KR101126401B1 - 전력 증폭기에 디지털 전치 왜곡 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입력 신호를 증폭하는 전력 증폭기에 의해 나타나는 비선형 특성을 전치 왜곡하여 보상하기 위한 디지털 전치 보상기는, 상기 입력 신호를 입력받으며 디지털/아날로그 변환기를 통해 상기 전력 증폭기로 연결되고, 상기 전력 증폭기의 변화에 상응하는 룩업 테이블을 사용하여 상기 비선형 특성을 보상하는 전치 왜곡부와, 상기 전력 증폭기로부터 출력되는 피드백 신호와 상기 전치 왜곡부로부터 출력되는 신호를 비교하여 적응적으로 상기 룩업 테이블을 갱신하는 룩업 테이블 갱신부를 포함한다.

DPD(Digital Pre-Distortion), LUT(Look Up Table), 전력 증폭기, Adaptive algorithm, Memory effect

Description

전력 증폭기에 디지털 전치 왜곡 장치 및 방법{Digital Predistortion Apparatus and Method in Power Amplifier}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 디지털 전치 왜곡 장치의 구성도,

도 2a는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 도 1에 도시된 주소 결정부의 상세 구성도,

도 2b는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 전력 감쇄 변화에 따른 계수를 선택하기 위한 테이블의 일 예를 도시한 도면,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 주소 결정부에서 룩업 테이블 주소를 산출하는 방법을 설명하기 위한 신호 흐름도,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라, 적응 제어 방식으로부터 수렴되어진 룩업 테이블 값의 입력 신호에 따른 이득과 위상 특성 그래프.

도 5는 본 발명의 디지털 전치 왜곡 장치의 연동 실험 결과를 도시한 도면,

도 6a는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 제 1 전력 증폭기에서 수렴된 룩업 테이블을 제 2 전력 증폭기에 적용한 실험 결과를 도시한 도면,

도 6b는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 제 1 전력 증폭기에서 수렴된 룩업 테이블을 제 3 전력 증폭기에 적용한 실험 결과를 도시한 도면,

도 7a 및 7b는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 전력 증폭기의 출력 파워가 변화되었을 때 기존에 수렴되어진 룩업 테이블의 동작으로 보여주는 도면,

본 발명은 광대역 전력증폭에 관한 것으로서, 특히 광대역 무선주파수(Radio Frequency: RF)신호를 선형적으로 증폭하기 위한 전치보상기 및 상기 전치보상기를 적응화하는 방법에 관한 것이다.

무선주파수 신호를 사용하여 통신하는 전형적인 이동통신시스템에서 무선주파수 증폭기(RF Amplifier)는 저전력 저잡음 수신 증폭기와 고전력 송신 증폭기로 분류된다. 고전력 송신 증폭기에 있어서 잡음보다는 효율이 더 중요한 고려대상이다. 고효율을 얻기 위해 이동통신 시스템에서 널리 쓰이고 있는 고전력 증폭기(High Power Amplifier: HPA)는 비선형 동작점에 근접하여 동작한다.

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 무선 주 파수단(RF stage)에서의 제어가 필요하므로 부피가 커지고 시스템의 가격이 높다는 단점이 있다.

이동통신 시스템 분야에서는 높은 효율과 적은 비용을 고려하여 디지털 전치보상(Digital Predistortion: DPD) 방식이 연구되고 있다. 디지털 전치보상 방식은 디지털부(digital stage)에서 비선형 증폭기의 비선형 특성(Nonlinearity)에 대한 역을 취하여 입력신호를 전치보상함으로써 비선형 증폭기의 출력신호가 선형화 되도록 만들어 준다. 비선형 증폭기의 비선형 특성은 입력신호의 크기에 따라서 출력신호의 크기가 바뀌는 AM/AM(Amplitude Modulation to Amplitude Modulation)특성과 입력신호의 크기에 따라서 출력신호의 위상이 바뀌는 AM/PM(Amplitude Modulation to Phase Modulation) 특성으로 다시 나눌 수 있다.

