hig.sePublications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard-cite-them-right
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • sv-SE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • de-DE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Digital Predistortion of Single and Concurrent Dual Band Radio Frequency GaN Amplifiers with Strong Nonlinear Memory Effects
University of Gävle, Faculty of Engineering and Sustainable Development, Department of Electronics, Mathematics and Natural Sciences, Electronics. Department of Signal Processing, School of Electrical Engineering, KTH.ORCID iD: 0000-0003-1183-6666
Department of Signal Processing, School of Electrical Engineering, KTH.
University of Gävle, Faculty of Engineering and Sustainable Development, Department of Electronics, Mathematics and Natural Sciences, Electronics.ORCID iD: 0000-0003-2887-049X
2017 (English)In: IEEE transactions on microwave theory and techniques, ISSN 0018-9480, E-ISSN 1557-9670, Vol. 65, no 7, 2453-2464 p., 7855827Article in journal (Refereed) Published
Abstract [en]

Electrical anomalies due to trapping effects in Gallium Nitride (GaN) power amplifiers (PAs)give rise to long-term or strong memory effects. We propose novel models based on infinite impulse response (IIR) fixed pole expansion techniques for the behavioural modeling and digital pre-distortion of single-input-single-output (SISO) and concurrent dual-bandGaN PAs. Experimental results show that the proposed models outperform the corresponding finite impulse response (FIR) models by up to 17 dB for the same number of model parameters. For the linearization of a SISO GaN PA the proposed models give adjacent channel power ratios (ACPRs) that are 7 to 17 dBlower than the FIR models. For the concurrent dual-band case, the proposed models give ACPRs that are 9to 14 dB lower than the FIR models.

Place, publisher, year, edition, pages
Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 2017. Vol. 65, no 7, 2453-2464 p., 7855827
Keyword [en]
Behavioral modeling; concurrent dual band; digital predistortion (DPD); finite impulse response (FIR); infinite impulse response (IIR); power amplifiers (PAs); radio frequency; single-input single-output (SISO)
National Category
Signal Processing
Identifiers
URN: urn:nbn:se:hig:diva-23117DOI: 10.1109/TMTT.2016.2642948ISI: 000405006300023Scopus ID: 2-s2.0-85012982096OAI: oai:DiVA.org:hig-23117DiVA: diva2:1058027
Available from: 2016-12-20 Created: 2016-12-20 Last updated: 2017-08-17Bibliographically approved
In thesis
1. Characterization and Linearization of Multi-band Multi-channel RF Power Amplifiers
Open this publication in new window or tab >>Characterization and Linearization of Multi-band Multi-channel RF Power Amplifiers
2017 (English)Doctoral thesis, comprehensive summary (Other academic)
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.

Place, publisher, year, edition, pages
Stockholm: KTH Royal Institute of Technology, 2017. 59 p.
Series
TRITA-EE, ISSN 1653-5146 ; 2016:185
National Category
Signal Processing
Identifiers
urn:nbn:se:hig:diva-23287 (URN)978-91-7729-198-5 (ISBN)
Public defence
2017-02-24, 99:133, Kungsbäcksvägen 47, Gävle, 10:15 (English)
Opponent
Supervisors
Available from: 2017-02-02 Created: 2017-01-11 Last updated: 2017-02-22Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text

Other links

Publisher's full textScopus

Search in DiVA

By author/editor
Amin, ShoaibRönnow, Daniel
By organisation
Electronics
In the same journal
IEEE transactions on microwave theory and techniques
Signal Processing

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

doi
urn-nbn

Altmetric score

doi
urn-nbn
Total: 300 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard-cite-them-right
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • sv-SE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • de-DE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf