KR100487209B1 - Predistortion apparatus and method for compensating non-linearility of the power amplifier using look-up table - Google Patents

Predistortion apparatus and method for compensating non-linearility of the power amplifier using look-up table Download PDF

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KR100487209B1 KR10-2003-0007604A KR20030007604A KR100487209B1 KR 100487209 B1 KR100487209 B1 KR 100487209B1 KR 20030007604 A KR20030007604 A KR 20030007604A KR 100487209 B1 KR100487209 B1 KR 100487209B1
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Abstract

본 발명은 복소 변조된 기저대역 신호의 증폭 특성을 선형화하기 위한 전치보상에 관한 것이다. 적응 제어기는 운영자에 의해 지시된 또는 주기적인 학습 모드에서 입력된 신호 샘플들을 가지고 전력 증폭기의 역 비선형 왜곡 특성을 모델링하여 다항식 계수들을 결정하고, 상기 결정된 다항식 계수들을 이용하여 가능한 입력 신호의 크기 범위에 대한 전치보상 이득들을 계산하며, 상기 계산된 전치보상 이득들로, 입력 신호의 크기들로 어드레스된 복소 전치보상 이득들을 저장하고 있는 룩업 테이블을 갱신한다. 복소 변조된 기저대역의 입력 신호가 전치보상기로 입력되면, 상기 전치보상기는 상기 입력 신호의 크기에 대응하는 복소 전치보상 이득을 상기 룩업 테이블에서 액세스하여, 상기 복소 전치보상 이득을 상기 입력 신호에 곱하여 전력 증폭기로 출력한다. 이러한 본 발명은 메모리 효과를 가지는 전력 증폭기의 비선형 왜곡 특성을 보상함에 있어서 적은 계산량과 빠른 수렴속도를 얻을 수 있다.The present invention relates to predistortion for linearizing the amplification characteristics of a complex modulated baseband signal. The adaptive controller determines the polynomial coefficients by modeling the inverse nonlinear distortion characteristics of the power amplifier with the signal samples input by the operator or in the periodic learning mode, and using the determined polynomial coefficients to determine the range of possible input signals. Compute the predistortion gains and update the lookup table, which stores the complex predistortion gains addressed with the magnitudes of the input signal, with the calculated predistortion gains. When a complex modulated baseband input signal is input to the predistorter, the predistorter accesses a complex predistortion gain corresponding to the magnitude of the input signal from the lookup table, and multiplies the complex predistortion gain by the input signal. Output to the power amplifier. The present invention can obtain a small calculation amount and a fast convergence speed in compensating the nonlinear distortion characteristic of the power amplifier having the memory effect.

Description

룩업 테이블을 사용하여 전력 증폭기의 비선형 왜곡 특성을 보상하는 전치보상 장치 및 방법{PREDISTORTION APPARATUS AND METHOD FOR COMPENSATING NON-LINEARILITY OF THE POWER AMPLIFIER USING LOOK-UP TABLE} Predistortion Apparatus and Method for Compensating Nonlinear Distortion Characteristics of Power Amplifiers Using Lookup Tables {PREDISTORTION APPARATUS AND METHOD FOR COMPENSATING NON-LINEARILITY OF THE POWER AMPLIFIER USING LOOK-UP TABLE}

본 발명은 광대역 전력증폭에 관한 것으로서, 특히 복소 변조된 기저대역 신호의 전력 증폭기에 의한 비선형 왜곡 특성을 선형화하기 위한 전치보상기(Predistorter) 및 전치보상 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to wideband power amplification, and more particularly, to a predistorter and a predistortion method for linearizing nonlinear distortion characteristics of a complex modulated baseband signal by a power amplifier.

고주파(Radio Frequency: RF) 신호를 사용하여 통신하는 전형적인 이동통신시스템에서 고주파 증폭기(RF Amplifier)는 저전력 저잡음 수신 증폭기와 고전력 송신 증폭기로 분류된다. 고전력 송신 증폭기에 있어서 잡음보다는 효율이 더 중요한 고려대상이다. 이로 인해 이동통신 시스템에서 널리 쓰이고 있는 고전력 증폭기(High Power Amplifier: HPA)는 고효율을 얻을 수 있도록 비선형 동작점에 근접하여 동작하게 된다.In a typical mobile communication system using radio frequency (RF) signals, RF amplifiers are classified into low power, low noise receive amplifiers, and high power transmit amplifiers. In high power transmit amplifiers, efficiency is more important than noise. As a result, high power amplifiers (HPAs), which are widely used in mobile communication systems, operate near nonlinear operating points for high efficiency.

이러한 경우 증폭기의 출력은 혼 변조 왜곡(inter modulation distortion: IMD) 성분을 만들어 내어 대역내(in-band) 뿐만 아니라 다른 주파수 대역에 스퓨리어스(spurious) 신호로 영향을 주게 된다. 스퓨어리스 성분을 제거하기 위해서는 주로 피드 포워드(feed forward) 방식이 사용된다. 피드 포워드 방식은 스퓨어리스 성분을 거의 완벽하게 제거할 수 있지만 증폭 효율이 낮아질 뿐만 아니라 고주파단(RF stage)에서의 제어가 필요하므로 부피가 커지고 시스템의 가격이 높다는 단점이 있다.In this case, the amplifier's output produces an inter modulation distortion (IMD) component that affects spurious signals in other bands as well as in-band. In order to remove the spurless component, a feed forward method is mainly used. The feedforward method can almost completely remove the spurious component, but it has a disadvantage that the amplification efficiency is lowered and the volume is high because the control in the RF stage is required.

이동통신 시스템 분야에서는 높은 효율과 적은 비용을 고려하여 디지털 전치보상(Digital Predistortion: DPD) 방식이 연구되고 있다. 디지털 전치보상 방식은 디지털부(digital stage)에서 전력 증폭기의 비선형 특성(Nonlinearity)에 대한 역(inverse)을 취하여 입력신호를 전치보상함으로써 전력 증폭기의 출력신호를 선형화한다. 비선형 특성은 입력신호의 크기에 따라서 출력신호의 크기가 바뀌는 AM/AM(Amplitude Modulation to AM) 특성과 입력신호의 크기에 따라서 출력신호의 위상이 바뀌는 AM/PM(AM to Phase Modulation) 특성으로 구분될 수 있다. In the field of mobile communication systems, digital predistortion (DPD) is being studied in consideration of high efficiency and low cost. The digital predistortion method linearizes the output signal of the power amplifier by precompensating the input signal by taking an inverse of the nonlinearity of the power amplifier in the digital stage. Nonlinear characteristics are classified into AM / AM (Amplitude Modulation to AM) characteristics, in which the output signal scales according to the magnitude of the input signal, and AM / PM (AM to Phase Modulation) characteristics, in which the phase of the output signal changes in accordance with the magnitude of the input signal. Can be.

전력 증폭기의 비선형 특성을 보상하는 대표적인 방식으로는 복소 다항식(Complex Polynomial)을 사용하는 방식이 있다. 복소 다항식형 전치보상기는 전력 증폭기의 역 비선형 왜곡 특성을 정확히 모델링한 다항식을 사용하므로, 전력 증폭기의 비선형성을 제거하는데 걸리는 시간이 짧다. 즉 수렴 속도가 빠르다. 메모리 효과를 고려하지 않을 경우, P차의 전치보상 다항식은 하기의 <수학식 1>과 같이 나타내어진다.A typical method of compensating for the nonlinear characteristics of a power amplifier is to use a complex polynomial. Since the complex polynomial predistorter uses a polynomial that accurately models the inverse nonlinear distortion characteristics of the power amplifier, the time taken to remove the nonlinearity of the power amplifier is short. In other words, the convergence speed is fast. If the memory effect is not taken into account, the transposition polynomial of the P-order is represented by Equation 1 below.

여기서 d(n)는 전치보상 신호이며, 입력 신호 x(n)에 곱하여지는 { }안의 부분은 x(n)의 전치보상 이득으로 볼 수 있다.Here, d (n) is a predistortion signal, and the portion of {} multiplied by the input signal x (n) can be regarded as a predistortion gain of x (n).

