分段線性放大技術(shù)在高峰均比系統(tǒng)中的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種分段線性放大技術(shù)，其特征在于，引入分配比λ，將輸入信號(hào)幅度x通過信號(hào)分配器分段為λx和(1-λ)x兩部分，并分別送入兩個(gè)放大器中進(jìn)行放大處理，最后將兩個(gè)放大器的輸出信號(hào)功率合成后輸出，用于發(fā)送。本發(fā)明的有益之處在于：利用兩個(gè)并聯(lián)的功放同時(shí)放大信號(hào)，達(dá)到了擴(kuò)展功放的飽和范圍、消除功放飽和性失真的目的；通過增加信號(hào)分解器，利用信號(hào)分配比自適應(yīng)更新技術(shù)，消除了功放非線性失真；仿真結(jié)果表明，本發(fā)明的分段線性放大技術(shù)可以同時(shí)消除功放的非線性失真與飽和性失真，并且在不增加任何額外線性化裝置的情況下，提升接收端誤碼率性能，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡單和線性化程度高的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】分段線性放大技術(shù)在高峰均比系統(tǒng)中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種分段線性放大技術(shù)在高峰均比系統(tǒng)中的應(yīng)用，屬于通信領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著無線通信系統(tǒng)的快速發(fā)展，OFDM (Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)等具有高峰均比特性的調(diào)制技術(shù)運(yùn)用范圍越來越廣泛。但是作為通信系統(tǒng)中不可缺少的功率放大器模塊來說，其存在的非線性失真和飽和性失真對(duì)通信系統(tǒng)造成了極大的負(fù)面影響。對(duì)高峰均比信號(hào)來說，放大器的非線性失真會(huì)導(dǎo)致信號(hào)被非線性放大，信號(hào)頻譜帶外擴(kuò)展，大大降低接收端的誤碼率性能。
[0003]同時(shí)，由于放大器飽和失真的存在，會(huì)造成峰值信號(hào)的飽和性失真，大信號(hào)無法被正常放大，同樣會(huì)造成接收端誤碼率性能的下降。因此放大器造成了嚴(yán)重的失真，降低了系統(tǒng)的性能。
[0004]為了解決這一問題，需要?dú)w結(jié)到兩個(gè)方面的技術(shù)突破:放大器動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的線性化技術(shù)和放大器的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展技術(shù)。傳統(tǒng)的方法是采用線性化技術(shù)(PowerAmplifier Linearization)對(duì)放大器進(jìn)行線性化處理，使放大器呈現(xiàn)為一個(gè)理想的線性放大器。線性化技術(shù)對(duì)放大器動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的非線性失真的彌補(bǔ)非常有效，但是卻無法擴(kuò)展放大器的動(dòng)態(tài)范圍，也無法糾正飽和性失真；文章《0CHIAI H.AmplifierEfficiencies of OFDM Systemswith Peak Ppower and Envelope VarianceReduction)) (TheSixth IEEE International Symposium on Signal Processing andInformation Technology, 2007, 445Hoes Lane/P.0.Boxl331, Piscataway, NJ, UnitedStates:1nstituteof Electrical and Electronics Engineers Inc)提出了一種新型的基于多放大器聯(lián)合放大的方法，稱為分段功率生成(segment power generation, SPG)方法。SPG將信號(hào)幅度分段后，利用多個(gè)放大器分別放大然后合成。SPG方法無需使用額外的線性化器件就可以達(dá)到線性化的目的，但是其線性化程度的好壞與同時(shí)使用的放大器數(shù)目緊密相關(guān)，需要使用較多的放大器才能達(dá)到較好的線性放大特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提出一種新的分段線性放大器(segment linearization power amplifier, SL-PA),將信號(hào)分段為兩部分,分別送入兩個(gè)放大器進(jìn)行放大處理，并利用放大器自身的函數(shù)輸出特性互相彌補(bǔ)，達(dá)到擴(kuò)展放大器動(dòng)態(tài)范圍，同時(shí)補(bǔ)償放大器非線性失真的目的。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0007]—種分段線性放大技術(shù)，其特征在于，引入分配比λ，將輸入信號(hào)幅度X通過信號(hào)分配器分段為λχ和(1-λ )χ兩部分，并分別送入兩個(gè)放大器中進(jìn)行放大處理，最后將兩個(gè)放大器的輸出信號(hào)功率合成后輸出，用于發(fā)送。
[0008]前述的分段線性放大技術(shù),其特征在于,使用查表法來確定對(duì)應(yīng)輸入信號(hào)幅度X的最優(yōu)分配比λ*:首先依據(jù)輸入X建立查詢表，確定對(duì)應(yīng)的索引地址add，再依據(jù)索引地址確定最優(yōu)分配比λ*
[0009]前述的分段線性放大技術(shù)，其特征在于，由于無法直接確定分配比λ，因此需要對(duì)查詢表進(jìn)行初始化處理，并采用更新算法對(duì)λ不斷更新，利用自適應(yīng)的方法獲得最優(yōu)分配比入*。
