Cette invention concerne la linéarisation d'amplificateurs de puissance (ou tout autre dispositif non linéaire) ayant une distorsion non linéaire de conversion lorsqu'opéré près de sa zone de saturation. Une telle opération introduit une distorsion non linéaire au signal transmis, représentée par une régénération spectrale qui détourne une partie de l'énergie aux canaux adjacents, diminuant ainsi la performance dans le canal désiré et créant de ce fait de l'interférence dans les canaux adjacents.

Pour résoudre ce problème, certaines techniques de prédistorsion ont été proposées. Cependant, le défi demeure pour estimer la fonction de prédistorsion afin de linéariser entièrement l'amplificateur. La plupart des solutions traditionnelles d'estimation ont des inconvénients qui ne favorisent pas l'optimisation d'efficacité et de coût de sous-systèmes d'amplificateur de puissance. Certains de ces inconvénients incluent le besoin de transposition par abaissement de fréquence et de démodulation du signal à la sortie de l'amplificateur de puissance, le besoin de traitement numérique à haute vitesse des signaux, la difficulté de garantir une convergence à la solution, la susceptibilité aux erreurs de modélisation, et l'utilisation des applications en temps différé ou le manque d'adaptativité.

Cette invention est basée sur deux observations : (a) l'enveloppe d'un signal avec un schéma précis de modulation et une fonction précise de mise en forme d'impulsions possède une distribution statistique unique ou une caractéristique « type », et (b) la réponse de l'amplificateur de puissance est continue (et monotone pour des distorsions d'amplitude) jusqu'à son point de saturation. Ainsi, la clef de cette invention est l'utilisation de la fonction de répartition de l'enveloppe du signal modulé à la sortie de l'amplificateur de puissance pour déterminer la fonction de prédistorsion, au lieu de l'approche conventionnelle qui opère dans le domaine du temps.

La technique d'estimation consiste à recueillir une certaine quantité d'échantillons de l'enveloppe du signal à la sortie de l'amplificateur. Lorsque suffisamment d'échantillons sont recueillis, leurs statistiques sont calculées et comparées aux statistiques de l'enveloppe prévue basée sur une connaissance a priori ou encore sur les statistiques de l'enveloppe du signal mesuré à l'entrée de l'amplificateur. La différence entre les statistiques à l'entrée et à la sortie de l'amplificateur contient l'information nécessaire pour dériver la fonction de prédistorsion. Le processus peut être itératif pour suivre des variations en temps et en température.

CARACTÉRISTIQUES

La caractéristique principale de cette invention est la technique basée sur l’information type qui sert à estimer de manière adaptative la fonction de prédistorsion. Cette méthode unique de distribution statistique exclut le besoin de modélisation paramétrique de l'amplificateur de puissance et évite donc toutes inadéquations de modélisation ou erreurs d'ajustement. De plus, elle permet une opération sur un large éventail de non-linéarités.
Contrairement à l'état de la technique, cette invention est plus simple et plus facile à implémenter :

• Elle n'exige pas la reconstruction du signal de modulation et elle peut opérer avec une très faible fréquence d'échantillonnage, indépendamment du taux de modulation;
• Elle est fonctionnellement adaptative pour faire face aux variations temporelles de la réponse de l'amplificateur de puissance;
• Elle ne requiert aucun synchronisme de la mesure du signal à la sortie de l'amplificateur de puissance avec d'autres signaux;
• Elle ne requiert pas de signal de calibration;
• Elle n'interrompt pas la transmission.

APPLICATIONS

Cette invention s'applique à divers systèmes de communications numériques où les considérations d'efficacité et de coût de l'amplificateur de puissance sont des facteurs importants, comme dans des systèmes de communications par satellite, onde millimétrique et micro-onde.

STADE DE DÉVELOPPEMENT 

Des simulations avec MATLAB ont servi à valider l'approche et la conception. Un prototype d'émetteur QPSK à 30 GHz incorporant un amplificateur de puissance intégré de 2W avec linéarisation est en cours de développement. Des résultats pour la compensation AM/AM se trouvent dans un article de conférence (visiter le lien ci-dessous pour une liste de publications). Un prototype avec linéarisation AM/PM est en cours de développement.

LIVRABLES

Cette technologie et tout autre savoir-faire de propriété exclusive pour son implémentation sont offerts par convention de droits d'utilisation avec le CRC. Du soutien technique est également possible selon le principe de récupération des coûts pour une personnalisation ou implémentation de ces algorithmes pour des applications particulières du client.

PROTECTION

Brevet américain Nº 6,885,241 B2
Demande de brevet européen Nº PCT/CA2003/000458
Demande de brevet canadien Nº 2,457,404

POUR PLUS DE DÉTAILS

Au sujet de la division de recherche sur les systèmes de satellites (RSS) au CRC : http://www.crc.gc.ca/rss/

Base de données des publications de RSS : http://www.crc.gc.ca/fr/html/rss/home/publications/publications

CONTACTS

Veuillez écrire à rss_dsp@crc.gc.ca