Predistortion Techniques ile Ultra-linear Rf Amplifier Performansı Nasıl Yapılır

RF Power Amplifiers'daki Linearity Challenges

Modern iletişim sistemleri, 5G hücresel temel istasyonlardan uydu transistörlerine, geniş bant genişliğine karşı olağanüstü sinyal sadakat talep ediyor.Bu vericilerin kalbinde RF güçlendiricisi (PA), doğal olarak ticaretlerin doğrusallık için verimlilikten uzaklaştığı bir bileşen, çıktı gücü yükseltici bölgeye yaklaşırken, AM-AM sıkıştırma ve AM-PM bozulmalarının en katı gereksinimlerinin ortaya çıkmasının yalnızca sinyal spektrumlarını yaydığı şekilde ortaya çıkıyor.

RF amplifü Düzeltme Anlama

Etkili bir predistorasyon tasarlamak için, ilk önce güç yükselticisinin doğrusal olmayan davranışını karakterize etmelisiniz. Aktif cihazların (örneğin GaN HEMT veya LDMOS transistörleri) ve önyargılı devre dinamikleri.İki baskın formlar giriş ile değişirken, giriş ile değişen istenmeyen geçişler.

Memory Effects and Wideband Distortion

Modern geniş bant sinyalleri (örneğin, 100 MHz 5G NR için toplam taşıyıcı), hafıza etkileri kritik hale gelir. Bu, hafızayı görmezden gelen bir tarihe bağlı olmayan bir kesintiye neden olur: herhangi bir anda sadece anlık girişte değil, aynı zamanda önceki sinyal değerlerinde, bellek kontrol ağlarında (özellikle de önyargılı) elektrik depolamanın en katı olduğu bölgedir.

Predistortion Prensleri

[Dönetici] [Dönetici] [Dönetici] [Dönetici] [Dönetici] [Dönetici] [Dönetici: 9-D)[Dönetici = TFLT)[T:2|Dönetici = TFLT)

Pratikte, inversiyon yaklaşık ve uyarlanabilir çünkü PA'nun karakteristik sıcaklık, tedarik gerilimi ve yaşlanma ile sürüklenir. Başarılı predistortion, hafıza, gerçek zamanlı adaptasyon ve dijital veya analog alanda sağlam bir uygulama gerektirir.

Predistortion Teknikleri Türleri

Predistortion, donanım domain (analog vs. dijital) tarafından kategorize edilebilir ve adaptasyon mekanizması (open-loop vs. adaptive Closed-loop) tarafından kategorize edilebilir.Her yaklaşım lineerizasyon bant genişliği, karmaşıklık, güç tüketimi ve uygulanabilir bir iptal derinliği sunar.

Analog Predistortion

Analog predistorerler, klasik bir analog tasarım bir küp jeneratörü kullanıyorlardı: Schottky diyot çifti, PA'nın IM3 ürünlerini iptal eden üçüncü sıra dışı olmayan bir özelliktir. Fazılım ve amplifiğe göre seviyeler sabit bir şekilde ayarlanırken, analog ayarlamalar için yüksek çözünürlükte kullanımları gerektiren ve düşük çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte kullanımları gerektirir.

Dijital Predistortion (DPD)

Dijital predistortion, katalıntılı veya yüksek hızlı DSP'nin RF'e karşı ön bant sinyali üretmesi için FPGA'nın gücünü kullanır. Predistorter genellikle polinom modeli kullanılarak uygulanır (memoryless veya hafıza ile) ki bu da kattan geri bildirimler dikkate alınır.

Adaptasyon katsayısı tahminleri en az aquares (LS), recursive least-squares (RLS), veya LMS algoritmaları. geri bildirim yolu PA çıktısını yakalamaya (sonuç ve ADC) ve giriş sinyaliyle uyumlu hale getirmek için yapılır; recursive least-squares (RLS), veya LMS algoritmaları ACPR'de 20-30 dB iyileştirmeyi elde edebilir ve PA'leri toplantı sırasındaki maskeleri karşılamak için yakınlaştırmaya olanak sağlar.

Adaptasyon Predistortion

Adaptasyon öncesi, sürekli izleme ve katlama güncelleme ile dijital önyükleme birleştirir. Adaptasyon doğrudan öğrenmeye (projeksiyon hatasına) veya dolaylı bir öğrenme (Pektör öğrenme) veya doğrudan bir ADC ile modelleme, "eğitim" şubesi kullanarak, PA'nun ayrı bir modelini takip edebilir ve yaygın olarak kabul edilir. geri bildirim yolu dikkatlice tasarlanmalıdır: yüksek doğrusal bir gözlem alıcı (bir çift ve özel ADC ile modelleme) gerektirir.

Ultra-Linear Performansı için Predistortion

Bir üretim sisteminde önceden belirlenmiş bir iş kurmak, birkaç disiplinli mühendislik adımlarını içerir. Aşağıda DPD için tipik bir iş akışı çiziyoruz.

Adım 1: Amplifier

Doğru karakterizasyon, bir vektör sinyali jeneratörü ve bir vektör sinyali analizör (veya doğrusal olmayan bir vektör ağı analizci, NVNA) PA genişleyen bir sinyal (örneğin, bellek karakterizasyonu, giriş ve çıkış dalgaformları senkronize ederken, bellek ve çıkış noktalarının anlık görünümüne sahip iki ton ölçümler. Önemli metrics include AM-AM and AM-PM arsaları, bitişik kanal oranı (ACPR), ve güç spektrumu.In memory characterization, two-tone 100 MHz dalgaformu.

