KR101683457B1 - Apparatus for digital predistortion in power amplifier considering saturation region and method thereof - Google Patents

Apparatus for digital predistortion in power amplifier considering saturation region and method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR101683457B1
KR101683457B1 KR1020150017539A KR20150017539A KR101683457B1 KR 101683457 B1 KR101683457 B1 KR 101683457B1 KR 1020150017539 A KR1020150017539 A KR 1020150017539A KR 20150017539 A KR20150017539 A KR 20150017539A KR 101683457 B1 KR101683457 B1 KR 101683457B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power amplifier
predistortion
input signal
output signal
saturation region
Prior art date
Application number
KR1020150017539A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20160096283A (en
Inventor
정의림
홍순일
Original Assignee
한밭대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한밭대학교 산학협력단 filed Critical 한밭대학교 산학협력단
Priority to KR1020150017539A priority Critical patent/KR101683457B1/en
Publication of KR20160096283A publication Critical patent/KR20160096283A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101683457B1 publication Critical patent/KR101683457B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/32Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
    • H03F1/3241Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion using predistortion circuits
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/32Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
    • H03F1/3241Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion using predistortion circuits
    • H03F1/3247Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion using predistortion circuits using feedback acting on predistortion circuits
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/32Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
    • H03F1/3211Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion in differential amplifiers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

본 발명은 디지털 전치왜곡 전력 증폭 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전력 증폭기의 입력 및 출력 신호를 이용하여 디지털 전치왜곡을 위한 파라미터를 산출함에 있어 전력 증폭기가 포화 영역에서 동작하는 경우의 입력 및 출력 신호인지를 고려하여 디지털 전치왜곡을 위한 파라미터를 산출하는 것을 특징으로 하는 디지털 전치왜곡 전력 증폭 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 전력 증폭기의 비선형 특성을 보상할 수 있도록 전치왜곡된 신호를 전력 증폭기에 입력하는 디지털 전치왜곡 전력 증폭 장치에 있어서, 입력 신호를 증폭하여 출력하는 전력 증폭기; 상기 전력 증폭기의 입력 신호와 출력 신호 측정치를 이용하여 상기 전력 증폭기에 대한 전치왜곡 파라미터를 산출하는 전치왜곡 산출부; 및 상기 전치왜곡 파라미터를 사용하여 상기 전력 증폭기에 대한 입력 신호를 전치왜곡하는 전치왜곡 적용부를 포함하여 구성되며, 상기 전치왜곡 산출부에서는 상기 전력 증폭기의 입력 신호 및 출력 신호 측정치가 포화(saturation) 영역에 해당하는지 여부를 고려하여 상기 전치왜곡 파라미터를 산출하는 것을 특징으로 하는 디지털 전치왜곡 전력 증폭 장치를 개시하는 효과를 갖는다.
The present invention relates to a digital predistortion power amplifying apparatus and method, and more particularly, to a digital predistortion power amplifying apparatus and method for calculating a parameter for digital predistortion using input and output signals of a power amplifier, And an output signal of the digital predistortion power calculating unit. The present invention relates to a digital predistortion power amplifying apparatus and method.
The present invention relates to a digital predistortion power amplifier for inputting a predistorted signal to a power amplifier so as to compensate for a nonlinear characteristic of the power amplifier, comprising: a power amplifier for amplifying and outputting an input signal; A predistortion calculator for calculating a predistortion parameter for the power amplifier using an input signal and an output signal measurement value of the power amplifier; And a predistortion applying unit for predistorting an input signal to the power amplifier using the predistortion parameter, wherein the predistortion calculating unit calculates a predistortion of the input signal and the output signal of the power amplifier, The predistortion parameter calculating unit calculates the predistortion parameter in consideration of whether or not the digital predistortion power corresponds to the digital predistortion power.

Description

포화 영역을 고려하는 디지털 전치왜곡 전력 증폭 장치 및 방법 {Apparatus for digital predistortion in power amplifier considering saturation region and method thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital predistortion power amplifying apparatus and a digital predistortion power amplifying apparatus,

본 발명은 디지털 전치왜곡 전력 증폭 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전력 증폭기의 입력 및 출력 신호를 이용하여 디지털 전치왜곡을 위한 파라미터를 산출함에 있어 전력 증폭기가 포화 영역에서 동작하는 경우의 입력 및 출력 신호인지를 고려하여 디지털 전치왜곡을 위한 파라미터를 산출하는 것을 특징으로 하는 디지털 전치왜곡 전력 증폭 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a digital predistortion power amplifying apparatus and method, and more particularly, to a digital predistortion power amplifying apparatus and method for calculating a parameter for digital predistortion using input and output signals of a power amplifier, And an output signal of the digital predistortion power calculating unit. The present invention relates to a digital predistortion power amplifying apparatus and method.

최근, 통신 기술의 발달과 통신 서비스의 대중화로 인하여 다양한 통신 시스템이 활용되고 있다. 통신 시스템에서 전력 증폭기(Power Amplifier)는 신호를 송신하기 위한 고전력 신호로 증폭해 주는 필수적인 부품이라고 할 수 있다. 그런데, 통상적으로 전력 증폭기는 비선형(non-linear) 특성으로 인하여 고출력을 낼 수 있는 포화 영역(saturation region)에서 구동하지 못하고 선형 특성을 나타내는 저전력 비포화 영역에서 동작시키게 된다. 비선형 왜곡(non-linear distortion)이 심하면 신호 품질이 저하될 수 있을 뿐만 아니라, 하모닉(harmonic) 신호가 증가하면서 인접 대역에 대한 간섭(interference)이 커질 수 있기 때문이다. 상기 전력 증폭기를 포화 영역이 아닌 저전력의 비포화 영역에서 구동시키는 경우 선형 특성은 확보할 수 있으나, 전력 증폭기의 전력 효율은 10~20% 정도로 낮아지는 문제가 따르게 된다. Recently, various communication systems have been utilized due to the development of communication technology and popularization of communication service. In a communication system, a power amplifier is an essential component to amplify a signal into a high-power signal for transmission. In general, a power amplifier operates in a low power non-saturation region that exhibits a linear characteristic without being driven in a saturation region that can produce high output due to non-linear characteristics. If non-linear distortion is severe, not only the signal quality may be degraded, but also harmonic interference may be increased due to an increase in harmonic signals. When the power amplifier is driven in a non-saturation region of low power rather than in a saturation region, the linear characteristic can be secured, but the power efficiency of the power amplifier is lowered to about 10 to 20%.

이에 대하여, 전력 증폭기의 선형 특성을 개선하고 전력 효율을 개선하기 위한 다양한 선형화 기술들이 제안되고 있는데, 이중 디지털 전치왜곡(Digital Pre-Distortion, DPD) 방식은 간단한 구조와 적은 구성 요소, 적은 구현 비용으로 전력 증폭기를 선형화 하고 전력 효율을 개선할 수 있는 효과적인 기술로 알려져 있다. 디지털 전치왜곡(DPD)은 비선형 전력 증폭기의 역함수에 해당하는 디지털 전치왜곡 특성을 찾아서 이를 이용하여 디지털 신호를 미리 왜곡시켜 줌으로써 비선형 전력 증폭기를 선형화시키는 기술이다. 이에 대하여, 대한민국 공개특허 제 10-2013-0039886호(2013. 4. 23.)에서는 전력 증폭기의 비선형 특성에 의해 왜곡된 성분을 검출하여 전치왜곡하며, 나아가 포락선 검출 방식을 이용하여 궤환 루프의 복조 기능을 수행하는 전치왜곡 장치에 대하여 개시하고 있다.On the other hand, various linearization techniques have been proposed to improve the linear characteristics of the power amplifier and improve the power efficiency. The digital pre-distortion (DPD) method has a simple structure, few components, It is known as an effective technique for linearizing power amplifiers and improving power efficiency. Digital predistortion (DPD) is a technique for linearizing a nonlinear power amplifier by finding the digital predistortion characteristic corresponding to the inverse function of a nonlinear power amplifier and using it to distort the digital signal in advance. On the other hand, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0039886 (March 23, 2013) detects and distorts components distorted by the nonlinear characteristics of the power amplifier, and furthermore, demodulates the feedback loop And a predistortion device which performs a function of the predistorter.

