hig.sePublikationer
Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • harvard-cite-them-right
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • sv-SE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • de-DE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Characterization of concurrent dual-band power amplifiers using a dual two-tone excitation signal
Högskolan i Gävle, Akademin för teknik och miljö, Avdelningen för elektronik, matematik och naturvetenskap, Elektronik. KTH, Signalbehandling.ORCID-id: 0000-0003-1183-6666
Högskolan i Gävle, Akademin för teknik och miljö, Avdelningen för elektronik, matematik och naturvetenskap, Elektronik.
Department of Signal Processing, KTH Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden .ORCID-id: 0000-0002-2718-0262
Högskolan i Gävle, Akademin för teknik och miljö, Avdelningen för elektronik, matematik och naturvetenskap, Elektronik.ORCID-id: 0000-0003-2887-049X
2015 (Engelska)Ingår i: IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, ISSN 0018-9456, E-ISSN 1557-9662, Vol. 64, nr 10, s. 2781-2791, artikel-id 7104121Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Abstract [en]

A method to characterize the memory effects in a nonlinear concurrent dual-band transmitter is presented. It is an extension of the conventional two tone test for power amplifiers to concurrent dual band transmitters. The output signal of a concurrent dual-band transmitter is affected not only by intermodulation products but also by cross-modulation products. In one frequency band, the transmitter is excited by a two tone signal which frequency separation is swept. In the second band the transmitter is concurrently excited by an other two tone signal with slightly wider frequency separation. The frequency difference of the two signals is fixed during the frequency sweep. The two tone test is made at different power levels. The upper and lower third-order inter- and cross-modulation products are measured. The asymmetry between the upper and lower third-order inter- and cross-modulation products are measures of the transmitter's memory effects. The measurement results show that the memory effects are more dominant in the third-order intermodulation products than in the cross modulation products. An error analysis and system calibration was performed and measurement results for two different devices are presented.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
IEEE Press, 2015. Vol. 64, nr 10, s. 2781-2791, artikel-id 7104121
Nyckelord [en]
Concurrent dual-band, power amplifier, characterization, linearization, nonlinear distortion, MIMO, DPD
Nationell ämneskategori
Signalbehandling
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:hig:diva-18854DOI: 10.1109/TIM.2015.2427731ISI: 000361487500019Scopus ID: 2-s2.0-84959505984OAI: oai:DiVA.org:hig-18854DiVA, id: diva2:783781
Tillgänglig från: 2014-12-17 Skapad: 2015-01-27 Senast uppdaterad: 2018-03-13Bibliografiskt granskad
Ingår i avhandling
1. Characterization and Linearization of Multi-channel RF Power Amplifiers
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Characterization and Linearization of Multi-channel RF Power Amplifiers
2015 (Engelska)Licentiatavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
Abstract [en]

