KR102048235B1

KR102048235B1 - 무선 통신 시스템에서 디지털 전치 왜곡 장치 및 방법

Info

Publication number: KR102048235B1
Application number: KR1020130039208A
Authority: KR
Inventors: 파벨 마르티노비치; 김재범; 우영윤; 이문우
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2013-04-10
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2019-11-25
Also published as: WO2014168369A1; US20160079932A1; US9654058B2; KR20140122475A

Abstract

본 개시의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 전력 증폭기로 입력되는 신호를 처리하는 디지털 전치 왜곡(digital pre-distortion: DPD) 장치에 있어서, DPD 파라미터들을 이용하여 상기 전력 증폭기로 입력되는 입력 신호를 전치 왜곡하는 DPD 부; 및 상기 전력 증폭기의 입력단과 출력단으로부터 각각 상기 DPD 파라미터들의 추정을 위한 신호들을 캡쳐하고, 상기 캡쳐된 신호들의 피크 신호들을 검출하며, 상기 검출된 피크 신호들을 전력 레벨에 따라 다수의 구간들로 구분하여 저장하고, 상기 다수의 구간들로 구분하여 저장한 피크 신호들을 이용하여 상기 DPD 파라미터들을 추정하고, 상기 추정한 DPD 파라미터들을 상기 DPD 부로 전달하는 신호 처리부를 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 디지털 전치 왜곡 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DIGITAL PRE-DISTORTION IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신 시스템에서 디지털 전치 왜곡(Digital Pre-Distortion : DPD) 장치 및 방법에 대한 것으로서, 특히 안정적으로 DPD를 수행할 수 있는 DPD 장치 및 방법에 대한 것이다.

무선 통신 시스템에서 RF(Radio Frequency) 단에 사용되는 전력 증폭기(Power Amplifier : 이하 PA)는 선형 특성(linear characteristics)이 요구된다. 상기 PA에서 선형 특성은 인접 채널에서 허용 가능한 신호 레벨 뿐만 아니라 작은 오류 벡터 크기(Error Vector Magnitude : EVM)를 제공할 수 있다. 상기 인접 채널에서 허용 가능한 신호 레벨은 예컨대, 인접 채널 누설비(Adjacent Channel Leakage Ratio : ACLR)로 나타낼 수 있다. 상기 ACLR은 중심 채널의 전력과 특정 오프셋(offset) 주파수만큼 떨어진 인접 채널의 전력 간의 차이를 의미하며, PA의 선형성을 나타내는 지표이다.

상기 PA가 높은 효율로 동작할 때마다 PA는 급격하게 비선형적으로 되고, 출력 신호에 왜곡(distortion)을 발생시킨다. DPD 알고리즘은 이러한 출력 신호의 왜곡을 보상하기 위한 것이다.

도 1a 내지 도 1c를 참조하여, 일반적인 DPD 알고리즘의 개념을 설명하기로 한다.

도 1a는 PA의 입력과 출력 간의 이상적인 선형 특성(101)을 나타낸 것이다. 도 1a에서 PA의 입력은 출력과 거의 동일하거나 또는 스케일링 팩터(K)에 의해 다를 수 있다. 도 1b는 실제 PA의 동작에서, 비선형적인 왜곡(103)을 나타낸 것이다. 도 1b에서 PA의 출력은 그 입력과 관련된 함수(F)로 나타낼 수 있다.

도 1b와 같은 비선형적인 왜곡(103)은 대역 내(In-band) 신호 품질을 저하 시키며, 강한 대역 외(Out of band) 왜곡을 유발한다. 이러한 비선형적인 왜곡을 보상하기 위해 DPD 알고리즘은 PA의 출력이 선형적으로 되도록 PA로 입력될 신호를 미리 왜곡한다. 도 1c는 도 1b의 비선형적인 왜곡(103)과 반대되는 왜곡(105)를 입력 신호에 적용하는 예를 나타낸 것이다.

도 2은 PA의 입력에 DPD 부가 결합된 장치의 일 예를 나타낸 것이다.