최근 이동 통신 시스템의 광대역 비선형 증폭기의 선형화 방식으로 볼테라(Volterra)방식을 좀더 간략화 한 다항식 메모리(Memory polynomial)방식의 디지털 전치 왜곡기가 주로 사용된다. 증폭기의 비선형성 제거 능력은 메모리 차수와 다항식 차수의 크기에 민감하게 작용한다.

다항식 메모리(Memory polynomial) 디지털 전치 왜곡방식에서 해는 적응 알고리즘(adaptive algorithm)을 통해서 구하여 진다. 이때 고차항의 계수일수록 수렴 속도가 매우 느리게 되므로 비선형 증폭기의 선형화 시간이 길어지게 된다. 그러므로 수렴속도의 문제는 디지털 전치 왜곡 시스템에서 해결해야 될 가장 큰 이슈 중 하나이다. 기존에 사용되었던 LMS 알고리즘은 복잡도(complexity)면에서는 탁월하게 단순하고 매우 안정적이나, 상기 DPD 방식에 적용될 때는 매우 수렴속도가 느 리다는 단점이 있다.

이는 LMS 알고리즘으로 입력되는 입력 벡터의 각 요소들 값이 서로 종속적이므로 고유치(eigenvalue)들의 분포가 매우 커지게 되기 때문이다. 이런 특성에 대한 대안으로 각 벡터들을 독립적으로 만들어 주어 수렴 속도를 향상시키는 방법이 있으나 부가적인 연산 및 복잡도와 비트 수가 늘어나므로 비용이 상승한다는 단점이 있다.

따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 전력 증폭기의 피드백 신호로부터 적응적으로 수렴되어 최적의 성능을 가지는 룩업 테이블과 계수를 이용한 전치 왜곡 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 일정한 룩업 테이블 값과 계수를 가지고, 전력 증폭기 출력 신호가 특정 범위 안에서의 변화에 따라 룩업 테이블 어드레스를 보정하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 연속된 다수의 주파수 할당에 대한 룩업 테이블값과 계수를 적용하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 적응 알고리즘(Adaptive algorithm)을 특정 조건에 맞는(dedicated) 룩업 테이블 사용 후에 동작시켜 최적 성능 향상 및 수렴 시간을 최소화하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명에 따른 본 발명은 입력 신호를 증폭하는 전력 증폭기에 의해 나타나는 비선형 특성을 전치 왜곡하여 보상하기 위한 디지털 전치 보상기는, 상기 입력 신호를 입력받으며 디지털/아날로그 변환기를 통해 상기 전력 증폭기로 연결되고, 상기 전력 증폭기의 변화에 상응하는 룩업 테이블을 사용하여 상기 비선형 특성을 보상하는 전치 왜곡부와, 상기 전력 증폭기로부터 출력되는 피드백 신호와 상기 전치 왜곡부로부터 출력되는 신호를 비교하여 적응적으로 상기 룩업 테이블을 갱신하는 룩업 테이블 갱신부를 포함한다.

본 발명에 따른 입력 신호를 증폭하는 전력 증폭기에 의해 나타나는 비선형 특성을 전치 왜곡하여 보상하기 위한 디지털 전치 보상 방법은, 상기 전력 증폭기로부터 출력되는 피드백 신호와 전치 왜곡부로부터 출력되는 입력 신호를 비교하여 적응적으로 룩업 테이블을 갱신하는 과정과, 상기 입력 신호를 입력받아 상기 전력 증폭기의 전력 이득 변화에 상응하는 상기 룩업 테이블을 사용하여 상기 비선형 특성을 보상하는 과정을 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 상세 동작 및 구조에 대하여 상세히 설명한다. 도면들 중 참조번호들 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 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.

본 발명은 이동 통신 시스템에서 송신 단의 신호를 증폭할 때 발생하는 스퓨리어스(spurious)를 제거하기 위한 방안이다. 즉, 이동 통신의 광대역에서 증폭기 이후에 발생하는 비선형 성분과 메모리 효과(memory effects)성분을 제거하기 위해 적응 알고리즘(adaptation algorithm)을 사용한다. 비선형 증폭기 각각의 비선형 성분들이 디지털 전치 왜곡 알고리즘에 의해 제거되는 방법을 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 디지털 전치 왜곡 장치의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전치 송신기는, 전력 증폭기(120)에서 나타나는 비선형 왜곡 특성을 전치 왜곡하는 전치 왜곡부(100)와, 상기 전력 증폭기(150)의 궤환 신호를 이용하여 송신 신호와 궤환 신호간의 조절하는 룩업 테이블 갱신부(150)로 구성된다.

