Brevet FR3091077A1 — publié le 20200626

Description Titre de l'invention : Dispositif et procédé de linéarisation numérique dans un système de communication [0001] L'invention concerne un procédé et un dispositif permettant une linéarisation numérique (pré-distorsion numérique ou post-distorsion numérique) pour un dispositif d'émission et/ou de réception d'un système de communication comprenant un dispositif ou composant susceptible d'introduire une distorsion dans le signal afin de compenser une distorsion introduite par un composant du dispositif d'émission et/ou de réception. Elle concerne notamment un processus de linéarisation qui peut être mis en oeuvre pour linéariser un émetteur ou un récepteur, par exemple au sein d'un système radio. [0002] Elle se rapporte plus particulièrement aux processus de linéarisation numérique utilisant une approche d'approximation linéaire par morceaux continue connue sous l'abréviation anglo-saxonne CPWL (Canonical Picccwise Linear). [0003] Afin de respecter le bilan de liaison requis dans les systèmes de communication, il est généralement nécessaire d'amplifier le signal à transmettre ou le signal reçu. Cette amplification de signal sc fait habituellement à l'aide d'un amplificateur de puissance analogique. Le design de l'amplificateur utilisé résulte d'un compromis rendement/ linéarité. Plus la linéarité d'un amplificateur de puissance est importante, moins le rendement en puissance de cet amplificateur est bon et inversement. En d'autres termes, plus l'amplificateur est linéaire, plus H consomme de puissance. [0004] Dans le domaine des communications, il existe deux grandes familles de signaux à transmettre : - Lcs signaux dits à enveloppe constante. Ces signaux ont la propriété d'avoir une puissance instantanée constante en fonction du temps. Pour ces types de signaux, il est habituel d'utiliser des amplificateurs à très fort rendement dont la faible linéarité ne perturbe pas le spectre du signal en sortie d'amplificateur ; - Lcs signaux dits à enveloppe non-constante. Ces signaux ont la propriété d'avoir une variation plus ou moins importante de la puissance instantanée en fonction du temps. Pour ces types de signaux, la linéarité de l'étape d'amplification est déterminante, car elle impacte grandement le spectre du signal en sortie d'amplificateur. En effet, le signal à la sortie de l'amplificateur de puissance doit en général respecter un gabarit spectral plus ou moins contraignant, de façon à ne pas brouiller les canaux non utilisés par la transmission. Il est souvent nécessaire d'utiliser des amplificateurs de puissance très linéaires dont le rendement est en général mauvais. [0005] Le processus de linéarisation par pré-distorsion numérique consiste à appliquer une 2 non-linéarité sur un signal en amont d'un amplificateur de puissance de manière à ce que l'association de cette non-linéarité avec la distorsion introduite par l'amplificateur de puissance corresponde à un système linéaire. Il est ainsi possible d'utiliser un amplificateur de puissance ayant un meilleur rendement, tout en tolérant la non linéarité qui lui est associée, car celle-ci est supposée être pré-compensée par le processus de linéarisation. [0006] L'art antérieur divulgue plusieurs méthodes de linéarisation par pré-distorsion numérique ayant chacune leurs avantages et leurs inconvénients. [0007] Une famille de linéarisation met en oeuvre les réseaux de neurones. Les performances de cc type de pré-distorsion sont potentiellement excellentes. En revanche, l'estimation de la pré-distorsion est très longue et demande un apprentissage important, qui s'avère peu compatible avec un processus très flexible et adaptatif. [0008] Une autre technique repose sur les séries de Volterra et ses dérivées/simplifications : les performances de ce type de pré-distorsion sont en général très bonnes, et l'apprentissage peut être réalisé dynamiquement et rapidement. En revanche, l'estimation de la pré-distorsion peut être complexe à implanter car le système est généralement mal conditionné. De plus, les coefficients des polynômes de pré-distorsion ont généralement une grande dynamique rendant encore une fois le système complexe à implanter. [0009] Il existe aussi les approches CPWL : l'apprentissage pour cc type de pré-distorsion peut être réalisé dynamiquement et rapidement. L'avantage des approches CPWL par rapport aux approches de Volterra est que l'implantation est facilitée grâce au fait que le système est mieux conditionné ; de plus, les coefficients ont généralement une dynamique bien plus réduite. En revanche, les performances de linéarisation sont en général moins bonnes (pour un nombre de coefficient donné) car les fonctions de bases utilisées en CPWL génèrent un plancher de bruit large bande potentiellement important. [0010] En dépit des nombreux avantages des approches CPWL, les pré-distorsions nu- mériques développées actuellement sont majoritairement celles basées sur les séries de Volterra et ses dérivées/simplifications pour des raisons de performances. L'implantation en résultant est complexe. [0011] Malgré les avantages qu'elles présentent, les solutions de l'art antérieur ne permettent pas de limiter le plancher de bruit après linéarisation, tout en limitant le nombre de coefficients de pré-distorsion. [0012] La suite de la description utilise l'expression « fonction de distorsion » pour couvrir une fonction de pré-distorsion lorsque la fonction est appliquée sur un signal en amont d'un dispositif non linéaire et une fonction de post-distorsion lorsque la fonction est appliquée sur un signal après passage de ce dernier dans un dispositif non linéaire. 3 [0013] L'invention concerne un procédé pour linéariscr un signal dans un système comprenant au moins un composant susceptible d'introduire une distorsion dans le signal caractérisé en ce qu'on applique au niveau du signal une fonction de distorsion f(z,p) de type CPWL présentant une dérivée en tout point, la fonction f(z,p) étant adaptée à générer une non linéarité (pré-distorsion ou post-distorsion) compensant la non linéarité introduite dans le signal lors de son passage dans le composant susceptible d'introduire une distorsion. [0014] La fonction de distorsion peut être une fonction ayant une dérivée au point zéro. [0015] On effectue une distorsion non linéaire en utilisant une technique de rotation vec- torielle décomposée connue sous l'abréviation anglo-saxonne DVR (Dccomposed Vector Rotation). [0016] Il est possible d'utiliser une fonction quadratique ayant une largeur définie par un paramètre P : [Math.1] pour z -P 2 2 pour lz