도 2에서 DPD 부(210)는 입력 신호에 대해 비선형적인 왜곡(203)과 반대되는 왜곡(201)을 PA(230)의 앞 단에서 적용한다. 그러면 PA(230)에서 발생되는 비선형적인 왜곡(203)은 반대되는 왜곡(201)에 의해 보상(제거)되어 PA(230)에서 선형적인 특성(205)을 갖는 신호가 출력된다. 이하 상기 반대되는 왜곡(201)을 전치 왜곡(pre-distortion)이라 칭하기로 한다.

일반적인 DPD 알고리즘은 그 신호 레벨이 느리게 변하는 신호에 대해서는 상기한 예와 같이 신호 왜곡을 쉽게 보상할 수 있다. 그러나 신호 레벨이 급격하게 변하는 신호에 대해서는 신호 왜곡을 안정적으로 보상하지 못하는 것이 당업자에게 잘 알려져 있다. 상기 신호 레벨은 신호의 전력 레벨을 말한다.

일반적으로 도 2의 DPD 부(210)에서는 DPD 알고리즘에 따라 상기 전치 왜곡을 수행하기 위한 DPD 파라미터들이 사용된다. 상기 DPD 파리미터들은 캡쳐된 신호(captured signal)를 이용하여 추정된다. 상기 캡쳐된 신호는 PA의 입력 단 및 출력 단의 양자로부터 캡쳐된 다수의 신호들을 이용할 수 있다. 따라서 DPD의 성능은 상기 캡쳐된 신호에 의존한다.

만약 상기 캡쳐된 신호의 레벨이 매우 낮다면, 전체 범위(full range)에서 신호들의 크기들(magnitudes)에 대해 상기 DPD 부(210)에서 전치 왜곡을 위한 DPD 파라미터들을 추정할 수 없다.

이하 도 3 및 도 4를 참조하여 DPD 알고리즘에서 신호의 최대 크기에 의해 DPD 파라미터들의 추정이 제한되는 DPD 특성을 설명하기로 한다.

도 3에서 상기 캡쳐된 신호의 최대 크기를 참조 번호 301이라 가정하면, 상기 캡쳐된 신호의 최대 크기(301)를 기준으로 상기 DPD 파리미터들이 추정되는 영역(303)과 상기 DPD 파라미터들을 알 수 없는 영역(305)으로 구분된다. 상기 캡쳐된 신호의 최대 크기(maximum magnitude)는 신호의 최대 전력 레벨을 의미한다. 그리고 DPD 알고리즘에서 어떤 신호 레벨(즉 신호 크기)에 대해 추정된 DPD 파라미터들은 그 신호 레벨 보다 작거나 같은(또는 유사한) 전력 레벨을 갖는 신호에 대해 적용될 수 있으며, 그 신호 레벨 보다 큰 전력 레벨을 갖는 신호에 대해서는 적용될 수 없다.

도 4에서 x 축은 시간, y 축은 신호 크기이며, DPD 파라미터들은 시간 축에서 예를 들어 "3" 부분(401)에서 캡쳐된 신호로부터 추정됨을 가정한다. 이 경우 DPD 알고리즘은 "3" 부분(401)의 신호 레벨 보다 작거나 같은 신호 레벨을 갖는 "2, 4, 5, 6" 부분에서는 성공적으로 DPD 파라미터들을 추정할 수 있다. 그러나 "3" 부분(401)의 신호 레벨 보다 큰 신호 레벨을 갖는 "1, 7" 부분(403, 405)에서는 신호의 최대 크기에 의해 제한되는 DPD 특성으로 인해 DPD 파라미터들을 추정할 수 없다.

한편 상기와 같은 제한에서 도 4의 예와 같이 DPD 처리에서 신호 레벨이 급격하게 변화하는 경우에도 안정적으로 DPD 파라미터들을 추정할 수 있는 다양한 DPD 알고리즘들이 제안되고 있다.

