Nedokonalosti frontendů a kompenzace interferencí v FDM systémech
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Nelinearita výkonového zesilovače způsobuje u filtrovaných modulací s více nosnými vyzařování do sousedního pásma. Jedním ze způsobů eliminace takovéhoto vlivu na kvalitu signálu je digitální předzkreslení aplikované na vysílači. Úvodní část práce prezentuje vliv vybraných nedokonalostí vysílače na linearizátory. V práci se věnujeme identifikaci a modelování výkonového zesilovače na základě dat získaných pomocí dostupné platformy softwarově definovaného rádia. Dále jsme ověřili schopnost číslicového předzkreslení potlačit vyzařování výkonového zesilovače do sousedního pásma při použití filtrovaných modulací s více nosnými. Výsledkem je zjištění, že nedokonalosti frontendu mohou významně ovlivnit účinnost předzkreslovačů. Interference mezi uživateli v sousedních kanálech negativně ovlivňuje dosažitelnou propustnost mobilních sítí. Složitost číslicového předzkreslení může být překážkou pro jeho implementaci v mobilních terminálech a vyzařování do sousedních kanálů generované nelinearitou může vést k vážným problémům. Jádro práce se tak zabývá potlačením interferencí na straně přijímače, způsobených nelineárním výkonovým zesilovačem sousedního uživatele. Navržená metoda je založena na odečítání signálu kmitočtově sousedícího uživatele od přijímaného signálu. Na rozdíl od jiných state-of-the-art přístupů využívá metoda odhad parametrů modelu výkonového zesilovače z měření po průchodu kanálem a metodu filtrace ve frekvenční oblasti, která umožňuje generovat data potřebná pro odhad modelu zesilovače. Pro ověření funkce využíváme zobecněnou modulaci s více nosnými (GFDM) a výsledek demonstrujeme na test-bedu založeném na platformě softwarově definovaného rádia.
The out-of-band (OOB) performance of advanced, filter-based multicarrier waveforms can easily be deteriorated by the nonlinearity of Power Amplifier (PA). One of the common ways to eliminate such signal quality degradation is a Digital PreDistortion (DPD) applied in the transmitter. The introductory part of the thesis presents the study of the impact of selected transceiver imperfections on the performance of DPD linearizers. Starting from the PA model identification based on the data captured using the low-cost Software Defined Radio (SDR) platform, we evaluate the performance in terms of OOB signal emissions at the PA output for the case of typical representatives of frequency-localized multicarrier signals. We highlight the fact that frontend imperfections can significantly affect the performance of predistorters. Interference between users in adjacent channels negatively affects the achievable throughput of mobile networks. The complexity of DPD implementation is sometimes a showstopper for its implementation in mobile terminals, and the OOB radiation generated by nonlinearity could result in serious problems. Thus, the core of the thesis deals with the receiver-side cancellation of interference caused by a nonlinear PA. The proposed interference cancellation method subtracts the OOB emissions from the received signal. In contrast to the state-of-the-art approaches, our method employs over-the-air estimation of PA model parameters together with a particular frequency domain filtering method that allows to generate the required training data. As an exemplary waveform, we use a Generalized Frequency Division Multiplex (GFDM), and we also evaluate the method on the SDR-based test-bed.
The out-of-band (OOB) performance of advanced, filter-based multicarrier waveforms can easily be deteriorated by the nonlinearity of Power Amplifier (PA). One of the common ways to eliminate such signal quality degradation is a Digital PreDistortion (DPD) applied in the transmitter. The introductory part of the thesis presents the study of the impact of selected transceiver imperfections on the performance of DPD linearizers. Starting from the PA model identification based on the data captured using the low-cost Software Defined Radio (SDR) platform, we evaluate the performance in terms of OOB signal emissions at the PA output for the case of typical representatives of frequency-localized multicarrier signals. We highlight the fact that frontend imperfections can significantly affect the performance of predistorters. Interference between users in adjacent channels negatively affects the achievable throughput of mobile networks. The complexity of DPD implementation is sometimes a showstopper for its implementation in mobile terminals, and the OOB radiation generated by nonlinearity could result in serious problems. Thus, the core of the thesis deals with the receiver-side cancellation of interference caused by a nonlinear PA. The proposed interference cancellation method subtracts the OOB emissions from the received signal. In contrast to the state-of-the-art approaches, our method employs over-the-air estimation of PA model parameters together with a particular frequency domain filtering method that allows to generate the required training data. As an exemplary waveform, we use a Generalized Frequency Division Multiplex (GFDM), and we also evaluate the method on the SDR-based test-bed.
Description
Citation
HARVÁNEK, M. Nedokonalosti frontendů a kompenzace interferencí v FDM systémech [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2023.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
bez specializace
Comittee
doc. Ing. Martin Štumpf, Ph.D. (předseda)
prof. Dr. Mario Huemer (člen)
prof. Ing. Peter Farkaš, DrSc. (člen)
doc. Ing. Zdeněk Bečvář, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Aleš Prokeš, Ph.D. (člen)
prof. Yide Wang - reviewer (člen)
prof. Ing. Juraj Gazda - reviewer (člen)
Date of acceptance
2023-06-29
Defence
Mr. Michal Harvanek delivered his presentation, where he introduced the PhD committee and the audience with the outcomes of his research on Frontend Impairments and Interference Compensation in FDM Systems. After a brief introduction, he has presented the main achievements of his PhD research. In particular, he has presented his (a) experiments with a SDR device, and his (b) findings on interference cancellation approaches. By secret ballot, the members of the PhD jury have concluded that the objectives of the PhD research have been decisively met. Therefore, the candidate has fullfilled all the conditions to be granted a PhD degree.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení