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Dans tous les systèmes de communication, il est nécessaire d’amplifier le signal à l’émission afin de garantir la couverture et de compenser l’atténuation due à la propagation. Cette fonction est réalisée par un bloc dénommé amplificateur de puissance ou Power Amplifier en anglais (PA). Dans les systèmes actuels et futurs 5G, avec l’utilisation accrue du principe de formation ou beam forming en anglais, le nombre de PA nécessaires augmentera d’une façon significative.

Sur le papier, la fonction réalisée par le PA est très simple, il s’agit juste d’une multiplication simple du signal d’entrée \(x[n\)] par un gain \(a\).

Cependant en pratique, un grand nombre d’aspects doivent être pris en compte notamment le phénomène de non-linéarité. En effet, un modèle plus réaliste du PA est donné par l’expression polynomiale suivante:

Il est également assez souvent nécessaire de prendre en compte l’effet mémoire, ainsi la sortie \(y[n\)] ne dépend pas juste de l’entrée \(x[n\)] mais également de ses valeurs dans les périodes précédentes. Ces phénomènes non-linéaires peuvent causer une dégradation très importante de la qualité du signal utile et aussi perturber les usagers dans les bandes adjacentes.

Pour compenser ces phénomènes, les concepteurs font assez souvent recours à des techniques de correction numériques dites technique de pré-distorsion ou Digital Pre-Distortion en anglais (DPD). Le principe est assez simple aussi sur la papier, il s’agit d’ajouter une fonction non-linéaire en amont du PA tel que le produit des deux fonctions se rapproche autant que possible de la fonction idéale. Une modélisation précise du PA est nécessaire afin de garantir une bon fonctionnement de la DPD.

Un autre phénomène qui doit également pris en considération est la variabilité des PA qui peut être causée par la variation lors de fabrication, de la tension d’alimentation et de la température ou Process, Voltage and Temperature (PVT) en anglais. Ces variations PVT ont un impact significatif sur le fonctionnement du PA, on peut ainsi avoir une grande différence entre le modèle estimé lors de la phase de conception et le modèle réel de chacun des amplificateurs fabriqués.

L’objectif de ce projet est d’étudier l’impact de la variabilité matérielle du point de vue de la modélisation des PAs notamment, pour chaque PA, identifier s’il existe une corrélation entre les différents termes de son modèle estimé. Ce travail s’inscrit dans un travail de recherche de pointe sur un sujet innovant combinant des domaines de l’électronique, la modélisation mathématique non-linéaire et l’analyse statistique.

Les tâches principales du projet seront:

Le rendu attendu est:

Fortement recommandé: un environnement Linux (Ubuntu ou Debian) avec les logiciels suivants :