현재까지 대부분의 전치보상기는 단일 톤이나 협대역 주파수의 신호에 대해서 많이 연구되었으므로, 전력 증폭기의 비기억성(Memoryless) 비선형 특성(즉 현재의 입력만이 현재의 출력에 영향을 미침)에 대해서만 보상하는 방식이 거의 대부분이었다. 그러나 광대역 주파수에서 비선형 증폭기의 메모리 비선형 특성은 현재 입력신호 뿐만 아니라 과거의 입력된 신호들이 현재의 비선형 증폭기의 출력에 영향을 줌으로써 AM/AM 특성과 AM/PM 특성을 확연하게 변화시킨다. 이러한 현상을 메모리 효과(Memory Effects)라고 하며, 전력 증폭기의 비선형성은 입력신호의 주파수 대역폭에 따라 달라지게 된다. 최근 이동통신 시스템의 사용 주파수 대역이 점차 광대역화 되면서 비선형 증폭기의 메모리 효과를 고려한 연구와 개발이 보다 활발하게 진행되고 있다. 이산 볼테라 급수(discrete Volterra series) 방식은 과거 입력 샘플들을 고려하는 다항식을 사용하여 메모리 효과를 보상한다.To date, most predistorters have been heavily studied for signals of single-tone or narrowband frequencies, so they only compensate for the memoryless nonlinear nature of the power amplifier (i.e., only the current input affects the current output). Most of the way was. However, the memory nonlinearity of the nonlinear amplifier at wideband frequencies significantly changes the AM / AM and AM / PM characteristics by affecting the output of the current nonlinear amplifier as well as the current input signal. This phenomenon is called memory effects, and the nonlinearity of the power amplifier depends on the frequency bandwidth of the input signal. Recently, as the frequency band of mobile communication system is gradually widened, research and development considering the memory effect of nonlinear amplifiers are being actively conducted. The discrete Volterra series approach uses a polynomial that takes into account past input samples to compensate for the memory effect.

다항식형 전치보상기의 비선형성 제거 능력은 얼마나 많은 과거의 입력 샘플들을 고려하느냐와 다항식의 차수를 얼마로 할 것인가에 따라 달려 있다. 고려하여야 할 과거의 입력 샘플을 하나 늘릴 때마다 계산량이 기하급수적으로 증가하므로, 다항식형 전치보상기는 수렴 속도는 빠르지만 수식이 매우 복잡하고 계산량이 많아 구현하기가 용이하지 않을 뿐 아니라 많은 수의 고속 곱셈기들이 필요하게 되어 로직의 크기가 커지게 된다.The nonlinear rejection capability of a polynomial predistorter depends on how many past input samples are considered and how many orders of the polynomial are. Since the computational amount increases exponentially with each increase of the past input sample to be considered, the polynomial predistorter has a fast convergence rate, but the formula is very complicated and computational, which is not easy to implement, but also a large number of high-speeds. Multipliers are needed, which increases the size of the logic.

이러한 문제점을 해소할 수 있는 전치보상 기술로는 룩업 테이블(Look-up table: LUT)을 이용하는 기술이 있다. 룩업 테이블은 입력 신호의 가능한 진폭 레벨 범위에 대한 전치보상 이득들을 저장하기 때문에, 일반적으로 매우 적은 계산량만을 필요로 한다. 그러나 메모리 효과를 가지는 전력 증폭기의 비선형성을 정확히 제거하기 위해서는 룩업 테이블의 각 요소들(entries), 즉 전치보상 이득들에 대하여 각각 적응 알고리즘을 적용하여야 하므로, 전력 증폭기를 선형화하는데 걸리는 시간이 길다는, 즉 수렴 속도가 느리다는 단점을 가진다.A pre-compensation technique that can solve this problem is a technique using a look-up table (LUT). Since the lookup table stores the predistortion gains over the range of possible amplitude levels of the input signal, they typically require very little computation. However, in order to accurately remove the nonlinearity of a power amplifier having a memory effect, it is necessary to apply an adaptive algorithm to each of the elements of the lookup table, that is, the precompensation gains, so that it takes a long time to linearize the power amplifier. In other words, the convergence speed is slow.

따라서 상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명은, 룩업 테이블을 사용하여 메모리 효과를 가지는 전력 증폭기의 비선형 왜곡 특성을 보상하는 전치보상기 및 전치보상 방법을 제공한다.Accordingly, the present invention, which was devised to solve the problems of the prior art operating as described above, provides a predistorter and a predistortion method for compensating for nonlinear distortion characteristics of a power amplifier having a memory effect using a lookup table.

본 발명은, 전치보상 다항식을 통해 추출한 전치보상 파라미터들을 이용하여 룩업 테이블의 구성요소들을 계산하는 전치보상기 및 전치보상 방법을 제공한다.The present invention provides a predistorter and a predistortion method for calculating components of a lookup table using predistortion parameters extracted through a predistortion polynomial.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 장치는, 전력 증폭기의 비선형 왜곡 특성을 보상하는 다항식형 전치보상 장치에 있어서,Apparatus according to a preferred embodiment of the present invention is a polynomial predistorter that compensates for nonlinear distortion characteristics of a power amplifier,

복소 변조된 기저대역의 입력 신호를 입력받으면, 입력 신호의 크기들로 어드레스된 복소 전치보상 이득들을 저장하고 있는 룩업 테이블에서 입력 신호의 크기에 대응하는 복소 전치보상 이득을 액세스하여, 상기 복소 전치보상 이득을 상기 입력 신호에 곱하여 전력 증폭기로 출력하는 전치보상기와,Upon receiving a complex modulated baseband input signal, the complex predistortion gain is accessed from a lookup table that stores the complex predistortion gains addressed with the magnitudes of the input signal, thereby accessing the complex predistortion gain corresponding to the magnitude of the input signal. A predistorter multiplying the gain by the input signal and outputting the gain to a power amplifier;

상기 전력 증폭기의 역 비선형 왜곡 특성을 모델링하여 다항식 계수들을 결정하고, 상기 결정된 다항식 계수들을 이용하여 가능한 입력 신호의 크기 범위에 대한 전치보상 이득들을 계산하며, 상기 계산된 전치보상 이득들로 상기 룩업 테이블을 갱신하는 적응 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.Modeling the inverse nonlinear distortion characteristic of the power amplifier to determine polynomial coefficients, and using the determined polynomial coefficients to calculate predistortion gains over a range of possible input signals, and using the calculated predistortion gains It characterized in that it comprises an adaptive controller for updating the.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방법은, 전력 증폭기의 비선형 왜곡 특성을 보상하는 다항식형 전치보상 방법에 있어서,A method according to a preferred embodiment of the present invention is a polynomial predistortion method for compensating for nonlinear distortion characteristics of a power amplifier,

전력 증폭기의 역 비선형 왜곡 특성을 모델링하여 다항식 계수들을 결정하는 과정과,Modeling the inverse nonlinear distortion characteristics of the power amplifier to determine polynomial coefficients,

상기 결정된 다항식 계수들을 이용하여 가능한 모든 입력 신호의 크기들에 대한 전치보상 이득들을 계산하는 과정과, Calculating predistortion gains for all possible magnitudes of the input signal using the determined polynomial coefficients;

상기 계산된 전치보상 이득들로, 전력 증폭기에 의한 비선형 왜곡 특성을 보상하기 위해 입력 신호의 크기들로 어드레스된 복소 전치보상 이득들을 저장하고 있는 룩업 테이블을 갱신하는 과정과,Updating, with the calculated predistortion gains, a lookup table storing complex predistortion gains addressed with the magnitudes of the input signal to compensate for nonlinear distortion characteristics by the power amplifier;

복소 변조된 기저대역의 입력 신호를 입력받으면, 상기 입력 신호의 크기에 대응하는 복소 전치보상 이득을 상기 룩업 테이블에서 액세스하는 과정과,When a complex modulated baseband input signal is received, accessing a complex predistortion gain corresponding to the magnitude of the input signal from the lookup table;

상기 복소 전치보상 이득을 가지고 상기 입력 신호를 전치보상하여 전력 증폭기로 출력하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다. And precompensating the input signal with the complex predistortion gain and outputting the predistorted signal to a power amplifier.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, detailed descriptions of well-known functions or configurations will be omitted if it is determined that the detailed description of the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. Terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may be changed according to intentions or customs of users or operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.