상기 전치 왜곡부(100)는 디지털/아날로그 변환기(110)를 통해 전력 증폭기(120)에 연결되고, 상기 전력 증폭기(120)는 아날로그/디지털 변환기(130)와 DQDM(140)을 통해 룩업 테이블 갱신부(150)와 연결된다.

상기 룩업 테이블 갱신부(150)는 상기 룩업 테이블을 적응적으로 갱신한다.

상기 전치 왜곡부(100)내의 주소 결정부(102)는 입력 신호 Xn의 크기를 계산하여 상기 입력에 대응하는 왜곡 제어값을 읽어내기 위한 룩업 테이블(Look Up Table : 이하 LUT라 기재함)(104)의 주소를 결정한다. 여기서, 상기 입력 신호의 크기는 상기 입력의 실수측 성분(In phase: I)과 허수측 성분(Quadrature phase: Q)을 각각 제곱한 뒤 합산하여 구한다.(I²+Q²)

상기 룩업 테이블(104)은 상기 주소 결정부(102)에서 결정된 주소에 대응하는 왜곡 제어값을 출력한다. 상기 룩업 테이블(104)은 상기 전력 증폭기(120) 입력의 모든 크기들에 대응하는 왜곡 제어값들을 디지털 데이터로서 저장한다. 최초에 상기 룩업 테이블(104)에는 미리 정해진 초기값, 예를 들어 1 또는 제조업체에 의하여 결정된 디폴트 값들이 저장되어 있다.

곱셈기(106)는 상기 디지털 입력에 대응하여 상기 룩업 테이블(104)에서 읽어낸 왜곡 제어값을 가지고 복소수 곱셈을 수행함으로써, 상기 전력 증폭기(120)의 비선형화 특성을 보상한다. 즉, 상기 디지털 입력의 실수성분과 허수성분에 대해 상기 룩업 테이블(106)에서 읽어낸 실수성분과 허수성분을 각각 곱한 다음 그 결과를 서로 더한다. 이때 상기 허수성분들의 곱에는 -1이 곱해져 실수성분들의 곱에 더해진다.

디지털/아날로그 변환기(110)는 상기 디지털 전치 왜곡기(100)로부터 출력되는 디지털 입력 신호를 아날로그 신호로 바꾸어 무선 주파수(Radio Frequency : RF)단으로 신호를 출력시킨다. 전력 증폭기(120)는 상기 디지털/아날로그 변환기(110)로부터 출력되는 아날로그 송신 신호를 증폭할 때 비선형 성분이 상쇄된다.

상기 전력 증폭기(120)로부터 출력되는 신호는 피드백이 되는데, 상기 아날로그/디지털 변환기(130)는 상기 전력 증폭기(120)로부터 출력되는 피드백 아날로그 신호를 다시 디지털 신호로 변환하여 출력한다. 상기 아날로그/디지털 변환기(130)를 통과한 신호는 샘플링 레이트(sampling rate)의 정수 배로 여러 이미지(image)를 발생시킨다. 디지털 구적 변조기(Digital Quadarature Digital Modulator : DQDM)(140)는 원하는 신호 대역의 중심을 직류(DC)로 이동시키고, 로우 패스 필터(Low Pass Filter : LPF)를 사용하여 나머지 이미지(image)들을 제거한다.

상기 룩업 테이블 갱신부(150)를 살펴보면, 상기 지연부(152)는 전력 증폭기로 입력되기 전에 전치 왜곡부(100)로부터 출력된 송신 신호와 상기 전력 증폭기(120)에서 피드백된 신호간의 딜레이를 계산한다. 즉, 입력을 소정 시간만큼 지연 시킨후 적응 제어부(154)로 제공한다.

