KR101197964B1

KR101197964B1 - Apparatus and method for compensating look up table of transmitter

Info

Publication number: KR101197964B1
Application number: KR1020110018023A
Authority: KR
Inventors: 최재원; 김수겸
Original assignee: 삼성테크윈 주식회사
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2012-11-05
Also published as: KR20120098217A

Abstract

본 발명은 전력증폭기나 송신선로의 비선형성 문제를 해결하기 위한 무선송신기의 룩업 테이블 보정 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 장치는 룩업테이블과, 상기 룩업테이블을 반송파와 믹싱하여 변조하는 변조기와, 상기 변조기의 출력을 증폭하여 송신하는 전력증폭기와, 송수신을 분리하는 서큘레이터와, 수신신호를 증폭하는 저잡음 증폭기와, 상기 저잡음 증폭기의 출력을 반송파와 믹싱하여 복조하는 복조기를 포함하는 무선송수신기에 있어서, 상기 복조기의 출력을 샘플링 클럭에 따라 샘플링하여 디지털로 변환하는 아날로그-디지털 변환기; 상기 아날로그-디지털 변환기의 수신 데이터를 룩업테이블 데이터와 코릴레이션하는 상관기; 상기 상관기의 출력을 다운 생플링하는 다운 샘플러; 상기 다운 샘플러의 출력과 록업테이블의 차이를 구하는 차분기; 및 상기 차분기의 출력을 저장하는 전치왜곡 버퍼로 구성된다.The present invention relates to an apparatus and method for correcting a lookup table for a wireless transmitter for solving the nonlinearity problem of a power amplifier or a transmission line. The apparatus includes a lookup table, a modulator for mixing and modulating the lookup table with a carrier wave, a power amplifier for amplifying and transmitting the output of the modulator, a circulator for separating transmission and reception, and a low noise amplifier for amplifying a received signal. And a demodulator for mixing and demodulating the output of the low noise amplifier with a carrier, comprising: an analog-to-digital converter for sampling the demodulator output according to a sampling clock and converting the demodulator to digital; A correlator correlating received data of the analog-to-digital converter with lookup table data; A down sampler to down-sample the output of the correlator; A difference calculator for obtaining a difference between an output of the down sampler and a lockup table; And a predistortion buffer that stores the output of the differencer.

Description

Apparatus and method for calibrating the lookup table of a wireless transmitter {APPARATUS AND METHOD FOR COMPENSATING LOOK UP TABLE OF TRANSMITTER}

본 발명은 무선송수신장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력증폭기나 송신선로의 비선형성 문제를 해결하기 위한 무선송신기의 룩업 테이블 보정 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a wireless transmitter and receiver, and more particularly, to an apparatus and method for calibrating a lookup table of a wireless transmitter for solving the nonlinearity problem of a power amplifier or a transmission line.

일반적으로, RF(Radio Frequency)는 무선통신(Wireless Communication)의 대표적인 통신 방법으로서, 용도에 따라 다양한 주파수의 전파를 사용하는데, 주파수가 겹치면 통신 신호가 서로 충돌을 일으키므로 이를 방지하기 위해 용도에 따라 특정 주파수 대역을 할당하는 주파수 분배 정책을 운용하고 있다. 이때 주파수의 의미는 디지털 데이터 신호를 공기 중으로 전송할 때, 신호(Signal)의 성분을 공기 중의 잡음(Noise)에 의해 잃어버리지 않기 위해 디지털 데이터에 곱해주는 반송파(Carrier Wave)의 주파수를 의미한다. 디지털 데이터가 반송파(Carrier Wave)에 곱해짐으로써 디지털 신호는 공기 중의 저주파에 의해 변형이 일어나지 않게 된다. 변조된 디지털 데이터의 주파수는 반송파(Carrier Wave) 주파수의 양쪽에 데이터의 주파수만큼 떨어진 곳을 중심으로 위치하게 된다.In general, RF (Radio Frequency) is a representative communication method of wireless communication, and uses radio waves of various frequencies according to the use. When the frequencies overlap, communication signals collide with each other, and thus, depending on the use, It operates a frequency distribution policy that allocates specific frequency bands. In this case, the frequency means a frequency of a carrier wave that multiplies the digital data by the digital data so as not to be lost by noise in the air when the digital data signal is transmitted to the air. As the digital data is multiplied by a carrier wave, the digital signal is not deformed by low frequencies in the air. The frequency of the modulated digital data is located about both the carrier wave frequency and the distance of the data.

디지털 데이터는 반송파(Carrier Wave)에 곱해지기 전에 고주파 성분을 제거하기 위해 저역필터(Lowpass Filter)를 거치고, 복조 성능을 향상시키고 슈프리어스(Sprious) 성분을 제거하기 위해 별도의 부호화(encoding) 과정을 거쳐 곱해진다(Mixing). 이렇게 변조된 신호는 공기 중으로 송출되기 전에 전력증폭기에서 증폭된다.Digital data goes through a lowpass filter to remove high frequency components before it is multiplied by carrier waves, and a separate encoding process to improve demodulation performance and remove spurious components. It is multiplied by. This modulated signal is amplified in the power amplifier before being sent to the air.

또한 RF기기가 송신하는 파형은 정확하지 않을 경우, 상대 RF기기의 디코더에서 복원하지 못할 수도 있으므로 각 응용 장치에서는 파형에 대한 정확한 규격을 정해 놓고 있다. 예컨대, RFID에 대한 ISO 18000-6C에서의 송신 파형 규격에 따르면 도 1에 도시된 바와 같이, 각 변조방식에 따라 신호의 폭(PW)과 상승시간(t_r), 하강시간(t_f) 등이 정해져 있다. 도 1에서 (a)는 ASK 변조시의 파형규격이고, (b)는 PR-ASK 변조시의 파형 규격이며, 각 규격에는 펄스폭(PW), 상승시간(t_r), 하강시간(t_f) 등이 규정되어 있다.In addition, if the waveform transmitted by the RF device is not accurate, the decoder of the counterpart RF device may not be able to recover it, so each application device has a precise specification for the waveform. For example, according to the transmission waveform standard of ISO 18000-6C for RFID, as shown in FIG. 1, the signal width (PW), rise time (t _r ), fall time (t _f ), etc. according to each modulation scheme Is fixed. In FIG. 1, (a) is a waveform standard at ASK modulation, (b) is a waveform standard at PR-ASK modulation, and each standard has a pulse width (PW), a rise time (t _r ), and a fall time (t _f). ), Etc. are prescribed.

한편, 무선송신기에서 전력증폭기(Power Amp)의 입력 대비 출력의 특성이 선형적(linear)이면, 기저대역(baseband)신호(디지털 신호)의 부호화(encoding) 과정 이후에 별도의 처리 과정이 필요 없지만, 비선형적(non-linear)인 경우, 부호화(Encoding) 과정에서 전력증폭기(PA)의 비선형적(non-linear)인 특성을 보정하기 위한 작업이 추가로 필요하다.On the other hand, if the characteristics of the output compared to the input of the power amplifier (Power Amp) in the wireless transmitter (linear), there is no need for a separate process after the encoding process of the baseband signal (digital signal) In the case of non-linear, additional work is required to correct the non-linear characteristics of the power amplifier PA during the encoding process.

