ ｔ ｈｆ ｅ ｗ ｅ ｒ ｐ ｐ ｇ ） ， ｎ ｅ ｕ ｒ ｏ ｎ ｓｅ ｖ ｅ ｎａ ｔ ２ ． ９ ３ ｄ ＢＩ Ｂ Ｏ（ ｉ ｎ ｕ ｔ ｂ ａ ｃ ｋ ｏ ｆ ｆ ｗ ｈ ｅ ｒ ｅ ａ ｎ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｖ ａ ｉ ｌ ａ ｂ ｌ ｅ ｃ ａ ｎｎ ｏ ｔｗ ｏ ｒ ｋａ ｎ ｌ ｏ ｎ ｅ ｒ ｉ ｎ ｄ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｎ ｐ ｙ ｇ ｇ ｔ ｈ ｉ ｓａ ｄ ａ ｔ ｉ ｖ ｅｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｓ ｔ ｏ ｒ ｔ ｅ ｒｗ ｉ ｔ ｈａｓ ｉ ｍ ｌ ｅ ｒ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅｏ ｕ ｔ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍ ｓｏ ｔ ｈ ｅ ｒｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｓ ｔ ｏ ｒ ｔ ｅ ｒ ｓ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅＨ Ｐ Ａｅ ｍ ｌ ｏ ｅ ｄ ｐ ｐ ｐ ｐ ｙ ｉ ｎｔ ｈ ｅＯ Ｆ ＤＭｓ ｓ ｔ ｅ ｍ ｓ ． ｙ ： ｏ ；ｈ ；Ｂ 犓 犲 狅 狉 犱 狊 ｒ ｔ ｈ ｏ ｏ ｎ ａ ｌｆ ｒ ｅ ｕ ｅ ｎ ｃ ｉ ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｍ ｕ ｌ ｔ ｉ ｌ ｅ ｘ ｉ ｎ ｉ ｈ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ａ ｍ ｌ ｉ ｆ ｉ ｅ ｒ ｓ Ｐ ｎ ｅ ｕ ｒ ａ ｌ ｇ ｑ ｙ ｄ ｐ ｇ ｇ ｐ 狔 犠 ； ｒ ｅ ｄ ｉ ｓ ｔ ｏ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋｐ
珘 其中 犉 为 Ｐ （ ） ，则 ＨＰ Ｄ 的传递函数 ．若 Ｈ Ｐ Ａ 将要产生的相位偏移是 ψ（ 狉 狀） Ａ 的输出为 珘（ 珘 ］ ｝ （ ） ｝ 狀）＝ 犃｛ 犉［ 狉（ 狀） ｅ ｘ 狀） 狀） 狉 狀） （｛ ） － ＋ Ψ（ （ ， ｐｊ 狔（
犖－ １
（ ２ 犽］ ｅ ｘ 狋）在狋＝ 狀 犜 π ｊ ｐ 犳 ∑ 犡［
犽 犽＝０
狊
（ ， …， ）处离散 ， 则得到 Ｔ 狀＝ ０ 犖－ １ Ｆ Ｆ Ｔ 的输出序列 ：
１ （ ／ （ ） 狓［ 狀］≡ 狓（ 狀 犜狊）＝ 犡［ 犽］ ｅ ｘ 犽 狀 犖） １ ２ π ． ｐ ｊ 犖∑ 犽＝０ 由此产生了大峰均比的 Ｏ 其中 犜 Ｆ ＤＭ 信号 ， 犡［ 犽］和犳 Δ 犳 分 别是 第犽 个 ＱＡＭ 狊 为每个符号持 续时间 ， 犽 ＝犽 调制符号和子载波的频率 ．
） 技术具有频谱利用率高 、 能够有效地克服无线信 Ｏ Ｆ ＤＭ （ Ｏ ｒ ｔ ｈ ｏ ｏ ｎ ａ ｌＦ ｒ ｅ ｕ ｅ ｎ ｃ ｉ ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎＭ ｕ ｌ ｔ ｉ ｌ ｅ ｘ ｉ ｎ ｇ ｑ ｙＤ ｐ ｇ ［ ］ 道多径衰落等优势 １ ， 已经被广泛地应用于无线高速 宽 带 数 字 通 信 领 域 ． 但是 Ｏ Ｆ ＤＭ 技 术 也 存 在 传 输 信 号 对频率偏移和相位噪声很敏感以及具有很高的峰平比等缺点 ． 这些缺点加大 了线 性化 高功率放 大器 （ Ｈ Ｐ Ａ） 的难度 ， 使得现有的很多线性化技 术 不 能 被 直 接 运 用 ， 同时也意味着 Ｏ Ｆ ＤＭ 系 统 对 Ｈ Ｐ Ａ 的线性特性提出 因为 Ｏ 很容易使 ＨＰ 了更高的要求 ． Ｆ ＤＭ 信号的动态范围大 ， Ａ 工作在饱 和区 而产 生幅 度失 真 （ ＡＭ ＡＭ 特
