Behavioural Modeling of Dynamic Nonlinear Transmitters for LTE-Advanced Applications. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF (Hanzala MS Thesis) Hanzala_Thesis.pdf - Accepted Version Download (3MB) | Preview

Arabic Abstract

الجيل الرابع من تكنولوجيا الاتصالات(LTE) & (LTE-A) اصبح الان متاحا في غالبية الدول حول العالم على المستوى التجاري لرفع اداء وجودة الاتصالات في الشبكات اللاسلكية. هذا الجيل من تكنولوجيا الاتصالات يعتمد على الاشارات ذات النطاق العريض التي تحمل نسبة طاقة كبيرة مقارنة مع معدل الطاقة التي تحتويها (PAPR). يعتبر مكبر الطاقة في المحطة الاساسية في الشبكة من اهم المكونات حيث انه يستهلك معظم الطاقة في الشبكة. بناء على ذلك فان فاعليته واداؤه يعتبر شديد الاهمية بالنسبة للشبكة ككل. التعامل مع الاشارات التي نسبة طاقة كبيرة مقارنة مع معدل الطاقة التي تحتويها يؤدي الى اداء غير خطي ينتج عنه هبوط في الاداء الخاص بمكبر الاشارة. لذلك في انه من المهم الحصول على توازن مقبول بين فاعلية الاداء وخطية العلاقة. النمذجة السلوكية لمكبر الطاقة لفتت نظر الباحثين وحازت على إهتمامهم في الفترة الاخيرة وأثبتت انها قادرة على ان تكون مفيدة بالنسبة لدائرة تقليل التشويه الرقمية التي تحسن الاداء وتحافظ على خطية العلاقة. الشيء المهم في النمذجة السلوكية هو اعطاء وصف رياضي دقيق للعلاقة بين المدخل والمخرج لمكبر الطاقة. لمعرفة مدى صلاحية النماذج المقترح فان هناك عدد من مؤشرات الأداء تم دراستها في هذا الرسالة. لقد تم اقتراح طريقة جديدة لحساب ابعاد النموذج متعدد الحدود ذو الذاكرة. طبقة جديدة من النماذج السلوكية تم بناؤها بالاعتماد على نموذج التوأم الغير خطي ثنائي المربع المطبق على اشارات الجيل الرابع من الاتصالات اللاسلكية. النموذج الامامي للتوأم الغير خطي ثنائي المربع العادي (FTNTB) يحسن من دقة النمذجة, في المقابل فإن النموذج الهجين المتعدد الحدود ذو الذاكرة (HMEM) يعطي اداء أفضل حال استخدامه مع الاشارات ذات النطاق العريض. النموذج المقترح, يسمى النموذج الهجين للتوأم الغير خطي ثنائي المربع (HTNTB) الذي هو عبارة عن نموذج يجمع بين حسنات النموذج الامامي للتوأم الغير خطي ثنائي المربع (ATNTB) والنموذج الهجين المتعدد الحدود ذو الذاكرة. أداء هذا النموذج الجديد تمت مقارنته مع النموذج الامامي للتوأم الغير خطي ثنائي المربع والنموذج الزائد للتوأم الغير خطي ثنائي المربع. نتائج التجربة أختبرت على مكبر طاقة يعتمد على اشباه الموصلات (LDMOS) يعمل ب 300 واط على تردد 2140 ميغاهرتز وقد أظهرت أن النموذج المقترح اعطى اداء أفضل من النموذج الامامي للتوأم الغير خطي ثنائي المربع بالنسبة للأداء وأفضل من النموذج الزائد للتوأم الغير خطي ثنائي المربع بالنسبة لتقليل الصعوبة.

English Abstract

The Long Term Evolution (LTE) and LTE-Advanced (LTE-A) standards for wireless mobile communication are now being commercially available in many countries to increase the capacity and speed of wireless telecommunication networks. They are characterized by wideband signals having a non-constant envelope leading to high peak-to-average power ratio (PAPR). Moreover, the base station power amplifier (PA) is an important component of the radio base station as it uses a considerable amount of the power consumed by the entire network. Hence, its efficient performance and linear operation are absolutely essential. Employing signals with high PAPR stimulates the nonlinear behaviour of the PA whereas operating the PA in its linear region results in significant loss of efficiency. Therefore, it is essential to achieve efficient trade-off between linearity and efficiency. Behavioral modeling of radio frequency (RF) PAs has thus attracted the interest of many researchers and has proved to be valuable for digital predistortion which is an important technique to help improve the efficiency of the amplifier while maintaining its linear behavior. An important aspect in behavioral modeling application is selecting an appropriate model that will be able to precisely depict the PA performance. In order to assess the performance and accuracy of a behavioral model various performance evaluation metrics have been studied. A novel technique for identifying the dimensions of the memory polynomial model has been proposed. A new class of behavioral models built on the conventional twin nonlinear two-box models is proposed for power amplifiers driven by wideband LTE-A signals. The conventional forward twin nonlinear two-box (FTNTB) model structure improves the modeling accuracy of the memory polynomial model whereas the hybrid memory polynomial-envelope memory polynomial (HMEM) model gives better modeling performance when the amplifier is driven by wideband signals. The proposed model, labeled hybrid twin nonlinear two-box (HTNTB) model thus combines the advantages of the FTNTB model and the HMEM model. Its performance is benchmarked against the conventional FTNTB model and previously reported augmented twin nonlinear two-box (ATNTB) model. Experimental results validated on 300W Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor (LDMOS) based Doherty amplifier operating at 2140MHz demonstrate the ability of the HTNTB model to considerably outperform the conventional FTNTB model in terms of performance and the ATNTB models in term of complexity reduction.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Computer Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	Hammi, Oualid
Committee Members:	Sait, Sadiq Mohammed and Qureshi, Khurram K.
Depositing User:	KHAN MOHAM HANZALA SULEMAN (g201104210)
Date Deposited:	11 Aug 2014 12:18
Last Modified:	31 Dec 2020 09:01
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139176