기존 DPD 알고리즘에 따른 DPD 장치의 일 예를 설명하면, DPD 장치는 PA의 입력단과 출력단에서 각각 입출력 신호들을 캡쳐한다. 상기 캡쳐된 신호들은 원 신호의 작은 부분(small part)이 캡쳐되며, DPD 장치는 그 캡쳐된 신호들로부터 DPD 파라미터 추출이 유효한 지 여부를 판단하는 유효(validation) 판단을 수행한다. 상기 유효 판단은 장기간(long term) 동안 캡쳐된 신호들의 특성(이하, 장기 특성)과 단기간(short term) 동안 캡쳐된 신호들의 특성(이하, 단기 특성)을 비교하여 수행 될 수 있다. 장기와 단기의 구별은, 예컨대 신호들의 캡쳐 시간에 따라 캡쳐 시간이 일정 시간 이상이면 장기로 구분하고, 캡쳐 시간이 일정 시간 이하이면 단기로 구분할 수 있다. 상기 유효 판단은 신호 레벨(즉 신호 전력), 확률 밀도 함수(PDF) 등을 토대로 수행될 수 있다. 상기 DPD 장치는 캡쳐된 신호들 중에서 상기 유효 판단을 통과한 신호들로부터 DPD 파라미터들을 추정(이하, DPD 파라미터 추정)하여 PA로 입력되는 신호들에 대해 전치 왜곡을 수행한다.

도 5는 기존 DPD 알고리즘에 따른 DPD 장치에서 신호들을 캡쳐하는 일 예를 나타낸 도면으로서, 장기 측정 주기(510)로 DPD 파라미터들의 추정을 위한 신호들이 캡쳐됨을 가정한다. 도 5의 예에서 캡쳐된 신호들은 그 신호 레벨에 따라 높은 신호 레벨을 갖는 신호들(501, 503)과 상대적으로 낮은 신호 레벨을 갖는 신호들(503)로 구분된다. 도 3 및 도 4에서 설명한 신호의 최대 크기 제한을 고려하면, 도 5의 예에서 DPD 장치는 각 장기 측정 주기(510)에서 상대적으로 높은 신호 레벨을 갖는 캡쳐된 신호들(501)은 DPD 파라미터 추정에 유효한 신호로 판단하고, 상대적으로 낮은 신호 레벨을 갖는 캡쳐된 신호들(503)은 DPD 파라미터 추정에 유효하지 않은 신호로 판단한다. 따라서 DPD 장치는 각 장기 측정 주기(510)에서 높은 신호 레벨을 갖는 캡쳐된 신호들(501)만을 이용하여 DPD 파라미터들을 추정한다.

그러나 도 5의 예와 같이 상기 장기 측정 주기로 DPD 파라미터들을 추정하게 되면, 도 5의 참조번호 503과 같이 그 측정 주기 내에서 낮은 신호 레벨을 갖는 구간이 긴 경우, DPD 파라미터들은 적절히 업데이트되지 못할 수 있다.

도 6은 기존 DPD 알고리즘에 따른 DPD 장치에서 신호들을 캡쳐하는 다른 예를 나타낸 도면으로서, 도 6의 예는 도 5의 장기 측정 주기(510) 보다 상대적으로 작은 장기 측정 주기(610a, 610b)로 DPD 파라미터들의 추정을 위한 신호들이 캡쳐됨을 가정한다. 도 6의 예에서 캡쳐된 신호들은 그 신호 레벨에 따라 상대적으로 낮은 신호 레벨을 갖는 신호들(611, 613, 617)과 높은 신호 레벨을 갖는 신호들(615)로 구분된다. 도 6의 예의 경우 장기 측정 주기(610b)에서도 DPD 파라미터 업데이트가 수행될 수 있으므로 도 5의 예 보다 안정적인 DPD 동작을 수행할 수 있다.

그러나 도 6의 예의 경우 장기 측정 주기(610b) 이후의 다음 버스트에서 도 6의 참조번호 619와 같이 높은 신호 레벨을 갖는 신호들이 존재하는 경우, 상기한 신호의 최대 크기 제한으로 인해 안정적인 DPD 동작을 수행할 수 없다.

따라서 DPD 장치에서 캡쳐된 신호들의 신호 레벨이 급격하게 변하는 경우, 상기한 기존 DPD 알고리즘에 의하면, 안정적인 DPD 동작을 보장하기 어려운 문제가 있다. 이 점을 고려하여 신호 레벨에 따른 DPD 파라미터들의 다수의 셋들을 테이블 정보로 저장하고, 신호 레벨에 대응되게 DPD 파라미터들의 셋을 스위칭하여 DPD 동작을 수행하는 DPD 알고리즘이 제안되었다.