종래 기술에 따라 전력 증폭기 특성 함수의 역함수, 즉 전치왜곡 특성을 산출하기 위해서는 전력 증폭기의 입력 신호와 함께 출력 신호에 대한 정보가 필요하게 되므로 출력 신호의 되먹임(feedback) 신호를 사용하게 된다. 이어서, 상기 전력 증폭기의 입력 신호 및 되먹임 신호에 대하여 복잡한 계산을 수행하는 프로세서를 이용하여, 입릭 신호와 되먹임 신호로부터 전치왜곡 특성을 찾아내는 계산을 수행하게 된다. 보다 구체적으로는 전력 증폭기의 입력 신호와 되먹임 신호에 적응형 알고리즘을 이용하여 전력 증폭기 특성 함수의 역함수를 구성할 수 있는 전치왜곡 계수 값을 산출하게 된다. In order to calculate the inverse function of the power amplifier characteristic function, that is, the predistortion characteristic according to the related art, information about the output signal together with the input signal of the power amplifier is required, so that a feedback signal of the output signal is used. Then, a processor for performing a complex calculation on the input signal and the feedback signal of the power amplifier is used to perform a calculation for finding the predistortion characteristic from the input signal and the feedback signal. More specifically, an adaptive algorithm is used for an input signal and a feedback signal of a power amplifier to calculate a predistortion coefficient value that can constitute an inverse function of a power amplifier characteristic function.

이에 따라, 상기 적응형 알고리즘에서는 다수의 데이터에 대하여 전치왜곡 계수를 조금씩 갱신하면서 점진적으로 산출하고자 하는 전력 증폭기 특성 함수의 역함수를 찾아가는 방식으로 전치왜곡 계수를 산출하게 된다. 충분한 개수의 샘플 데이터에 대하여 적응형 알고리즘을 수행하면 적절한 전치왜곡 계수로 수렴하게 되므로, 이어서 산출된 상기 전치왜곡 계수 값을 적용하여 상기 전력 증폭기에 대한 전치왜곡을 수행하게 된다. Accordingly, in the adaptive algorithm, the predistortion coefficient is calculated in such a manner that the inverse function of the power amplifier characteristic function to be gradually calculated while gradually updating the predistortion coefficient with respect to a plurality of pieces of data. When an adaptive algorithm is performed on a sufficient number of sample data, the distortion is converged to an appropriate predistortion coefficient. Therefore, the predistortion is performed on the power amplifier by applying the calculated predistortion coefficient value.

그런데, 상기한 종래 기술에 따라 전력 증폭기에 대한 디지털 전치왜곡을 실시하는 경우, 비선형 특성이 강하게 나타나는 포화 영역에서의 데이터로 인하여 적응형 알고리즘이 적절한 계수 값으로 수렴하지 못하게 되고 부정확한 계수 값을 산출하는 문제가 발생할 수 있고, 이에 따라 전력 증폭기의 선형화가 적절하게 수행되지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 특히, 포화 영역에서의 데이터의 비중이 커지는 경우 산출되는 전치왜곡 계수 값에서의 영향이 커지면서 전력 증폭기의 선형 특성을 크게 악화시키는 문제가 나타날 수 있다.However, when digital predistortion is performed on the power amplifier according to the above-described conventional technique, the adaptive algorithm fails to converge to an appropriate coefficient value due to the data in the saturation region where the nonlinear characteristic is strong, and an incorrect coefficient value is calculated There arises a problem that the linearization of the power amplifier can not be performed properly. Particularly, when the weight of data in the saturation region is large, the effect on the calculated predistortion coefficient becomes large, and the linear characteristic of the power amplifier may be deteriorated to a great extent.

또한, 종래 기술에 따라 디지털 전치왜곡을 실시하고자 하면 다수의 데이터에 대하여 적응형 알고리즘 등을 이용하여 전치왜곡 계수 값을 산출하게 되므로, 상기 다수의 데이터에 대하여 복잡한 계산을 반복적으로 수행할 수 있는 적절한 장치가 필요하게 되어, 제품의 단가를 상승시키고 전력 증폭기의 크기를 증가시키는 등의 문제가 따를 수 있다.In addition, when digital predistortion is performed according to the related art, a predistortion coefficient value is calculated using an adaptive algorithm or the like for a plurality of data. Therefore, An apparatus is required, which may increase the cost of the product and increase the size of the power amplifier.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 종래 기술에 따라 전력 증폭기를 전치왜곡하는 경우 나타날 수 있는 포화 영역에서의 데이터에 의한 선형 특성의 악화 및 이에 따른 전력 효율의 하락을 방지할 수 있는 전치왜곡 전력 증폭 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a power amplifier, And to provide a predistortion power amplifying apparatus and method capable of preventing a distortion of a power amplifier.

또한, 본 발명은 종래 기술에 따라 전력 증폭기를 전치왜곡하는 경우, 다수의 데이터로부터 전치왜곡 파라미터를 산출함에 따른 계산 복잡도를 개선할 수 있는 전치왜곡 전력 증폭 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a predistortion power amplifying apparatus and method capable of improving the calculation complexity by calculating predistortion parameters from a plurality of data when predistorting a power amplifier according to the prior art.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 측면에 따른 디지털 전치왜곡 전력 증폭 장치는, 전력 증폭기의 비선형 특성을 보상할 수 있도록 전치왜곡된 신호를 전력 증폭기에 입력하는 디지털 전치왜곡 전력 증폭 장치에 있어서, 입력 신호를 증폭하여 출력하는 전력 증폭기; 상기 전력 증폭기의 입력 신호와 출력 신호 측정치를 이용하여 상기 전력 증폭기에 대한 전치왜곡 파라미터를 산출하는 전치왜곡 산출부; 및 상기 전치왜곡 파라미터를 사용하여 상기 전력 증폭기에 대한 입력 신호를 전치왜곡하는 전치왜곡 적용부를 포함하여 구성되며, 상기 전치왜곡 산출부에서는 상기 전력 증폭기의 입력 신호 및 출력 신호 측정치가 포화(saturation) 영역에 해당하는지 여부를 고려하여 상기 전치왜곡 파라미터를 산출하는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a digital predistortion power amplifier for inputting a predistorted signal to a power amplifier so as to compensate for a nonlinear characteristic of the power amplifier, A power amplifier for amplifying and outputting an input signal; A predistortion calculator for calculating a predistortion parameter for the power amplifier using an input signal and an output signal measurement value of the power amplifier; And a predistortion applying unit for predistorting an input signal to the power amplifier using the predistortion parameter, wherein the predistortion calculating unit calculates a predistortion of the input signal and the output signal of the power amplifier, And the predistortion parameter calculating unit calculates the predistortion parameter by considering whether or not the predistortion parameter satisfies a predetermined condition.

여기서, 상기 전치왜곡 산출부에서는, 상기 전력 증폭기에 대한 전치왜곡 파라미터를 산출함에 있어, 상기 전력 증폭기가 포화(saturation) 영역에 해당하는 경우의 입력 신호 및 출력 신호 측정치를 제외할 수 있다.Here, in calculating the predistortion parameter for the power amplifier, the predistortion calculation unit may exclude an input signal and an output signal measurement value when the power amplifier corresponds to a saturation region.

또한, 상기 전치왜곡 파라미터는 상기 전력 증폭기의 특성 함수에 대한 역함수를 구성할 수 있는 계수일 수 있다.In addition, the predistortion parameter may be a coefficient capable of forming an inverse function with respect to a characteristic function of the power amplifier.

또한, 상기 전치왜곡 산출부에서는, 상기 전력 증폭기에 대한 전치왜곡 파라미터를 산출함에 있어, 상기 전력 증폭기가 포화(saturation) 영역에 해당하는 경우의 입력 신호 및 출력 신호 측정치에 대하여 1보다 작은 가중치를 부여할 수 있다.In calculating the predistortion parameter for the power amplifier, the predistortion calculator may assign a weight less than 1 to the input signal and the output signal measurement value when the power amplifier corresponds to a saturation region can do.

