KR100366289B1 - Predistorter design and method using stochastic gradient method and indirect learning architecture - Google Patents

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Abstract

본 발명은 통신 시스템의 계수 수정에 통계적 경사 근사법을 이용하고, 선형 왜곡 및 비선형 왜곡이 복합적으로 존재하는 복잡한 구조의 전치 보상기에 대한 계수 수정을 시도하여, 시스템의 성능 향상과 전력 효율성을 높이는 전치 보상기에 관한 것이다.The present invention uses a statistical gradient approximation method to modify the coefficients of a communication system, and attempts to modify coefficients for a complex structure of a precompensator having a combination of linear and nonlinear distortions, thereby improving system performance and increasing power efficiency. It is about.

본 발명에 따르면, 상기 수신 필터에서 수신 신호의 샘플링 과정에서 동기 오차가 있어 ISI(Inter-Symbol Interference : 심볼간 간섭)가 발생하면 일어나는 선형 왜곡을 보상하는 제 1 역선형 장치; 상기 전력 증폭기에서 일어나는 비선형 증폭에 대한 보상을 위상 시스템 및 다항식 형을 이용하여 보상하는 역 비선형 장치; 상기 펄스 정형 필터의 필터링 과정에서 선형 왜곡이 있으면 발생하는 ISI 신호를 보상하는 제 2 역선형 장치; 및 상기 제 2 역선형 장치로부터 신호를 입력받아 통계적 경사 근사법 및 간접 학습 방법을 이용하여 상기 역 비선형 장치에서 이용하는 다항식 형의 계수를 업데이트하여 피드백시키는 학습 장치;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전치 보상기가 제공된다.According to the present invention, a first inverse linear device for compensating for the linear distortion that occurs when there is a synchronization error in the sampling process of the received signal in the reception filter, ISI (Inter-Symbol Interference); An inverse nonlinear device for compensating for nonlinear amplification occurring in the power amplifier using a phase system and a polynomial type; A second inverse linear device for compensating an ISI signal generated when linear distortion occurs in the filtering process of the pulse shaping filter; And a learning device receiving a signal from the second inverse linear apparatus and updating and feeding back a coefficient of a polynomial type used in the inverse nonlinear apparatus using a statistical gradient approximation method and an indirect learning method. Is provided.

Description

통계적 경사 근사법과 간접 학습 구조를 이용한 전치 보상기 및 그 방법 {Predistorter design and method using stochastic gradient method and indirect learning architecture}Predistorter design and method using stochastic gradient method and indirect learning architecture}

본 발명은 통신 시스템에 발생하는 신호의 선형 왜곡 및 비선형 왜곡을 보상하기 위한 전치 보상기 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면, 각 시스템의 계수 수정에 통계적 경사 근사법을 이용하고, 선형 왜곡 및 비선형 왜곡이 복합적으로 존재하는 복잡한 구조의 전치 보상기에 대한 계수 수정을 시도하여, 시스템의 성능 향상과 전력 효율성을 높이는 전치 보상기에 관한 것이다.The present invention relates to a precompensator and a method for compensating for linear and nonlinear distortion of a signal occurring in a communication system. More specifically, the present invention uses a statistical gradient approximation method to correct coefficients of each system. The present invention relates to a precompensator that improves the performance and power efficiency of a system by attempting coefficient correction for a complex structure of a precompensator having a complex nonlinear distortion.

일반적으로 통신 시스템에서 전력 효율 증대를 위하여 전력 증폭기의 입력 전력을 증가시키면, 증폭기는 포화 영역에서 동작하게 되고 비선형 왜곡이 발생한다. 이러한 비선형 왜곡은 출력 신호의 주파수 대역을 확장시키거나, 필터의 작용으로 인하여 출력 신호를 복잡하게 왜곡시킨다. 전력 증폭기는 출력 전력에 한계가 있으므로, 포화 영역에 도달하면, 선형성을 잃게 되어 출력 신호의 파형을 왜곡 시키는 AM/AM 왜곡이 발생한다. 또한, 신호의 전력 레벨에 따라 반송파의 위상이 변하는 현상이 나타나는 AM/PM 왜곡이 발생한다.In general, if the input power of a power amplifier is increased to increase power efficiency in a communication system, the amplifier operates in a saturation region and nonlinear distortion occurs. Such nonlinear distortion extends the frequency band of the output signal or complexly distorts the output signal due to the action of a filter. Since power amplifiers have a limited output power, when they reach the saturation region, they lose linearity, causing AM / AM distortion, which distorts the waveform of the output signal. In addition, AM / PM distortion occurs in which the phase of the carrier changes according to the power level of the signal.

이러한 비선형성의 영향을 줄이는 방법으로는 증폭기 입력 전력의 백-오프를 크게 하는 방법이 있으나, 이는 전력 사용의 효율성을 감소시킨다. 전력을 효율적으로 이용하면서, 비선형성을 보상할 수 있는 장치로 등화기와 전치 보상기가 있는데, 등화기는 수신측에서 비선형 왜곡된 신호를 보상하는 것이고, 전치 보상기는 비선형 왜곡이 발생하기 전에 역으로 왜곡시키는 방법이다.One way to reduce the effects of this nonlinearity is to increase the back-off of the amplifier input power, but this reduces the efficiency of power usage. Equalizers and precompensators are devices that can efficiently compensate for nonlinearities while using power efficiently. The equalizers compensate for nonlinear distortions on the receiving side, and the precompensators reversely distort before nonlinear distortions occur. Way.

종래의 보상 방법들을 보면, 비선형성을 갖는 증폭기의 전단에 LUT(Look Up Table)를 두어 LMS(Least Mean Square) 알고리즘에 의해 내용을 수정하는 방법의 전치 보상기 등이 많이 사용되었다(W. G. Jeon, K. H. Chang, and Y. S. Cho, "An Adaptive Data Predistoerter for Compensation fo Nonlinear Distortion in OFDM Systems," IEEE Transactions on communications. vol. 45, no.10, pp.1167-1171, October 1997).In conventional compensation methods, a precompensator such as a method of modifying contents by a LMS (Least Mean Square) algorithm by placing a look up table (LUT) in front of an amplifier having nonlinearity has been frequently used (WG Jeon, KH). Chang, and YS Cho, "An Adaptive Data Predistoerter for Compensation fo Nonlinear Distortion in OFDM Systems," IEEE Transactions on communications.vol. 45, no. 10, pp. 1167-1171, October 1997).

그러나, 이러한 LUT 테이블을 사용한 경우에는 고속의 업데이트가 필요하며, 비터비 알고리즘(Viterbi Algorithm) 등의 보상 기법을 이용한 등화기(Bo Hu, Tsz-Mei Ko, "A Viterbi Equalizer for Nonlinear Communications Channels," 2nd Asia-Pacific Conference on Communications - Conference Record, Osaka, Japan, vol. 2 of 2, 1995)의 경우에는 잡음 상승 효과(Noise Enhancement Effect)의 문제가 발생할 수 있어 그만큼 제약이 따르고, MMSE(Minimum Mean-Squared Error)를 사용하는 아날로그 전치 보상기 등의 보상 기법들이(Mria-Gabrella Di Benendetto, Paolo Mandarini, "An Application of MMSE Predistortion to OFDM Systems," IEEE Transactions on Communications, vol. 44, no.11, pp.1417-1420, November 1996.)있으나, 아날로그 전치 보상기의 경우는 구현이 어렵다는 문제점이 있다.However, the use of such LUT tables requires high-speed updates and the use of compensators such as Viterbi Algorithm (Bo Hu, Tsz-Mei Ko, "A Viterbi Equalizer for Nonlinear Communications Channels," In the case of 2nd Asia-Pacific Conference on Communications-Conference Record, Osaka, Japan, vol. 2 of 2, 1995), there may be a problem of Noise Enhancement Effect. Compensation techniques such as analog predistorter using Squared Error (Mria-Gabrella Di Benendetto, Paolo Mandarini, "An Application of MMSE Predistortion to OFDM Systems," IEEE Transactions on Communications, vol. 44, no. 11, pp. 1417-1420, November 1996.) However, analog predistorters are difficult to implement.

