Adaptív digitális korrektor a kétsávos adatátviteli rendszerhez kvadrátortorzítás alatt

Absztrakt

Bevezetés

Magasabb adatátviteli sebességet korlátozott frekvenciájú erőforrások mellett manapság érnek el egy olyan fejlett és gazdaságilag életképes megoldás rovására, amely több szabványos és több sávos vezeték nélküli kommunikáció rendszerének használatát vonja maga után. Egyidejű adatátvitel esetén a hardveres kommunikációs lehetőségeket hatékonyan használják, mivel több független vevőhöz egyszerre csak egy adót használnak, és biztosított a különböző szabványokat alkalmazó rendszerek kompatibilitása. Az ilyen rendszerek átviteli áramköreiben a különböző, szorosan elosztott vivőfrekvenciákon lévő jeleket egy széles sávú erősítő kombinálja és erősíti.

adaptív

Mint ismeretes, bármely, az energiatakarékos üzemmódban működő rádiós kapcsolat különböző nemlineárisan dinamikus torzításokat vezet be az átvitt jelbe. A digitális előtorzító módszert [1] ma már széles körben használják az adó linearizálásának biztosítására. A vizsgált kétsávos rendszer esetében sajátosságai vannak. Az átviteli összeköttetésben előforduló torzítások kompenzálásához célszerű a különböző vivőknél szorosan elhelyezkedő jeleket egy szélessávú jelnek tekinteni. Ebben az esetben azonban a helyes linearizáláshoz olyan ADC és DAC mintavételi frekvencia szükséges, amely lehetővé teszi számunkra az eredő szélessávú jel 5–7 sávjának lefedését. Általános szabály, hogy ez a konkrét megközelítést a gyakorlatban megvalósíthatatlanná teszi. Ezért az ilyen rendszerek szükségessé teszik a digitális előtorzításokat az egyes csatornákban külön-külön.

Kétsávos adatátvitel esetén az erősítő nemlinearitása a sugárzott jel további torzulásához vezet a különböző sávú jelek frekvenciakomponensei közötti keresztmodulációs termékek megjelenése miatt. Ezért az inerciális modelleken alapuló digitális előtorzulások hagyományos módszerei, például a Volterra vagy a polinom modell [2, 3] nem képesek kompenzálni az ilyen rendszerek teljes torzulásait. Ebben az esetben az erősítő nemlineáris átviteli karakterisztikájának a két sáv jeleinek kétdimenziós függvényének kell lennie [4, 5].

Az erősítő által előidézett jeltorzulások mellett az egyes csatornákon lévő átviteli összeköttetés tartalmazhat analóg kvadratúramodulátort, amelynek hiányosságai a heterodin kvadratúra kiegyensúlyozatlanságához és eltolódásához vezetnek. A teljesítményerősítő és a kvadrátmodulátor linearizálásának módszereit a rendelkezésre álló szakirodalom javasolja [6, 7] a digitális korrektor egyblokkos modelljének felhasználásával. Ebben az esetben a korrektor modell azonosítása a Moore – Penrose pszeudoinverzelt képviselő nem adaptív módszer alkalmazását jelenti, amely a legkisebb négyzetek (LS) kritérium alkalmazásával minimalizálja a hibát. Ez a megközelítés nagy számítási komplexitással rendelkezik, mivel a korrelációs mátrix közvetlen inverzióját alkalmazza, és nem adaptív az, amely nem teszi lehetővé számunkra, hogy figyelembe vegyük a lineáris rendszer működésének során változó paramétereit.

E technika mellett különféle adaptív algoritmusokat alkalmaznak a polinom rendszerek azonosítására. Ezek az algoritmusok különböznek a paraméterbecslés pontosságában, a számítási komplexitásban és a konvergencia arányában.

A digitális korrektor kétsávos polinom modelljének azonosításához analitikai összefüggéseket vezettek le ebben a cikkben, figyelembe véve az LMS, RLS és a konjugált gradiens algoritmusok által okozott modulátor kvadratúra torzításokat. Szintetizáltak egy többrétegű perceptronon alapuló korrektor modellt is. A korrektorok teljesítményének összehasonlító elemzése polinomiális és neurális hálózati architektúrával, a konvergencia mértéke, a számítási komplexitás és a polinom architektúrára épülő adaptív LMS, RLS és konjugált gradiens algoritmusok teljesítmény-hatékonysága.

Polinom egyblokkos korrektor modell a teljesítményerősítő és a kvadrátmodulátor együttes linearizálásához

Az 1. ábra a kétsávos, egyidejű adatátvitelű rendszer digitális korrekciójával ellátott adási áramkör funkcionális blokkvázlatát mutatja be. A fentiek alapján az erősítő linearizálására szolgáló digitális korrektor modelljének egyidejű kétsávos adatátvitel esetén két független blokkból és az alsó és felső sáv korrekciós blokkjából kell állnia, amelyek mindegyik kumulatív jel előtorzítását végzik. Ebben az esetben minden blokknak két bemenettel kell rendelkeznie, ahol mindkét sáv jeleit továbbítják. A korrektor ilyen architektúrája lehetővé teszi mind a sávon belüli intermodulációs termékek, mind a keresztmodulációs termékek figyelembevételét.