그러나 상기 DPD 파라미터들의 셋을 이용하는 DPD 알고리즘은 신호 레벨에 따라 DPD 파라미터들의 셋을 빈번하게 스위칭 하여야 하며, 빈번한 스위칭은 DPD 동작에서 바람직하지 않은 비선형적인 왜곡을 발생시키게 된다. 또한 다수의 셋들의 DPD 파라미터들이 요구되므로 하나의 셋의 DPD 파라미터들을 이용하는 방식에 비해 DPD 장치의 복잡도가 높아진다.

본 발명은 무선 통신 시스템에서 신호 레벨 변화에 대해 안정적으로 DPD를 수행할 수 있는 DPD 장치 및 방법을 제안한다.

또한 본 발명은 무선 통신 시스템에서 신호 레벨 변화에 대해 안정적으로 DPD를 수행하면서 복잡도를 감소시킬 수 있는 DPD 장치 및 방법을 제안한다.

일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 전력 증폭기로 입력되는 신호를 처리하는 디지털 전치 왜곡(digital pre-distortion: DPD) 장치에 있어서, DPD 파라미터들을 이용하여 상기 전력 증폭기로 입력되는 입력 신호를 전치 왜곡하는 DPD 부; 및 상기 전력 증폭기의 입력단과 출력단으로부터 각각 상기 DPD 파라미터들의 추정을 위한 신호들을 캡쳐하고, 상기 캡쳐된 신호들의 피크 신호들을 검출하며, 상기 검출된 피크 신호들을 전력 레벨에 따라 다수의 구간들로 구분하여 저장하고, 상기 다수의 구간들로 구분하여 저장한 피크 신호들을 이용하여 상기 DPD 파라미터들을 추정하고, 상기 추정한 DPD 파라미터들을 상기 DPD 부로 전달하는 신호 처리부를 포함한다.

일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 디지털 전치 왜곡(digital pre-distortion: DPD) 장치가 전력 증폭기로 입력되는 신호를 처리하는 방법에 있어서, 상기 DPD 장치가 상기 전력 증폭기의 입력단과 출력단으로부터 각각 DPD 파라미터들의 추정을 위한 신호들을 캡쳐하는 과정; 상기 DPD 장치가 상기 캡쳐된 신호들의 피크 신호들을 검출하는 과정; 상기 DPD 장치가 상기 검출된 피크 신호들을 전력 레벨에 따라 다수의 구간들로 구분하여 저장하는 과정; 상기 DPD 장치가 상기 다수의 구간들로 구분하여 저장한 피크 신호들을 이용하여 상기 DPD 파라미터들을 추정하는 과정; 및 상기 DPD 장치가 상기 추정된 DPD 파라미터들을 이용하여 상기 전력 증폭기로 입력되는 입력 신호를 전치 왜곡하는 과정을 포함한다.

도 1a 내지 도 1c는 일반적인 DPD 알고리즘의 개념을 개략적으로 설명하기 위한 도면,
도 2은 PA의 입력에 DPD 부가 결합된 장치의 일 예를 나타낸 도면,
도 3 및 도 4는 DPD 알고리즘에서 신호의 최대 크기에 의해 DPD 파라미터들의 추정이 제한되는 DPD 특성을 설명하기 위한 도면,
도 5는 기존 DPD 알고리즘에 따른 DPD 장치에서 신호들을 캡쳐하는 일 예를 나타낸 도면,
도 6은 기존 DPD 알고리즘에 따른 DPD 장치에서 신호들을 캡쳐하는 다른 예를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 DPD 장치의 구성을 나타낸 블록도,
도 8은 도 7에서 피크 처리부(707)의 구성을 나타낸 블록도,
도 9 및 도 10은 도 8에서 피크 검출부(7071)의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 11은 도 8에서 피크 클러스터링 부(7073)의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 12는 도 8에서 피크 선택부(7075)와 피크 버퍼(7077)의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 13 내지 도 16은 본 발명의 실시 예에 따라 DPD 파라미터들의 추정을 위한 피크 신호들이 구간별로 저장되어 결합되는 예들을 나타낸 도면,
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 DPD 방법을 나타낸 순서도,
도 18 및 도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 DPD 장치의 성능 실험 결과를 설명하기 위한 도면.