또한, 상기 전치왜곡 산출부에서는, 상기 전력 증폭기의 입력 신호 및 출력 신호 측정치가 포화(saturation) 영역에 해당하는지 여부를 판단함에 있어, 입력 신호가 커지더라도 출력 신호가 소정의 기준치 이상 증가하지 못하는 영역을 포화 영역으로 판단할 수 있다.In determining whether the input signal and the output signal measurement value of the power amplifier correspond to a saturation region, the predistortion calculation unit may determine whether the input signal and the output signal measurement value correspond to a region where the output signal does not increase by more than a predetermined reference value Can be determined as a saturated region.

또한, 상기 전치왜곡 산출부에서는, 상기 전력 증폭기의 입력 신호 및 출력 신호 측정치가 포화(saturation) 영역에 해당하는지 여부를 판단함에 있어, 상기 입력 신호가 P1dB에 해당하는 입력 전력보다 큰 경우 포화 영역에 해당하는 것으로 판단할 수 있다.In the predistortion calculation unit, it is determined whether the input signal and the output signal measurement value of the power amplifier correspond to a saturation region. When the input signal is greater than the input power corresponding to P1dB, It can be judged to be applicable.

본 발명의 다른 측면에 따른 전력 증폭 장치에서의 디지털 전치왜곡 방법은, 전력 증폭기의 비선형 특성을 보상할 수 있도록 전치왜곡된 신호를 전력 증폭기에 입력하는 전력 증폭 장치에서의 디지털 전치왜곡 방법에 있어서, 상기 전력 증폭기의 입력 신호와 출력 신호 측정치를 이용하여 상기 전력 증폭기에 대한 전치왜곡 파라미터를 산출하는 전치왜곡 산출 단계; 및 상기 전치왜곡 파라미터를 사용하여 상기 전력 증폭기에 대한 입력 신호를 전치왜곡하는 전치왜곡 적용 단계를 포함하여 구성되며, 상기 전치왜곡 산출 단계에서는 상기 전력 증폭기의 입력 신호 및 출력 신호 측정치가 포화(saturation) 영역에 해당하는지 여부를 고려하여 상기 전치왜곡 파라미터를 산출하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a digital predistortion method in a power amplifying apparatus for inputting a predistorted signal to a power amplifier so as to compensate for a nonlinear characteristic of the power amplifier, A predistortion calculating step of calculating a predistortion parameter for the power amplifier using an input signal and an output signal measurement value of the power amplifier; And a predistortion applying step of predistorting an input signal to the power amplifier using the predistortion parameter. In the predistortion calculation step, an input signal and an output signal measurement value of the power amplifier are saturated, And the predistortion parameter calculating unit calculates the predistortion parameter by taking into account whether or not it corresponds to the region.

여기서, 상기 전치왜곡 산출 단계에서는, 상기 전력 증폭기에 대한 전치왜곡 파라미터를 산출함에 있어, 상기 전력 증폭기가 포화(saturation) 영역에 해당하는 경우의 입력 신호 및 출력 신호 측정치를 제외할 수 있다.Here, in calculating the predistortion parameter for the power amplifier, the predistortion calculating step may exclude an input signal and an output signal measurement value when the power amplifier corresponds to a saturation region.

본 발명에 따르면, 전력 증폭기의 입력 및 출력 신호를 이용하여 디지털 전치왜곡을 위한 파라미터를 산출함에 있어 전력 증폭기가 포화 영역에서 동작하는 경우의 입력 및 출력 신호인지를 고려하여 디지털 전치왜곡을 위한 파라미터를 산출함으로써 전력 증폭기의 선형성과 전력 효율을 개선할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, in calculating parameters for digital predistortion using input and output signals of a power amplifier, parameters for digital predistortion are calculated in consideration of input and output signals when the power amplifier operates in a saturation region The linearity and the power efficiency of the power amplifier can be improved.

또한 본 발명에 따르면, 전력 증폭기의 입력 및 출력 신호를 이용하여 디지털 전치왜곡을 위한 파라미터를 산출함에 있어 전력 증폭기가 포화 영역에서 동작하는 경우의 전력 증폭기 입력 및 출력 신호를 제외하여 디지털 전치왜곡을 위한 파라미터를 산출함으로써 전치왜곡 파리미터 산출을 위한 계산 복잡도를 줄일 수 있다는 효과를 가진다.According to the present invention, in calculating the parameters for digital predistortion using the input and output signals of the power amplifier, the power amplifier input and output signals in the case where the power amplifier operates in the saturation region are excluded, The calculation complexity for calculating the predistortion parameter can be reduced by calculating the parameter.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지털 전치왜곡 전력 증폭 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지털 전치왜곡 전력 증폭 장치에서의 포화 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디지털 전치왜곡 전력 증폭 장치에서의 포화 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 증폭 장치에서의 디지털 전치왜곡 방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 증폭 장치에서의 디지털 전치왜곡 방법의 알고리즘에 대한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 전치왜곡 전력 증폭 장치에서의 출력 신호에 대한 전력 주파수 밀도 측정 그래프이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.
1 is a block diagram of a digital predistortion power amplifier according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a saturation region in a digital predistortion power amplifier according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a saturation region in a digital predistortion power amplifier according to another embodiment of the present invention.
4 is a flowchart of a digital predistortion method in a power amplifying apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart of an algorithm of a digital predistortion method in a power amplifying apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph of a power frequency density measurement for an output signal in a digital predistortion power amplifier according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시예들을 첨부된 도면을 기초로 상세히 설명하고자 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

이하의 실시예는 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.The following examples are provided to aid in a comprehensive understanding of the methods, apparatus, and / or systems described herein. However, this is merely an example and the present invention is not limited thereto.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시 예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intention or custom of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification. The terms used in the detailed description are intended only to describe embodiments of the invention and should in no way be limiting. Unless specifically stated otherwise, the singular form of a term includes plural forms of meaning. In this description, the expressions "comprising" or "comprising" are intended to indicate certain features, numbers, steps, operations, elements, parts or combinations thereof, Should not be construed to preclude the presence or possibility of other features, numbers, steps, operations, elements, portions or combinations thereof.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.It is also to be understood that the terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms, and the terms may be used to distinguish one component from another .

먼저 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 전치왜곡 전력 증폭 장치 및 방법에 대하여 개괄적으로 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 전치왜곡 전력 증폭 장치는 전력 증폭기의 비선형 특성을 보상할 수 있도록 전치왜곡된 신호를 전력 증폭기에 입력하는 디지털 전치왜곡 전력 증폭 장치에 관한 것으로서, 입력 신호를 증폭하여 출력하는 전력 증폭기, 상기 전력 증폭기의 입력 신호와 출력 신호 측정치를 이용하여 상기 전력 증폭기에 대한 전치왜곡 파라미터를 산출하는 전치왜곡 산출부 및 상기 전치왜곡 파라미터를 사용하여 상기 전력 증폭기에 대한 입력 신호를 전치왜곡하는 전치왜곡 적용부를 포함하여 구성될 수 있다. First, a digital predistortion power amplifying apparatus and method according to an embodiment of the present invention will be outlined. The digital predistortion power amplifier according to an embodiment of the present invention is a digital predistortion power amplifier for inputting a predistorted signal to a power amplifier so as to compensate for a nonlinear characteristic of the power amplifier, A predistortion calculator for calculating a predistortion parameter for the power amplifier using an input signal and an output signal measurement value of the power amplifier, and a predistorter for predicting an input signal to the power amplifier using the predistortion parameter, Distorted predistortion applying section.

