Hårdvarubegränsad kommunikation

 

Forskningsområdesledare: Professor Thomas Eriksson

Våra forskare listas längre ner på sidan.

Om forskningsområdet Hårdvarubegränsad kommunikation

När en trådlös signal passerar genom sändare och mottagare, förvrängs och skadas den av brister i den analoga hårdvaran. Fenomenet kallas ibland ”Dirty RF”, och har fått allt större betydelse under de senaste åren, på grund av ökade krav på kapacitet och kostnadseffektiva lösningar.
 
Några av de viktigaste frågorna inom ”Dirty RF” är:
 
• Icke-linjära och ineffektiva sändare
• Fasbrus i oscillatorer
• I/Q-obalans i modulator- och demodulatorkretsarna
• Cross-talk i MIMO sändare
 
Av dessa frågor har vi arbetat under lång tid med de tre första, och har nu även startat upp forskning inom den fjärde. Nedan diskuteras våra olika forskningsområden kortfattat.

Icke-linjära och ineffektiva sändare

Dekorativ bildAlla sändare är i viss mån icke-linjära, graden varierar med förstärkarens typ och arkitektur. Icke-lineariteten står i direkt motsats till förstärkarens effektivitet, dvs. energiförbrukning. För att göra förstärkaren mer linjär kan den därför drivas i backoff, alltså med låg energiutgång. Förstärkare är dock mest effektiva när de drivs nära sin maximala nivå, med låg backoff.
 
Vi arbetar löpande med detta problem, med fokus på Digital Predistortion (DPD) och signaldesign för högeffektiv förstärkararkitektur (Doherty, Load Modulation;PWM, delta-sigma etc.).

Fasbrus i oscillatorer

Dekorativ bildEn perfekt oscillator svänger på en enda frekvens, men i praktiken lider alla oscillatorer mer eller mindre av fasbrus. Konsekvensen för kommunikationssystemet blir att signalen blir oförutsägbar, vilket gör det svårt att tillverka en bra mottagare.
 
I vår forskning fokuserar vi på olika sätt att analysera och kompensera kommunikationssystem som lider av fasbrus. Det sker exempelvis genom fasbrusmodellering, kapacitetskalkylering, gemensam fasbruskompensation och -detektion samt fasbruskompensation i MIMO-system.

I/Q-obalans i modulator- och demodulatorkretsarna

Modulatorns kretssystem har till uppgift att mixa kommunikationssignalen med två radiofrekvenssignaler som båda har samma nivå och 90 graders fasförskjutning.  I praktiken är det dock svårt att konstruera analoga kretsar med exakt 90 graders fasförskjutning och exakt samma förstärkning. Vi får en I/Q-obalans som leder till signalförvrängning.
 
Vi arbetar med att kompensera alla typer av I/Q-obalans, såsom frekvensberoende förstärkning, I/Q-mixning, icke-linjära effekter etc.

Cross-talk i MIMO-sändare

Dekorativ bildI en flerantennsändare (MIMO-sändare) är cross-talk (d.v.s. att sändarnas signaler stör varandra) oundvikligt. Om detta inte åtgärdas leder det till att de enskilda förstärkarna utsätts för belastning som varierar över tid vilket i sin tur orsakar signalförvrängning. Traditionellt har detta lösts genom att isolatorkretsar lagts till mellan förstärkare och antenner. Sådana lösningar är dock kostsamma i fråga om såväl material som reducerad effektivitet.
 
Vi inleder nu forskning kring att kompensera MIMO cross-talk genom signalbehandling, för att därmed undvika behovet av isolatorkretsar och maximera verkningsgraden av MIMO-sändaren.

Forskningsprojekt

Nonlinear and inefficient power amplifiers

Phase noise in oscillators
 
I/Q imbalance in the modulator and demodulator circuits
 
Cross-talk in MIMO transmitters

Publicerad: to 14 nov 2019.