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排除和微调数字预失真的故障不再困难 请查收必备策略
(2024年7月4日更新)摘要

本文介绍AD ADRV9002数字预失真(DPD)功能。一些调试技术也可以应用于一般DPD系统。首先,概述关于DPD用户在测试其系统时可能会遇到的背景信息和一些典型问题。最后,文章介绍DPD在软件工具的帮助下可以应用DPD该算法分析了性能调优策略。

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简介

数字预失真(通常称为数字预失真(DPD)广泛应用于无线通信系统AD中国官网算法。DPD通过射频功率放大器抑制(PA)从而改善宽带信号上的频谱再生PA整体效率。一般来说,在处理高功率输入信号时,PA会出现非线性效应和效率不高的问题。由于频谱再生,相邻频带出现非线性效应和频谱干扰。图1显示在ADRV9002平台上使用TETRA1标准进行DPD校正前后频谱再生。

其中:

u(n)是DPD输入信号,x(n)是DPD的输出信号

T是DPD模型总分支数

ψt用于实现分支t查找表(LUT)多项函数,lt是幅度延迟

kt是数据延迟

at,lt,i是DPD由发动机计算的系数

bt,lt,i是开关开关开关开关或开关开关开关开关开关或开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开关开

i多项项项指数和权力

用户可以为每个分支配置多项式项数。ADRV9002提供3个记忆分支和1个交叉分支,每个分支从0到7。

模式选择

用户可选择ADRV9002提供的默认模式选项()应适用于大多数常用应用程序。或者,用户可以通过使用和禁用项目来选择自己的模式。前三个分支(0到2)表示记忆项,其中1是中心分支。分支3是交叉分支。

请注意,为了区分记忆分支,分支3(或交叉分支)不应使用零阶项。

图4.启用DPD的基本配置

为了执行DPD,必须有用户PA启用外环路径,然后设置反馈功率,以确保其不超过范围。请注意,这是峰值功率,而不是平均功率。太强或太弱都会影响DPD性能。用户还需要设置外部路径延迟,可以使用External_Delay_Measurement.py获取。用户可在IronPython文件夹下的ADRV在9002评估软件安装路径中找到脚本。

请注意,外部延迟只需设置为高采样速率曲线(例如,LTE 10MHz)。低采样速率曲线(TETRA1 25kHz),用户可以将其设置为0。在本文的后部,使用软件工具观察和捕获数据,以了解外部延迟的影响。

其他配置

图14.放大LTE发射器和接收器的实际数据(未对齐)

DPD这是一种自适应算法,需要计算两个实体(即发射器和接收器)的误差。在计算发射器和接收器之间的误差之前,特别是在使用高采样速率曲线(例如,LTE10)情况下。由于样本之间的间隔很小,对齐非常重要。因此,用户需要操作脚本External_Delay_Measurement.py提取外部路径延迟。可在板配置中使用→在路径延迟下输入数字。

图17.放大的LTE发射器和接收器的实际数据(对齐)

PA过载

每个PA能处理的压缩程度有自己的规范。虽然通常在数据手册中提供P-1dB数据,但实际上,仍建议对DPD确保压缩点位于P-1dB。通过DPD用户可以查看基于捕获数据的软件AM/AM观察压缩点和曲线P-1dB接近程度。

图18.PA过载数据

图19.以dB为单位呈现AM/AM曲线(已放大)

但是,如果信号超过P-1dB,这可能会导致DPD频谱跳转到非常高的电平,不稳定,甚至中断,再也不会下降。在图19中,峰值压缩远远超过1dB曲线的形状曲线的形状也开始变得更加平坦。这表示PA为了增加输出功率,将提供更多的输入来支持输出功率电平。如果用户决定继续增加输入功率,DPD性能会下降。

一般策略模式选择与调整

间接DPD就是在PA前后捕捉数据DPD发动机将尝试模拟PA相反的效果。LUT该模式用于基于多项式的系数应用。这意味着,DPD更像是曲线拟合问题,用户会尝试使用各种曲线拟合非线性效应。区别在于曲线拟合问题拟合的是单曲线,DPD还必须考虑记忆效应。ADRV9002有3个记忆分支和1个记忆分支DPD LUT交叉分支进行建模。

图20.记忆项和交叉项映射

图20显示ADRV三个记忆分支和一个交叉分支由9002提供。一般策略类似于曲线拟合。用户可以从基线开始,然后添加和删除项目。一般来说,中心分支必须存在(分支1)。用户可以逐一添加和删除项目进行测试DPD的效应。然后,用户可以继续添加两个记忆分支(0和2),以增加记忆效应校正的效果。注意,由于ADRV9002有两个侧分支,所以这些分支应该是一样的——也就是说,应该是对称的。此外,在添加和删除项目时,必须逐一操作。最后,用户可以测试交叉项。交叉项从数学的角度完成曲线拟合,从而提供更好的效果DPD性能。