상기 적응 제어부(154)는 룩업 테이블 변환부(158)에서 사용되어질 다항식 계수(Polynomial coefficient)를 적응 알고리즘(adaptation algorithm)을 이용하여 업데이트한다. 상기 적응 제어부(154)에서 사용하는 적응 알고리즘(adaptation algorithm)은 하기의 <수학식 1>을 이용하여 LMS로 신호 출력 값과 목표 값의 차가 영(Zero)이 되도록 최적의 계수를 찾는다.

여기서 w(k)는 다항식 계수(Polynomial coefficient)이며, u(k)는 피드백된 신호로부터 적응 제어부(154)로 입력되는 신호이고, e는 전치 왜곡기의 출력 값에 적응 제어기의 출력 값을 뺀 값이다. 이는 합산기로부터 입력되는 신호이다.

는 수렴(convergence)계수로서 1보다 작고 *는 공액(conjugate)이다. 상기 룩업 테이블 변환부(158)는 상기 적응 제어기(154)에서 수렴되어진 다항식 계수(Polynomial coefficient)를 룩업 테이블로 변환하여 상기 룩업 테이블을 업데이트한다.

도 2a는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 도 1에 도시된 주소 결정부(102)의 상세 구성도이다.

도 2a를 참조하면, 상기 룩업 테이블은 특정 전력값에서 수렴되어진 값을 사용한다. 따라서, 송신 경로의 감쇄부값이 변하여 전력 증폭 이득 변화할 때에도 동일 룩업 테이블을 사용하기 위해 룩업 테이블 어드레싱 부분을 보정해 줄 필요가 있다. 출력 파워를 변화시키는 감쇄기값이 CPU 메시지로부터 전달되면, 그 값이 대응하는 α값을 테이블에서 찾아서 출력하게 된다. 즉, 감쇄기값이 변화하지 않는다면 α값은 1로 출력이 된다.

도 2a를 참조하면, 입력된 신호는 실수부와 허수부로 분류되어 각각의 값들은 제곱기를 통과하여 더해진 후, 룩업 테이블 사이즈인 Dg에 의해 나누어지며 그 후 제어기(240)의 제어에 의해 적절한 룩업 테이블의 어드레스를 구하기 위한 미리 정해진 값을 곱하여 룩업 테이블의 어드레스 값을 출력하게 된다. 여기서, Dg는 최대 출력 신호에 룩업 테이블 엔트리수로 나누어 구한 룩업 테이블 스텝 사이즈이다. 아래에서 어드레스 결정 블록을 플로우 차트를 통해 나타내 보았다.
도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 전력 감쇄 변화에 따른 계수를 선택하기 위한 테이블의 일예를 도시한 도면이다. 도 2b에서, α1은 0[dB]을 갖고, α2는 -0.1[dB]를 가지며, α3는 -0.2[dB]를 가짐으로써 α값은 점점 감소함을 알 수 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 주소 결정부에서 룩업 테이블 주소를 산출하는 방법을 설명하기 위한 신호 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 300 단계에서 어드레스 결정부는 CPU로부터 감쇄부 제어 메시지를 수신한다. 상기 어드레스 결정부는 310 단계에서 상기 메시지에 상응하는 α값을 테이블로부터 출력한다.

또한, 320 단계에서 어드레스 결정부는 입력 신호의 파워를 계산한다. 상기 어드레스 결정부는 330 단계에서 상기 입력 신호의 파워를 룩업 테이블의 스텝 사이즈(Dg)로 나눈다. 이후, 상기 출력값에 α값을 곱하여 출력한다. 그 결과 350 단계에서 룩업 테이블의 어드레스를 출력할 수 있다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 적응 제어 방식으로부터 수렴되어진 룩업 테이블 값의 입력 신호에 따른 이득과 위상 특성 그래프이다.

룩업 테이블에는 입력의 레벨에 따라 상기 입력의 왜곡 제어를 위한 이득 제어값과 위상 제어값이 저장된다. 이 값들은 적응적 알고리즘을 통해 예측된다. 상단의 이득 그래프를 보면, 도 4에서 고려된 메모리 탭(Memory tap)의 수는 7이며, 다항식 차수(Polynomial order)는 10차이다. 본 발명에서는 도 4에 도시된 수렴되어진 룩업 테이블을 이용하여 수렴시간을 단축하고자 하는 데에 있다.

