KR20140115800A - Wideband signal transmitter including power amplifier model - Google Patents

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KR20140115800A KR1020130030941A KR20130030941A KR20140115800A KR 20140115800 A KR20140115800 A KR 20140115800A KR 1020130030941 A KR1020130030941 A KR 1020130030941A KR 20130030941 A KR20130030941 A KR 20130030941A KR 20140115800 A KR20140115800 A KR 20140115800A
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Abstract

The present invention introduces a wideband signal transmission apparatus including an equivalent model of a power amplifier for linearizing non-linear characteristics of the power amplifier included in the transmitting device by the predistortion of a baseband. The wideband signal transmission apparatus includes a predistorter, a digital-to-analog converter, a modulator, the power amplifier, a demodulator, an analog-to-digital converter, a virtual power amplifier unit, and an adaptive algorithm migration unit.

Description

전력증폭기 모델을 포함하는 광대역 신호 송신장치{Wideband signal transmitter including power amplifier model} [0001] The present invention relates to a wideband signal transmitter including a power amplifier model,

본 발명은 광대역 신호를 송신하는 광대역 신호 송신장치에 관한 것으로, 특히, 송신장치에 포함된 전력증폭기의 비선형 특성을 기저대역의 전치왜곡에 의해 선형화하기 위한 전력증폭기의 등가모델을 포함하는 광대역 신호 송신장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a broadband signal transmitting apparatus for transmitting a wideband signal and, more particularly, to a broadband signal transmitting apparatus including an equivalent model of a power amplifier for linearizing a nonlinear characteristic of a power amplifier included in a transmitting apparatus by baseband predistortion ≪ / RTI >

오늘날 고속 데이터통신에 대한 수요가 증가함에 따라 차세대 통신시스템들은 주파수 당 데이터 밀도를 높이려는 시도와 함께, 보다 넓은 주파수 대역을 사용하는 방향으로 점차 변화되고 있다. 주파수 당 데이터 밀도를 높이기 위해, 256 QAM(Quadrature Amplitude Modulation; 직교진폭변조) 등의 더 높은 변조차수를 사용하거나 여러 개의 안테나를 사용해 동일 주파수에 동시에 여러 데이터 스트림을 전송하는 등의 방법이 제안되어 적용되고 있다. 주파수 대역의 경우 기존의 무선 LAN 규격인 802.11n은 최대 40MHz의 대역을 사용했으나, 차세대 규격인 802.11ac는 최대 160MHz까지의 대역을 사용하고 있다. As the demand for high speed data communication increases, the next generation communication systems are gradually changing to use a wider frequency band with an attempt to increase the data density per frequency. In order to increase the data density per frequency, a method of using a higher modulation order such as 256 QAM (Quadrature Amplitude Modulation) or transmitting several data streams at the same frequency simultaneously using several antennas has been proposed . For the frequency band, 802.11n, which is the existing wireless LAN standard, used the maximum 40MHz band, but the next generation 802.11ac uses the band up to 160MHz.

주파수 당 데이터 밀도를 높이는 방식들은 공통적으로 더 높은 품질의 송신신호를 필요로 한다. 현재 송신신호의 품질 개선이 효과적이지 못한 이유는 여러 가지가 있지만 높은 전력으로 송신할 때 전력증폭기(Power Amplifier)의 비선형성이 주된 원인이 된다. 이 문제를 해결하기 위해 여러 다양한 선형화 기법들이 연구되어 왔다. 최근에는 디지털 전치왜곡 기법이 주목받고 있으며 실제로 상용화된 제품에도 적용되고 있다. Methods of increasing data density per frequency commonly require higher quality transmitted signals. There are many reasons why the improvement of the quality of the transmitted signal is not effective at present, but the nonlinearity of the power amplifier is a main factor in transmitting at a high power. A variety of linearization techniques have been studied to solve this problem. In recent years, digital predistortion techniques have been attracting attention and are being applied to commercialized products.

도 1은 종래의 송신장치의 구성을 나타낸다. 1 shows a configuration of a conventional transmitting apparatus.

도 1을 참조하면, 송신장치(100)는, 전치왜곡기(110), 디지털 아날로그 변환기(120), 변조기(130), 전력증폭기(140), 복조기(150), 아날로그 디지털 변환기(160) 및 적응 알고리즘 이행 유닛(170)을 포함한다. 1, a transmitter 100 includes a predistorter 110, a digital-to-analog converter 120, a modulator 130, a power amplifier 140, a demodulator 150, an analog-to-digital converter 160, And an adaptive algorithm fulfillment unit 170.

송신신호(x(n))는 디지털 아날로그 변환기(120) 및 변조기(130)를 거쳐 전력증폭기(140)로 전달되어 외부로 전송된다. 전술한 바와 같이 전치왜곡기(110)는 전력증폭기(140)의 비선형 특성을 보완하기 위하여 사용되는데, 적응 알고리즘 이행 유닛(170)에 의해 그 특성이 결정된다. 적응 알고리즘 이행 유닛(170)은 비선형 특성을 가지는 전력증폭기(140)로부터 출력되는 신호를 복조기(150)와 아날로그 디지털 변환기(160)를 통해 수신한 후 수신된 피드백 신호를 전치왜곡기(110)를 통과한 송신신호(y(n))와 비교하여 디지털 전치왜곡기(110)의 특성을 결정한다. The transmission signal x (n) is transmitted to the power amplifier 140 via the digital-to-analog converter 120 and the modulator 130 and is transmitted to the outside. As described above, the predistorter 110 is used to compensate for the nonlinear characteristics of the power amplifier 140, and its characteristics are determined by the adaptive algorithm implementation unit 170. The adaptive algorithm transition unit 170 receives a signal output from the power amplifier 140 having a nonlinear characteristic through the demodulator 150 and the analog-digital converter 160 and outputs the received feedback signal to the predistorter 110 And compares the transmitted signal y (n) with the transmitted signal y (n) to determine the characteristics of the digital predistorter 110.

각각의 구성요소들 사이에 연결된 선이 굵은 것은 송수신되는 신호가 복소신호(complex signal)인 것을 의미하며 가는 선은 리얼신호(real signal)인 것을 의미하며, 이하의 설명에서도 특별한 언급이 없는 한 동일하게 적용된다. The thick lines connected between the respective components mean that the signals transmitted and received are complex signals, and the thin lines indicate real signals, and unless otherwise specified, Lt; / RTI >

