Etude de la prédistorsion numérique d’amplificateur de puissance pour applications de télécommunication

Study of the digital predistortion of power amplifier for telecommunication applications

• Auteur / Autrice : Léo Giosa
• Direction : Edouard Ngoya, Sébastien Mons
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique des hautes fréquences, photonique et systèmes
• Date : Soutenance le 12/12/2025
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Ingénierie (Limoges ; 2022-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : XLIM (Brive, Limoges, Poitiers ; 2006-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Michel Nébus
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Arnaud Delias
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Myriam Ariaudo, Hmaied Shaiek
• DOI : 10.70675/96966c68z2f67z44c7z9095z8ceee0c875ca

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électronique de puissance

Mémoires numériques de fréquence

Télécommunications

Mots clés libres

Amplificateurs de puissance

Modélisation comportementale

Linéarisation

Prédistorsion numérique

Mémoire non-linéaire

Effets thermiques

GMP

TPM

Power amplifier

Behavioral modeling

Linearization

Digital predistortion

Non-linear memory

Thermal effects

GMP

TPM

Résumé

L'amplificateur de puissance radiofréquence (PA) est le composant critique des chaines d’émission télécom qui impacte à la fois la consommation d'énergie et l’intégrité du signal, et particulièrement face aux schémas de modulations multiporteuses large bande qui présentent un rapport puissance crête/moyenne élevé. Les prédistorteurs numériques conventionnels à temps discret (GMP, DDR) présentent des limitations structurelles puisqu’ils nécessitent une réactualisation temps réel via une boucle d’observation limitative en bande passante. Cette thèse explore une approche alternative basée sur le modèle à temps continu TPM (Two Path Memory) développé au laboratoire XLIM qui, contrairement aux modèles précédents, n’est pas indexé au signal applicatif et permettrait d’envisager une simplification de la voie d’observation à des dynamiques lentes comme la température ou le vieillissement du PA. Ce travail aborde les différentes les approches de modélisation comportementale qui permettent de représenter fidèlement les « effets mémoires » avec un focus particulier sur les approches GMP et TPM. Des bancs de mesures spécifiques ont été réalisés pour extraire les modèles et évaluer leurs performances en présence du PA. Un des résultats essentiels de l’évaluation menée sur un PA Doherty est que le modèle TPM présente des performances équivalentes pour différentes configurations de signaux, en comparaison avec un modèle GMP qui lui est optimisé dans chaque cas. Enfin, des caractérisations du PA en enceinte thermique ont permis de démontrer l’intérêt d’une prise en compte de la température d’environnement dans le linéariseur TPM, afin de maintenir des performances optimales.

The radio frequency power amplifier (PA) within a digital wireless transmitter is a critical component regarding both the energy consumption and the signal quality, especially due to today’s broadband multicarrier modulation methods that generate signals with high peak-to-average power ratio. Because of this, the digital predistortion (DPD) based on discret-time models (GMP) as become a key technique even if they require real-time updating via a bandwidth-limiting observation loop This thesis investigates an alternative approach based on the continuous-time TPM (Two Path Memory) model, developed at the XLIM laboratory, which is not indexed to the application signal and allow consideration of an observation path limited to slow dynamics such as temperature or PA aging. This work addresses the different behavioral modeling approaches for considering “memory effects” with a particular focus on GMP and TPM approaches. Specific measurement benches were carried out to extract the models and evaluate their performance in the presence of the PA. A central result, derived from the evaluation carried out on a Doherty PA, is that the TPM model presents equivalent performances for different signal configurations, in comparison with a GMP model that is optimized in each case. Finally, characterizations of the PA in a thermal chamber have made it possible to demonstrate the interest of taking into account the ambient temperature in the TPM predistorter, in order to maintain optimal performances.