Power Amplifier
Узкополосный усилитель мощности с внутренней памятью.
Описание
Блок Power Amplifier моделирует двухпортовый усилитель мощности с помощью полиномиального выражения с памятью, полученного из ряда Вольтерра. Ряд Вольтерра моделирует нелинейную зависимость между входным и выходным сигналами. Этот блок включает эффекты памяти: выходной отклик зависит от текущего входного сигнала и входного сигнала в предыдущие моменты времени. Используйте этот блок при передаче узкополосных сигналов в ВЧ-системе.
Значки масок блока Power Amplifier динамические и отображают модель, указанную в параметре Model.
Model: Memory polynomial
|
|
Model: Cross-term memory
|
|
Порты
Вход
#
IN
—
входной сигнал, зависящий от времени
столбец
Details
Входной сигнал, зависящий от времени, заданный в виде столбца. Столбец представляет собой последовательные точки во времени.
| Типы данных |
|
| Поддержка комплексных чисел |
Нет |
Выход
#
OUT
—
выходной сигнал, зависящий от времени
комлексный столбец
Details
Выходной сигнал, зависящий от времени, возвращаемый в виде комплексного столбца. Выходной сигнал равен по размеру входному сигналу.
| Типы данных |
|
| Поддержка комплексных чисел |
Да |
Параметры
Основные
#
Model —
модель усилителя
Memory Polynomial | Cross-Term Memory
Details
Модель усилителя мощности, заданная как полиномиальная модель с памятью или модель с перекрестной памятью. В следующей таблице приведены характеристики этих двух моделей.
| Значение параметра Model | Характеристики | Тип коэффициентов | Внутриполосный спектральный рост | Генерация внеполосных гармоник |
|---|---|---|---|---|
|
Полоса пропускания (I,Q) |
Двумерная комплексная матрица |
Да |
Нет |
|
Полоса пропускания (I,Q) |
Двумерная комплексная матрица |
Да |
Нет |
| Значения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Нет |
#
Coefficient matrix —
матрица коэффициентов
Скаляр / массив вещественных и/или комплексных чисел
Details
Матрица коэффициентов, заданная в виде двумерной комплексной матрицы.
Для моделей Memory Polynomial и Cross-Term Memory вы можете определить комплексную матрицу коэффициентов на основе измеренной комплексной (I,Q) выходной и входной характеристики усилителя.
Размер матрицы зависит от количества задержек и степени нелинейности системы.
-
Для модели
Memory Polynomialматрица имеет размерность . -
Для модели
Cross-Term Memoryматрица имеет размерность .
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
Measured interval of PA data (s) —
время выборки измеренных данных ввода-вывода
Вещественное число
Details
Время выборки входных-выходных данных, которые блок использует для построения матрицы коэффициентов.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
Дополнительно
Алгоритмы
Тип модели в блоке усилителя мощности
Блок Power Amplifier поддерживает два типа моделей.
-
Memory Polynomial– узкополосная реализация полинома памяти (уравнение (19) из [1]), используемая в этой модели, оперирует огибающей входного сигнала, не генерирует новые частотные компоненты и фиксирует внутриполосный спектральный рост. Используйте эту модель для создания узкополосного усилителя, работающего на высокой частоте.Выходной сигнал в любой момент времени представляет собой сумму всех элементов комплексной матрицы размерностью :
В матрице количество строк равно количеству членов памяти, а количество столбцов – степени нелинейности. Подстрочный индекс сигнала обозначает величину задержки.
-
Cross-Term Memory– узкополосная полиномиальная реализация с памятью (уравнение (23) из [1]), используемая в этой модели, также оперирует огибающей входного сигнала, не генерирует новые частотные компоненты и фиксирует внутриполосный спектральный рост. Используйте эту модель для создания узкополосного усилителя, работающего на высокой частоте. Эта модель включает опережающие и запаздывающие члены памяти и представляет собой обобщенную реализацию полиномиальной модели памяти.Выходной сигнал в любой момент времени представляет собой сумму всех элементов матрицы, заданной поэлементным произведением:
где – матрица комплексных коэффициентов размерностью и
В матрице количество строк равно количеству членов памяти, а количество столбцов пропорционально степени нелинейности и количеству членов памяти. Подстрочный индекс сигнала обозначает величину задержки. Дополнительные столбцы, которые не появляются в модели Memory Polynomial, представляют собой перекрестные члены.
Вычисление матрицы коэффициентов
Для вычисления матриц коэффициентов блок решает переопределенную линейную систему уравнений. Рассмотрим полиномиальную модель Memory Polynomial для случая, когда длина памяти равна 2, а нелинейность системы – третьей степени.
Матрица, описывающая систему, имеет вид:
и сумма ее элементов эквивалентна внутреннему произведению
Если на вход усилителя подается пятивыборочный сигнал [x(1) x(2) x(3) x(4) x(5)], а соответствующий выход – [y(1) y(2) y(3) y(4) y(5)], то решение к и сумма ее элементов эквивалентны внутреннему произведению:
Аналогично вычисляется матрица для модели Cross-Term Memory. Матрица, описывающая эту систему, имеет вид:
и сумма ее элементов эквивалентна внутреннему произведению:
Если на вход усилителя подается пятивыборочный сигнал [x(1) x(2) x(3) x(4) x(5)], а соответствующий выход – [y(1) y(2) y(3) y(4) y(5)], то решение
дает оценку матрицы коэффициентов.
Литература
-
Morgan, Dennis R., Zhengxiang Ma, Jaehyeong Kim, Michael G. Zierdt, and John Pastalan. "A Generalized Memory Polynomial Model for Digital Predistortion of Power Amplifiers." IEEE Transactions on Signal Processing. Vol. 54, No. 10, October 2006, pp. 3852–3860.
-
Gan, Li, and Emad Abd-Elrady. "Digital Predistortion of Memory Polynomial Systems using Direct and Indirect Learning Architectures". Proceedings of the Eleventh IASTED International Conference on Signal and Image Processing (SIP) (F. Cruz-Roldán and N. B. Smith, eds.), No. 654-802. Calgary, AB: ACTA Press, 2009.