일반적인 전력증폭기(Power Amp)의 출력 대비 입력 특성은 도 2에 도시된 바와 같다. 도 2를 참조하면, 전력증폭기의 특성은 대부분의 입력 범위(range)에서 선형적(linear)이지만, 입력이 너무 낮거나 입력이 너무 클 경우, 비선형적(non-linear)이 되면서 입력의 파형을 변화시키게 된다. 즉, 전력증폭기의 비선형 특성때문에 도 3에 도시된 바와 같이, 신호 파형이 왜곡되어 출력되고, 이러한 파형의 왜곡으로 인해 도 4에 도시된 바와 같이 출력 파형의 펄스폭(PW)이 규격을 벗어나게 된다.Input characteristics of the output of a typical power amplifier (Power Amp) are as shown in FIG. Referring to FIG. 2, the characteristics of the power amplifier are linear over most of the input range, but when the input is too low or the input is too large, the power amplifier becomes non-linear and shows the waveform of the input. Will change. That is, the signal waveform is distorted and outputted as shown in FIG. 3 due to the nonlinear characteristic of the power amplifier, and the pulse width PW of the output waveform is out of specification as shown in FIG. 4 due to the distortion of the waveform. .

전력증폭기의 비선형성을 해소하기 위한 방법으로는 크게 백오프(Back-off) 기법과 피드 포워드(Feed-forward) 기법, 피드백(Feed-back) 기법, 전치왜곡(Pre-distortion) 기법 등이 알려져 있는데, 전치왜곡(pre-distortion) 기술은 전력증폭기로 입력되는 신호에 전력증폭기의 비선형 특성과 반대되는 왜곡을 미리 줌으로써 선형증폭기의 출력을 선형화시키는 것이다. 즉, 전치왜곡은 전력증폭기의 비선형 특성을 측정하여 그 특성의 역수를 취한 것과 비슷한 특성을 내는 특성이 2차 이상인 버퍼(buffer)를 만들어, 부호화된 기저대역신호에 2차 이상의 비선형 버퍼를 통과시켜 비선형 특성을 보정하는 방법이다.As a method for solving the power amplifier nonlinearity, a back-off technique, a feed-forward technique, a feedback technique, and a pre-distortion technique are known. Pre-distortion technology linearizes the output of a linear amplifier by pre-distorting the signal input to the power amplifier as opposed to the nonlinear characteristics of the power amplifier. In other words, predistortion measures the non-linear characteristics of the power amplifier and creates a buffer whose characteristics are similar to taking the inverse of the characteristics of the power amplifier. It is a method to correct nonlinear characteristics.

이러한 전치왜곡(Pre distortion)을 구현하는 방법으로는 전력증폭기의 비선형성과 반대되는 특성의 전자회로를 구성하여 전력증폭기의 앞(혹은 뒤)단에 설계하는 방법이 있고, 디지털 논리 회로로 비선형성의 역수에 해당하는 식을 만들어 파형에 계산하여 내보내는 방식이 있다. 도 5는 전치왜곡을 위한 디지털 논리회로를 믹서 전단에 구현한 예를 도시한 도면이다. 도 5를 참조하면, 기저대역신호부(11)의 출력(기저대역신호)은 디지털 엔코더(12)에서 디지탈 엔코딩된 후 저역필터(LPF:13)를 통과하고, 전치증폭기(14)에서 전치증폭되어 믹서(15)에서 반송파와 변조된 후 전력증폭기(16)에서 증폭되는 것을 알 수 있다.One way to implement this pre distortion is to design an electronic circuit with characteristics opposite to the nonlinearity of the power amplifier and design it in front of (or behind) the power amplifier. There is a way to create an equation for and calculate it in a waveform. 5 is a diagram illustrating an example in which a digital logic circuit for predistortion is implemented in front of a mixer. Referring to FIG. 5, the output of the baseband signal section 11 (baseband signal) is digitally encoded by the digital encoder 12 and then passed through a low pass filter (LPF) 13 and preamplified by the preamplifier 14. It can be seen that it is amplified by the power amplifier 16 after being modulated with the carrier wave in the mixer (15).

다른 한편, 디지털 신호는 디지털 부호화(encoding) 과정을 거치고, 고주파를 제거하기 위한 저역필터(low pass filter)를 통과시킨 후, 변조(modulation) 효과를 향상시키기 위한 별도의 부호화(encoding)과정(즉, keying)을 거쳐 믹서(Mixer)에서 반송파(Carrier Wave)와 곱해지는데, 이 과정을 모두 각각 설계했을 때 보드의 크기(size)가 커지기 때문에 많은 수요가 예상되는 응용 분야에서는 SoC(System On Chip) 기술을 사용하여 하나의 칩으로 구현하고 있다. 이때, SoC 설계 과정에서 저역필터나 그 이후의 부호화과정을 따로따로 구현하려면 많은 논리 게이트(Gate)가 필요하여 면적이 커지고, 연산시간도 길어지게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 믹서(Mixer) 전단의 디지털 부호화(digital encoding)과정과 저역필터링(low pass filter)과정, 키잉(keying) 과정을 하나로 통합하기 위해 믹서(Mixer)에 곱해지는 파형을 룩업테이블(look up table)로 대체하는 방식이 사용된다.On the other hand, the digital signal undergoes a digital encoding process, passes a low pass filter to remove high frequency, and then a separate encoding process (ie, to improve a modulation effect). multiplied by Carrier Wave in Mixer through Keying), and each of these processes increases the size of the board, so the system on chip (SoC) is expected in high demand applications. The technology is implemented using a single chip. In this case, in order to separately implement a low pass filter or a subsequent encoding process in the SoC design process, a large number of logic gates are required, resulting in a large area and a long calculation time. To solve this problem, the waveforms multiplied by the mixer to combine the digital encoding, low pass filtering, and keying processes in front of the mixer into a lookup table Replace with look up table.

도 6은 룩업테이블(Look Up Table) 방식을 설명하기 위한 도면으로서, 룩업테이블 방식은 기저대역신호부와 소스 엔코딩부, 채널 엔코딩부, 저역필터가 룩업테이블(LUT)로 대치되어 LUT를 믹서(15)에서 변조한 후 전력증폭기(16)에서 증폭함으로써 무선송신기를 간단한 회로로 구현할 수 있다.
FIG. 6 is a diagram for explaining a look up table method. In the look up table method, a baseband signal part, a source encoding part, a channel encoding part, and a low pass filter are replaced with a lookup table (LUT), thereby mixing a LUT. By modulating in 15), the amplification in the power amplifier 16 can be implemented as a simple circuit.

