KR101158514B1 - Linearization apparatus using look up table for power amplifier of mobile communication system and digital broardcasting system, and method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전력 증폭기의 선형화 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 이동통신용 및 방송용 전력 증폭기의 고주파 입출력 신호의 왜곡 현상을 보상하기 위한 잘못 산출된 선형화 계수에 따른 비선형성을 방지하기 위하여, 전력 증폭기의 비선형성을 보상하기 위한 룩업 테이블(Look-Up Table : LUT)을 이용하는 선형화 장치 및 그의 선형화 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a linearization apparatus of a power amplifier, and more particularly, to prevent nonlinearity due to a miscalculated linearization coefficient for compensating for distortion of a high frequency input / output signal of a mobile communication and broadcasting power amplifier. A linearization apparatus using a look-up table (LUT) for compensating for nonlinearity and a linearization method thereof.
최근 이동 통신 시스템은 통신 품질을 향상시키기 위하여, 신호 변조 시, 간섭(interference)에 강한 선형 변조 방식, 주파수 할당 방식 등을 채택하고 있다. 이러한 이동 통신 시스템은 양방향 통신 즉, 기지국에서 단말기로 고주파(RF) 신호를 전달하거나 또는 단말기에서 기지국으로 RF 신호를 전달하기 위하여 전력 증폭기(RF Power Amplifier)가 사용된다. 또한 디지털 방송 시스템에서도 방송 품질을 향상시키기 위하여 전력 증폭기가 사용된다. 이러한 전력 증폭기는 신호 왜곡에 따른 선형화 문제를 극복하기 위하여, 피드포워드(feedforward) 방식이나, 전치왜곡(predistortion) 선형화 방식 등을 이용하여 신호 왜곡을 보상 처리한다.Recently, in order to improve communication quality, a mobile communication system adopts a linear modulation scheme, a frequency allocation scheme, and the like, which are strong in interference when a signal is modulated. In such mobile communication systems, a power amplifier is used for two-way communication, that is, a high frequency (RF) signal from a base station to a terminal or an RF signal from a terminal to a base station. In addition, power amplifiers are used in digital broadcasting systems to improve broadcast quality. In order to overcome the linearization problem caused by the signal distortion, the power amplifier compensates for the signal distortion by using a feedforward method or a predistortion linearization method.
이러한 종래기술의 전력 증폭기 선형화 장치에 대한 기술은 현재 다양하게 공개되어 있다. 이러한 종래기술들 중 전치왜곡 선형화 방식을 이용하는 기술로, 예를 들어, 국내 등록특허공보 제10-0398664호(공고일 2003년 9월 19일)의 '중간 주파수 대역 사전왜곡에 의한 전력 증폭기 선형화 장치', 국내 공개특허공보 제10-2010-0101172호(공개일 2010년 9월 16일)의 '전치 보상기', 국내 등록특허공보 제10-0581078(공고일 2006년 5월 22일)의 '고속 룩업 테이블 사전왜곡 장치 및 그 방법', 국내 등록특허공보 제10-1008037(공고일 2011년 1월 13일)의 '이동통신 시스템에서 기지국의 전치 보상 장치 및 그 방법', 국내 공개특허공보 제10-2005-0108160호(공개일 2005년 11월 16일)의 '전력 증폭기에 디지털 전치 왜곡 장치 및 방법' 국내 공개특허공보 제10-2004-0094319호(공개일 2004년 11월 9일)의 '향상된 프리디스토션 방법 및 장치' 그리고 미국 공개특허공보 제2011/0032033호(공개일 2011년 2월 10일)의 '전치왜곡 및 메모리 보상 장치' 등이 있다.Techniques for such a power amplifier linearization device of the prior art are currently variously disclosed. Among these conventional techniques, a technique using a predistortion linearization method, for example, the 'power amplifier linearization device by the intermediate frequency band pre-distortion' of Korea Patent Publication No. 10-0398664 (September 19, 2003) , 'Transfer compensator' of Korean Patent Publication No. 10-2010-0101172 (published September 16, 2010), 'Fast lookup table of Korean Patent Publication No. 10-0581078 (published May 22, 2006) Pre-distortion apparatus and method thereof, 'Precompensation apparatus and method of base station in mobile communication system' of Korean Patent Publication No. 10-1008037 (January 13, 2011), Korean Patent Publication No. 10-2005- Improved predistortion of Korean Patent Application Publication No. 10-2004-0094319 (published November 9, 2004) of 0108160 (published November 16, 2005) Method and Apparatus' and US Patent Application Publication No. 2011/0032033 (published 2011 February 10), Predistortion and Memory Compensation Devices.
이러한 종래기술들은 디지털 전치왜곡(Digital Pre-Distortion : DPD) 방식이나 전력 증폭기 선형화기(RFPAL) 방식으로 신호 왜곡을 보상하여, 전력 증폭기의 선형화를 처리한다. 이 때, 종래기술들은 룩업 테이블(LUT)을 이용하거나 메모리 효과 등을 이용하여 신호 왜곡을 보상한다.These prior arts compensate for signal distortion using a digital pre-distortion (DPD) method or a power amplifier linearizer (RFPAL) method to handle the linearization of the power amplifier. In this case, the conventional techniques compensate for signal distortion by using a look-up table (LUT) or a memory effect.
그러나 상술한 종래기술들 중 룩업 테이블을 이용하는 경우, 전력 증폭기로 입력되는 고주파 입력 신호와, 전력 증폭기로부터 피드백되는 고주파 피드백 신호를 받아서, 이들의 차이값을 연산하고, 그 연산 결과를 룩업 테이블의 데이터와 비교하여 선형화 계수 정보를 결정한다. 이 때, 룩업 테이블은 전력 증폭기의 고주파 입력 신호나 고주파 피드백 신호의 전력 세기 변화에 따라 데이터를 갱신(update)한다.However, in the case of using the look-up table of the related arts described above, a high-frequency input signal input to the power amplifier and a high-frequency feedback signal fed back from the power amplifier are received, and their difference values are calculated, and the result of the calculation is used as data in the look-up table. Compare linear with to determine the linearization coefficient information. At this time, the lookup table updates data according to a change in power intensity of the high frequency input signal or the high frequency feedback signal of the power amplifier.
따라서 종래기술들은 이러한 과정을 통해 전력 증폭기의 비선형성을 보상함으로써, 고주파 입력 신호의 전력 세기가 급변하는 경우 정확한 선형화 계수 정보를 결정할 수 없게 되므로, 실질적으로 실시간으로 신호 왜곡을 보상하기가 어렵다. Therefore, the prior art compensates the non-linearity of the power amplifier through this process, it is difficult to determine the accurate linearization coefficient information when the power intensity of the high frequency input signal changes rapidly, it is difficult to substantially compensate for the signal distortion in real time.
예컨대, 도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 전력 증폭기 선형화 장치에 관한 도면들이다.For example, FIGS. 1 and 2 are diagrams illustrating a power amplifier linearization apparatus according to the prior art.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전력 증폭기 선형화 장치(10)는 전력 증폭기(20)의 전단에 배치되어, 입력되는 고주파 신호(RF_IN)의 전치왜곡을 보상하기 위하여 전력 증폭기(20)에 의해 증폭된 출력 신호(PA_OUT)로부터 고주파 피드백 신호(RF_FB)를 피드백 받아서, 두 신호(RF_IN, RF_FB)를 비교하여 선형화 계수를 결정하고, 결정된 선형화 계수를 이용하여 전력 증폭기(20)의 출력 신호(PA_OUT)가 선형화되도록 신호 처리한다.1 and 2, the power
즉, 고주파 전력 증폭기의 선형화 장치(10)는 단계 S30에서 고주파 신호(RF_IN)가 입력되고, 전력 증폭기(20)로부터 고주파 피드백 신호(RF_FB)가 입력되면, 단계 S40에서 두 신호(RF_IN, RF_FB)의 차이값과 선형화 장치(10)의 내부에 저장된 기준값을 연산하여 비교한다. 단계 S50에서 비교 결과에 따라 선형화 계수를 산출하여 하나의 계수값을 결정한다. 이 때, 선형화 계수는 두 신호(RF_IN, RF_FB)의 전력 세기 변화에 따라 실시간으로 연산 처리되어 업데이트된다.That is, in the
이어서 단계 S60에서 결정된 계수값에 따라 신호 보상을 처리하여 단계 S70에서 전력 증폭기(20)로 출력한다. 그 결과, 전력 증폭기(20)의 출력은 선형화가 이루어진다.Subsequently, the signal compensation is processed according to the coefficient value determined in step S60 and output to the
그러므로 종래기술의 선형화 장치(10)는 전력 증폭기(20)로부터 고주파 피드백 신호(RF_FB)를 기준으로 고주파 증폭 신호(PA_OUT)를 출력하기 때문에, 신호 연산 및 선형화 계수가 결정하는 동안에 전력 증폭기(20)의 출력 신호(PA_OUT)가 변하게 되는 경우가 빈번히 발생된다.Therefore, since the prior
이러한 현상은 신호 연산 및 선형화 계수가 결정에 따른 시간이 소요하게 되어, 선형화 장치(10)가 급변하는 고주파 신호에 대응하지 못하므로 선형화 계수값을 잘못 결정하게 된다. 그 결과, 선형화 장치(10)는 잘못 결정된 선형화 계수값을 적용하게 되므로, 전력 증폭기(20)의 선형화가 정확하게 이루어지지 않게 되는 원인이 된다. 이는 주로 이동 통신 시스템의 통화량이 많아져 전력 증폭기(20)의 출력이 변하거나, 패이딩(fading) 등에 의한 출력 변경시 많이 일어나게 되므로, 통신 품질이 저하된다.This phenomenon takes a long time according to the signal calculation and the linearization coefficient, and the
본 발명의 목적은 이동 통신용 및 방송용 전력 증폭기의 비선형성을 보상하기 위한 선형화 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a linearization apparatus and method for compensating for nonlinearity of power amplifiers for mobile communication and broadcasting.