이하, 도 5 내지 도 7b를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 전치 왜곡 장치의 연동 실험 결과에 대하여 설명하기로 한다. 도 5 내지 도 7b에서 스퓨리어스 신호 부분은 대역 내에 존재하지 않는 신호 부분이고, IMD 성분이 제거되는 부분은 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 전치 왜곡기가 동작하였을 때의 신호 라인과 디지털 전치 왜곡기가 동작하지 않았을 때의 신호 라인에서 차이가 나는 신호 부분이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 전치 왜곡 장치의 연동 실험 결과를 도시한 도면이다. 도 5에서 라인 A는 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 전치 왜곡기를 적용하지 않은 경우의 실험 결과이고, 라인 B는 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 전치 왜곡기를 적용한 경우의 실혐 결과이다.

즉, 라인 A로 표기된 녹색 스펙트럼은 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 전치 왜곡기가 동작하지 않았을 때, 전력 증폭기의 출력 스펙트럼(output spectrum)이며, 라인 B로 표기된 남색 스펙트럼은 본 발명의 실시예에 따라 수렴되어진 룩업 테이블을 이용하여 개방 루프(open loop) 디지털 전치 왜곡기를 동작하였을 때의 전력 증폭기의 출력 스펙트럼(output spectrum)이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 전치 왜곡 동작으로 인해 약 15dB의 IMD성분이 제거됨을 알 수 있다.

도 6a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제 1 전력 증폭기(120)에서 수렴된 룩업 테이블을 제 2 전력 증폭기(도면에 도시되지 않음)에 적용한 실험 결과를 도시한 도면이다. 도 6a는 제 1 전력 증폭기(120)에서 수렴된 룩업 테이블을 제 2 전력 증폭기에 적용한 실험 결과이다.

도 6a에서 라인 C는 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 전치 왜곡기를 적용하지 경우의 실험 결과이다. 즉, 라인 C로 표기된 녹색 스펙트럼은 디지털 전치 왜곡를 적용하지 않은 신호가 제 2 전력 증폭기를 통과하였을 때 나타나는 스퓨리어스 신호를 보여준다.

도 6a에서 라인 D는 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 전치 왜곡기를 적용한 경우의 실험 결과이다. 즉, 라인 D로 표기된 남색 스펙트럼은 제 1 전력 증폭기(120)에서 수렴되어진 룩업 테이블을 제 2 전력 증폭기에 적용하였을 때 전력 증폭기의 특성 차이로 인해 디지털 전치 왜곡 성능이 약 6dB정도 열화됨을 보여준다.

도 6a에서 라인 E는 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 전치 왜곡기를 적용한 경우의 실험 결과이다. 즉, 라인 E로 표기된 자홍색 스펙트럼은 제 1 전력 증폭기에서 수렴된 룩업 테이블와 계수(coefficient)를 이용하여 제 2 전력 증폭기의 적응 알고리즘(adaptation algorithm)을 수행한 결과이며, 약 3초의 수렴시간동안 도 5의 디지털 전치 왜곡 성능에 도달함을 보여준다. 즉, 수렴되어진 룩업 테이블와 계수(coefficient)를 이용하여 개방 루프(Open loop)성능 실험에서도 요구되는 스펙트럼 마스크(spectrum mask)로부터 1.98MHz만큼 떨어진 44dBc를 만족하였으며, 폐쇄 루프(closed loop) 성능 실험에서도 빠른 시간 내에 ACLR(Adjacent channel leakage Ratio) 55dBc를 만족하는 것을 보여주고 있다.