[0010]前述的分段線性放大技術(shù)，其特征在于，利用自適應(yīng)的方法獲得最優(yōu)分配比λ*的方法如下:
[0011]定義誤差e:e=x-f(x) 式(一)；
[0012]每次更新后，λ的變化值Δλ由下式確定:
[0013]Δλ=λ，-λ=μG(e)式(二)；
[0014]其中，μ是更新的步長，
[0015]λ ’是更新后得到的新的分配比值，
[0016]G(e)是誤差e的函數(shù)，并且G(e)滿足如下條件:
[0017](1)、G (0)=0;
[0018](2)、G(e)是一個(gè)單調(diào)遞增函數(shù)；
[0019](3)、G’ (e)是一個(gè)非單調(diào)遞減函數(shù)。
[0020]前述的分段線性放大技術(shù)，其特征在于，滿足前述三項(xiàng)條件的函數(shù)G(e)有很多，其中最簡單的函數(shù)形式是線性函數(shù)G (x) =x,將線性函數(shù)G (x) =x帶入式(二)，得到最終的更新公式:
[0021]λ’=λ+μ.(x-f (x))式(三)。
[0022]本發(fā)明的有益之處在于:利用兩個(gè)并聯(lián)的功放同時(shí)放大信號(hào)，達(dá)到了擴(kuò)展功放的飽和范圍、消除功放飽和性失真的目的；通過增加信號(hào)分解器，利用信號(hào)分配比自適應(yīng)更新技術(shù)，消除了功放非線性失真；仿真結(jié)果表明，本發(fā)明的分段線性放大技術(shù)可以同時(shí)消除功放的非線性失真與飽和性失真，并且在不增加任何額外線性化裝置的情況下，提升接收端誤碼率性能，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡單和線性化程度高的優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明分段線性放大技術(shù)中分段線性放大器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是B類放大器失真特性曲線；
[0025]圖3是SPG與SL-PA的放大特性比較圖；
[0026]圖4是SPG的接收端星座圖；
[0027]圖5是SL-PA的接收端星座圖；
[0028]圖6是SL-PA和SPG兩種方法的誤碼率性能比較圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作具體的介紹。
[0030]參照?qǐng)D1，本發(fā)明的分段線性放大技術(shù)，具體為:
[0031]引入分配比λ，將輸入信號(hào)幅度χ通過信號(hào)分配器分段為λx和(1-λ)x兩部分，分別送入兩個(gè)放大器PAl和PA2進(jìn)行放大處理，最后將兩個(gè)放大器的輸出信號(hào)功率合成后輸出，用于發(fā)送。由于將輸入信號(hào)進(jìn)行了分段并由兩個(gè)放大器進(jìn)行放大處理，其等效動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展為兩個(gè)放大器動(dòng)態(tài)范圍之和，大大提升了對(duì)峰值信號(hào)的適應(yīng)性，降低了飽和性失真的影響；另一方面，通過調(diào)節(jié)分配比λ，SL-PA無需在支路上使用額外的線性化裝置，利用放大器自身的非線性失真特性互相彌補(bǔ)，就可以達(dá)到同時(shí)消除非線性失真和飽和性失真的目的。
[0032]B類放大器是目前廣泛使用的一種放大器類型，為了描述B類放大器的失真，通常使用高階多項(xiàng)式放大器模型。
[0033]=式(I);
【權(quán)利要求】
1.一種分段線性放大技術(shù)，其特征在于，引入分配比λ，將輸入信號(hào)幅度X通過信號(hào)分配器分段為λχ和(1-λ )χ兩部分，并分別送入兩個(gè)放大器中進(jìn)行放大處理，最后將兩個(gè)放大器的輸出信號(hào)功率合成后輸出，用于發(fā)送。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分段線性放大技術(shù)，其特征在于，使用查表法來確定對(duì)應(yīng)輸入信號(hào)幅度X的最優(yōu)分配比λ *:首先依據(jù)輸入X建立查詢表，確定對(duì)應(yīng)的索引地址add，再依據(jù)索引地址確定最優(yōu)分配比入'
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分段線性放大技術(shù)，其特征在于，對(duì)查詢表進(jìn)行初始化處理，并采用更新算法對(duì)λ不斷更新，利用自適應(yīng)的方法獲得最優(yōu)分配比λ'
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分段線性放大技術(shù)，其特征在于，利用自適應(yīng)的方法獲得最優(yōu)分配比λ*的方法如下: 定義誤差e:e=x_f (X)式(一)； 每次更新后，λ的變化值Λ λ由下式確定: Δ λ = λ，-λ=μ6(θ) 式(二)； 其中，μ是更新的步長， 入’是更新后得到的新的分配比值， G(e)是誤差e的函數(shù)，并且G (e)滿足如下條件:
(1)、G(0)=0；` (2)、G(e)是一個(gè)單調(diào)遞增函數(shù)； (3)、G’(e)是一個(gè)非單調(diào)遞減函數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分段線性放大技術(shù)，其特征在于，所述G(e)為線性函數(shù)G (X) =x,將線性函數(shù)G (x) =x帶入式(二)，得到最終的更新公式:
λ ’ = λ + μ.(χ-f (X))式(三)。
【文檔編號(hào)】H03F1/32GK103501161SQ201310486056
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月16日
【發(fā)明者】任智源, 張海林, 武德斌, 李丹萍, 安永寧 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)