KR100491505B1 - 전력 증폭기 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전력 증폭기의 제어 방법에 관한 것으로, 특히 이동 통신용 기지국과 중계기의 핵심 장비인 전력 증폭기의 안정적인 출력을 위해 최소 제곱 평균(least mean square; LMS) 알고리즘을 기초로 하여 설계자가 정하는 임계값을 갖지 않고, 모니터 값의 최소점을 목표로 제어함으로써 전력, 신호 또는 온도의 변화, 그리고 노후화에 의한 모니터 값의 변화에도 최소점을 안정적으로 찾을 수 있는 피드 포워드(feed forward), 전치 왜곡 및 적응형 디지털 선형 전력 증폭기에 적합한 이동 통신용 전력 증폭기의 제어 방법이 제시된다.

Description

전력 증폭기 제어 방법{Method of controlling a power amplifier}
본 발명은 전력 증폭기의 제어 방법에 관한 것으로, 특히 이동 통신용 기지국과 중계기의 핵심 장비인 전력 증폭기의 안정적인 출력을 위해 최소 제곱 평균(least mean square : 이하 "LMS"라 함) 알고리즘을 기초로 하여 설계자가 정하는 임계값을 갖지 않고, 모니터 값의 최소점을 목표로 제어함으로써 전력, 신호 또는 온도의 변화, 그리고 노후화에 의한 모니터 값의 변화에도 최소점을 안정적으로 찾을 수 있는 피드 포워드(feed forward), 전치 왜곡 및 적응형 디지털 선형 전력 증폭기에 적합한 이동 통신용 전력 증폭기의 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전력 증폭기는 송출하는 신호를 원하는 신호 대역으로 증폭하여 출력하는 장치이다. 이러한 전력 증폭기는 데이터를 송신하는 여러 시스템에 사용되고 있으며, 일반적으로 전송 시스템, 교환 시스템 및 이동 통신 시스템의 기지국이나 중계기 등에 사용되고 있다. 한편, 시스템에서 송신하고자 하는 신호는 전력 증폭기에서 증폭되어 전송되어야 수신 측에서 신호를 제대로 수신하여 다시 중계하거나 또는 복호하여 사용할 수 있다. 그러므로 전력 증폭기들이 불안정한 동작을 하거나, 동작하지 않는 경우 신호가 유실되어 전체 망에서 제공하는 서비스의 질이 현격히 저하되는 문제를 초래한다.
종래의 이동 통신 시스템의 기지국이나 중계기용 전력 증폭기의 제어 방법은 설계자가 정한 최종 임계값을 목표로 제어하며, 모니터 값과 최종 임계값의 차에 따라 제어 폭이 변화하여 제어한다. 결국 최종 임계값 이하를 안정점으로 결정하는 제어 방식이다. 이러한 전력 증폭기의 제어 방법은 전력, 신호 또는 온도의 변화, 그리고 장비의 노후화에 의해 영향을 많이 받는 점과 양산 과정에서의 동일한 결과를 얻는데 시간이 너무 많이 걸린다는 단점이 있다.
즉, 최종 임계값이 정해져 있기 때문에 모니터 값의 폭이 장비의 노화나 전력, 신호 또는 온도의 변화에 의해 상승하거나 하강할 경우 기준점이 흔들려 안정된 제어를 기대할 수 없는 점은 물론 고가의 선형 전력 증폭기의 수명을 단축시킬 수 있다. 이러한 점은 양산 과정에서 양산 효율을 저하시키는 결과를 가져오며, 차후 고장 수리시 시스템의 상태에 따라 최종 임계값을 수정해야 하는 경우가 발생한다.