도 6b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제 1 전력 증폭기(120)에서 수렴된 룩업 테이블을 제 3 전력 증폭기(도면에 도시되지 않음)에 적용한 실험 결과를 도시한 도면이다.
도 6b는 6a와 동일한 방법으로 제 1 전력 증폭기에서 수렴된 룩업 테이블을 제 3 전력 증폭기에 적용한 실험 결과값을 도시한 도면이다.
도 6b에서 라인 F는 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 전치 왜곡기를 적용하지 않은 경우의 실험 결과이다. 즉, 라인 F로 표기된 녹색 스펙트럼은 디지털 전치 왜곡를 적용하지 않은 신호가 제 3 전력 증폭기를 통과하였을 때 나타나는 스퓨리어스를 보여준다.
도 6b에서 라인 G는 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 전치 왜곡기를 적용한 경우의 실험 결과이다. 즉, 라인 G로 표기된 남색 스펙트럼은 제 1 전력 증폭기에서 수렴되어진 룩업 테이블을 제 3 전력 증폭기에 적용하였을 때 전력 증폭기의 특성 차이로 인해 디지털 전치 왜곡 성능이 약 7dB정도 열화됨을 보여준다.
도 6b에서 라인 H는 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 전치 왜곡기를 적용한 경우의 실험 결과이다. 즉, 라인 H로 표기된 자홍색 스펙트럼은 제 1 전력 증폭기에서 수렴된 LUT과 계수(coefficient)를 이용하여 제 3 전력 증폭기의 적응 알고리즘(adaptation algorithm)을 수행한 결과이며, 약 3초의 수렴시간동안 도 6의 디지털 전치 왜곡 성능에 도달함을 보여준다. 이 실험에서도 개방 루프(Open loop)성능이 스펙트럼 마스크(spectrum mask)를 만족하였으며, 폐쇄 루프(closed loop)성능 실험도 빠른 시간 내에 만족하는 것을 보여준다.

또한, RF단의 아날로그 감쇄기(analog attenuator)에 의해 전력 증폭기의 출력 전력(output power)이 변화되었을 때는 수렴되어진 룩업 테이블의 주소 결정부(Address Decision Part)에서 아날로그 감쇄기(analog attenuator)값 만큼 보상해 주어야 사용이 가능하다는 것을 도 7a, 7b를 통해 볼 수 있다.

도 7a 및 7b는 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 전치 왜곡기에서 전력 증폭기의 출력 파워가 변화되었을 때 기존에 수렴되어진 룩업 테이블의 동작으로 보여주는 도면이다.
도 7a에서 라인 I로 표기된 녹색 스펙트럼은 전력 증폭기의 출력 전력이 47.3dBm에서 수렴되어진 룩업 테이블을 이용하여 동일 출력 전력으로 송신되어질 때의 스펙트럼이며, 라인 J로 표기된 남색 스펙트럼은 47.3dBm에서 수렴된 룩업 테이블을 이용하고 아날로그 감쇄부 1dB를 가하여 전력 증폭기 출력 전력이 46.3dBm으로 변화되었을 때의 스펙트럼이며, 라인 K로 표기된 자홍색 스펙트럼은 전력 증폭기 출력 파워가 1dB 줄어든 만큼 기존 수렴된 룩업 테이블 어드레스 결정부(LUT address decision block)에서 1dB 보상하게 되면 기존 룩업 테이블이 사용 가능함을 보여주고 있다.
라인 L로 표기된 녹색 스펙트럼은 전력 증폭기의 출력 파워 47.3dBm에서 수렴되어진 룩업 테이블을 이용하여 동일 출력 파워로 송신되어질 때의 스펙트럼이며, 라인 M으로 표기된 남색 스펙트럼은 47.3dBm에서 수렴된 룩업 테이블을 이용하고 아날로그 감쇄부 3dB를 가하여 전력 증폭기의 출력 파워 44.3dBm으로 변화되었을 때의 스펙트럼이며, 라인 N으로 표기된 자홍색 스펙트럼은 전력 증폭기의 출력 파워가 3dB 줄어든 만큼 기존 수렴된 룩업 테이블 주소 결정부에서 3dB 보상하게 되면 기존 룩업 테이블이 사용 가능함을 보여주고 있다.
지금까지 본 발명에 대해서 상세히 설명하였으나, 그 과정에서 언급한 실시예는 예시적인 것일 뿐, 한정적인 것이 아님을 분명히 하며, 본 발명은 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상이나 분야를 벗어나지 않는 범위 내에서, 본 발명으로부터 균등하게 대체될 수 있는 정도의 구성요소 변경은 본 발명의 범위에 속한다 할 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명의 디지털 전치 왜곡 시스템은 비선형 증폭기의 상호 변조 성분를 제거하며 이동 통신 시스템에서 높은 효율성을 보장할 뿐 만 아니라, LMS 알고리즘의 단점인 수렴시간 향상을 최대화할 수 있고, 시스템 동작 초기에 스펙트럼 내부로 수렴되는 스펙 인(spec-in)을 만족시킬 수 있다.