전력증폭기(140)의 비선형성에 의해 송신신호(x(n))의 신호대역에 비해 최소 3배 이상으로 대역이 확장된 신호(x(n))를 생성하므로, 대역이 확장된 신호를 에일리어싱(aliasing) 없이 통상의 적응 알고리즘 이행 유닛(170)에 전달하기 위해서는 아날로그 디지털 변환기(160)의 샘플링 속도가 매우 높아야 한다. 변환기의 샘플링 속도가 높다는 것은 변환기의 구조가 복잡할 뿐만 아니라 전력의 소비도 상당하므로, 이러한 아날로그 디지털 변환기를 사용하는 것에는 상당한 문제가 있다.
The signal x (n) whose band is extended at least three times as much as the signal band of the transmission signal x (n) due to the nonlinearity of the power amplifier 140 is generated so that the band extended signal is aliased the sampling rate of the analog-to-digital converter 160 must be very high in order to pass it to the normal adaptation algorithm transition unit 170 without any aliasing. The high sampling rate of the converter is not only complicated in the structure of the converter, but also consumes a lot of power, so there is a serious problem in using such an analog-to-digital converter.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 송신장치에 포함된 전력증폭기의 비선형 특성을 기저대역의 전치왜곡에 의해 선형화하기 위한 전력증폭기의 등가모델을 포함하는 광대역 신호 송신장치를 제공하는 것에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a broadband signal transmitting apparatus including an equivalent model of a power amplifier for linearizing nonlinear characteristics of a power amplifier included in a transmitting apparatus by predistortion of a baseband.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면(one aspect)에 따른 광대역 신호 송신장치는 전치왜곡기, 디지털 아날로그 변환기, 변조기, 전력증폭기, 복조기, 아날로그 디지털 변환기, 가상 전력증폭기 유닛 및 적응알고리즘 이행 유닛을 포함한다. 상기 전치왜곡기는 기저대역 디지털 송신 데이터를 전치 왜곡하여 전치왜곡신호를 생성한다. 상기 디지털 아날로그 변환기는 상기 전치왜곡신호를 아날로그 신호로 변환한다. 상기 변조기는 상기 디지털 아날로그 변환기로부터 출력되는 아날로그 신호를 변조한다. 전력증폭기는 상기 변조기로부터 출력되는 신호를 증폭하여 RF 송신신호를 생성한다. 상기 복조기는 상기 RF 송신신호를 복조한다. 상기 아날로그 디지털 변환기는 상기 복조기로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 상기 가상 전력증폭기 유닛은 상기 전치왜곡신호 및 상기 디지털 신호를 이용하여 피드백신호를 생성한다. 상기 적응알고리즘 이행 유닛은 상기 기저대역 디지털 송신 데이터, 상기 전치왜곡신호 및 상기 피드백신호를 이용하여 상기 전치왜곡기를 설정하는 제1제어신호를 생성한다.
According to one aspect of the present invention, there is provided a wideband signal transmission apparatus including a predistorter, a digital-to-analog converter, a modulator, a power amplifier, a demodulator, an analog-to-digital converter, a virtual power amplifier unit, . The predistorter predistortes the baseband digital transmission data to generate a predistortion signal. The digital-to-analog converter converts the predistortion signal into an analog signal. The modulator modulates an analog signal output from the digital-to-analog converter. The power amplifier amplifies a signal output from the modulator to generate an RF transmission signal. The demodulator demodulates the RF transmission signal. The analog-to-digital converter converts an analog signal output from the demodulator into a digital signal. The virtual power amplifier unit generates the feedback signal using the predistortion signal and the digital signal. The adaptive algorithm assignment unit generates a first control signal for setting the predistorter using the baseband digital transmission data, the predistortion signal, and the feedback signal.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 일면(another aspect)에 따른 광대역 신호 송신장치는 전치왜곡기, 디지털 아날로그 변환기, 변조기, 전력증폭기, 복조기, 아날로그 디지털 변환기, 가상 전력증폭기 유닛 및 적응알고리즘 이행 유닛을 포함한다. 상기 전치왜곡기는 기저대역 디지털 송신 데이터를 전치 왜곡하여 전치왜곡신호를 생성한다. 상기 디지털 아날로그 변환기는 상기 전치왜곡신호를 아날로그 신호로 변환한다. 상기 변조기는 상기 디지털 아날로그 변환기로부터 출력되는 아날로그 신호를 변조한다. 상기 전력증폭기는 상기 변조기로부터 출력되는 신호를 증폭하여 RF 송신신호를 생성한다. 상기 복조기는 상기 RF 송신신호를 복조한다. 상기 아날로그 디지털 변환기는 상기 복조기로부터 출력되는 아날로그 신호를 낮은 중간주파수 대역의 신호인 low-IF 디지털 신호로 변환한다. 상기 가상 전력증폭기 유닛은 상기 전치왜곡신호 및 상기 low-IF 디지털 신호를 이용하여 피드백신호를 생성한다. 상기 적응알고리즘 이행유닛은 상기 기저대역 디지털 송신 데이터, 상기 전치왜곡신호 및 상기 피드백신호를 이용하여 상기 전치왜곡기를 설정하는 제1제어신호를 생성한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a broadband signal transmission apparatus including a predistorter, a digital-to-analog converter, a modulator, a power amplifier, a demodulator, an analog-digital converter, a virtual power amplifier unit, Unit. The predistorter predistortes the baseband digital transmission data to generate a predistortion signal. The digital-to-analog converter converts the predistortion signal into an analog signal. The modulator modulates an analog signal output from the digital-to-analog converter. The power amplifier amplifies a signal output from the modulator to generate an RF transmission signal. The demodulator demodulates the RF transmission signal. The analog-to-digital converter converts an analog signal output from the demodulator into a low-IF digital signal that is a signal of a low intermediate frequency band. The virtual power amplifier unit generates the feedback signal using the predistortion signal and the low-IF digital signal. The adaptive algorithm assignment unit generates a first control signal for setting the predistorter using the baseband digital transmission data, the predistortion signal, and the feedback signal.

본 발명에 따른 광대역 신호 송신장치는, 출력 신호의 EVM 품질 및 스펙트럼 특성을 개선하기 위해 적용되는 디지털 전치 왜곡기를 저비용으로 구현할 수 있게 해주는 장점이 있으며, 기존 방식으로는 디지털 전치 왜곡기를 위해 피드백을 위한 아날로그 회로와 더불어 매우 높은 속도의 ADC가 필요했으나, 제안된 방식을 적용하면 직접 변환 혹은 low-IF 방식의 아날로그 피드백 회로를 사용할 때, 매우 낮거나 혹은 임의의 시점에 수집한 적은 수의 데이터로도 디지털 전치 왜곡기를 설계할 수 있는 장점이 있다. 또한 상당히 높은 비용 및 전력 소모가 필요한 ADC의 비용 및 전력소모를 현저히 낮출 수 있다는 장점도 있다.
The broadband signal transmission apparatus according to the present invention has an advantage in that a digital predistorter applied to improve EVM quality and spectral characteristics of an output signal can be implemented at a low cost. In the conventional method, for a digital predistorter, In addition to the analog circuitry, a very high-speed ADC was required, but the proposed approach would allow a very low or even small amount of data collected at any time when using a direct conversion or low-IF analog feedback circuit There is an advantage that a digital predistorter can be designed. It also has the advantage of significantly lowering the cost and power consumption of ADCs, which require significant cost and power consumption.

도 1은 종래의 송신장치의 구성을 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 전력증폭기 모델을 포함하는 광대역 신호 송신장치의 일 실시예이다.
도 3은 본 발명에 따른 전력증폭기 모델을 포함하는 광대역 신호 송신장치의 다른 일 실시예이다.
도 4는 유한 개의 다항식을 이용하는 전력증폭기 모델을 설명한다.
도 5는 에일리어싱을 의도적으로 발생시킨 유한 개의 다항식을 이용하는 전력증폭기 모델을 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 광대역 신호 송신장치의 성능을 비교한 컴퓨터 모의실험 데이터이다.
1 shows a configuration of a conventional transmitting apparatus.
2 is a block diagram of a broadband signal transmitter including a power amplifier model according to an embodiment of the present invention.
3 is another embodiment of a broadband signal transmitting apparatus including a power amplifier model according to the present invention.
Figure 4 illustrates a power amplifier model using finite polynomials.
5 illustrates a power amplifier model using a finite number of polynomials intentionally generating aliasing.
6 is computer simulation data comparing the performance of the broadband signal transmitting apparatus according to the present invention.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. In order to fully understand the present invention and the operational advantages of the present invention and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings, which are provided for explaining exemplary embodiments of the present invention, and the contents of the accompanying drawings.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

통상적인 전치왜곡기를 설계하기 위해서는 에일리어싱(aliasing) 되지 않은 상태의 송수신 신호 샘플이 필요하다. 3차까지의 왜곡을 고려하는 전치왜곡기의 경우, 송신신호 및 피드백신호의 대역 폭은 원래 신호의 3배까지 확장 가능하다. 예를 들면 신호 대역이80MHz 대역인 경우 240MHz까지 전치왜곡 및 전력증폭기의 왜곡에 의해 대역이 확장되고, 이를 디지털 영역에서 표현하기 위해서는 최소 240MHz의 아날로그 디지털 변환기(Analog to Digital Convertor; ADC) 및 디지털 아날로그 변환기(Digital to Analog Convertor; DAC)가 필요하다. 만일 아날로그 필터의 천이(transition)를 추가로 고려하면 더 빠른 속도의 ADC/DAC가 필요하다. In order to design a conventional predistorter, it is necessary to sample transmission and reception signals that are not aliased. For a predistorter that takes distortion into the third order, the bandwidth of the transmit and feedback signals can be extended to three times the original signal. For example, when the signal band is 80 MHz band, the bandwidth is extended to 240 MHz by predistortion and distortion of the power amplifier. In order to express it in the digital domain, a minimum 240 MHz analog to digital converter (ADC) A digital to analog converter (DAC) is required. If further consideration is given to the transition of the analog filter, a faster ADC / DAC is needed.

DAC의 경우에는 전치왜곡 된 신호를 전력증폭기까지 전달해야 하므로 샘플링 속도를 감소시킬 수 있는 여지가 없으나, ADC의 경우에는 낮은 샘플링 속도로도 전력증폭기에서 발생한 왜곡에 대한 정보를 충분히 얻을 수 있다는 것을 보장할 수 있다면 낮은 샘플링 속도로도 전치왜곡기를 설계할 수 있다. In the case of a DAC, there is no room for decreasing the sampling rate because the predistorted signal needs to be transmitted to the power amplifier. However, in the case of the ADC, it is ensured that information about the distortion occurring in the power amplifier can be sufficiently obtained even at a low sampling rate If possible, a predistorter can be designed with a low sampling rate.

본 발명에서 제안하는 방안은, 우선 낮은 샘플링 속도로 수집된 피드백신호를 사용하여 전력증폭기의 모델을 추정한 후, 추정된 전력증폭기 모델을 사용해 생성된 가상의 전력증폭기 출력신호를 사용하여 통상의 전치왜곡기 설계 알고리즘을 적용하는 두 단계로 이루어진다. 전력증폭기의 모델이 얻어진 후의 과정은 기존의 전치왜곡기 기법을 직접적으로 적용 가능하므로 여기에서는 전력증폭기 모델 추정에 대해 보다 상세히 기술한다. The present invention proposes a method of estimating a power amplifier model using a feedback signal collected at a low sampling rate and then using a virtual power amplifier output signal generated by using the estimated power amplifier model, And a distortion algorithm design algorithm. Since the conventional predistorter technique can be applied directly after the model of the power amplifier is obtained, the power amplifier model estimation will be described in detail here.

먼저 제안하는 광대역 신호 송신장치의 예에 대하여 설명하고, 광대역 신호 송신장치의 이론적인 설명은 이후에 한다. 본 발명에서 제안하는 광대역 신호 송신장치는 직접변환방식과 Low-IF 방식으로 크게 구분할 수 있으며, 이를 순서대로 설명한다. First, an example of the proposed broadband signal transmission apparatus will be described, and the theoretical description of the broadband signal transmission apparatus will be described later. The broadband signal transmission apparatus proposed by the present invention can be largely divided into a direct conversion system and a low-IF system, which will be described in order.

도 2는 본 발명에 따른 전력증폭기 모델을 포함하는 광대역 신호 송신장치의 일 실시예이다. 2 is a block diagram of a broadband signal transmitter including a power amplifier model according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 직접변환방식의 광대역 신호 송신장치(200)는, 전치왜곡기(210), DAC(220), 변조기(230), 전력증폭기(240), 복조기(250), ADC(260), 적응알고리즘 이행 유닛(270) 및 가상 전력증폭기 유닛(280)을 포함한다. Referring to FIG. 2, the direct conversion type wideband signal transmission apparatus 200 includes a predistorter 210, a DAC 220, a modulator 230, a power amplifier 240, a demodulator 250, an ADC 260 An adaptive algorithm implementation unit 270, and a virtual power amplifier unit 280. [

전치왜곡기(210)는 기저대역 디지털 송신 데이터(x(n))를 전치 왜곡(pre-distortion)하여 전치왜곡신호(y(n))를 생성한다. DAC(220)는 전치왜곡신호(y(n))를 아날로그 신호로 변환한다. 변조기(230)는 DAC(220)로부터 출력되는 아날로그 신호를 변조(modulation)한다. 전력증폭기(240)는 변조기(230)로부터 출력되는 신호를 증폭하여 RF 송신신호를 생성한다. The predistorter 210 pre-distorts the baseband digital transmission data x (n) to generate the predistortion signal y (n). The DAC 220 converts the predistortion signal y (n) into an analog signal. The modulator 230 modulates an analog signal output from the DAC 220. The power amplifier 240 amplifies the signal output from the modulator 230 to generate an RF transmission signal.

복조기(250)는 전력증폭기(240)로부터 출력되는 RF 송신신호를 복조(de-modulation)한다. ADC(260)는 복조기(250)로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호(z(kL))로 변환한다. 가상 전력증폭기 유닛(280)은 전치왜곡신호(y(n)) 및 디지털 신호(z(kL))를 이용하여 피드백신호(

Figure pat00001
)를 생성한다. 적응알고리즘 이행 유닛(270)은 기저대역 디지털 송신 데이터(x(n)), 전치왜곡신호(y(n)) 및 피드백신호(
Figure pat00002
)를 이용하여 전치왜곡기(210)를 설정하는 제1제어신호(CON1)를 생성한다. The demodulator 250 demodulates an RF transmission signal output from the power amplifier 240. The ADC 260 converts the analog signal output from the demodulator 250 into a digital signal z (kL). The virtual power amplifier unit 280 uses the predistortion signal y (n) and the digital signal z (kL)
Figure pat00001
). The adaptive algorithm implementation unit 270 receives the baseband digital transmission data x (n), the predistortion signal y (n)
Figure pat00002
) To generate the first control signal CON1 for setting the predistorter 210. [

가상 전력증폭기 유닛(280)은, 전력증폭기 모델(281), 다운샘플러(282) 및 모델추정기(283)를 포함한다. The virtual power amplifier unit 280 includes a power amplifier model 281, a down sampler 282, and a model estimator 283.

전력증폭기 모델(281)은 제2제어신호(CON2)에 응답하여 내부 파라미터(parameter)를 결정하고, 전치왜곡신호(y(n))를 이용하여 피드백신호(

Figure pat00003
)를 생성한다. 내부 파라미터에 대해서는 후술한다. 다운샘플러(282)는 피드백신호(
Figure pat00004
)를 다운 샘플링(down sampling)한 신호(
Figure pat00005
)를 생성한다. 모델추정기(283)는 전치왜곡신호(y(n)), 다운샘플러의 출력신호(
Figure pat00006
) 및 디지털 신호(z(kL)) 중 적어도 2개의 신호를 이용하여 제2제어신호(CON2)를 생성한다. The power amplifier model 281 determines an internal parameter in response to the second control signal CON2 and outputs the feedback signal y (n) using the predistortion signal y (n)
Figure pat00003
). The internal parameters will be described later. The down sampler 282 receives the feedback signal
Figure pat00004
) Down-sampled
Figure pat00005
). The model estimator 283 receives the predistortion signal y (n), the down sampler output signal
Figure pat00006
) And a digital signal z (kL), to generate a second control signal CON2.

여기서 변조기(230)와 전력증폭기(240) 사이 및 전력증폭기(240)와 복조기(250) 사이에서 송수신되는 신호는 리얼 신호이고, 나머지 구성요소들 사이에서 송수신되는 신호는 복소신호이다. The signals transmitted and received between the modulator 230 and the power amplifier 240 and between the power amplifier 240 and the demodulator 250 are real signals and the signals transmitted and received between the remaining components are complex signals.

상술한 바와 같이, ADC(260)의 샘플링 속도는 DAC(220)의 샘플링 속도에 비해 낮다. As described above, the sampling rate of the ADC 260 is lower than the sampling rate of the DAC 220.

전력증폭기 모델(281)은 복수의 다항식을 기반으로 하여 설정되며, 제2제어신호(CON2)는 다항식에 포함된 복수의 계수의 값을 결정하며, 자세한 내용은 후술한다. 모델추정기(283)는 전치왜곡신호(y(n)) 및 디지털 신호(z(kL))에 최소 자승기법(method of least squares)을 적용하여 제2제어신호(CON2)를 생성하거나, 전치왜곡신호(y(n)), 다운샘플러(282)의 출력신호(

Figure pat00007
) 및 디지털 신호(z(kL))에 최소자승기법을 적용하여 제2제어신호(CON2)를 생성한다. The power amplifier model 281 is set based on a plurality of polynomials, and the second control signal CON2 determines the values of a plurality of coefficients included in the polynomial. Details will be described later. The model estimator 283 generates a second control signal CON2 by applying a method of least squares to the predistortion signal y (n) and the digital signal z (kL) The signal y (n), the output signal of the down sampler 282
Figure pat00007
) And a digital signal z (kL) to generate a second control signal CON2.

여기서, 복조기(250) 및 ADC(260)는 가상 전력증폭기 유닛(280)을 구성하는 전력증폭기 모델(281)이 설정된 후에는 사용되지 않는다. 이렇게 함으로써, 전력의 소비를 최소한으로 할 수 있으며, 이후의 전치왜곡기 설정에는 실제의 전력증폭기(240)의 출력신호를 이용하는 것이 아니라 전력증폭기 모델(281)의 출력을 이용한다. Here, the demodulator 250 and the ADC 260 are not used after the power amplifier model 281 constituting the virtual power amplifier unit 280 is set. By doing so, power consumption can be minimized, and the output of the power amplifier model 281 is used instead of using the output signal of the actual power amplifier 240 for the subsequent predistorter setting.

도 2는 직접변환방식을 구현한 것이고 이하의 설명에서는 Low-IF 방식에 대하여 설명한다.
FIG. 2 shows a direct conversion scheme implemented. In the following description, the Low-IF scheme will be described.

도 3은 본 발명에 따른 전력증폭기 모델을 포함하는 광대역 신호 송신장치의 다른 일 실시예이다. 3 is another embodiment of a broadband signal transmitting apparatus including a power amplifier model according to the present invention.

도 3을 참조하면, Low-IF 방식의 광대역 신호 송신장치(300)는, 전치왜곡기(310), DAC(320), 변조기(330), 전력증폭기(340), 복조기(350), ADC(360), 적응알고리즘 이행 유닛(370) 및 가상 전력증폭기 유닛(380)을 포함한다. 3, a low-IF broadband signal transmission apparatus 300 includes a predistorter 310, a DAC 320, a modulator 330, a power amplifier 340, a demodulator 350, an ADC 360, an adaptive algorithm transition unit 370, and a virtual power amplifier unit 380.

전치왜곡기(310)는 기저대역 디지털 송신 데이터(x(n))를 전치 왜곡하여 전치왜곡신호(y(n))를 생성한다. DAC(320)는 전치왜곡신호(y(n))를 아날로그 신호로 변환한다. 변조기(330)는 DAC(320)로부터 출력되는 아날로그 신호를 변조한다. 전력증폭기(340)는 변조기(330)로부터 출력되는 신호를 증폭하여 RF 송신신호를 생성한다. The predistorter 310 predistortes the baseband digital transmission data x (n) to produce a predistortion signal y (n). The DAC 320 converts the predistortion signal y (n) into an analog signal. The modulator 330 modulates the analog signal output from the DAC 320. The power amplifier 340 amplifies a signal output from the modulator 330 to generate an RF transmission signal.

복조기(350)는 RF 송신신호를 복조한다. ADC(360)는 복조기(350)로부터 출력되는 아날로그 신호를 낮은 중간주파수 대역의 신호인 low-IF 디지털 신호(z(kL))로 변환한다. 가상 전력증폭기 유닛(380)은 전치왜곡신호(y(n)) 및 Low-IF 디지털 신호(z(kL))를 이용하여 피드백신호(

Figure pat00008
)를 생성한다. 적응알고리즘 이행 유닛(370)은 기저대역 디지털 송신 데이터(x(n)), 전치왜곡신호(y(n)) 및 피드백신호(
Figure pat00009
)를 이용하여 전치왜곡기(310)를 설정하는 제1제어신호(CON1)를 생성한다. The demodulator 350 demodulates the RF transmission signal. The ADC 360 converts the analog signal output from the demodulator 350 into a low-IF digital signal z (kL), which is a signal of a low intermediate frequency band. The virtual power amplifier unit 380 uses the predistortion signal y (n) and the low-IF digital signal z (kL)
Figure pat00008
). The adaptive algorithm implementation unit 370 receives the baseband digital transmission data x (n), the predistortion signal y (n)
Figure pat00009
) To generate the first control signal CON1 for setting the predistorter 310. [

가상 전력증폭기 유닛(380)은 전력증폭기 모델(381), 다운샘플러(382), 모델추정기(383) 및 곱셈기(384)를 포함한다. The virtual power amplifier unit 380 includes a power amplifier model 381, a down sampler 382, a model estimator 383 and a multiplier 384.

전력증폭기 모델(381)은 제2제어신호(CON2)에 응답하여 내부 파라미터(parameter)를 결정하고, 전치왜곡신호(y(n))를 이용하여 피드백신호(

Figure pat00010
)를 생성한다. 곱셈기(384)는 피드백신호(
Figure pat00011
)에 중간주파수 신호(fIF(n))를 곱하여 중간주파수 피드백신호(
Figure pat00012
)를 생성한다. 다운샘플러(382)는 중간주파수 피드백신호(
Figure pat00013
)를 다운 샘플링 한 신호(
Figure pat00014
)를 생성한다. 모델추정기(383)는 전치왜곡신호(y(n)), 다운샘플러의 출력신호(
Figure pat00015
) 및 low-IF 디지털 신호(z(kL)) 중 적어도 2개의 신호를 이용하여 제2제어신호(CON2)를 생성한다. The power amplifier model 381 determines an internal parameter in response to the second control signal CON2 and outputs the feedback signal y (n) using the predistortion signal y
Figure pat00010
). The multiplier 384 multiplies the feedback signal < RTI ID = 0.0 >
Figure pat00011
) By the intermediate frequency signal f IF (n) to obtain an intermediate frequency feedback signal (
Figure pat00012
). The down sampler 382 receives the intermediate frequency feedback signal < RTI ID = 0.0 >
Figure pat00013
) Down-sampled signal (
Figure pat00014
). The model estimator 383 receives the predistortion signal y (n), the output signal of the down sampler
Figure pat00015
) And a low-IF digital signal z (kL), to generate a second control signal CON2.

