1. 引言

OFDM能有效抑制多徑信道引起的深度衰落、抵抗脈沖噪聲和具有較高的頻譜效率的特點。但是OFDM的傳輸符號是多載波的QAM信號經過IFFT處理后得到的結果，由于這種處理是線性相加的關系，當IFFT的輸入中存在相位一致的某些點時必然有較高的峰平比，對發射機線性度提出了非常高的要求[1]。射頻功率放大器是發射機系統中非線性最強的器件，特別是為了提高功率效率，射頻功放基本工作在非線性狀態，因此線性功率放大器設計技術己成為線性化發射機系統的關鍵技術。為了既保證整個系統的效率，又避免信號由非線性造成的失真[2]，非線性校正技術隨著通信行業的發展變得日益重要。

2. 非線性校正方法介紹

OFDM信號高的PAPR值引起系統非線性失真，主要體現在功率放大的過程中，這本身就是由大功率放大器（HPA）的非線性特性所決定的。

為了獲得高效率和線性的HPA，必須消除其非線性失真，采用適當的外圍電路對HPA的非線性特性進行線性化糾正，使HPA和線性化電路在整體上呈現對輸入信號的線性放大效果[11]。目前，常用到的HPA線性化方法有功率回退法、負反饋法、前饋法和預失真法[7]。無論何種方法，其目的都是為了在保持較高發射效率的同時，獲得較好的線性輸入輸出特性。

2.1 傳統非線性校正技術

在線性化技術出現以前，為了避免由于功率放大器非線性引起的信號失真，系統設計者通常選用功率回退法，即把功率放大器的信號輸入功率降低，使功率放大器工作在線性工作區內，遠離非線性飽和區，從而改善功率放大器的互調失真[12]。功率回退法原理簡單且易實現，不需要任何附加設備，但這樣做的同時會使功率放大器的效率大為降低，從而影響整個系統的效率。

為了既保證整個系統的效率，又避免信號由非線性造成的失真，線性化技術成為通信領域的一種重要技術。一般而言，傳統的線性化技術分為開環和閉環兩類，閉環（例如笛卡爾環和極性環）實際上是一種反饋技術，可以獲得較高的線性度，但穩定性差，且只能處理窄帶數據，不適合多載波系統。而開環的校準精度不如閉環，但處理帶寬大，穩定性高。前饋技術作為另一類線性化技術，具有閉環的精度和開環的穩定性和處理帶寬，但實現復雜，成本很高，而且調試困難。

2.2 數字基帶預失真技術

線性化技術發展中非常重要的一步是預失真技術的出現，預失真技術最初應用于模擬通信系統中的射頻部分，后來隨著數字信號處理（DSP）技術的發展，預失真線性化技術也可以在數字域內實現，形成數字預失真技術。數字預失真技術主要應用于基帶或中頻，極少應用處理速率要求極高的射頻。

數字基帶預失真是根據HPA的非線性失真曲線,找出其反向特性函數,對輸入信號進行相反方向的預失真,這樣通過HPA后的總的傳輸特性呈線性，基本原理如圖1所示。

?

基帶預失真的優點是：電路相對簡單，經過精心的調整后，能達到很好的校正效果；穩定性強，處理帶寬大，適合單載波和多載波系統，即與系統的調制方式無關；與HPA的類型無關[13]；

基帶預失真技術可以通過查詢表方式來實現，即構造一個預失真查詢表，根據查詢表對輸入信號進行實時處理，這種方法可以應用于任何增益波形圖的功率放大器，線性化效果好，但是需要占用較大的存儲空間。

3. 基于FPGA 的非線性校正方法的實現方案

有兩種對OFDM基帶信號實現非線性校正的方案。一種是基于FPGA，一種是基于DSP。基于FPGA方案的優點在于集成度高，而基于DSP在算法實現和調試方面更為方便[6]。因為中高端的FPGA支持軟CPU內核（典型的如Nios），可以用高級語言（如C語言）進行非線性校正算法的編程和調試，所以我們采用基于FPGA的校正方案。

數字基帶矢量信號通常分解為I（實部）和Q（虛部）兩路正交分量信號的形式傳輸。

我們設計的基于FPGA的非線性校正方案的系統框圖如下：

其中，I 'Q'為原始基帶輸入信號IQ經預失真后得到的信號，I ''Q''為射頻解調后得到的基帶信號。

本校正系統主要包括三個部分：
查找表模塊：以輸入信號功率值為索引，動態存儲自適應預校正算法計算得到的復數值。原始輸入基帶信號與其對應索引項中的值進行復數乘法[4]，即得到預失真后的基帶信號。