Original title: Adaptace digitálních předzkreslovačů s nízkou složitostí
Translated title: Digital Predistorters with Low-Complexity Adaptation
Authors: Král, Jan ; Springer, Andreas (referee) ; Roblin, Patrick (referee) ; Götthans, Tomáš (advisor)
Document type: Doctoral theses
Year: 2022
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract: [eng] [cze]
Moderní komunikační systémy často vyžadují digitální předzkreslovače (DPD), jednotky pokročilého zpracování signálu, ke splnění požadavků na linearitu a účinnost vysílačů. Nicméně DPD výrazně zvyšují hardwarovou a výpočetní složitost vysílačů, což vede ke zvýšení spotřeby a nákladů. Z toho důvodu představujeme metody k dosažení nižší hardwarové a výpočetní složitosti adaptace DPD. Metoda zpětnovazebních vzorků s reálnou hodnotou vyžaduje pouze jeden ze dvou původně potřebných zpětnovazebních analogově-digitálních převodníků (ADC), což vede ke snížení složitosti vysílače a spotřeby energie. Hardwarovou a výpočetní složitost lze více snížit, pokud je zpětnovazební signál pro adaptaci DPD podvzorkován a jsou vybrány pouze vhodné vzorky. Navrhované techniky vybírají vzorky dle histogramu a mohou snížit potřebný počet vzorků zpětné vazby na několik desítek. Provedené analýzy ukazují přibližně 400násobné snížení výpočetní náročnosti dosažené výběrem vzorků a 40násobné snížení spotřeby energie díky podvzorkování zpětné vazby DPD. Metody zpětné vazby s reálnými hodnotami, její podvzorkování a výběr vzorků tvoří základ navrhované adaptace DPD využívající ADC s detekcí jedné úrovně, který je realizován jednoduchým komparátorem. Nahrazení běžných zpětnovazebních ADC jednoduchým komparátorem výrazně snižuje složitost návrhu a spotřebu energie. Všechny navržené a popsané techniky jsou doprovozeny simulacemi, obvykle i měřením na reálném hardwaru a porovnány s dostupnými metodami. Závěrečný rozbor řeší použitelnost a omezení jednotlivých metod. Ukazuje se, že snížení složitosti nemusí být univerzálně dosažitelné a je třeba pečlivě posoudit všechna specifika daného návrhu. Modern communication systems often require digital predistorters (DPDs), advanced signal-processing units, to satisfy stringent demands on transmitter linearity and efficiency. Nevertheless, DPD significantly increases the hardware and computational complexity of transmitters, which leads to increased power consumption and expenses. Therefore, we propose methods to achieve lower hardware and computational complexity of DPD adaptation. The principle of real-valued feedback samples allows for saving one of two originally-needed feedback analogue-to-digital converters (ADCs), which implies reduced transmitter complexity and power consumption. Furthermore, the hardware and computational complexity can be reduced if the feedback samples for the DPD adaptation are undersampled and carefully selected. The proposed techniques select samples based on histograms and can reduce the required number of feedback samples to a few tens. The provided analyses show approximately 400-times reduced computational complexity achieved by the sample selection and 40-times reduced power consumption of the undersampling feedback ADCs. The real-valued feedback, its undersampling, and sample selection constitute fundamental principles of the proposed DPD adaptation with a level-crossing ADC, which is realised by a simple comparator. Replacing the conventional ADCs with a comparator significantly reduces the design complexity and power consumption. All the proposed and described techniques are accompanied by simulations, usually confirmed by measurements on real hardware, and compared with state-of-the-art methods. The final discussion analyses the limitations, usability and advantages of the proposed techniques. It shows that reducing complexity might not be universally applicable and all the design constraints and specifications must be carefully assessed.
Keywords: adaptace předzkreslovače s nízkou složitostí; analogově digitální převodník s detekcí jedné úrovně s komparátorem.; Digitální předzkreslovač; linearizace výkonových zesilovačů; podvzorkování zpětné vazby; výběr vzorků pomocí histogramu; comparator-based level-crossing analogue-to-digital converter.; Digital predistortion; feedback undersampling; histogram-based sample selection; low-complexity predistorter adaptation; power amplifier linearisation

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/208122

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-506174


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Doctoral theses