여기서, 변조기(330)와 전력증폭기(340) 사이, 전력증폭기(340)와 복조기(350) 사이, 복조기(350)와 ADC(360) 사이 및 ADC(360)와 가상 전력증폭기 유닛(380)에서 송수신되는 신호는 리얼 신호이고, 나머지 구성요소들 사이에서 송수신되는 신호는 복소신호이다.
Here, it is assumed that between the modulator 330 and the power amplifier 340, between the power amplifier 340 and the demodulator 350, between the demodulator 350 and the ADC 360, and between the ADC 360 and the virtual power amplifier unit 380 The signals transmitted and received are real signals, and the signals transmitted and received between the remaining components are complex signals.

여기서 전력증폭기 모델(381)은 복수의 다항식을 기반으로 하여 설정되며, 제2제어신호(CON2)는 다항식에 포함된 복수의 계수의 값을 결정한다. Here, the power amplifier model 381 is set based on a plurality of polynomials, and the second control signal CON2 determines values of a plurality of coefficients included in the polynomial.

모델추정기(383)는 전치왜곡신호(y(n)) 및 low-IF 디지털 신호(z(kL))에 최소 자승 기법을 적용하여 상기 제2제어신호를 생성하거나, 전치왜곡신호(y(n)), 다운샘플러(382)의 출력신호(

Figure pat00016
) 및 low-IF 디지털 신호(z(kL))에 최소 자승 기법을 적용하여 제2제어신호(CON2)를 생성한다. The model estimator 383 generates the second control signal by applying a least squares technique to the predistortion signal y (n) and the low-IF digital signal z (kL) ), The output signal of the down sampler 382 (
Figure pat00016
) And a low-IF digital signal z (kL) to generate a second control signal CON2.

복조기(350) 및 ADC(360)는 가상 전력증폭기 유닛(380)을 구성하는 전력증폭기 모델(381)이 설정된 후에는 사용되지 않는다.
The demodulator 350 and the ADC 360 are not used after the power amplifier model 381 constituting the virtual power amplifier unit 380 is set.

이하에서는 전력증폭기의 모델링에 대하여 설명한다. Hereinafter, modeling of the power amplifier will be described.

도 4는 유한 개의 다항식을 이용하는 전력증폭기 모델을 설명한다. Figure 4 illustrates a power amplifier model using finite polynomials.

도 4를 참조하면, 전력증폭기의 모델링을 위해 메모리 다항식(Memory Polynomial)과 같은 다항식 기반모델을 사용하는 경우, 전력증폭기의 입력신호와 출력신호와의 관계는 도 4에 도시한 바와 같이 비교적 적은 수의 파라미터 (parameter, φ0, φ1)와 이들의 계수(coefficient, g0, g1, g2, g3)에 의해 정의될 수 있다. Referring to FIG. 4, when a polynomial-based model such as a memory polynomial is used for modeling a power amplifier, the relationship between the input signal and the output signal of the power amplifier is relatively small G 0 , g 1 , g 2 , g 3 ) of the parameters (φ 0 , φ 1 ) and the coefficients of these parameters (coefficient, g 0 , g 1 , g 2 , g 3 ).

도 4의 좌측에 도시된 파라미터는 최상부부터 아래로 1차항의 샘플, 3차항의 샘플, 1샘플 지연된1차항의 샘플 그리고 1샘플 지연된 3차항의 샘플이다. 이들에 계수(g0, g1, g2, g3)를 각각 곱한 후 합치면 오른쪽과 같게 된다. The parameters shown on the left side of FIG. 4 are samples of first order, third order, one sample delayed first order, and one sample delayed third order from top to bottom. Multiply them by the coefficients g 0 , g 1 , g 2 , and g 3 , respectively, and then combine them.

즉, 전력증폭기의 특성은 입력되는 신호로부터 생성되는 유한 개의 다항식의 계수에 의해 정의된다. 따라서, 전력증폭기의 모델을 추출하기 위해 필요한 실제 피드백 샘플 수는, 전력증폭기가 사전에 가정한 모델 차수로 완벽히 모델링 되고 수집된 피드백신호에 해당하는 입력신호로부터 생성된 모델의 다항식의 집합이 파라미터 개수의 랭크를 가지는 이상적인 경우에는 최소 파라미터의 개수 이상만 확보되면 전력증폭기의 모델링이 가능하다. 이상적인 경우가 아닐 때에도 특별히 전력증폭기 출력 신호의 샘플링 속도에 대한 제한이 발생하지는 않는다. That is, the characteristics of the power amplifier are defined by coefficients of finite polynomials generated from the input signal. Therefore, the actual number of feedback samples required to extract the model of the power amplifier is completely modeled by the model order assumed beforehand by the power amplifier, and the set of polynomials of the model generated from the input signal corresponding to the collected feedback signal is the number of parameters The power amplifier can be modeled only if the number of minimum parameters is secured. There is no restriction on the sampling rate of the output signal of the power amplifier even when the ideal case is not present.

보다 자세히 살펴보기 위해 전력증폭기의 모델로 다음과 같이 3차의 다항식(third order polynomial), 메모리 뎁스(memory depth)가 1인 메모리 다항식(memory polynomial)을 사용하는 경우의 전력증폭기는 수학식 1과 같이 표시할 수 있다. For more detail, the power amplifier using a memory polynomial with a third order polynomial and a memory depth of 1 as a model of the power amplifier is expressed by Equation 1 and Equation Can be displayed together.

Figure pat00017
Figure pat00017

여기서,

Figure pat00018
이다. here,
Figure pat00018
to be.

수학식 1에서 전력증폭기 모델의 기저대역 등가입력신호는 y(n), 그리고 기저대역 등가출력신호는 z(n)이다. 이 모델을 사용한 통상적인 전력증폭기 모델 추정의 예가 바로 도 4에 도시된 것이다. 송신신호를 사용해 왜곡된 다항식을 모델 차수에 따라 생성한 후, 피드백 된 신호들을 수집하게 되면 수학식 2와 같은 입출력 수식을 얻을 수 있다. In Equation (1), the baseband equivalent input signal of the power amplifier model is y (n) and the baseband equivalent output signal is z (n). An example of a typical power amplifier model estimation using this model is shown in FIG. The input and output equations as shown in Equation (2) can be obtained by generating a distorted polynomial using the transmission signal according to the model order and then collecting the feedback signals.