후술되는 본 발명의 특징은 전력 증폭의 선형화를 위한 전치보상 파라미터들을 전치보상 다항식에 의해 계산하고, 상기 계산된 전치보상 파라미터들을 룩업 테이블(Look-up Table: LUT) 형태로 변환하는 것이다. 여기서 전치보상 파라미터들은 특히 복소 다항식 계수들을 의미한다.A feature of the present invention described below is to calculate the predistortion parameters for linearization of power amplification by a predistortion polynomial, and convert the calculated predistortion parameters into a look-up table (LUT) form. Predistortion parameters here in particular mean complex polynomial coefficients.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 룩업 테이블을 가지는 전치보상기를 사용하여 선형화된 증폭신호를 출력하는 송신기를 나타낸 블럭 구성도이다. 이러한 구조의 송신기는 예를 들어 고주파(Radio Frequency: RF)를 사용하여 무선통신을 수행하는 이동통신 시스템에서 사용된다.1 is a block diagram illustrating a transmitter for outputting a linearized amplified signal using a predistorter having a lookup table according to an embodiment of the present invention. The transmitter of this structure is used in, for example, a mobile communication system that performs radio communication using radio frequency (RF).

상기 도 1을 참조하면, 송신기(100)의 전송경로(Forward Path)는 디지털 전치보상기(Digital Pre-Distorter: DPD)(102)와 디지털 변조기(Modulator: MOD)(104)와 디지털/아날로그 변환기(Digital to Analog Converter: DAC)(106)와 중간주파수(Intermediate Frequency: IF) 대역통과필터(Band Pass Filter: BPF)(108)와 주파수 상승 변환기(Frequency Up Converter)(110)와 고주파(Radio Frequency: RF) 대역통과필터(BPF)(112)와 전력 증폭기(Power Amplifier: PA)(114)와 송신 안테나(132)로 구성된다. 상기 송신기(100)의 궤환경로(Feedback Path)는 상기 전력 증폭기(114)와 상기 송신 안테나(132) 사이의 방향성 결합기(Directional Coupler: DC)(116)와 주파수 하강 변환기(Frequency Down Converter)(122)와 피드백 대역통과필터(FB BPF)(124)와 아날로그/디지털 변환기(Analog to Digital Converter: ADC)(126)와 디지털 복조기(De-Modulator: DEM)(128)와 적응 제어기(Adaption Controller: ADAP)(130)로 구성된다.Referring to FIG. 1, a forward path of the transmitter 100 includes a digital pre-distorter (DPD) 102, a digital modulator (MOD) 104, and a digital / analog converter ( Digital to Analog Converter (DAC) 106, Intermediate Frequency (IF) Band Pass Filter (BPF) 108, Frequency Up Converter 110 and Radio Frequency: RF band pass filter (BPF) 112, a power amplifier (PA) 114 and the transmit antenna 132. A feedback path of the transmitter 100 includes a directional coupler (DC) 116 and a frequency down converter 122 between the power amplifier 114 and the transmission antenna 132. FB BPF (124), Analog to Digital Converter (ADC) 126, De-Modulator (DEM) 128, and Adaptation Controller (ADAP) 130).

동위상(In phase: I) 신호성분과 직교위상(Quadrature: Q) 신호성분으로 이루어진 기저대역의 디지털 입력 신호는 상기 전치보상기(102)로 입력된다. 상기 전치보상기(102)는 상기 전력 증폭기(114)에서 일어나는 왜곡을 보상하기 위하여 상기 동위상 및 직교위상 입력 신호들을 변환한다. 본 발명에 따르면 상기 전치보상기(102)는 상기 전력 증폭기(114)의 역 비선형 왜곡 특성을 모델링한 다항식 계수들을 이용하여 전치보상 이득들을 구하고, 상기 구해진 전치보상 이득들을 룩업 테이블에 저장하여 사용한다. 이러한 전치보상 방식에 대한 보다 상세한 설명은 후술될 것이다.A baseband digital input signal consisting of an in-phase (I) signal component and a quadrature (Q) signal component is input to the predistorter 102. The predistorter 102 converts the in-phase and quadrature input signals to compensate for the distortion occurring in the power amplifier 114. According to the present invention, the predistorter 102 obtains predistortion gains using polynomial coefficients modeling the inverse nonlinear distortion characteristics of the power amplifier 114, and stores the obtained predistortion gains in a lookup table. A more detailed description of this predistortion scheme will be given later.

상기 전치보상기(102)의 출력은 디지털 변조기(104)에 인가되며, 상기 디지털 변조기(104)는 상기 동위상 및 직교위상 입력 신호들을 직교 변조방식(Quadrature Modulation)에 의해 단일 디지털 신호로 변환한다. 상기 디지털 변조기(104)로부터의 상기 디지털 신호는 상기 디지털/아날로그 변환기(106)에 의해 중간 주파수(IF)의 아날로그 신호로 변환된다. 상기 중간주파수 대역통과필터(108)는 상기 디지털/아날로그 변환기(106)로부터의 중간주파수 신호에서 대역외 성분을 제거한다.The output of the predistorter 102 is applied to the digital modulator 104, which converts the in-phase and quadrature input signals into a single digital signal by quadrature modulation. The digital signal from the digital modulator 104 is converted into an analog signal of intermediate frequency IF by the digital-to-analog converter 106. The intermediate frequency bandpass filter 108 removes out-of-band components from the intermediate frequency signal from the digital-to-analog converter 106.

상기 중간주파수 대역통과필터(108)로부터의 필터링된 출력은 주파수 상승 변환기(110)에 의해 이동통신 시스템의 주파수 대역내의 주파수를 가지는 고주파 신호로 변환된다. 보다 상세하게 상기 주파수 상승 변환기(110)는 위상동기루프(Phase Locked Loop: PLL)(118)로부터의 기준 클럭(Reference Clock: Ref. CLK)을 가지고 발진기(Oscillator)(120)에 의해 생성된 송신 국부발진 신호(Transmit Local Oscillation Signal: LOTX)를 상기 필터링된 중간주파수 출력에 혼합하여 원하는 주파수를 생성하는 믹서(Mixer)이다. 상기 기준 클럭은 상기 디지털 변조기(104)에서의 변조 동작을 위해서도 사용된다.The filtered output from the intermediate frequency bandpass filter 108 is converted into a high frequency signal having a frequency within the frequency band of the mobile communication system by the frequency raising converter 110. More specifically, the frequency rising converter 110 has a reference clock (Ref. CLK) from a phase locked loop (PLL) 118 and is transmitted by the oscillator 120. Mixer to generate a desired frequency by mixing a local oscillation signal (Transmit Local Oscillation Signal (LO TX )) to the filtered intermediate frequency output. The reference clock is also used for the modulation operation in the digital modulator 104.

상기 고주파 대역통과필터(112)는 상기 주파수 상승 변환기(110)에 의해 변환된 상기 고주파 신호에서 대역외 성분을 제거한다. 상기 전력 증폭기(114)는 상기 고주파 대역통과필터(112)로부터의 필터링된 고주파 출력을 증폭하여 송신 안테나(132)로 전달한다. The high frequency bandpass filter 112 removes an out-of-band component from the high frequency signal converted by the frequency rising converter 110. The power amplifier 114 amplifies and transmits the filtered high frequency output from the high frequency bandpass filter 112 to the transmit antenna 132.

