THIẾT KẾ TRẠM GỐC-NOD EB CHO 3G WCDMA UMTS 2.1 GIỚI THIỆU
2.4.4.2. Nguyên lý DPD thích ứng
DPD số băng gốc thích ứng là một công nghệ đã chín muồi và đã được chuyển giao từ phòng thí nghiệm và sản phẩm đã được triển khai. Khi kết hợp với các giải thuật giảm công suất đỉnh, DPD cải thiện đáng kể hiệu suất so với các PA sửa méo thuận. Đối với khai thác WCDMA bốn sóng mang, Hiệu suất công suất của chuỗi phát có thể được cải thiện từ 10% đến 18%. Ngoài việc ảnh hưởng lên tiêu thu công suất, hiệu suất công suất còn ảnh hưởng môi trường (giảm khí thải CO2 vào môi trường) và
ảnh hưởng giá thành khai thác. Tiêu thụ công suất thấp hơn sẽ giảm giá thành điện năng. Công nghệ DPD cho phép tích hợp các phần tích cực của BS vào một khối vô tuyến hoàn thiện (RU: RF Unit) trong đó tín hiệu đầu vào là băng gốc số.
Các tầng đầu tại phía đầu vào được định thiên vào chế độ tuyến tính được gọi là chế độ A. Các transistor công suất cao làm việc hiệu suất hơn nhưng trong chế độ ít tuyến tính hơn được gọi là chế độ AB.
Các sơ đồ điều chế phức tạp trong các hệ thống WCDMA có tỷ lệ công suất đỉnh trên công suất trung bình cao dẫn đến méo biên và pha trong các bộ khuếch đại tuyến tính. Méo này thậm chí thể hiện rõ rệt khi mức công suất ra đạt đến bão hòa, Một số bộ khuếch đại lại bị các ảnh hưởng nhớ, nghĩa là tín đầu ra tại một thời điểm cho trước không chỉ bị ảnh hưởng của tín hiệu đầu vào tức thời mà cả lịch sử tín hiệu trước đó. Méo này làm giảm cấp chất lượng và tăng công suất kênh lân cận; nó cũng gây ra phát xạ nhiễu giả.
Hiệu suất bộ khuếch đại phụ thuộc đặc tuyến của các transistor công suất và sơ đồ định thiên. Hiệu suất cải thiện khi công suất ra cao hơn nhưng đồng thời méo cũng tăng nhanh khi mức công suất đạt đến bão hòa. Vì thế tỷ lệ công suất đỉnh trên công suất trung bình cao cũng rất nguy hiểm.
Giải pháp tốt nhất cho MCPA là khai thác các transistror trong chế đô hiệu suất nhưng ít phi tuyến: chế độ AB. Giải pháp này đòi hỏi kỹ thuật tuyến tính hóa để đảm bảo yêu cầu phát xạ nhiễu giả và công suất kênh lân cận.
Hình 2. : Sơ đồ khối của một hệ thống DPD thích ứng hoàn chỉnh
Tín hiệu từ DUC được làm méo trước, được biến đổi từ số vào tương tự, được biến đổi nâng tần vào tần số vô tuyến và được khuếch đại trong bộ khuếch đại công suất. Hình 2.22 cho thấy quan hệ giữa công suất hiệu đầu vào PA và công suất đầu ra PA. Đường cong vào-ra của PA trước khi tuyến tính hóa bị không tuyến tính tại vùng gần bão hòa. DPD buộc đường cong PA trở nên tuyến tính trong một dải công tác đặc thù.
Trước khi vào DAC, các mẫu tín hiệu DUC được nhân với các hệ số phức rút ra từ bảng tra cứu (LUT: Look up Table). Các hệ số LUT (thực hiện chức năng làm méo trước) được cập nhật theo các thay đổi của hành vi PA so với các thay đổi trong lưu lượng, môi trường và ảnh hưởng già đi của linh kiện.
Các giải thuật DPD không nhớ thông thường không phù hợp tốt trong việc xử lý các ảnh hưởng nhớ của PA được tạo ra do các thay đổi động nhanh trong mức công suất trung bình. Để lọai bỏ các ảnh hường này và đồng thời vẫn thực hiện các yêu cầu tuyến tính chặt chẽ của 3GPP, các hãng đã phát triển các giải thuật tuyến DPD với thích ứng nhanh. Để đạt được hiệu suất tối ưu, DPD được kết hợp với giải thuật giảm công suất đỉnh cho phép giảm tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung bình mà không gây hại đến EVM (Error Vector Magnitude: đại lượng vectơ lỗi). Phần cứng bao gồm các DAC, ADC và các transitor công suất LD-MOS đảm bảo tuyến tính cho bốn sóng mang WCDMA trên băng tần 20MHz. Ta có thể dễ ràng thích ứng kiến trúc này với các bộ khuếch đại công suất có các mức công suất ra khác nhau, các công nghệ khuếch đại và các công nghệ bán dẫn vô tuyến mới.
2.4.4.3. Đánh giá hiệu suất
Các kết quả đo cho thấy sự cải thiện hiệu suất đáng kể trong DPD so với các công nghệ sửa méo thuận (Feed-forward technology). Hình 2.24 cho thấy hiệu suất RU của Ericssion đo được phụ thuộc vào Pout. Đo được thực hiện tại nhiệt độ phòng, công suất BTS 40W và sử dụng mô hình đo 1 (TM1: Test Model 1).
Hình 2. : Đường cong hiệu suất RU sử dụng DPD
Hiệu suất tại công suất cực đại (46dBm/40W) là 15%, vì thế công suất DC tiêu thu tương ứng của toàn bộ RU có sử dụng DPD là 270W trong khi đó trường hợp MCPA sửa méo thuận là công suất tiêu thụ là 400W.