Добрый день господа!

Хочу прикрутить к модулятору широкополосный преддистортер для усилителя мощности, реализация на ПЛИС альтера. Нашел на сайте альтеры корку преддистортера хочу сделать нечто похожее, но отличающиеся некоторыми подходами.

Судя по изучению материалов по преддистортерам, почти все основываются на табличной коррекции. При этом пишут что таблицу они обновляют в режиме символ за символом. Но в предоставленной реализации обновление таблицы висит на ниосе, который априори не может это делать в таком режиме. Т.е. обновление происходит в пакетном режиме и не по всему потоку данных. Похожей схемы придерживается и xilinx.
Вопросы по этой схеме:
1. Имеет ли схема символ за символом преимущества перед пакетным режимом?
2. В чем может быть причина такого подхода модемных команд вендоров? Банальная экономия ресурса, ценой ухудшения характеристик адаптации?
3. Почему в схеме нет логики привязки прямого и обратного потока данных по времени и их нормировка по мощности? Или они делают это на ниосе в цифре? Но ведь банальный поиск корреляции на таком проце будет очень тяжелой задачей %)

Этот вопрос относиться и к ДСП и к ПЛИС, но думаю что больше тут все же ДСП части %)

Произвольный вопрос : Нашел в доках упоминание о преддистортере, который работает не на основе вычисления ошибки по амплитуде/фазе, а на основе анализа внеполосного излучения в обратном канале. Как в это случае выглядит детектор? не ставят же они туда фильтр + детектор огибающей? И как при таком подходе выглядит алгоритм адаптации коэффициентов?

Спасибо.

насколько я понимаю, посимвольная коррекция не нужна, т.к. процесс, который надо компенсировать - медленный. прогрелся усилитель, упало усиление и P1. настала зима - обратно ). т.е. тут никаких миллисекунд нету, зачем ресурс тратить.

Наверное характеристики усилителя меняются медленно и нет смысла тратить ресурсы ради незначительного улучшения.



Нормировка по мощности скорее всего аттенюатором перед АЦП обратной связи подбирается, синхронизация по времени подбором задержки прямого потока.

Почему бы и нет. Подобрать какую-нибудь простую функцию с одним параметром которая неплохо обратную характеристику усилителя аппроксимирует. Алгоритм адаптации параметра - градиентный спуск к минимуму ошибки, то бишь к минимуму мощности внеполосного излученя, главное чтобы рабочая функция один глобальный минимум имела. Пожалуй самый простой вариант, незнаю насколько он работспособен в реальности. %)

Ещё у Diniz посмотрите NONLINEAR ADAPTIVE FILTERING.

Где то так и представлял, но в некоторых доках нашел что народ бьется за скорость коррекции усилителей, изобретая всякие гибридные схемы. Может быть эта схема для линейного модема, а для пакетного нужно будет эту схему перестроить.


В данной схеме задержка может плавать, поэтому нужно делать следящую систему. И в альтеровских документах видно что они используют целочисленную задержку, тогда как она легко может быть дробной. В доках нашел упоминание что точность выравнивания потоков желательно не менее 1/64 периода тактовой частоты ЦАП/АЦП.


Если судить по докам, то такой функции нет %) даже полином 5...9 порядка не может достоверно описать нелинейность усилителя, особенно при широкой полосе. Поэтому и возник такой вопрос %)

подозреваю, что бьется народ за усилители для wifi/wimax, там и режим пакетный и требования по линейности высокие.

При неизменном уровне мощности, подаваемой на усилитель, можно таблицу построить один раз и забыть про нее. Однако позволить себе такое наплевательское отношение могут только немногие устройства, в большинстве же передатчиков мощность непрерывно подстраивается, да и сам пакетный режим особой радости не добавляет - появляется переходной процесс, обусловленный выходом на режим при подаче сигнала. Скоростная схема коррекции начнет отрабатывать уже с первых символов, работающая по пакетам достигнет максимальной эффективности после выхода УМ на режим.
Когда проводил анализ методов компенсации НИ, то пришел к выводу, что пока их целесообразно использовать в узких классах аппаратуры : либо это мощные передатчики, либо очень линейные, во всех остальных использовать цифровую коррекцию явно нецелесообразно : будет дороже, чем если использовать более линейные усилители (с большим запасом по пиковой мощности), а потреблять будет столько же.