전력증폭기(Power Amp)의 비선형 특성을 보정하기 위해 전치왜곡(pre-distortion)을 하는 과정은 2차 이상의 비선형 특성을 갖는 버퍼(buffer)를 사용해야 하는데, 전력증폭기(Power Amp)의 특성의 역수를 취한 특성에 맞추어 버퍼( buffer)를 설계하는 것은 상당히 어려운 과정이다. 더욱이 이를 SoC로 구현했을 때 추가로 들어가는 회로의 크기(size) 또한 문제가 되며, RF회로로 구현했을 때 그 정확성을 보증하기도 어렵다. 만약 디지털 회로로 이것을 구현했을 경우에도 계산을 위해 들어가는 과정은 RF회로보다 훨씬 복잡하며, 필요한 논리 게이트(gate)의 양 역시 매우 많게 된다.In order to correct the nonlinear characteristics of the power amplifier, the pre-distortion process should use a buffer having a nonlinear characteristic of the second order or higher, and the inverse of the characteristics of the power amplifier. Designing a buffer to match the characteristics taken is a very difficult process. Moreover, the size of additional circuitry when implemented in SoC is also a problem, and it is difficult to guarantee the accuracy when implemented in RF circuit. Even if this is implemented in digital circuits, the process for computation is much more complicated than RF circuits, and the amount of logic gates required is very large.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 전력증폭기의 비선형성 문제를 해결하기 위해 무선송신기의 룩업 테이블을 보정하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
The present invention has been proposed to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an apparatus and method for calibrating a lookup table of a wireless transmitter in order to solve the nonlinearity problem of the power amplifier.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는, 룩업테이블; 상기 룩업테이블을 반송파와 믹싱하여 변조하는 송신 믹서; 상기 송신 믹서의 출력을 증폭하여 안테나를 통해 송출하는 전력증폭기; 모니터링된 상기 전력증폭기의 출력을 다운 컨버팅하여 복조하는 수신 믹서; 상기 수신 믹서의 출력을 샘플링하는 샘플러; 상기 샘플러의 수신 샘플의 최대값과 상기 룩업테이블의 최대값을 비교하여 수신 샘플 최대값을 룩업 테이블 최대값에 일치시키기 위한 스케일을 산출하는 최대값 비교기; 수신 샘플 전체에 상기 스케일을 곱해 수신 샘플의 레벨을 스케일만큼 시프트시키는 레벨 시프터; 및 상기 룩업테이블과 상기 레벨 시프트된 수신 샘플의 차이를 산출하여 보정값을 산출하는 차분기로 구성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the apparatus of the present invention includes a lookup table; A transmission mixer for modulating by mixing the lookup table with a carrier; A power amplifier for amplifying the output of the transmission mixer and transmitting the same through an antenna; A receive mixer for downconverting and demodulating the output of the monitored power amplifier; A sampler sampling the output of the receive mixer; A maximum value comparator for comparing a maximum value of a received sample of the sampler with a maximum value of the lookup table and calculating a scale for matching the received sample maximum value with a lookup table maximum value; A level shifter for multiplying the received samples by the scale to shift the level of received samples by a scale; And a difference unit for calculating a difference between the lookup table and the level shifted received sample and calculating a correction value.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 장치는 룩업테이블과, 상기 룩업테이블을 반송파와 믹싱하여 변조하는 변조기와, 상기 변조기의 출력을 증폭하여 송신하는 전력증폭기와, 송수신을 분리하는 서큘레이터와, 수신신호를 증폭하는 저잡음 증폭기와, 상기 저잡음 증폭기의 출력을 반송파와 믹싱하여 복조하는 복조기를 포함하는 무선송수신기에 있어서, 상기 복조기의 출력을 샘플링 클럭에 따라 샘플링하여 디지털로 변환하는 아날로그-디지털 변환기; 상기 아날로그-디지털 변환기의 수신 데이터를 룩업테이블 데이터와 코릴레이션하는 상관기; 상기 상관기의 출력을 다운 생플링하는 다운 샘플러; 상기 다운 샘플러의 출력과 록업테이블의 차이를 구하는 차분기; 및 상기 차분기의 출력을 저장하는 전치왜곡 버퍼를 구비한 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, another apparatus of the present invention includes a lookup table, a modulator for mixing and modulating the lookup table with a carrier wave, a power amplifier for amplifying and transmitting the output of the modulator, and a circulator separating the transmission and reception. And a demodulator for amplifying a received signal, a low noise amplifier, and a demodulator for mixing and demodulating the output of the low noise amplifier with a carrier wave, the analog-digital sampling and outputting the output of the demodulator according to a sampling clock. converter; A correlator correlating received data of the analog-to-digital converter with lookup table data; A down sampler to down-sample the output of the correlator; A difference calculator for obtaining a difference between an output of the down sampler and a lockup table; And a predistortion buffer for storing the output of the differencer.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 방법은 출력파워를 설정하는 단계; 반송파에 룩업테이블을 변조하는 단계; 송신기간에 수신샘플 데이터와 룩업테이블을 코릴레이션하는 단계; 가장 높은 코릴레이션을 갖는 구간을 추출하는 단계; 다운 샘플링하는 단계; 다운 샘플링된 샘플의 최대값을 룩업테이블 최대값과 비교하여 상기 다운 샘플링된 샘플의 최대값을 상기 룩업테이블 최대값에 일치시키기 위한 스케일을 전체 수신샘플에 곱하는 단계; 룩업테이블 샘플값에서 다운 샘플링된 수신 샘플값을 빼 룩업테이블 전치 데이터를 산출하는 단계; 및 전체 출력파워에 대해 상기 단계를 반복하여 산출된 룩업테이블 전치 데이터로 룩업테이블을 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method of the present invention to set the output power to achieve the above object; Modulating a lookup table on a carrier; Correlating the received sample data and the lookup table between transmitters; Extracting a section having the highest correlation; Down sampling; Comparing the maximum value of the down sampled sample with a look up table maximum value and multiplying the entire received sample by a scale for matching the maximum value of the down sampled sample to the look up table maximum value; Calculating lookup table prefix data by subtracting the downsampled received sample value from the lookup table sample value; And correcting the lookup table with the lookup table prefix data calculated by repeating the above steps for the entire output power.

상기 보정방법은 룩업테이블이 선형적으로 적용되었을 때의 파형과 펄스폭, 상승시간, 하강시간의 최대 만족 범위와 최소 만족 범위의 차이를 구한 데이터를 가지고, 해당 출력 파워를 사용하였을 때 전치왜곡(pre-distortion)을 하지 않아도 RF 통신 규격에 만족하는지를 판단하는 단계를 더 구비할 수 있다.
The correction method has data obtained by calculating the difference between the maximum satisfaction range and the minimum satisfaction range of the waveform, pulse width, rise time, and fall time when the lookup table is applied linearly, and the predistortion ( The method may further include determining whether the RF communication standard is satisfied without pre-distortion.

본 발명에 따르면, 각 출력에 대응하는 룩업테이블 보정치를 산출한 후 비선형 구간에서 룩업테이블을 보정하여 전력증폭기나 송신선로에 존재하는 비선형성 문제를 간단하고 저비용으로 해결할 수 있다.
According to the present invention, the lookup table correction value corresponding to each output is calculated, and then the lookup table is corrected in the nonlinear section to solve the nonlinearity problem existing in the power amplifier or the transmission line at a low cost.

도 1은 ISO 18000-6C에서의 송신파형의 규격 예,
도 2는 전력증폭기(Power Amp)의 입력-출력 특성을 도시한 그래프,
도 3은 전력증폭기(Power Amp)의 비선형 특성 때문에 파형이 잘못 증폭되는 경우의 예,
도 4는 출력 파형의 변형으로 펄스폭이 규격을 벗어난 예,
도 5는 디지털 논리 회로를 사용한 전치왜곡(Pre-distortion)의 구현 예,
도 6은 무선송신기에서 룩업 테이블 방식을 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명이 적용된 무선송신기를 도시한 개략도,
도 8은 본 발명에 따라 룩업테이블을 보정하는 장치를 도시한 개략도,
도 9는 본 발명에 따라 룩업테이블의 전치왜곡 데이터를 구하는 개념을 도시한 도면,
도 10은 본 발명을 적용하기 위한 RFID 리더의 예,
도 11은 본 발명에 따라 RFID 리더에 룩업테이블의 전치왜곡 계산장치를 구현한 예,
도 12는 본 발명에 따라 RFID 리더에서 룩업테이블의 전치왜곡을 계산하는 절차를 도시한 순서도이다.1 is an example of a standard of a transmission waveform in ISO 18000-6C,
2 is a graph showing the input-output characteristics of a power amplifier (Power Amp),
3 illustrates an example in which a waveform is amplified incorrectly due to a nonlinear characteristic of a power amplifier.
4 is an example in which the pulse width is out of specification due to a deformation of the output waveform;
5 illustrates an example of pre-distortion using a digital logic circuit.
6 is a view for explaining a look-up table method in a wireless transmitter,
7 is a schematic diagram showing a wireless transmitter to which the present invention is applied;
8 is a schematic diagram showing an apparatus for correcting a lookup table according to the present invention;
9 illustrates a concept of obtaining predistortion data of a lookup table according to the present invention;
10 is an example of an RFID reader for applying the present invention;
11 is an example of implementing the predistortion calculation device of the lookup table in the RFID reader according to the present invention,
12 is a flowchart illustrating a procedure for calculating a predistortion of a lookup table in an RFID reader according to the present invention.

