An important component of the cost of a radio base station comes from to the Power Amplifier driving the array of antennas. The cost can be split in Capital and Operational expenditure, due to the high design and realization costs and low energy efficiency of the Power Amplifier respectively. Both these cost components are related to the Crest Factor of the input signal. In order to reduce both costs, it would be possible to lower the average power level of the transmitting signal, whereas in order to obtain a more efficient transmission, a more energized signal would allow the receiver to better distinguish the message from the noise and interferences. These opposed needs motivate the research and development of solutions aiming at reducing the excursion of the signal without the need of sacrificing its average power level. One of the algorithms addressing this problem is the Peak Cancellation Crest Factor Reduction. This work documents the design of a hardware implementation of such method, targeting a possible future ASIC for Ericsson AB. SystemVerilog is the Hardware Description Language used for both the design and the verification of the project, together with a MATLAB model used for both exploring some design choices and to validate the design against the output of the simulation. The two main goals of the design have been the efficient hardware exploitation, aiming to a smaller area footprint on the integrated circuit, and the adoption of some innovative design solutions in the controlling part of the design, for example the managing of the cancelling pulse coefficients and the use of a time-division multiplexing strategy to further save area on the chip. For the contexts where both the solutions could compete, the proposed one shows better results in terms of area and delay compared to the current methods in use at Ericsson and also provides innovative suggestions and ideas for further improvements. / En komponent som det är viktigt att ta hänsyn till när det kommer till en radiobasstations kostnad är förstärkaren som används för att driva antennerna. Kostnaden för förstärkaren kan delas upp i en initial kostnad relaterad till utveckling och tillverkning av kretsen, samt en löpande kostnad som är relaterad till kretsens energieffektivitet. Båda kostnaderna är kopplade till en egenskap hos förstärkarens insignal, vilken är kvoten mellan signalens maximala effekt och dess medeleffekt, såkallad toppfaktor. För att reducera dessa kostnader så är det möjligt att minska signalens medeleffekt, men en hög medeleffekt förbättrar radioöverföringen eftersom det är lättare för mottagaren att skilja en signal med hög energi från brus och interferens. Dessa två motsatta krav motiverar forskning och utveckling av lösningar för att minska signalens maximala värde utan att minska dess medeleffekt. En algoritm som kan användas för att minska signalens toppfaktor är Peak Cancellation. Den här rapporten presenterar design och hårdvaruimplementering av Peak Cancellation med avsikt att kunna användas av Ericsson AB i framtida integrerade kretsar. Det hårdvarubeskrivande språket SystemVerilog användes för både design och testning i projektet. MATLAB användes för att utforska designalternativ samt för att modellera algoritmen och jämföra utdata med hårdvaruimplementationen i simuleringar. De två huvudmålen med designen var att utnyttja hårdvaran effektivt för att nå en så liten kretsyta som möjligt och att använda en rad innovativa lösningar för kontrolldelen av designen. Exempel på innovativa designlösningar som användes är hur koefficienter för pulserna, som används för reducera toppar i signalen, hanteras och användning av tidsmultiplex för att ytterligare minska kretsytan. I användningsscenarion där båda lösningarna kan konkurrera, visar den föreslagna lösningen bättre resultat när det kommer till kretsyta och latens än nuvarande lösningar som används av Ericsson. Ges också förslag på ytterligare framtida förbättringar av implementationen.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-206079 |
| Date | January 2016 |
| Creators | Bernini, Matteo |
| Publisher | KTH, Skolan för informations- och kommunikationsteknik (ICT) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ICT-EX ; 2016:187 |
Page generated in 0.0021 seconds