请注意,用户不得通过留空项目跳过项目,因为这将导致DPD不良行为。请注意,用户不得在交叉项分支上设置第0项,因为从数学的角度来看,这也是无效的。

图21.设置无效模式项

高级调整压缩扩展器及预LUT缩放模块

压缩扩展器已中,压缩扩展器已经被提及。当第一次阅读用户指南时,这个概念可能会令人困惑,不知道它是什么意思或应该选择什么(256或512)。压缩扩展器的目的是压缩输入数据并将其放入LUT。

图22.压缩扩展器-估计平方根的形状

在这里,压缩扩展器的一般形状是平方根,I/Q数据传入。将这些数据放入LUT之前,等式√(i(n)2 q(n)2)将用于从以前的等式中获取信号幅度。但由于平方根运算对速度要求很高,需要映射LUT所以需要使用压缩扩展器。图22是理想的平方根曲线。实际实现方案不会显示在这里,但简而言之,这将是对平方根曲线的估计。

了解如何放入数据LUT之后,我们可以更明智地开始调整数据。ADRV9002可选择8位(256)或9位(512)LUT大小。更大的LUT这意味着数据的地址位置加倍。这意味着数据分辨率更高,一般来说,定量噪声电平更好。由于噪声对窄带应用非常重要,建议始终选择512。对于宽带应用,任何选项都可以使用,因为噪声电平不那么重要。但如果选择512,消耗的功率会稍高,计算速度会比较慢。

直方图和CFR

在DPD在配置部分,简要提到了预缩放。该参数用于LUT提供大量输入数据。需要大量输入数据的原因是,在某些情况下,DPD数据没有正确使用。对于这种情况。PA压缩问题,真正压缩并导致问题的是高样本。因此,所有样本都不能平等对待;相反,我们应该关注高样本。

看一下TETRA1标准波形直方图(见图23和图24)。可以看出,大部分值出现在中高区域。这是因为TETRA1标准使用D-QPSK因此,信号将获得恒定的包络。峰值功率与平均功率没有太大区别。

这正是DPD所需。如前所述,DPD它将捕获更高范围的样本,因此它将更好地表示PA的行为。

图23.TETRA1幅度直方图

图24.TETRA1功率直方图

现在,以类似的方式来看,LTE10标准。LTE使用OFDM调制方案将数百个子载波组合在一起。这里可以再次看到LTE10幅度和功率。很容易观察到和TETRA1的区别是峰值远离主平均值。

图25.LTE10幅直方图,无CFR

图26.LTE没有功率直方图CFR

在功率直方图中(见图26),如果放大远端,可以看到峰值还是很高的,但是概率很低。DPD,原因有二。

首先,高峰值(高范围信号)的低概率计数将使PA效率极低。LTE PAPR约为11dB。这是非常不同的。为避免损坏PA,输入电平将需要大幅退回。PA大部分增益能力都没有用来提高功率。

其次,高峰值也是在浪费LUT利用率。由于这些高峰,LUT大量资源将分配给它们,大部分数据只分配一小部分LUT。这会降低DPD性能。

图27.放大高度样本

削峰(CFR)该技术将信号峰值向下移动到更可接受的水平。这通常用于OFDM类型信号。ADRV9002不包含片内CFR,因此,该功能需要在外部实现。为此,在ADRV9002 TES还包括评估软件CFR版本的LTE波形。CFR_sample_ rate_15p36M_bw_10M.csv。因为CFR,高功率时,信号峰值限制在特定水平(端倾斜)。PAPR有效推进到6.7dB,差值约为5dB。CFR由于操作会对数据造成损害EVM降级。但与整个波形相比,高电平幅度峰值的概率很小,会带来很大的优势。

图28.LTE10幅直方图,是的CFR

图29.LTE10功率直方图,是的CFR

结论

DPD这是一种复杂的算法,很多人觉得很难使用。设置硬件和软件需要花费大量的精力,并且要小心。AD的ADRV9002提供集成片DPD,复杂性将显著降低。ADRV9002还配备有DPD可以帮助用户分析软件工具DPD性能。

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关于AD公司

AD它是世界领先的高性能模拟技术公司,致力于解决最困难的工程设计挑战。通过优秀的测试、测量、电源、连接和解译技术,构建连接现实世界和数字世界的智能桥梁,帮助客户重新了解周围的世界。

作者简介

Wangning Ge在新泽西州萨默塞特工作的产品应用工程师。他于2019年加入AD在此之前,他在诺基亚(前阿尔卡特朗讯)担任软件工程师。DPD基站射频应用领域的算法设计和算法设计,Wangning经验丰富。ADRV9001系列收发器产品。


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