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.The technical problems achieved by the present invention and the practice of the present invention will be more clearly understood by the preferred embodiments of the present invention described below. The following examples are merely illustrative of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.

도 7은 본 발명이 적용된 무선송신기를 도시한 개략도이고, 도 8은 본 발명에 따라 룩업테이블을 보정하는 장치를 도시한 개략도이며, 도 9는 본 발명에 따라 룩업테이블의 전치왜곡 데이터를 구하는 개념을 도시한 도면이다.7 is a schematic diagram showing a wireless transmitter to which the present invention is applied, FIG. 8 is a schematic diagram showing an apparatus for correcting a lookup table according to the present invention, and FIG. 9 is a concept for obtaining predistortion data of a lookup table according to the present invention. Figure is a diagram.

전치왜곡(Pre-distortion) 과정은 보정의 대상이 되는 전력증폭기(Power Amp)의 전단에서 하는 것이 가장 정확하지만, 실제 RF기기에서 나오는 RF 출력을 보고 튜닝을 한다면, 굳이 전력증폭기(Power Amp)의 특성을 고려할 필요가 없어진다. 즉, 본 발명이 적용된 무선송신기(20)는 도 7에 도시된 바와 같이, 룩업 테이블 대비 출력 파형의 특성을 미리 계산하여 보정된 룩업테이블(LUT:21)을 준비해 놓은 후 파워 검출기(24)로 전력증폭기(23)의 출력파워를 검출한 후 디지털 제어기(25)가 출력 파워에 따라 룩업 테이블(look up table)을 변경시키면 전력증폭기(Power Amp:23)의 비선형(non-linear) 특성을 보정할 수 있다. 이때 출력 파워에 따라 값을 다르게 주어 전력증폭기(Power Amp)의 특정 입력 범위에 따른 비선형(non-linear) 특성을 보정한다는 측면에서 기존의 전치왜곡(pre-distortion) 방법에 그대로 적용할 수 있고, 이 보정작업은 스펙트럼 분석기를 이용하여 수행할 수도 있고, 전력검출기(Power detector)와 높은 클럭(clock)의 프로세서(processor)가 있다면, 도 8에 도시된 바와 같이 별도의 계측기를 사용하지 않고도 가능하다.The pre-distortion process is most accurate at the front end of the power amplifier to be calibrated, but if you look at and tune the RF output from the actual RF device, There is no need to consider the characteristics. That is, as shown in FIG. 7, the wireless transmitter 20 to which the present invention is applied prepares a corrected look-up table (LUT) 21 by calculating the characteristics of the output waveform compared to the look-up table in advance to the power detector 24. After detecting the output power of the power amplifier 23, the digital controller 25 changes the look up table according to the output power to correct the non-linear characteristics of the power amplifier 23. can do. At this time, it can be applied to the existing pre-distortion method in terms of correcting non-linear characteristics according to a specific input range of the power amplifier by giving different values according to the output power. This calibration can be performed using a spectrum analyzer, or if a power detector and a high clock processor are present, it is possible to use a separate instrument as shown in FIG. .

먼저, 스펙트럼 분석기를 이용할 경우에는 개발한 RF장치에 대해 기저대역(baseband)단에서 설정한 룩업테이블(look up table)과 최종 출력 포트의 파형을 스펙트럼분석기(spectrum analyzer)로 시간 축에서의 파형의 모양을 관측한 자료를 구한다. 이때 기저대역(baseband)단에서 설정한 룩업테이블(look up table)은 실제로 통신할 때 사용하는 부호화(encoding), 필터링(filtering)이 전부 반영되어 있어야 한다. 최종 출력 포트의 파형을 스펙트럼 분석기(spectrum analyzer)로 시간 축에서의 파형의 모양을 관측한 자료의 파형은 LUT의 파형과 동일하게 만드는데, 반송파(carrier wave)의 출력을 고정시킨 상태에서 측정한다.First, when using a spectrum analyzer, the waveforms of the lookup table and the final output port set in the baseband stage of the developed RF device are analyzed using a spectrum analyzer. Obtain the data observing the shape. At this time, the lookup table set in the baseband stage should fully reflect the encoding and filtering used when actually communicating. The waveform of the data of the final output port with the spectrum analyzer and the shape of the waveform on the time axis is made the same as that of the LUT, which is measured with the output of the carrier wave fixed.

그리고 최종 출력 파형이 시간 축에서 관측된 모양을 기록하고, 그 모양을 샘플링(sampling)하여 배열로 만든다. 이때 샘플링(sampling)하는 샘플(sample)의 수는 룩업테이블(LUT)의 샘플(sample) 수와 동일하게 한다. The final output waveform records the shape observed on the time axis, and samples the shape into an array. At this time, the number of samples to be sampled is equal to the number of samples of the lookup table (LUT).

샘플링(Sampling)한 값 중 최대값을, 현재 사용하고 있는 룩업테이블(look up table)의 최대값이 되도록 곱하여, 그 곱셈 분을 샘플링(sampling)한 점 전체에 곱한다.The maximum value of the sampled values is multiplied to be the maximum value of the currently used look up table, and the multiplication is multiplied by the entire sampled point.

그리고 샘플링 데이터(sampling data) 배열에서 룩업테이블(look up table)의 데이터값을 빼주는데, 그 배열을 차분 샘플링 데이터(differential sampling data)라고 한다. 만약 전력증폭기(Power Amp)와 기저대역(baseband) 사이의 증폭 장치들(Power Amp 포함)이 모두 완전히 선형적(linear)이라면 이 데이터는 모두 0이 되어야 한다.The data value of the lookup table is subtracted from the sampling data array, which is called differential sampling data. If the amplifiers (including power amps) between the power amplifier and baseband are all linear, this data should be all zero.

이와 같은 과정으로 나온 차분 샘플링 데이터(differential sampling data)가 룩업테이블(Look up table)의 비선형(non-linear) 성분 보정값이며, 본 발명이 적용된 무선송신기는 차분 샘플링 데이터(differential sampling data)를 저장하고 있다가 송신할 때, 변조 데이터(modulation data)를 만드는 과정에서 이것을 반영하여 송신한다. 이때 차이를 구하는 기준 값이 룩업테이블(look up table)이었으므로, 만약 특정 샘플(sample)에서 측정값이 룩업테이블(look up table)보다 큰 값이 나왔다면, 그때의 값은 '-'로 나올 것이다. 그러므로 이것을 보정하여 송신할 때, 실제 파형이 룩업테이블(look up table)보다 큰 만큼을 빼주어야 하므로 룩업테이블(look up table)에 그대로 '-'를 해주면 된다.The differential sampling data resulting from the above process is a non-linear component correction value of a look up table, and the wireless transmitter to which the present invention is applied stores the differential sampling data. When the transmission is performed, transmission is performed by reflecting this in the process of creating modulation data. Since the reference value for the difference was the look up table, if the measured value is larger than the look up table in a particular sample, the value will be '-'. . Therefore, when correcting and transmitting this, since the actual waveform must be subtracted by a larger size than the look up table, a '-' is added to the look up table.

한편, 룩업테이블(Look up table)을 그대로 변조(modulation)하여 검출기로 입력되는 파형을 샘플링(sampling)하여 실시간으로 코릴레이션(correlation)했을 때 가장 큰 값을 찾는 방식으로 출력을 관찰할 수 있으며, 이렇게 관찰된 출력과 룩업 테이블(look up table)과의 차이를 이용해 보정 값을 자동으로 찾는 것이 가능하다. 즉, 룩업테이블(LUT)의 샘플(sample)과 측정한 샘플(sample)을 샘플(sample)의 최대 레벨(level)이 같도록 매칭(matching)시키면 파형의 모양이 틀려진 정도를 배열로 표현할 수 있다. 각 출력 파워에 대해 이 과정을 수행함으로써 각 출력에 대한 전치왜곡(pre-distortion)에 대한 룩업테이블(Look up table)의 보정 값을 구할 수 있다. 그리고 이 보정 값을 테이블(table)화 하여 가지고 있다가 송신할 때, 사용자가 설정한 파워에 대한 보정된 룩업테이블(LUT)을 사용하여 변조(Modulation)를 할 수 있다.Meanwhile, the output can be observed by modulating the look up table as it is and sampling the waveform input to the detector to find the largest value when correlating in real time. It is possible to automatically find the correction value by using the difference between the observed output and the look up table. That is, when the samples of the lookup table (LUT) and the measured samples are matched such that the maximum level of the samples is the same, the degree of the shape of the waveform may be expressed in an array. . By performing this process for each output power, a correction value of a look up table for pre-distortion for each output can be obtained. In addition, the correction value is made into a table, and when transmitted, modulation may be performed by using a corrected lookup table (LUT) for power set by a user.

본 발명에 따른 룩업테이블 보정장치(30)는 도 8에 도시된 바와 같이, 룩업테이블(LUT:31)과, 룩업테이블(31)을 반송파(34)와 믹싱하여 변조하는 송신 믹서(32)와, 송신 믹서(32)의 출력을 증폭하여 안테나를 통해 송출하는 전력증폭기(PA:33)와, 모니터링된 전력증폭기의 출력을 다운 컨버팅하여 복조하는 수신 믹서(35)와, 수신 믹서(35)의 출력을 샘플링하는 샘플러(36)와, 샘플러(36)의 수신 샘플의 최대값과 룩업테이블의 최대값을 비교하여 수신 샘플 최대값을 룩업 테이블 최대값에 일치시키기 위한 스케일을 산출하는 최대값 비교기(37)와, 수신 샘플 전체에 스케일을 곱해 수신 샘플의 레벨을 스케일만큼 시프트시키는 레벨 시프터(38)와, 룩업테이블과 레벨 시프트된 수신샘플의 차이를 산출하여 차분버퍼(40)에 저장하는 차분기(39)로 구성된다.As shown in FIG. 8, the lookup table correcting apparatus 30 according to the present invention includes a lookup table (LUT) 31 and a transmission mixer 32 for mixing and modulating the lookup table 31 with the carrier wave 34. A power amplifier (PA) 33 that amplifies the output of the transmit mixer 32 and transmits it through an antenna, a receive mixer 35 that down-converts and demodulates the output of the monitored power amplifier, A maximum value comparator that compares the sampler 36 sampling the output with the maximum value of the received sample of the sampler 36 and the maximum value of the lookup table to calculate a scale for matching the maximum received sample value with the lookup table maximum value ( 37), a level shifter 38 for multiplying the entire received sample by the scale, and shifting the level of the received sample by the scale; It consists of 39.

본 발명은 도 9에 도시된 바와 같이, RF출력 신호와 룩업테이블(LUT)신호가 차이가 날 경우, 두 신호의 크기를 맞추어 '-' 연산을 하면 해당 파워에 대한 전치왜곡 데이터(pre-distortion data)를 얻을 수 있고, 이것을 원 파형에 '+' 연산을 하여 변조(modulation)하면, 비선형 소자 통과 후에 원래 원하는 모양을 낼 수 있다. 도 9에서 (a)는 룩업테이블 파형이고, (b)는 RF출력신호 파형이며, (c)는 룩업테이블 파형에서 RF출력신호의 파형을 뺀 전치왜곡(보정신호) 파형이다.As shown in FIG. 9, when the RF output signal and the look-up table (LUT) signal are different from each other, the pre-distortion data for the corresponding power is calculated by performing a '−' operation by adjusting the magnitudes of the two signals. data), which can be modulated by '+' arithmetic on the original waveform to achieve the desired shape after passing through the nonlinear device. In FIG. 9, (a) is a lookup table waveform, (b) is an RF output signal waveform, and (c) is a predistortion (correction signal) waveform obtained by subtracting the waveform of the RF output signal from the lookup table waveform.

다른 한편, 전력증폭기의 비선형(non-linear) 영역은 연속적(continuous)이기 때문에, 이 전치왜곡 데이터를 구하는 작업은 각 출력 파워에 대해서 이루어져야 한다. 혹은 각 출력 파워별로 측정하여 2차 이상의 식을 만들어 룩업테이블(look up table)에 디폴트 전치왜곡 데이터(default pre-distortion data)를 반영한 후, 이 계산된 전치왜곡 데이터(pre-distortion data)를 원 파형에 '+' 연산해야 한다. 이렇게 연산된 전치왜곡 데이터(pre-distortion data)는 각 출력 파워별로 다를 것이며, 선형 영역에서의 데이터는 거의 '0'이 될 것이다. On the other hand, since the non-linear region of the power amplifier is continuous, the task of obtaining this predistortion data must be done for each output power. Or, by measuring each output power, a second or more equation is generated to reflect default pre-distortion data in a look up table, and then the calculated pre-distortion data is obtained. You need to '+' operate on the waveform. The pre-distortion data calculated in this way will be different for each output power, and the data in the linear region will be almost '0'.

파형이 규격을 만족하는 이상, 전치왜곡(pre-distortion) 연산을 하는 것은 인식 성능을 저하시키는 요인이 될 수 있으므로, 연산이 필요 없는 구간(즉, 규격 만족 구간)에서는 최대한 연산을 수행하지 않는 것이 바람직하다. 그러므로 본 발명에서는 전치왜곡 데이터(pre-distortion data)가 규격을 벗어나는지를 확인하는 연산을 수행하여 규격을 만족한다면 전치왜곡 연산을 수행하지 않는 장치가 추가되는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명의 최적화를 위해서는 구해진 전치왜곡 데이터(pre-distortion data)를 적용하지 않았을 때 규격을 만족할지를 판단하는 장치가 필요하다. As long as the waveform satisfies the specification, pre-distortion arithmetic can be a factor in the recognition performance. desirable. Therefore, in the present invention, it is preferable to add a device that does not perform the predistortion operation if the specification is satisfied by performing an operation for checking whether the pre-distortion data is out of specification. That is, in order to optimize the present invention, an apparatus for determining whether to satisfy the specification when the obtained pre-distortion data is not applied is required.

통상 RF 파형의 규격은 크게 펄스폭(PW:Pulse width), 상승시간(Tr:rising time), 하강시간(Tf:falling time) 등이며, RF 기기가 따르는 규격에 따라 추가로 다른 연산이 들어갈 수도 있다. 예컨대, 900Mhz RFID 규격인 ISO 18000-6C에서는 도 2에서와 같이, 이 3 가지 특성을 측정한다.In general, the specifications of the RF waveform are pulse width (PW), rising time (Tr: rising time), and falling time (Tf: falling time), and other calculations may be added depending on the specification followed by the RF device. have. For example, ISO 18000-6C, which is a 900 MHz RFID standard, measures these three characteristics as shown in FIG. 2.

먼저, 펄스폭(PW:Pulse width), 상승시간(Tr:rising time), 하강시간(Tf:falling time)중 어느 한 규격의 최대 만족 범위와 최소 만족 범위을 구하고, 본 발명을 적용한 장치가 선형적(linear)인 영역에서 동작할 때의 파형에서 최대 만족 범위와 최소 만족 범위에 해당하는 파형을 뺀다. 그렇게 하면 전치왜곡 데이터(pre-distortion data) 연산이 필요하지 않은 범위를 파형에 대하여 구할 수 있다. 이와 같이 측정하려는 각각의 규격에 대해 최대값과 최소값을 구해 총 6개의 범위를 구하고, 전치왜곡(pre-distortion) 측정 완료 시에, 각 파워별로 구해진 전치왜곡 데이터(pre-distortion data)가 이 범위 안에 들어오는지 비교 연산하여 정말로 전치왜곡(pre-distortion)이 필요한 파워 구간을 구한다. 이와 같이 본 발명에서는 전력증폭기(Power Amp)의 비선형적(non-linear)인 입력 구간이 특정 위치에 있으므로, 대부분의 선형적(linear)인 구간에서는 거의 선형적으로 데이터가 나올 것이다. 모든 출력 파워에 대해 차분 샘플링 데이터(differential sampling data)를 가지고 있는 것은 낭비일 수도 있으므로, 시스템 사양에 따라 선형적(linear)인 구간에서는 삭제해도 상관이 없다.First, the maximum satisfying range and the minimum satisfying range of any one of the pulse width (PW), the rising time (Tr: rising time), and the falling time (Tf: falling time) are obtained, and the apparatus to which the present invention is applied is linear. The waveform corresponding to the maximum and minimum satisfaction range is subtracted from the waveform when operating in the linear region. Doing so allows the waveform to find a range that does not require pre-distortion data computation. The maximum and minimum values for each standard to be measured are obtained to obtain a total of six ranges. When the pre-distortion measurement is completed, the pre-distortion data obtained for each power is this range. Compute the comparison to see what's inside and find the power section that really needs pre-distortion. As described above, since the non-linear input section of the power amplifier is in a specific position, the data will come out almost linearly in the most linear section. Having differential sampling data for all output power can be wasteful, so it's OK to delete it in a linear section, depending on system specifications.

한편, 파워가 낮거나 높은 구간에서 전력증폭기(Power Amp)가 비선형 영역에서 동작할 때에 대해 차분 샘플링 데이터(differential sampling data)를 구하는 것만으로도 어느 정도의 보정 효과를 낼 수 있으나, 전력증폭기(Power Amp)의 비선형적 특성은 2차 이상의 연속적(continuous)인 특성으로 설명할 수 있으므로, 특정 몇 개 파워 설정(setting)의 샘플을 보고 차이점을 구하는 이 방법은 완벽하다고는 할 수 없다. 그 때문에, 비선형적(non-linear)인 구간에서는 차분 샘플링 데이터에 비선형 특성을 추가하는 다음의 과정을 디지털 제어 장치에서 수행하여 조금 더 정확한 방법을 수행할 수 있다.On the other hand, even when the power amplifier operates in a nonlinear region in a low or high power section, obtaining differential sampling data may produce some correction effect. The nonlinear nature of Amp can be described as a continuous characteristic of more than two orders of magnitude, so this method of looking at samples of some specific power settings and looking for differences is not perfect. Therefore, in the non-linear section, a more accurate method can be performed by performing the following process of adding the nonlinear characteristic to the differential sampling data in the digital control apparatus.

먼저, 차분 샘플링 데이터(differential sampling data)가 0에서 벗어나는 데이터가 될 때까지 전력증폭기(PA) 전단의 입력 파워를 높인다.First, the input power of the front end of the power amplifier PA is increased until the differential sampling data becomes data out of zero.

그리고 전력증폭기(PA) 전단의 입력 파워를 조금씩 높여 가며 차분 샘플링 데이터를 구한다. 이때 얼마나 조금씩 파워를 올리는지에 따라 비선형(non-linear) 특성 그래프의 정확도가 결정된다.The input power of the front end of the power amplifier (PA) is gradually increased to obtain differential sampling data. The accuracy of the non-linear characteristic graph is determined by how little power is increased.

마지막으로 입력 파워에 따른 차분 샘플링 데이터(differential sampling data)를 구해, 그 특성을 2차 이상의 식으로 나타낼 수 있다면 디지털 제어 장치는 각 파워에 따른 차분 샘플링 데이터(differential sampling data) 정보를 따로 저장하지 않고, 식으로 만들어 보관할 수 있으면 된다. 이상적(Ideal)인 상황에서 이 특성은 전력증폭기(PA)의 비선형 특성과 완전히 동일해야 한다. 이 방법이 전력증폭기(PA)와 기저대역(baseband) 사이의 모든 비선형적인 특성을 보정할 수 있다는 점에서 더 정확하다고 할 수 있다.Finally, if the differential sampling data according to the input power can be obtained and its characteristics can be expressed by a second order or more, the digital controller does not store the differential sampling data information for each power separately. You just need to make it something like this. In ideal situations, this characteristic should be exactly the same as the non-linear characteristics of the PA. This method is more accurate in that it can correct all nonlinear characteristics between the power amplifier (PA) and the baseband.

도 10은 본 발명을 적용하기 위한 RFID 리더의 예이고, 도 11은 본 발명에 따라 RFID 리더에 룩업테이블의 전치왜곡 계산장치를 구현한 예이다.10 is an example of an RFID reader for applying the present invention, and FIG. 11 is an example of implementing a predistortion calculation device for a lookup table in an RFID reader according to the present invention.

도 10에 도시된 바와 같이 RFID 리더(40)의 경우, 송신과 수신을 같은 안테나(Ant)를 사용해 통신하기 위해 서큘레이터(Circulator:45)라는 소자를 사용한다. 도 10을 참조하면, RFID 리더(40)는 디지털 처리부(41)의 출력을 송신믹서(43)에서 PLL(42)이 출력하는 반송파로 변조하여 전력증폭기(44)를 통해 증폭한 후 서큘레이터(45)를 거처 안테나(Ant)로 출력하고, 태그로부터 수신된 RF신호를 서큘레이터(45)를 거쳐 저잡음증폭기(46)로 증폭한 후 수신믹서(47)로 복조하고 디지털 처리부(41)에서 처리한다. 이때 서큘레이터(Circulator:45)는 송신과 수신을 분리해 주는 작용을 하지만, 수신단으로 송신 파워를 완전히 격리하여 0으로 만들지는 못한다. 따라서 서큘레이터(Circulator:45)는 송신파워의 몇 %가 수신단으로 넘어오는지의 정도에 따라 송신 파워별 격리 특성을 갖게 된다.As illustrated in FIG. 10, the RFID reader 40 uses an element called a circulator 45 to communicate transmission and reception using the same antenna Ant. Referring to FIG. 10, the RFID reader 40 modulates the output of the digital processing unit 41 into a carrier wave output from the PLL 42 by the transmission mixer 43 and amplifies the output through the power amplifier 44. 45) is output to the antenna antenna, the RF signal received from the tag is amplified by the low noise amplifier 46 through the circulator 45, demodulated by the reception mixer 47 and processed by the digital processing unit 41. do. At this time, the circulator 45 separates transmission and reception, but does not completely isolate the transmission power to the receiving end and makes it zero. Therefore, the circulator 45 has isolation characteristics for each transmission power depending on the percentage of transmission power to the receiver.

일반적으로 수동형(Passive) RFID는 리더가 태그에 전력을 잘 전달할 수 있도록 항상 전력을 공급해야 하고, 이를 위해 송신(TX)할 때는 송신시간이 긴 PIE Encoding을 사용한다. 태그는 일단 리더로부터 전력을 받고, 전력을 받음과 동시에 PIE신호를 디코딩(decoding)하여 명령을 처리한 다음, 백스캐터링(backscattering) 방식으로 전파를 반사한다. 그러므로 하프 듀플랙스(Half-Duplex) 방식이 될 수밖에 없으며, 서큘레이터(Circulator)를 사용했을 때 송신시간에 넘어오는 파형을 별도의 수정 없이 리더의 수신 시스템으로 복조(demodulation) 및 샘플링(sampling)할 수 있다.In general, passive RFID must always supply power so that a reader can deliver power to a tag well. For this purpose, TX uses long transmission time PIE encoding. The tag receives power from the reader, decodes the PIE signal at the same time as it receives power, processes the command, and then reflects the radio waves in a backscattering manner. Therefore, the half-duplex method is inevitably used, and when a circulator is used, waveforms that are transmitted during transmission time can be demodulated and sampled into the reader's receiving system without any modification. Can be.

그리고 샘플링(Sampling)한 파형을 리더가 보낸 파형과 코릴레이션(correlation)하여 가장 높은 연관관계를 가진 구간을 찾으면, 자신이 보낸 파형을 찾아낼 수 있으며, 이 구간을 샘플링(sampling)하여 룩업테이블(LUT)과 매칭(matching)시킬 수 있다. 샘플링 속도(Sampling rate)에 따라 이 정확도가 결정되며, 위상을 90°이내로 검출(detect)하기 위해서는 룩업테이블의 샘플(LUT sample) 수의 4배의 샘플(sample) 수를 얻을 수 있도록 샘플링 속도(sampling rate)를 조절할 필요가 있다. 코릴레이션 후에는 룩업테이블(LUT)의 샘플 수와 검출(detect)한 파형의 샘플 수를 맞추기 위한 다운 샘플링(down-sampling) 과정이 필요하다.When the sampled waveform is correlated with the waveform sent by the reader to find the section with the highest correlation, the waveform sent by the reader can be found, and the sample is sampled and the lookup table ( LUT). This accuracy is determined by the sampling rate.In order to detect the phase within 90 °, the sampling rate (4 times the number of samples of the LUT sample in the lookup table) can be obtained. You need to adjust the sampling rate. After the correlation, a down-sampling process is required to match the number of samples in the lookup table (LUT) and the number of samples in the detected waveform.

본 발명이 적용된 RFID 리더(400)는 도 11에 도시된 바와 같이, 룩업테이블(402)과, 반송파를 발진하는 PLL(404), 송신믹서(406), 전력증폭기(408), 서큘레이터(410), 저잡음증폭기(LNA:412), 수신믹서(414), 아날로그디지털 변환기(416), 상관기(418), 다운 샘플러(420), 차분기(422), 룩업테이블 전치왜곡 버퍼(424)로 구성된다.As shown in FIG. 11, the RFID reader 400 to which the present invention is applied includes a lookup table 402, a PLL 404 for oscillating a carrier, a transmission mixer 406, a power amplifier 408, and a circulator 410. ), Low noise amplifier (LNA: 412), receive mixer 414, analog-to-digital converter 416, correlator 418, down sampler 420, differencer 422, lookup table predistortion buffer 424 do.

도 11을 참조하면, RFID 리더(400)는 송신 시에 써큘레이터(circulator: 410)를 통해 수신 단으로 들어오는 송신 잡음(Noise)성분을 복조(demodulation)하면 송신(TX) 파형을 볼 수 있고, 그 이외의 통신 시스템에서 송신 파형을 관찰할 수 있는 추가 장치를 장착한다면 차분 샘플링 데이터(differential sampling data)를 구하는 과정을 별도의 계측 장비 없이 구비할 수 있다.Referring to FIG. 11, when the RFID reader 400 demodulates a transmission noise component that enters a receiving end through a circulator 410 during transmission, the RFID reader 400 may view a transmission (TX) waveform. If other communication systems are equipped with an additional device for observing the transmission waveform, a process for obtaining differential sampling data may be provided without additional measurement equipment.

송신믹서(406)는 룩업테이블(402)을 PLL(404)이 출력하는 반송파와 믹싱하여 변조하는 변조기이고, 전력증폭기(408)는 송신믹서(406)의 출력을 증폭하여 송신하며, 서큘레이터(410)는 송신신호는 안테나(Ant)측으로 전송하고 안테나(Ant)를 통해 수신된 신호는 수신측으로 전달하여 송수신을 분리한다.The transmission mixer 406 is a modulator for mixing and modulating the lookup table 402 with a carrier wave output from the PLL 404. The power amplifier 408 amplifies and transmits the output of the transmission mixer 406. 410 transmits the transmission signal to the antenna (Ant) side and transmits the signal received through the antenna (Ant) to the receiving side to separate the transmission and reception.

저잡음 증폭기(412)는 수신신호를 증폭하고, 수신믹서(414)는 저잡음 증폭기(412)의 출력을 반송파와 믹싱하여 복조하는 복조기이다.The low noise amplifier 412 amplifies the received signal, and the receive mixer 414 is a demodulator for mixing and demodulating the output of the low noise amplifier 412 with a carrier wave.

아날로그-디지털 변환기(416)는 복조기의 출력을 샘플링 클럭에 따라 샘플링하여 디지털로 변환하는데, 아날로그-디지털 변환기(416)의 샘플링 클럭은 룩업테이블에 저장된 샘플들을 구하기 위한 샘플링 레이트의 4배이다.The analog-to-digital converter 416 samples the demodulator output according to the sampling clock and converts it to digital. The sampling clock of the analog-to-digital converter 416 is four times the sampling rate for obtaining the samples stored in the lookup table.

상관기(418)는 아날로그-디지털 변환기(416)의 수신 데이터를 룩업테이블 데이터와 코릴레이션하고, 다운 샘플러(420)는 상관기(418)의 출력을 다운 생플링하여 룩업테이블의 샘플 수와 일치시킨다. 차분기(422)는 다운 샘플러(420)의 출력과 록업테이블의 차이(보정값 혹은 전치왜곡 데이터)를 구하고, 전치왜곡 버퍼(424)는 차분기(422)의 출력을 저장한다.The correlator 418 correlates the received data of the analog-to-digital converter 416 with the lookup table data, and the down sampler 420 down-samples the output of the correlator 418 to match the number of samples in the lookup table. The difference 422 obtains the difference (correction value or predistortion data) between the output of the down sampler 420 and the lockup table, and the predistortion buffer 424 stores the output of the difference 422.

도 12는 본 발명에 따라 RFID 리더에서 룩업테이블의 전치왜곡을 계산하는 절차를 도시한 순서도이다.12 is a flowchart illustrating a procedure for calculating a predistortion of a lookup table in an RFID reader according to the present invention.

도 12를 참조하면, 출력 파워를 설정한 후 반송파(Carrier Wave)를 켜고, 룩업테이블(Look up table) 자체를 변조(modulation)한다(S1~S3). 변조된 출력은 안테나측으로 송출됨과 아울러 일부가 서큘레이터(410)를 거쳐 감쇄되면서 수신측으로 전달되고, 저잡음증폭기(412)와 수신믹서(414)를 거친 신호를 전력검출기(도시 생략함)로 검출함과 동시에 전력검출기(Power Detector)의 출력을 아날로그-디지털 변환기(416)로 샘플링한다. 위상을 90°이상의 정확도로 보정 하기 위해 샘플링 속도(sampling rate)는 룩업테이블(look up table)보다 최소한 4배 이상 되어야 한다.Referring to FIG. 12, after setting an output power, a carrier wave is turned on and a look up table itself is modulated (S1 to S3). The modulated output is transmitted to the antenna side and a part of the modulated output is attenuated by the circulator 410 and transmitted to the receiving side. The signal passed through the low noise amplifier 412 and the receiving mixer 414 is detected by a power detector (not shown). At the same time, the output of the power detector (Power Detector) is sampled by the analog-to-digital converter (416). In order to correct the phase with an accuracy of more than 90 °, the sampling rate should be at least four times greater than the look up table.

이어 송신시간 동안 샘플링 해온 데이터를 룩업테이블과 코릴레이션(correlation)한다(S4,S5). 코릴레이션(Correlation)값이 가장 높은 구간을 찾아 그 구간의 샘플링 데이터를 취한다(S6). Subsequently, the data sampled during the transmission time is correlated with the lookup table (S4 and S5). The section having the highest correlation value is found and sampling data of the section is taken (S6).

그리고 취해진 샘플링 데이터(sampling data)를 룩업테이블(look up table)의 샘플링 속도(mpling rate)만큼 다운 샘플링(down sampling)한다(S7). The sampled data is down sampled by the sampling rate of the look up table (S7).

이어 수신샘플의 최대값을 LUT 최대값과 비교하여 그 비율을 전체 수신 샘플에 곱하고, 룩업테이블의 샘플값에서 수신샘플의 값을 빼 차분 샘플링 데이터(differential sampling data)를 구한다(S8,S9).Subsequently, the maximum value of the received sample is compared with the maximum value of the LUT, and the ratio is multiplied by all received samples, and the differential sampling data is obtained by subtracting the value of the received sample from the sample value of the lookup table (S8, S9).

이 과정이 무선송신기가 사용하는 모든 파워에 대해 수행되어야 하고, 룩업테이블 전치왜곡 버퍼(Look Up Table Pre-Distortion Buffer:424)는 각 파워에 대한 원 신호와의 차이 값을 저장한다(S10).This process should be performed for all powers used by the radio transmitter, and the Look Up Table Pre-Distortion Buffer (424) stores the difference value with the original signal for each power (S10).

이와 같이 구해진 각 파워별 전치 왜곡 데이터(pre-distortion data)는 낮은 파워에서는 거의 0이 되다가 파워가 일정 수준 이상이 될 때 점점 값이 커질 것이다. 그 일정 수준이 구해진 전치왜곡 데이터(pre-distortion data)를 적용할지 하지 않을지를 정하는 기준이고, 일정 수준의 출력 파워를 구하는 기준은 규격을 만족하는지 만족하지 않는지가 되어야 한다. 그리고 앞서 설명한 바와 같이 무선송수신기가 만족해야 하는 각 RF규격에 대해, 룩업테이블(look up table)이 선형적으로 적용되었을 때의 파형과 각 규격의 최대 만족 범위와 최소 만족 범위의 차이를 구한 데이터를 가지고, 해당 출력 파워를 사용하였을 때 전치왜곡(pre-distortion)을 하지 않아도 규격이 만족하는지를 판단하는 연산을 추가할 수 있다.The pre-distortion data for each power obtained in this manner will be almost zero at low power, and gradually increase in value when the power is above a certain level. The predetermined level is a criterion for determining whether or not the obtained pre-distortion data is to be applied, and the criterion for obtaining a predetermined level of output power must satisfy the specification. As described above, for each RF standard that the radio transceiver must satisfy, waveforms obtained when the look up table is linearly applied, and data obtained by calculating the difference between the maximum and minimum satisfaction ranges of each standard are obtained. In addition, when the output power is used, an operation for determining whether the specification is satisfied without pre-distortion can be added.

본 발명은 전력증폭기(Power Amp)를 사용하는 RF 기기 중 전력증폭기(Power Amp)의 비선형(non linear) 영역과 선형(linear) 영역을 모두 사용하는 전력증폭기(Power Amp)의 비선형(non linear) 특성 외에 송신 라인의 비선형 특성까지 전치왜곡(pre-distortion)하는 RF기기에도 적용할 수 있다.
The present invention is a non-linear (non-linear) of the power amplifier (Power Amp) using both the non-linear and the linear region of the power amplifier (Power Amp) of the RF device using the power amplifier (Power Amp) In addition to the characteristics, it can be applied to RF devices that pre-distort even the nonlinear characteristics of the transmission line.

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
The present invention has been described above with reference to one embodiment shown in the drawings, but those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom.

402: 룩업테이블 404: PLL
406: 송신믹서 408: 전력증폭기
410: 서큘레이터 412: 저잡음증폭기
414: 수신믹서 416: 아날로그-디지털 변환기
418: 상관기 420: 다운 샘플러
422: 차분기 424: 전치왜곡 버퍼402: lookup table 404: PLL
406: transmission mixer 408: power amplifier
410: circulator 412: low noise amplifier
414: receive mixer 416: analog-to-digital converter
418: Correlator 420: Down Sampler
422: difference 424: predistortion buffer

Claims

Lookup table;
A transmission mixer for modulating by mixing the lookup table with a carrier;
A power amplifier for amplifying the output of the transmission mixer and transmitting the same through an antenna;
A receive mixer for downconverting and demodulating the output of the monitored power amplifier;
A sampler sampling the output of the receive mixer;
A maximum value comparator for comparing a maximum value of a received sample of the sampler with a maximum value of the lookup table and calculating a scale for matching the received sample maximum value with a lookup table maximum value;
A level shifter for multiplying the received samples by the scale to shift the level of received samples by a scale; And
And a divider configured to calculate a correction value by calculating a difference between the lookup table and the level shifted received sample.

A lookup table, a modulator for mixing and modulating the lookup table with a carrier wave, a power amplifier for amplifying and transmitting the output of the modulator, a circulator for separating transmission and reception, a low noise amplifier for amplifying a received signal, and the low noise amplifier In the wireless transceiver comprising a demodulator for mixing the demodulation of the output with the carrier,
An analog-to-digital converter that samples the output of the demodulator and converts the output of the demodulator to digital;
A correlator correlating received data of the analog-to-digital converter with lookup table data;
A down sampler to down-sample the output of the correlator;
A difference calculator for obtaining a difference between an output of the down sampler and a lockup table; And
And a predistortion buffer for storing the output of the differencer.

The method of claim 2, wherein the sampling clock of the analog-to-digital converter is
And a sampling rate of four times the sampling rate for obtaining the samples stored in the lookup table.

Setting an output power;
Modulating a lookup table on a carrier;
Correlating the received sample data and the lookup table between transmitters;
Extracting a section having the highest correlation;
Down sampling;
Comparing the maximum value of the down sampled sample with a look up table maximum value and multiplying the entire received sample by a scale for matching the maximum value of the down sampled sample to the look up table maximum value;
Calculating lookup table prefix data by subtracting the downsampled received sample value from the lookup table sample value; And
And correcting the lookup table with the lookup table transpose data calculated by repeating the above steps for all output powers.

The method of claim 4, wherein the correction method
Pre-distortion is obtained when the difference between the maximum and minimum satisfaction ranges of the waveform, pulse width, rise time, and fall time is obtained when the lookup table is applied linearly. A method of correcting a look-up table for a radio transmitter, characterized in that it further comprises the step of determining whether the RF communication standard is satisfied.