Nonlinear Distortion Etkisi Rfl Ampiifier Signal Quality 4g ve 5g Systems

4G ve 5G gibi modern kablosuz iletişim sistemlerinde, aktarma sinyallerinin kalitesi güvenilir bağlantı ve yüksek veri oranları için önemlidir. RF mühendisleri tarafından karşı karşıya kalan önemli zorluklardan biri, yüksek hacimli verimlilik ve daha düşük güç tüketimi için baskı yapan ağ operatörlerinin etkilerini yönetmektir. Nonlinear degradasyon, sinyalin tanıtılması ve sinyal emisyonlarını azaltmak, hem de iki bantlı hem de dış bantlı kanala müdahale eden bazı hataları azaltmak için gerekli hale gelir.

Ne doğrusal olmayan bir yıkım?

Lineer olmayan bir bozulma, RF amplifikatör giriş sinyaline orantılı olarak cevap vermez. Bunun yerine, yükselticinin transfer özelliği lineerlikten sapmalar, harmonikler ve intermodülasyon ürünleri (IMPs) gibi istenmeyen frekans bileşenleri üretir. İdeal olarak, bir yükselticinin girişin ölçeklendirilmesi gerekir; ancak, pratik cihazlar sıkıştırma, faz (AM/PM dönüşümü) ve sinyalin bozulması.

Kök nedeni, aktif bileşenlerin doğal olmayan davranışında yatıyor - transistörler (LDMOS, GaN, GaAs) ve amplitüdücük tasarımda kullanılan önyargılar.Inmultiband modları (basın sinyali, birden fazla ve alt taşıyıcının etkileşimi, çıkış dalgasının çarpık veya asimetrik olarak çarpık sinyallerin düşmesi veya yakınından gelen taşıyıcı sinyallerin tam anlamıyla uyumsuz olarak bozulması gibi görünebilir.

Nonlinear Systems Matematik

Doğru olmayan bir yükselteç modelinin bir güç serisi genişlemesi ile ortak bir yolu.Eğer giriş gerilimi israf:0)v) in, çıktı gerilimi ifade edilebilir:

[FONT:0][DÜDÜT:2|DÜye: ÂHÂN:2|KödÜye: ÂHÂH: 4/38|DÜye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/STÜRKİYE)

İlk dönem ([DÜ:0)[Dönetici: 1), 3. Sezon[Dönetici: 2)[Döneticileri [Döneticileri)[Döneticileri)[Döneticileri)[Döneticileri değiştir] [Döneticileri ve/veyaleri) ile ilgili olarak, üçüncü sıra dışı testler için (Döneticileri) [Döneticileri ile)[Tf3) ile ilgili olarak, aşağıdakiler için aşağıdakiler için aşağıdakiler için aşağıdakiler için geçerlidir.

Modern multicarrier dalgaformları, INDM (4G LTE'de kullanılır) ve özellikle 5G'deki yüksek sipariş QAM modulations, kanaldaki mesafe güç oranı (PAPR) yüksek. Instantaneous zirveleri yükselticiyi daha sık, exacerbatlama bozulması olarak bilinen bir fenomendir.

RF Amplifiers'te doğrusal olmayan devrelerin kaynakları

Lineer olmayan bozulma, yükselteç içindeki birden çok içsel mekanizmadan ortaya çıkar. Bu kaynakları anlamak uygun mitigation stratejileri seçmek için kritiktir.

Kombinasyon ve Saturation

Her yükselticinin, P1dB'nin uçmasına yol açan maksimum çıkış gücü sınırı vardır: 0)P1dB noktası[Döneticileri 1 dB sıkıştırma noktası). Bu noktada, cihazın oturması olarak kazanç azalır.P1dB'nin ötesine geçer, ciddi harmonik ve intermodülasyonu bozmaya yol açar.4G ve 5G baz istasyonlarında, yükselticiler genellikle doğrusallığı korumak için birkaç dB tarafından desteklenir, ancak bu sürekli olarak verimlilik maliyetinden gelir - bu da ticari-off o mühendisler için sürekli denge sağlar.