하기에서 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 DPD 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 DPD 장치는 전력 증폭기(100)의 입력단(7a)과 출력단(7b)에서 각각 DPD 파라미터 추정을 위한 신호들을 캡쳐하기 위한 신호 캡쳐부(703), 상기 캡쳐된 신호들이 DPD 파라미터 추정에 유효한 신호인 지 여부를 판단하는 유효 판단부(705)를 포함한다. 또한 상기 DPD 장치는 본 발명의 실시 예에 따라 상기 캡쳐된 신호들 중 유효한 신호로 판단된 신호들의 피크들을 검출하고, 상기 검출된 피크들을 전력 레벨에 따라 다수의 구간으로 구분하며, 상기 전력 레벨에 따라 구분된 피크 신호들을 구간 별로 저장하는 피크 처리부(707)를 포함한다. 상기 유효 판단부(705)는 캡쳐된 신호들의 신호 품질, 도 3 및 도 4에서 설명한 신호 레벨 제한 중 적어도 하나를 이용하여 유효 여부를 판단할 수 있다. 이때 상기 신호 품질을 이용한 판단은 미리 정해진 임계값 보다 높은 품질을 갖는 신호들만을 유효한 신호로 판별하는 방식으로 수행될 수 있다.

상기 피크 처리부(707)는 구간 별 피크 신호들을 저장하기 위한 다수의 버퍼들을 포함할 수 있으며, 상기 다수의 버퍼들에서 상기 구간 별 피크 신호들은 주기적으로 또는 비주기적으로 업데이트된다. 그리고 업데이트된 구간별 피크 신호들은 상기 피크 처리부(707)에서 결합되어 파라미터 추정부(709)로 전달 된다. 도 7에서 상기 구간별로 업데이트되고, 결합된 피크 신호들은 상기 피크 처리부(707)로부터 DPD 파라미터들을 추정하는 파라미터 추정부(709)로 전달되고, 상기 파라미터 추정부(709)는 결합된 피크 신호들로부터 DPD 파라미터들을 추정하여 DPD 부(701)로 전달한다. 그러면 DPD 부(701)는 상기 추정된 DPD 파라미터들을 이용하여 입력 신호에 대해 전치 왜곡을 수행한다. 도 7의 DPD 장치(700)에서 DPD 부(701)와 신호 처리를 위한 나머지 구성 요소들(703, 705, 707, 709)은 구체적인 설명을 위해 다수의 기능 블록으로 구분하여 설명하였으나, 그 구성 요소들은 하나 또는 복수의 기능 블록으로 구현될 수 있다. 예를 들어 하기 도 7의 DPD 부(701)를 제외한 나머지 구성 요소들은 하나의 신호 처리부로 구현될 수 있다.

도 8은 도 7에서 피크 처리부(707)의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 8을 참조하면, 피크 처리부(707)는 피크 검출부(7071), 피크 클러스터링 부(7073), 피크 선택부(7075), 피크 버퍼(7077), 그리고 결합부(7079)를 포함한다. 만약 유효하게 캡쳐된 신호들이 도 9의 예와 같다면, 상기 피크 검출부(7071)는 도 10의 예와 같이 캡쳐된 신호들의 모든 피크들(① 내지 ⑨)을 검출한다. 상기 피크 클러스터링 부(7073)은 전력 레벨에 따라 미리 정해진 개수의 다수의 구간들로 상기 검출된 피크 신호들을 구분한다. 도 11은 예컨대, 검출된 피크 신호들을 전력 레벨에 따라 3 개의 구간(1101, 1103, 1105)으로 구분한 일 예를 나타낸 것으로서, 제1 구간(1101)에는 제1 피크 신호들(①, ④, ⑧)이 속하고, 제2 구간(1103)에는 제2 피크 신호들(②, ⑥, ⑦)이 속하고, 제3 구간(1105)에는 제3 피크 신호들(③, ⑤, ⑨)이 속하는 예를 도시한 것이다. 도 8에서 피크 선택부(7075)는 상기 설정된 구간 개수에 대응되는 제1 내지 제n 피크 선택부(7075-1, ..., 7075-n)을 포함하며, 피크 버퍼(7077)은 상기 설정된 구간 개수에 대응되는 제1 내지 제n 피크 버퍼(7077-1, ..., 7077-n)을 포함한다. 본 발명의 실시 예에서 상기 피크 신호들을 구분하는 구간의 개수는 미리 정해진 개수로 설정되거나 또는 DPD 동작 상태에 따라 가변적으로 설정될 수 있다. 이하 본 발명의 실시 예에서는 설명의 편의상 구간의 개수를 3 개로 가정하기로 한다. 그러나 본 발명에서 구간의 개수가 3 개로 한정되는 것은 아님에 유의하여야 할 것이다.