收稿日期 ： ２ ０ ０ ７ １ ０ １ １ 基金项目 ： 国家 ８ ） ； 国家创新基金资助 （ ） ６ ３ 计划资助 （ ２ ０ ０ ６ ＡＡ ０ １ Ａ １ １ ６ ０ ６ ０ ２ ６ ２ ２ ５ １ ０ １ ７ ３ ５ 作者简介 ： 崔 华（ ） ， 女， 西安电子科技大学博士研究生 ， ： １ ９ ７ ７ Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ｃ ｕ ｉ ｈ ｕ ａ ７ ２ ７ ６＠ｙ ａ ｈ ｏ ｏ ． ｃ ｏ ｍ． ｃ ｎ ．
图 １ 无线通信 Ｏ 图１ 是基于 Ｍ 该系统中 ， 数目为 犖· Ｑ ＡＭ 调制的 Ｏ Ｆ ＤＭ 无线传输系统框图 ． ｌ ｏ ｇ ２ 犕 的比特流先被调制为 （ ， …， ） ， 再经 Ｓ ／ （ ） 和逆傅里叶变换（ 将这些符号调制到 犖 个Ｑ ＡＭ 符号 犡［ 犽］ 犽＝ ０ 犖－ １ Ｐ ｓ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｔ ｏ ａ ｒ ａ ｌ ｌ ｅ ｌ Ｉ Ｆ Ｆ Ｔ） ｐ 间隔为 Δ ／ （ 的 犖 个相互正交的子载波上 ， 再经 Ｐ ／ 将持续时间为 犖 犖 犜狊） Ｓ 转换后输入 Ｈ Ｐ Ａ． 犜狊 的 Ｏ Ｆ ＤＭ 犳 ≡１ １ 调制信号 狓（ ） 狋 ＝ 犖
自然科学版 ） ５卷 西安电子科技大学学报 （ 第 ３ ３ ０ ６
］ ４ 具体的 Ｈ 计算量随阶数的增加 而 呈 指 数 增 加 ， 并 且 自 适 应 困 难， 线 性 化 效 果 也 不 甚 理 想［ 而３层 Ｂ Ｐ Ａ， ． Ｐ ５］ 神经网络 ［ （ 通过学习能够逼近任 意 非 线 性 函 数 ， 其计算量随着函数的复杂度的增加基本上呈线性 Ｂ Ｐ ＮＮ） ［ ］ 增加 ， 比较容易实现自 适 应 ， 在Ｈ 笔者针对 Ｏ Ｐ Ａ 预 失 真 方 面 已 得 到 初 步 的 研 究 和 应 用 ６～８ ． Ｆ ＤＭ 系 统 中 Ｈ Ｐ Ａ 产生的非线性失真提出了一种 Ｂ Ｐ ＮＮ 预失真方法 ．
（ 陕西 西安 ７ １．西安电子科技大学 理学院 ， １ ０ ０ ７ １； 四川 成都 ６ ） ２．成都新光微波工程有限责任公司 ， １ ０ ０ ４ １ 摘要 ： 针对非线性高功率放大器导致正交频分多址 系 统 传 输 性 能 下 降 问 题 ， 采用两个类似结构的单输 前一网络是基于改进的非直接学 入单输出反向传播神经网络串联后级联高功率放大 器 实 现 其 预 失 真 ． 克服了非直接学习的缺陷 ； 后一网络 是 高 功 率 放 大 器 习方法训练得到的高功率放大器的幅度预失真器 ， 的相位特性模型 ， 回避了逆向模型的弊端 ． 仿真结果显示 了 在 输 入 回 退 低 至２ 该方法仍能使高 ． ９ ３ ｄ Ｂ时 ， 而 其 他 方 法 此 时 不 能 起 任 何 作 用， 且前者网络规模小 功率放大器输出信号的带外谱扩 散 降 低 约１ ５ ｄ Ｂ， 于后者 ， 表明了该方法结构简单 ， 能够更加高效地实现正交频分多址系统中非线性高功 率 放 大 器 的 自 适 应预失真 ． 关键词 ： 正交频分多址 ； 高功率放大器 ； 反向传播神经网络 ； 预失真 中图分类号 ： （ ） Ｔ Ｎ ９ １ ９ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ １ ２ ４ ０ ０ ２ ０ ０ ８ ０ ２ ０ ３ ０ ５ ０ ４
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（ ） 狀）≈犮 狓（ 狀） ２ ， 狔（ 这里取犮＝１， 和狔（ 分别是预失真器 （ 的输入信号和 ＨＰ 若 犮 是 ＨＰ Ａ 的理想增益 ， 狓（ 狀） 狀） Ｐ Ｄ） Ａ 的输出信号 ． （ ） （ ） 狓（ 狀）＝狉（ 狀） ｅ ｘ 狀） ３ （ ， ｊ ｐ 其中狉（ 那么预失真器的输出幅度为 狀）和（ 狀）分别是 狓（ 狀）的幅度和相位 ， 珘 （ ］ 狉 狀）＝ 犉［ 狉（ 狀） ， （ ） ４ （ ） ５