AM/PM Dönüşüm

Lineer yükselteçler ayrıca giriş işlevi olarak faz bozulmasına neden olur. Bu AM/PM dönüşüm, QAM sinyallerinin takımyıldız puanlarını döndürür ve bunları doğru şekilde demodulate'ye zorlar.QAM (örneğin, 256-QAM, 5G'de LTE ve 1024-QAM), küçük aşama hatalarının bir sembolünü karar sınırlarına doğru çevirebilir, vektör büyüklüğüne (EVM).

Memory Effects

Amplifiers uzun vadeli ve kısa süreli hafıza etkilerini sergiliyor. Bunlar termal dinamikler (kıtlamalar transistasyonları etkiler) ve elektrik hafızasını (biyasal ağ yönlendirmeleri ve parasitik kapasitanslar) ile ilişkili olabilir.

Cross-Modulation

Farklı kullanıcıların birden çok taşıyıcı veya sinyalleri paylaşılan bir yükselteçle geçerken, birbirlerini çapraz olarak ayırırlar. Bu özellikle 5G büyük MIMO sistemlerinde problemlidir, birden çok anten yolları tek bir PA veya dijital kirişlerin inter-antenna müdahalesini önlemek için çok lineer PA'ları nerede bulabilirler. Cross-modulation doğrudan sinyal-to-noise-ve-distortion oranını (SINAD).

Sayısal Olmayan Depresyon: Anahtar Toplar

Mühendisler, doğrusal olmayan bozmayı ölçmek ve belirtmek için çeşitli standart ölçümler kullanırlar. metrik seçimi sistem mimarisine ve tür bozulmalara bağlıdır.

Adjacent Channel Power Oran (ACPR)

ACPR, ana kanaldaki güçlere (kullanıcı ürünler) bağlı olarak, düşük ACPR limitleri için ortak bir spesifikasyondur (tipik olarak -45 dBc veya 4G/5G taban istasyonları için daha iyi) iletim, komşu frekans gruplarına müdahale etmediğinden kaynaklanmaktadır.

Hata Vector Magnitude (EVM)

EVM, uygun sinyal takımlarının sapmasını ideal referans puanlarından ölçer. 4G LTE için 64-QAM ile, EVM gereksinimleri yaklaşık% 8'dir. 5G NR 256-QAM ile, EVM% 3.5'in altında olmalıdır ve önümüzdeki 1024-QAM için, doğrudan %2'yi sıkıştırarak ve dönen takımyıldızı yükseltebilir.

Gürültü Güç Oranı (NPR)

NPR, multicarrier sistemlerindeki bozulmayı değerlendirmek için kullanılır. Güç oranını bir düğümde (ya da sessiz bir kanal) bir bitişik kanalda güce ölçer. Yüksek NPR, yükselteçin boş subcarrierlere sızmayı önlemek için yeterince lineer olduğunu gösterir - OFDMA erişim şemalarına karşı kritik.

Intermodulation Distortion (IMD)

IMD genellikle iki ton testi kullanılarak karakterize edilir. Üçüncü siparişi (IP3) IM3 ürünlerinin seviyesini tahmin eden bir değerdir. Yüksek IP3 daha iyi lineerliği gösterir. 5G PAs için, verimli bir tasarım meydan okuması sağlarken yüksek IP3 elde eder.

4G ve 5G Signal Quality üzerinde etkisi

Lineer olmayan bozulmaların etkileri nesiller boyunca üniforma değildir. 4G LTE büyük ölçüde fikre sahip değildir (CP-OFDM), bu durum uzun sembolü ve sabit subcarrier spacing nedeniyle doğrusal olmayanlığa daha fazla talep etmektedir. ancak modulation emirleri arttıkça (64-QAM, 256-QAM), 5G NR'de, durum daha fazla talep edilir:

Her iki 4G ve 5G'de, doğrusal olmayan bozulmalar şöyle ortaya çıkıyor:

Gerçek Dünya Örneği: 4G LTE System

Tipik bir 4G LTE makrocell üssü istasyonunu 40 W PA ile düşünün. PA 1 dB sıkıştırma noktasında çalışırsa, ACPR dBc'ye düşebilir, aksi takdirde tam puanlı güç kapsamasına yol açabilir.