Figure pat00019
Figure pat00019

수학식 2에 표기된 N은 자연수이고, 수학식 2를 이용하여 피드백 된 신호에서 각 다항식 성분이 어느 정도 존재하는지를 최소제곱(least squares) 등의 알고리즘을 사용하여 추정해 내고, 이 결과가 전력증폭기 모델의 계수가 된다. 수학식 2로부터 계수를 추정하는 알고리즘은 다양하며, 어떠한 방식을 사용하더라고 계수를 추출하는데 문제가 발생하지 않는다. N is a natural number, and the degree of each polynomial component in the feedback signal is estimated by using an algorithm such as least squares using Equation 2, and the result is output to a power amplifier model . Algorithms for estimating coefficients from Equation (2) vary, and there is no problem in extracting coefficients even if any method is used.

도 5는 에일리어싱을 의도적으로 발생시킨 유한 개의 다항식을 이용하는 전력증폭기 모델을 설명한다. 5 illustrates a power amplifier model using a finite number of polynomials intentionally generating aliasing.

도 5의 좌측에 도시된 파라미터는 최상부부터 아래로 1차항의 샘플, 3차항의 샘플, 1샘플 지연된 1차항의 샘플 그리고 1샘플 지연된 3차항의 샘플이다. 이들에 계수(g0, g1, g2, g3)를 각각 곱한 후 합치면 오른쪽과 같게 된다. The parameters shown on the left side of FIG. 5 are samples of first order, third order, one sample delayed first order and one sample delayed third order from top to bottom. Multiply them by the coefficients g 0 , g 1 , g 2 , and g 3 , respectively, and then combine them.

도 5를 참조하면, 낮은 주파수 혹은 랜덤 샘플링에 의해 샘플링된 피드백 신호는 도 5의 우측에 도시된 바와 같이 왜곡된 신호가 주파수 축에서 중첩, 왜곡된 형태로 나타나게 된다. 이 신호로부터 전력증폭기의 모델 계수를 추출하기 위해서는 송신신호로부터 생성된 각 왜곡성분 다항식의 값 또한 동일한 낮은 주파수 샘플링 혹은 랜덤 샘플링을 사용해 왜곡시킨 후, 이 왜곡된 다항식들을 동일하게 왜곡된 피드백 신호와 비교하게 되면 기존과 마찬가지로 전력증폭기 특성 추정을 위한 수식을 얻을 수 있다. L(L은 자연수)배 낮은 샘플링 속도를 사용하는 경우의 수식은 수학식 3과 같이 표시할 수 있다. Referring to FIG. 5, the feedback signal sampled by low-frequency or random sampling is distorted as shown in the right-hand side of FIG. 5 where the distorted signal is superimposed on the frequency axis. In order to extract the model coefficient of the power amplifier from this signal, the value of each distortion component polynomial generated from the transmission signal is also distorted using the same low-frequency sampling or random sampling, and then these distorted polynomials are compared with the same distorted feedback signal The equation for estimating the power amplifier characteristics can be obtained as in the conventional case. L (L is a natural number) times lower sampling rate can be expressed by Equation (3).

Figure pat00020
Figure pat00020

랜덤 샘플링을 사용하는 경우에도, 수학식 4에 표시한 바와 같이 입출력 관계 수식을 얻을 수 있다. 수식의 형태는 동일하므로 역시 통상의 알고리즘을 사용하여 계수를 추정할 수 있다. Even when random sampling is used, an input / output relation expression can be obtained as shown in Equation (4). Since the form of equations is the same, coefficients can also be estimated using a normal algorithm.

Figure pat00021
Figure pat00021

여기서 here

Figure pat00022
이다.
Figure pat00022
to be.

상술한 바와 같이 낮은 속도의 샘플링 혹은 랜덤 샘플링을 사용해 얻은 피드백 신호로부터 전력증폭기의 모델을 추정한 후에는, 실제 전력증폭기 출력으로부터 얻은 피드백 신호가 아닌 전력증폭기 모델 내부에서 생성된 가상의 전력증폭기 출력을 사용하여 간접 훈련 기법을 적용해 전치왜곡기를 설계할 수 있다. 이 전력증폭기 모델 출력은 전력증폭기 모델 내부에 가지고 있는 송신 샘플들을 사용하여 생성되므로 피드백 샘플링에 의해 왜곡되지 않은 샘플 데이터들을 얻을 수 있으며 따라서 통상의 전치왜곡기 알고리즘을 모두 적용할 수 있다. After estimating the model of the power amplifier from the feedback signal obtained using the low-speed sampling or random sampling as described above, the output of the virtual power amplifier generated inside the power amplifier model, rather than the feedback signal obtained from the actual power amplifier output By using indirect training technique, predistorter can be designed. Since this power amplifier model output is generated using the transmission samples contained in the power amplifier model, it is possible to obtain the undistorted sample data by the feedback sampling, and thus the conventional predistorter algorithm can be applied.

지금까지는 현재 가장 널리 사용되는 있고 도 2에 도시한 송수신방식인 직접변환방식으로 피드백 신호를 얻는 경우에 대해 살펴보았다. So far, we have examined the case where the feedback signal is obtained by the direct conversion method, which is the most widely used and currently used transmission / reception method shown in FIG.

도 3에 도시된 송수신방식인 low-IF 방식은, 피드백 신호의 디지털 변환을 위해 사용되는 ADC의 수를 줄이기 위해 사용된다. 종래의 경우, low-IF로 변환된 아날로그 신호를 ADC로 얻은 후 전치왜곡기를 설계할 때에는 디지털 신호처리를 통해 기저대역 신호로 변환하여 사용하므로, 기저대역으로의 변환이 RF에서만 이루어지는지 혹은 RF와 디지털 방식으로 이루어지는지 여부의 차이만 존재하고, 직접 변환 방식과 완전히 동일하다. 하지만 앞에서 낮은 속도의 샘플링 혹은 랜덤 샘플링을 사용하는 경우에는 다소 수식의 변환이 필요하다. The low-IF scheme shown in FIG. 3 is used to reduce the number of ADCs used for digital conversion of the feedback signal. In the conventional case, when an analog signal converted into a low-IF signal is obtained by an ADC and then a predistorter is designed, the signal is converted into a baseband signal through digital signal processing. There is only difference in whether it is digital or not, and it is exactly the same as direct conversion method. However, if you are using low-speed sampling or random sampling earlier, some formulas need to be converted.

1 탭(tap)의 지연을 가지는 3차 메모리 다항식을 사용해 모델을 추정할 때, Ts의 주기로 샘플링 된 low-IF 피드백 신호는 수학식 5와 같이 표시할 수 있다. When estimating the model using a third-order memory polynomial with a delay of one tap, the low-IF feedback signal sampled at the period of Ts can be expressed as Equation (5).

Figure pat00023
Figure pat00023

수학식 5로부터 샘플링 된 low-IF 신호는, 입력신호로부터 생성된 비선형 다항식 항들을 low-IF로 변환한 신호들의 선형 조합임을 알 수 있다. 즉, 기존 방식의 경우 피드백 신호를 기저대역으로 낮추어 기저대역 왜곡항들과 비교하였으나, 반대로 low-IF로 변조한 기저대역 왜곡항들을 사용해서도 전력증폭기 모델 계수를 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다. 수학식5를 사용하여 입력신호와 피드백신호 사이의 관계를 유도하면 수학식6과 같다. It can be seen that the low-IF signal sampled from Equation (5) is a linear combination of signals obtained by converting the nonlinear polynomial terms generated from the input signal to low-IF. That is, in the conventional method, the feedback signal is lowered to the baseband and compared with the baseband distortion terms. Conversely, it can be seen that the power amplifier model coefficient can be obtained even using the low-IF modulated baseband distortion terms. Using Equation (5), the relationship between the input signal and the feedback signal is derived as shown in Equation (6).

