İletişim sistemlerinin kapasitesi temel olarak, verici ve alıcı zincirlerinde mevcut olmayanlar da dahil olmak üzere çeşitli faktörlerle sınırlıdır. Bu makale, en uygun performansa olan sistemleri tasarlamak için gereklidir. Modern kablosuz ve telli iletişimde, doğrusal olmayan bozulmalar, özellikle sinyal bant genişliğini artırmayı ve modülasyon siparişlerini artırmak için kullanılan bir şişen olarak hareket eder.
İletişim Zincirlerinde Doğrusallıkların Temelleri
Bir devre veya bileşendeki doğrusallık, çıktı sinyalinin girdinin lineer bir fonksiyonu olmadığını ifade eder.Bir lineer sistem için, süperpozisyon ilkesi geçerlidir: girişlerin yanıtları, bireysel cevapların toplamını eşitler. Nonlinear sistemleri bu prensibi ihlal eder, harmonikler, intermodülasyon ürünleri üretir ve ⁇ regrowth. Bu bozulmalar özellikle herhangi bir radyo veya optik iletişim bağlantısında sorunludur.
Doğru olmayanlar, bir polinom (Taylor serisi) genişlemesini kullanarak modellenebilirler: 0:0) İşaret kalitesini doğrudan etkileyen bağlantı noktaları (IP3) ve 1 dB sıkıştırma noktası, bir bileşendeki doğrusal olmayanlığı ölçmek için kullanılan temel rakamlardır.
3.Demsizlikler
Güçlendirici
Güç yükselticisi (PA) çoğu vericideki baskın olmayan elementtir. Yüksek verimlilik elde etmek için, PA'lar genellikle boş olmayan değişiklikler nedeniyle boş yere yönlendirilir.Bu bozulmalar, bu uyarıların işaret gücüne ek olarak, ekstreme frekans gruplarına göre kullanılır - ve istenen kanal içinde düşen ürünlerle birlikte kesintiye uğrar.
Örneğin, 64-QAM modlu bir sinyal, doğrusal olmayan bir PA aracılığıyla geçen bir sinyal, diğer kullanıcılarındaki verici olmayanların etkisini sınırlamak ve hata vektör büyüklüğü (EVM) 3GPP) anlamına gelir.
⁇ ve Yerel Oscillator Nonlinearities
İnkonksiyon karışımları, doğrusal olmayanlar, uyarı ve baskı ile etkileşime geçebilir (örneğin, 2LO ± IF, 3LO ± 2IF) Bu efekt, transistörler arasında geçiş yapar. Ek olarak, yerel osilatörlerden faz gürültüleri sinyal ve aşırı baskılarla etkileşime girerler, özellikle de gürültüyü genişletir.
Diğer Bileşenleri
Dijital-analog dönüştürücüler (DAC) bu bileşenlerin toplam doğrusal olmayan özelliğin miktarına ilişkin ölçümler ve doğrusal olmayanlık (DNL) ve lineer olmayanlık (INL) olarak telafi edilmesi gereken karmaşık bir etki oluşturur. Pre-vida aşamalar ve filtreler aynı zamanda genel nonlinear karakterine katkıda bulunur.
Alıcı Zincirlerinde Doğruluklar
Low Gürültü Ampirasyon (LNA) ve Front-Bitkileri
Alıcılarda, LNA'nın istenen sinyallerin üstüne atıldığı ilk aktif bileşendir, gürültü zeminini etkili bir şekilde yükseltmelidir, ancak aynı zamanda taşıyıcı aggregasyon veya tam ekranlı sistemlerde olduğu gibi, çok sayıda taşıyıcıyı da aynı anda ele almalı.
Analog-to- Digital Converter (ADC) Distortion
ADC, alıcı zincirindeki doğrusal olmayanlığın başka bir kaynağıdır. Quantization gürültü doğaldır, ancak giriş sinyali tam ölçekli aralığı aşıyorsa, klipleme ve ölçümlemenin bir etkisi, sinyal-noise ve bozulma oranını azaltır (SINAD). yüksek çözünürlüklü ADCs için, integral doğrusal olmayanlık (INL) sinyal bandına giren harmonik bozulmalara neden olabilir.