본 발명의 다른 목적은 실시간으로 선형화 계수의 산출 시, 잘못 결정된 선형화 계수로 인한 선형화의 오류를 방지하여, 신속하고 정확하게 신호 왜곡을 보상하기 위한 전력 증폭기 선형화 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a power amplifier linearization apparatus and method for quickly and accurately compensating for signal distortion by preventing linearization errors due to incorrectly determined linearization coefficients when calculating linearization coefficients in real time.
본 발명의 또 다른 목적은 고주파 입력 신호 및 고주파 출력 신호에 관계없이, 전력 증폭기의 온도 변화에 따른 선형화 계수 정보를 저장하는 룩업 테이블을 이용하여 비선형성을 보상하는 전력 증폭기 선형화 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a power amplifier linearization device and a method for compensating for nonlinearity by using a lookup table that stores linearization coefficient information according to a temperature change of a power amplifier regardless of a high frequency input signal and a high frequency output signal. It is.
상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 전력 증폭기 선형화 장치는 고정된 계수값의 복수 개의 선형화 계수 정보들을 갖는 룩업 테이블을 구비하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같은 전력 증폭기 선형화 장치는 고주파 입출력 신호에 관계없이 전력 증폭기의 온도 정보만을 받아서 선형화 계수 정보를 실시간으로 결정함으로써, 신속하고 정확하게 신호 왜곡을 보정할 수 있다.To achieve the above objects, the power amplifier linearization apparatus of the present invention has a feature of having a look-up table having a plurality of linearization coefficient information of fixed coefficient values. Such a power amplifier linearization device can correct signal distortion quickly and accurately by receiving only temperature information of a power amplifier and determining linearization coefficient information in real time regardless of a high frequency input / output signal.
이 특징에 따른 본 발명의 전력 증폭기 선형화 장치는, 전력 증폭기의 온도 정보를 실시간으로 감지하는 온도 센서와; 상기 전력 증폭기의 상기 온도 정보에 대응하여 복수 개의 선형화 계수 정보를 저장하는 룩업 테이블 및; 상기 전력 증폭기로 입력되는 고주파 입력 신호와 상기 전력 증폭기로부터 출력되는 고주파 증폭 신호를 피드백 받아서 상기 룩업 테이블을 생성하고, 상기 룩업 테이블이 생성되면, 상기 온도 센서로부터 상기 온도 정보를 받아서 상기 룩업 테이블로부터 상기 온도 정보에 대응하는 하나의 상기 선형화 계수 정보를 결정하여 실시간으로 상기 전력 증폭기의 신호 왜곡을 보상하는 선형화기를 포함한다.According to an aspect of the present invention, a power amplifier linearization apparatus includes: a temperature sensor configured to sense temperature information of a power amplifier in real time; A lookup table for storing a plurality of linearization coefficient information corresponding to the temperature information of the power amplifier; The lookup table is generated by receiving a high frequency input signal input to the power amplifier and a high frequency amplification signal output from the power amplifier, and when the lookup table is generated, the temperature information is received from the temperature sensor and the lookup table is received from the lookup table. And a linearizer for determining one linearization coefficient information corresponding to temperature information to compensate for signal distortion of the power amplifier in real time.
이 특징의 한 실시예에 있어서, 상기 선형화기는; 상기 고주파 입력 신호와 상기 고주파 피드백 신호를 받아서 비교하여 에러 벡터 신호를 출력하는 에러 벡터 생성기와; 상기 에러 벡터 신호와 상기 온도 정보를 받아서 상기 룩업 테이블을 생성하고, 상기 룩업 테이블이 생성되면, 상기 온도 센서로부터 실시간으로 상기 온도 정보를 받아들여서 상기 룩업 테이블로부터 상기 온도 정보에 대응되는 하나의 상기 선형화 계수 정보를 추출하는 마이크로컨트롤러와; 상기 마이크로컨트롤러로부터 추출된 상기 선형화 계수 정보에 대응하는 계수값을 결정하는 정정 프로세서 및; 상기 정정 프로세서로부터 상기 계수값을 받아서 상기 전력 증폭기의 신호 왜곡을 보상하는 고주파 출력 신호를 출력하는 고주파 신호 프로세서를 포함한다.In one embodiment of this aspect, the linearizer; An error vector generator configured to receive and compare the high frequency input signal and the high frequency feedback signal to output an error vector signal; Receiving the error vector signal and the temperature information to generate the lookup table, and when the lookup table is generated, the linearization corresponding to the temperature information from the lookup table by receiving the temperature information in real time from the temperature sensor A microcontroller for extracting coefficient information; A correction processor for determining a coefficient value corresponding to the linearization coefficient information extracted from the microcontroller; And a high frequency signal processor for receiving the coefficient value from the correction processor and outputting a high frequency output signal for compensating for signal distortion of the power amplifier.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 전력 증폭기의 온도 변화에 따른 고정된 선형화 계수 정보를 갖는 룩업 테이블을 구비하는데 있다. 이와 같은 전력 증폭기 선형화 장치는 고주파 입력 신호와 고주파 피드백 신호가 입력되면, 전력 증폭기의 온도 정보에 따라 선형화 계수 정보를 추출함으로써, 신속한 신호 왜곡을 보정할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a lookup table having fixed linearization coefficient information according to a temperature change of a power amplifier. When the high-frequency input signal and the high-frequency feedback signal are input, such a power amplifier linearizer extracts linearization coefficient information according to temperature information of the power amplifier, thereby correcting fast signal distortion.
이 특징에 따른 전력 증폭기 선형화 장치는, 입력되는 고주파 입력 신호를 분배하여 기준 고주파 입력 신호를 발생하는 입력 커플러와; 상기 입력 커플러로부터 상기 고주파 입력 신호를 받아들여서 상기 전력 증폭기로 제공하는 출력 커플러와; 상기 전력 증폭기로부터 출력되는 고주파 증폭 신호를 받아서 고주파 피드백 신호를 발생하고, 상기 고주파 증폭 신호를 출력하는 피드백 커플러 및; 상기 기준 고주파 입력 신호와 상기 고주파 피드백 신호를 받아들이고, 상기 전력 증폭기의 온도 정보를 받아서, 상기 온도 정보에 따른 복수 개의 선형화 계수 정보를 산출하여 저장하는 룩업 테이블을 초기화하고, 상기 룩업 테이블이 초기화되면, 상기 온도 정보에 대응하는 하나의 상기 선형화 계수 정보에 결정하며, 결정된 상기 선형화 계수 정보에 대응하여 실시간으로 상기 고주파 증폭 신호를 보상하도록 고주파 출력 신호를 상기 출력 커플러로 제공하는 선형화기를 포함한다.According to an aspect of an exemplary embodiment, a power amplifier linearization apparatus includes: an input coupler configured to distribute an input high frequency input signal to generate a reference high frequency input signal; An output coupler which receives the high frequency input signal from the input coupler and provides it to the power amplifier; A feedback coupler for receiving a high frequency amplified signal output from the power amplifier, generating a high frequency feedback signal, and outputting the high frequency amplified signal; Receiving the reference high frequency input signal and the high frequency feedback signal, receiving temperature information of the power amplifier, initializing a lookup table for calculating and storing a plurality of linearization coefficient information according to the temperature information, and when the lookup table is initialized, And a linearizer for determining one piece of linearization coefficient information corresponding to the temperature information and providing a high frequency output signal to the output coupler to compensate for the high frequency amplified signal in real time in response to the determined linearization coefficient information.
이 특징의 한 실시예에 있어서, 상기 선형화기는; 상기 기준 고주파 입력 신호와 상기 고주파 피드백 신호를 받아서 비교하여 에러 벡터 신호를 출력하는 에러 벡터 생성기와; 상기 전력 증폭기의 상기 온도 정보에 대응하여 고정된 계수값을 갖는 복수 개의 상기 선형화 계수 정보를 저장하는 상기 룩업 테이블과; 상기 룩업 테이블을 초기화하고, 상기 전력 증폭기의 상기 온도 정보를 감지하는 온도 센서로부터 실시간으로 상기 온도 정보를 받아들이고, 상기 온도 정보에 대응하여 상기 룩업 테이블로부터 하나의 상기 선형화 계수 정보를 추출하는 마이크로컨트롤러와; 상기 마이크로컨트롤러로부터 추출된 하나의 상기 선형화 계수 정보에 대응하는 계수값을 결정하는 정정 프로세서 및; 상기 정정 프로세서로부터 상기 계수값을 받아서 상기 고주파 출력 신호를 보상하여 출력하는 고주파 신호 프로세서를 포함한다.In one embodiment of this aspect, the linearizer; An error vector generator configured to receive and compare the reference high frequency input signal and the high frequency feedback signal to output an error vector signal; The lookup table for storing the plurality of linearization coefficient information having a fixed coefficient value corresponding to the temperature information of the power amplifier; A microcontroller for initializing the lookup table, receiving the temperature information in real time from a temperature sensor sensing the temperature information of the power amplifier, and extracting one linearization coefficient information from the lookup table in response to the temperature information; ; A correction processor for determining a coefficient value corresponding to the single linearization coefficient information extracted from the microcontroller; And a high frequency signal processor which receives the count value from the correction processor and compensates and outputs the high frequency output signal.
이 특징의 다른 실시예에 있어서, 상기 룩업 테이블은; 상기 전력 증폭기의 최대 출력 또는 특정 출력에 대하여 상기 선형화 계수 정보를 생성, 저장한다.In another embodiment of this feature, the lookup table comprises; The linearization coefficient information is generated and stored for a maximum output or a specific output of the power amplifier.
이 특징의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 선형화기는 내부의 온도를 측정하여 상기 마이크로컨트롤러로 상기 선형화기의 온도 정보를 제공하는 온도 센서를 더 포함한다. 여기서 상기 룩업 테이블은 상기 선형화기의 온도 변화에 대응하여 선형화 계수 정보를 더 저장한다.In still another embodiment of this aspect, the linearizer further includes a temperature sensor that measures an internal temperature and provides temperature information of the linearizer to the microcontroller. Here, the lookup table further stores linearization coefficient information corresponding to the temperature change of the linearizer.
이 특징의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 룩업 테이블은; 상기 에러 벡터 신호와 상기 온도 정보를 상기 마이크로컨트롤러로 제공하고, 상기 마이크로컨트롤러에 의해 고정된 계수값을 갖는 복수 개의 상기 선형화 계수 정보를 생성, 저장하여 초기화된다.In another embodiment of this feature, the lookup table comprises: a lookup table; The error vector signal and the temperature information are provided to the microcontroller, and the plurality of linearization coefficient information having a coefficient value fixed by the microcontroller are generated, stored, and initialized.
이 특징의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 룩업 테이블은; 상기 선형화 계수 정보를 상기 고주파 출력 신호에 대한 위상과 크기를 디지털 단위로 변환하여 저장한다.In another embodiment of this feature, the lookup table comprises: a lookup table; The linearization coefficient information is stored by converting a phase and a magnitude of the high frequency output signal into digital units.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 전력 증폭기의 온도 변화에 따른 고정된 계수값의 선형화 계수 정보를 갖는 룩업 테이블을 이용하는 전력 증폭기 선형화 장치의 선형화 방법이 제공된다. 이 방법에 의하면, 전력 증폭기의 온도 변화에 따른 룩업 테이블을 이용함으로써, 고주파 입력 신호와 고주파 피드백 신호에 관계없이 온도 정보만을 이용하여 선형화 계수 정보를 결정하므로 신속하고 정확한 신호 보상이 이루어진다.According to still another aspect of the present invention, a linearization method of a power amplifier linearization apparatus using a look-up table having linearization coefficient information of fixed coefficient values according to a temperature change of a power amplifier is provided. According to this method, by using the lookup table according to the temperature change of the power amplifier, linearization coefficient information is determined using only temperature information irrespective of the high frequency input signal and the high frequency feedback signal, thereby achieving fast and accurate signal compensation.
이 특징에 따른 전력 증폭기 선형화 장치의 선형화 방법은, 상기 전력 증폭기로 입력되는 고주파 입력 신호와, 상기 전력 증폭기로부터 출력되는 고주파 증폭 신호를 피드백 받고, 상기 전력 증폭기의 온도 정보를 실시간으로 받아서 상기 전력 증폭기의 온도 변화에 대응하는 복수 개의 선형화 계수 정보를 생성, 저장하여 룩업 테이블을 초기화하는 단계와; 상기 룩업 테이블이 초기화되면, 상기 전력 증폭기의 상기 온도 정보를 실시간으로 받아들여서 상기 룩업 테이블로부터 상기 온도 정보에 대응하는 하나의 상기 선형화 계수 정보를 추출하는 단계 및; 추출된 상기 선형화 계수 정보에 대응하여 상기 전력 증폭기의 고주파 출력 신호를 보상하는 단계;를 포함한다.In the linearization method of the power amplifier linearization device according to this aspect, the high-frequency input signal input to the power amplifier and the high-frequency amplified signal output from the power amplifier is fed back, the temperature information of the power amplifier in real time to receive the power amplifier Generating and storing a plurality of linearization coefficient information corresponding to a temperature change of the data; If the lookup table is initialized, receiving the temperature information of the power amplifier in real time and extracting one linearization coefficient information corresponding to the temperature information from the lookup table; Compensating for the high frequency output signal of the power amplifier in response to the extracted linearization coefficient information.
이 특징의 한 실시예에 있어서, 상기 룩업 테이블을 초기화하는 단계는; 상기 고주파 입력 신호와 상기 고주파 증폭 신호로부터 피드백된 고주파 피드백 신호가 입력되면, 상기 고주파 입력 신호와 상기 고주파 피드백 신호를 비교하는 단계와; 상기 비교 결과에 따른 차이값을 계산하고, 내부에 기저장된 설정값과 비교하여 상기 선형화 계수 정보를 생성하기 위한 데이터를 산출하는 단계와; 상기 차이값과 상기 데이터를 이용하여 상기 전력 증폭기의 상기 온도 정보에 대응되는 상기 선형화 계수 정보를 결정하는 단계 및; 상기 온도 정보에 대응하여 결정된 상기 선형화 계수 정보를 저장하는 단계를 포함한다.In one embodiment of this aspect, the step of initializing the lookup table; Comparing the high frequency input signal with the high frequency feedback signal when the high frequency input signal fed back from the high frequency input signal and the high frequency amplified signal is input; Calculating a difference value according to the comparison result and calculating data for generating the linearization coefficient information by comparing the preset value stored therein; Determining the linearization coefficient information corresponding to the temperature information of the power amplifier using the difference value and the data; Storing the linearization coefficient information determined in correspondence with the temperature information.
이 특징의 다른 실시예에 있어서, 상기 룩업 테이블은; 상기 선형화 계수 정보를 상기 고주파 출력 신호에 대한 위상과 크기를 디지털 단위로 변환하여 저장한다.In another embodiment of this feature, the lookup table comprises; The linearization coefficient information is stored by converting a phase and a magnitude of the high frequency output signal into digital units.
이 특징의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 룩업 테이블은 상기 전력 증폭기의 최대 출력 또는 특정 출력에 대하여 생성, 저장한다.In another embodiment of this aspect, the lookup table is generated and stored for the maximum output or specific output of the power amplifier.
상술한 바와 같이, 본 발명의 이동 통신용 및 디지털 방송용 전력 증폭기 선형화 장치는 전력 증폭기의 온도 변화에 따른 고정된 선형화 계수 정보를 생성, 저장하는 룩업 테이블을 이용함으로써, 급변하는 고주파 신호에 따른 선형화 계수 정보를 산출하는 소요 시간을 최소화하여 전력 증폭기의 비선형성을 신속하고 정확하게 보상할 수 있다.As described above, the power amplifier linearization device for mobile communication and digital broadcasting of the present invention uses a look-up table for generating and storing fixed linearization coefficient information according to a temperature change of the power amplifier, thereby providing linearization coefficient information according to a rapidly changing high frequency signal. By minimizing the time required to calculate, the nonlinearity of the power amplifier can be compensated quickly and accurately.
또 본 발명의 전력 증폭기 선형화 장치는 룩업 테이블을 이용하여 선형화 계수 정보를 추출함으로써, 선형화 계수 정보를 결정하기 위한 실시간 신호 계산이 불필요하므로 신호 처리가 용이하다.In addition, the power amplifier linearization apparatus of the present invention extracts linearization coefficient information using a lookup table, so that it is not necessary to perform real-time signal calculation to determine the linearization coefficient information, thereby facilitating signal processing.
또한 본 발명의 전력 증폭기 선형화 장치는 전력 증폭기의 입출력 신호가 급변하는 경우에도 룩업 테이블을 이용하여 신속하고 정확하게 선형화를 처리함으로써, 통신 품질 저하를 방지할 수 있다.In addition, the power amplifier linearization apparatus of the present invention can prevent communication quality degradation by quickly and accurately processing linearization using a look-up table even when an input / output signal of the power amplifier is suddenly changed.
도 1은 종래기술에 따른 전력 증폭기 선형화 장치의 구성을 도시한 블럭도;
도 2는 도 1에 도시된 전력 증폭기 선형화 장치의 선형화 계수 산출 수순을 도시한 흐름도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 증폭기 선형화 장치의 구성을 도시한 블럭도;
도 4는 도 3에 도시된 RFPAL 선형화기의 구성을 도시한 블럭도;
도 5는 도 4에 도시된 룩업 테이블의 구성을 도시한 도면;
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 증폭기 선형화 장치의 구성을 도시한 블럭도
도 7은 본 발명에 따른 전력 증폭기 선형화 장치의 선형화 수순을 도시한 흐름도; 그리고
도 8은 도 7에 도시된 룩업 테이블 초기화 수순을 도시한 흐름도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a power amplifier linearization device according to the prior art;
2 is a flowchart showing a linearization coefficient calculation procedure of the power amplifier linearization device shown in FIG. 1;
3 is a block diagram showing a configuration of a power amplifier linearization device according to an embodiment of the present invention;
4 is a block diagram showing the configuration of the RFPAL linearizer shown in FIG. 3;
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the lookup table shown in FIG. 4; FIG.
6 is a block diagram showing the configuration of a power amplifier linearization device according to another embodiment of the present invention.
7 is a flowchart showing the linearization procedure of the power amplifier linearization device according to the present invention; And
FIG. 8 is a flowchart illustrating a lookup table initialization procedure shown in FIG. 7.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.The embodiments of the present invention can be modified into various forms and the scope of the present invention should not be interpreted as being limited by the embodiments described below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shapes and the like of the components in the drawings are exaggerated in order to emphasize a clearer explanation.
이하 첨부된 도 3 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 8.
도 3은 본 발명에 따른 전력 증폭기 선형화 장치의 구성을 도시한 블럭도이고, 도 4는 도 3에 도시된 선형화기의 구성을 도시한 블럭도이며, 그리고 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 룩업 테이블의 구성을 도시한 도면이다.3 is a block diagram showing the configuration of the power amplifier linearization device according to the present invention, FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the linearizer shown in FIG. 3, and FIG. 5 according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows the structure of a lookup table.
도 3을 참조하면, 본 발명의 전력 증폭기 선형화 장치(RF Power Amplifier Linearizer : RFPAL)(100)는 전력 증폭기(110)를 사용하는 이동 통신 및 디지털 방송용으로 다양한 변조 방식을 지원하고, 전력 증폭기(110) 및 선형화기(120)의 온도, 고주파 입력 신호의 위상 및 크기, 전력 증폭기(110)의 출력 세기 등에 따라 적응적으로 신호 왜곡을 보상한다.Referring to FIG. 3, an RF power amplifier linearizer (RFPAL) 100 of the present invention supports various modulation schemes for mobile communication and digital broadcasting using the
전력 증폭기 선형화 장치(100)는 전력 증폭기(110)의 안정적인 선형화 특성을 제공하기 위하여, 전력 증폭기(110)의 온도 변화에 따른 출력 신호를 보상하는 룩업 테이블(도 4의 132)을 구비하는 선형화기(120)를 포함한다. 뿐만 아니라, 전력 증폭기 선형화 장치(100)는 룩업 테이블(132)에 선형화기(120)의 온도 변화에 따른 선형화 계수 정보를 생성, 저장하여 출력 신호를 보상할 수도 있다.In order to provide stable linearization characteristics of the
이러한 전력 증폭기 선형화 장치(100)는 적응형의 전력 증폭기 선형화 장치로서, 고주파 예를 들어, 수 GHz의 신호 처리를 적용하여 기존의 디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor : DSP)를 이용할 때의 문제점인 병목 현상을 일으키는 D/A, A/D 컨버터가 불필요하고, 고주파수(RF)에서 중간 주파수(IF)로의 다운 컨버팅(down-converting) 및 중간 주파수(IF)에서 고주파수(RF)로의 업 컨버팅(up-converting) 과정도 제거할 수 있다.The power
즉, 전력 증폭기 선형화 장치(100)는 입력 커플러(102)와, 지연 선로(104)와, 출력 커플러(106)와, 전력 증폭기(110)와, 피드백 커플러(114) 및 선형화기(120)를 포함한다. 물론 전력 증폭기(110)는 전력 증폭기 선형화 장치(100)의 외부에 제공될 수도 있다.That is, the power
입력 커플러(102)는 고주파 입력 신호(RF_IN)를 입력받아서 지연 선로(104)로 제공한다. 또 입력 커플러(102)는 고주파 입력 신호(RF_IN)로부터 기준 고주파 입력 신호(RF_IN_cpl)를 분배하여 선형화기(120)로 제공한다. 지연 선로(104)로부터 출력되는 고주파 신호는 출력 커플러(106)로 제공된다.The
출력 커플러(106)는 지연 선로(104)로부터 출력되는 고주파 신호와 선형화기(120)로부터 출력되는 고주파 출력 신호(RF_OUT)를 받아서 결합한다. 출력 커플러(106)에서 결합된 고주파 신호는 전력 증폭기(110)로 입력된다.The
전력 증폭기(110)는 출력 커플러(106)로부터 결합된 고주파 신호를 받아서 증폭한다. 증폭된 고주파 신호 즉, 고주파 증폭 신호(PA_OUT)는 피드백 커플러(114)를 통하여 출력된다.The
피드백 커플러(114)는 고주파 증폭 신호(PA_OUT)를 출력한다. 또 피드백 커플러(114)는 전력 증폭기(110)로부터 출력되는 고주파 증폭 신호(PA_OUT)로부터 고주파 피드백 신호(RF_FB)를 검출하여 선형화기(120)로 피드백한다.The
그리고 선형화기(RF Power Amplifier Linearizer : RFPAL)(120)는 전력 증폭기(110)의 신호 왜곡 예를 들어, AM/AM 및 AM/PM 왜곡, 스펙트럼 재성장, 메모리 효과 및 기타 시스템 수준의 손상 등에 따른 비선형성을 보상하기 위하여, 전력 증폭기(110)의 온도 변화에 따른 최적화된 복수 개의 선형화 계수 정보를 저장하는 룩업 테이블(132)을 구비한다.In addition, the RF power amplifier linearizer (RFPAL) 120 is a non-linearity due to signal distortion of the
즉, 선형화기(120)는 입력 커플러(102)로부터 제공되는 기준 고주파 신호(RF_IN_cpl)와, 피드백 커플러(114)로부터 고주파 피드백 신호(RF_FB)를 받아서 비교하고, 비교 결과에 대응하여 전력 증폭기(110)의 고주파 증폭 신호(PA_OUT)가 선형화되도록 보상하는 고주파 출력 신호(RF_OUT)를 출력 커플러(106)로 출력한다.That is, the
이러한 선형화기(120)는 디지털 신호 처리 장치로서, 예컨대, 시스템 온 칩(System on-Chip : SoC) 타입의 단일 패키지 솔루션으로 구비된다.The
구체적으로 도 4를 참조하면, 선형화기(120)는 에러 벡터 생성기(124)와, 정정 프로세서(126)와, RF 신호 프로세서(128)와, 마이크로컨트롤러(122) 및 메모리(130)를 포함한다. 메모리(130)에는 룩업 테이블(132)이 형성된다.Specifically, referring to FIG. 4, the
에러 벡터 생성기(Error Vector Generator)(124)는 먼저, 전력 증폭기(110)의 온도 변화에 대응하는 룩업 테이블(132)을 생성하기 위하여, 입력 커플러(102)로부터 고주파 입력 신호(RF_IN)에서 분배된 기준 고주파 입력 신호(RF_IN_cpl)를 받아들이고, 그리고 피드백 커플러(114)로부터 피드백되는 고주파 피드백 신호(RF_FB)를 받아서 두 신호(RF_IN_cpl, RF_FB)를 비교하고, 그 차이값에 대응되는 에러 벡터 신호를 생성한다. 에러 벡터 생성기(124)는 생성된 에러 벡터 신호를 마이크로컨트롤러(122)와 정정 프로세서(126)로 제공한다.The
마이크로컨트롤러(Microcontroller)(122)는 전력 증폭기(110)의 온도 변화에 따른 신호 왜곡을 보상하기 위하여 선형화기(120)의 제반 동작을 제어한다. 이를 위해, 마이크로컨트롤러(122)는 내부에 전력 증폭기(110)의 온도 변화에 따른 신호 왜곡을 보상하기 위한 제어 프로그램(미도시됨)을 구비한다.The
마이크로컨트롤러(122)는 전력 증폭기(110)의 온도를 실시간으로 측정하는 온도 센서(112)로부터 전력 증폭기(110)의 온도 정보(TEMP)를 받아들인다. 마이크로컨트롤러(122)는 온도 센서(112)로부터 전력 증폭기(110)의 온도 정보(TEMP)를 받아서 룩업 테이블(132)을 초기화한다. 룩업 테이블(132)의 초기화 과정에 대한 설명은 도 7에서 상세히 하겠다.The
또 마이크로컨트롤러(122)는 신호 왜곡 보정을 위해 온도 정보(TEMP)를 받아들이고, 이에 대응하여 룩업 테이블(132)로부터 온도 정보(TEMP)에 따른 최적화된 선형화 계수 정보를 추출한다. 이 때, 선형화 계수 정보는 온도 정보(TEMP)에 대응하는 고정된 계수값을 갖는다. 또한 마이크로컨트롤러(122)는 선형화기(120) 내부의 온도 센서(미도시됨)로부터 온도 정보(TEMP)를 받아서 룩업 테이블(132)의 초기화하고, 선형화기(120)의 온도 변화에 따른 최적화된 선형화 계수 정보를 추출할 수도 있다.In addition, the
이러한 마이크로컨트롤러(122)는 에러 벡터 생성기(124)로부터 에러 벡터 신호를 받아들이고, 에러 벡터 신호와 내부에 저장된 기설정값을 비교하여 선형화 계수 정보를 생성하고, 생성된 선형화 계수 정보를 메모리(130)에 저장하여 룩업 테이블(132)을 초기화한다. 여기서 기설정값은 기존에 계산하여 메모리(130)에 저장해둔 선형화 계수 정보를 의미한다. 이는 선형화 계수 정보를 추출 시, 메모리(130)에 저장된 값을 기준으로 계수값을 증가 또는 감소하므로서, 최적의 선형화가 이루어지도록 계수값을 변경할 수 있다. 또 마이크로컨트롤러(122)는 룩업 테이블(132)의 초기화가 이루어지면, 단지 온도 센서(112)로부터 전력 증폭기(110)의 온도 정보(TEMP)만을 받아서 메모리(130)의 룩업 테이블(132)로부터 하나의 선형화 계수 정보를 추출한다. 또 마이크로컨트롤러(122)는 추출된 선형화 계수 정보에 대한 데이터를 정정 프로세서(126)로 제공한다. 그러므로 마이크로컨트롤러(122)는 룩업 테이블(132)이 초기화된 후에는 고주파 입출력 신호(RF_IN_cpl, RF_OUT)의 전력 세기에 관계없이 전력 증폭기(110)의 온도 정보(TEMP)만을 받아서 하나의 선형화 계수 정보를 결정함으로써, 선형화 계수 정보를 산출하기 위한 연산 처리가 불필요하며, 실시간으로 신호 보상이 가능하다.The
메모리(130)는 마이크로컨트롤러(122)에 의해 기입 및 독출 가능한 메모리 장치로, 예를 들어, EEPROM으로 구비된다. 이 실시예에서 메모리(130)는 내부에 룩업 테이블(132)을 구비한다. 물론 룩업 테이블(132)은 마이크로컨트롤러(122)의 내부 메모리(미도시됨)나, 별도의 외부 메모리(미도시됨)에 저장될 수도 있다.The
룩업 테이블(Look-Up Table : LUT)(132)은 마이크로컨트롤러(122)에 의해 전력 증폭기(110)의 온도 변화에 따른 선형화 계수 정보를 생성, 저장한다. 선형화 계수 정보는 전력 증폭기(110)의 온도 정보(TEMP)에 대응하는 고정된 계수값을 갖는다. 또 룩업 테이블(132)은 선형화기(120)의 자체 온도 변화에 따른 선형화 계수 정보를 생성, 저장할 수도 있다.The look-up table (LUT) 132 generates and stores linearization coefficient information according to a temperature change of the
이 실시예에서 룩업 테이블(132)은 도 5에 도시된 바와 같이, 전력 증폭기(110)의 온도 변화(예를 들어, -30 ℃ ~ 80 ℃ 범위)(132a)에 따라 서로 다른 메모리 저장 영역(Bank#) 각각에 서로 다른 계수값을 갖는 선형화 계수 정보(132b)를 저장한다. 이 때, 선형화 계수 정보(132b)는 전력 증폭기(110)의 각 온도 정보(TEMP)에 따른 최적 혼변조 신호 즉, 고주파 출력 신호(RF_OUT)에 대한 위상과 크기를 디지털 단위로 변환하여 저장된다.In this embodiment, the lookup table 132 may have different memory storage areas (e.g., as shown in FIG. 5) depending on the temperature change of the power amplifier 110 (e.g., -30 ° C to 80 ° C) 132a. Bank #) stores linearization
정정 프로세서(Correction processor)(126)는 먼저, 전력 증폭기(110)의 온도 변화에 대응하는 룩업 테이블(132)을 초기화하기 위하여, 에러 벡터 생성기(124)로부터 제공되는 에러 벡터 신호와, 마이크로컨트롤러(122)로부터 제공되는 선형화 계수 정보에 대한 데이터를 받아서, 고주파 입력 신호(RF_IN)의 신호 보정을 위한 최적화된 선형화 계수 정보를 결정하여 그 계수값을 RF 신호 프로세서(128)로 제공한다. 이러한 선형화 계수 정보는 전력 증폭기(110)의 온도 정보(TEMP)에 대응하여 결정되며, 룩업 테이블(132)에 저장된다.The
룩업 테이블(132)의 초기화가 완료된 후, 정정 프로세서(126)는 선형화기(120)로 기준 고주파 입력 신호(RF_IN_cpl)와 고주파 피드백 신호(RF_FB)가 입력되면, 에러 벡터 생성기(124)로부터 에러 벡터 신호를 받지 않고, 마이크로컨트롤러(122)로부터 전력 증폭기(110)의 온도 정보(TEMP)에 대응하는 최적화된 선형화 계수 정보에 대한 데이터 만을 받아서 선형화 계수 정보를 결정하여 그 계수값을 RF 신호 프로세서(128)로 제공한다.After the initialization of the lookup table 132 is completed, the
그리고 RF 신호 프로세서(RF Signal Processor)(128)는 정정 프로세서(126)로부터 선형화 계수 정보의 계수값을 받아서 이에 대응하여 고주파 출력 신호(RF_OUT)를 보상하도록 신호 처리하고, 보상된 고주파 출력 신호(RF_OUT)를 출력 커플러(106)로 제공한다. 즉, RF 신호 프로세서(128)는 선형화 계수 정보의 계수값을 통해 전치 왜곡이 보상된 고주파 출력 신호(RF_OUT)를 형성한다.The
상술한 바와 같이, 본 발명의 전력 증폭기 선형화 장치(100)는 선형화기(120)에 전력 증폭기(110)의 온도 변화에 따른 최적화된 선형화 계수 정보를 생성, 저장하여 룩업 테이블(132)을 구비한다. 그 결과, 본 발명의 전력 증폭기 선형화 장치(100)는 고주파 입출력 신호(RF_IN, RF_OUT)에 관계없이 룩업 테이블(132)로부터 고정된 계수값을 갖는 하나의 선형화 계수 정보를 추출하여 신호 왜곡을 보상 처리함으로써, 신속하고 정확한 신호 보상이 가능하다.As described above, the power
다른 예로서, 도 6을 참조하면, 이 실시예의 전력 증폭기 선형화 장치(300)는 디지털 전치왜곡(DPD) 방식의 선형화 장치로, 본 발명에 따른 디지털 전치왜곡을 처리하는 선형화기(320)와, 전력 증폭기(340)의 온도 변화에 따른 복수 개의 선형화 계수 정보를 저장하는 룩업 테이블(322)을 구비한다. 이 전력 증폭기 선형화 장치(300) 또한 도 3의 실시예와 대체로 유사하게 전력 증폭기(340)의 신호 왜곡을 보상하도록 처리한다.As another example, referring to FIG. 6, the power
즉, 선형화기(320)는 전력 증폭기(340)의 온도 변화에 따른 복수 개의 선형화 계수 정보를 저장하여 룩업 테이블(322)을 생성하고, 전력 증폭기(340)로 입출력되는 고주파 입출력 신호(RF_IN, RF_FB)의 전력 세기와 관계없이 전력 증폭기(340)의 온도 정보(TEMP)만을 받아서 선형화 계수 정보를 결정하고 이를 통해 신호 왜곡을 보상한다.That is, the
이를 위해 전력 증폭기 선형화 장치(300)는 제 1 하향 변환기(310), 제 2 하향 변환기(312), 선형화기(320), 상향 변환기(330) 및 출력 커플러(350)를 포함한다.To this end, the power
구체적으로, 제 1 하향 변환기(310)는 고주파 입력 신호(RF_IN)를 받아들이고, 그 주파수 대역을 중간 주파수(IF) 대역으로 하향 변환한다. 제 2 하향 변환기(312)는 전력 증폭기(340)에서 출력되는 고주파 증폭 신호(PA_OUT)를 출력 커플러(350)를 통해서 피드백하여 고주파 피드백 신호(RF_FB)를 받아들이고, 그 주파수 대역을 중간 주파수(IF) 대역으로 하향 변환한다.Specifically, the
선형화기(320)는 내부(또는 외부)의 메모리 장치(미도시됨)에 본 발명에 따른 룩업 테이블(LUT)(322)을 초기화하여 저장한다. 선형화기(320)는 룩업 테이블(322)을 초기화하기 위하여, 제 1 하향 변환기(310)로부터 하향 변환된 고주파 입력 신호(RF_IN)를 받아들이고, 제 2 하향 변환기(312)로부터 고주파 피드백 신호(RF_FB)를 받아서 그 차이값을 산출하고, 차이값과 전력 증폭기(340)의 온도 정보(TEMP)에 대응하여 신호 왜곡을 보상하기 위한 전치왜곡 신호를 상향 변환기(330)로 출력하도록 선형화 계수 정보를 결정한다. 결정된 선형화 계수 정보는 전력 증폭기(340)의 온도 변화에 따라 복수 개의 선형화 계수 정보를 포함하는 룩업 테이블(322)에 저장된다.The
이 후, 선형화기(320)는 룩업 테이블(322)이 생성되면, 전력 증폭기(340)의 온도 정보(TEMP)만을 받아서 룩업 테이블(322)로부터 하나의 선형화 계수 정보를 추출한다.Thereafter, when the lookup table 322 is generated, the
상향 변환기(330)는 전치왜곡 신호의 주파수 대역을 다시 고주파(RF) 대역으로 변환하여 전력 증폭기(340)로 제공하며, 이에 따라 전력 증폭기(340)는 대역 변환된 전치왜곡 신호를 증폭하여 고주파 증폭 신호(PA_OUT)를 출력한다.The up-
따라서 이 실시예의 전력 증폭기 선형화 장치(300) 또한 선형화 방식만 달리할 뿐, 도 3의 실시예와 마찬가지로 전력 증폭기(340)의 온도 정보(TEMP)만을 받아서 룩업 테이블(322)로부터 고정된 계수값을 갖는 하나의 선형화 계수 정보를 추출하여 신호 왜곡을 보상 처리함으로써, 고주파 입출력 신호(RF_IN, RF_FB)의 전력 세기 변화에 관계없이 신속하고 정확한 신호 보상이 가능하다.Therefore, the power
계속해서 도 7 및 도 8을 이용하여 본 발명에 따른 전력 증폭기 선형화 장치의 선형화 수순을 설명한다.Subsequently, the linearization procedure of the power amplifier linearization apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8.
즉, 도 7은 본 발명에 따른 전력 증폭기 선형화 장치의 선형화 수순을 도시한 흐름도이고, 도 8은 도 7에 도시된 룩업 테이블을 초기화하는 수순을 도시한 흐름도이다. 여기서 도 3의 실시예를 이용하여 본 발명의 전력 증폭기 선형화 장치의 선형화 과정을 상세히 설명한다. 이 수순들은 선형화기(120)의 마이크로컨트롤러(122)에 저장된 제어 프로그램으로서, 이 프로그램은 선형화기(120)에 의해 처리된다.That is, FIG. 7 is a flowchart showing the linearization procedure of the power amplifier linearization apparatus according to the present invention, and FIG. 8 is a flowchart illustrating the procedure for initializing the lookup table shown in FIG. Here, the linearization process of the power amplifier linearization device of the present invention will be described in detail using the embodiment of FIG. 3. These procedures are control programs stored in the
먼저 도 7을 참조하면, 고주파 전력 증폭기 선형화 장치(100)는 단계 S200에서 룩업 테이블(132)을 초기화하여 선형화기(120)의 메모리(130)에 저장한다.First, referring to FIG. 7, the high frequency power
본 발명의 룩업 테이블(132)은 전력 증폭기(110)가 온도에 따라 비선형성이 변하기 때문에, 전력 증폭기(110)의 온도 변화에 따라 선형화 계수 정보를 생성, 저장한다. 이는 전력 증폭기(110)의 온도 변화에 따라 전력 증폭기(110)가 최적화되는 선형화 계수 정보가 달라지기 때문이다. 그 결과, 전력 증폭기(110)의 고주파 입출력 신호의 변화에 따른 선형화 계수 정보를 생성, 저장하는 것보다 신호 처리량을 줄일 수 있으며, 이로 인해 고주파 입출력 신호의 변화에 의한 선형화 계수 정보에 비해 신속하고, 보다 정확한 신호 보상이 가능하다.The lookup table 132 of the present invention generates and stores linearization coefficient information according to a temperature change of the
또한 이 실시예에서 룩업 테이블(132)은 전력 증폭기(110)의 특정 온도에서 최대 출력 또는 특정 출력에 대하여 생성, 저장된다. 이는 전력 증폭기(110)의 최대 출력에서 선형화 계수 정보가 생성되면, 그 이하의 출력에 대한 선형화가 용이하기 때문이다. 즉, 낮은 출력에서 최적화된 선형화 계수 정보는 높은 출력에서의 혼변조 신호에 대한 선형화가 이루어지지 않는다.Also, in this embodiment, the lookup table 132 is generated and stored for a maximum output or a specific output at a specific temperature of the
따라서, 최대 출력에서 최적화된 선형화 계수 정보는 비록 낮은 출력에서는 최적화되지는 않지만, 출력이 낮기 때문에 최적화가 되지 않아도 전체 시스템 상에서는 그 영향이 미세하다. 여기서 특정 출력은 전력 증폭기의 최대 출력에서 룩업 테이블을 생성, 저장하지 않고, 입력 신호의 PAR(Peak to Average Power Ratio)에 따라 최적의 효율 특성을 가지도록 원하는 출력 전력의 백-오프 (Back-Off) 구간을 의미한다. 따라서 전력 증폭기(110)가 예를 들어, 40 dBm의 출력이 필요로 하는 경우, 선형화기(120)는 40 dBm 이상의 출력(41 dBm 또는 42 dBm)에서 선형화 계수 정보를 측정할 수도 있다.Thus, although the linearization coefficient information optimized at the maximum output is not optimized at low output, the impact is fine on the overall system even if not optimized because of the low output. Here, the specific output does not generate and store a lookup table at the maximum output of the power amplifier, and back-off the desired output power so that it has an optimal efficiency characteristic according to the peak to average power ratio (PAR) of the input signal. ) Means a section. Therefore, when the
구체적으로, 룩업 테이블 초기화 단계(S200)는 도 8에 도시된 바와 같이, 단계 S202에서 입력 커플러(102)와 피드백 커플러(114) 각각으로부터 선형화기(120)로 기준 고주파 입력 신호(RF_IN_cpl)와 고주파 피드백 신호(RF_FB)가 입력되면, 단계 S204에서 에러 벡터 생성기(124)가 두 신호를 비교하고, 단계 S206에서 그 차이값(제 1 차이값)을 계산하여 마이크로컨트롤러(122)와 정정 프로세서(126)로 제공한다.Specifically, as shown in FIG. 8, the lookup table initialization step S200 may include the reference high frequency input signal RF_IN_cpl and the high frequency signal from the
단계 S208에서 마이크로컨트롤러(122)는 제 1 차이값과 선형화 계수 정보를 생성하기 위한 내부에 기저장된 값을 비교하여 제 2 차이값(즉, 데이터)를 산출하고, 산출된 데이터를 정정 프로세서(126)로 제공한다.In operation S208, the
단계 S210에서 정정 프로세서(126)는 에러 벡터 생성기(124)로부터 제공되는 제1 차이값과, 마이크로컨트롤러(122)로부터 제공되는 데이터(제 2 차이값)를 이용하여 선형화 계수 정보를 결정한다. 이 때, 결정된 선형화 계수 정보는 전력 증폭기(110)의 특정 온도 정보에 대응되는 고정된 계수값을 갖는다. 이어서 단계 S212에서 마이크로컨트롤러(122)는 온도 센서(112)로부터 측정된 전력 증폭기(110)의 온도 정보(TEMP)에 대응하여 결정된 선형화 계수 정보를 저장한다.In operation S210, the
또한 마이크로컨트롤러(122)는 상술한 수순(S202 ~ S212)들을 반복 처리하도록 제어하여, 메모리(130)에 전력 증폭기(110)의 온도 정보(TEMP)에 대응하여 서로 다른 고정된 계수값을 갖는 복수 개의 선형화 계수 정보들을 산출하여 룩업 테이블(132)에 저장함으로써, 룩업 테이블(132)을 초기화한다.In addition, the
다시 도 7을 참조하면, 룩업 테이블(132)의 초기화가 완료되면, 이 후 선형화기(120)는 단계 S220에서 선형화기(120)로 기준 고주파 입력 신호(RF_IN_cpl)와 고주파 피드백 신호(RF_FB)가 입력된다. 본 발명에서는 이러한 기준 고주파 입력 신호(RF_IN_cpl)와 고주파 피드백 신호(RF_FB)가 선형화기(120)로 입력되어도 룩업 테이블(132)가 초기화 즉, 생성 완료된 이후에는 마이크로컨트롤러(122)로 제공되지 않는다. 따라서, 마이크로컨트롤러(122)에서 선형화 계수 정보를 결정하기 위한 신호 연산이 불필요하게 된다.Referring back to FIG. 7, when the initialization of the lookup table 132 is completed, the
단계 S240에서 마이크로컨트롤러(122)는 실시간으로 전력 증폭기(110)의 온도 센서(112)로부터 온도 정보(TEMP)를 받아들인다.In operation S240, the
단계 S260에서 마이크로컨트롤러(122)는 온도 정보(TEMP)에 대응하는 선형화 계수 정보를 룩업 테이블(132)로부터 추출하여 정정 프로세서(126)로 제공한다. 이에 정정 프로세서(126)는 추출된 선형화 계수 정보에 대응하여 고주파 입력 신호(RF_IN)를 보상하기 위한 계수값을 결정하고, 그 계수값을 RF 신호 프로세서(128)로 제공한다.In operation S260, the
이어서 단계 S280에서 RF 신호 프로세서(128)는 추출된 선형화 계수 정보를 이용하여 고주파 입력 신호(RF_IN)를 보상하도록 고주파 출력 신호(RF_OUT)를 출력 커플러(106)로 제공한다.In step S280, the
그 결과, 본 발명의 전력 증폭기 선형화 장치(100)는 전력 증폭기(110)의 온도 변화에 따른 룩업 테이블(132)의 선형화 계수 정보를 이용하여 선형화가 이루어지도록 전력 증폭기(110)의 신호 왜곡을 보정한다.As a result, the power
본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 증폭기 선형화 방법은 도 6의 실시예에서도 유사하게 처리된다. 즉, 이 실시예의 선형화 방법은 선형화기(320)가 전력 증폭기(340)의 온도 변화에 따른 복수 개의 선형화 계수 정보를 저장하여 룩업 테이블(322)을 생성, 저장하여 초기화한다. 이 후, 룩업 테이블(322)이 초기화되면, 전력 증폭기(340)로 입력되는 고주파 입출력 신호(RF_IN, RF_FB)의 전력 세기와 관계없이 전력 증폭기(340)의 온도 정보(TEMP)만을 받아서 하나의 선형화 계수 정보를 결정하고 이를 통해 신호 왜곡을 보상한다.The power amplifier linearization method according to another embodiment of the present invention is similarly processed in the embodiment of FIG. That is, in the linearization method of this embodiment, the
이상에서, 본 발명에 따른 전력 증폭기 선형화 장치의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.In the above, the configuration and operation of the power amplifier linearization device according to the present invention has been shown in accordance with the detailed description and drawings, which are merely described by way of example, and various changes and modifications without departing from the technical spirit of the present invention. This is possible.
100, 300 : 전력 증폭기 선형화 장치 102 : 입력 커플러
104 : 지연 선로 106, 350 : 출력 커플러
110, 340 : 전력 증폭기 112 : 온도 센서
114 : 피드백 커플러 120, 320 : 선형화기
122 : 에러 벡터 생성기 124 : 마이크로컨트롤러
126 : 정정 프로세서 128 : 고주파 신호 프로세서
130 : 메모리 132 : 룩업 테이블
310, 312 : 하향 변환기 330 : 상향 변환기100, 300: power amplifier linearization device 102: input coupler
104:
110, 340: power amplifier 112: temperature sensor
114:
122: error vector generator 124: microcontroller
126: correction processor 128: high frequency signal processor
130: memory 132: lookup table
310, 312: down converter 330: up converter
Claims (12)
전력 증폭기의 온도 정보를 실시간으로 감지하는 온도 센서와;
상기 전력 증폭기의 상기 온도 정보에 대응하여 상기 전력 증폭기의 출력을 보상하는 서로 다른 고정된 계수값을 갖는 복수 개의 선형화 계수 정보를 저장하는 룩업 테이블 및;
상기 전력 증폭기로 입력되는 고주파 입력 신호로부터 분배된 기준 고주파 입력 신호와 상기 전력 증폭기로부터 출력되는 고주파 피드백 신호를 받아서 상기 룩업 테이블을 생성하여 초기화하고, 상기 룩업 테이블이 초기화되면, 상기 온도 센서로부터 상기 온도 정보를 받아서 상기 룩업 테이블로부터 상기 온도 정보에 대응하는 하나의 상기 선형화 계수 정보를 결정하고, 상기 하나의 선형화 계수 정보를 이용하여 상기 고주파 입력 신호와 상기 고주파 피드백 신호의 전력 세기에 관계없이 실시간으로 상기 전력 증폭기의 신호 왜곡을 보상하는 선형화기를 포함하되;
상기 선형화기는;
상기 고주파 입력 신호와 상기 고주파 피드백 신호를 받아서 비교하여 에러 벡터 신호를 출력하는 에러 벡터 생성기와;
상기 에러 벡터 신호와 상기 온도 정보를 받아서 상기 룩업 테이블을 초기화하고, 상기 룩업 테이블이 초기화되면, 상기 온도 센서로부터 실시간으로 상기 온도 정보를 받아들여서 상기 룩업 테이블로부터 상기 온도 정보에 대응되는 하나의 상기 선형화 계수 정보를 추출하는 마이크로컨트롤러와;
상기 마이크로컨트롤러로부터 추출된 상기 선형화 계수 정보에 대응하는 계수값을 결정하는 정정 프로세서 및;
상기 정정 프로세서로부터 상기 계수값을 받아서 상기 전력 증폭기의 신호 왜곡을 보상하여 고주파 출력 신호를 출력하는 RF 신호 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 선형화 장치.In the power amplifier linearizer:
A temperature sensor for detecting temperature information of the power amplifier in real time;
A lookup table for storing a plurality of linearization coefficient information having different fixed coefficient values for compensating an output of the power amplifier in response to the temperature information of the power amplifier;
Receiving a reference high frequency input signal distributed from a high frequency input signal input to the power amplifier and a high frequency feedback signal output from the power amplifier to generate and initialize the lookup table, and when the lookup table is initialized, the temperature from the temperature sensor Receiving information and determining one piece of linearization coefficient information corresponding to the temperature information from the lookup table, and using the one piece of linearization coefficient information, the linearization coefficient information is used in real time regardless of the power strengths of the high frequency input signal and the high frequency feedback signal. A linearizer for compensating signal distortion of the power amplifier;
The linearizer;
An error vector generator configured to receive and compare the high frequency input signal and the high frequency feedback signal to output an error vector signal;
The lookup table is initialized by receiving the error vector signal and the temperature information, and when the lookup table is initialized, the linearization corresponding to the temperature information from the lookup table by receiving the temperature information in real time from the temperature sensor. A microcontroller for extracting coefficient information;
A correction processor for determining a coefficient value corresponding to the linearization coefficient information extracted from the microcontroller;
And an RF signal processor receiving the coefficient value from the correction processor and compensating for signal distortion of the power amplifier to output a high frequency output signal.
전력 증폭기의 온도 정보를 실시간으로 감지하는 온도 센서와;
입력되는 고주파 입력 신호를 분배하여 기준 고주파 입력 신호를 발생하는 입력 커플러와;
상기 입력 커플러로부터 상기 고주파 입력 신호를 받아들여서 상기 전력 증폭기로 제공하는 출력 커플러와;
상기 전력 증폭기로부터 출력되는 고주파 증폭 신호를 받아서 고주파 피드백 신호를 발생하고, 상기 고주파 증폭 신호를 출력하는 피드백 커플러 및;
상기 기준 고주파 입력 신호와 상기 고주파 피드백 신호를 받아들이고, 상기 전력 증폭기의 상기 온도 정보를 받아서, 상기 온도 정보에 대응하여 상기 전력 증폭기의 출력을 보상하도록 서로 다른 고정된 계수값을 갖는 복수 개의 선형화 계수 정보를 산출하여 저장하는 룩업 테이블을 초기화하고, 상기 룩업 테이블이 초기화된 후에는 상기 온도 정보에 대응하는 하나의 상기 선형화 계수 정보에 결정하며, 결정된 상기 선형화 계수 정보에 대응하여 실시간으로 상기 고주파 증폭 신호를 보상하도록 고주파 출력 신호를 상기 출력 커플러로 제공하는 선형화기를 포함하되;
상기 선형화기는;
상기 기준 고주파 입력 신호와 상기 고주파 피드백 신호를 받아서 비교하여 에러 벡터 신호를 출력하는 에러 벡터 생성기와;
상기 전력 증폭기의 상기 온도 정보에 대응하여 상기 선형화 계수 정보들을 저장하는 상기 룩업 테이블과;
상기 룩업 테이블을 초기화하고, 상기 온도 센서로부터 실시간으로 상기 온도 정보를 받아들이고, 상기 온도 정보에 대응하여 상기 룩업 테이블로부터 하나의 상기 선형화 계수 정보를 추출하는 마이크로컨트롤러와;
상기 마이크로컨트롤러로부터 추출된 하나의 상기 선형화 계수 정보에 대응하는 계수값을 결정하는 정정 프로세서 및;
상기 정정 프로세서로부터 상기 계수값을 받아서 상기 고주파 출력 신호를 보상하여 출력하는 RF 신호 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 선형화 장치.In the power amplifier linearizer:
A temperature sensor for detecting temperature information of the power amplifier in real time;
An input coupler for distributing an input high frequency input signal to generate a reference high frequency input signal;
An output coupler which receives the high frequency input signal from the input coupler and provides it to the power amplifier;
A feedback coupler for receiving a high frequency amplified signal output from the power amplifier, generating a high frequency feedback signal, and outputting the high frequency amplified signal;
A plurality of linearization coefficient information having different fixed coefficient values for receiving the reference high frequency input signal and the high frequency feedback signal, receiving the temperature information of the power amplifier, and compensating the output of the power amplifier in response to the temperature information Initializes a lookup table that calculates and stores a value, and after the lookup table is initialized, determines a single linearization coefficient information corresponding to the temperature information, and generates the high frequency amplified signal in real time in response to the determined linearization coefficient information. A linearizer for providing a high frequency output signal to said output coupler to compensate;
The linearizer;
An error vector generator configured to receive and compare the reference high frequency input signal and the high frequency feedback signal to output an error vector signal;
The lookup table for storing the linearization coefficient information corresponding to the temperature information of the power amplifier;
A microcontroller for initializing the lookup table, receiving the temperature information from the temperature sensor in real time, and extracting the linearization coefficient information from the lookup table in response to the temperature information;
A correction processor for determining a coefficient value corresponding to the single linearization coefficient information extracted from the microcontroller;
And an RF signal processor which receives the count value from the correction processor and compensates and outputs the high frequency output signal.
상기 룩업 테이블은;
상기 전력 증폭기의 최대 출력 또는 특정 출력에 대하여 상기 선형화 계수 정보들을 생성, 저장하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 선형화 장치.The method of claim 3, wherein
The lookup table;
And generating and storing the linearization coefficient information for a maximum output or a specific output of the power amplifier.
상기 룩업 테이블은;
상기 에러 벡터 신호와 상기 온도 정보를 상기 마이크로컨트롤러로 제공하고, 상기 마이크로컨트롤러에 의해 서로 다른 고정된 계수값을 갖는 복수 개의 상기 선형화 계수 정보를 생성, 저장하여 초기화되는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 선형화 장치.The method of claim 5, wherein
The lookup table;
And supplying the error vector signal and the temperature information to the microcontroller, and generating, storing, and initializing the plurality of linearization coefficient information having different fixed coefficient values by the microcontroller. .
상기 룩업 테이블은;
상기 선형화 계수 정보를 상기 고주파 출력 신호에 대한 위상과 크기를 디지털 단위로 변환하여 저장하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기의 선형화 장치.The method according to claim 5 or 7,
The lookup table;
And converting the linearization coefficient information into digital units by converting a phase and a magnitude of the high frequency output signal into digital units.
상기 전력 증폭기로 입력되는 고주파 입력 신호와, 상기 전력 증폭기로부터 출력되는 고주파 증폭 신호를 피드백 받고, 상기 전력 증폭기의 온도 정보를 실시간으로 받아서 상기 전력 증폭기의 온도 변화에 대응하여 서로 다른 고정된 계수값을 갖는 복수 개의 선형화 계수 정보를 생성, 저장하여 룩업 테이블을 초기화하는 단계와;
상기 룩업 테이블이 초기화되면, 상기 전력 증폭기의 상기 온도 정보를 실시간으로 측정하여 상기 룩업 테이블로부터 측정된 상기 온도 정보에 대응하는 하나의 상기 선형화 계수 정보를 추출하는 단계 및;
추출된 상기 선형화 계수 정보에 대응하는 하나의 계수값을 이용하여 상기 전력 증폭기의 상기 고주파 증폭 신호를 보상하도록 고주파 출력 신호를 상기 전력 증폭기로 제공하는 단계;를 포함하되,
상기 룩업 테이블을 초기화하는 단계는;
상기 고주파 입력 신호와 상기 고주파 증폭 신호로부터 피드백된 고주파 피드백 신호가 입력되면, 상기 고주파 입력 신호와 상기 고주파 피드백 신호를 비교하는 단계와;
상기 비교 결과에 따른 차이값을 계산하고, 내부에 기저장된 설정값과 비교하여 상기 선형화 계수 정보를 생성하기 위한 데이터를 산출하는 단계와;
상기 차이값과 상기 데이터를 이용하여 상기 전력 증폭기의 상기 온도 정보에 대응되는 상기 선형화 계수 정보를 결정하는 단계 및;
상기 온도 정보에 대응하여 결정된 상기 선형화 계수 정보를 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 선형화 장치의 선형화 방법.In the linearization method of the power amplifier linearization device:
In response to the high frequency input signal input to the power amplifier and the high frequency amplified signal output from the power amplifier, the temperature information of the power amplifier is received in real time, and a fixed coefficient value different from each other in response to the temperature change of the power amplifier is provided. Generating and storing a plurality of linearization coefficient information having the linearization coefficient information;
When the lookup table is initialized, measuring the temperature information of the power amplifier in real time and extracting one linearization coefficient information corresponding to the temperature information measured from the lookup table;
And providing a high frequency output signal to the power amplifier to compensate for the high frequency amplified signal of the power amplifier using one coefficient value corresponding to the extracted linearization coefficient information.
Initializing the lookup table includes;
Comparing the high frequency input signal with the high frequency feedback signal when the high frequency input signal fed back from the high frequency input signal and the high frequency amplified signal is input;
Calculating a difference value according to the comparison result and calculating data for generating the linearization coefficient information by comparing the preset value stored therein;
Determining the linearization coefficient information corresponding to the temperature information of the power amplifier using the difference value and the data;
And storing the linearization coefficient information determined in correspondence to the temperature information.
상기 룩업 테이블은;
상기 선형화 계수 정보를 상기 고주파 출력 신호에 대한 위상과 크기를 디지털 단위로 변환하여 저장하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 선형화 장치의 선형화 방법.The method of claim 9,
The lookup table;
And converting the linearization coefficient information into digital units by converting a phase and a magnitude of the high frequency output signal into digital units.
상기 룩업 테이블은 상기 전력 증폭기의 최대 출력 또는 특정 출력에 대하여 상기 선형화 계수 정보들을 생성, 저장하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭기 선형화 장치의 선형화 방법.The method according to claim 9 or 11,
And the lookup table generates and stores the linearization coefficient information for a maximum output or a specific output of the power amplifier.
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