Спасибо за комментарий. У меня как раз случай необходимости повышения линейности передатчика для увеличения излучаемой мощности, на том же оборудовании. Режим работы линейный. Запас по ресурсу 60% плитки на 25к. Работа своего рода небольшой НИР что бы выяснить надо ли оно нам вообще %)

Интересная работа, с удовольствием в такой бы принял участие. Вообще мне, как имеющему дело в практике больше с аналоговой техникой, чем с цифровой, видится в самом начале работы определение предела повышения выходной мощности в идеальных условиях, так сказать. Иначе говоря, насколько вообще можно увеличить выходную мощность, если предположить, что имеется идеальный компенсатор искажений. Если говорить об OFDM-сигналах, то у меня получилась оценка 3-5 дБ (зависит от усилительного прибора, СВЧ транзисторы относительно старых разработок, примерно до 2000г. имеют большую нелинейность, совсем новые разработки, специально ориентированные под WiFi и WiMAX - куда линейней, и искажение возникают скорее по причине клиппинга, чем из-за плохой линейности ПХ).

Попался мне на глаза интересный документ (в аттаче)

В документе обсуждаются особенности реализации DPD для широкополосных усилителей, на широкой полосе DPD табличные методы менее эффективны, поэтому предлагается воспользоваться эквалайзером на усеченных рядах Вольтерра и использовать метод косвенного обучения эквалайзера. Авторы обещают простоту и устойчивость системы в условиях ограниченной разрядности ПЛИС.

UPD. ответ нашел сам, поэтому вопросы удалил

либо авторы что-то умалчивают, либо я что то не понимаю. На точно такой же модели усилителя, как в статье я не могу получить эффекта, приведенного на рисунке Figure 6. А именно у них приведено ~30Дб выигрыша по искажениям 3 го порядка, и проигрыш ~25 Дб по искажениями 5го и более высоких порядков. У меня же в модели улучшение составляет ~8Дб и ухудшения ~30Дб. Причем если с таким улучшением еще можно как то согласиться, то увеличение искажений высоких порядков это уже совсем не айс.

Порыл литературу по TVS и преддистортерам на них, проверил различные алгоритмы адаптации. Во всех статьях пишут что все будет в шоколаде, но на деле получаю совершенно другой результат %( Жаль изначально все выглядело перспективнее чем табличный метод....

Кому интересно модель в приложении, конвертировалась в R14 матлаб.

Случайно вернулся к преддистортеру на рядах вольтерра и увидел шикарную очипятку у авторов.
в доке в Eq.1 они рассматривают полином вольтерра в котором аргумент выглядит как akq*x*abs(x)^(k-1), а в Eq.5 akq*x^(k), при этом пишут

но для комплексных чисел, которые и используются в данном примере x*abs(x)^2 != x^3 и x*abs(x)^4 != x^5.

Тогда не понятно вообще как у них модель работает. В качестве модели усилителя они используют модель Ding Eq.10/11 но в этой модели тоже используется ряд akq*x*abs(x)^(k-1), такой усилитель не может быть скомпенсирован рядом вольтерра, в котором используется аргумент akq*x^(k) (проверил это на модели и это действительно так).

ИМХО статья похожа на развод, не ожидал такого от серьезных хилых дядей. Наверное по этому об этом преддистортере нет ни слова на сайте хилых %)
Но может быть я ошибаюсь и гуру подскажут где я не прав?

Либо эту доку писал человек не участвовавший в разработке, либо в доку специально была заложена ошибка %)

Действительно фильтр делается по схеме Figure 3, но в этой схеме отсутствует комплексное сопряжение одного из множителей в первом умножителе. Т.е. вычисляются следующие элементы ряда Вольтерра : x*(x*conj(x)) и x*(x*conj(x))^2 что и дает члены ряда Вольтерра 3 го и 5 го порядков. И с помощью таких фильтров можно эквалайзировать усилитель мощности. Кроме того в предыдущей модели был неправильно реализован усилитель мощности, именно по этому там шло резкое увеличение интермодуляции высокого порядка.

Модель правильного преддистортера на рядах Вольтерра и и усилителя для алгоритмов LMS/RLS в аттаче. В модели занятно выглядит эффект "срыва башни" у преддистортера, в том случае когда рабочая точка усилителя выбрана неправильно(для этого нужно увеличить усиление предусилителя). Особенно красиво "рвет башню" у RLSа. Хотя в данном случае этот эффект, большей частью, вызван диапазоном входного сигнала модели усилителя, при котором поведение модели похоже на реальный усилитель.

UPD. Для сравнения модель преддистортера на LUT от альтеры, с простым алгоритмом обновления. Можно посмотреть как "рвет башню" у LUT преддистортера. Но лучше посмотреть как ведет себя простой LUT преддистортер, когда усилитель обладает памятью (для этого надо включить фильтр в блоке HPA).

После проверки синтезируемой модели в матлабе, на железе все заработало с полпинка %) На дерьмовом железе (дешевые 8 ми битные АЦП в обратном канале) преддистортер показывает неплохой результат (см фото). Цена вопроса 7.5 тысяч логики + много умножителей. Печенька по умножителям забита полностью %(