본 발명의 목적은 설계자가 정하는 임계값을 갖지 않고, LMS 알고리즘에 기초하여 모니터 값의 최소점을 목표로 제어함으로써 전력, 신호 또는 온도의 변화, 그리고 노후화에 의한 모니터 폭의 변화에도 최소점을 찾을 수 있는 전력 증폭기의 제어 방법을 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 전력 증폭기의 제어 방법은 시스템을 초기화한 후 분석을 통하여 신호의 유무 및 신호의 형태를 판별하고, FA의 위치에 따른 정확한 제어점을 모니터하기 위한 FA의 검색 및 제어점의 위치를 설정하는 단계와, 상기 분석 결과 상기 신호가 CDMA 신호일 경우 큰 제어폭부터 점차 작아지는 제어폭을 이용한 다단계 제어에 의해 제어점을 안정점에 최대한 근접시키는 CDMA LMS 루프 제어를 실시하는 단계와, 상기 분석 결과 상기 신호가 CW 신호일 경우 큰 제어폭부터 점차 작아지는 제어폭을 이용한 다단계 제어에 의해 제어점을 안정점에 최대한 근접시키는 CW LMS 루프 제어를 실시하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 CDMA 루프 제어 또는 CW 루프 제어는 큰 제어폭부터 점차 작아지는 제어폭을 이용한 다단계 제어에 의해 제어점을 안정점에 최대한 근접시켜 상기 제어점을 안정화시키는 단계와, 상기 제어점이 안정된 이후 지속적으로 제어점의 변화를 모니터하여 상기 제어점이 변화되었을 경우 상기 제어점의 변화에 따른 제어 단계를 설정한 후 그에 해당하는 단계별 제어를 선택하여 최소점을 목표로 다시 제어하는 단계와, 상기 다단계 제어가 종료되지 않았으면 그 단계에서 상기 제어점을 모니터하고, 가중값의 변화를 각 단계별로 모니터된 제어점을 기준으로 판단하여 상기 가중값의 증감에 따라 상기 제어 가중값을 증감시키는 단계와, 상기 제어 가중값을 증감한 후 상기 제어점을 모니터하고 분석하여 제어점이 감소되었을 경우 제어 가중값의 변화를 판단하는 단계로 천이하고, 제어점이 증가하였을 경우 각각의 단계 제어를 종료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 이동 통신용 전력 증폭기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
시스템을 초기화한 후(101) 분석을 통하여 신호의 유무 및 신호의 형태를 판별하고, 주파수 할당(Frequency Allocation; 이하 "FA"라 함)의 위치에 따른 정확한 제어점을 모니터하기 위한 FA의 검색 및 제어점의 위치를 설정한다(102). 분석 결과 신호가 입력되지 않았을 경우 단계 102로 천이하고, 신호의 형태가 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access: 이하 "CDMA"라 함) 신호일 경우 CDMA LMS 루프 제어를 실시하고(104), 입력 신호가 지속파(Continuous Wave: 이하 "CW"라 함) 신호일 경우 CW LMS 루프 제어를 실시한다(105). 단계 104 또는 105를 실시한 후 단계 102로 천이한다.
도 2(a) 및 도 2(b)는 도 1의 CDMA LMS 루프 제어 또는 CW LMS 루프 제어의 흐름도로서, LMS 알고리즘을 기반으로 한 제어 흐름도이다.
제어폭이 가장 큰 제 1 제어폭을 이용한 제 1 단계 제어(201)에 의해 제어점을 최소점 부근으로 위치시킨 후 제 1 제어폭보다 작은 제 2 제어폭을 이용한 제 2 단계 제어(202)에 의해 제어점을 최소점에 더욱 근접하도록 한다. 이러한 방법으로 제 3 제어폭을 이용한 제 3 단계 제어(203) 및 제 4 제어폭을 이용한 제 4 단계 제어(204)를 통해 제어점을 최소점에 최대한 근접시킨다. 제 1 내지 제 4 단계 제어(201 내지 204)를 실시한 후 제어점을 모니터하고 분석하여(205) 더이상 제어점에 최소점이 없다고 판단되면 제어점이 안정되었다고 판단한다(206). 그리고, 제어점이 안정되었다고 판정한 이후에도 지속적으로 제어점의 변화를 모니터하여 제어점에 변화가 있을 때에는 제어점 변화에 따른 제어 단계를 설정한 후(207) 그에 해당하는 단계별 제어(201 내지 204)를 선택하여 최소점을 목표로 다시 제어한다.