상기 전치보상기(102)의 전치보상 동작을 위한 궤환경로는 상기 전력 증폭기(114)로부터의 증폭된 신호를 감시한다. 이를 위하여 상기 방향성 결합기(116)는 상기 전력 증폭기(114)로부터 상기 송신 안테나(132)로 출력되는 신호의 일부를 상기 주파수 하강 변환기(122)로 전달한다. 상기 주파수 하강 변환기(122)는 상기 주파수 상승 변환기(112)의 반대되는 방식으로 동작한다. 특히 상기 주파수 하강 변환기(122)는 상기 전력 증폭기(114)에 의해 증폭된 신호의 주파수를 중간주파수로 낮춘다. 이를 위하여 상기 주파수 하강 변환기(122)는 상기 발진기(120)에 의해 생성된 수신 국부발진 신호(Receive Local Oscillation Signal: LORX)를 상기 증폭된 고주파 출력에 혼합하여 원하는 주파수를 생성하는 믹서로 구성된다. 상기 궤환 대역통과필터(124)는 상기 주파수 하강 변환기(122)로부터의 중간주파수 출력에서 대역외 신호를 제거한다.The path environment for precompensation operation of the predistorter 102 monitors the amplified signal from the power amplifier 114. To this end, the directional coupler 116 transfers a portion of the signal output from the power amplifier 114 to the transmit antenna 132 to the frequency down converter 122. The frequency down converter 122 operates in an opposite manner to the frequency up converter 112. In particular, the frequency down converter 122 lowers the frequency of the signal amplified by the power amplifier 114 to an intermediate frequency. To this end, the frequency down converter 122 is configured as a mixer which generates a desired frequency by mixing a received local oscillation signal (LO RX ) generated by the oscillator 120 to the amplified high frequency output. . The feedback bandpass filter 124 removes the out-of-band signal from the intermediate frequency output from the frequency down converter 122.

상기 궤환 대역통과필터(124)에 의해 필터링된 아날로그 중간주파수 출력은 상기 아날로그/디지털 변환기(126)에 의해 디지털 신호로 변환된다. 상기 디지털 복조기(128)는 상기 기준클럭에 동기하여 상기 디지털 변조기(104)의 반대되는 방식으로 상기 디지털 신호를 복조함으로써 동위상 신호성분 신호와 직교위상 신호성분 신호를 상기 적응 제어기(130)로 출력한다.The analog intermediate frequency output filtered by the feedback bandpass filter 124 is converted into a digital signal by the analog / digital converter 126. The digital demodulator 128 demodulates the digital signal in a manner opposite to the digital modulator 104 in synchronization with the reference clock to output an in-phase signal component and a quadrature signal component signal to the adaptive controller 130. do.

상기 적응 제어기(130)는 또한 상기 전치보상기(102)로부터의 출력 신호를 주기적으로 감시한다. 이로써 상기 적응 제어기(130)는 상기 전치보상기(102)로부터의 출력 신호(전송하고자 하는 신호)와 상기 디지털 복조기(128)로부터의 출력 신호(실제로 전송되는 신호)를 입력받게 되고, 이 입력들을 이용하여 전치보상 다항식을 계산하기 위한 계수들을 결정하며 상기 결정된 다항식 계수들을 이용하여 입력 신호의 가능한 모든 크기들에 대한 전치보상 이득들을 계산한다. 상기 계산된 전치보상 이득들은 상기 전치보상기(102)내의 룩업 테이블에 저장된다. The adaptive controller 130 also periodically monitors the output signal from the predistorter 102. As a result, the adaptive controller 130 receives the output signal (the signal to be transmitted) from the predistorter 102 and the output signal (the signal actually transmitted) from the digital demodulator 128, and uses the inputs. The coefficients for calculating the predistortion polynomial are determined and the predistortion gains for all possible magnitudes of the input signal are calculated using the determined polynomial coefficients. The calculated predistortion gains are stored in a lookup table in the predistorter 102.

룩업 테이블을 포함하는 상기 전치보상기(102)의 상세한 구성은 도 2에 나타내었다. 상기 도 2를 참조하면, 상기 전치보상기(102)는 입력 신호의 순간적인 크기를 계산하는 크기 계산기(Magnitude Calculator)(202)를 포함한다. 상기 계산된 크기는 룩업 테이블(LUT)(204)에서 상기 계산된 크기에 대응하는 복소 전치보상 이득을 액세스하는데 이용된다. 상기 복소 전치보상 이득들은 상기 전력 증폭기(114)의 전송 특성을 보상하기 위한 것이다. 상기 룩업 테이블(204)은 상기 적응 제어기(130)에 의하여, 상기 복소 전치보상 이득들이 상기 전력 증폭기(114)의 전송 특성 변화를 반영할 수 있도록 주기적으로 갱신된다.A detailed configuration of the predistorter 102 including the lookup table is illustrated in FIG. 2. Referring to FIG. 2, the predistorter 102 includes a magnitude calculator 202 that calculates an instantaneous magnitude of an input signal. The calculated magnitude is used to access the complex predistortion gain corresponding to the calculated magnitude in a lookup table (LUT) 204. The complex predistortion gains are to compensate for the transmission characteristics of the power amplifier 114. The lookup table 204 is periodically updated by the adaptive controller 130 to allow the complex predistortion gains to reflect the change in transmission characteristics of the power amplifier 114.

상기 룩업 테이블(204)로부터 상기 복소 전치보상 이득은 곱셈기(206)로 제공되며, 상기 곱셈기(206)는 상기 입력 신호에 상기 복소 전치보상 이득을 곱하여 상기 입력 신호를 전치보상한다. 상기 전치보상된 신호가 상기 전력 증폭기(114)에 의해 증폭될 때 상기 전력 증폭기(114)에 의해 야기되는 비선형 왜곡이 제거된다.The complex predistortion gain from the lookup table 204 is provided to a multiplier 206, which multiplies the input signal by the complex predistortion gain to precompensate the input signal. When the predistorted signal is amplified by the power amplifier 114, the nonlinear distortion caused by the power amplifier 114 is removed.

이하 다항식 형태로 주어진 전치보상 특성을 룩업-테이블 형태로 변환하는 동작에 대해, 상기 적응 제어기(130)의 상세 구성을 나타낸 도 3을 참조하여 설명한다. 상기 도 3을 참조하면, 상기 적응 제어기(130)는 메모리(130a)와 디지털 신호처리 프로세서(Digital Signalling Processor: DSP)(130b)로 구성되며, 상기 디지털 신호처리 프로세서(130b)는 기능적으로 계수 계산기(Coefficient Calculator: Coeff Cal.)(130c)와 이득 계산기(Gain Calculator: Gain Cal.)(130d)로 구분된다.Hereinafter, an operation of converting a predistortion characteristic given in a polynomial form into a lookup-table form will be described with reference to FIG. 3, which shows a detailed configuration of the adaptive controller 130. Referring to FIG. 3, the adaptive controller 130 includes a memory 130a and a digital signal processor (DSP) 130b, and the digital signal processor 130b is functionally a coefficient calculator. (Coefficient Calculator: Coeff Cal.) 130c and Gain Calculator: Gain Cal. 130d.

이하에서는 입력신호와 과거의 전치보상된 신호를 고려하여 전치보상 다항식 계수들을 결정하며 복소 벡터 곱셈을 이용하여 입력신호를 전치보상하는 다항식 방식을 예로 하여 설명할 것이나, 본 발명의 특징은 다항식 방식에 의해 구해진 전치보상 이득들을 룩업 테이블에 저장하는 것으로 이해되어야 하며 여기서 사용된 전치보상 방식에 의해 제한되는 것이 아님은 물론이다.In the following, the precompensation polynomial coefficients are determined in consideration of the input signal and the past precompensated signal, and a polynomial method of precompensating the input signal using complex vector multiplication will be described as an example. It is to be understood that the precompensation gains obtained by storing in the lookup table are not limited by the precompensation scheme used here.

이 다항식 방식에 따르면, 입력신호의 전치보상은 하기의 <수학식 2>와 같이 표현된다.According to this polynomial method, the predistortion of the input signal is expressed as Equation 2 below.

여기서 A와 B는 입력 신호의 동위상 신호성분과 직교위상 신호성분을 각각 나타내며, p,q,r,s는 적응 알고리즘을 이용하여 추출된 동위상 및 직교위상 전치보상 이득들을 각각 나타낸다. 앞서 언급한 바와 같이 p와 r은 입력 신호의 동위상 신호성분 A를 전치보상하기 위한 동위상 및 직교위상 전치보상 이득이며, q와 s는 입력 신호의 직교위상 신호성분 B를 전치보상하기 위한 동위상 및 직교위상 전치보상 이득이다.Where A and B represent in-phase signal components and quadrature signal components of the input signal, respectively, and p, q, r, and s represent in-phase and quadrature predistortion gains extracted using an adaptive algorithm, respectively. As mentioned above, p and r are in-phase and quadrature pre-compensation gains for precompensating the in-phase signal component A of the input signal, and q and s are for compensating the quadrature signal component B of the input signal. Phase and quadrature predistortion gain.

