بخشی از مقاله
چکیده-در این مقاله، خطی کردن یک تقویت کننده غیرخطی براي استفاده در سیگنال هاي OFDM مورد بررسی قرار گرفته است.
براي خطی کردن تقویت کننده توان، روشهاي مختلفی وجود دارند بطوریکه با بهینه کردن بلوك استفاده شده براي خطی کردن تقویت کننده توان، تاحد امکان سخت افزار کمتري در پیاده سازي و همچنین قابلیت پاسخ دهی سریع را داشته باشد. براي خطی کردن تقویت کنندهها یکی از بهترین روشها استفاده از پیش اعوجاج دیجیتالی میباشد که با ترکیب دور روش جدول نگاشت وچند جمله-
اي می توان تا حد امکان سخت افزار مورد نیاز را کاهش داد تا قابلیت پاسخ دهی سریعی نیز داشته باشد. همچنین در این روش ازیک الگوریتم تطبیقی استفاده کردیم تا ضرایب مربوط به جدول نگاشت به صورت یک برنامه پیشرونده با کمترین میزان خطا تخمین زده شده اند. نتایج مربوط به روش پیشنهادي در نرمافزار ADS هم به صورت جدول نگاشت و هم به صورت طیف فرکانسی سیگنال خروجی نشان داده شدهاند که حاکی از عملکرد مناسب روش پیشنهادي میباشند.
واژههاي کلیدي- پیش اعوجاج دیجیتالی، تقویت کننده توان، خطی سازي، OFDM ، روش جدول جستجو و چندجمله اي
-1 مقدمه
درسالهاي اخیر بدست آوردن کارآیی طیفی بالاتر مورد توجه طراحان سیستمهاي رادیویی دیجیتال قرار گرفته است. براي افزایش سرعت اطلاعات بر واحد باند فرکانسی، سیستم هاي با مدولاسیون چندسطحی نظیر 1OFDM گسترش یافتهاند. 1 OFDMیک روش مناسب در ارسال با نرخ بالا و استفاده بهینه ازباند است که به اندازه کافی در مقابل اعوجاج چند مسیري مقاوم میباشد. مشکل اصلی این سیگنال نسبت زیاد پیک به متوسط سیگنال توان است که همراه با مشخصه هاي غیرخطی تقویتکننده توان موجب اعوجاج خروجی میشود. علاوه بر این پهن بودن باند سیگنال OFDM وابستگی فرکانسی مشخصههاي غیرخطی تقویتکننده را سبب میشود.[1]
تاکنون روشهاي متعددي براي برطرف کردن این مشکل پیشنهاد شدهاند. از آن جمله میتوان به روشهاي بهبود طراحی تقویت کننده، کاهش نسبت پیک به متوسط توان و اعمال خطیسازي روي تقویتکننده اشاره نمود. روش پیش اعوجاج از نظر مفهومی سادهترین نوع خطیسازي است که در آن یک مشخصه اعوجاجی ساخته میشود
که دققاًی مکمل مشخصه اعوجاج تقویتکننده توان است. این دو به گونهاي باهم کسکود میگردند که اعوجاج وروردي-خروجی سیستم کلی ناچیز باشد .[2] روشهاي پیش اعوجاج شامل پیش اعوجاج آنالوگ ودیجیتال میباشند.
پیش اعوجاج دیجیتالی(2(DPDعبارت است از (1 نگاشت با استفاده ازجدول جستجو و (2 یک تابع چندجملهاي با بیان قطبی (دامنه/فاز) ویا دکارتی.[3]
تاکنون کاربردهاي متفاوتی با استفاده از این روشها یا ترکیب آنها ارائه شدهاند که در ادامه به برخی از آنها اشاره میکنیم.