이때, 상기 전치왜곡 산출부에서는 상기 전력 증폭기의 입력 신호 및 출력 신호 측정치가 포화(saturation) 영역에 해당하는지 여부를 고려하여 상기 전치왜곡 파라미터를 산출할 수 있게 된다. 상기 전력 증폭기가 포화 영역에서 동작하는 경우 전력 증폭기의 비선형 특성이 크게 증가하게 되므로, 상기 전력 증폭기 입력 신호 및 출력 신호가 상기 포화 영역에 해당하는지 여부를 고려하여 상기 전력 증폭기에 대한 전치왜곡 파라미터를 산출하는데 적절하게 반영하여 줌으로써, 산출되는 전치왜곡 파라미터에 의하여 상기 전력 증폭기가 보다 효과적으로 선형화될 수 있게 된다.At this time, the predistortion calculation unit can calculate the predistortion parameter by considering whether the input signal and the output signal measurement value of the power amplifier correspond to a saturation region. Since the nonlinear characteristic of the power amplifier greatly increases when the power amplifier operates in the saturation region, the predistortion parameter for the power amplifier is calculated in consideration of whether the power amplifier input signal and the output signal correspond to the saturation region So that the power amplifier can be more effectively linearized by the calculated predistortion parameter.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 포화 영역을 고려하는 디지털 전치왜곡 전력 증폭 장치 및 방법의 예시적인 실시 형태들을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of a digital predistortion power amplifier and method considering a saturation region according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

우선, 도 1에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지털 전치왜곡 전력 증폭 장치(100)의 구성도를 예시하고 있다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 전치왜곡 전력 증폭 장치(100)는 기저 대역의 디지털 신호를 전치왜곡하고 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 기저 대역 회로부(110)와 전력 증폭기에 대한 전치왜곡 파라미터를 산출하는 전치왜곡 산출부(120), 기저 대역(baseband) 신호를 고주파(RF frequency) 대역으로 주파수 변환하는 주파수 변환부(130), 입력 신호를 고전력(high power) 신호로 증폭하여 주는 전력 증폭기(140) 및 상기 전력 증폭기(140)의 출력 신호 중 일부를 분기하여 되먹임(feedback) 신호를 생성하는 되먹임 신호 분기부(150)를 포함하여 구성될 수 있다.First, FIG. 1 illustrates a configuration diagram of a digital predistortion power amplifier 100 according to an embodiment of the present invention. 1, the digital predistortion power amplifier 100 according to an embodiment of the present invention includes a baseband circuit unit 110 for predistorting a baseband digital signal and converting the digital signal into an analog signal and outputting the analog signal, A predistorter 120 for calculating a predistortion parameter for the amplifier, a frequency converter 130 for frequency-converting a baseband signal into an RF frequency band, a high-power signal And a feedback signal branching unit 150 for branching a part of output signals of the power amplifier 140 to generate a feedback signal.

상기 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지털 전치왜곡 전력 증폭 장치(100)를 보다 자세하게 살펴보면 아래와 같다.Referring to FIG. 1, the digital predistortion power amplifier 100 according to an embodiment of the present invention will be described in more detail as follows.

전치왜곡은 전력 증폭기(140)의 특성 함수의 비선형성을 보상하기 위하여 상기 전력 증폭기(140)의 특성 함수에 대한 역함수를 이용하여 상기 전력 증폭기(140)의 입력 신호를 미리 왜곡(즉 보상)시켜 주는 것을 말한다. 그런데, 통신 시스템에서 사용되는 전력 증폭기(140)는 통상 무선 송출을 위한 고주파(RF frequency) 대역의 신호를 증폭하여 출력하게 되므로, 상기 전력 증폭기(140)의 입력 신호 및 출력 신호는 통상적으로 고주파 신호가 된다.Predistortion may be performed by predistorting (i.e., compensating) the input signal of the power amplifier 140 using an inverse of the characteristic function of the power amplifier 140 to compensate for the non-linearity of the characteristic function of the power amplifier 140 Give something. Since the power amplifier 140 used in the communication system typically amplifies and outputs a signal of an RF frequency band for wireless transmission, the input signal and the output signal of the power amplifier 140 are usually converted into a high frequency signal .

그런데, 디지털 전치왜곡에서는 상기 전력 증폭기(140)의 입력 신호를 디지털 신호 수준에서 전치왜곡하게 되고, 따라서 상기 전력 증폭기(140)에 대한 전치왜곡 파라미터도 디지털 신호 수준에서 생성하게 된다. However, in digital predistortion, the input signal of the power amplifier 140 is predistorted at the digital signal level, and therefore the predistortion parameter for the power amplifier 140 is also generated at the digital signal level.

이에 따라, 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 기저 신호 생성부(112)에서 생성된 디지털 신호는 전치왜곡 적용부(114)를 거치면서 전력 증폭기(140)에 대한 전치왜곡 파라미터를 이용하여 전치왜곡된 후 DAC (digital to analog converter) 등 디지털-아날로그 변환부(116)에서 아날로그 신호로 변환되게 된다. 이어서, up-converter 등 주파수 상향 변환부(132)를 거쳐 고주파(RF frequency) 신호로 변환된 후 전력 증폭기(140)를 통해 증폭되어 출력되게 된다. 1, the digital signal generated by the base signal generator 112 is passed through the predistorter 114 and converted into a predistortion using the predistorter parameter for the power amplifier 140. [ And then converted into an analog signal by a digital-analog converter 116 such as a digital to analog converter (DAC). Then, the signal is converted into an RF frequency signal through a frequency up-converter 132 such as an up-converter, and then amplified through a power amplifier 140 and output.

상기 전치왜곡 적용부(114)에서 적용된 전치왜곡 파라미터가 전력 증폭기(140)의 특성 함수에 대한 역함수를 적절하게 모델링하고 있다면, 상기 전력 증폭기(140)에서 출력되는 신호는 선형성이 좋은 출력 신호를 얻을 수 있게 된다. 이어서, 상기 전력 증폭기(140)의 출력 신호는 방향성 결합기(directional coupler) 등과 같은 되먹임 신호 분기부(150)에 의하여 신호의 일부가 분기(branch)되어 down-converter 등 주파수 하향 변환부(134) 를 통해 기저 대역 주파수의 신호로 변환되게 된다. 다시, ADC (analog to digital converter) 등 아날로그-디지털 변환부(118)를 통해 디지털 신호로 변환되어 전치왜곡 산출부(120)의 저장 장치(124)로 전달되어 저장될 수 있다. If the predistortion parameter applied in the predistortion applying unit 114 appropriately models the inverse of the characteristic function of the power amplifier 140, the signal output from the power amplifier 140 may be an output signal having a good linearity . The output signal of the power amplifier 140 is branched by a feedback signal branching unit 150 such as a directional coupler so that a frequency down-converting unit 134 such as a down- To the baseband frequency. The signal may be converted into a digital signal through an analog-to-digital converter 118 such as an analog-to-digital converter (ADC) and transferred to the storage device 124 of the predistortion calculator 120 and stored.

또한, 상기 전치왜곡 산출부(120)의 저장 장치(124)에는 상기 전치왜곡 적용부(114)에서 출력되어 전력 증폭기(140)의 입력 신호로 사용되는 신호도 저장되어 상기 전력 증폭기(140)에 대한 전치왜곡 파라미터를 산출하는데 사용될 수 있다. 상기 전치왜곡 산출부(120)의 전치왜곡 데이터 처리부(122)에서는 상기 저장 장치(124)에 저장된 전력 증폭기(140)의 입력 신호 및 출력 신호를 이용하여 상기 전력 증폭기의 특성 함수에 대한 역함수를 구성할 수 있는 전치왜곡 파라미터를 산출하게 된다. 예를 들어, 상기 역함수를 소정의 다항식 등으로 표현하는 경우 상기 전치왜곡 파라미터로서 상기 다항식 등에 대한 계수(coefficient)를 산출함으로써, 상기 전력 증폭기(140)에 대한 역함수를 구성하고 그 입력 신호를 적절하게 전치왜곡할 수 있게 된다.Also, a signal used as an input signal of the power amplifier 140, which is output from the predistorter 114, is also stored in the storage device 124 of the predistorter 120, Lt; / RTI > can be used to calculate the predistortion parameter. The predistortion data processor 122 of the predistortion calculator 120 uses the input signal and the output signal of the power amplifier 140 stored in the storage device 124 to construct an inverse function of the characteristic function of the power amplifier The predistortion parameter that can be obtained is calculated. For example, when the inverse function is represented by a predetermined polynomial or the like, an inverse function for the power amplifier 140 is constructed by calculating a coefficient for the polynomial equation or the like as the predistortion parameter, It becomes possible to distort the pre-distortion.