상기 전치보상 이득들은 복소 다항식 계수들을 이용하여 전치보상 다항식을 계산함으로써 구해진다. 입력 신호 x(n)를 이용하면, 전치보상 신호 d(n)는 하기의 <수학식 3>와 같이 주어진다.The predistortion gains are obtained by calculating the predistortion polynomial using complex polynomial coefficients. Using the input signal x (n), the predistortion signal d (n) is given by Equation 3 below.

여기서 n은 샘플 단위의 시간 인덱스이며, ci, cq는 입력 신호 x(n)를 위한 복소 다항식 계수의 동위상 신호성분 및 직교위상 신호성분이다.Where n is a time index in units of samples, and c i and c q are in-phase signal components and quadrature signal components of a complex polynomial coefficient for the input signal x (n).

입력 신호 x(n)와 과거의 전치보상된 신호들 d(n-1) 내지 d(n-m)는 상기 메모리(130a)에 저장되며, 계수 계산기(130c)는 상기 메모리(130a)에 저장된 신호들을 가지고 RLS(Recursive Least Square)/LMS(Least Mean Square) 등의 알려진 적응 알고리즘을 사용하여 상기 전력 증폭기(114)에 의한 왜곡을 최소화하는 복소 다항식 계수들을 계산한다. P차의 다항식을 사용하고 최대 M 샘플 시간까지의 과거 샘플들을 고려한다고 할 때, 상기 입력 신호 x(n)와 상기 복소 다항식 계수들은 하기의 <수학식 4>과 같은 행렬의 형태로 주어진다.The input signal x (n) and past predistorted signals d (n-1) to d (nm) are stored in the memory 130a, and the coefficient calculator 130c receives the signals stored in the memory 130a. And use a known adaptive algorithm such as Recursive Least Square (RLS) / Least Mean Square (LMS) to calculate complex polynomial coefficients that minimize distortion by the power amplifier 114. When using a polynomial of order P and considering past samples up to M sample times, the input signal x (n) and the complex polynomial coefficients are given in the form of a matrix as shown in Equation 4 below.

여기서 ci는 입력 신호의 동위상 신호성분에 영향을 미치는 cii와 직교위상 신호성분에 영향을 미치는 ciq로 이루어지는 동위상 다항식 계수이고, cq는 입력 신호의 동위상 신호성분에 영향을 미치는 cii와 직교위상 신호성분에 영향을 미치는 ciq로 이루어지는 직교위상 다항식 계수이고, [ ]T는 전치행렬을 나타낸다. 그러면 상기 다항식 계수들을 가지고 상기 이득 계산기(130d)에 의해 계산되는 전치보상 이득들 중에서 현재 입력 신호 샘플에 해당하는 이득들은 하기의 <수학식 5>과 같다.Where c i is an in-phase polynomial coefficient consisting of c ii affecting the in-phase signal component of the input signal and c iq affecting the quadrature signal component, and c q is an in-phase signal component affecting the in-phase signal component of the input signal. A quadrature polynomial coefficient consisting of c ii and c iq that affects quadrature signal components, where [] T represents the transpose matrix. Then, among the precompensation gains calculated by the gain calculator 130d with the polynomial coefficients, the gains corresponding to the current input signal sample are expressed by Equation 5 below.

여기서 p,q는 입력 신호의 동위상 신호성분과 직교위상 신호성분에 각각 곱해지는 동위상 전치보상 이득들이고, q,s는 입력 신호의 직교위상 신호성분와 직교위상 신호성분에 각각 곱해지는 직교위상 전치보상 이득들이다. 상기 <수학식 5>은 입력 신호 x(n)에 대해서 나타내었으나, m번째 과거의 전치 보상된 신호 d(n-m)에 대한 전치보상 이득들도 cii,m,(0~P-1), ciq,m,(0~P-1), cqi,m,(0~P-1), cqq,m,(0~P-1)를 사용하여 유사하게 나타낼 수 있다.Where p and q are in-phase pre-compensation gains multiplied by the in-phase and quadrature signal components of the input signal, respectively, and q and s are quadrature transposed to be multiplied by the quadrature and quadrature signal components of the input signal, respectively. Compensation gains. Equation 5 shows the input signal x (n), but the precompensation gains for the m-th pre-compensated signal d (nm) are also c ii, m, (0 ~ P-1) , It can be expressed similarly using c iq, m, (0 ~ P-1) , c qi, m, (0 ~ P-1) , c qq, m, (0 ~ P-1) .

각 입력 신호 샘플에 곱해지는 동위상 이득 부분을 구분하여 정리하면 하기의 <수학식 6>과 같다.The in-phase gain parts to be multiplied by each input signal sample can be divided into Equation 6 below.

그러면 xi(n)에 대한 전치보상 이득은 하기의 <수학식 7>과 같다.Then, the precompensation gain for x i (n) is expressed by Equation 7 below.

또는or

이는 x(n)의 크기 |x(n)|에 의하여 어드레스된 상기 룩업 테이블(204)의 엔트리들이 된다.These are the entries of the lookup table 204 addressed by the size | x (n) | of x (n).

상기 이득 계산기(130d)는 입력 신호의 최대 크기를 상기 룩업 테이블(204)에 저장될 수 있는 엔트리들의 개수 NLUT로 나누어 입력 신호의 해상도를 결정하고, 상기 해상도에 따라 입력 신호의 가능한 모든 크기들에 대응하는 전치보상 이득들을 계산한다. 따라서 xi(n)에 대한 전치보상 이득은 하기의 <수학식 8>에 의해 계산된다.The gain calculator 130d determines the resolution of the input signal by dividing the maximum size of the input signal by the number N LUT of entries that can be stored in the lookup table 204, and all possible sizes of the input signal according to the resolution. Compute the predistortion gains corresponding to. Therefore, the predistortion gain for x i (n) is calculated by Equation 8 below.

여기서 k는 0,1,2, ... NLUT-1 이고, 는 입력 신호의 크기를 균등 분할하여 어드레싱하는 경우에 으로 정해진다. 입력 신호의 크기를 균등 분할하지 않는 경우, 는 비균일하도록 정해지는 소정 스텝 크기를 가지게 된다.Where k is 0,1,2, ... N LUT -1, When addressing by dividing the size of the input signal evenly It is decided. If you do not divide the size of the input signal evenly, Has a predetermined step size that is determined to be non-uniform.

상기 <수학식 6> 내지 <수학식 8>은 다른 신호 샘플 xi(n), di(n-1), d q(n-1), ..., di(n-M), dq(n-M)에 대해서도 동일하게 적용된다. 예를 들어 xi(n)에 대한 룩업 테이블(204)의 전치보상 이득들을 도 4에 나타내었다. 여기서 x축은 룩업 테이블의 엔트리 개수를 나타내며 y축은 전치보상 이득을 나타낸다.Equations 6 to 8 are different signal samples x i (n), d i (n-1), d q (n-1), ..., d i (nM), d q The same applies to (nM). For example, the predistortion gains of the lookup table 204 for x i (n) are shown in FIG. 4. The x-axis represents the number of entries in the lookup table and the y-axis represents the predistortion gain.

도 5는 입력 신호 x(n)에 대하여 전치보상 신호 d(n)를 출력하는 상기 전치보상기(102) 구성의 일 예를 나타낸 것이다. 여기에서는 과거 2개의 전치보상된 신호 샘플들을 이용하는 구성을 도시하였다.5 shows an example of the configuration of the predistorter 102 for outputting the predistortion signal d (n) with respect to the input signal x (n). Here, the configuration using the past two predistorted signal samples is shown.

상기 도 5를 참조하면, 제1 복소 곱셈기(Complex Multiplier)(310)는 현재 입력 신호 x(n)(xn이라 표기함)의 동위상 신호성분와 직교위상 신호성분에 각각 해당하는 전치보상 이득들을 곱하여 출력하며, 상기 제1 복소 곱셈기(310)의 출력은 제2 및 제3 복소 곱셉기들(320,330)의 출력들과 결합되어 전치보상 신호 d(n)(dn이라 표기함)가 된다. 상기 제2 복소 곱셈기(320)는 상기 전치보상 신호 d(n)를 지연기(354)에 의해 1 샘플 시간만큼 지연시킨 신호 d(n-1)(dn-1이라 표기함)에 각각 해당하는 전치보상 이득을 곱하여 출력하며, 상기 제3 복소 곱셈기(330)는 상기 제1 전치보상 신호 d(n)를 지연기들(354,356)에 의해 2 샘플 시간만큼 지연시킨 신호 d(n-2)(dn-2라 표기함)에 각각 해당하는 전치보상 이득을 곱하여 출력한다.Referring to FIG. 5, the first complex multiplier 310 calculates pre-compensation gains corresponding to in-phase signal components and quadrature signal components of the current input signal x (n) (denoted as x n ). The output of the first complex multiplier 310 is combined with the outputs of the second and third complex multipliers 320 and 330 to form a predistortion signal d (n) (denoted as d n ). The second complex multiplier 320 corresponds to a signal d (n-1) (denoted as d n-1 ) in which the predistortion signal d (n) is delayed by the delayer 354 by one sample time. Multiply and output the predistortion gain, and the third complex multiplier 330 delays the first predistortion signal d (n) by two samples by the delayers 354 and 356. Multiply the precompensation gains by (d n-2 ) and output them.

보다 상세히 설명하면, 상기 제1 복소 곱셈기(310)는 상기 입력 신호 x(n)를 가지고 실수 검출기(312a)에 의해 동위상 신호성분 Re{x(n)}을 검출하고, 허수 검출기(312b)에 의해 직교위상 신호성분 Im{x(n)}을 검출한다. 상기 검출된 신호성분들은 4개의 곱셈기들(314a,314b,314c,314d)로 제공된다.In more detail, the first complex multiplier 310 detects an in-phase signal component Re {x (n)} by the real detector 312a with the input signal x (n) and an imaginary detector 312b. The quadrature signal component Im {x (n)} is detected by using. The detected signal components are provided to four multipliers 314a, 314b, 314c, and 314d.

또한 상기 제1 복소 곱셈기(310)는 입력 신호 x(n)를 가지고 절대값 계산기(318a)에 의해 상기 입력 신호 x(n)의 크기 |x(n)|을 검출하여 룩업 테이블(318)로 어드레스로서 제공한다. 상기 룩업 테이블(318)은 상기 입력 신호의 크기 |x(n)|에 대응하는 동위상의 전치보상 이득들 p,q와 직교위상의 전치보상 이득들 r,s를 출력한다.In addition, the first complex multiplier 310 has an input signal x (n) and detects the magnitude | x (n) | of the input signal x (n) by the absolute value calculator 318a to the lookup table 318. Provided as an address. The lookup table 318 outputs in-phase predistortion gains p, q and quadrature predistortion gains r, s corresponding to the magnitude | x (n) | of the input signal.

상기 p,r은 상기 곱셈기들(114a,114b)에 의하여 상기 동위상 신호성분 Re{x(n)}에 곱해지며, 상기 r,s는 상기 곱셈기들(114c,114d)에 의해 상기 직교위상 신호성분 Im{x(n)}에 곱해진다. 즉, 상기 전치보상 이득들 p,r은 상기 입력 신호 x(n)의 동위상 신호성분을 위한 동위상 및 직교위상 전치보상 이득들이며, 상기 전치보상 이득들 q,s는 상기 입력 신호 x(n)의 직교위상 신호성분을 위한 동위상 및 직교위상 전치보상 이득들이다. 마지막으로 덧셈기(316a)는 상기 곱셈기들(314a,314c)의 출력들을 합하여 동위상 신호성분으로서 출력하고, 덧셈기(316b)는 상기 곱셈기들(314b,314d)의 출력들을 합하여 직교위상 신호로서 출력한다.The p, r is multiplied by the in-phase signal component Re {x (n)} by the multipliers 114a and 114b, and the r and s are quadrature signals by the multipliers 114c and 114d. The component Im {x (n)} is multiplied. That is, the predistortion gains p, r are in-phase and quadrature predistortion gains for in-phase signal components of the input signal x (n), and the predistortion gains q, s are the input signal x (n Are the in-phase and quadrature predistortion gains for the quadrature signal component. Finally, the adder 316a sums the outputs of the multipliers 314a and 314c and outputs them as in-phase signal components, and the adder 316b sums the outputs of the multipliers 314b and 314d and outputs the quadrature signals. .

마찬가지로 나머지 제2 및 제3 복소 곱셈기들(320 내지 330)들도 각각 해당하는 입력 신호의 크기들 |d(n-1)|, |d(n-2)|에 대응하는 전치보상 이득들을 룩업 테이블(328,338)로부터 읽어내어 해당하는 입력 신호 d(n-1), d(n-2)의 동위상 신호성분 및 직교위상 신호성분에 각각 곱하여 출력한다.Similarly, the remaining second and third complex multipliers 320 to 330 respectively look up pre-compensation gains corresponding to the corresponding | d (n-1) | and | d (n-2) | of the corresponding input signal. It reads from the tables 328 and 338, and multiplies and outputs the in-phase signal components and quadrature signal components of the corresponding input signals d (n-1) and d (n-2), respectively.

합산기(320)는 상기 제1 내지 제3 복소 곱셈기들(310 내지 330)의 동위상 및 직교위상 출력들을 동위상 덧셈기들(342,346)과 직교위상 덧셈기들(344,348)에 의해 각각 합산하며, 상기 합산된 직교위상 신호성분은 곱셈기(352)에 의해 90도만큼 천이된 후 덧셈기(350)에 의해 상기 합산된 동위상 신호성분과 합해져서 상기 전치보상 신호 d(n)가 된다.A summer 320 adds in-phase and quadrature outputs of the first to third complex multipliers 310 to 330 by in-phase adders 342 and 346 and quadrature adders 344 and 348, respectively. The summed quadrature signal component is shifted by 90 degrees by the multiplier 352 and then combined with the summed in-phase signal component by the adder 350 to become the predistortion signal d (n).

상기 도 5에는 또한 상기 룩업 테이블들(318 내지 338)을 갱신하기 위한 디지털 신호처리 프로세서(360)가 도시되어 있다. 이는 도 2에 나타낸 적응 제어기(130)에 포함되는 것으로서, 상기 디지털 신호처리 프로세서(360)는 메모리(364)로부터 제공받은 현재 및 과거 샘플들을 가지고 다항식 계수들을 결정하고 상기 룩업 테이블들(318 내지 338)에 저장되기 위한 전치보상 이득들을 계산한다. 이를 위하여 샘플 메모리(364)는 다중화기(362)를 통해 현재 샘플 x(n) 및 과거 샘플들 d(n)를 입력받아 저장하고, 상기 디지털 신호처리 프로세서(360)로 제공한다. 여기서 상기 샘플 메모리(364)는 소정 길이의 샘플들을 저장할 수 있는 메모리 크기를 가진다. 5 also shows a digital signal processing processor 360 for updating the lookup tables 318-338. This is included in the adaptive controller 130 shown in FIG. 2, wherein the digital signal processing processor 360 determines polynomial coefficients with current and historical samples provided from memory 364 and the lookup tables 318-338. Calculate the precompensation gains to be stored in. To this end, the sample memory 364 receives and stores the current sample x (n) and the past samples d (n) through the multiplexer 362, and provides the same to the digital signal processor 360. Here, the sample memory 364 has a memory size capable of storing samples of a predetermined length.

본 발명의 구현 예로서, 학습 모드(training mode)에서 도 2에 나타낸 송신기는 소정 개수, 예를 들어 수백 개의 복소 변조된 신호 샘플들을 입력받아 전력 증폭기의 역 비선형 왜곡 특성을 정확히 모델링한 전치보상 이득들을 적응 알고리즘에 의해 계산하고, 상기 계산된 전치보상 이득들을 전치보상기내의 룩업 테이블에 저장한다. 이후 상기 송신기는 동작 모드로 진입하여 실제 전송하고자 하는 복소 변조된 신호를 상기 룩업 테이블에 의해 전치보상한 후 전력 증폭기에 의해 증폭한다. 상기 송신기는 주기적으로 또는 운영자에 의해 지시되었을 때 학습 모드에서 동작할 수 있다.In an embodiment of the present invention, in the training mode, the transmitter shown in FIG. 2 receives a predetermined number, for example, hundreds of complex modulated signal samples, and a predistortion gain accurately modeling an inverse nonlinear distortion characteristic of a power amplifier. Are calculated by an adaptive algorithm, and the calculated predistortion gains are stored in a lookup table in the predistorter. After that, the transmitter enters an operation mode and precompensates the complex modulated signal to be actually transmitted by the lookup table and then amplifies the signal by a power amplifier. The transmitter may operate in a learning mode periodically or when instructed by an operator.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the scope of the following claims, but also by those equivalent to the scope of the claims.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다. In the present invention operating as described in detail above, the effects obtained by the representative ones of the disclosed inventions will be briefly described as follows.

본 발명은, 전력 증폭기의 선형화에 사용되는 전치보상기에서 다항식을 이용한 전치보상 방식에서 얻을 수 있는 빠른 수렴성과 룩업 테이블 이용한 전치보상 방식에서 얻을 수 있는 작은 계산량의 장점을 모두 취할 수 있다. 또한 메모리 효과를 보이는 전력 증폭기의 비선형 특성을 보상하기 위하여 필요한 메모리 능력을 갖는 전치보상기의 구성이 매우 간단하게 된다.The present invention can take advantage of both the fast convergence obtained in the predistortion method using the polynomial in the predistorter used in the linearization of the power amplifier, and the small calculation amount obtained in the predistortion method using the lookup table. In addition, the configuration of the predistorter having the memory capability necessary to compensate for the nonlinear characteristics of the power amplifier exhibiting the memory effect becomes very simple.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 전치보상기를 사용하여 선형화된 증폭신호를 출력하는 송신기의 구성을 나타낸 블럭도.1 is a block diagram showing a configuration of a transmitter for outputting a linearized amplified signal using a predistorter according to an embodiment of the present invention.

도 2는 룩업 테이블을 포함하는 전치보상기의 상세한 구성을 나타낸 블럭도.2 is a block diagram illustrating a detailed configuration of a predistorter including a lookup table.

도 3은 본 발명에 따라 룩업 테이블을 갱신하는 적응 제어기의 상세 구성을 나타낸 블럭도.3 is a block diagram illustrating a detailed configuration of an adaptive controller for updating a lookup table according to the present invention.

도 4는 입력 신호의 크기에 대해 룩업 테이블에 저장된 전치보상 이득들을 나타낸 도면.Figure 4 shows the predistortion gains stored in the lookup table for the magnitude of the input signal.

도 5는 입력 신호 x(n)에 대하여 전치보상 신호 d(n)를 출력하는 전치보상기 구성의 일 예를 나타낸 도면.5 is a diagram illustrating an example of a configuration of a predistorter for outputting a predistortion signal d (n) with respect to an input signal x (n).

Claims (15)

전력 증폭기의 비선형 왜곡 특성을 보상하는 다항식형 전치보상 장치에 있어서,A polynomial predistorter for compensating for nonlinear distortion characteristics of a power amplifier, 복소 변조된 기저대역의 입력 신호를 입력받으면, 입력 신호의 크기들로 어드레스된 복소 전치보상 이득들을 저장하고 있는 룩업 테이블에서 입력 신호의 크기에 대응하는 복소 전치보상 이득을 액세스하며, 상기 복소 전치보상 이득을 가지고 상기 입력 신호를 전치보상하여 전력 증폭기로 출력하는 전치보상기와,Receiving a complex modulated baseband input signal, accesses a complex predistortion gain corresponding to the magnitude of the input signal in a lookup table that stores the complex predistortion gains addressed with the magnitudes of the input signal, A predistorter for precompensating the input signal with a gain and outputting it to a power amplifier; 상기 전력 증폭기의 역 비선형 왜곡 특성을 모델링하여 다항식 계수들을 결정하고, 상기 결정된 다항식 계수들을 이용하여 가능한 모든 입력 신호의 크기 범위에 대한 전치보상 이득들을 계산하며, 상기 계산된 전치보상 이득들로 상기 룩업 테이블을 갱신하는 적응 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전치보상 장치.Modeling the inverse nonlinear distortion characteristic of the power amplifier to determine polynomial coefficients, and using the determined polynomial coefficients to calculate precompensation gains over a range of possible input signals, and look up the calculated precompensation gains. And a adaptive controller for updating the table. 제 1 항에 있어서, 상기 적응 제어기는,The method of claim 1, wherein the adaptive controller, 운영자에 의해 지시된 또는 주기적인 학습 모드에서 상기 전치보상 이득들을 계산하여 상기 룩업 테이블을 갱신하는 것을 특징으로 하는 전치보상 장치.Pre-compensation device for updating the look-up table by calculating the pre-compensation gains instructed or in a periodic learning mode by an operator. 제 1 항에 있어서, 상기 전치보상 이득들 중 k번째 전치보상 이득은, 다항식 계수 c0,c1,...cP-1과 입력 신호 x(n)와 입력 신호의 크기 해상도 와 다항식 차수 P에 따라 에 의해 계산되며, 여기서 k는 0,1,2, ... NLUT-1이고 NLUT-1은 상기 룩업 테이블의 엔트리 개수인 것을 특징으로 하는 전치보상 장치.The k th precompensation gain of the precompensation gains includes: a polynomial coefficient c 0 , c 1 , ... c P-1 , an input signal x (n), and a magnitude resolution of the input signal. And according to polynomial order P And k is 0,1,2, ... N LUT-1 and N LUT-1 is the number of entries in the lookup table. 제 3 항에 있어서, 상기 입력 신호의 크기를 균등 분할하여 어드레싱하는 경우에 상기 인 것을 특징으로 하는 전치보상 장치.4. The method of claim 3, wherein the address is divided evenly by the magnitude of the input signal. Is Preposition compensation device, characterized in that. 제 1 항에 있어서, 상기 입력 신호는,The method of claim 1, wherein the input signal, 상기 전치보상 장치에 의해 이전에 처리된 과거 입력 신호 샘플들과 상기 현재 입력 신호 샘플들의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전치보상 장치.And a combination of past input signal samples previously processed by the predistorter and the current input signal samples. 제 1 항에 있어서, 상기 입력 신호는,The method of claim 1, wherein the input signal, 상기 전치보상 장치에 의해 이전에 처리된 과거 전치보상된 신호 샘플들과 상기 현재 입력 신호 샘플들의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전치보상 장치.A predistorter comprising a combination of past predistorted signal samples previously processed by the predistorter and the current input signal samples. 제 6 항에 있어서, 상기 전치보상기는,The method of claim 6, wherein the predistorter is, 상기 현재 입력 신호의 크기에 대응하여 상기 룩업 테이블에서 액세스한 복소 전치보상 이득들을 상기 현재 입력 신호의 동위상 신호성분과 직교위상 신호성분에 각각 곱하여 출력하는 제1 복소 곱셈기와,A first complex multiplier for multiplying the complex precompensation gains accessed in the lookup table by the in-phase signal component and the quadrature signal component corresponding to the magnitude of the current input signal, respectively; 각각 해당하는 하나의 과거 전치 보상된 신호의 크기에 대응하여 상기 룩업 테이블에서 액세스한 복소 전치보상 이득들을 상기 해당하는 과거 전치 보상된 신호의 동위상 신호성분과 직교위상 신호성분에 각각 곱하여 출력하는 적어도 하나의 제2 복소 곱셈기와,At least each of the complex pre-compensation gains accessed in the lookup table corresponding to the magnitude of the one past pre-compensated signal, respectively, and multiplied by the in-phase signal component and the quadrature signal component of the corresponding past pre-compensated signal, respectively. One second complex multiplier, 상기 제1 및 제2 복소 곱셈기들의 출력들을 합산하여 전치보상된 신호를 상기 전력 증폭기로 출력하는 합산기를 포함하는 전치보상 장치.And a summer for adding the outputs of the first and second complex multipliers to output the predistorted signal to the power amplifier. 제 7 항에 있어서, 상기 전치보상된 신호는 하기의 수학식과 같이 계산되는 것을 특징으로 하는 전치보상기.The predistorter of claim 7, wherein the predistorted signal is calculated as in the following equation. 여기서 d(n)는 동위상 신호성분 di(n)와 직교위상 신호성분 dq(n)로 이루어지는 전치보상된 신호이고, x(n)는 동위상 신호성분 xi(n)와 직교위상 신호성분 xq(n)로 이루어지는 입력 신호이고, ci는 입력 신호의 동위상 신호성분에 영향을 미치는 cii와 직교위상 신호성분에 영향을 미치는 ciq로 이루어지는 동위상 다항식 계수이고, cq는 입력 신호의 동위상 신호성분에 영향을 미치는 cqi와 직교위상 신호성분에 영향을 미치는 cqq로 이루어지는 직교위상 다항식 계수이고, P는 다항식의 차수이고, M은 고려하여야 하는 과거 신호들의 개수임.Where d (n) is a precompensated signal composed of in-phase signal component d i (n) and quadrature signal component d q (n), and x (n) is quadrature with in-phase signal component x i (n) Is an input signal consisting of the signal component x q (n), c i is an in-phase polynomial coefficient consisting of c ii affecting the in-phase signal component of the input signal and c iq affecting the quadrature signal component, c q Is a quadrature polynomial coefficient consisting of c qi affecting the in-phase signal component of the input signal and c qq affecting the quadrature signal component, P is the order of the polynomial, and M is the number of past signals to consider . 전력 증폭기의 비선형 왜곡 특성을 보상하는 다항식형 전치보상 방법에 있어서,A polynomial predistortion method for compensating for nonlinear distortion characteristics of a power amplifier, 전력 증폭기의 역 비선형 왜곡 특성을 모델링하여 다항식 계수들을 결정하는 과정과,Modeling the inverse nonlinear distortion characteristics of the power amplifier to determine polynomial coefficients, 상기 결정된 다항식 계수들을 이용하여 가능한 모든 입력 신호의 크기들에 대한 전치보상 이득들을 계산하는 과정과,Calculating predistortion gains for all possible magnitudes of the input signal using the determined polynomial coefficients; 상기 계산된 전치보상 이득들로, 전력 증폭기에 의한 비선형 왜곡 특성을 보상하기 위해 입력 신호의 크기들로 어드레스된 복소 전치보상 이득들을 저장하고 있는 룩업 테이블을 갱신하는 과정과,Updating, with the calculated predistortion gains, a lookup table storing complex predistortion gains addressed with the magnitudes of the input signal to compensate for nonlinear distortion characteristics by the power amplifier; 복소 변조된 기저대역의 입력 신호를 입력받으면, 상기 입력 신호의 크기에 대응하는 복소 전치보상 이득을 상기 룩업 테이블에서 액세스하는 과정과,When a complex modulated baseband input signal is received, accessing a complex predistortion gain corresponding to the magnitude of the input signal from the lookup table; 상기 복소 전치보상 이득을 가지고 상기 입력 신호를 전치보상하여 전력 증폭기로 출력하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전치보상 방법.And precompensating the input signal with the complex predistortion gain and outputting the predistorted signal to a power amplifier. 제 9 항에 있어서, 상기 전치보상 이득들 중 k번째 전치보상 이득은, 다항식 계수 c0,c1,...cP-1과 입력 신호 x(n)와 입력 신호의 크기 해상도 와 다항식 차수 P에 따라 에 의해 계산되며, 여기서 k는 0,1,2, ... NLUT-1이고 NLUT-1은 상기 룩업 테이블의 엔트리 개수인 것을 특징으로 하는 전치보상 방법.10. The method of claim 9, wherein the kth predistortion gain of the predistortion gains is determined by the polynomial coefficients c 0 , c 1 , ... c P-1 and the input signal x (n) and the magnitude resolution of the input signal. And according to polynomial order P Wherein k is 0,1,2, ... N LUT-1 and N LUT-1 is the number of entries in the lookup table. 제 10 항에 있어서, 상기 입력 신호의 크기를 균등 분할하여 어드레싱하는 경우에 상기 인 것을 특징으로 하는 전치보상 방법.12. The method of claim 10, wherein when the size of the input signal is equally divided and addressed, Is Prepositional compensation method characterized in that. 제 9 항에 있어서, 상기 입력 신호는,The method of claim 9, wherein the input signal, 상기 전치보상 장치에 의해 이전에 처리된 과거 입력 신호 샘플들과 상기 현재 입력 신호 샘플들의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전치보상 방법.And a combination of past input signal samples previously processed by the predistorter and the current input signal samples. 제 9 항에 있어서, 상기 입력 신호는,The method of claim 9, wherein the input signal, 상기 전치보상 장치에 의해 이전에 처리된 과거 전치보상된 신호 샘플들과 상기 현재 입력 신호 샘플들의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전치보상 방법.And a combination of the past predistorted signal samples previously processed by the predistorter and the current input signal samples. 제 13 항에 있어서, 상기 전치보상하는 과정은,The process of claim 13, wherein the predistortion process comprises: 상기 현재 입력 신호의 크기에 대응하여 상기 룩업 테이블에서 액세스한 복소 전치보상 이득들을 상기 현재 입력 신호의 동위상 신호성분과 직교위상 신호성분에 각각 곱하여 출력하는 단계와,Multiplying the complex predistortion gains accessed in the lookup table by the in-phase signal component and the quadrature signal component corresponding to the magnitude of the current input signal, respectively; 각각 해당하는 하나의 과거 전치 보상된 신호의 크기에 대응하여 상기 룩업 테이블에서 액세스한 복소 전치보상 이득들을 상기 해당하는 과거 전치 보상된 신호의 동위상 신호성분과 직교위상 신호성분에 각각 곱하여 출력하는 단계와,Multiplying the complex precompensation gains accessed in the lookup table by the inverse signal component and the quadrature signal component of the corresponding past precompensated signal, respectively, in response to the magnitude of the corresponding one of the past precompensated signals, respectively; Wow, 상기 곱셈 결과들을 합산하여 전치보상된 신호를 상기 전력 증폭기로 출력하는 단계를 포함하는 전치보상 방법.Summing the multiplication results to output a precompensated signal to the power amplifier. 제 14 항에 있어서, 상기 전치보상된 신호는 하기의 수학식과 같이 계산되는 것을 특징으로 하는 전치보상 방법.The predistortion method of claim 14, wherein the predistorted signal is calculated as in the following equation. 여기서 d(n)는 동위상 신호성분 di(n)와 직교위상 신호성분 dq(n)로 이루어지는 전치보상된 신호이고, x(n)는 동위상 신호성분 xi(n)와 직교위상 신호성분 xq(n)로 이루어지는 입력 신호이고, ci는 입력 신호의 동위상 신호성분에 영향을 미치는 cii와 직교위상 신호성분에 영향을 미치는 ciq로 이루어지는 동위상 다항식 계수이고, cq는 입력 신호의 동위상 신호성분에 영향을 미치는 cqi와 직교위상 신호성분에 영향을 미치는 cqq로 이루어지는 직교위상 다항식 계수이고, P는 다항식의 차수이고, M은 고려하여야 하는 과거 신호들의 개수임.Where d (n) is a precompensated signal composed of in-phase signal component d i (n) and quadrature signal component d q (n), and x (n) is quadrature with in-phase signal component x i (n) Is an input signal consisting of the signal component x q (n), c i is an in-phase polynomial coefficient consisting of c ii affecting the in-phase signal component of the input signal and c iq affecting the quadrature signal component, c q Is a quadrature polynomial coefficient consisting of c qi affecting the in-phase signal component of the input signal and c qq affecting the quadrature signal component, P is the order of the polynomial, and M is the number of past signals to consider .
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KR101465065B1 (en) 2014-07-09 2014-11-27 이신영 Punching apparatus for spring note
US20160034421A1 (en) * 2014-08-01 2016-02-04 Infineon Technologies Ag Digital pre-distortion and post-distortion based on segmentwise piecewise polynomial approximation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101336250B1 (en) * 2007-02-21 2013-12-06 학교법인 포항공과대학교 Apparatus and method for power transmitter in wirelass communication systems
KR101487950B1 (en) 2008-02-15 2015-01-29 삼성전자주식회사 Method and apparatus for distorting input signal in digital pre-distortion power amplifier of wireless communication systems

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