The demands for high data rates and broadband wireless access requirethe development of wireless systems that can support wide and multi-bandsignals. To deploy these signals, new radio frequency (RF) front-ends are requiredwhich impose new challenges in terms of power consumption efficiencyand sources of distortion e.g., nonlinearity. These challenges are more pronouncedin power amplifiers (PAs) that degrade the overall performance ofthe RF transmitter.Since it is difficult to optimize the linearity and efficiency characteristicsof a PA simultaneously, a trade-off is needed. At high input power, a PAexhibits high efficiency at the expense of linearity. On the other hand, atlow input power, a PA is linear at the expense of the efficiency. To achievelinearity and efficiency at the same time, digital pre-distortion (DPD) is oftenused to compensate for the PA nonlinearity at high input power. In case ofmulti-channel PAs, input and output signals of different channels interactwith each other due to cross-talk. Therefore, these PAs exhibit differentnonlinear behavior than the single-input single-output (SISO) PAs. The DPDtechniques developed for SISO PAs do not result in adequate performancewhen used for multi-channel PAs. Hence, an accurate behavioral modeling isessential for the development of DPD for multi-channel RF PAs.In this thesis, we propose three novel behavioral models and DPD schemesfor nonlinear multiple-input multiple-output (MIMO) transmitters in presenceof cross-talk. A study of the source of cross-talk in MIMO transmittershave been investigated to derive simple and powerful modeling schemes.These models are extensions of a SISO generalized memory polynomial model.A comparative study with a previously published MIMO model is also presented.The effect of coherent and partially non-coherent signal generationon DPD performance is also highlighted. It is shown experimentally thatwith partially non-coherent signal generation, the performance of the DPDdegrades compared to coherent signal generation.In context of multi-channel RF transmitters, PA behavioral models andDPD schemes suffer from a large number of model parameters with the increasein nonlinear order and memory depth. This growth leads to highcomplexity model identification and implementation. We have designed aDPD scheme for MIMO PAs using a sparse estimation technique for reducingmodel complexity. This technique also increases the numerical stability whenlinear least square estimation model identification is used.A method to characterize the memory effects in a nonlinear concurrentdual-band PAs is also presented. Compared to the SISO PAs, concurrentdual-band PAs are not only affected by intermodulation distortions but alsoby cross-modulation distortions. The characterization of memory effects inconcurrent dual-band transmitter is performed by injecting a two-tone testsignal in each input channel of the transmitter. Asymmetric energy surfacesare introduced for the intermodulation and cross-modulation products, whichcan be used to identify the power and frequency regions where the memory effects are dominant.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Stockholm: KTH Royal Institute of Technology, 2015. s. 45
Serie
TRITA-EE, ISSN 1653-5146 ; 2015:001
Nationell ämneskategori
Signalbehandling
Identifikatorer
urn:nbn:se:hig:diva-18848 (URN)
Presentation
2015-01-23, 99132, Kungsbäcksvägen 47, Gävle, 10:00 (Engelska)
Opponent
Handledare
Tillgänglig från: 2015-01-27 Skapad: 2015-01-26 Senast uppdaterad: 2018-03-13Bibliografiskt granskad
2. Characterization and Linearization of Multi-band Multi-channel RF Power Amplifiers
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Characterization and Linearization of Multi-band Multi-channel RF Power Amplifiers
2017 (Engelska)Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
Abstract [en]

The World today is deeply transformed by the advancement in wireless technology. The envision of a smart society where interactions between physical and virtual dimensions of life are intertwined and where human interaction is mediated by machines, e.g., smart phones, demands increasingly more data traffic. This continual increase in data traffic requires re-designing of the wireless technologies for increased system capacity and flexibility. In this thesis, aspects related to behavioral modeling, characterization, and linearization of multi-channel/band power amplifiers (PAs) are discussed.

When building a model of any system, it is advantageous to take into account the knowledge of the physics of the system and include into the model. This approach could help to improve the model performance. In this context, three novel behavioral models and DPD schemes for nonlinear MIMO transmitters are proposed.

To model and compensate distortions in GaN based RF PAs in presence of long-term memory effects, novel models for SISO and concurrent dual-band PAs are proposed. These models are based on a fixed pole expansion technique and have infinite impulse response. They show substantial performance improvement. A behavioral model based on the physical knowledge of the concurrent dual-band PA is derived, and its performance is investigated both for behavioral modeling and compensation of nonlinear distortions.

Two-tone characterization is a fingerprint method for the characterization of memory effects in dynamic nonlinear systems. In this context, two novel techniques are proposed. The first technique is a dual two-tone characterization technique to characterize the memory effects of self- and cross-modulation products in concurrent dual-band transmitter. The second technique is for the characterization and analysis of self- and cross-Volterra kernels of nonlinear 3x3 MIMO systems using three-tone signals.

Abstract [sv]

Världen av idag har omvandlats starkt av framsteg inom trådlos teknik. Framtidens smarta samhalle där samspelet mellan fysiska och virtuella dimensioner i livet är sammanflätade och där mansklig växelverkan mer ofta än inte sker med eller formedlas av maskiner - exempelvis smarta telefoner - kräver allt mer datatrafik. Denna ständigt ökande datatrafik kraver i sin tur utformning av trådlös teknik som kan rymma flera kanaler och flera frekvensband för att öka systements kapactitet och flexibilitet. I denna avhandling diskuteras aspekter relaterade till beteendemodellering, karakterisering, och kompensering av ickelinjär distortion i radiofrekvens (RF) effektforstarkare (PA) för multipla-insignaler-multipla-utsignaler (MIMO) och samtidiga signaler i dubbla frekvensband.