덧붙여, 상기 전력 증폭기(140)의 특성은 시간과 전력, 온도에 따라 변하기 때문에 지속적으로 비선형 특성을 추적하면서 역함수를 찾아야 하고 이를 위해서는 도 1과 같은 전력 증폭기 출력을 다시 되먹임(feedback)하는 회로가 필요하게 된다. In addition, since the characteristics of the power amplifier 140 vary with time, power, and temperature, it is necessary to continuously find the inverse function while tracking the nonlinear characteristic. To this end, a circuit for feedbacking the power amplifier output as shown in FIG. 1 is required .

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 전치왜곡 전력 증폭 장치(100)는 전치왜곡 산출부(120)의 메모리 등 저장 장치(124)에 저장된 입력 신호 및 출력 신호 측정치가 포화 영역에 해당하는지 여부를 고려하여 상기 전치왜곡 파라미터를 산출함으로서, 상기 산출되는 전치왜곡 파라미터 및 이로부터 구성될 수 있는 전력 증폭기(140) 특성 함수의 역함수가 전력 증폭기(140)의 선형 특성을 효과적으로 보상하여 줄 수 있도록 하게 된다.In addition, the digital predistortion power amplifier 100 according to an embodiment of the present invention may be configured such that the input signal and the output signal measurement values stored in the storage device 124 such as the memory of the predistorter 120 correspond to a saturation region The inverse of the calculated predistortion parameter and the characteristic function of the power amplifier 140 that can be formed from the calculated predistortion parameter can effectively compensate the linear characteristic of the power amplifier 140 do.

예를 들어, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 입력 신호의 전력 측정치가 일정량 증가하더라도 출력 신호의 전력 측정치가 소정의 기준치 이상으로 증가하지 못하는 영역을 포화 영역으로 판단할 수 있다. For example, as can be seen from FIG. 2, even if the power measurement value of the input signal increases by a certain amount, a region where the power measurement value of the output signal does not increase beyond a predetermined reference value can be determined as a saturation region.

이러한 경우, 입력 신호의 전력 측정치가 도 2의 Max_W이상으로 증가하는 경우에도 출력 신호의 전력 측정치는 증가하지 못하고 포화 상태가 되므로, 상기와 같은 포화 상태에서는 출력 신호의 비선형 특성이 매우 크게 나타날 수 있어, 포화 상태에서의 입력 신호 및 출력 신호 측정치가 소수만 존재하더라도 그에 따라 산출되는 전치왜곡 파라미터에서의 영향은 매우 크게 나타날 수 있게 된다.In this case, even when the power measurement value of the input signal increases to more than Max_W in FIG. 2, the power measurement value of the output signal does not increase and becomes saturated, so that the nonlinear characteristic of the output signal may be very large in the saturation state Even if only a small number of the input signal and the output signal measurement value in the saturated state are present, the influence on the predistortion parameter calculated accordingly can be very large.

이에 따라서, 본 발명의 일 실시예로서 상기 전력 증폭기(140)에 대한 전치왜곡 파라미터를 산출함에 있어, 상기와 같이 전력 증폭기(140)이 포화 영역에 있는 경우에서의 경우의 입력 신호 및 출력 신호 측정치를 제외함으로써, 그에 따른 전치왜곡 파라미터의 영향을 차단하고 상기 전력 증폭기(140)에서의 선형성을 보다 개선할 수 있게 된다.Accordingly, in calculating the predistortion parameter for the power amplifier 140 as an embodiment of the present invention, the input signal and the output signal measurement value in the case where the power amplifier 140 is in the saturation region, It is possible to block the influence of the predistortion parameter and further improve the linearity in the power amplifier 140. [

또는, 상기 전력 증폭기(140)에 대한 전치왜곡 파라미터를 산출함에 있어, 상기와 같이 전력 증폭기(140)이 포화 영역에 있는 경우의 입력 신호 및 출력 신호 측정치에 대하여 1보다 작은 가중치를 부여함으로써, 입력 신호의 측정치와 출력 신호의 측정치를 고려하되, 그에 따라 전력 증폭기(140)의 비선형 특성이 크게 증가하는 것을 억제하도록 할 수도 있다.Alternatively, in calculating the predistortion parameter for the power amplifier 140, a weight value smaller than 1 may be assigned to the input signal and the output signal measurement value when the power amplifier 140 is in the saturation region, The measured value of the signal and the measured value of the output signal may be taken into account so that the nonlinear characteristic of the power amplifier 140 can be prevented from greatly increasing.

본 발명의 일 실시예로서 도 3에서 볼 수 있는 바와 전력 증폭기(140)의 P1dB(1dB compression point) 이상인 영역을 포화 영역이라고 정의할 수도 있다. 이러한 경우, 도 2의 경우와 비교할 때 포화 영역을 더 넓게 설정함으로써, 전치왜곡 파라미터에서의 비전력 증폭기(140)에서의 선형성을 보다 개선할 수 있게 된다. In an embodiment of the present invention, a region having a P1dB (1 dB compression point) or more of the power amplifier 140 as shown in FIG. 3 may be defined as a saturation region. In this case, by setting the saturation region to be wider as compared with the case of FIG. 2, the linearity in the non-power amplifier 140 in the predistortion parameter can be further improved.

반면, 이러한 경우 상대적으로 포화 영역에서의 입력 신호 및 출력 신호 측정치 데이터가 줄어들게 됨으로써, 상기 포화 영역에서의 선형 특성을 개선하는데 다소 어려움이 발생할 수도 있으므로, 전력 증폭 장치의 특성 및 사용 환경 등을 고려하여 적절한 영역을 포화 영역으로 설정하여 주는 것이 바람직하다.On the other hand, in this case, since the input signal and the output signal measurement value data in the saturation region are relatively reduced, it may be difficult to improve the linear characteristic in the saturation region. Therefore, It is preferable to set an appropriate region as a saturation region.

도 4에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 증폭 장치에서의 디지털 전치왜곡 방법의 순서도를 예시하고 있다. 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 증폭 장치에서의 디지털 전치왜곡 방법은 전력 증폭기(140)의 입력 신호와 그에 대한 출력 신호의 측정치를 얻는 단계(S410), 상기 입력 신호 및 출력 신호 측정치가 포화(saturation) 영역에 해당하는지 여부를 고려하여, 입력 신호와 츨력 신호의 측정치로부터 상기 전력 증폭기(140)에 대한 전치왜곡 파라미터를 산출하는 단계(S420) 및 상기 전치왜곡 파라미터를 사용하여 상기 전력 증폭기(140)에 대한 입력 신호를 전치왜곡하는 단계(S430)를 포함할 수 있다.FIG. 4 illustrates a flowchart of a digital predistortion method in a power amplifier according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the digital predistortion method in the power amplifying apparatus according to an embodiment of the present invention includes a step S410 of obtaining a measured value of an input signal of the power amplifier 140 and an output signal thereto, Calculating (S420) predistortion parameters for the power amplifier (140) from measurements of the input signal and the output signal, taking into account whether the input signal and output signal measurements correspond to a saturation region And predistorting the input signal to the power amplifier 140 using a parameter (S430).

이때, 상기 S420 단계에서는 앞서 살핀 본 발명의 일 실시예에 따른 전치왜곡 전력 증폭 장치에서와 유사하게, 상기 전력 증폭기(140)에 대한 전치왜곡 파라미터를 산출함에 있어 상기 전력 증폭기(140)가 포화(saturation) 영역에 해당하는 경우의 입력 신호 및 출력 신호 측정치를 제외함으로써, 전력 증폭기(140)의 선형 특성을 보다 개선할 수 있다.In calculating the predistortion parameter for the power amplifier 140, the power amplifier 140 may be set to a saturation (for example, the power amplifier 140) in the same manner as in the predistortion power amplifier according to the embodiment of the present invention the linear characteristics of the power amplifier 140 can be further improved by excluding the input signal and the output signal measurement values corresponding to the saturation region.

