Étude de la prédistorsion numérique et analogique de PA pour applications de télécommunication.

Study of the digital and analog predistortion of PA for telecommunication applications.

• Auteur / Autrice : Léo Giosa
• Direction : Édouard Ngoya, Sébastien Mons
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences et ingénierie pour l'information
• Date : Inscription en doctorat le 20/09/2022
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Ingénierie (Limoges ; 2022-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : XLIM
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : XLIM SRF - Systèmes Radio-Fréquences

Mots clés

Mots clés libres

Pre-distortion

Modélisation non-linéaire

Amplificateur de puissance

Predistortion

Non-linear modeling

Power Amplifier

Résumé

Dans les réseaux de communication modernes l'optimisation du bilan de liaison requiert quasi systématiquement l'utilisation de systèmes de prédistorsion (ou linéarisation) permettant de concilier un haut rendement de puissance pour le PA à une linéarité élevée du canal de communication. Cependant l'augmentation continue des bandes passantes et de la complexité des protocoles de communication pose un défi grandissant pour la conception des schémas de prédistorsion. L'approche classiquement adoptée des dernières décennies est la prédistorsion numériques, favorisée par l'essor constant des processeurs numériques. Cette approche se base sur l'établissement d'un modèle comportemental du PA, susceptible d'être efficacement intégré dans un FPGA/DSP. Les modèles classiquement adoptés (dits modèles à temps discret) souffrent d'un certain nombre de limitations du fait de l'augmentation des bandes passantes et de la complexité des signaux. Un nouveau modèle de PA (dit à temps continu), développé au laboratoire XLIM, est d'après des travaux préalables, susceptible de réduire significativement les limitations des modèles classiques. Le travail de thèse consistera à approfondir l'étude de l'application de ce modèle au principe de prédistorsion numérique. A savoir, dans une première phase, évaluer les potentialités du modèle sur le banc d'évaluation DPD, IQSTAR d'AMCAD Engineering, avec le modèle de prédistorsion déporté sur un PC, puis dans une deuxième phase l'étude de l'intégration du modèle de prédistorsion sur FPGA. Parallèlement, le modèle de PA à temps continu, pouvant être décliné sous la forme d'un schéma équivalent électrique, cela offre une possibilité de synthèse analogique du prédistorteur. La synthèse analogique permettrait ainsi de repousser une limitation majeure du prédistortion numérique actuelle, celle fixée par la vitesse des convertisseurs numérique/analogique, dans les systèmes multi-Ghz de bande. Le travail de thèse pourrait le cas échéant se compléter d'une étude préliminaire de conception d'une synthèse analogique du prédistorteur afin de dégager des perspectives.

In modern communication networks, optimizing the link budget requires almost systematically use predistortion (or linearization) systems allowing reconcile high power efficiency for the PA with high linearity of the channel communication. However, the continued increase in bandwidth and complexity of communication protocols pose a growing challenge for the design of communication schemes predistortion. The approach classically adopted in recent decades is predistortion digital, favored by the constant growth of digital processors. This approach is based on the establishment of a behavioral model of the AP, likely to be effectively integrated into a FPGA/DSP. The classically adopted models (called discrete-time models) suffer from a certain number of limitations due to the increase in bandwidth and the complexity of signals. A new PA model (called continuous time), developed at the XLIM laboratory, is according to preliminary work, likely to significantly reduce the limitations of the models classics. The thesis work will consist of deepening the study of the application of this model to the principle of digital predistortion. Namely, in a first phase, evaluate the potential of the model on the DPD evaluation bench, IQSTAR from AMCAD Engineering, with the remote predistortion model on a PC, then in a second phase the study of the integration of the predistortion model on FPGA. At the same time, the continuous-time PA model, which can be declined in the form of a diagram electrical equivalent, this offers a possibility of analog synthesis of the predistortor. There analog synthesis would thus make it possible to overcome a major limitation of predistortion current digital, that fixed by the speed of the digital/analog converters, in the multi-Ghz band systems. The thesis work could, if necessary, be supplemented by a study preliminary design of an analog synthesis of the predistortor in order to identify perspectives.