상기 피크 클러스터링 부(7073)에서 구분된 전력 레벨에 따라 예컨대, 제1 구간(1101)에 속하는 제1 피크 신호들(①, ④, ⑧)은 제1 피크 선택부(7075-1)에서 각각 선택되어 제1 피크 버퍼(7077-1)에 저장된다. 도 12의 예는 제1 피크 신호들(①, ④, ⑧)이 각각 제1 구간의 피크 신호로 선택되어(1201, 1203, 1205) 제1 피크 버퍼(7077-1)에 저장되는(1207)는 동작을 도식적으로 나타낸 것이다. 도시되지는 않았으나 제2 구간(1103)에 속하는 제2 피크 신호들(②, ⑥, ⑦)과 제3 구간(1105)에 속하는 제3 피크 신호들(③, ⑤, ⑨)은 동일한 동작을 통해 각각 제2 피크 버퍼와 제3 피크 버퍼에 저장된다.

그리고 도 13의 예와 같이 상기한 동작에 따라 제1 내지 제3 피크 버퍼에 저장된 구간별 피크 신호들(1301, 1303, 1305)은 도 8의 결합부(7079)에서 결합되어 파라미터 추정부(709)로 전달되고, 파라미터 추정부(709)는 결합된 신호를 이용하여 DPD 파라미터들(1309)를 추정한다. 상기 결합부(7079)에서 결합된 신호는 파라미터 추정부(709)에서 예컨대, 최소 제곱 방식(Least square solution)(1307)을 이용하여 DPD 파라미터들(1309)을 추정한다.

다른 실시 예로 도 14의 예와 같이 제1 내지 제3 피크 버퍼에 저장된 구간별 피크 신호들(1401, 1403, 1405)과 도 7의 유효 판단부(705)에서 출력된 총 캡쳐된 신호(total captured signals)(1407)는 도 8의 결합부(7079)에서 결합되며, 파라미터 추정부(709)에서 그 결합된 신호는 최소 제곱 방식(Least square solution)(1407)을 이용하여 DPD 파라미터들(1409)을 추정할 수 있다. 상기 다른 실시 예에서 제1 내지 제3 피크 버퍼에 저장된 구간별 피크 신호들(1401, 1403, 1405)은 이전 캡쳐된 신호에서 검출된 피크 신호들을 포함할 수 있다.

그리고 상기 추정된 DPD 파라미터들은 DPD 부(701)로 전달되어 입력 신호에 대해 전치 왜곡이 수행된다. 상기한 본 발명의 실시 예와 같이 상기 캡쳐된 신호들을 전력 레벨에 따라 다수의 구간으로 구분하여 처리하면, 캡쳐된 신호들의 레벨이 급격하게 변하는 경우에도 그 변화된 레벨의 피크 신호들을 검출하여 처리할 수 있으므로 안정적인 DPD 파라미터들의 추정이 가능하다.

즉 본 발명의 실시 예에 따라 피크 버퍼(7077)는 전력 레벨에 따라 구간별 피크 신호들을 구분하여 저장할 수 있으며, 캡쳐 신호들에 대한 처리가 수행될 때마다 피크 신호들은 구간 별로 업데이트될 수 있다. 예를 들어 이전 시점에 제1 내지 제3 구간의 피크 신호들이 모두 업데이트되었으나, 다음 시점에 도 15의 예와 같이 캡쳐된 신호들로부터 제1 구간(1501)의 피크 신호들만 검출된 경우, 도 16의 예와 같이 제2 및 제3 구간(1503, 1505)의 피크 신호들은 이전 시점에 신호들(즉 이전 시점에 해당 구간에서 검출된 피크 신호들(1603, 1605))이 동일하게 유지되어 재사용되며, 제1 구간(1501)의 피크 신호들(1601)만 업데이트될 수 있다. 이 경우 상기 피크 신호들(1601, 1603, 1605)이 결합되며, 최소 제곱 방식(Least square solution)(1607)을 이용하여 DPD 파라미터들(1609)이 동일하게 추정될 수 있다.