또는, 상기 S420 단계에서 상기 전력 증폭기(140)에 대한 전치왜곡 파라미터를 산출함에 있어, 상기 전력 증폭기(140)가 포화(saturation) 영역에 해당하는 경우의 입력 신호 및 출력 신호 측정치에 대하여 1보다 작은 가중치를 부여하는 방식으로, 상기 입력 신호 및 출력 신호의 영향을 줄이고 전력 증폭기(140)의 선형 특성을 개선할 수도 있다Alternatively, in calculating the predistortion parameter for the power amplifier 140 in step S420, the power amplifier 140 may measure the input signal and the output signal when the power amplifier 140 corresponds to a saturation region, And may reduce the influence of the input and output signals and improve the linear characteristics of the power amplifier 140 in a weighted manner

이때, 상기 전력 증폭기(140)의 입력 신호 및 출력 신호 측정치가 포화(saturation) 영역에 해당하는지 여부를 판단함에 있어, 입력 신호가 커지더라도 출력 신호가 소정의 기준치 이상 증가하지 못하는 영역을 포화 영역으로 판단하거나, 상기 전력 증폭기(140)의 P1dB를 기준으로 포화 영역을 판단할 수도 있다.At this time, in determining whether the input signal and the output signal measurement value of the power amplifier 140 correspond to a saturation region, a region where the output signal does not increase by more than a predetermined reference value, Or determine the saturation region based on P1dB of the power amplifier 140. [

도 5에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 증폭 장치에서의 디지털 전치왜곡 방법의 알고리즘을 설명하기 위한 순서도가 예시되어 있다. 도 5와 함께 도1을 참조하여 살펴보면, 전치왜곡 데이터 처리부(122)에서 N개의 입력 신호 x(n)과 N개의 피드백 신호 y(n)을 이용하여 전치왜곡 계수 w를 구한다. 이때, 먼저 전치왜곡 계수 값의 갱신을 제한하는 포화 전력의 크기를 max_W 값으로 정하고 전치왜곡 계수 값을 w=[0,...,0]T로 초기화한다. max_W 값은 전력 증폭기(140)의 포화 전력의 크기 값으로 설정하며, 이때 상기 max_W 값은 전력 증폭기(140)의 특성에 따라 다르게 설정하는 것이 바람직하다. 이어서, 측정치의 크기가 max_W 값보다 작은 x(n) 및 이에 대한 y(n)을 이용하여 전치왜곡 계수 값 w를 적응형 알고리즘을 이용하여 구하게 된다. 입력되는 측정치의 전력이 전력 증폭기(140)의 포화 영역에 포함되는 측정치를 이용하여 산출된 전치왜곡 파라미터 (계수 w)를 전치왜곡에 이용하게 되면 입력 신호가 포화 영역에 포함된 경우의 측정치는 물론 포화 영역에 포함되지 않은 측정치에도 영향을 미쳐 선형화가 제대로 이루어지지 않게 된다. 하지만 max_W 값 이하의 샘플들만 이용하여 w값을 갱신하고 max_W 값 이상의 샘플들에서는 w값을 갱신하지 않고 유지하는 방식으로 산출된 w값을 전치왜곡에 적용하는 경우, 포화 영역에 포함되지 않은 측정치들에 대해서는 선형성을 보장할 수 있게 된다. 이와 같이 전치왜곡 계수 w값의 갱신 과정을 제한함으로써 최적의 계수 값(w)을 얻을 수 있으며 이를 입력 신호(x)에 적용하여 전력 증폭기(140)의 비선형성을 효과적으로 보상해줄 수 있는 전치왜곡 신호를 생성할 수 있게 된다. FIG. 5 illustrates a flowchart for explaining the algorithm of the digital predistortion method in the power amplifier according to the embodiment of the present invention. 1, the predistortion data processor 122 obtains a predistortion coefficient w using N input signals x (n) and N feedback signals y (n). At this time, first, the saturation power limiting the update of the predistortion coefficient value is set to the max_W value, and the predistortion coefficient value is initialized to w = [0, ..., 0] T. The max_W value is preferably set to a magnitude value of the saturation power of the power amplifier 140, wherein the max_W value is set differently according to the characteristics of the power amplifier 140. [ Next, the predistortion coefficient value w is obtained by using an adaptive algorithm using x (n) and y (n) whose measured values are smaller than the max_W value. If the predistortion parameter (coefficient w ) calculated by using the measured value of the input measurement value included in the saturation region of the power amplifier 140 is used for predistortion, the measurement value when the input signal is included in the saturation region It also affects the measurement values not included in the saturation region, and the linearization is not properly performed. However, in the case of applying the w value calculated by a method of updating the w value by using only the samples having a max_W value or less and maintaining the w value without updating in the samples having a value of the max_W value or more to the predistortion, The linearity can be guaranteed. By limiting the updating process of the predistortion coefficient w in this manner, an optimum coefficient value w can be obtained and applied to the input signal x to provide a predistortion signal that can effectively compensate the nonlinearity of the power amplifier 140. [ . ≪ / RTI >

보다 구체적인 예를 들어 설명하면 아래와 같다. 먼저, 전치왜곡 적용부(114)를 (2P+1)차 다항식을 이용하여 구현하는 경우, 전치왜곡 적용부(114)의 입력 신호 s(n)과 전치왜곡 적용부(114)의 출력 신호 x(n)은 아래의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.A more specific example is given below. First, when the predistortion applying section 114 is implemented using the (2P + 1) th order polynomial, the input signal s (n) of the predistortion applying section 114 and the output signal x (n) can be expressed by the following equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112015012166466-pat00001

Figure 112015012166466-pat00001

이때, 상기 수학식1에서 두 벡터는 다음과 같이 정의될 수 있다.In this case, in Equation (1), the two vectors may be defined as follows.

Figure 112015012166466-pat00002
Figure 112015012166466-pat00002

전치왜곡 데이터 처리부(122)에서 산출해야 하는 전치왜곡 파라미터는 상기 수학식 1의 다항식에 대한 계수로 구성되는 벡터 w가 된다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예로서 전치왜곡 데이터 처리부(122)에서 w를 구하기 위해 수행하게 되는 과정을 수식으로 설명하면 다음과 같다.The predistortion parameter to be calculated by the predistortion data processing unit 122 becomes a vector w constituted by the coefficients for the polynomial of the above equation (1). Accordingly, the process performed by the predistortion data processor 122 to obtain w as an embodiment of the present invention will be described as follows.

먼저 아래와 같은 초기화 과정을 수행한다.First, perform the following initialization process.

Figure 112015012166466-pat00003
Figure 112015012166466-pat00003

이어서, 전치왜곡 파라미터를 산출하기 위한 적응형 알고리즘을 아래와 같이 수행한다.Next, an adaptive algorithm for calculating the predistortion parameter is performed as follows.

Figure 112015012166466-pat00004
Figure 112015012166466-pat00004

상기한 적응형 알고리즘은 종래 기술에 따르는 RLS (recursive least squares) 알고리즘이다. 상기 알고리즘에서 w를 구하기 위해서는 w의 초기값과 P의 초기값이 필요하다. 따라서, 상기 알고리즘의 초기 동작 단계, 즉 n=1 일 때에는 아무런 정보도 없으므로 w는 모든 원소가 ‘0’인 벡터를 초기값으로 사용하고, P는 (P+1) x (P+1)의 크기를 가지는 단위행렬로 초기화하게 된다. 이어서, n=1,...,N 동안 적응형 알고리즘으로 계산되는 수식 (1)과 수식 (2)에 의해 wP가 갱신되면서 점차 최적의 값에 수렴하게 된다. 하지만, 입력 신호 및 출력 신호의 측정치들 중 포화 전력의 크기보다 큰 측정치 데이터가 존재하는 경우, 상기 데이터로 인해 수렴이 적절하게 이루어지지 못하면서 정확한 w를 구할 수 없게 되면서 포화 영역에 포함하지 않는 경우에도 선형화가 제대로 이루어지지 않는 문제가 나타날 수 있다. The adaptive algorithm described above is a recursive least squares (RLS) algorithm according to the prior art. To obtain w in the algorithm, an initial value of w and an initial value of P are required. Therefore, since there is no information at the initial operation step of the algorithm, that is, when n = 1, w uses a vector whose all elements are '0' as an initial value, and P uses (P + 1) Size initial matrix. Then, w and P are updated by equations (1) and (2) calculated by the adaptive algorithm during n = 1, ..., N, and converge to the optimal value gradually. However, when there is measurement data larger than the saturation power of the measurement values of the input signal and the output signal, the convergence due to the data is not properly performed, so that the accurate w can not be obtained, There may be a problem that the linearization is not performed properly.