또한, 비선형성에 대한 모델링 및 보상을 위해 많은 인식 기술들이 제안되었다.In addition, many recognition techniques have been proposed for modeling and compensating for nonlinearities.

이중 시스템의 인식 및 전치 보상기의 설계 방법으로 볼테라 모델 및 뉴럴 네트웍(Neural Nework)의 방법이 많이 연구되어 왔다[N. benvenuto, M. Marchesi, F. Piazza, A. Uncini, Nonlinear satellite Radio Links Equalized Using Blind neural Networks]. 그러나, 볼테라 모델의 경우 차수가 늘어남에 따라 계수의 개수는 지수적으로 증가하므로, 전치 보상기의 설계시 시스템이 복잡해지며, 또한, 시스템의 동작에 많은 과부하가 발생한다는 문제점이 있다.The Volterra model and the Neural Nework method have been studied for the recognition of dual systems and the design of precompensators [N. benvenuto, M. Marchesi, F. Piazza, A. Uncini, Nonlinear satellite Radio Links Equalized Using Blind neural Networks]. However, in the Volterra model, since the number of coefficients increases exponentially as the order increases, the system becomes complicated in the design of the precompensator, and there is a problem that a lot of overload occurs in the operation of the system.

또한, 뉴럴 네트웍의 경우에는 차수가 높은 곳에서 안정성을 보이나, 낮은 차수에서는 비선형성의 보상에 효율성이 떨어진다. 또한, 뉴럴 네트웍의 경우에도 많은 수의 계수를 필요로 한다는 문제점이 있다.In addition, in the case of neural networks, stability is higher at higher orders, but at lower orders, efficiency is less effective in compensating for nonlinearities. In addition, there is a problem that neural networks require a large number of coefficients.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 비선형 시스템의 인식 및 보상을 위한 보다 간략하면서도 효과적으로 선형 및 비선형 왜곡의 전치 보상이 가능한 장치를 제공하기 위한 것이다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a simpler and more effective device for precompensation of linear and nonlinear distortion for the recognition and compensation of a nonlinear system. .

상기 목적을 위해서 본 발명에서는 각 시스템의 계수 수정에 통계적 경사 근사법을 이용함으로써, 선형 왜곡 및 비선형 왜곡이 복합적으로 존재하는 복잡한 구조의 전치 보상기에 대한 계수 수정을 시도하여, 시스템의 성능 향상과 전력 효율성을 높이는 전치 보상기를 제공하고, 통신 시스템의 베이스 밴드 영역에서의 송신 필터, 증폭 및 채널, 수신 필터를 잇는 통신 시스템을 FIR(Finite Impulse Response : 유한 임펄스 응답) 필터 및 다항식형의 비선형 시스템을 이용한 근사화 시스템 모델을 제공한다.For this purpose, in the present invention, by using a statistical gradient approximation method to modify the coefficients of each system, by attempting to modify the coefficients for the precompensator of a complex structure in which linear and nonlinear distortions exist in combination, improving the performance and power efficiency of the system Provides a precompensator that improves the performance and approximates a communication system connecting a transmission filter, amplification and channel, and a reception filter in the baseband region of the communication system using a finite impulse response (FIR) filter and a polynomial nonlinear system. Provide a system model.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실제 통신 시스템의 구조와 이를 모델링한 시스템의 개략적인 구성도이고,1 is a schematic configuration diagram of a structure of an actual communication system and a system modeling the same according to an embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전치 보상기의 내부 구성을 간략히 나타낸 블록도이고,2 is a block diagram briefly illustrating an internal configuration of a predistorter according to an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 시스템에 적용된 FIR 필터의 구조를 간략히 나타낸 구성도이고,3 is a schematic diagram showing the structure of a FIR filter applied to a linear system according to an embodiment of the present invention,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 적용된 비선형 함수의 특성 곡선을 보여주는 도면이고,4 is a view showing a characteristic curve of a nonlinear function applied to an embodiment of the present invention,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전치 보상기가 적용된 전체적인 시스템의 구성을 간략히 나타낸 구성도이다.5 is a block diagram schematically showing the configuration of the overall system to which the pre-compensator according to an embodiment of the present invention is applied.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※※ Explanation of code about main part of drawing ※

101 : 펄스 정형 필터 102 : 전력 증폭기101: pulse shaping filter 102: power amplifier

103 : 수신필터 104, 106 : 선형 시스템103: reception filter 104, 106: linear system

105 : 비선형 시스템 201, 203 : 역 선형 시스템105: nonlinear system 201, 203: inverse linear system

202 : 역 비선형 시스템 301, 302, 303 : 지연 장치202: inverse nonlinear system 301, 302, 303: delay device

304, 305, 306, 307, 308 : 곱셈기304, 305, 306, 307, 308: Multiplier

309, 310, 311, 312 : 덧셈기309, 310, 311, 312: adder

501 : 전치 보상기501: Precompensator

502 : 통신 시스템 503 : 학습 시스템502: Communication System 503: Learning System

504 : 덧셈기504: adder

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 입력되는 이산 신호를 연속 신호로 변환하는 펄스 정형 필터, 상기 펄스 정형 필터를 통과한 신호를 증폭해 주는 전력 증폭기 및 상기 전력 증폭기를 통과한 신호를 수신하는 수신 필터를 포함하는 통신 시스템의 왜곡 현상을 보상하기 위한 전치 보상기에 있어서, 상기 수신 필터에서 수신 신호의 샘플링 과정에서 동기 오차가 있어 ISI(Inter-Symbol Interfenence : 심볼간 간섭)가 발생하면 일어나는 선형 왜곡을 보상하는 제 1 역선형 장치; 상기 전력 증폭기에서 일어나는 비선형 증폭에 대한 보상을 위상 시스템 및 다항식 형을 이용하여 보상하는 역 비선형 장치; 상기 펄스 정형 필터의 필터링 과정에서 선형 왜곡이 있으면 발생하는 ISI 신호를 보상하는 제 2 역선형 장치; 및 상기 제 2 역선형 장치로부터 신호를 입력받아 통계적 경사 근사법 및 간접 학습 방법을 이용하여 상기 역 비선형 장치에서 이용하는 다항식 형의 계수를 업데이트하여 피드백시키는 학습 장치;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전치 보상기가 제공된다.According to the present invention for achieving the above object, a pulse shaping filter for converting an input discrete signal into a continuous signal, a power amplifier for amplifying a signal passing through the pulse shaping filter and a signal passing through the power amplifier is received A precompensator for compensating for distortion in a communication system including a reception filter, the linearity generated when ISI (Inter-Symbol Interfenence) occurs due to a synchronization error during sampling of a received signal in the reception filter. A first inverse linear device for compensating for distortion; An inverse nonlinear device for compensating for nonlinear amplification occurring in the power amplifier using a phase system and a polynomial type; A second inverse linear device for compensating an ISI signal generated when linear distortion occurs in the filtering process of the pulse shaping filter; And a learning device receiving a signal from the second inverse linear apparatus and updating and feeding back a coefficient of a polynomial type used in the inverse nonlinear apparatus using a statistical gradient approximation method and an indirect learning method. Is provided.