한편, 각 단계별 제어(201 내지 204)가 종료되지 않았으면 그 단계에서의 제어점을 모니터하고(208 내지 211), 가중값의 변화를 각 단계별로 모니터된 제어점을 기준으로 판단한다(212, 218, 224 및 230). 판단 결과 가중값이 증가하였을 경우 제어 가중값을 빼고(213, 219, 225 및 231), 가중값이 감소하였을 경우 제어 가중값을 더한다(214, 220, 225 및 232). 이렇게 제어 가중값을 증감한 후 제어점을 모니터하고 분석하여(215, 221, 227 및 233) 제어점이 감소되었을 경우 제어 가중값의 변화를 판단하는 단계 (212, 218, 224 및 230)로 천이하고, 제어점이 증가하였을 경우 각각의 단계 제어를 종료한 후(217, 223, 229 및 235) 알고리즘을 종료한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 임계값을 설정하지 않고 LMS 알고리즘을 이용하여 제어점을 찾음으로써 환경의 변화, 신호의 변화 또는 전력 증폭기의 열화에 의한 모니터 값의 변화에도 쉽게 적응하여 제어할 수 있고, 양산 과정에서 발생할 수 있는 각 제품의 미묘한 차이에도 제어부와 출력부의 안정성을 기대할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 전력 증폭기의 제어 방법은 현재 셀룰러와 PCS 방식, GMS, 그리고 IMT-2000용 기지국과 중계기의 전력 증폭기의 안정적인 출력을 위해 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전력 증폭기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 2(a) 및 도 2(b)는 도 1의 CDMA 또는 CW 루프 제어에 따른 흐름도.

Claims (3)

  1. 시스템을 초기화한 후 분석을 통하여 신호의 유무 및 신호의 형태를 판별하고, FA의 위치에 따른 정확한 제어점을 모니터하기 위한 FA의 검색 및 제어점의 위치를 설정하는 단계;
    상기 분석 결과 상기 신호가 CDMA 신호일 경우 큰 제어폭부터 점차 작아지는 제어폭을 이용한 다단계 제어에 의해 제어점을 안정점에 최대한 근접시키는 CDMA LMS 루프 제어를 실시하는 단계; 및
    상기 분석 결과 상기 신호가 CW 신호일 경우 큰 제어폭부터 점차 작아지는 제어폭을 이용한 다단계 제어에 의해 제어점을 안정점에 최대한 근접시키는 CW LMS 루프 제어를 실시하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전력 증폭기의 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 CDMA 루프 제어는 큰 제어폭부터 점차 작아지는 제어폭을 이용한 다단계 제어에 의해 제어점을 안정점에 최대한 근접시켜 상기 제어점을 안정화시키는 단계;
    상기 제어점이 안정된 이후 지속적으로 제어점의 변화를 모니터하여 상기 제어점이 변화되었을 경우 상기 제어점의 변화에 따른 제어 단계를 설정한 후 그에 해당하는 단계별 제어를 선택하여 최소점을 목표로 다시 제어하는 단계;
    상기 다단계 제어가 종료되지 않았으면 그 단계에서 상기 제어점을 모니터하고, 가중값의 변화를 각 단계별로 모니터된 제어점을 기준으로 판단하여 상기 가중값의 증감에 따라 상기 제어 가중값을 증감시키는 단계; 및
    상기 제어 가중값을 증감한 후 상기 제어점을 모니터하고 분석하여 제어점이 감소되었을 경우 제어 가중값의 변화를 판단하는 단계로 천이하고, 제어점이 증가하였을 경우 각각의 단계 제어를 종료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기의 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 CW 루프 제어는 큰 제어폭부터 점차 작아지는 제어폭을 이용한 다단계 제어에 의해 제어점을 안정점에 최대한 근접시켜 상기 제어점을 안정화시키는 단계;
    상기 제어점이 안정된 이후 지속적으로 제어점의 변화를 모니터하여 상기 제어점이 변화되었을 경우 상기 제어점의 변화에 따른 제어 단계를 설정한 후 그에 해당하는 단계별 제어를 선택하여 최소점을 목표로 다시 제어하는 단계;
    상기 다단계 제어가 종료되지 않았으면 그 단계에서 상기 제어점을 모니터하고, 가중값의 변화를 각 단계별로 모니터된 제어점을 기준으로 판단하여 상기 가중값의 증감에 따라 상기 제어 가중값을 증감시키는 단계; 및
    상기 제어 가중값을 증감한 후 상기 제어점을 모니터하고 분석하여 제어점이 감소되었을 경우 제어 가중값의 변화를 판단하는 단계로 천이하고, 제어점이 증가하였을 경우 각각의 단계 제어를 종료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기의 제어 방법.
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