Figure pat00024
Figure pat00024

여기서, here,

Figure pat00025
Figure pat00025

이다.  to be.

수학식 6으로부터 전력증폭기 모델 계수의 실수 및 허수부의 값을 얻을 수 있고, 이를 사용하여 도 3에 도시된 가상 전력증폭기 모델에서의 출력을 생성할 수 있다.
From Equation (6), the real and imaginary values of the power amplifier model coefficients can be obtained and used to generate the output in the virtual power amplifier model shown in FIG.

도 6은 본 발명에 따른 광대역 신호 송신장치의 성능을 비교한 컴퓨터 모의실험 데이터이다. 6 is computer simulation data comparing the performance of the broadband signal transmitting apparatus according to the present invention.

도 6은 송신신호의 주파수영역에서의 스펙트럼을 나타낸 것이며, 전치왜곡기를 사용하지 않았을 경우(붉은색), 원래의 송신신호(점선)의 대역이 약 5배로 확장되는 것을 알 수 있다. 이러한 효과로 인해 송신신호는 주파수 스펙트럼 마스크 요구조건을 만족하기 어려워 질 수도 있으며, 송신신호의 EVM(Earned Value Management) 특성도 나빠진다. 여기에 전치왜곡기를 적용하면 왜곡이 없는 원래의 송신 신호의 스펙트럼과 유사해 지는 것을 알 수 있으며, 본 발명에서 제안한 방식을 직접변환 피드백과 low-IF 피드백 방식에 적용했을 때에도 기존의 전치왜곡 방식과 거의 동일한 선형화 성능을 보임을 알 수 있다. 즉, 훨씬 완화된 ADC 조건으로도 거의 동일한 성능을 얻을 수 있다. 6 shows the spectrum in the frequency domain of the transmission signal, and when the predistorter is not used (red color), the band of the original transmission signal (dotted line) is extended by about five times. Because of this effect, the transmitted signal may be difficult to meet the frequency spectrum mask requirements, and the earned value management (EVM) characteristics of the transmitted signal may also deteriorate. It can be seen that the application of the predistorter is similar to the spectrum of the original transmission signal without distortion. Even when the proposed method is applied to the direct conversion feedback and the low-IF feedback method, It can be seen that the linearization performance is almost the same. In other words, almost the same performance can be obtained even with much relaxed ADC conditions.

제안된 방안은 기존의 전치왜곡 장치에 가상 전력증폭기 모델과 부가적인 아날로그 왜곡 효과가 추가된 형태로, 이 효과를 모델링하기 위해 디지털 하드웨어로 직접 구현하거나 소프트웨어적으로 모델을 구현하는 것도 가능하다. 제안된 방법은 피드백 경로의 아날로그 회로에 적용된 기법에 따라 다소 형태가 달라지게 되는데, 직접 변환 방식을 사용하는 경우 혹은 low-IF 방식을 사용하는 경우에 모두 적용 가능하다. 직접 변환 방식을 사용하는 경우 가상 전치왜곡기 출력에 실제 ADC의 샘플링을 반영한 디시메이터(decimator) 혹은 랜덤 샘플러(random sampler)가 추가되며, low-IF 방식인 경우에는 가상 전치왜곡기 출력과 디시메이터 혹은 랜덤샘플러 사이에 가상 전치왜곡기 출력을 low-IF로 변환하는 부분이 추가된다. The proposed scheme is a form of adding a virtual power amplifier model and an additional analog distortion effect to a conventional predistorter, and it is possible to implement it directly in digital hardware or in software to model this effect. The proposed method is somewhat different depending on the technique applied to the analog circuit of the feedback path. It can be applied to both the direct conversion method and the low-IF method. If direct conversion is used, a decimator or a random sampler that reflects the sampling of the actual ADC is added to the output of the virtual predistorter. In the case of the low-IF scheme, a virtual predistorter output and a decimator Or a portion that converts the virtual predistorter output to low-IF between random samplers is added.

제안된 방법은 가상 전력증폭기의 모델을 추정한 후에는 가상 전력증폭기의 출력 신호를 실제 피드백 신호처럼 이용할 수 있으므로, 이후에는 기존의 고속 샘플링 된 피드백 신호를 이용한 전치왜곡기 설계 기법을 임의로 적용할 수 있다. 앞의 기술 설명에서는 제안된 방법의 개념적 이해를 위해 낮은 차수의 간단한 모델을 사용했으나, 임의 차수의 볼테라(volterra) 모델, 메모리 다항식 모델, 단순 다항식 모델 등의 파라메터 기반 모델에 모두 제안된 방법을 적용할 수 있다. 모델을 추정하기 위한 알고리즘으로는 본 발명의 설명에 기술된 수식을 기반으로 하여LS(least squares), LMS, RLS 및 기타 다양한 파생 알고리즘들의 적용이 가능하다.
Since the proposed method can use the output signal of the virtual power amplifier as the actual feedback signal after estimating the model of the virtual power amplifier, the predistorter design technique using the conventional high speed sampled feedback signal can be applied arbitrarily have. In the previous description, a simple model of low order is used for conceptual understanding of the proposed method, but the proposed method for both parameter-based models such as random order volterra model, memory polynomial model, and simple polynomial model Can be applied. As the algorithm for estimating the model, it is possible to apply least squares (LS), LMS, RLS and various other derivation algorithms based on the equations described in the description of the present invention.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방 가능함은 명백한 사실이다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope of the present invention.

110, 210, 310: 전치왜곡기 120, 220, 320: DAC
130, 230, 330: 변조기 140, 240, 340: 전력증폭기
150, 250, 350: 복조기 160, 260, 360: ADC
170, 270, 370: 적응알고리즘 이행 유닛
280, 380: 가상 전력증폭기 유닛
110, 210, 310: predistorter 120, 220, 320: DAC
130, 230, 330: Modulator 140, 240, 340: Power amplifier
150, 250, 350: Demodulator 160, 260, 360: ADC
170, 270, 370: Adaptive algorithm fulfillment unit
280, 380: virtual power amplifier unit

Claims (10)