이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 증폭기에서의 디지털 전치왜곡 방법에서는 각각의 입력 신호 측정치마다 max_W보다 큰 값인지 작은 값인지 판별하여 w를 갱신할지 혹은 w값을 그대로 유지할 지 결정하게 된다. 즉, 전력 증폭기(140)의 최대 출력 값에 대응하는 입력 신호의 크기가 max_W인 경우, 입력 신호 측정치의 크기가 max_W보다 작은 데이터에 대해서만 수식(1)과 수식(2)를 수행하여 w값을 갱신하며 입력 신호의 크기가 max_W보다 클 경우에는 이전의 w값을 유지하여 포화 영역 이외의 측정 데이터에 대해서 선형성을 보상할 수 있는 전치왜곡 계수 w값을 구하도록 한다. Accordingly, in the digital predistortion method in the power amplifier according to the embodiment of the present invention, it is determined whether each value of the input signal is larger or smaller than max_W, and whether w is updated or w is maintained is determined. That is, when the magnitude of the input signal corresponding to the maximum output value of the power amplifier (140) max_W, a w value of the amplitude of the input signal measured by following the formula (1) and equation (2) only for a small data than max_W When the input signal size is larger than max_W, the previous w value is maintained, and the predistortion coefficient w that can compensate the linearity with respect to the measurement data other than the saturation region is obtained.

또한, 적응형 알고리즘의 경우 전력 증폭기(140)의 비선형성을 선형화하기 위해 지속적으로 전치왜곡 계수 w값을 변화시키게 되는데, 포화 전력 이상의 측정 데이터가 사용되는 경우 오히려 최적치에서 멀어지는 w값을 찾게 되므로 포화 전력 이하의 측정 데이터들만을 이용하여 w값을 갱신하여 포화 영역 이외의 측정 데이터들에 대해서 보다 정확한 w값을 구할 수 있도록 하게 된다. 최종적으로 상기와 같이 산출된 전치왜곡 계수 w는 전치왜곡 적용부(114)에서 전력 증폭기(140)의 입력 신호를 전치왜곡하는데 사용되어 상기 전력 증폭기(140)의 선형 특성을 개선하게 된다.In the adaptive algorithm, in order to linearize the nonlinearity of the power amplifier 140, the predistortion coefficient w is continuously changed. When the measurement data over the saturation power is used, the w value which is far from the optimum value is found. The w value is updated using only the measurement data of less than the power so that a more accurate w value can be obtained for measurement data other than the saturation region. Finally, the predistortion coefficient w calculated as described above is used to predistort the input signal of the power amplifier 140 in the predistorter 114, thereby improving the linear characteristic of the power amplifier 140.

도 6에서는 20MHz 대역폭을 가지는 LTE 신호를 이용하여 본 발명을 적용한 실시 예에서의 전력 주파수 밀도 측정 그래프를 예시하고 있다. 도 6에서의 각 스펙트럼에 대해 설명하면 다음과 같다. 먼저, 전력 증폭기(140)의 입력 신호는 (a)스펙트럼, 어떠한 전치 왜곡도 적용하지 않은 전력 증폭기(140)의 출력은 (b)스펙트럼, 모든 영역에서의 입력 신호 및 출력 신호 측정 데이터들을 이용하여 w값을 갱신하는 방식의 종래 기술에 따른 전치왜곡 방식을 적용했을 때의 전력 증폭기(140) 출력은 (c)스펙트럼, 마지막으로 본 발명의 일 실시예로서 전력 증폭기(140)가 비포화 영역에 있는 경우의 입력 신호 및 출력 신호 측정 데이터들만을 이용하여 w값을 갱신하는 방식을 적용했을 때의 전력 증폭기(140) 출력은 (d)스펙트럼에 해당한다.FIG. 6 illustrates a power frequency density measurement graph according to an embodiment of the present invention using an LTE signal having a bandwidth of 20 MHz. The respective spectra in FIG. 6 will be described as follows. First, the input signal of the power amplifier 140 is amplified using (a) spectrum, the output of the power amplifier 140 without applying any predistortion, (b) spectrum, input signals and output signal measurement data in all regions the output of the power amplifier 140 when the predistorter according to the conventional technique of updating the w value is applied is (c) spectrum, and finally, as an embodiment of the present invention, the power amplifier 140 is placed in the non- The output of the power amplifier 140 when applying the method of updating the w value using only the input signal and the output signal measurement data corresponding to the (d) spectrum corresponds to the spectrum.

도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 포화 영역에 해당하는 경우의 N개의 데이터가 포함되어있을 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 (d) 스펙트럼이 종래 기술에 따른 방법보다 우수한 스펙트럼 성능을 보인다는 것을 확인할 수 있고, 따라서, 본 발명을 적용함으로써 전력 증폭기(140)의 선형 특성이 개선될 수 있음을 명확하게 확인할 수 있다.As can be seen from FIG. 6, when N data corresponding to the saturation region is included, the spectrum (d) according to an embodiment of the present invention shows better spectral performance than the method according to the prior art It can be clearly seen that the linear characteristics of the power amplifier 140 can be improved by applying the present invention.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to illustrate the present invention. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.

100 : 디지털 전치왜곡 전력 증폭 장치
110 : 기저 대역 회로부
112 : 기저 신호 생성부
114 : 전치왜곡 적용부
116 : 디지털-아날로그 변환부
118 : 아날로그-디지털 변환부
120 : 전치왜곡 산출부
122 : 전치왜곡 데이터 처리부
124 : 저장 장치
130 : 주파수 변환부
132 : 주파수 상향 변환부
134 : 주파수 하향 변환부
140 : 전력 증폭기
150 : 되먹임 신호 분기부
100: digital predistortion power amplifying device
110: base band circuit section
112: base signal generator
114: Predistortion application part
116: digital-analog conversion section
118: Analog-to-digital conversion section
120: predistortion calculation section
122: Predistortion data processor
124: Storage device
130: Frequency converter
132: frequency up /
134: frequency down-
140: Power amplifier
150: feedback signal divider

Claims (8)