Gerçek Dünya Örneği: 5G NR mmWave

5G mmWave (n260, n261), fazlı-array PAs, kirişler ile kullanılır.Her bir elementin kendi PA. doğrusal olmayan bozulması, kirişler arasındaki çok yönlü ve faz hatalarına neden olabilir.

Gelişmiş Mitigation Teknikleri

Mühendisler doğrusal olmayan bozmayı azaltmak için bir takım teknik geliştirdiler. Seçim maliyet, güç bütçesi ve sistem karmaşıklığına bağlıdır.

Dijital Predistortion (DPD)

DPD, en yaygın olarak kullanılan doğrusallaştırma yöntemidir.The verici, PA'nun bozulması ve faz düzeltmelerini iptal eden bir dijital blok içerir.Modern DPD sistemleri Volterra serisi modellerini veya statik ve dinamik doğrusal olmayan davranışları yakalamak için temel bant sinyalini kullanır.In 5G, DPD çok geniş anlık bant genişliğini (CPD) FR1'de, FR2) ve birden fazla kirişi, yüksek hızlı işlemcileri ve genişleyen yüksek çözünürlükte bir şekilde kontrol etmelidir.

En Geliştirme İzleme (ET) ve En Geliştirme Eliminasyon ve Restorasyon (EER)

ET dinamik olarak, PA tedarik gerilimi, moderatör sinyalinin zarfına göre ayarlar.Grup takip ederek, PA her zaman üst verimlilik alanında dolmadan çalışır. Bu, sıkıştırma ve ACPR'yi geliştirir. EER (Kahn tekniği) zarf ve faz bileşenleri ayırır, PA'nun oturmaktan sonra yeniden çalışmasına izin verir - bazı mobil el ve özel baz istasyonlarında kullanılan bir teknik.

Doherty Power Amplifiers

Doherty mimarisi, modern yüksek güç üssü istasyon PA'ların arka kemiğidir. Uygun bir şekilde tasarlanmış bir yükselteç ( sınıfı AB) ile paralel olarak, sadece ana PA çalışır; yüksek güçle buluşmak için sadece DPD düzeltmesi gerekir, üst düzey PA, ek kazanç ve lineerlik sağlar.

Feed forward Linearization

Feed forward, PA'nun çıkışını örnek alan bir analog tekniktir, bir bozulma sinyalini çıkarır ve sonra bazı mirası 4G sistemlerinde ve yayın vericileri ilerleyebilir.

Sistem-Level Yaklaşımları

Balancing Linearity and Verimliliği

Lineer olmayan bozulma tartışması, doğrusallık ve güç verimliliği arasında ticarete hitap etmeden tamamlanmaktadır. Base istasyonları önemli enerji harcar ve operatörler, PA verimliliğini en aza indirmek için toplam mülk maliyetini en aza indirmek için çalışmaktadır. Ne yazık ki, en lineer bölge (derin sınıfı A operasyonu) çok düşük verimlilik sağlar (< 10%). Modern tasarımlar sınıf AB aracılığıyla% 50-70 PA verimliliğini elde eder ve Dherty ve ETGG'de çok fazla sayıdaki yapılandırmayı gerektirir.

Future Trends: 6G ve Beyond

Endüstri 6G ( 2030 tarafından tahmin edilen) tanımlanmaya başladığında, doğrusal olmayan bozulma sorunları yoğunlaşacaktır. 6G muhtemelen Ga2O3 ve elmaslar gibi alt tipte sistemler daha ağır bir şekilde sabitlenebilir. Ek olarak, algılayıcı ve iletişim (ISAC) standart olarak dağıtılabilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

RF yükselteçlerinde doğrusal olmayan bozulma, 4G ve 5G sistemlerinde sinyal kalitesi, ⁇ regrowth, yüksek EVM, intermodülasyon ürünleri ve daha düşük veri oranları ve ⁇ verimliliği, araştırmaların devam etmesi için önemli bir faktördür.DPD'nin bir kombinasyonunu uygulayabilir, Doherty mimarisine göre[TFL)