기저대역 디지털 송신 데이터를 전치 왜곡하여 전치왜곡신호를 생성하는 전치왜곡기;
상기 전치왜곡신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털 아날로그 변환기;
상기 디지털 아날로그 변환기로부터 출력되는 아날로그 신호를 변조하는 변조기;
상기 변조기로부터 출력되는 신호를 증폭하여 RF 송신신호를 생성하는 전력증폭기;
상기 RF 송신신호를 복조하는 복조기;
상기 복조기로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환기;
상기 전치왜곡신호 및 상기 디지털 신호를 이용하여 피드백신호를 생성하는 가상 전력증폭기 유닛; 및
상기 기저대역 디지털 송신 데이터, 상기 전치왜곡신호 및 상기 피드백신호를 이용하여 상기 전치왜곡기를 설정하는 제1제어신호를 생성하는 적응 알고리즘 이행유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 신호 송신장치.
A predistorter for predistorting the baseband digital transmission data to generate a predistortion signal;
A digital-analog converter for converting the predistortion signal into an analog signal;
A modulator for modulating the analog signal output from the digital-to-analog converter;
A power amplifier for amplifying a signal output from the modulator to generate an RF transmission signal;
A demodulator for demodulating the RF transmission signal;
An analog-to-digital converter for converting an analog signal output from the demodulator into a digital signal;
A virtual power amplifier unit for generating a feedback signal using the predistorted signal and the digital signal; And
And an adaptive algorithm transferring unit for generating a first control signal for setting the predistorter using the baseband digital transmission data, the predistortion signal, and the feedback signal.
제1항에 있어서, 상기 가상 전력증폭기 유닛은,
제2제어신호에 응답하여 내부 파라미터를 결정하고, 상기 전치왜곡신호를 이용하여 상기 피드백신호를 생성하는 전력증폭기 모델;
상기 피드백신호를 다운 샘플링하는 다운샘플러; 및
상기 전치왜곡신호, 상기 다운샘플러의 출력신호 및 상기 디지털 신호 중 적어도 2개의 신호를 이용하여 상기 제2제어신호를 생성하는 모델추정기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 신호 송신장치.
2. The power amplifier according to claim 1,
A power amplifier model for determining an internal parameter in response to a second control signal and generating the feedback signal using the predistortion signal;
A down-sampler for down-sampling the feedback signal; And
And a model estimator for generating the second control signal using at least two of the predistortion signal, the downsampler output signal, and the digital signal.
제2항에 있어서,
상기 아날로그 디지털 변환기의 샘플링 속도는 상기 디지털 아날로그 변환기의 샘플링 속도에 비해 낮은 것을 특징으로 하는 광대역 신호 송신장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the sampling rate of the analog-to-digital converter is lower than the sampling rate of the digital-to-analog converter.
기저대역 디지털 송신 데이터를 전치 왜곡하여 전치왜곡신호를 생성하는 전치왜곡기;
상기 전치왜곡신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털 아날로그 변환기;
상기 디지털 아날로그 변환기로부터 출력되는 아날로그 신호를 변조하는 변조기;
상기 변조기로부터 출력되는 신호를 증폭하여 RF 송신신호를 생성하는 전력증폭기;
상기 RF 송신신호를 복조하는 복조기;
상기 복조기로부터 출력되는 아날로그 신호를 낮은 중간주파수 대역의 신호인 low-IF 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환기;
상기 전치왜곡신호 및 상기 low-IF 디지털 신호를 이용하여 피드백신호를 생성하는 가상 전력증폭기 유닛; 및
상기 기저대역 디지털 송신 데이터, 상기 전치왜곡신호 및 상기 피드백신호를 이용하여 상기 전치왜곡기를 설정하는 제1제어신호를 생성하는 적응 알고리즘 이행유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 신호 송신장치.
A predistorter for predistorting the baseband digital transmission data to generate a predistortion signal;
A digital-analog converter for converting the predistortion signal into an analog signal;
A modulator for modulating the analog signal output from the digital-to-analog converter;
A power amplifier for amplifying a signal output from the modulator to generate an RF transmission signal;
A demodulator for demodulating the RF transmission signal;
An analog-to-digital converter for converting an analog signal output from the demodulator into a low-IF digital signal that is a signal of a low intermediate frequency band;
A virtual power amplifier unit for generating a feedback signal using the predistortion signal and the low-IF digital signal; And
And an adaptive algorithm transferring unit for generating a first control signal for setting the predistorter using the baseband digital transmission data, the predistortion signal, and the feedback signal.
제4항에 있어서, 상기 가상 전력증폭기 유닛은,
상기 전치왜곡신호 및 제2제어신호를 이용하여 상기 피드백신호를 생성하는 상기 전력증폭기의 등가모델을 설정하는 전력증폭기 모델;
상기 피드백신호에 중간주파수 신호를 곱하여 중간주파수 피드백신호를 생성하는 곱셈기;
상기 중간주파수 피드백신호를 다운 샘플링하는 다운샘플러; 및
상기 전치왜곡신호, 상기 다운샘플러의 출력신호 및 상기 low-IF 디지털 신호 중 적어도 2개의 신호를 이용하여 상기 제2제어신호를 생성하는 모델추정기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 신호 송신장치.
5. The apparatus of claim 4, wherein the virtual power amplifier unit comprises:
A power amplifier model for setting an equivalent model of the power amplifier that generates the feedback signal using the predistortion signal and the second control signal;
A multiplier for multiplying the feedback signal by an intermediate frequency signal to generate an intermediate frequency feedback signal;
A down-sampler for down-sampling the intermediate frequency feedback signal; And
And a model estimator for generating the second control signal using at least two signals of the predistortion signal, the downsampler output signal, and the low-IF digital signal.
제3항 또는 제5항에 있어서,
상기 전력증폭기 모델은 복수의 다항식을 기반으로 하여 설정되며, 상기 제2제어신호는 상기 다항식에 포함된 복수의 계수의 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 광대역 신호 송신장치.
The method according to claim 3 or 5,
Wherein the power amplifier model is set based on a plurality of polynomials and the second control signal determines a value of a plurality of coefficients included in the polynomial.
제3항 또는 제5항에 있어서, 상기 모델추정기는,
상기 전치왜곡신호 및 상기 디지털 신호에 최소 자승 기법을 적용하여 상기 제2제어신호를 생성하거나, 상기 전치왜곡신호 및 상기 low-IF 디지털 신호에 최소 자승 기법을 적용하여 상기 제2제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 광대역 신호 송신장치.
6. The apparatus of claim 3 or 5,
Generating a second control signal by applying a least squares technique to the predistortion signal and the digital signal or applying a least squares technique to the predistortion signal and the low IF digital signal to generate the second control signal Wherein the wideband signal transmission apparatus comprises:
제3항 또는 제5항에 있어서, 상기 모델추정기는,
상기 전치왜곡신호, 상기 다운샘플러의 출력신호 및 상기 디지털 신호에 최소 자승 기법을 적용하여 상기 제2제어신호를 생성하거나, 상기 전치왜곡신호, 상기 다운샘플러의 출력신호 및 상기 low-IF 디지털 신호에 최소 자승 기법을 적용하여 상기 제2제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 광대역 신호 송신장치.
6. The apparatus of claim 3 or 5,
And generating a second control signal by applying a least squares technique to the predistortion signal, the downsampler output signal, and the digital signal, or applying the least squares technique to the predistortion signal, the downsampler output signal, Wherein the second control signal is generated by applying a least squares technique.
제3항 또는 제5항에 있어서, 상기 복조기 및 상기 아날로그 디지털 변환기는,
상기 가상 전력증폭기 유닛을 구성하는 상기 전력증폭기 모델이 설정된 후에는 사용되지 않는 것을 특징으로 하는 광대역 신호 송신장치.
6. The apparatus of claim 3 or 5, wherein the demodulator and the analog-
And the power amplifier model constituting the virtual power amplifier unit is not used after the power amplifier model is set.
제9항에 있어서, 상기 모델추정기는,
상기 가상 전력증폭기 유닛을 구성하는 상기 전력증폭기 모델이 설정된 후에는,
상기 전치왜곡신호 및 상기 다운샘플러의 출력신호에 최소 자승 기법을 적용하여 상기 제2제어신호를 생성하거나, 상기 전치왜곡신호 및 상기 다운샘플러의 출력신호에 최소 자승 기법을 적용하여 상기 제2제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 광대역 신호 송신장치.
10. The apparatus of claim 9,
After the power amplifier model constituting the virtual power amplifier unit is set,
And applying a least squares technique to the output signal of the predistortion signal and the downsampler to generate the second control signal by applying a least squares technique to the predistortion signal and the output signal of the downsampler, Wherein the wideband signal generator generates the wideband signal.
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