상기한 구성의 DPD 장치는 무선 통신 시스템에서 RF 신호의 증폭을 수행하는 송신기, 리피터(repeater) 등에 적용될 수 있다.

도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 DPD 방법을 나타낸 순서도로서, 도 7을 참조하여 도 17의 DPD 방법을 설명하기로 한다.

도 17을 참조하면, 1701 과정에서 신호 캡쳐부(703)는 PA(100)의 입력 단(7a)과 출력 단(7b)에서 각각 DPD 파라미터 추정을 위한 신호들을 캡쳐한다. 여기서 상기 캡쳐 동작은 주기적으로 수행되거나 또는 DPD 파라미터들의 업데이트가 필요한 경우에 수행될 수 있다. 1703 과정에서 유효 판단부(705)는 신호 품질, 레벨 제한 등의 조건을 토대로 상기 캡쳐된 신호들 중에서 DPD 파라미터 추정에 유효한 신호들을 판단한다. 그리고 1705 과정에서 피크 처리부(707)는 상기 캡쳐된 신호들 중에서 유효한 신호들로 판단된 신호들에 대해 피크 신호들을 검출하고, 1707 과정에서 상기 검출된 피크 신호들을 전력 레벨에 따라 다수의 구간으로 구분하여 저장한다. 이후 1709 과정에서 구간 별 피크 신호들은 해당 레벨의 신호가 캡쳐될 때마다 업데이트되며, 파라미터 추정부(709)는 구간별 피크 신호들이 결합된 신호를 이용하여 DPD 파라미터들을 추정한다. 이후 1711 과정에서 DPD 부(701)는 상기한 과정에 따라 추정된 DPD 파라미터들을 이용하여 입력 신호에 대해 전치 왜곡을 수행한다.

따라서 상기한 구성의 본 발명에 의하면, 캡쳐된 신호들의 레벨이 급격하게 변하는 경우에도 안정적인 DPD 파라미터들의 추정이 가능하며, 어떤 측정 주기에 높은 레벨을 갖는 신호가 캡쳐되지 않는 경우에도 전체 범위의 신호 레벨(크기)에 대한 DPD 파라미터들의 추정이 가능하며, DPD 파라미터 추정을 위한 측정 주기에 영향을 받지 않는다.

또한 상기한 구성의 본 발명에 의하면, 배경 기술에서 설명한 것처럼 다수의 셋들의 DPD 파라미터들을 요구되지 않으므로 신호 레벨에 따른 DPD 파라미터 셋의 스위칭이 요구되지 않으며, 신호 레벨이 급격하게 변하는 경우에도 안정적인 DPD 동작을 수행하면서도 DPD 장치의 복잡도를 감소시킬 수 있다.

도 18 및 도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 DPD 장치의 성능 실험 결과를 설명하기 위한 도면으로서, 이는 신호 레벨이 급격하게 변하는 상황을 가정한 것이다.

하기 <표 1>은 본 성능 실험에서 본 발명의 실시 예에 따른 DPD 장치의 동작 조건을 나타낸 것으로서, 이는 예컨대, LTE(Long Term Evolution) 시스템에서 주파수 할당(Frequency Assignment : FA) 개수가 1개이고, 테스트 신호가 10MHz 신호인 경우를 가정한 것이다.

동작 주파수	879 MHz
테스트 신호	10 MHz LTE
FA 개수	1
출력 전력	43 dBm (3dB back off)

도 18은 상기한 실험 조건에서 기존 DPD 장치를 통해 전치 왜곡을 수행한 경우, 시스템의 출력 스펙트럼을 나타낸 것으로서, 도 18을 참조하면, 낮은 신호 레벨에서 DPD 파라미터들이 추정된 후, 높은 신호 레벨로 신호 레벨이 급격하게 변한 경우, DPD 동작이 안정적으로 수행되지 못함을 알 수 있다.

