Investigation of hybrid digital/analog pre-distortion of GaN power amplifier

Résumé

De nos jours, les gens profitent de plus en plus des avantages du développement rapide des communications sans fil. Cependant, le nombre croissant de ces applications conduit à une augmentation de la demande de services de spectre qui font concurrence aux ressources à bande étroite. Une solution est d’augmenter les ressources de bande de disponibilité, mais une meilleure utilisation de la bande passante serait plus efficace. La technique de multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence (OFDM) est utilisée dans les réseaux sans fil de quatrième génération (4G) et leWi-Fi standard. Dans un signal OFDM, le signal d’enveloppe est non constant et il a généralement un rapport de puissance crête et puissance moyenne (PAPR) en hausse le rendant très sensible à la distorsion induite par la réponse non linéaire des composants des systèmes de transmission. La puissance est un problème dans les applications sans fil où les amplificateurs de puissance (APs) sont un contributeur à la consommation électrique au stade de la transmission; les APs sont également un facteur important de la distorsion du signal. Les systèmes sans fil modernes nécessitent généralement un signal à large bande passante et un débit de données rapide, ce qui en contribue à une consommation accrue d’énergie. Ces exigences conduisent également à la nécessité de convertisseurs analogique-numérique (CAN) de plus haute précision et convertisseurs numérique-analogique (CNA). En conséquence, la complexité du système augmente en raison de l’augmentation des exigences matérielles. Les techniques de linéarisation pré-distorsion sont non seulement les plus efficaces mais aussi les plus prometteuses des technologies de communication sans fil. Cependant, la pré-distorsion analogique et la pré-distorsion numérique, lorsqu’elles fonctionnent seules, présentent des avantages et des inconvénients complémentaires, alors que lorsqu’elles fonctionnent ensemble, elles se complètent. Plus précisément, la pré-distorsion analogique peut être très large bande mais ses performances limitées, tandis que la pré-distorsion numérique peut fournir d’excellentes performances mais ne peut pas gérer des signaux très large bande. Pour surmonter ces problèmes, l’approche hybride de pré-distorsion est une solution bien connue, mais seules quelques études dans la littérature ont montré les performances de cette technique. De ces quelques études, aucune n’a examiné les exigences matérielles pour CAN et CNA. Dans ce contexte, la méthode de linéarisation combinée est proposée dans cette thèse. La méthode s’appelle un hybride de pré-distorsion numérique / analogique du GaN PA sélectionné basé sur une pré-distorsion analogique classique et une pré-distorsion numérique polynomiale à mémoire pour un signal à large bande. Les principaux objectifs de cette approche sont d’obtenir des performances de linéarisation optimales et réduire les exigences matérielles en utilisant CAN et CNA à basse précision. Cette méthode permet d’utiliser des longueurs de mot plus courtes dans l’algorithme de pré-distorsion numérique, économisant à la fois de la puissance et de la surface. Cela donne également une charge de fréquence d’échantillonnage plus élevée pour tout l’algorithme de pré-distorsion numérique. Dans le travail proposé, un système de conception avancé (ADS) et un modèle Simulink / MATLAB sont utilisés. Les résultats obtenus montrent un excellent accord avec l’approche hybride proposée pour les signaux à large bande, et une meilleure amélioration rapport de puissance de canal ajusté et troisième produit d’intermodulation là où elles sont supprimées. De plus, la résolution de l’CAN dans le modèle proposé est réduite à 8 bits.

Date	30 mars 2021
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Ammar B. Kouki (Directeur(-trice))