전력 증폭기의 비선형 특성을 보상할 수 있도록 전치왜곡된 신호를 전력 증폭기에 입력하는 디지털 전치왜곡 전력 증폭 장치에 있어서,
입력 신호를 증폭하여 출력하는 전력 증폭기;
상기 전력 증폭기의 복수의 입력 신호 및 복수의 출력 신호 측정치를 저장한 후, 이를 이용하여 상기 전력 증폭기에 대한 전치왜곡 파라미터를 산출하는 전치왜곡 산출부; 및
상기 전치왜곡 파라미터를 사용하여 상기 전력 증폭기에 대한 입력 신호를 전치왜곡하는 전치왜곡 적용부를 포함하여 구성되며,
상기 전치왜곡 산출부에서는 상기 전력 증폭기의 복수의 입력 신호 및 복수의 출력 신호 측정치를 대비하여 포화(saturation) 영역에 해당하는지 여부를 판단하고, 포화 영역에 해당하는 경우의 입력 신호 및 출력 신호 측정치를 제외하여 상기 전치왜곡 파라미터를 산출하는 것을 특징으로 하는 디지털 전치왜곡 전력 증폭 장치.
A digital predistortion power amplifier for inputting a predistorted signal to a power amplifier so as to compensate for a nonlinear characteristic of the power amplifier,
A power amplifier for amplifying and outputting an input signal;
A predistorter for calculating a predistortion parameter for the power amplifier by storing a plurality of input signals and a plurality of output signal measurements of the power amplifier, And
And a predistortion applying unit for predistorting an input signal to the power amplifier using the predistortion parameter,
The predistortion calculator compares a plurality of input signals of the power amplifier with a plurality of output signal measurements to determine whether or not the signal corresponds to a saturation region, and outputs an input signal and an output signal measurement value corresponding to the saturation region And the predistortion parameter calculating unit calculates the predistortion parameter.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 전치왜곡 파라미터는 상기 전력 증폭기의 특성 함수에 대한 역함수를 구성할 수 있는 계수인 것을 특징으로 하는 디지털 전치왜곡 전력 증폭 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the predistortion parameter is a coefficient that can form an inverse function to a characteristic function of the power amplifier.
제 1항에 있어서,
상기 전치왜곡 산출부에서는,
상기 전력 증폭기에 대한 전치왜곡 파라미터를 산출함에 있어,
상기 전력 증폭기가 포화(saturation) 영역에 해당하는 경우의 입력 신호 및 출력 신호 측정치에 대하여 1보다 작은 가중치를 부여하는 것을 특징으로 하는 디지털 전치왜곡 전력 증폭 장치.
The method according to claim 1,
In the predistortion calculator,
In calculating the predistortion parameter for the power amplifier,
Wherein a weight value smaller than 1 is given to an input signal and an output signal measurement value when the power amplifier corresponds to a saturation region.
제 1항에 있어서,
상기 전치왜곡 산출부에서는,
상기 전력 증폭기의 입력 신호 및 출력 신호 측정치가 포화(saturation) 영역에 해당하는지 여부를 판단함에 있어,
입력 신호가 커지더라도 출력 신호가 소정의 기준치 이상 증가하지 못하는 영역을 포화 영역으로 판단하는 것을 특징으로 하는 디지털 전치왜곡 전력 증폭 장치.
The method according to claim 1,
In the predistortion calculator,
In determining whether an input signal and an output signal measurement value of the power amplifier correspond to a saturation region,
And determines an area where the output signal does not increase by more than a predetermined reference value as a saturated area even if the input signal becomes large.
제 1항에 있어서,
상기 전치왜곡 산출부에서는,
상기 전력 증폭기의 입력 신호 및 출력 신호 측정치가 포화(saturation) 영역에 해당하는지 여부를 판단함에 있어,
상기 입력 신호가 P1dB에 해당하는 입력 전력보다 큰 경우 포화 영역에 해당하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 디지털 전치왜곡 전력 증폭 장치.
The method according to claim 1,
In the predistortion calculator,
In determining whether an input signal and an output signal measurement value of the power amplifier correspond to a saturation region,
And determines that the input signal corresponds to a saturation region when the input signal is greater than the input power corresponding to P1dB.
전력 증폭기의 비선형 특성을 보상할 수 있도록 전치왜곡된 신호를 전력 증폭기에 입력하는 전력 증폭 장치에서의 디지털 전치왜곡 방법에 있어서,
상기 전력 증폭기의 복수의 입력 신호 및 복수의 출력 신호 측정치를 저장한 후, 이를 이용하여 상기 전력 증폭기에 대한 전치왜곡 파라미터를 산출하는 전치왜곡 산출 단계; 및
상기 전치왜곡 파라미터를 사용하여 상기 전력 증폭기에 대한 입력 신호를 전치왜곡하는 전치왜곡 적용 단계를 포함하여 구성되며,
상기 전치왜곡 산출 단계에서는 상기 전력 증폭기의 복수의 입력 신호 및 복수의 출력 신호 측정치를 대비하여 포화(saturation) 영역에 해당하는지 여부를 판단하고, 포화 영역에 해당하는 경우의 입력 신호 및 출력 신호 측정치를 제외하여 상기 전치왜곡 파라미터를 산출하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭 장치에서의 디지털 전치왜곡 방법.
A digital predistortion method in a power amplifier device for inputting a predistorted signal to a power amplifier so as to compensate for nonlinear characteristics of the power amplifier,
A predistortion calculating step of storing a plurality of input signals and a plurality of output signal measurement values of the power amplifier and using the same to calculate a predistortion parameter for the power amplifier; And
And predistorting the input signal to the power amplifier using the predistortion parameter to predistort the input signal to the power amplifier,
In the predistortion calculation step, a plurality of input signals and a plurality of output signal measurement values of the power amplifier are compared to determine whether they correspond to a saturation region, and an input signal and an output signal measurement value corresponding to a saturation region And calculating the predistortion parameter by excluding the predistortion parameter.
삭제delete
KR1020150017539A 2015-02-04 2015-02-04 Apparatus for digital predistortion in power amplifier considering saturation region and method thereof KR101683457B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150017539A KR101683457B1 (en) 2015-02-04 2015-02-04 Apparatus for digital predistortion in power amplifier considering saturation region and method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150017539A KR101683457B1 (en) 2015-02-04 2015-02-04 Apparatus for digital predistortion in power amplifier considering saturation region and method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160096283A KR20160096283A (en) 2016-08-16
KR101683457B1 true KR101683457B1 (en) 2016-12-09

Family

ID=56854299

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150017539A KR101683457B1 (en) 2015-02-04 2015-02-04 Apparatus for digital predistortion in power amplifier considering saturation region and method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101683457B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100873106B1 (en) 2007-04-19 2008-12-09 한국과학기술원 Apparatus and method for amplifying using adaptive predistortion based on the direct learning architecture

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6476677B1 (en) * 2000-08-30 2002-11-05 Skyworks Solutions, Inc. Power amplifier saturation detection and compensation
KR20120056365A (en) * 2010-11-25 2012-06-04 삼성전자주식회사 Digital pre-distortion method and apparatus for performance improvement by limiting level more than saturation level

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100873106B1 (en) 2007-04-19 2008-12-09 한국과학기술원 Apparatus and method for amplifying using adaptive predistortion based on the direct learning architecture

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
비특허 논문1

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160096283A (en) 2016-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101789924B1 (en) Device and method for adaptive digital pre-distortion
JP4255849B2 (en) Power series digital predistorter
JP3690988B2 (en) Predistortion distortion compensation device
US20150043678A1 (en) Scalable digital predistortion system
EP1292019B1 (en) Multiple stage and/or nested predistortion system and method
KR101679230B1 (en) Polynomial digital predistortion apparatus for compensation of non-linear characteristic of power amplifier and the method thereof
US20140333376A1 (en) Scalable digital predistortion system
US9680422B2 (en) Power amplifier signal compensation
US20130162348A1 (en) Adaptive predistortion for a non-linear subsystem based on a model as a concatenation of a non-linear model followed by a linear model
KR101386239B1 (en) Predistorter for compensating of nonlinear distortion and method for the same
Le Duc et al. An adaptive cascaded ILA-and DLA-based digital predistorter for linearizing an RF power amplifier
JP5124655B2 (en) Distortion compensation amplifier
Schoukens et al. Obtaining the preinverse of a power amplifier using iterative learning control
WO2011102177A1 (en) Amplification device and wireless transmission device provided with same, and gain adjusting method for amplification device
US9819318B2 (en) Architecture of a low bandwidth predistortion system for non-linear RF components
KR101683457B1 (en) Apparatus for digital predistortion in power amplifier considering saturation region and method thereof
US9225295B2 (en) Distortion compensation apparatus and distortion compensation method
JP5316325B2 (en) Distortion compensation circuit, radio transmitter using the same, and distortion compensation method
JP5110165B2 (en) Distortion compensation device
JP4939281B2 (en) Amplifier
KR20120054369A (en) Predistorter using memory polynomial model, predistorting method thereof, and system including the predistorter
JP6182973B2 (en) Signal amplification device, distortion compensation method, and wireless transmission device
US8538349B2 (en) Method and device for pre-distorting an exciter and predistortion exciter
JP4170883B2 (en) Nonlinear distortion compensation method and apparatus
KR101464753B1 (en) Method for extracting nonlinear model parameter of wideband signal using narrowband signal, apparatus and method for digital predistortering its using

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant