1.5.2 Анализ методов повышения линейности при усилении сигналов со сложными видами модуляции

В последние годы разработчики все более активно стали рассматривать методы линеаризации путем введения предискажений в тракт передачи и применения методов адаптивной линеаризации. Это вызвано тем, что простые схемные решения, использующие относительно простые способы построения трактов передачи, обеспечивают линейность при передаче сигналов с несложными видами модуляции (АМ, ОМ, PSK, FSK).

Однако уже со сложными видами модуляции (QPSK, QAM, WCDMA, OFDM и т.п.), которые оказываются более восприимчивыми к нелинейным искажениям, данные методы не обеспечивают требуемого качества. При передаче таких сигналов кроме межсимвольной интерференции (ISI), увеличивающей коэффициент ошибок, нелинейность расширяет спектр передаваемого сигнала, создавая помехи другим радиосредствам.

В настоящее время используются три основных метода [12]:

• метод предискажений (the predistortion method);

• метод обратной связи (the feedback method);

• метод связи вперед (the feed forward method).

Эти методы линеаризации обеспечивают спектральную эффективность, которая помогает использовать сложные виды модуляции и высокую скорость передачи данных. На основе этих фундаментальных методов сформированы линейные архитектуры, которым относятся:

• Линейная реализация с использованием нелинейных компонентов - Linear amplification using nonlinear components (LINC);

• Комбинация универсального модулятора c аналоговой петлей обратной связи - Combined analog locked loop universal modulator (CALLUM);

• Подавление и восстановление огибающей - Envelope elimination and Restoration (EER);

• Связь вперед для подавления интермодуляционных искажений - Cancellation third order intermodulation feedforwarding (CTOIF)

Общую структуру подходов для достижения высокой линейности усилителей сигналов со сложными видами модуляции, а также существующие линейные архитектуры можно представить на рисунке 10 и систематизировать согласно таблице 2.

Рис. 10 Обзор методов для достижения линейного усиления мощности

Таблица 2 – Основные подходы к повышению линейности

	Обратная связь	Связь вперед	Предискажения
	Обратная связь на радиочастоте	Адаптивная связь вперед	Предискажения на радиочастоте
	Обратная связь по огибающей, полярная обратная связь, квадратурная обратная связь	Подавление и восстановление огибающей (EER)	LINC/CALLUM
	Адаптивное предискажение	Связь вперед для подавления интермодуляционных искажений (CTOIF)	Адаптивное предискажение

Произведем далее обзор каждого метода, а также линейных структур и сделаем вывод о преимуществах и недостатках каждого.

1.5.2.1 Методы организации обратной связи

Методы обратных связей строятся по принципу, аналогичному обратным связям, используемым в операционных усилителях, то есть осуществляют передачу части мощности с выхода усилителя на его вход. Обратная связь может применяться к сигналу на радиочастоте или может применяться к модулированному сигналу, то есть к фазе и огибающей, или к I (синфазной) и Q (квадратурной) составляющей. Существуют несколько основных подходов применения обратных связей, представленных на рисунке 11.

Рис. 11 Методы обратных связей