또한, 입력되는 이산 신호를 연속 신호로 변환하는 펄스 정형 필터, 상기 펄스 정형 필터를 통과한 신호를 증폭해 주는 전력 증폭기 및 상기 전력 증폭기를 통과한 신호를 수신하는 수신 필터를 포함하는 통신 시스템의 왜곡 현상을 보상하기 위한 전치 보상기를 구동시키는 전치 보상 방법에 있어서, 상기 수신 필터에서 수신 신호의 샘플링 과정에서 동기 오차가 있어 ISI(Inter-Symbol Interference: 심볼간 간섭)가 발생하면 일어나는 선형 왜곡을 보상하는 제 1 단계; 상기 전력 증폭기에서 일어나는 비선형 증폭에 대한 보상을 위상 시스템 및 다항식 형을 이용하여 보상하는 제 2 단계; 상기 펄스 정형 필터의 필터링 과정에서 선형 왜곡이 있으면 발생하는 ISI 신호를 보상하는 제 3 단계; 및 상기 제 3 단계에서 보상된 신호를 입력받아 통계적 경사 근사법 및 간접 학습 방법을 이용하여 상기 역 비선형 장치에서 이용하는 다항식 형의 계수를 업데이트하여 피드백시키는 제 4 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전치 보상 방법이 제공된다.In addition, the distortion of the communication system including a pulse shaping filter for converting the input discrete signal into a continuous signal, a power amplifier for amplifying the signal passed through the pulse shaping filter, and a reception filter for receiving the signal passed through the power amplifier A precompensation method for driving a precompensator for compensating for a phenomenon, the method comprising: compensating for a linear distortion occurring when ISI (Inter-Symbol Interference) occurs due to a synchronization error during sampling of a received signal in the reception filter; First step; Compensating for nonlinear amplification occurring in the power amplifier using a phase system and a polynomial type; A third step of compensating an ISI signal generated when there is a linear distortion in the filtering process of the pulse shaping filter; And a fourth step of receiving the signal compensated in the third step and updating and feeding back a coefficient of the polynomial type used in the inverse nonlinear apparatus by using a statistical gradient approximation method and an indirect learning method. A compensation method is provided.

또한, 입력되는 이산 신호를 연속 신호로 변환하는 펄스 정형 필터, 상기 펄스 정형 필터를 통과한 신호를 증폭해 주는 전력 증폭기 및 상기 전력 증폭기를 통과한 신호를 수신하는 수신 필터를 포함하는 통신 시스템의 왜곡 현상을 보상하기 위한 전치 보상기를 구동시키는 전치 보상 방법을 실행시킬 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 있어서, 상기 수신 필터에서 수신 신호의 샘플링 과정에서 동기 오차가 있어 ISI(Inter-Symbol Interference : 심볼간 간섭)가 발생하면 일어나는 선형 왜곡을 보상하는 제 1 단계; 상기 전력 증폭기에서 일어나는 비선형 증폭에 대한 보상을 위상 시스템 및 다항식 형을 이용하여 보상하는 제 2 단계; 상기 펄스 정형 필터의 필터링 과정에서 선형 왜곡이 있으면 발생하는 ISI 신호를 보상하는 제 3 단계; 및 상기 제 3 단계에서 보상된 신호를 입력받아 통계적 경사 근사법 및 간접 학습 방법을 이용하여 상기 역 비선형 장치에서 이용하는 다항식 형의 계수를 업데이트하여 피드백시키는 제 4 단계;를 포함하여 이루어진 것을 실행시킬 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체가 제공된다.In addition, the distortion of the communication system including a pulse shaping filter for converting the input discrete signal into a continuous signal, a power amplifier for amplifying the signal passed through the pulse shaping filter, and a reception filter for receiving the signal passed through the power amplifier A computer-readable recording medium recording a program capable of executing a precompensation method for driving a precompensator for compensating for a phenomenon, wherein the reception filter has a synchronization error during sampling of a received signal, thereby causing inter-symbols. Interference: a first step of compensating for linear distortion occurring when intersymbol interference occurs; Compensating for nonlinear amplification occurring in the power amplifier using a phase system and a polynomial type; A third step of compensating an ISI signal generated when there is a linear distortion in the filtering process of the pulse shaping filter; And a fourth step of receiving the signal compensated in the third step and updating and feeding back a coefficient of the polynomial type used in the inverse nonlinear apparatus using a statistical gradient approximation method and an indirect learning method. A computer readable recording medium having recorded a program is provided.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 전치 보상기 및 이를 이용한 통신 시스템 모델링 장치 및 그 방법을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a precompensator, a communication system modeling apparatus using the same, and a method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실제 통신 시스템의 구조와 이를 모델링한 시스템의 개략적인 구성도로서, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.1 is a schematic configuration diagram of a structure of an actual communication system and a system modeling the same according to an embodiment of the present invention.

도 1의 (a)는 종래의 실제 통신 시스템의 간략화된 블록도로서, 펄스 정형 필터(101), 전력 증폭기(102) 및 수신 필터(103)로 구성된다.FIG. 1A is a simplified block diagram of a conventional real communication system, which is composed of a pulse shaping filter 101, a power amplifier 102, and a reception filter 103.

먼저, 입력 신호 x[n]은 이산 신호로서 이진 신호로 구성된다. 상기 펄스 정형 필터(101)에서는 입력되는 이산 신호를 연속 신호로 변환하는 기능을 수행하여, 이산 신호가 가지는 고주파 성분을 제거하여 전송 가능한 신호 형태를 제공한다.First, the input signal x [n] is composed of a binary signal as a discrete signal. The pulse shaping filter 101 performs a function of converting an input discrete signal into a continuous signal, thereby providing a signal form that can be transmitted by removing high frequency components of the discrete signal.

이어서, 상기 전력 증폭기(102)는 송신 필터를 통과한 신호를 송출 전력에 맞도록 증폭해 주는 장치로, 이상적일 경우에는 증폭율에 따라 선형적인 증폭이 발생되어야 하나, 실제 시스템에는 포화 영역이 존재하여 비선형적인 증폭이 발생하여, 신호의 왜곡 현상이 나타난다.Subsequently, the power amplifier 102 amplifies the signal passing through the transmission filter to match the transmission power. In an ideal case, linear amplification should occur according to the amplification rate, but there is a saturation region in the actual system. Nonlinear amplification occurs, resulting in signal distortion.

이어서, 상기 수신 필터(103)는 전력 증폭기 및 채널을 통과한 신호를 수신하는 곳으로 수신 신호의 샘플링 과정에서 동기 오차가 발생할 경우, ISI(Inter-Symbol Interference : 심볼간 간섭)가 발생한다.Subsequently, the reception filter 103 receives a signal that has passed through the power amplifier and the channel, and when a synchronization error occurs in the sampling process of the received signal, ISI (Inter-Symbol Interference) occurs.

도 1의 (b)는 상술한 도 1의 (a)에 도시되어 있는 실제 통신 시스템을 모델링한 것으로서, 제 1 선형 시스템(104), 비선형 시스템(105) 및 제 2 선형 시스템(106)으로 구성된다.Figure 1 (b) is a model of the actual communication system shown in Figure 1 (a) described above, consisting of a first linear system 104, a non-linear system 105 and a second linear system 106. do.

상기 제 1 선형 시스템(104)은 상기 펄스 정형 필터(101)에 대한 인식 작업을 위해 제작된 FIR 필터로 구성되며, 상세한 구성은 아래에서 후술하도록 하겠다.The first linear system 104 is composed of a FIR filter fabricated for the recognition operation of the pulse shaping filter 101, a detailed configuration will be described later.

상기 제 1 선형 시스템(104)에서는 ISI 간섭 신호를 생성하고, 생성된 신호는 상기 비선형 증폭 시스템(105)의 입력 성분이 된다. 상기 비선형 시스템(105)은 통신 시스템의 전력 증폭기와 관련된 시스템의 일부분이며, 전력 증폭시에 비선형적인 증폭 신호가 생성된다. 본 발명에서 사용된 비선형 증폭 모델은 아래의 [수학식 1]과 같은 다항식 형의 비선형 시스템 모델이다.The first linear system 104 generates an ISI interference signal, which is an input component of the nonlinear amplification system 105. The nonlinear system 105 is part of a system associated with a power amplifier of a communication system, and upon power amplification a nonlinear amplified signal is generated. The nonlinear amplification model used in the present invention is a polynomial type nonlinear system model such as Equation 1 below.

y[n] = ax[n] + a3x[n]3+ a5x[n]5 y [n] = ax [n] + a 3 x [n] 3 + a 5 x [n] 5

여기서, x[n] 값은 입력값이고, y[n]은 출력값이며, a, a3, a5는 계수를 나타낸다.Here, the value of x [n] is an input value, y [n] is an output value, and a, a 3 and a 5 represent coefficients.

상기 [수학식 1]로부터 알 수 있듯이, 출력값 y[n]은 입력값 x[n]의 일차수 항, 삼차수항 및 오차수항의 영향을 받는다. 따라서, 입력값이 커짐에 따라 출력에서 일차 성분이 아닌 3차 및 5차 성분값이 상대적으로 증가하고, 이때 비선형적 신호가 생성된다. 본 발명에 이용된 다항식 형의 비선형 모델의 이용은 기존의 볼테라 모델 및 뉴럴 네트웍 모델에 비하여 상당한 계수 이득이 발생한다. 위 비선형 시스템 모델에서 짝수 차수항의 부재는 실제 시스템 상에서 짝수 차수항은 인-밴드(In-band) 내에서 영향을 미치지 않기 때문에 고려 대상에서 제외된 것이다.As can be seen from Equation 1, the output value y [n] is affected by the first-order term, third-order term, and error-number term of the input value x [n]. Thus, as the input value increases, the third and fifth component values, rather than the primary components, at the output increase relatively, where a nonlinear signal is generated. The use of the nonlinear model of the polynomial type used in the present invention results in significant coefficient gains compared to the existing Volterra and neural network models. The absence of even order terms in the above nonlinear system model is excluded from consideration because the even order terms do not affect in-band in the real system.

한편, 상기 제 2 선형 시스템(106)은 상기 제 1 선형 시스템(104)과 같은 FIR 구조를 가지고 있으며, 수신 필터의 인식을 위한 선형 시스템 모델로 사용되었다.On the other hand, the second linear system 106 has the same FIR structure as the first linear system 104 and was used as a linear system model for the recognition of the reception filter.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전치 보상기의 내부 구성을 간략히 나타낸 블록도로서, 구성 요소 순차 보상 방식에 따른 보상 시스템을 설계한 것이다.FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating an internal configuration of a precompensator according to an exemplary embodiment of the present invention, and illustrates a compensation system based on a component sequential compensation scheme. Referring to FIG.

본 발명의 일 실시예에서 제공하는 전치 보상기는 제 1 역선형 시스템(201), 역비선형 시스템(202) 및 제 2 역선형 시스템(203)으로 구성된다.The precompensator provided in one embodiment of the present invention consists of a first inverse linear system 201, an inverse nonlinear system 202, and a second inverse linear system 203.

상기 제 1 역선형 시스템(201)은 상기 수신 필터(103)의 선형 왜곡에 대한보상을 담당하며, 상기 수신 필터(103)의 구조는 FIR 필터 구조를 갖는다. 따라서, 이와 역이 되는 시스템을 구축해야 되는데, 이러한 시스템은 IIR(Infinite Impulse Response : 무한 임펄스 응답) 필터의 형태로 나타난다. 따라서, 역시스템 즉, IIR 시스템은 사용되는 계수의 개수에 따라 시스템의 성능이 좌우된다. 그러나, 많은 수의 계수를 사용하면, 시스템의 성능 향상을 보이지만, 시스템의 처리 용량이 늘어 시스템에 많은 노드를 발생시킨다. 따라서, 적합한 수의 IIR 필터 계수의 개수를 적용한다. 본 발명에서 제안한 시스템에서는 9개의 시스템 계수를 적용하였다.The first inverse linear system 201 is responsible for the compensation for the linear distortion of the receive filter 103, the structure of the receive filter 103 has a FIR filter structure. Therefore, a system inversely needed to be constructed, which appears in the form of an Infinite Impulse Response (IIR) filter. Thus, the inverse system, i.e. the IIR system, depends on the performance of the system depending on the number of coefficients used. However, using a large number of coefficients shows an improvement in the performance of the system, but increases the processing capacity of the system, resulting in many nodes in the system. Therefore, apply the appropriate number of IIR filter coefficients. In the system proposed in the present invention, nine system coefficients are applied.

상기 역 비선형 시스템(202)은 상기 전력 증폭기(102)의 비선형 증폭에 대한 보상을 위상 시스템으로, 다항식 형을 갖는 보상기로서, 각각의 비선형 계수 값을 조절하여 신호를 역으로 왜곡시킨다.The inverse nonlinear system 202 compensates for the nonlinear amplification of the power amplifier 102 as a phase system, a compensator having a polynomial type, and distorts the signal by adjusting the respective nonlinear coefficient values.

상기 제 2 역선형 시스템(203)은 상기 제 1 역선형 시스템(201)과 같은 구조를 가지며, 상기 송신측의 펄스 정형 필터(101)에 대한 왜곡을 보상하기 위한 역 시스템이다. 따라서, 전체적인 동작을 보면, 수신 필터에 대한 전치 왜곡, 비선형 시스템에 대한 전치 왜곡, 송신 필터에 대한 전치 왜곡이 차례로 수행된다.The second reverse linear system 203 has the same structure as the first reverse linear system 201 and is an inverse system for compensating for distortion of the pulse shaping filter 101 on the transmitting side. Thus, in the overall operation, the predistortion for the receive filter, the predistortion for the nonlinear system, and the predistortion for the transmission filter are performed in this order.

결과적으로 통신 시스템에에 입력되기 전에 선형 시스템 및 비선형 시스템에 대한 역 왜곡을 순차적으로 수행하는 것이다.As a result, inverse distortion for linear and nonlinear systems is performed sequentially before being input into the communication system.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 시스템에 적용된 FIR 필터의 구조를 간략히 나타낸 구성도로서, 상기 FIR 필터는 신호 지연 장치(301, 302, 303),곱셈기(304, 305, 306, 307, 308) 및 덧셈기(309, 310, 311, 312)로 구성된다.3 is a schematic diagram showing the structure of an FIR filter applied to a linear system according to an embodiment of the present invention, wherein the FIR filter includes a signal delay device (301, 302, 303), a multiplier (304, 305, 306, 307). 308, and adders 309, 310, 311, and 312.

상기 신호 지연 장치(301, 302, 303)는 한 심볼을 지연시키는 장치로서, 플립 플럽 등으로 구성된다. 각각의 시스템은 직렬로 연결되어 있으며, (302) 시스템 내의 값이 (301) 시스템의 값 보다 한 심볼 더 지연된 값이고, (303) 시스템의 값이 (302) 시스템 내의 값보다 (N-1) 심볼 만큼 더 지연된 값을 갖는다. 상기 지연 장치(301, 302, 303)는 신호를 한 클럭 지연시킴으로써, 입력 신호에 과거 신호 또는 미래의 신호에 대한 간섭 양을 조절하고, 수신 쪽에서의 고주파에 대한 성분을 제거하는 기능을 담당한다.The signal delay devices 301, 302, and 303 are devices for delaying one symbol and are constituted by a flip flop or the like. Each system is connected in series, with the values in the (302) system being one symbol more delayed than the values in the (301) system, and the values in the (303) system being (N-1) than the values in the (302) system. It has a value delayed by a symbol. The delay devices 301, 302, and 303 delay the signal by one clock to adjust the amount of interference of the past signal or the future signal to the input signal, and remove the high frequency components on the receiving side.

상기 곱셈기(304, 305, 306, 307, 308)는 메모리에 저장되어 있는 신호의 값에 각각 계수(Weight)를 곱하여, 입력 신호에 각각의 신호가 영향을 미치는 정도를 결정하고, 각각의 계수 값을 조절하여 간섭 성분의 영향을 조절한다.The multipliers 304, 305, 306, 307, and 308 multiply the values of the signals stored in the memory by the coefficients, respectively, to determine the degree to which each signal affects the input signal, and determine the respective coefficient values. Adjust the influence of the interference component.

상기 덧셈기(309, 310, 311, 312)는 각각의 신호 값과 상기 계수 값이 곱해진 성분에 대한 합을 계산하여 출력하는 기능을 수행한다.The adders 309, 310, 311, and 312 perform a function of calculating and outputting a sum of a component of each signal value multiplied by the coefficient value.

시스템의 동작은 하나의 신호가 입력되면, 이전에 입력된 신호에 대한 영향을 받게 되며, 각각의 계수의 크기에 따라 신호 사이의 간섭이 작용하게 된다.When one signal is input, the operation of the system is affected by the previously input signal, and the interference between the signals depends on the magnitude of each coefficient.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 적용된 비선형 함수의 특성 곡선을 보여주는 도면으로서, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.4 is a view showing a characteristic curve of a nonlinear function applied to an embodiment of the present invention.

이론상으로 증폭기는 입력 신호의 크기와 증폭기의 증폭 비율에 따라 일정한 비율의 출력 신호 크기 변화가 있어야 한다. 그러나, 실제 전력 증폭기는 이러한요구를 만족시키지 못한다. 실세계의 시스템은 정도의 차이는 있으나, 입력 전력이 낮을 때에는 선형성을 유지하지만, 입력 전력이 차츰 증가함에 따라 선형적인 특성을 잃어가게 되며, 도 4에 도시된 바와 같이 높은 입력 전력에서는 심한 왜곡 현상이 나타난다. 일반적으로 입력의 크기가 작은 영역, 즉, 백-오프 입력 전력이 큰 경우에는 선형적인 증가를 보이지만, 차츰 입력 전력이 커짐에 따라 즉, 백-오프 전력이 작아짐에 따라 선형성을 잃고, 어느 순간에는 그 값이 증가를 멈추는 포화 영역에 이른다.In theory, the amplifier should have a constant proportional change in output signal size, depending on the size of the input signal and the amplification ratio of the amplifier. However, real power amplifiers do not meet this requirement. Real-world systems have a degree of difference, but maintain linearity when the input power is low, but as the input power gradually increases, the linear characteristics are lost. As shown in FIG. appear. In general, a linear increase occurs in a small input area, i.e., a large back-off input power, but loses linearity as the input power gradually increases, that is, as the back-off power decreases. The value reaches the saturation region where it stops increasing.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전치 보상기가 적용된 전체적인 통신 시스템의 구성을 간략히 나타낸 구성도로서, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.5 is a configuration diagram briefly illustrating a configuration of an overall communication system to which a predistorter is applied according to an embodiment of the present invention.

전체적인 통신 시스템은 전치 보상기(501), 신호 전달시 발생하는 인접 신호 간섭 및 비선형 증폭이 발생하는 통신 시스템(502), 상기 전치 보상기(501)의 각각의 계수를 업데이트하는 학습 시스템(503) 및 상기 전치 보상기(501)와 상기 학습 시스템(503)의 차이를 계산하는 덧셈기(504)로 구성된다.The overall communication system includes a precompensator 501, a communication system 502 in which adjacent signal interference and nonlinear amplification occurs in signal transmission, a learning system 503 for updating respective coefficients of the precompensator 501, and It consists of an adder 504 that calculates the difference between the predistorter 501 and the learning system 503.

상기 전치 보상기(501)의 내부는 도 2에 도시된 구성 요소를 가지며, 입력 신호는 위에서 상술한 바와 같이 전치 왜곡 과정을 거친다. 상기 통신 시스템(502)은 도 1의 (a)에 도시된 구성 요소를 가지며, 선형 및 비선형 왜곡이 발생한다. 상기 학습 시스템(503)은 상기 전치 보상기(501)와 같은 구조를 가지고 있으며, 상기 전치 보상기(501)와 같이 도 2에 도시된 전치 왜곡 과정을 수행한다. 이때, 출력값은 상기 전치 보상기(501)의 출력값과 상기 덧셈기(504)에서의 값의차이값을 계산하게 되며, 이 차이값을 이용하여 상기 학습 시스템(503) 및 상기 전치 보상기(501)의 계수 값을 업데이트한다.The interior of the precompensator 501 has the components shown in FIG. 2, and the input signal undergoes a predistortion process as described above. The communication system 502 has the components shown in FIG. 1A and linear and nonlinear distortions occur. The learning system 503 has the same structure as the predistorter 501, and performs the predistortion process illustrated in FIG. 2 as the predistorter 501. In this case, the output value calculates a difference value between the output value of the precompensator 501 and the value in the adder 504, and the coefficients of the learning system 503 and the precompensator 501 are used based on the difference value. Update the value.

이러한 전치 보상기(501)의 동작을 상세히 살펴 보면, 다음과 같다.Looking at the operation of the precompensator 501 in detail, as follows.

입력 신호가 상기 전치 보상기(501)와 상기 통신 시스템(502)을 통과하면서, 출력 신호 y[n]을 산출한다. 출력 신호 y[n]은 다시 상기 학습 시스템(503)의 입력 신호가 된다. 상기 학습 시스템(503)은 상기 전치 보상기(501)와 완전히 일치하는 구조를 가지므로, 도 2에 도시된 제 1 역선형 시스템(201), 역 비선형 시스템(202) 및 제 2 역선형 시스템(203)을 포함한다. 상기 학습 시스템(503)의 출력 신호는 상기 전치 보상기(501)의 출력 신호와 상기 덧셈기(504)에서 그 차이값을 계산하게 된다. 이 차이값의 의미를 보면, 입력 신호 x[n]이 상기 전치 보상기(501)를 거쳐 실제 통신 시스템(502)을 통과하여 출력되는 y[n]를 산출한다. 이때, 상기 전치 보상기(501)가 완전한 보상을 수행하는 경우에는 입력 신호 x[n]과 출력 신호 y[n]이 정확히 같은 값을 갖게 된다. 따라서, 상기 전치 보상기(501)와 같은 시스템을 유지하는 상기 학습 시스템(503)을 통과했을 경우, 출력값은 상기 전치 보상기(501)의 출력값과 같게 된다. 이때, 덧셈기(504)에서의 차이값은 0이 되며, 완전한 전치 보상이 되는 것이다. 이러한 상기 간접 학습 시스템(503)은 직접적으로 출력값 y[n]을 입력값 x[n]과 직접 비교하지 않아도 되며, 간접적인 방법으로 전치 보상기를 설계할 수 있는 장점을 제공한다.An input signal passes through the predistorter 501 and the communication system 502, yielding an output signal y [n]. The output signal y [n] is again the input signal of the learning system 503. The learning system 503 has a structure that is completely consistent with the predistorter 501, so that the first inverse linear system 201, the inverse nonlinear system 202, and the second inverse linear system 203 shown in FIG. ). The output signal of the learning system 503 calculates the difference between the output signal of the predistorter 501 and the adder 504. From the meaning of this difference, the input signal x [n] is passed through the precompensator 501 to calculate y [n] output through the actual communication system 502. In this case, when the precompensator 501 performs the complete compensation, the input signal x [n] and the output signal y [n] have exactly the same values. Thus, when passing through the learning system 503 holding the same system as the precompensator 501, the output value is equal to the output value of the precompensator 501. At this time, the difference value in the adder 504 becomes 0, which is a full transposition compensation. The indirect learning system 503 does not need to directly compare the output value y [n] with the input value x [n], and provides an advantage of designing the predistorter in an indirect manner.

본 발명의 특징은 전치 보상기의 계수 업데이트 및 시스템 인식에 통계적 경사 근사법을 사용한 것이다. 기존의 비선형 왜곡에 대한 보상기의 계수 수정 방법에 수학적으로 잘 정의되어 있는 LMS(Least Mean Square)방법 등이 사용되어 왔으나, 고차원 패턴 인식에서 주로 만나게 되는 문제점은 다음과 같다.A feature of the present invention is the use of a statistical gradient approximation method for coefficient updating and system recognition of the predistorter. Although the LMS (Least Mean Square) method, which is well defined mathematically, has been used in the conventional method for modifying the coefficient of the compensator for nonlinear distortion, the main problems encountered in high-dimensional pattern recognition are as follows.

즉, 추정하는 행렬이 역행렬을 구하기가 어렵거나, 없고, 정확성이 떨어지는 단점을 보안하기 위해 통계적 경사 근사법이 사용된다. 이 기울기 방법은 목표값과 출력값의 자승 오차를 최소화하는 방향으로 가중치를 반복적으로 갱신시켜 줌으로써, 원하는 가중치를 얻게 된다. 간단한 일차 미분을 거치면, 아래의 [수학식 2]와 같은 계수 수정식을 얻을 수 있다.In other words, a statistical gradient approximation method is used to secure the disadvantage of estimating a matrix that is difficult or impossible to obtain an inverse matrix. This gradient method obtains a desired weight by repeatedly updating the weight in the direction of minimizing the square error between the target value and the output value. Through a simple first derivative, we can obtain a coefficient correction equation as shown in Equation 2 below.

여기서, n은 매 학습 반복 횟수를 나타내고,는 계수의 값을 뜻하며,은 현재의 계수 값을 의미하고,은 다음에 적용될 계수값을 의미하며, α는 각각의 필터 계수들을 수정하는 폭을 결정하는 중요한 상수로 크기에 따라 수렴 속도를 조절할 수 있으며, 지나치게 큰 값일 경우에는 수렴이 안되어 발산할 수 있다.Where n represents the number of learning repetitions every Is the value of the coefficient, Means the current coefficient value, Is the coefficient value to be applied next, and α is an important constant that determines the width to modify each filter coefficient. The convergence speed can be adjusted according to the size. If the value is too large, it can diverge without convergence.

본 발명의 또 다른 특징은 비선형 시스템에 관한 인식 및 전치 보상기의 설계에 이용된 비선형 모델에 다항식 형태를 사용한 것이다. 이러한 모델을 사용할 경우에 인식 및 전치 보상기의 설계에 필요한 계수는 볼테라 모델 및 뉴럴 네트웍 모델에 비해 상당한 이득을 지니게 된다.Another feature of the present invention is the use of polynomial forms in the nonlinear model used in the recognition of nonlinear systems and in the design of precompensators. Using these models, the coefficients needed to design the recognition and precompensators have significant benefits over the Volterra and neural network models.

위에서 양호한 실시예에 근거하여 이 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기술 사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the invention has been described above based on the preferred embodiments thereof, these embodiments are intended to illustrate rather than limit the invention. It will be apparent to those skilled in the art that various changes, modifications, or adjustments to the above embodiments can be made without departing from the spirit of the invention. Therefore, the protection scope of the present invention will be limited only by the appended claims, and should be construed as including all such changes, modifications or adjustments.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 통계적 경사 근사법, 간접 학습 시스템, 구성 요소 순차 보상법 및 다항식 형의 비선형 시스템을 이용하여 전치 보상기를 제작하면, 다음과 같은 장점을 가진다.As described above, according to the present invention, a precompensator using the statistical gradient approximation method, the indirect learning system, the component sequential compensation method, and the polynomial nonlinear system has the following advantages.

첫째, 본 발명의 전치 보상기를 이용하면, 종래의 많이 사용되어온 등화기 등에 비교하여 스피커 등 다양한 분야에서 적용 가능하며,First, when using the precompensator of the present invention, it can be applied in various fields such as speakers compared to the conventionally used equalizer,

둘째, 도 5에 도시된 전치 보상기(501)에 도 2에 도시된 구성 요소 순차 보상 방법을 적용하고, 통계적 경사 근사법을 이용하면, 송신-증폭-수신으로 연결되는 선형 및 비선형 왜곡이 혼재해 있는 통신 시스템 전체에 대한 보상이 가능하며,Second, when the sequential compensation method shown in FIG. 2 is applied to the precompensator 501 shown in FIG. 5 and the statistical gradient approximation method is used, linear and nonlinear distortions connected to transmit-amplify-receive are mixed. Compensation for the entire communication system is possible,

셋째, 다항식 형의 비선형 시스템을 사용함으로써, 뉴럴 네트웍 및 볼테라 급수 모델에 비하여 상당한 계수의 이득을 얻을 수 있으며,Third, by using a polynomial nonlinear system, significant coefficient gains can be obtained over neural networks and Volterra series models.

넷째, 특정한 비선형 통신 모델에 국한되지 않고, 일반적인 비선형 시스템에적응적으로 적용이 가능한 전치 보상기 구조를 제공하는 효과가 있다.Fourth, there is an effect of providing a precompensator structure that is not limited to a specific nonlinear communication model and can be adapted to a general nonlinear system.

Claims (12)

입력되는 이산 신호를 연속 신호로 변환하는 펄스 정형 필터, 상기 펄스 정형 필터를 통과한 신호를 증폭해 주는 전력 증폭기 및 상기 전력 증폭기를 통과한 신호를 수신하는 수신 필터를 포함하는 통신 시스템의 왜곡 현상을 보상하기 위한 전치 보상기에 있어서,A pulse shaping filter for converting an input discrete signal into a continuous signal; a power amplifier for amplifying a signal passing through the pulse shaping filter; and a reception filter for receiving a signal passing through the power amplifier. In the precompensator to compensate, 상기 수신 필터에서 수신 신호의 샘플링 과정에서 동기 오차가 있어 ISI(Inter-Symbol Interference : 심볼간 간섭)가 발생하면 일어나는 선형 왜곡을 보상하는 제 1 역선형 장치;A first inverse linear device for compensating for a linear distortion caused by ISI (Inter-Symbol Interference) due to a synchronization error during sampling of a received signal in the reception filter; 상기 전력 증폭기에서 일어나는 비선형 증폭에 대한 보상을 위상 시스템 및 다항식 형을 이용하여 보상하는 역 비선형 장치;An inverse nonlinear device for compensating for nonlinear amplification occurring in the power amplifier using a phase system and a polynomial type; 상기 펄스 정형 필터의 필터링 과정에서 선형 왜곡이 있으면 발생하는 ISI 신호를 보상하는 제 2 역선형 장치; 및A second inverse linear device for compensating an ISI signal generated when linear distortion occurs in the filtering process of the pulse shaping filter; And 상기 제 2 역선형 장치로부터 신호를 입력받아 통계적 경사 근사법 및 간접 학습 방법을 이용하여 상기 역 비선형 장치에서 이용하는 다항식 형의 계수를 업데이트하여 피드백시키는 학습 장치;A learning device receiving a signal from the second inverse linear device and updating and feeding back a coefficient of a polynomial type used in the inverse nonlinear device using a statistical gradient approximation method and an indirect learning method; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전치 보상기.Precompensator, characterized in that consisting of. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 역선형 장치는,The reverse linear device, FIR 필터와 역이 되는 IIR 필터를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전치 보상기.A precompensator comprising an IIR filter inverse to the FIR filter. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 FIR 필터는,The FIR filter, 일련으로 입력되는 신호를 한 클럭 지연시켜 입력 신호에 과거 신호 또는 미래 신호에 대한 간섭양을 조절하고, 수신측의 고주파 성분을 제거하는 신호 지연부;A signal delay unit for delaying a series of input signals by one clock to adjust an amount of interference with respect to a past signal or a future signal to the input signal, and to remove a high frequency component of a receiver; 상기 신호 지연부로부터 지연된 신호를 입력받아 이들 신호에 각각 계수(Weight)를 곱하여, 입력 신호에 각각의 신호가 영향을 미치는 정도를 결정하고, 각각의 계수값을 조절하여 간섭 성분의 영향을 조절하는 곱셈기; 및The delayed signals are received from the signal delay unit, and these signals are multiplied by weight, respectively, to determine the degree of influence of each signal on the input signal, and to adjust the respective coefficient values to adjust the influence of the interference component. Multiplier; And 상기 신호 지연부로부터 지연된 각각의 신호와 상기 곱셈기로부터 계수가 곱해진 신호에 대한 합을 계산하여 출력하는 덧셈기;An adder for calculating and outputting a sum of each signal delayed from the signal delay unit and a signal multiplied by a coefficient from the multiplier; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전치 보상기.Precompensator, characterized in that consisting of. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 역비선형 장치의 다항식 형은 아래의 [식 1]인 것을 특징으로 하는 전치 보상기.The polynomial type of the inverse nonlinear device is a precompensator according to the following [Formula 1]. [식 1][Equation 1] y[n] = ax[n] + a3x[n]3+ a5x[n]5 y [n] = ax [n] + a 3 x [n] 3 + a 5 x [n] 5 여기서, x[n] 값은 입력값이고, y[n]은 출력값이며, a, a3, a5는 계수를 나타낸다.Here, the value of x [n] is an input value, y [n] is an output value, and a, a 3 and a 5 represent coefficients. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,The method according to claim 1 or 4, 상기 학습 장치는,The learning device, 상기 제 2 역선형 장치의 출력 신호와 상기 덧세기와의 차이값을 계산함으로써, 상기 다항식 형의 계수를 업데이트하는 것을 특징으로 하는 전치 보상기.And a coefficient of the polynomial type is updated by calculating a difference value between the output signal of the second inverse linear device and the overlay force. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 다항식 형의 계수를 업데이트하는 것은 아래의 [식 2]에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 전치 보상기.And updating the coefficient of the polynomial type is determined by Equation 2 below. [식 2][Equation 2] 여기서, n은 매 학습 반복 횟수를 나타내고,는 계수의 값을 뜻하며,은 현재의 계수 값을 의미하고,은 다음에 적용될 계수값을 의미하며, α는 각각의 필터 계수들을 수정하는 폭을 결정하는 상수이다.Where n represents the number of learning repetitions every Is the value of the coefficient, Means the current coefficient value, Denotes a coefficient value to be applied next, and α is a constant that determines a width for modifying respective filter coefficients. 입력되는 이산 신호를 연속 신호로 변환하는 펄스 정형 필터, 상기 펄스 정형 필터를 통과한 신호를 증폭해 주는 전력 증폭기 및 상기 전력 증폭기를 통과한 신호를 수신하는 수신 필터를 포함하는 통신 시스템의 왜곡 현상을 보상하기 위한 전치 보상기를 구동시키는 전치 보상 방법에 있어서,A pulse shaping filter for converting an input discrete signal into a continuous signal; a power amplifier for amplifying a signal passing through the pulse shaping filter; and a reception filter for receiving a signal passing through the power amplifier. A precompensation method for driving a precompensator for compensating, 상기 수신 필터에서 수신 신호의 샘플링 과정에서 동기 오차가 있어 ISI(Inter-Symbol Interference : 심볼간 간섭)가 발생하면 일어나는 선형 왜곡을 보상하는 제 1 단계;A first step of compensating for a linear distortion occurring when an ISI occurs due to a synchronization error in a sampling process of a received signal in the reception filter; 상기 전력 증폭기에서 일어나는 비선형 증폭에 대한 보상을 위상 시스템 및 다항식 형을 이용하여 보상하는 제 2 단계;Compensating for nonlinear amplification occurring in the power amplifier using a phase system and a polynomial type; 상기 펄스 정형 필터의 필터링 과정에서 선형 왜곡이 있으면 발생하는 ISI 신호를 보상하는 제 3 단계; 및A third step of compensating an ISI signal generated when there is a linear distortion in the filtering process of the pulse shaping filter; And 상기 제 3 단계에서 보상된 신호를 입력받아 통계적 경사 근사법 및 간접 학습 방법을 이용하여 상기 역 비선형 장치에서 이용하는 다항식 형의 계수를 업데이트하여 피드백시키는 제 4 단계;A fourth step of receiving a signal compensated in the third step and updating and feeding back a coefficient of a polynomial type used in the inverse nonlinear apparatus using a statistical gradient approximation method and an indirect learning method; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전치 보상 방법.Pre-compensation method comprising a. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 선형 왜곡을 보상하는 방법은,Compensating for the linear distortion, 일련으로 입력되는 신호를 한 클럭 지연시켜 입력 신호에 과거 신호 또는 미래 신호에 대한 간섭양을 조절하고, 수신측의 고주파 성분을 제거하는 제 1 서브 단계;A first sub-step of delaying a series of input signals by one clock to adjust an amount of interference with respect to a past signal or a future signal to the input signal, and to remove a high frequency component of a receiving side; 상기 제 1 서브 단계에서 지연된 신호를 입력받아 이들 신호에 각각 계수(Weight)를 곱하여, 입력 신호에 각각의 신호가 영향을 미치는 정도를 결정하고, 각각의 계수값을 조절하여 간섭 성분의 영향을 조절하는 제 2 서브 단계; 및Receive the signals delayed in the first sub-step and multiply these signals by a weight to determine the degree of influence of each signal on the input signal, and adjust the coefficients to adjust the influence of the interference component. A second sub-step; And 상기 제 1 서브 단계에서 지연된 각각의 신호와 상기 제 2 서브 단계에서 구한 계수가 곱해진 신호의 합을 계산하여 출력하는 제 3 서브 단계;A third substep of calculating and outputting a sum of a signal obtained by multiplying each signal delayed in the first substep and a coefficient obtained in the second substep; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전치 보상 방법.Pre-compensation method comprising a. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 제 2 단계의 다항식 형은 아래의 [식 3]인 것을 특징으로 하는 전치 보상 방법.The polynomial type of the second step is the following equation [3]. [식 3][Equation 3] y[n] = ax[n] + a3x[n]3+ a5x[n]5 y [n] = ax [n] + a 3 x [n] 3 + a 5 x [n] 5 여기서, x[n] 값은 입력값이고, y[n]은 출력값이며, a, a3, a5는 계수를 나타낸다.Here, the value of x [n] is an input value, y [n] is an output value, and a, a 3 and a 5 represent coefficients. 제 7 항 또는 제 10 항에 있어서,The method according to claim 7 or 10, 상기 제 4 단계는,The fourth step, 상기 제 3 단계의 출력 신호와 상기 제 3 서브 단계에서 구한 값의 차이값을 계산함으로써, 상기 다항식 형의 계수를 업데이트하는 것을 특징으로 하는 전치 보상 방법.And a coefficient of the polynomial type is updated by calculating a difference value between the output signal of the third step and the value obtained in the third substep. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 다항식 형의 계수를 업데이트하는 것은 아래의 [식 4]에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 전치 보상 방법.The updating of the coefficient of the polynomial type is a transposition compensation method, characterized in that determined by the following equation (4). [식 4][Equation 4] 여기서, n은 매 학습 반복 횟수를 나타내고,는 계수의 값을 뜻하며,은 현재의 계수 값을 의미하고,은 다음에 적용될 계수값을 의미하며, α는 각각의 필터 계수들을 수정하는 폭을 결정하는 상수이다.Where n represents the number of learning repetitions every Is the value of the coefficient, Means the current coefficient value, Denotes a coefficient value to be applied next, and α is a constant that determines a width for modifying respective filter coefficients. 입력되는 이산 신호를 연속 신호로 변환하는 펄스 정형 필터, 상기 펄스 정형 필터를 통과한 신호를 증폭해 주는 전력 증폭기 및 상기 전력 증폭기를 통과한 신호를 수신하는 수신 필터를 포함하는 통신 시스템의 왜곡 현상을 보상하기 위한 전치 보상기를 구동시키는 전치 보상 방법을 실행시킬 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 있어서,A pulse shaping filter for converting an input discrete signal into a continuous signal; a power amplifier for amplifying a signal passing through the pulse shaping filter; and a reception filter for receiving a signal passing through the power amplifier. A computer readable recording medium having recorded thereon a program capable of executing a precompensation method for driving a precompensator for compensating, comprising: 상기 수신 필터에서 수신 신호의 샘플링 과정에서 동기 오차가 있어 ISI(Inter-Symbol Interference : 심볼간 간섭)가 발생하면 일어나는 선형 왜곡을 보상하는 제 1 단계;A first step of compensating for a linear distortion occurring when an ISI occurs due to a synchronization error in a sampling process of a received signal in the reception filter; 상기 전력 증폭기에서 일어나는 비선형 증폭에 대한 보상을 위상 시스템 및 다항식 형을 이용하여 보상하는 제 2 단계;Compensating for nonlinear amplification occurring in the power amplifier using a phase system and a polynomial type; 상기 펄스 정형 필터의 필터링 과정에서 선형 왜곡이 있으면 발생하는 ISI 신호를 보상하는 제 3 단계; 및A third step of compensating an ISI signal generated when there is a linear distortion in the filtering process of the pulse shaping filter; And 상기 제 3 단계에서 보상된 신호를 입력받아 통계적 경사 근사법 및 간접 학습 방법을 이용하여 상기 역 비선형 장치에서 이용하는 다항식 형의 계수를 업데이트하여 피드백시키는 제 4 단계;A fourth step of receiving a signal compensated in the third step and updating and feeding back a coefficient of a polynomial type used in the inverse nonlinear apparatus using a statistical gradient approximation method and an indirect learning method; 를 포함하여 이루어진 것을 실행시킬 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터로읽을 수 있는 기록 매체.A computer-readable recording medium having recorded thereon a program capable of executing what is included.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Families Citing this family (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