2. Adım: PA Nonlinearity Model the PA Nonlinearity

Raw zaman domain verileri bir davranışsal model çıkarmak için kullanılır.DPD için, model seçimi hafıza derinliğine ve doğrusal olmayan bir düzene bağlıdır. Tipik bir yaklaşım ilk olarak hafızasız polinom (taraflı siparişler, 9) ve sonra, geri dönüşüme izin vermek için hafıza şartlarını ekler. Model çıkarma araçları MATLAB veya Python (örneğin, ekranları kullanarak) Uygulamalı Yöntemler:0 Düzenli olarak kareler kullanarak.

3. Adım: Predistorterterterter

Tahmin edilen ters model bir dijital mimariye göre haritalandı. FPGA'da, önbellek sinyalinin (LUT) yüksek performans için, polinomik değerlendirme motoru (daha yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte) için uygulama süresiz bir uyarı yanıt (FIR) ile aşağıdakiler için yapılır.

Adım 4: Tüme Feedback ve Adaptasyon

Geri bildirim yolu çiftleri bir yön verici çift (tipik olarak – 30 dB darbesi) ile PA çıkışının küçük bir örneği ve alıcının kendi bozulmasını açmasını sağlamak için yeterli doğrusallığa sahip olması gerekir; bilinen bir teknik, uzun süre gürültüyü ortadan kaldırmak için bir bandpass filtresi kullanmaktır.

Predistortion Tekniklerinin Faydaları

Predistortion (özellikle de Adaptif DPD) RF sistem performansında ölçülebilir ve önemli gelişmeler verir:

Pratik Bakışlar ve Meydanlar

Predistortion güçlü olsa da, panacea değildir. Mühendisler birkaç pratik kısıtlamaya yol açmalıdır.

Band Wide Limitation

DPD gözlem yolu, önemli bozulma ürünlerini (örneğin 100 MHz sinyali için, 500 MHz bant genişliği gözlem zinciri tipik olarak) içeren sinyal bant genişliği 5 ×'ı yakalamak zorundadır.

Kompleksi vs. Düzeltme Derinliği

Deeper iptali, RLS gibi daha yüksek polinom emirlerini ve daha uzun hafıza koşullarını gerektirir; bu da kat katsayıları artırmaktır - bazen yüzlerce. Aşırı yükleme dengesizliğe neden olabilir; sistem koşulları değiştirmeli. RLS gibi adaptif algoritmaları hesaplamalı olarak pahalıdır; bir FPGA'da uygulama dikkatli bir şekilde bölme ve çok basit kaynak yönetimi gerektirir.

Peak-to-Average Power Oran (PAPR)

Geniş bant OFDM tabanlı sinyalleri yüksek PAPR'ye sahiptir, PA'nın büyük anlık gezilerle birlikte oturmasına neden olur. Predistortion bu zirveleri azaltmak için genellikle DPD'den önce gelir.

Geri bildirim Path Linearity

Gözlem alıcının gürültü figürü, lineerlik ve dinamik aralığı doğrudan ulaşılabilir iptali ile sınırlandırır. altoptimal geri bildirim zinciri, adaptasyon algoritmasının PAD olmayanlar için yorumladığı kendi bozulmalarını sunar, FDD ve TDD sistemleri için yanlış hazırlık tekniklerini tartışır.

Predistortion Future Trends in Predistortion

Kablosuz standartlar daha geniş bant genişliğine doğru itiyor ( mmWave için 800 MHz'e kadar) ve taşıyıcı aggregasyon, predistortion teknikleri gelişiyor.

Makine Öğrenme DPD

Neural ağ tabanlı predistorters (örneğin, LSTM veya CNN mimarlıkları kullanarak) Volterra serisinden daha az parametre ile karmaşık hafıza etkilerini modelleme yeteneği için incelenir. Pratik FPGA uygulamaları bu tür ağların gecikme ve kaynak kısıtlamaları nedeniyle zor kalır, ancak özel donanım (örneğin, Xilinx’in AI Engine karoları) gerçek zamanlı olarak uygulanabilir.

Hybrid Predistortion

Analog ve dijital predistortion'ın güçlü yanlarını birleştirmek ilgi kazanıyor. Bir analog önsözlü, üçüncü sipariş verme ürünlerinin (DPD'nin dinamik yelpazesini) yükseltebilir, DPD'nin hafıza ve daha yüksek sipariş koşullarını azaltır.

Dijital En Geliştirme DPD ile Takip

En Geliştirme (ET) PA'nun tedarik gerilimini gerçek zamanlı olarak verimli hale getirmek için ayarlar. Ancak, ET, zarf yolunda bağlı olarak ek doğrusal olmayanlıkları tanıtabilir. Predistortion, ET'nin kombine +PA sistemini dinamik 2input olmayan bir işlev olarak modellemek için genişletilebilir (imalsignal ve zarf gerilimi), yeni rotalar ultra verimli lineer amplifikasyon sağlar.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Predistortion, ultra lineer RF yükselteç performansına verimlilikten ödün vermeden ulaşmak için altın standardı olmaya devam ediyor. Erken yatak odalı diyot analog devrelerden bugün 100 MHz+ dalgaformları üzerinde çalışan akıllı koruyucular, teknik tüm gelişmiş transceivers için ana gereksinimine sahip oldu.

[[0)Daha fazla okuma için, DPD üzerinde (DPD)Analog Cihazlarının serisine (DPDD:2) ve aşiper ankete izin vermek için, Antenler ve Peragation[FLT)).