반면 도 19은 상기한 실험 조건에서 본 발명의 실시 예에 따른 DPD 장치를 통해 전치 왜곡을 수행한 경우, 시스템의 출력 스펙트럼을 나타낸 것으로서, 도 19를 참조하면, 신호 레벨에 따른 구간 별로 버퍼에 저장된 전체 범위의 신호들을 통해 DPD 파라미터들이 추정되므로 낮은 신호 레벨에서 높은 신호 레벨로 급격하게 신호 레벨이 변하는 경우에도, DPD 동작이 안정적으로 수행됨을 알 수 있다.

Claims

무선 통신 시스템에서 전력 증폭기로 입력되는 신호를 처리하는 디지털 전치 왜곡(digital pre-distortion: DPD) 장치에 있어서,
DPD 파라미터들을 이용하여 상기 전력 증폭기로 입력되는 입력 신호를 전치 왜곡하는 DPD 부; 및
상기 전력 증폭기의 입력단과 출력단으로부터 각각 상기 DPD 파라미터들의 추정을 위한 신호들을 캡쳐하고, 상기 캡쳐된 신호들의 피크 신호들을 검출하며, 상기 검출된 피크 신호들을 전력 레벨에 따라 다수의 구간들로 구분하여 저장하고, 상기 다수의 구간들로 구분하여 저장한 피크 신호들을 이용하여 상기 DPD 파라미터들을 추정하고, 상기 추정한 DPD 파라미터들을 상기 DPD 부로 전달하는 신호 처리부를 포함하는 DPD 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 신호 처리부는 상기 검출된 피크 신호들을 상기 다수의 구간들로 구분하여 저장하기 위한 다수의 버퍼들을 포함함을 특징으로 하는 DPD 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 구간들로 구분하여 저장한 피크 신호들은 상기 다수의 구간들 별로 업데이트 됨을 특징으로 하는 DPD 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 신호 처리부는 상기 다수의 구간들로 구분하여 저장한 피크 신호들을 결합하여 상기 DPD 파라미터들을 추정함을 특징으로 하는 DPD 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 구간들의 개수는 미리 설정됨을 특징으로 하는 DPD 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 구간들의 개수는 상기 DPD 장치의 동작 상태에 따라 가변적으로 설정됨을 특징으로 하는 DPD 장치.
무선 통신 시스템에서 디지털 전치 왜곡(digital pre-distortion: DPD) 장치가 전력 증폭기로 입력되는 신호를 처리하는 방법에 있어서,
상기 DPD 장치가 상기 전력 증폭기의 입력단과 출력단으로부터 각각 DPD 파라미터들의 추정을 위한 신호들을 캡쳐하는 과정;
상기 DPD 장치가 상기 캡쳐된 신호들의 피크 신호들을 검출하는 과정;
상기 DPD 장치가 상기 검출된 피크 신호들을 전력 레벨에 따라 다수의 구간들로 구분하여 저장하는 과정;
상기 DPD 장치가 상기 다수의 구간들로 구분하여 저장한 피크 신호들을 이용하여 상기 DPD 파라미터들을 추정하는 과정; 및
상기 DPD 장치가 상기 추정된 DPD 파라미터들을 이용하여 상기 전력 증폭기로 입력되는 입력 신호를 전치 왜곡하는 과정을 포함하는 신호 처리 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 저장하는 과정은 상기 DPD 장치가 상기 검출된 피크 신호들을 상기 다수의 구간들에 대응되는 다수의 버퍼들에 구분하여 저장하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 저장하는 과정은 상기 DPD 장치가 상기 다수의 구간들로 구분하여 저장한 피크 신호들을 상기 다수의 구간들 별로 업데이트하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 추정하는 과정은 상기 DPD 장치가 상기 다수의 구간들로 구분하여 저장한 피크 신호들을 결합하여 상기 DPD 파라미터들을 추정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 다수의 구간들의 개수는 미리 설정됨을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 다수의 구간들의 개수는 상기 DPD 장치의 동작 상태에 따라 가변적으로 설정됨을 특징으로 하는 신호 처리 방법.