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08125554A (en) * 1994-10-21 1996-05-17 Nec Eng Ltd Automatic distortion compensation circuit
KR19990031423A (en) * 1997-10-10 1999-05-06 윤종용 Apparatus and method for linearizing power amplifier of digital communication system
US5923712A (en) * 1997-05-05 1999-07-13 Glenayre Electronics, Inc. Method and apparatus for linear transmission by direct inverse modeling
KR20000031138A (en) * 1998-11-03 2000-06-05 정선종 Pre-compensator of transmission system including linear distortion and nonlinear distortion and method for estimating delay between transmission signal and feedback signal and phase difference therebetween
US6118335A (en) * 1999-05-06 2000-09-12 Nortel Networks Corporation Method and apparatus for providing adaptive predistortion in power amplifier and base station utilizing same
KR20010064880A (en) * 1999-12-20 2001-07-11 이계철 Prediction apparatus and method for controling with changable order

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08125554A (en) * 1994-10-21 1996-05-17 Nec Eng Ltd Automatic distortion compensation circuit
US5923712A (en) * 1997-05-05 1999-07-13 Glenayre Electronics, Inc. Method and apparatus for linear transmission by direct inverse modeling
KR19990031423A (en) * 1997-10-10 1999-05-06 윤종용 Apparatus and method for linearizing power amplifier of digital communication system
KR20000031138A (en) * 1998-11-03 2000-06-05 정선종 Pre-compensator of transmission system including linear distortion and nonlinear distortion and method for estimating delay between transmission signal and feedback signal and phase difference therebetween
US6118335A (en) * 1999-05-06 2000-09-12 Nortel Networks Corporation Method and apparatus for providing adaptive predistortion in power amplifier and base station utilizing same
KR20010064880A (en) * 1999-12-20 2001-07-11 이계철 Prediction apparatus and method for controling with changable order

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11133834B2 (en) 2019-03-07 2021-09-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Device and method of compensating for nonlinearity of power amplifier
US11595065B2 (en) 2019-03-07 2023-02-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Device and method of compensating for nonlinearity of power amplifier

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