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Digitale Vorverzerrung

Fehlersuche und Feinabstimmung – ein Leitfaden

13. Juni 2022, 6:00 Uhr | Wangning Ge

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Modell der digitalen Vorverzerrung

Die folgenden Gleichungen beschreiben das im Sendepfad implementierte DPD-Modell.

$x left parenthesis n right parenthesis equals sum from t equals 0 to T minus 1 of capital psi subscript t open square brackets open vertical bar u open parentheses n minus I subscript t close parentheses close vertical bar close square brackets cross times u open parentheses n minus k subscript t close parentheses space space space space space left parenthesis 1 right parenthesis$

$Error converting from MathML to accessible text.$

mit:

u(n) = Eingangssignal für die DPD

x(n) = Ausgangssignal der DPD

T = Anzahl an Taps des DPD-Modells

ψ_t = Polynomfunktion zur Implementierung der Lookup-Tabelle (LUT) für Tap t

l_t = Amplitudenverzögerung

k_t = Datenverzögerung

a_t,lt,i = der von der DPD-Engine berechnete Koeffizient

b_t,lt,i = der „Schalter“ zum Aktivieren oder Deaktivieren des Ausdrucks

i = Index und Exponent der Polynomfunktion

Entwickler können die Anzahl der Polynomterme für jeden Tap konfigurieren. Der ADRV9002 bietet drei Memory Term Taps und einen Cross Term Tap, jeweils mit einer Ordnung von 0 bis 7.

Modellauswahl

HF-Entwickler können für das Modell die Standardeinstellung des ADRV9002 wählen (Bild 3), die für die meisten Fälle ausreichen sollte. Alternativ können Entwickler ihr eigenes Bausteinmodell kreieren, indem sie Funktionen aktivieren oder deaktivieren. Die ersten drei Taps (0 bis 2) stehen für die Speicher-Terme, wobei Tap 1 der mittlere Tap ist. Tap 3 ist der Cross Term Tap.

Hinweis: Bei Tap 3 (oder dem Cross Term Tap) sollte der Term nullter Ordnung deaktiviert sein, um sich von den Memory Term Taps zu unterscheiden.

LUT-Größe: Der ADRV9002 bietet zwei Optionen: 256 und 512. Mit 512 erhalten Entwickler ein besseres Quantisierungsrauschen und damit ein besseres Nachbarkanalleistungsverhältnis (ACPR), da eine größere LUT im Allgemeinen eine bessere Auflösung des Signals ermöglicht. Für schmalbandige Anwendungen wird eine LUT-Größe von 512 als Standardoption empfohlen. Eine LUT-Größe von 256 könnte für breitbandige Anwendungen verwendet werden, da hier der Rauschpegel nicht so kritisch ist, um die Berechnungen sowie die Leistung zu verbessern.
Pre-LUT Scale: Entwickler können mit dem Pre-LUT-Skalierer die Eingabedaten so skalieren, dass sie besser auf den Kompander passen. Der Kompander nimmt das Signal vom Sender und komprimiert es, damit es in die 8-bit-LUT-Adresse passt. Je nach Eingangssignalpegel können Entwickler diesen Wert anpassen, um die LUT-Ausnutzung zu optimieren. Die Werte können im Bereich 0 bis 4 mit einer Schrittweite von 0,25 eingestellt werden. Mehr Informationen über den Kompander enthält der letzte Abschnitt dieses Beitrags.

Konfigurationen

Für eine digitale Vorverzerrung müssen Entwickler einen externen Pfad am Leistungsverstärker für die Rückkopplung aktivieren und die Rückkopplungsleistung so einstellen, dass sie innerhalb des Bereichs liegt. Zu beachten ist, dass es sich um die Spitzenleistung und nicht um die durchschnittliche Leistung handelt. Eine zu hohe oder eine zu geringe Leistung beeinträchtigt die Leistungsfähigkeit der digitalen Vorverzerrung. Entwickler müssen auch die Verzögerung des externen Rückkopplungspfads einstellen, die sich mit External_Delay_Measurement.py ermitteln lässt. Das Skript hierzu befindet sich im Installationspfad der ADRV9002-Evaluierungssoftware im Ordner »IronPython«.

Zu beachten ist, dass die externe Verzögerung nur für Profile mit hoher Abtastrate – zum Beispiel LTE 10 MHz – eingestellt werden muss. Bei Profilen mit niedriger Abtastrate – beispielsweise TETRA-1 25 kHz – können Entwickler diesen Wert auf 0 setzen. Weiter unten in diesem Beitrag wird das Softwaretool zur Beobachtung der Erfassungsdaten herangezogen, um den Effekt der externen Verzögerung zu sehen.

Zusätzliche Einstellungen

Entwickler können die Anzahl der Abtastwerte (Samples) konfigurieren. Standardmäßig können 4.096 Werte eingestellt werden. Es wird empfohlen, die Standardeinstellung zu verwenden. In den meisten Fällen bieten die standardmäßigen 4.096 Abtastwerte eine optimale Funktion der digitalen Vorverzerrung.

Additional Power Scale ist ein erweiterter Parameter. Meistens empfiehlt es sich, den Standardwert von 4 für den ADRV9002 zu verwenden. Der Parameter hängt mit der internen Korrelationsmatrix zusammen. Versuche haben ergeben, dass der Standardwert die optimale Leistungsfähigkeit für die getesteten Wellenformen und Leistungsverstärker bietet. In seltenen Fällen, in denen die Amplitude des Eingangssignals extrem klein oder groß ist, können Entwickler versuchen, diesen Wert auf kleinere oder größere Werte einzustellen, damit die Korrelationsmatrix eine geeignete Bedingungszahl erhält und damit stabiler arbeitet.

Rx/Tx-Normierung: Entwickler sollten die Empfänger-/Sendernormierung auf den Bereich einstellen, in dem die Daten linear sind. In Bild 6 ist der lineare Bereich in rot dargestellt. In diesem Bereich hat der Wert der Daten noch nicht den Kompressionsbereich erreicht und ist hoch genug für die Berechnung der Verstärkung. Sobald der Bereich ausgewählt ist, kann die DPD-Stufe die Verstärkung von Sender und Empfänger schätzen und den Algorithmus weiterverarbeiten. In den meisten Fällen sollte ein Wert zwischen –25 und –15 dBFS für Standard-Leistungsverstärker ausreichen. Dennoch sollten HF-Entwickler wissen, dass spezielle Leistungsverstärker sehr unterschiedliche Formen von AM/AM-Kurven haben können, was eine entsprechende Anpassung erforderlich macht. Dies wird in den folgenden Abschnitten des Beitrags ausführlicher beschrieben.