Predistorsión de amplificadores de potencia con FPGA y módulo DPD

Abstract

Este proyecto propone una innovadora aplicación de los sistemas embebidos en la emulación de sistemas de comunicaciones reales, con una notable reducción de costos y tamaño físico, crucial para la modernización de las redes de comunicaciones actuales. En la era digital actual, donde la eficiencia, la miniaturización y la eficacia son imperativas, los sistemas embebidos presentan un potencial considerable. Para este fin se hizo uso de la FPGA ZC706 y de la placa de desarrollo ADRV9375. A pesar de diferentes desafíos que se detallan a lo largo de los capítulos de este trabajo, se logró establecer la transmisión y captura de señales con dicho sistema embebido, además fueron sometidas a una no linealidad externa al sistema con dos amplificadores de pontencia. Para modelar estos efectos adversos, se empleó el modelo de Volterra podado, en particular, el modelo Generalized Memory Polynomial (GMP). Este modelo, con su enfoque de memoria a corto plazo, demostró ser eficaz para modelar la señal. Las técnicas de identificación y validación se utilizaron para analizar la efectividad del modelo. El modelo uniforme proporcionó resultados favorables, con una buena predicción de la no linealidad del sistema. En contraste, los modelos seleccionados manualmente ofrecieron resultados menos satisfactorios. Los resultados experimentales validaron el potencial de este estudio para mejorar los sistemas de comunicaciones actuales y futuros. La prometedora perspectiva de implementar la funcionalidad de realizar Pre-Distorsión Digital directamente en la placa de desarrollo ADRV9375 abre nuevas posibilidades para la construcción de sistemas de comunicaciones compactos, eficientes y rentables, fundamentales para el avance hacia las redes futuras.

This project proposes an innovative application of embedded systems in the emulation of real communications systems, with a remarkable reduction in cost and physical size, crucial for the modernisation of today’s communications networks. In today’s digital era, where efficiency, miniaturisation and effectiveness are imperative, embedded systems present considerable potential. For this purpose, use was made of the ZC706 FPGA and the ADRV9375 development board. Despite various challenges detailed throughout the chapters of this work, the transmission and capture of signals with such an embedded system was established and subjected to a non-linearity external to the system with two power amplifiers. To represent these adverse effects, the pruned Volterra model, in particular the Generalised Memory Polynomial (GMP) model, was used. This model, with its short-term memory approach, proved to be effective in modelling the signal. Identification and validation techniques were used to analyse the effectiveness of the model. The uniform model provided favourable results, with a significant improvement in representing the system non-linearity. In contrast, the manually selected models provided less satisfactory results. The experimental results validated the potential of this study to improve current and future communications systems. The promising prospect of implementing Digital Predistortion functionality directly on the ADRV9375 development board opens up new possibilities for building compact, efficient and cost-effective communications systems, fundamental for moving towards future networks.