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宽带无线通信OFDM系统预失真技术研究
汇报人：
2024-01-18
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引言
OFDM系统原理及关键技术
预失真技术原理及在OFDM中应用
基于仿真平台实验验证与结果分析
宽带无线通信OFDM系统性能优化策略探讨
总结与展望
01
引言
无线通信发展
随着无线通信技术的飞速发展，宽带无线通信已成为现代社会不可或缺的一部分，正交频分复用（OFDM）技术作为其核心，具有高频谱利用率和抗多径干扰能力强等优点。
线性化需求
然而，在实际应用中，由于功率放大器等非线性器件的存在，OFDM信号会产生严重的失真，影响系统性能。预失真技术作为一种有效的线性化方法，能够显著提高系统的线性度和效率。
研究意义
因此，研究宽带无线通信OFDM系统的预失真技术，对于提高无线通信系统的性能、降低功耗、减小信号失真具有重要意义。
目前，国内外学者在OFDM系统预失真技术方面已开展了大量研究，包括基于多项式模型的预失真、基于查找表的预失真、基于神经网络的预失真等。这些研究在提高系统线性度和效率方面取得了一定成果。
国内外研究现状
随着人工智能和大数据技术的不断发展，基于数据驱动的预失真技术将成为未来研究的重要方向。此外，针对5G/6G等新型宽带无线通信系统的预失真技术研究也将成为热点。
发展趋势
本文首先分析了OFDM系统非线性失真的产生机理和影响；然后研究了基于多项式模型的预失真技术，包括模型建立、参数估计和性能评估；接着探讨了基于神经网络的预失真技术，包括网络结构设计、训练算法和性能比较；最后通过实验验证了所提预失真技术的有效性。
主要研究内容
本文的创新点在于提出了一种基于深度学习的OFDM系统预失真技术，该技术能够自适应地学习系统的非线性特性并进行有效补偿，显著提高了系统的线性度和效率。同时，本文还设计了一种高效的训练算法，降低了预失真技术的实现复杂度。
创新点
02
OFDM系统原理及关键技术
OFDM采用多载波调制技术，将高速数据流分成多个低速子数据流，分别调制到多个正交子载波上进行传输。
多载波调制
OFDM子载波之间保持正交性，即在符号周期内，不同子载波的积分值为零，从而避免了子载波间的干扰。
正交性
为了消除多径效应引起的符号间干扰，OFDM在每个符号前添加循环前缀，使得接收端可以通过相关检测实现符号同步和信道估计。
循环前缀
OFDM系统对同步要求较高，包括符号同步、载波同步和采样时钟同步等。同步技术的实现对于保证系统性能至关重要。
信道估计与均衡
由于无线信道的时变性和多径效应，OFDM系统需要进行信道估计和均衡以消除信道对信号的影响。常用的信道估计方法包括基于导频的信道估计和盲信道估计等。
PAPR抑制技术
OFDM信号具有较高的峰均功率比（PAPR），容易导致发射机功放非线性失真。因此，需要采用PAPR抑制技术，如限幅、压扩等，以降低信号峰均功率比。
同步技术
1
2
3
衡量系统传输可靠性的重要指标，表示接收端错误接收的比特数与总传输比特数之比。
误码率（BER）
表示单位时间内系统传输的有效数据量，受调制方式、编码方式、信道条件等多种因素影响。
吞吐量
衡量系统频谱利用率的指标，表示单位带宽内传输的有效信息量。提高频谱效率有助于实现高频谱利用率的无线通信。
频谱效率
03
预失真技术原理及在OFDM中应用
线性化原理
预失真技术通过引入一个与系统非线性特性相反的预失真器，使得整体系统表现为线性，从而减小信号失真。
幅度和相位预失真
预失真器根据输入信号的幅度和相位信息，产生相应的预失真信号，以补偿系统的非线性失真。
减小峰均比（PAPR）
OFDM信号具有较高的峰均比，容易导致功率放大器非线性失真。预失真技术可以降低信号峰均比，提高功率放大器的线性度。
抵抗多径干扰
OFDM系统对多径干扰较为敏感，预失真技术可以减小多径传播引起的码间干扰（ISI），提高系统性能。
基于查找表的预失真器
通过预先存储输入信号与对应预失真信号的映射关系，实现实时预失真处理。查找表法具有实现简单、处理速度快的优点。
基于多项式的预失真器
利用多项式逼近系统的非线性特性，通过调整多项式系数实现预失真。多项式法具有较高的灵活性和精度，但需要较多的计算资源。
基于神经网络的预失真器
利用神经网络强大的非线性拟合能力，训练得到预失真模型。神经网络法可以自适应地跟踪系统非线性特性的变化，但需要大量的训练数据和计算资源。
04
基于仿真平台实验验证与结果分析
仿真平台选择
采用MATLAB/Simulink作为仿真平台，利用其强大的数学计算和信号处理功能。
OFDM系统模型
搭建一个包含发射机、信道和接收机的完整OFDM系统模型。
预失真算法实现
在发射机部分实现预失真算法，用于抵消信号通过非线性器件产生的失真。
实验参数设置
设置合