مرجع [3] دو الگوریتم را تجزیه وتحلیل و یک الگوریتم پیش اعوجاج جدول نگاشت و چندجملهاي حافظه مشترك جدید ارائه کرده است که مزایاي هر دو الگوریتم را دارد. در این الگوریتم به منظوربهبود عملکردقابل سنجش، بیشتر با استفاده از روش درونیابی خطی بهینهسازي انجام شده است و نتایج شبیهسازي نشان میدهد که در تقویتکنندهها، استفاده از این الگوریتم جدید میتواند باعث افزایش سرعت همگرایی، صرفهجویی در ضرایب ذخیره سازي حافظه و کاهش پیچیدگی محاسباتی گردد.در مرجع [4]یک روشDPD براي بهبود خطینگی و بهرهوري قدرت تقویتکننده توان کلاس AB ولتاژ بالا
براي فرستندههاي مافوق صوت ارائه شده است. این سیستم از یک مبدل آنالوگ به دیجیتال 3(DAC)و یک مبدل دیجیتال به آنالوگ(4(ADC ویک 5FPGA تشکیل شده است. مرجع [5]یک
پیش اعوجاج دیجیتالی6SED ارائه کرده است که میتواند بااستفاده ازمجموعهاي ازمعماريها مبتنی بر جدول نگاشت طراحی شود که آنرا براي اجرا درFPGA امکانپذیر میکند. معماري DPD وفقی دیگري
*
1Orthogonal Frequency-Division Multiplexing
2Digital Pre-distorter 3Digital to Analog
4Analog to Digital 5Field-Programmable Gate Array 6Slow Envelope Dependent
۱
اولین همایش منطقه ای برق و فناوریهای نوین دانشکده فنی و حرفه ای سما اردبیل- شهریور۴١٣٩
براي برنامههاي کاربردي گوشی تلفن همراه ارائه شده است که ایده اصلی ساخت آن جدول نگاشت است .[6] در مرجع [7] قبل ازتقویتکننده توان(7(PA یک پیش اعوجاج وبعد از آن یک بلوك پس اعوجاج فرض شده است.در مرجع [8] نیز یک فرمولاسیون جدید چندجملهاي مبتنی بر پیش اعوجاج دیجیتال ارائه شده است. این فرمول مقدار منابع سختافزاري مورد نیاز براي پیادهسازي را با حفظ دقت کافی کاهش میدهد. روشی ساده با استفاده از DPD
چندجملهاي در دامنه فرکانسیIF ارائه شده است که بطور کامل قابل اجرا در نرمافزاربوده وهیچ تغییرات سختافزاري مورد نیاز نیست
.[9]در مرجع [10] نیز یک روش چندجملهاي حافظه تغییر یافته دوبعدي جدید براي جبران اعوجاج غیرخطی در فرستندههاي دو بانده همزمان ارائه شده است. همچنین یک مدل جدیدپیش اعوجاجZERNIKE پیشنهاد شده است که شامل یک چندجملهاي ZERNIKEمیباشد.[11] دنبالهاي ازچندجمله ايهایی میباشد که عمود بر دیسک واحد هستند.مدلی جدید و دقیق با پیچیدگی کم نیز معرفی شده است که براي مدل رفتاري و DPD یک تقویتکننده توان مناسب میباشد وآثار حافظه را ارائه میدهد.[12] این مدل از یکجدول نگاشت((LUTویک چندجملهاي حافظهMP-EMP با اتصال موازي بهره میگیرد.در مرجع [13] نیز مدل چندجملهاي حافظه انتخابی دوبعدي براي DPD ارائه شده است که عملکرد قابل مقایسه با مدلهاي چندجمله اي قدیمی از جمله چندجملهاي حافظه کلی اما با تعداد پارامتر کمتر دارد.در نهایت به کمک مدلهاي ارائه شده در این بخش، یک مدل کلیتري از اعوجاج غیرخطی و آثار حافظه در مقایسه با مدلهاي پیشنهادي پیشین قابل استخراج است.
در این مقاله با استفاده از ترکیب روش چندجملهاي و جدول نگاشت، روشی ارائه خواهیم داد که در آن ضرایب مربوط به جدول نگاشت با روش حداقل میانگین مربعات 8(LMS) به صورت یک برنامه پیش رونده با کمترین میزان خطا تخمین زده شدهاند. به این ترتیب علاوه بر افزایش سرعت همگرایی الگوریتم، تا حد امکان موجب کاهش پیچیدگی محاسباتی و قابلیت پاسخ دهی سریع گردد.در ادامه مروري مختصر بر روشهاي DPD در بخش 2 انجام خواهد شد و پس از آن به ارائه الگوریتم پیشنهادي در بخش 3 میپردازیم. در بخش 4نتایج شبیهسازي مورد بررسی قرار میگیرند و نتیجهگیري و مراجع پایان بخش مقاله خواهندبود.