또한, 특정 범위의 환경 변화에서는 룩업 테이블 주소 제어부의 보정 알고리즘을 통해 하나의 룩업 테이블로 특정 범위를 커버할 수 있으므로 메모리 효율성을 높이고 복잡도(complexity)를 줄일 수 있다.

Claims (6)

1. 입력 신호를 증폭하는 전력 증폭기에 의해 나타나는 비선형 특성을 전치 왜곡하여 보상하기 위한 디지털 전치 보상기에 있어서,

   상기 입력 신호를 입력받으며 디지털/아날로그 변환기를 통해 상기 전력 증폭기로 연결되고, 상기 전력 증폭기의 변화에 상응하는 룩업 테이블을 사용하여 상기 비선형 특성을 보상하는 전치 왜곡부와,

   상기 전력 증폭기로부터 출력되는 피드백 신호와 상기 전치 왜곡부로부터 출력되는 신호를 비교하여 적응적으로 상기 룩업 테이블을 갱신하는 룩업 테이블 갱신부를 포함하며,

   상기 룩업 테이블 갱신부는,

   상기 전치 왜곡부에서 출력된 신호와 상기 피드백 신호간의 지연 시간을 계산하고, 상기 입력 신호를 상기 계산된 지연 시간만큼 지연시켜 출력하는 지연부와,

   상기 지연된 입력 신호와 목표 값의 차를 줄이도록 수렴된 다항식 계수를 갱신하는 적응 제어부와,

   상기 갱신된 다항식 계수를 룩업 테이블로 변환하여 상기 룩업 테이블을 갱신하는 룩업 테이블 변환부로 구성됨을 특징으로 하는 디지털 전치 보상기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전치 왜곡부는,

   특정 전력 값에서 수렴되어진 상기 룩업 테이블과,

   상기 입력 신호의 크기를 계산하고, 상기 전력 증폭기의 변화에 상응하여 상기 룩업 테이블의 주소를 결정하는 주소 결정부와,

   상기 결정된 주소를 이용하여 상기 룩업 테이블에서 읽어낸 값을 상기 입력 신호에 곱하여 출력하는 곱셈기로 구성됨을 특징으로 하는 디지털 전치 보상기.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 주소 결정부는,

   출력 파워와 그에 상응하는 룩업 테이블을 선택하기 위한 계수값을 매칭시킨 테이블을 구비하여, 상기 출력 파워를 변화시키는 값이 대응하는 계수를 출력하는 제어부와,

   상기 입력 신호를 실수부와 허수부로 분류하여 제곱하는 제곱기들과,

   상기 제곱기들로부터 출력되는 신호를 합산하는 합산부와,

   상기 합산된 신호를 룩업 테이블 사이즈로 나누는 제 1 곱셈기와,

   상기 제1 곱셈기로부터 출력된 신호에 상기 계수를 곱하여 출력하는 제 2 곱셈기로 구성됨을 특징으로 하는 디지털 전치 보상기.
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5. 입력 신호를 증폭하는 전력 증폭기에 의해 나타나는 비선형 특성을 전치 왜곡하여 보상하기 위한 디지털 전치 보상 방법에 있어서,

   전치 왜곡부에서 출력된 신호와 전력 증폭기에서 출력된 피드백 신호간의 지연 시간을 계산하는 과정과,

   상기 입력 신호를 상기 계산된 지연 시간만큼 지연시키는 과정과,

   적응 알고리즘에 따라 상기 지연된 입력 신호와 목표 값의 차를 줄이도록 수렴된 다항식 계수를 갱신하는 과정과,

   상기 수렴된 다항식 계수를 룩업 테이블로 변환하여 상기 전치 왜곡부의 입력에 대응하는 왜곡 제어값들이 저장된 룩업 테이블을 갱신하는 과정과,

   상기 입력 신호를 상기 갱신된 룩업 테이블을 사용하여 상기 비선형 특성을 보상하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 디지털 전치 보상 방법.
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