Advanced Digital Predistortion Algorithms for modern Base-Station Front-Ends

The power amplifier (PA) is the key component of the transmit chain in a mobile telecommunication system. It allows the coverage of a wide service area but it’s non-linear effects need to be compensated in order to obtain high linearity and efficiency without introducing interference on the adjacent channels. Digital Pre-Distortion (DPD) is the commonly used solution to overcome these problems. The The LTE system makes use of OFDM modulation used in modern systems, provides signals with wide bandwidth, but low average power, thus common PA designs achieve low average efficiency.

Dual-input Doherty power amplifiers with digital steering introduce new degrees of freedom in terms of linearization and reconfiguration.

This work analyzes the tradeoffs between linearity, efficiency and linearization bandwidth, when digitally driving the DPA inputs separately. The knowledge of the physics of the devices allows to design a workflow to linearize the dual-input DPA obtaining high efficiency and reconfigurability.

In this work an application of a bio inspired optimization algorithm show how to calibrate the DPD directly at the base-station. Die Schlüsselkomponente eines Sendesystems ist der Leistungsverstärker, der die Aufgabe hat, das Sendesignal zu verstärken, damit ein großes Gebiet abgedeckt werden kann. Aufgrund des hohen nichtlinearen Verhaltens der Leistungsverstärker werden nichtlineare Verzerrungen im Ausgangssignal erzeugt. Diese Verzerrungen können zu hohen Bitfehlerraten im Empfangssystem führen und benachbarte Kanäle stören oder blockieren. Um den genannten Problemen zu begegnen wurde der Zweiwege-Basisband-Doherty (DPAs) entwickelt. Durch den direkten Zugang zu den Verstärkerkernen des DPA, der durch das Entfernen des Leistungssplitters erreicht wird, entstehen durch eine sorgfältig ausgewählte digitale Ansteuerung neue Möglichkeiten für die Linearisierung des DPAs insbesondere Breitbandbetrieb. In dieser Arbeit wurde das Potential der digitalen Ansteuerung der einzelnen Verstärkerkerne ausgelotet. Basierend auf der physikalischen Grundlage des Verstärkers wurde eine Linearisierungtechnik für Zweiwege DPA entwickelt. Ziel war es, die Hardwarekosten für die Realisierung der digitalen Algorithmen zu verringern, die Linearisierung das Gerätes unter Berücksichtigung sehr hoher Effizienzen und die Rekonfigurierbarkeit des Gerätes zu zeigen. Es wurde ein intelligenter Algorithmus entwickelt, der den Zwei-Wege-DPD Block direkt an der Basisstation identifizieren kann.