Resim Rejeksiyon ve I /Q Imbalance
Doğrudan dönüşüm (zero-IF) mimarileri I/Q dengesizlikten muzdariptir - ancak in-fay ve dörtlü şubeler arasında yanlış uyum sağlar - bu I ve Q kanalları arasındaki geçişleri gösterir. Bu, güvenilir bir şekilde devre dışı bırakabilir maksimum düzeni sınırlandırır.
Shannon Kapasite Üzerine Etkisi
Shannon-Hartley teorem, Gaussian gürültüyü ortaya çıkarmak için kanal kapasitesi veriyor.B, bant genişliği ve SNR'nin sinyal-noise oranı olduğu yerde, yüksek giriş güçleriyle ölçeklenen bir katkı olarak modellenebilir.
Belirli bir doğrusal olmayanlığa sahip bir verici için, etkili SNR, P) tarafından daha hızlı büyür (Döneticisinin üçüncü basamaklı gücü olarak, belirli bir noktanın ötesinde güçle ilgilidir).
Araştırmacılar, yüksek sipariş modülasyonları için (örneğin, 256-QAM, 1024-QAM), alıcı LNA'nın doğrusal olmayanlığı nedeniyle,% 20 veya daha ideal lineer kanala kıyasla daha fazla azaltılabilir.
Mitigate Nonlinearities to Mitigate Nonlinearities
Bitirme Tasarım
Daha yüksek geri yükleme işlemi ile lineer PA'ları seçmek bozulmayı azaltır, ancak daha düşük verimlilik sağlar. GaN ve LDMOS gibi teknolojiler, eski SiGe veya GaAs cihazlarına kıyasla yüksek güçlerde daha iyi bir şekilde gelişmiş doğrusallığı sunar.For alıcılar için, LNAs'ları daha yüksek IP3 ve ADCs kullanarak kullanarak kullanarak (daha iyi dinamik bir şekilde dinamik aralıksız dinamik aralıksız dinamik aralık) güçlü müdahale ortamlarında kapasiteyi önemli ölçüde artırabilir.
Dijital Predistortion (DPD)
DPD, modern kablosuz altyapıdaki en yaygın kullanılan teknik, PA.'yi önleyen ana bant sinyalini PA'nın doğrusal olmayan cevabının 4G ve 5G baz istasyonlarının dinamik davranışını yakalamak için kullanılır ve şimdi de 20-30 dB'ye kadar IMD'yi azaltabilirsiniz.
Gelişmiş Modulation and Coding
Sürekli gelişen olmayan etkiler gibi, biyolojik olmayan (örneğin, MSK, GMSK) veya düşük-PAPR (peak-to-ortalama güç oranı) dalgaformları (e.g., tek-carrier FDMA), kodlama ile kanallarını azaltabilir.
Alıcı Linearization
LNAs için analog lineerizasyon teknikleri (örneğin, Türev süperpozisyon, besleme-öğmen) IP3'ü önemli ölçüde artırıp, dijital tarafta, ortak kanal tahminleri ve lineer olmayan tazminat gibi sezgisel algoritmaların aldığı sinyali temizleyebilir.For ADCs, otomatik kazanç kontrolü (AGC) lineer aralıktaki girişi tutar ve kliplerden kaçınır.
System-Level Optimizasyon
Kaynak tahsis stratejileri de yardımcı olabilir: yakın kullanıcılar için iletileri azaltmak, müdahaleden kaçınmak için veyatogonal çoklu erişim kullanmak ve adaptive modulation and kodlama (AMC) için devre dışı bırakmak için devre dışı bırakmak için. Multi-antenna sistemlerinde, bildirim veya anahtarlama gücü oranını anten zincirine düşürmek için optimize edilebilir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
verici ve alıcı zincirlerdeki doğrusal olmayanlıklar, bu doğrusal olmayanlıkların teorik kapasitelerine ulaşmak için temel engellerdir. Güç yükselticilerinden ADC'ye kadar her bileşen etkili SNR'ye ve sınırlarına (mmWave, sub-THz) ve daha karmaşık dalgalamalara doğru ilerlerken, mühendisler her iki katlıdan de yenilikçi çözümler talep etmeye devam edebilir ve bu temel tekniklere daha yakın bir şekilde giriş yapar.