När man gör en modell av ett system är det fordelaktigt att ta hänsyn till kunskap om det fysikaliska systemet och använda denna information i modellen. Denna strategi skulle kunna bidra till att forbattra modellens prestanda och minska antalet modellparametrar. I detta sammanhang föreslås tre nya beteende- och DPD-modeller för ickelinjära MIMO sändare. Olika typer av överhörning i MIMO-sändare undersöks för att härleda enkla och kraftfulla modeller. Effekter av koherent och partiellt koherent signalgenerering på DPD-prestanda utvärderas också. För att modellera och kompensera ickelinjär distortion i galliumnitridbaserade (GaN) RF PA med langtidsminneseffekter föreslås två nya modeller for RF PA med en in- och en utsignal (SISO) tre nya modeller för RF PA för samtidiga signaler i olika frekvensband. Dessa modeller är baserade på teknik med expansion runt fasta polvärden och har oändligt minnesdjup. Modellerna visar betydande resultatförbättring i jämforelse med dem med ändliga impulssvar. En beteendemodell baserad på en fysikalisk modell av förstärkaren föreslås för en PA för samtidiga signaler i olika frekvensband. Dess prestanda undersöks som beteendemodell och för utjämning av ickelinjär distortion.

Tvåtonskarakterisering är som ett fingeravtryck vid karakterisering av minneseffekter i dynamiska ickelinjära system. I detta sammanhang föreslås två nya tekniker för karakterisering av sändare för samtidiga signaler med olika frekvens och och MIMO-sändare. Den första tekniken är en dubbel tvåtonskarakterisering för de individuella minneseffekterna i egen- och korsmoduleringsprodukter i sändare med samtidiga signaler i olika frekvensband. Den andra tekniken är för karakterisering och analys av egen- och korsvolterrakärnor hos ett ickelinjärt 3×3 MIMO-system med hjalp av tre-tonssignaler. I den föreslagna tekniken analyseras egen- och korskänor längs linjer i en frekvensrymd för att fastställa blockstrukturer hos det underliggande systemet. Den kunskap som erhållits med hjälp av denna karakeriseringsteknik har kunnat användas för att modifiera tidigare publicerade beteendemodeller.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Stockholm: KTH Royal Institute of Technology, 2017. s. 59
Serie
TRITA-EE, ISSN 1653-5146 ; 2016:185
Nationell ämneskategori
Signalbehandling
Identifikatorer
urn:nbn:se:hig:diva-23287 (URN)978-91-7729-198-5 (ISBN)
Disputation
2017-02-24, 99:133, Kungsbäcksvägen 47, Gävle, 10:15 (Engelska)
Opponent
Handledare
Tillgänglig från: 2017-02-02 Skapad: 2017-01-11 Senast uppdaterad: 2018-03-13Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

fulltext(1111 kB)198 nedladdningar
Filinformation
Filnamn FULLTEXT01.pdfFilstorlek 1111 kBChecksumma SHA-512
dc6a738beb4f031816baa285b7ecc1b7ba5f7d9d49c010636729b485eee67b4f3dc9b97e6e77d9dff89545646fa49ee6b971cedc8300c047c29edf4b110f3b64
Typ fulltextMimetyp application/pdf

Övriga länkar

Förlagets fulltextScopus

Personposter BETA

Amin, ShoaibVan Moer, WendyHändel, PeterRönnow, Daniel

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Amin, ShoaibVan Moer, WendyHändel, PeterRönnow, Daniel
Av organisationen
Elektronik
I samma tidskrift
IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement
Signalbehandling

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar
Totalt: 198 nedladdningar
Antalet nedladdningar är summan av nedladdningar för alla fulltexter. Det kan inkludera t.ex tidigare versioner som nu inte längre är tillgängliga.

doi
urn-nbn

Altmetricpoäng

doi
urn-nbn
Totalt: 929 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • harvard-cite-them-right
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • sv-SE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • de-DE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf