KR101464753B1 - Method for extracting nonlinear model parameter of wideband signal using narrowband signal, apparatus and method for digital predistortering its using - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광대역 신호의 주파수 대역 내에서 협대역의 투 톤 신호를 생성한 후 주파수를 변경해 가면서 비선형 모델의 파라미터를 추출하되, 바로 이전에 추출한 파라미터를 현재의 초기값으로 설정하여 비선형 모델의 파라미터를 추출하기 위한, 협대역 신호를 이용한 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터 추출 방법 및 이를 이용한 전치 왜곡 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.The present invention extracts parameters of a nonlinear model while changing a frequency after generating a narrow-band two-tone signal in a frequency band of a wideband signal, sets parameters extracted immediately before as a current initial value, A nonlinear model parameter extracting method of a wideband signal using a narrowband signal, and a predistortion apparatus using the same and a method thereof.

이를 위하여, 본 발명은 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터 추출 방법에 있어서, 제 1 초기값을 이용하여 산출한 비선형 모델의 출력 예측값과 투 톤 신호를 이용하여 측정한 비선형 모델의 출력 측정값 간(間)의 오차를 산출하는 단계; 상기 산출한 오차가 임계치를 초과하지 않음에 따라 비선형 모델의 해당 파라미터를 저장하는 단계; 및 투 톤 신호의 주파수가 광대역 신호의 주파수 범위를 초과하지 않음에 따라 투 톤 신호의 주파수를 증가시킨 후, 상기 저장한 비선형 모델의 파라미터를 제 2 초기값으로 설정하여 비선형 모델의 파라미터를 추출하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a nonlinear model parameter extraction method for a wideband signal, the method comprising the steps of: (a) outputting a predicted output value of a nonlinear model using a first initial value; Calculating an error of the error; Storing the corresponding parameter of the nonlinear model as the calculated error does not exceed the threshold value; And increasing the frequency of the two-tone signal as the frequency of the two-tone signal does not exceed the frequency range of the wideband signal, and then setting the parameter of the stored nonlinear model as the second initial value to extract the parameters of the non- .

광대역 신호, 협대역 신호, 비선형 모델, 투 톤 신호, 출력 예측값, 전치 왜곡 Wideband signal, narrowband signal, nonlinear model, two-tone signal, output predictive value, predistortion

Description

협대역 신호를 이용한 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터 추출 방법 및 이를 이용한 전치 왜곡 장치 및 그 방법{Method for extracting nonlinear model parameter of wideband signal using narrowband signal, apparatus and method for digital predistortering its using}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method of extracting nonlinear model parameters of a wideband signal using a narrowband signal and a predistorter using the narrowband signal and a predistorter using the narrowband signal,

본 발명은 협대역 신호를 이용한 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터 추출 방법 및 이를 이용한 전치 왜곡 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광대역 신호의 주파수 대역 내에서 협대역의 투 톤 신호를 생성한 후 주파수를 변경해 가면서 비선형 모델의 파라미터를 추출하되, 바로 이전에 추출한 파라미터를 현재의 초기값으로 설정하여 비선형 모델의 파라미터를 추출하기 위한, 협대역 신호를 이용한 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터 추출 방법 및 이를 이용한 전치 왜곡 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nonlinear model parameter extracting method of a wideband signal using a narrowband signal and a predistortion apparatus using the same and a method thereof. More particularly, the present invention relates to a method of extracting a narrowband two tone signal within a frequency band of a wideband signal A nonlinear model parameter extraction method of a wideband signal using a narrowband signal for extracting parameters of a nonlinear model while changing a frequency and setting a parameter extracted immediately before as a current initial value and extracting parameters of a nonlinear model To a predistortion apparatus and a method thereof.

무선주파수 신호를 사용하여 통신하는 전형적인 이동통신 시스템에서 무선 주파수 증폭기(RF Amplifier)는 저전력 저잡음 수신 증폭기와 고전력 송신 증폭 기(High Power Amplifier: HPA)로 분류된다. 여기서, 고전력 송신 증폭기는 잡음보다는 효율이 더 중요한 고려 대상이므로 고효율을 얻기 위해 비선형 동작점에 근접하여 동작한다.In a typical mobile communication system using radio frequency signals, a RF amplifier is classified into a low-power low-noise receiving amplifier and a high power amplifier (HPA). Here, the high power transmission amplifier operates close to the nonlinear operating point to obtain high efficiency since efficiency is more important than noise.

이러한 경우 증폭기의 출력은 혼 변조 왜곡(Inter Modulation Distortion: IMD) 성분을 만들어 내어 대역 내(in-band)뿐만 아니라, 다른 주파수 대역에 스퓨리어스(spurious) 신호로 영향을 주게 된다. 따라서 스퓨어리스 성분을 제거하기 위해 주로 피드 포워드(feed forward) 방식이 사용된다.In this case, the output of the amplifier produces an Intermodulation Distortion (IMD) component that affects not only the in-band but also spurious signals in other frequency bands. Therefore, the feed forward method is mainly used to remove the spurious components.

그러나 피드 포워드 방식은 스퓨어리스 성분을 거의 완벽하게 제거할 수 있지만, 증폭 효율이 낮아질 뿐만 아니라 무선 주파수단(RF stage)에서의 제어가 필요하므로 시스템의 부피 및 가격이 증가시키는 단점이 있다.However, the feedforward method can almost completely eliminate the spurious component, but it has a disadvantage in that the amplification efficiency is lowered and the control is required at the RF stage, which increases the volume and cost of the system.

이동통신 시스템 분야에서 높은 효율과 적은 비용을 고려하여 디지털 전치 보상(Digital Predistortion: DPD) 방식이 연구되고 있다. 디지털 전치 보상 방식은 디지털부(digital stage)에서 비선형 증폭기의 비선형 특성(Nonlinearity)에 대한 역을 취하여 입력신호를 전치 보상함으로써 비선형 증폭기의 출력신호가 선형화 되도록 만들어 준다.Digital predistortion (DPD) schemes have been studied in the field of mobile communication systems in consideration of high efficiency and low cost. The digital predistortion scheme takes the inverse of the nonlinearity of the nonlinear amplifier in the digital stage and precompensates the input signal to linearize the output signal of the nonlinear amplifier.

비선형 증폭기의 비선형 특성은 입력신호의 크기에 따라 출력신호의 크기가 바뀌는 AM/AM(Amplitude Modulation to AM) 특성과, 입력신호의 크기에 따라서 출력신호의 위상이 바뀌는 AM/PM(AM to Phase Modulation) 특성으로 다시 나눌 수 있다.The nonlinear characteristics of the nonlinear amplifier are based on AM / AM (Amplitude Modulation to AM) characteristics, in which the magnitude of the output signal changes according to the magnitude of the input signal, and AM to Phase Modulation ) Characteristics.

현재까지 대부분의 전치 보상기는 단일 톤이나 협대역 주파수의 신호에 대해서 많이 연구되었다. 따라서 메모리 효과를 고려하지 않고 비선형 증폭기의 메모리리스 비선형 특성(즉, 현재의 입력만이 현재의 출력에 영향을 미침)에 대해서만 보상하는 방식이 거의 대부분이었다.To date, most precompensators have been studied extensively for single tone or narrowband frequency signals. Therefore, most of the schemes compensate only for the non-linear characteristics of the nonlinear amplifier (ie, the current input only affects the current output) without considering the memory effect.

그러나 광대역 주파수에서 비선형 증폭기의 메모리 비선형 특성은 현재 입력신호뿐만 아니라, 과거의 입력된 신호들이 현재의 비선형 증폭기의 출력에 영향을 줌으로써 AM/AM과 AM/PM 특성을 확연하게 변화시킨다. 이러한 현상을 메모리 효과(Memory Effects)라고 하며, 전력 증폭기의 비선형성은 입력신호의 주파수에 따라 달라진다.However, the memory nonlinear characteristics of a nonlinear amplifier at a wide frequency range significantly change the AM / AM and AM / PM characteristics by affecting not only the current input signal but also past input signals to the output of the current nonlinear amplifier. This phenomenon is called memory effects, and the nonlinearity of the power amplifier depends on the frequency of the input signal.

최근에는 이동통신 시스템의 사용 주파수 대역이 점차 광대역화되면서 비선형 증폭기의 메모리 효과를 고려한 연구와 개발이 보다 활발하게 진행되고 있다. 비선형 증폭기의 메모리리스 비선형 특성과 메모리 효과 모두를 보상하는 대표적인 방식들로는 볼테라 간소화 모델(simplified Volterra model)이나 메모리 다항식(memory polynomial) 방식 그리고 해머스테인 전치 보상(Hammerstein Predistortion) 방식이 있다.In recent years, as the frequency band used in mobile communication systems has become wider, studies and developments have been actively conducted considering the memory effect of nonlinear amplifiers. Representative methods to compensate both the non-linearity of the nonlinear amplifier and the memory effect are the simplified Volterra model, the memory polynomial method and the Hammerstein predistortion method.

볼테라 시리즈(Volterra series)는 테일러 씨리즈(Taylor series)에 메모리(memory)를 추가한 형태로서 비선형 시스템을 정확하게 모델링하기 위해 사용된다. 즉, 볼테라 모델 전치보상기는 비선형 증폭기를 정확히 모델링한 볼테라 시리즈의 역(Inverse)를 취하여 비선형 증폭기의 비선형성을 제거하는 방식이다.The Volterra series is a type of memory added to the Taylor series that is used to accurately model nonlinear systems. In other words, the Volterra model precompensator eliminates the nonlinearity of the nonlinear amplifier by taking the inverse of the Volterra series that accurately models the nonlinear amplifier.

메모리 다항식 방식은 볼테라 방식을 좀더 간략화한 것으로서, 출력을 현재 입력과 과거 입력들에 대한 다항식으로 표현한다. 증폭기의 비선형성 제거 능력은 얼마나 많은 과거의 입력들을 고려하느냐와 다항식의 차수를 얼마로 할 것인가에 달려 있다.The memory polynomial method is a simplified version of the Volterra method, which expresses the output as a polynomial for the current input and past inputs. The ability of the amplifier to remove nonlinearities depends on how many previous inputs are taken into account and how much the order of the polynomial is.

해머스테인 전치보상 방식이란 메모리리스(memoryless) 비선형 시스템에 선형 시불변(Linear Time Invariant: LTI) 시스템을 직렬로 연결한 구조를 일컫는다. 해머스테인 전치보상 방식에서는 메모리리스 비선형 시스템과 선형 시불변 시스템의 정확한 계수들을 구하기 위해 매트릭스 역변환(matrix inversion) 방식을 사용해 왔다. 여기서, 매트릭스 역변환이란 정해진 조건들을 만족하는 방정식들을 매트릭스 형태로 정리하고 그 역을 취하여 계수들의 해를 구하는 방식을 말한다.Hammerstein preamble compensation scheme refers to a structure in which a linear time invariant (LTI) system is connected in series to a memoryless nonlinear system. Hammerstein preamble compensation has used a matrix inversion method to obtain the exact coefficients of a memoryless nonlinear system and a linear time invariant system. Here, matrix inverse transformation refers to a method of arranging equations satisfying predetermined conditions in a matrix form and taking the inverse thereof to obtain solutions of coefficients.

도 1 종래의 디지털 전치 왜곡 장치의 일실시예 구성도이다.1 is a configuration diagram of an example of a conventional digital predistorter.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 디지털 전치 왜곡 장치(100)는, 전력 증폭에 의해 발생하는 비선형 왜곡 특성을 예측하기 위한 디지털 전치 왜곡기(110)와 디지털 신호 처리부(120)를 포함한다.As shown in FIG. 1, a conventional digital predistorter 100 includes a digital predistorter 110 and a digital signal processor 120 for predicting nonlinear distortion characteristics caused by power amplification.

상기 디지털 전치 왜곡기(110)는 디지털/아날로그 변환기(DAC: Digital to Analog Converter)(130)와 주파수 상승변환기(Frequency Up Converter)(140)를 통해 전력 증폭기(150)와 연결된다.The digital predistorter 110 is connected to the power amplifier 150 through a digital-to-analog converter (DAC) 130 and a frequency up converter 140.

상기 전력 증폭기(150)는 주파수 하강 변환기(Frequency Down Converter)(160)와, 아날로그/디지털 변환기(ADC: Analog to Digital Converter)(170)를 통해 상기 디지털 신호 처리부(120)와 연결된다.The power amplifier 150 is connected to the digital signal processor 120 through a frequency down converter 160 and an analog-to-digital converter (ADC) 170.

상기 디지털 전치 왜곡기(110)는 주소 결정기(111)와, 룩업 테이블(Look Up Table : LUT)(112)과, 곱셈기(113)를 포함한다.The digital predistorter 110 includes an address determiner 111, a lookup table (LUT) 112, and a multiplier 113.

상기 주소 결정기(111)는 수신된 디지털 입력 신호(Xn)의 크기를 계산하여 상기 디지털 입력 신호에 대응하는 왜곡 제어값을 읽어내기 위한 룩업 테이블(112)의 주소를 결정한다.The address determiner 111 calculates the size of the received digital input signal Xn and determines an address of a lookup table 112 for reading a distortion control value corresponding to the digital input signal.

상기 룩업 테이블(112)은 상기 디지털 신호 처리부(120)로부터 궤환 신호를 입력받고, 상기 결정된 주소에 대응하는 왜곡 제어값을 출력하며, 상기 전력 증폭기(150)의 비선형 특성에 따라 입력의 모든 크기들에 대응하는 왜곡 제어값들을 디지털 데이터로서 저장한다. 여기서, 최초의 상기 룩업 테이블(112)에는 미리 정해진 초기값, 예를 들어 1 또는 제조업체에서 의하여 결정된 디폴트 값들이 저장되어 있으며, 다수의 룩업 테이블들로 구성된다.The lookup table 112 receives a feedback signal from the digital signal processing unit 120 and outputs a distortion control value corresponding to the determined address. The nonlinear characteristic of the power amplifier 150 may be used for all sizes And stores the distortion control values as digital data. Here, the initial lookup table 112 stores a predetermined initial value, for example, 1 or default values determined by the manufacturer, and is composed of a plurality of lookup tables.

상기 곱셈기(113)는 상기 룩업 테이블(112)에서 제공되는 왜곡 제어값을 디지털 입력 신호(Xn)에 적용하여 DAC(130)로 출력한다.The multiplier 113 applies the distortion control value provided from the lookup table 112 to the digital input signal Xn and outputs the digital control signal to the DAC 130.

상기 디지털 신호 처리부(120)는 루프 지연 추적기(121)와, 전치 왜곡(Predistortion 이하, PD라 약칭함) 적응기(122)와, 룩업 테이블 변환기(123)와 감산기(124)를 포함한다. 상기 루프 지연 추적기(121)는 상기 PD 적응기(122)와 연결되어 상기 ADC(170)로부터 궤환 신호와의 지연시간을 보상한다.The digital signal processor 120 includes a loop delay tracker 121, a predistortion (PD) adaptor 122, a lookup table converter 123, and a subtractor 124. The loop delay tracker 121 is connected to the PD adaptor 122 to compensate the delay time of the feedback signal from the ADC 170.

상기 PD 적응기(122)는 내부에 하나의 탭(tap)에 대한 이퀄라이져 기능을 수행하는 이퀄라이져(125)를 포함한다. 여기서, 상기 이퀄라이져(125)는 본 발명의 실시예에서는 초기에 한 번만 수행하도록 셋팅하나, 여러 번 수행할 수 있도록 임의로 셋팅할 수도 있으며, 상기 PD 적응기(122)의 외부에 구성할 수도 있음에 유의 하여야 한다.The PD adapter 122 includes an equalizer 125 that performs an equalizer function for one tap therein. Here, the equalizer 125 may be set to be performed only once at the beginning in the embodiment of the present invention, but may be arbitrarily set to be performed several times, or may be configured outside the PD adapter 122 shall.

상기 룩업 테이블 변환기(123)는 상기 PD 적응기(122)와 연결되어 적응적 알고리즘에 따라 결정된 결과를 룩업 테이블에 저장된 디지털 데이터 형태로 변환하여 상기 룩업 테이블(112)로 제공하여 갱신하도록 한다.The lookup table converter 123 is connected to the PD adapter 122, converts the result determined according to the adaptive algorithm into a digital data form stored in the lookup table, and provides it to the lookup table 112 to update the lookup table.

상기 감산기(124)는 전치 왜곡기(110)에서 출력된 송신 신호(Tx)에 궤환 신호(FB)를 감산하여 그 결과를 PD 적응기(122)로 제공한다. 여기서, 감산 결과값은 PD 적응기(122)에서 이용되는 적응적 알고리즘에서 에러 값에 적용하기 위한 값이다.The subtractor 124 subtracts the feedback signal FB from the transmission signal Tx output from the predistorter 110 and provides the result to the PD adapter 122. [ Here, the subtraction result value is a value for applying to the error value in the adaptive algorithm used in the PD adaptor 122. [

또한, 상기 디지털 신호 처리부(120)는 LMS(Least Mean Square) 방식을 이용한다. 여기서, 상기 LMS 방식은 에러를 최소화하는 계수(coefficient)를 구하여 수렴되어진 값을 이용하여 LUT 변환기(123)에서 LUT(112)에 저장할 디지털 데이터 형태 즉, 룩업 테이블 형태로 만들어 송신(Tx) 경로의 디지털 입력 신호에 적용하는 방식이다.Also, the digital signal processor 120 uses an LMS (Least Mean Square) method. In the LMS method, a coefficient for minimizing an error is obtained, and a digital data form to be stored in the LUT 112 by the LUT converter 123, that is, a lookup table is created using the converged values, It is applied to a digital input signal.

이하, 상기 송신기의 동작에 대해 살펴보기로 한다.Hereinafter, the operation of the transmitter will be described.

디지털 입력 신호(Xn)가 입력되면 주소 결정기(111)는 디지털 입력 신호의 크기를 계산하여 상기 입력에 대응하여 왜곡 제어값을 읽어내기 위한 룩업 테이블(112)의 주소를 결정한다. 여기서, 상기 디지털 입력 신호의 크기는 실수(In phase : I)측 신호와 허수(Quadrature phase : Q)측 신호를 각각 제곱한 뒤 합산하여 구한다(I2 + Q2).When the digital input signal Xn is inputted, the address determiner 111 calculates the size of the digital input signal and determines the address of the lookup table 112 for reading the distortion control value corresponding to the input. Here, the magnitude of the digital input signal is obtained by squaring the In-phase (I) side signal and the imaginary (Quadrature phase: Q) side signal and summing them (I2 + Q2).

그러면, 룩업 테이블(112)은 상기 결정된 주소에 대응하는 왜곡 제어값을 출력한다. 이에 따라 곱셈기(113)는 디지털 입력 신호(Xn)에 룩업 테이블(112)로부터 수신된 왜곡 제어값을 곱하여 왜곡된 송신 신호를 디지털 아날로그 변환기(130)로 출력한다.Then, the lookup table 112 outputs a distortion control value corresponding to the determined address. Accordingly, the multiplier 113 multiplies the digital input signal Xn by the distortion control value received from the look-up table 112, and outputs the distorted transmission signal to the digital-to-analog converter 130.

상기 곱셈기(113)로부터 송신 신호를 입력받은 디지털/아날로그 변환기(130)는 입력된 송신 신호를 아날로그 신호로 변환하여 상승 변환기(140)로 출력한다. 상승 변환기(140)는 아날로그로 송신 신호의 주파수를 원하는 캐리어(carrier) 주파수 대역으로 상승 변환(up conversion)한 후 변환된 아날로그 송신 신호를 전력 증폭기(150)로 출력한다. 이에 따라 전력 증폭기(150)는 수신된 상기 상승 변환된 아날로그 송신 신호를 증폭한다.The digital-to-analog converter 130 receiving the transmission signal from the multiplier 113 converts the input transmission signal into an analog signal and outputs the analog signal to the up-converter 140. The up converter 140 analogizes up-converts the frequency of the transmission signal to a desired carrier frequency band, and outputs the converted analog transmission signal to the power amplifier 150. Accordingly, the power amplifier 150 amplifies the received up-converted analog transmission signal.

이때, 하강 변환기(160)는 상기 전력 증폭기(150)에서 출력되는 증폭된 송신 신호를 수신하여 중간(IF) 주파수 대역으로 하강 변환(down conversion)하고, ADC(170)는 상기 하강 변환된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후 변환된 디지털 궤환 신호를 디지털 신호 처리부(120)로 출력한다.The down converter 160 receives the amplified transmission signal output from the power amplifier 150 and down converts the amplified transmission signal into an intermediate frequency band and the ADC 170 converts the down- And outputs the converted digital feedback signal to the digital signal processing unit 120. [

그러면, 상기 디지털 신호 처리부(120)의 루프 지연 추적기(121)는 곱셈기(113)로부터 출력되는 송신(Tx) 신호와 궤한(Feedback) 신호(FB) 간의 지연을 계산한다.The loop delay tracker 121 of the digital signal processor 120 calculates the delay between the transmission (Tx) signal and the feedback (FB) signal output from the multiplier 113.

PD 적응기(122)의 이퀄라이져(125)는 초기화인 경우, 왜곡을 시작하기 전에 입력되는 Tx, FB 신호 간의 차가 0이 되도록 최적의 계수를, 적응 단계 크기(adaptation step size)와 반복 블럭(Iteration block) 수를 적절히 조절하여 구 한다. 여기서, 상기 이퀄라이져(125)는 초기에 한 번만 구동하여 최적의 계수를 구하도록 설정되어 있으나, 구현에 따라 초기인 경우가 아니어도 구동하여 임의로 최적의 계수를 구할 수 있도록 설정할 수 있다.The equalizer 125 of the PD adaptor 122 adjusts the optimum coefficient so that the difference between the Tx and FB signals inputted before the start of the distortion becomes 0 when the initialization is performed and the adaptation step size and the iteration block ) Is determined by adjusting the number. Here, the equalizer 125 is initially set to obtain an optimum coefficient by being driven only once, but it may be set to be able to obtain an optimum coefficient arbitrarily by driving even if it is not initial according to an implementation.

이후, PD 적응기(122)는 룩 업 테이블(112)과 함께 사용되는 다항식 계수(Polynomial coefficient)를 적응적 알고리즘(adaptation algorithm)을 이용하여 갱신하고, 이렇게 구해진 계수값을 적응적 알고리즘을 이용하여 입력되는 신호에 적용하여 왜곡한다.The PD adapter 122 then updates the polynomial coefficients used with the lookup table 112 using an adaptation algorithm and outputs the obtained coefficients to an input The signal is distorted.

이때, 적응적 알고리즘은 LMS로 신호 출력 값과 목표 값의 차가 0이 되도록 최적의 계수를 찾아 나가는 방법으로 하기의 [수학식 1]과 같이 표현될 수 있다.At this time, the adaptive algorithm is a method of finding the optimum coefficient so that the difference between the signal output value and the target value becomes 0 with the LMS, and can be expressed as Equation (1) below.

Figure 112008039570129-pat00001
Figure 112008039570129-pat00001

상기 [수학식 1]은 PD 적응기에서 구하여지는 다항식의 계수이며, 이 다항식은 비선형 전력 증폭기의 역함수가 된다. 그리고 w(k)는 다항식 계수(Polynomial coefficient)이며, u(k)는 PD 적응기(122)로 입력되는 신호를 나타내고, e(k)는 디지털 전치 왜곡부(110)의 출력 값에 PD 적응기(122)의 출력 값을 뺀 값, 즉 에러값을 말한다.

Figure 112014054385868-pat00002
는 수렴(convergence) 계수로서 1보다 작은 값이며, *는 쌍(conjugate)을 나타낸다. 그리고 원 탭 이퀄라이져는 w(k)가 하나의 계수를 갖는 경우, 즉 원텝인 경우로서 계수를 구하는 과정은 동일하다.Equation (1) is a polynomial coefficient obtained from the PD adaptor, which is an inverse function of the nonlinear power amplifier. (K) is a polynomial coefficient, u (k) is a signal input to the PD adaptor 122, and e (k) 122), that is, an error value.
Figure 112014054385868-pat00002
Is a convergence factor less than 1, and * denotes a conjugate. And the one-tap equalizer is the same when w (k) has one coefficient, that is, when it is one-step, and the process of obtaining the coefficient is the same.

왜곡된 신호를 수신한 룩 업 테이블 변환기(123)는 PD 적응기(122)에서 수렴되어진 다항식 계수를 이용하여 LUT 형태로 변환한 후 결과를 룩 업 테이블(112)로 출력하여 업데이트하도록 한다. 그러면, 상기 룩 업 테이블(112)은 주소 결정기(111)에서 결정된 주소에 대응하는 업데이트된 왜곡 제어값들을 출력한다.The lookup table converter 123 receives the distorted signal and converts it into the LUT form using the converged polynomial coefficients at the PD adapter 122, and outputs the result to the lookup table 112 for updating. Then, the lookup table 112 outputs updated distortion control values corresponding to the addresses determined by the address determiner 111.

이러한 종래의 디지털 전치 왜곡 방법은, 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터 추출 시 소요 시간이 많이 걸리고, 광대역 비선형 신호의 특성을 획득하는데 가장 걸림돌이 되는 고속의 샘플링 속도를 요하는 문제점이 있다.Such a conventional digital predistortion method requires a long time for extracting a nonlinear model parameter of a wideband signal and requires a high sampling rate which is a stumbling block in acquiring characteristics of a wideband nonlinear signal.

이러한 문제점을 해결하고자 하는 것이 본 발명의 과제이다.It is an object of the present invention to solve such a problem.

따라서 본 발명은 광대역 신호의 주파수 대역 내에서 협대역의 투 톤 신호를 생성한 후 주파수를 변경해 가면서 비선형 모델의 파라미터를 추출하되, 바로 이전에 추출한 파라미터를 현재의 초기값으로 설정하여 비선형 모델의 파라미터를 추출하기 위한, 협대역 신호를 이용한 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터 추출 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, in the present invention, the narrow-band two-tone signal is generated within the frequency band of the wideband signal, and the parameters of the nonlinear model are extracted while changing the frequency. The parameter extracted immediately before is set as the initial value, A method of extracting a nonlinear model parameter of a wideband signal using a narrowband signal.

또한, 본 발명은 상기와 같이 추출한 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터를 이용하여 입력신호를 전치 왜곡하기 위한, 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터를 이용한 전치 왜곡 장치 및 그 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide a predistortion apparatus using a nonlinear model parameter of a wideband signal and a method thereof for predistorting an input signal using the nonlinear model parameter of the extracted wideband signal.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention which are not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the invention may be realized and attained by means of the instrumentalities and combinations particularly pointed out in the appended claims.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터 추출 방법에 있어서, 광대역 신호의 주파수 대역 내에서 협대역의 투 톤 신호를 생성하는 단계; 및 상기 생성한 투 톤 신호의 주파수를 변경해 가면서 비선형 모델의 파라미터를 추출하되, 바로 이전에 추출한 파라미터를 현재의 초기값으로 설정하여 비선형 모델의 파라미터를 추출하는 단계를 포함하되, 상기 비선형 모델의 파라미터를 추출하는 단계는, 제 1 초기값을 이용하여 산출한 비선형 모델의 출력 예측값과 투 톤 신호를 이용하여 측정한 비선형 모델의 출력 측정값 간(間)의 오차를 산출하는 단계; 상기 산출한 오차가 임계치를 초과하지 않음에 따라 비선형 모델의 해당 파라미터를 저장하는 단계; 및 투 톤 신호의 주파수가 광대역 신호의 주파수 범위를 초과하지 않음에 따라 투 톤 신호의 주파수를 증가시킨 후, 상기 저장한 비선형 모델의 파라미터를 제 2 초기값으로 설정하여 비선형 모델의 파라미터를 추출하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of extracting a nonlinear model parameter of a wideband signal, the method comprising: generating a narrow-band two-tone signal within a frequency band of a wideband signal; And extracting a parameter of the nonlinear model while changing the frequency of the generated two-tone signal, and extracting a parameter of the nonlinear model by setting a parameter extracted immediately before as a current initial value, Extracting an error between an output predicted value of the nonlinear model calculated using the first initial value and an output measured value of the nonlinear model measured using the two-tone signal; Storing the corresponding parameter of the nonlinear model as the calculated error does not exceed the threshold value; And increasing the frequency of the two-tone signal as the frequency of the two-tone signal does not exceed the frequency range of the wideband signal, and then setting the parameter of the stored nonlinear model as the second initial value to extract the parameters of the non- .

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은, 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터 추출 방법에 있어서, 제 1 초기값을 이용하여 산출한 비선형 모델의 출력 예측값과 투 톤 신호를 이용하여 측정한 비선형 모델의 출력 측정값 간(間)의 오차를 산출하는 단계; 상기 산출한 오차가 임계치를 초과하지 않음에 따라 비선형 모델의 해당 파라미터를 저장하는 단계; 및 투 톤 신호의 주파수가 광대역 신호의 주파수 범위를 초과하지 않음에 따라 투 톤 신호의 주파수를 증가시킨 후, 상기 저장한 비선형 모델의 파라미터를 제 2 초기값으로 설정하여 비선형 모델의 파라미터를 추출하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of extracting a nonlinear model parameter of a wideband signal, the method comprising: outputting a predicted output value of a nonlinear model using a first initial value; Calculating an error between the output measurements of the model; Storing the corresponding parameter of the nonlinear model as the calculated error does not exceed the threshold value; And increasing the frequency of the two-tone signal as the frequency of the two-tone signal does not exceed the frequency range of the wideband signal, and then setting the parameter of the stored nonlinear model as the second initial value to extract the parameters of the non- .

한편, 상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터를 이용한 전치 왜곡 장치에 있어서, 광대역 신호의 주파수 범위 내에서 주파수가 일정하게 증가하는 협대역 투 톤 신호를 생성하기 위한 신호 생성수단; 상기 신호 생성수단에서 생성한 협대역 투 톤 신호를 이용하여 비선형 모델의 파라미터를 추출하되, 바로 이전에 추출한 파라미터를 현재의 초기값으로 설정하여 비선형 모델의 파라미터를 추출하기 위한 디지털 신호 처리수단; 및 상기 디지털 신호 처리수단에서 추출한 비선형 모델 파라미터들의 역함수를 구하여 입력신호를 전치 왜곡하기 위한 전치 왜곡수단을 포함하되, 상기 디지털 신호 처리수단은, 제 1 초기값을 이용하여 산출한 비선형 모델의 출력 예측값과 투 톤 신호를 이용하여 측정한 비선형 모델의 출력 측정값 간(間)의 오차를 산출하기 위한 오차 산출수단; 상기 오차 산출수단에서 산출한 오차가 임계치를 초과하지 않음에 따라 비선형 모델의 해당 파라미터를 저장하기 위한 파라미터 저장수단; 및 투 톤 신호의 주파수가 광대역 신호의 주파수 범위를 초과하지 않음에 따라 투 톤 신호의 주파수를 증가시킨 후, 상기 저장한 비선형 모델의 파라미터를 제 2 초기값으로 설정하여 비선형 모델의 파라미터를 추출하기 위한 파라미터 추출수단을 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a predistortion apparatus using a nonlinear model parameter of a wideband signal. The predistortion apparatus generates a narrowband two-tone signal whose frequency is constantly increased within a frequency range of a broadband signal A signal generating means for generating a signal; A digital signal processing means for extracting a parameter of a nonlinear model using the narrowband two-tone signal generated by the signal generation means, and setting a parameter extracted immediately before as a current initial value to extract a parameter of the nonlinear model; And predistortion means for predicting the inverse of the nonlinear model parameters extracted by the digital signal processing means and predistorting the input signal, wherein the digital signal processing means calculates the output predicted value of the nonlinear model calculated using the first initial value An error calculating means for calculating an error between the measured output values of the nonlinear model measured using the two-tone signal; Parameter storing means for storing the corresponding parameter of the nonlinear model as the error calculated by the error calculating means does not exceed the threshold value; And increasing the frequency of the two-tone signal as the frequency of the two-tone signal does not exceed the frequency range of the wide-band signal, and then setting the parameter of the stored non-linear model as the second initial value to extract the parameters of the non- And a parameter extracting unit.

또한, 상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터를 이용한 전치 왜곡 방법에 있어서, 광대역 신호의 주파수 범위 내에서 주파수가 일정하게 증가하는 협대역 투 톤 신호를 생성하는 단계; 상기 생성한 협대역 투 톤 신호를 이용하여 비선형 모델의 파라미터를 추출하되, 바로 이전에 추출한 파라미터를 현재의 초기값으로 설정하여 비선형 모델의 파라미터를 추출하는 단계; 및 상기 추출한 비선형 모델 파라미터들의 역함수를 구하여 입력신호를 전치 왜곡하는 단계를 포함하되, 상기 비선형 모델의 파라미터 추출 단계는, 제 1 초기값을 이용하여 산출한 비선형 모델의 출력 예측값과 투 톤 신호를 이용하여 측정한 비선형 모델의 출력 측정값 간(間)의 오차를 산출하는 단계; 상기 산출한 오차가 임계치를 초과하지 않음에 따라 상기 비선형 모델의 해당 파라미터를 저장하는 단계; 및 상기 투 톤 신호의 주파수가 광대역 신호의 주파수 범위를 초과하지 않음에 따라 상기 투 톤 신호의 주파수를 증가시킨 후, 상기 저장한 비선형 모델의 파라미터를 제 2 초기값으로 설정하여 상기 비선형 모델의 파라미터를 추출하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a predistortion method using a nonlinear model parameter of a wideband signal, the method comprising the steps of: generating a narrowband two-tone signal in which a frequency is constantly increased within a frequency range of a wideband signal step; Extracting a parameter of the nonlinear model using the generated narrowband two-tone signal, setting a parameter extracted immediately before as a current initial value, and extracting a parameter of the nonlinear model; And predistorting the input signal by obtaining an inverse function of the extracted nonlinear model parameters, wherein the step of extracting the parameters of the nonlinear model includes the steps of: using the output predictive value and the two-tone signal of the nonlinear model calculated using the first initial value; Calculating an error between the measured output values of the nonlinear model; Storing the corresponding parameter of the nonlinear model as the calculated error does not exceed a threshold value; And increasing the frequency of the two-tone signal as the frequency of the two-tone signal does not exceed the frequency range of the wide-band signal, and then setting the parameter of the stored non-linear model as a second initial value, .

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또한, 본 발명은 RF 전력증폭기의 비선형 모델 파라미터 추출 및 이에 기반한 디지털 전치 왜곡기의 설계 등의 분야에서 광대역 신호에 대한 특성 추출을 효과적으로 하는 방안 및 이를 이용한 전치 선형화기의 설계에 대한 기술로서, 디지털 신호 처리, 무선통신, WiBro, RF 전력증폭기, 송신기, ADC, 전치 왜곡기 등에 적용될 수 있다.In addition, the present invention relates to a technique for efficiently extracting characteristics of a wideband signal and a design of a pre-linearizer using the nonlinear model parameter extraction of the RF power amplifier and the design of a digital predistorter based thereon, Signal processing, wireless communication, WiBro, RF power amplifier, transmitter, ADC, predistorter and the like.

또한, 본 발명은 넓은 주파수 대역을 차지하는 광대역 신호의 특성 추출을 위하여 협대역 신호를 사용하고, 이를 기반으로 광대역 신호의 전치 왜곡 방안을 제공한다.In addition, the present invention uses a narrowband signal to extract characteristics of a wideband signal occupying a wide frequency band, and provides a predistortion method of a wideband signal based on the narrowband signal.

또한, 본 발명은 광대역 신호의 모델링을 위하여 기존의 방법이 높은 샘플링 주파수를 요구하는 ADC를 필요로 하여 구현상의 가격이 올라가는 문제를 해결하며, 낮은 샘플링 주파수를 통하여 임의의 넓은 광대역 신호에 대한 전치 왜곡기를 구현한다.In addition, the present invention solves the problem of increasing the price of implementation by requiring an ADC that requires a high sampling frequency for modeling a wideband signal, Lt; / RTI >

또한, 본 발명은 수학적으로 분석이 용이한 투 톤(Two-tone) 신호를 이용하여 모델을 추출함으로써, 비선형 모델의 추출에 사용되는 계산 시간을 감소시킨다.In addition, the present invention extracts a model using a two-tone signal that is mathematically easy to analyze, thereby reducing the calculation time used for extracting the nonlinear model.

또한, 본 발명은 광대역 신호의 모델링을 위한 협대역 신호의 이용, 투 톤 신호의 주파수를 순차적으로 변경하면서 모델을 추출, 광대역 시스템에서 입력/출 력 주파수의 특성을 고려하기 위한 'Wiener-Hammerestein' 모델을 적용, 'Wiener-Hammerstein' 모델을 주어진 투 톤 신호의 순차적 변경으로부터 구하는 방안, 이러한 신호 추출 방식을 적용시켜 출력 신호에 대한 샘플링 주파수를 낮게 구현할 수 있는 전치 왜곡 방안을 제공한다.In addition, the present invention uses a narrowband signal for modeling a wideband signal, extracts a model by sequentially changing the frequency of a two-tone signal, and uses a Wiener-Hammerestein to consider characteristics of input / output frequencies in a broadband system. Model to apply the Wiener-Hammerstein model to a given tone signal from a sequential change of a given tone signal, and to provide a predistortion scheme that can implement a low sampling frequency for an output signal by applying this signal extraction scheme.

상기와 같은 본 발명은, 광대역 신호의 주파수 대역 내에서 협대역의 투 톤 신호를 생성한 후 주파수를 변경해 가면서 비선형 모델의 파라미터를 추출하되, 바로 이전에 추출한 파라미터를 현재의 초기값으로 설정하여 비선형 모델의 파라미터를 추출함으로써, 저속의 샘플링 속도로 신속하게 비선형 모델의 파라미터를 추출할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, a narrow-band two-tone signal is generated within a frequency band of a wideband signal, and a parameter of the nonlinear model is extracted while the frequency is changed. The parameter extracted immediately before is set as a current initial value, By extracting the parameters of the model, it is possible to quickly extract the parameters of the nonlinear model at a low sampling rate.

또한, 본 발명은 전력증폭기의 전치 왜곡기를 구현할 경우, 광대역 비선형 신호의 특성을 획득하기 위하여 가장 걸림돌이 되고 있는 샘플링 속도를 낮출 수 있는 전치 왜곡기의 구현을 가능하게 함으로써, 디지털 전치 왜곡기의 가격을 낮출 수 있을 뿐 아니라, 차후의 더 넓은 광대역 신호의 전치 왜곡기의 설계 및 선형화 성능 향상을 이룰 수 있는 효과가 있다.In addition, when the predistorter of the power amplifier is implemented, it is possible to implement a predistorter capable of lowering the sampling rate which is the most stumbling block in order to obtain characteristics of a wideband nonlinear signal, It is possible to achieve a design and linearization performance improvement of a predistorter of a wider wideband signal in the future.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기 술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, Can be easily performed. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2 는 본 발명에 따른 협대역 신호를 이용한 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터 추출 방법에 대한 일실시예 설명도이다.2 is a diagram for explaining a non-linear model parameter extraction method of a wideband signal using a narrowband signal according to an embodiment of the present invention.

먼저, 입력신호의 대역폭을 B라 하고, 출력신호의 비선형 특성이 (2n-1)차의 홀수차 항까지 포함한다고 가정한다.First, assume that the bandwidth of the input signal is B and that the nonlinear characteristic of the output signal includes the odd-number difference of the (2n-1) th order.

그러면, 출력신호의 대역폭은 (2n-1)*B가 되고, 상기 출력신호를 ADC에서 추출하기 위해서는 2*(2n-1)*B 이상의 샘플링 속도가 필요하다.Then, the bandwidth of the output signal is (2n-1) * B, and a sampling rate of 2 * (2n-1) * B or more is required to extract the output signal from the ADC.

이에, 본 발명에서는

Figure 112014054385868-pat00003
의 대역폭을 가지는 투 톤(Two-tone) 신호 등과 같은 협대역 신호를 사용하여, ADC에서 요구하는 샘플링의 속도를
Figure 112014054385868-pat00004
만큼 감소시킨다. 이때, 협대역 신호를 낮은 주파수 대역에서부터 높은 주파수 대역까지 옮겨가며(sweep), 광대역 신호의 특성을 모델링한다.Therefore, in the present invention,
Figure 112014054385868-pat00003
Bandwidth signal such as a two-tone signal with a bandwidth of 1 MHz, the sampling rate required by the ADC is
Figure 112014054385868-pat00004
. At this time, the narrowband signal is swept from the low frequency band to the high frequency band, and the characteristic of the wideband signal is modeled.

아울러, 본 발명에서 비선형 모델은 광대역 신호에 대한 입력 주파수 특성과 출력 주파수 특성을 고려한, 도 3에 도시된 바와 같은 'Wiener-Hammerstein' 모델이 바람직하다.In the present invention, the nonlinear model is preferably a Wiener-Hammerstein model as shown in FIG. 3, taking into consideration the input frequency characteristic and the output frequency characteristic for a wideband signal.

도 3에서,

Figure 112008039570129-pat00005
,
Figure 112008039570129-pat00006
는 각각 비선형 모델에서 입력 주파수 특성과 출력 주파수 특성을 나타내며, g(ㆍ)는 비선형 특성을 나타내는 함수이다. 이러한 'Wiener-Hammerstein' 모델의 파라미터(변수값)를 추출하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같은 투 톤 신호의 주파수를 순차적으로 변경한다.3,
Figure 112008039570129-pat00005
,
Figure 112008039570129-pat00006
Represent the input frequency characteristic and the output frequency characteristic in the nonlinear model, respectively, and g (.) Is a function representing the nonlinear characteristic. In order to extract the parameters (variable values) of this 'Wiener-Hammerstein' model, the frequency of the two-tone signal as shown in FIG. 2 is sequentially changed.

이하, 협대역 신호를 이용한 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터 추출 방법에 대해 살펴보면, 먼저, 추출하고자 하는 광대역 신호, 즉 RF 전력증폭기의 비선형 특성에 의한 스펙트럼 Regrowth를 고려한 신호의 주파수 대역중 가장 낮은 주파수 대역에서 협대역의 투 톤 신호를 생성한다. 이때, f1, f2는 투 톤 신호 각각의 주파수를 나타내며,

Figure 112008039570129-pat00007
는 두 주파수의 차를 나타낸다.Hereinafter, a method of extracting a nonlinear model parameter of a wideband signal using a narrowband signal will be described. First, in a frequency band of a signal to be extracted, that is, a signal in consideration of spectral regrowth due to nonlinear characteristics of an RF power amplifier, And generates a narrow-band two-tone signal. At this time, f 1 and f 2 represent frequencies of respective two -tone signals,
Figure 112008039570129-pat00007
Represents the difference between two frequencies.

이후, 상기 생성한 투 톤 신호를 이용하여 비선형 모델의 파라미터를 추출한다.Then, parameters of the nonlinear model are extracted using the generated two-tone signal.

이후, 투 톤 신호의 각 주파수 값을 2×

Figure 112008039570129-pat00008
만큼 증가시킨 후 비선형 모델의 파라미터를 추출한다.Then, each frequency value of the two-tone signal is divided by 2
Figure 112008039570129-pat00008
And the parameters of the nonlinear model are extracted.

이러한 방식으로, 투 톤 신호의 주파수 대역을 계속 순차적으로 증가시키면서(sweeping), 광대역 신호의 가장 높은 주파수 영역까지 비선형 모델의 파라미터를 추출한다.In this manner, the frequency band of the two-tone signal is continuously increased (sweeping), and the parameters of the nonlinear model are extracted to the highest frequency region of the wideband signal.

이를 좀 더 상세히 살펴보면, 먼저 'Wiener-Hammerstein' 모델 파라미터를 추출하기 위해, 두 개의 주파수 성분을 가지는 투 톤(two-tone) 신호를 하기의 [수학식 2]과 같이 정의한다.In order to extract the Wiener-Hammerstein model parameters, a two-tone signal having two frequency components is defined as Equation (2) below.

Figure 112008039570129-pat00009
Figure 112008039570129-pat00009

여기서, A-1은 주파수가 f1인 신호의 크기와 위상을 나타내는 페이저(Phasor) 값을 나타내며, A+1은 주파수가 f2인 신호의 크기와 위상을 나타내는 페이저 값을 나타낸다. 즉, A-1 과 A+1은 크기와 위상을 동시에 나타내는 복소수 값이다. 또한, 이들 값으로 구성된 A는 2×1 벡터이다.Here, A -1 represents a phasor value indicating the magnitude and phase of a signal having a frequency f 1 , and A +1 indicates a phasor value indicating a magnitude and phase of a signal having a frequency f 2 . That is, A -1 and A +1 are complex numbers that simultaneously represent magnitude and phase. Also, A composed of these values is a 2x1 vector.

A로 표현할 수 있는 투 톤의 입력신호가 (2n-1)차의 비선형성을 가지는 시스템에 입력되었을 때, 출력신호는 2n개의 주파수 성분을 가지며, 이때 측정된 주파수 성분 값은 하기의 [수학식 3]과 같이 벡터값으로 표기한다.When the two-tone input signal that can be represented by A is input to a system having nonlinearity of (2n-1) th order, the output signal has 2n frequency components, 3].

Figure 112008039570129-pat00010
Figure 112008039570129-pat00010

여기서,

Figure 112008039570129-pat00011
값은 출력으로 발생하는 2n개의 주파수 성분 신호의 크기 및 위상을 나타내는 페이저 값을 나타낸다.here,
Figure 112008039570129-pat00011
Value represents a phasor value indicating the magnitude and phase of 2n frequency component signals generated as an output.

한편, f1 < f2 라 할 때, 중심 주파수는

Figure 112008039570129-pat00012
이며, 두 주파수 간의 차이의 1/2인 변조주파수는
Figure 112008039570129-pat00013
이고, 각주파수(angular frequency)는
Figure 112008039570129-pat00014
,
Figure 112008039570129-pat00015
이 된다. 이때, 출력 파형은 각주파수를 기준으로 하기의 [수학식 4]에서 출력 신호가 발생한다.On the other hand, f 1 < f 2 , the center frequency is
Figure 112008039570129-pat00012
, And the modulation frequency, which is 1/2 of the difference between the two frequencies,
Figure 112008039570129-pat00013
, And the angular frequency is
Figure 112008039570129-pat00014
,
Figure 112008039570129-pat00015
. At this time, an output signal is generated from the following equation (4) with respect to each frequency as an output waveform.

Figure 112008039570129-pat00016
Figure 112008039570129-pat00016

즉,

Figure 112008039570129-pat00017
에서 발생하는 신호의 크기와 위상을 나타내는 페이저 값을
Figure 112008039570129-pat00018
로 표현한다. 이때, 페이저의 집합을 Y2로 나타내며, Y2는 2n×1의 벡터가 된다.In other words,
Figure 112008039570129-pat00017
A phase value indicating the magnitude and phase of a signal generated in
Figure 112008039570129-pat00018
. At this time, the set of phasers is represented by Y 2 , and Y 2 is a vector of 2n × 1.

이러한 Y2는 전력증폭기(PA)의 출력의 궤환 루프에서 'Attenuator', 'Down-converter', 'ADC'를 거쳐서 획득된 'Inphase', 'Quadrature Phase' 신호의 푸리에 변환을 통하여 획득할 수 있다.This Y 2 can be obtained through the Fourier transform of the 'Inphase' and 'Quadrature Phase' signals obtained through 'Attenuator', 'Down-converter' and 'ADC' in the feedback loop of the output of the PA .

또한, 도 3에 도시된 바와 같은 비선형 모델 특성을 가지는 시스템을 하기의 [수학식 5]와 같이 행렬과 벡터를 사용하여 표현한다. 이때, 모델 추출 시 선형화하고자 하는 영역이 중심 주파수 인접 채널이므로 기저대역 등가 회로로 해석한다. 또한, 도 3의 모델을 추출하기 위해 시간 영역의 신호를 푸리에 변환을 통한 주파수 영역의 신호로 변환하여 처리한다.In addition, a system having a nonlinear model characteristic as shown in FIG. 3 is expressed using a matrix and a vector as shown in the following equation (5). At this time, since the region to be linearized at the time of model extraction is the center frequency adjacent channel, it is interpreted as a baseband equivalent circuit. In order to extract the model of FIG. 3, a signal in the time domain is converted into a signal in the frequency domain through Fourier transform and processed.

Figure 112008039570129-pat00019
Figure 112008039570129-pat00019

여기서, H1은 (2×2) 대각행렬을 나타내고, H2은 (2n×2n) 대각행렬을 나타내며, a는 (n×1)의 벡터를 나타낸다.Here, H 1 represents a (2 × 2) diagonal matrix, H 2 represents a (2n × 2n) diagonal matrix, and a represents an (n × 1) vector.

또한, H1 행렬에서

Figure 112008039570129-pat00020
는 주파수
Figure 112008039570129-pat00021
에 대한 입력 필터(Input Filter)의 전달함수를 나타내고, H2 행렬에서
Figure 112008039570129-pat00022
는 주파수
Figure 112008039570129-pat00023
에 대한 출력 필터(Out Filter)의 전달함수를 나타낸다.Also, in the H 1 matrix
Figure 112008039570129-pat00020
Frequency
Figure 112008039570129-pat00021
Represents the transfer function of the input filter to the H 2 matrix,
Figure 112008039570129-pat00022
Frequency
Figure 112008039570129-pat00023
Represents the transfer function of the output filter (OutFilter).

또한, a는 도 3에 도시된 'Wiener-Hammerstein' 모델에서 'Memoryless Nonlinear Function g(ㆍ)'를 나타내는 것으로서, 하기의 [수학식 6]과 같이 입력과 출력 신호에 대하여 'Taylor Series'의 형태로 표현된다.In addition, 'a' denotes 'Memoryless Nonlinear Function g (.)' In the 'Wiener-Hammerstein' model shown in FIG. 3 and is a form of 'Taylor Series' for input and output signals as shown in Equation (6) Lt; / RTI &gt;

Figure 112008039570129-pat00024
Figure 112008039570129-pat00024

여기서, x는 입력 신호에 대한 기저대역 등가 신호인 복소 포락선 신호를 나 타낸다.Where x represents the complex envelope signal, which is the baseband equivalent signal to the input signal.

제안하는 알고리즘은 위에서 정의된 시스템의 파라미터인 H1, H2, a 값을 효과적으로 추출하는 것이다. 이를 위해 하기의 [수학식 7]과 같은 행렬 T를 정의하고 이를 이용한다. 이때, 하기의 행렬 T는 ((2n-1)×n)의 크기를 갖는다.The proposed algorithm effectively extracts H 1 , H 2 , and a, which are the parameters of the system defined above. For this, a matrix T as shown in Equation (7) below is defined and used. At this time, the following matrix T has a size of ((2n-1) x n).

Figure 112008039570129-pat00025
Figure 112008039570129-pat00025

여기서, 행렬의 원소는 하기의 [수학식 8]과 같이 정의한다.Here, the elements of the matrix are defined by the following equation (8).

Figure 112008039570129-pat00026
Figure 112008039570129-pat00026

여기서,

Figure 112008039570129-pat00027
를 나타내고,
Figure 112008039570129-pat00028
를 나타내며,
Figure 112008039570129-pat00029
를 나타낸다.here,
Figure 112008039570129-pat00027
Lt; / RTI &gt;
Figure 112008039570129-pat00028
Lt; / RTI &gt;
Figure 112008039570129-pat00029
.

결국, 하기의 [수학식 9]가 성립한다.As a result, the following equation (9) holds.

Figure 112008039570129-pat00030
Figure 112008039570129-pat00030

여기서, (2n×2) 행렬 Γ는 하기의 [수학식 10]과 같이 정의한다.Here, the (2n × 2) matrix Γ is defined by the following equation (10).

Figure 112008039570129-pat00031
Figure 112008039570129-pat00031

상기 [수학식 9]에서 Y2 와 A 벡터는 전력증폭기의 입력과 출력 값으로서 이미 알고 있는 값이다. 따라서 이를 이용하여 행렬식에서 시스템 파라미터인

Figure 112013044758208-pat00032
,
Figure 112013044758208-pat00033
,
Figure 112013044758208-pat00034
를 순환적으로 추출한다.In Equation (9), Y 2 and A vector are known values as input and output values of the power amplifier. Therefore, it is possible to use the system parameter
Figure 112013044758208-pat00032
,
Figure 112013044758208-pat00033
,
Figure 112013044758208-pat00034
Is extracted cyclically.

도 4 는 본 발명에 따른 협대역 신호를 이용한 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터 추출 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a nonlinear model parameter extraction method of a wideband signal using a narrowband signal according to an embodiment of the present invention.

먼저, 비선형 모델 파라미터의 초기값을 설정한다(401). 이때, 시스템에 대한 협대역 신호(일예로, 투 톤 신호)의 주파수별 출력 측정값은 기 측정하여 저장하고 있다.First, an initial value of a nonlinear model parameter is set (401). At this time, the frequency-based output measurement value of the narrow-band signal (for example, two-tone signal) for the system is measured and stored.

이후, 상기 설정한 초기값을 이용하여 비선형 모델의 출력 예측값을 산출한다(402).Thereafter, an output predicted value of the nonlinear model is calculated using the set initial value (402).

이후, 상기 산출한 출력 예측값과 해당 주파수에 상응하는 출력 측정값의 오차가 임계치를 초과하는지 확인한다(403).Then, it is determined whether the error between the calculated output predicted value and an output measurement value corresponding to the frequency exceeds a threshold value (403).

상기 확인 결과(403), 임계치를 초과하면 상기 비선형 모델의 파라미터를 갱신한 후 상기 "402" 과정으로 진행한다(404).If the result of the check is 403, if the threshold value is exceeded, the parameter of the nonlinear model is updated, and the process proceeds to the step 402 (step 404).

상기 확인 결과(403), 임계치를 초과하지 않으면 상기 비선형 모델 파라미터 중에서 메모리리스 비선형 함수값(

Figure 112008039570129-pat00035
)이 바로 이전의 메모리리스 비선형 함수값(
Figure 112008039570129-pat00036
)과 동일한지 판단한다(405). 이때, 초기 단계에서는 이전에 산출한 메모리리스 비선형 함수값이 존재하지 않으므로 하기의 "407" 과정으로 진행한다.If the result of the check (403) is not exceeded, the memoryless nonlinear function value (
Figure 112008039570129-pat00035
) Is the previous memoryless nonlinear function value (
Figure 112008039570129-pat00036
(405). At this time, since the memoryless nonlinear function value previously calculated does not exist in the initial stage, the process proceeds to the step 407 described below.

상기 판단 결과(405), 동일하지 않으면 바로 이전에 추출한 메모리리스 비선형 함수값을 현재 추출한 메모리리스 비선형 함수값으로 대체하여 비선형 모델의 나머지 파라미터를 산출한 후 상기 "402" 과정으로 진행한다(406). 즉, 이전 주파수 대역에서 다시 비선형 모델의 파라미터를 추출한다.If the determination result is not the same as the determination result (405), the memoryless nonlinear function value extracted immediately before is replaced with the currently extracted memoryless nonlinear function value to calculate remaining parameters of the nonlinear model, and then the process proceeds to step 402 (step 406) . That is, the parameters of the nonlinear model are extracted again in the previous frequency band.

상기 판단 결과(404), 동일하면 상기 비선형 모델의 해당 파라미터를 저장한다(407).If the determination result is the same as the determination result (404), the corresponding parameter of the nonlinear model is stored (407).

이후, 투 톤 신호의 주파수가 광대역 신호의 주파수 범위를 초과하였는지 확인한다(408).Then, it is checked whether the frequency of the two-tone signal exceeds the frequency range of the wideband signal (408).

상기 확인 결과(408), 초과하지 않았으면 투 톤 신호의 주파수를 증가시키고, 상기 저장한 비선형 모델의 파라미터를 초기값으로 설정한 후 상기 "402" 과정으로 진행한다(409).If the result of the check is not more than 408, the frequency of the two-tone signal is increased, and the parameter of the stored nonlinear model is set to an initial value.

상기 확인 결과(408), 초과했으면 종료한다. 이때, 부가적으로 각 주파수별 비선형 모델의 파라미터를 보간한다(410). 즉, 이산 신호를 아날로그 신호와 같이 연결하여 선택하지 않은 주파수에 대한 비선형 모델의 파라미터를 추출한다.If the check result (408) is exceeded, the process is terminated. At this time, the parameters of the nonlinear model for each frequency are additionally interpolated (410). That is, a discrete signal is connected together with an analog signal to extract a parameter of a nonlinear model for a frequency that is not selected.

아울러, 투 톤 신호의 주파수가 광대역 신호의 주파수 범위를 초과했을 때 추출한 비선형 모델의 파라미터는 무시한다.In addition, the parameters of the extracted nonlinear model are ignored when the frequency of the two-tone signal exceeds the frequency range of the wideband signal.

이를 좀 더 상세히 살펴보기로 한다.Let's look at this in more detail.

이에 앞서 용어 설명을 하자면, v는 투 톤 신호의 주파수 변경을 나타내는 값으로서, 모델링하고자 하는 광대역 신호의 낮은 주파수 대역부터

Figure 112008039570129-pat00037
씩 증가하는 상태를 나타낸다. v=1인 경우가 가장 낮은 주파수 대역을 나타내고, v를 1씩 증가시키면서 입력된 투 톤 신호의 주파수를 변경한다. 이때, 주파수의 변경은 RF 전력증폭기의 비선형 특성에 의한 스펙트럼 'Regrowth'를 고려한 광대역 신호의 주파수 범위 내에서 이루어진다.V is a value representing the frequency change of the two-tone signal,
Figure 112008039570129-pat00037
Respectively. The case of v = 1 represents the lowest frequency band, and the frequency of the input two-tone signal is changed while increasing v by one. At this time, the frequency change is made within the frequency range of the wideband signal considering the spectrum 'Regrowth' due to the nonlinear characteristic of the RF power amplifier.

s는 시스템(비선형 모델) 파라미터 값을 추출하기 위한 반복(iteration) 횟수를 나타낸다. 정확한 파라미터 값을 추출하기 위해 반복 과정을 통하여 이전의 값을 업그레이드시킨다.s represents the number of iterations for extracting the system (non-linear model) parameter value. The previous value is upgraded through an iterative process to extract the correct parameter value.

따라서 v번째 입력 투 톤 신호에 대한 s번째의 반복 후의 파라미터 H1, H2, a의 예측값을

Figure 112013044758208-pat00038
,
Figure 112013044758208-pat00039
,
Figure 112013044758208-pat00040
로 표기한다.Therefore, the predicted values of the parameters H 1 , H 2 , a after the s-th iteration for the v-th input-
Figure 112013044758208-pat00038
,
Figure 112013044758208-pat00039
,
Figure 112013044758208-pat00040
.

먼저, v=1, s=0인 경우,

Figure 112013044758208-pat00041
,
Figure 112013044758208-pat00042
의 초기값으로 단위행렬을 설정한다. 그리고 A 와
Figure 112013044758208-pat00043
값을 이용하여
Figure 112013044758208-pat00044
행렬을 추출하고 최소좌승법을 이용하여
Figure 112013044758208-pat00045
(v=1인 주파수의 입력에 대하여 a의 첫 번째 예상값)를 추출한다.First, when v = 1 and s = 0,
Figure 112013044758208-pat00041
,
Figure 112013044758208-pat00042
The unit matrix is set as the initial value of the unit matrix. And A and
Figure 112013044758208-pat00043
Using the value
Figure 112013044758208-pat00044
The matrix is extracted and the least squares method is used
Figure 112013044758208-pat00045
(the first expected value of a for an input of frequency at v = 1).

그리고 추출된

Figure 112013044758208-pat00046
,
Figure 112013044758208-pat00047
,
Figure 112013044758208-pat00048
를 이용하여
Figure 112013044758208-pat00049
를 계산한다.And extracted
Figure 112013044758208-pat00046
,
Figure 112013044758208-pat00047
,
Figure 112013044758208-pat00048
Using
Figure 112013044758208-pat00049
.

일반적으로,

Figure 112008039570129-pat00050
는 추출된 파라미터
Figure 112008039570129-pat00051
,
Figure 112008039570129-pat00052
,
Figure 112008039570129-pat00053
을 통해 예측되는 출력 신호의 주파수 영역에서의 페이저 값으로서 하기의 [수학식 11]과 같이 구할 수 있다.Generally,
Figure 112008039570129-pat00050
Lt; / RTI &gt;
Figure 112008039570129-pat00051
,
Figure 112008039570129-pat00052
,
Figure 112008039570129-pat00053
Can be obtained as the phasor value in the frequency domain of the output signal predicted through the following equation (11).

Figure 112008039570129-pat00054
Figure 112008039570129-pat00054

여기서,

Figure 112008039570129-pat00055
는 Γ 행렬에 대하여 H1, a 대신 예측된 값
Figure 112008039570129-pat00056
,
Figure 112008039570129-pat00057
를 이용하여 구한 행렬이 된다.here,
Figure 112008039570129-pat00055
For the Γ matrix, H 1 , a instead of a predicted value
Figure 112008039570129-pat00056
,
Figure 112008039570129-pat00057
Is used as a matrix.

그리고 실제 측정한 출력 값의 페이저와 예측한 페이저 사이의 오차 벡터(

Figure 112013044758208-pat00058
)를 하기의 [수학식 12]와 같이 정의한다. 이때,
Figure 112013044758208-pat00059
는 2n×1 벡터이다.Then, the error vector between the phasor of the actually measured output value and the predicted phasor (
Figure 112013044758208-pat00058
) Is defined as &quot; (12) &quot; At this time,
Figure 112013044758208-pat00059
Is a 2n x 1 vector.

Figure 112008039570129-pat00060
Figure 112008039570129-pat00060

여기서, v=1, s=0인 경우

Figure 112008039570129-pat00061
이 된다.Here, when v = 1 and s = 0
Figure 112008039570129-pat00061
.

이후,

Figure 112008039570129-pat00062
와 임계치를 비교한다.after,
Figure 112008039570129-pat00062
And the threshold value.

상기 비교 결과, 임계치보다 크면 v=1인 상태에서 s값을 1로 증가시키고,

Figure 112014054385868-pat00063
,
Figure 112014054385868-pat00064
,
Figure 112014054385868-pat00065
를 업데이트한다.As a result of the comparison, if the value is greater than the threshold value, the value of s is increased to 1 in the state of v = 1,
Figure 112014054385868-pat00063
,
Figure 112014054385868-pat00064
,
Figure 112014054385868-pat00065
Lt; / RTI &gt;

즉, 우선

Figure 112014054385868-pat00066
의 대각 행렬 성분을 하기의 [수학식 13]을 통해 업데이트한다.That is,
Figure 112014054385868-pat00066
Is updated through the following equation (13). &Quot; (13) &quot;

Figure 112008039570129-pat00067
Figure 112008039570129-pat00067

여기서, s는 몇 번째 순환에 해당하는지를 나타내는 인덱스이며, (ㆍ)m,m는 주어진 행렬에서 m번째 행과 열에 있는 원소를 의미하며, (ㆍ)m은 벡터에서 m번째 행에 있는 원소를 의미한다.() M, m means an element in the m-th row and column in a given matrix, and () m denotes an element in the m-th row in the vector. do.

그리고

Figure 112013044758208-pat00068
의 관계식을 이용하여, 이를 만족시키는
Figure 112013044758208-pat00069
,
Figure 112013044758208-pat00070
를 찾아내고,
Figure 112013044758208-pat00071
로부터
Figure 112013044758208-pat00072
를 찾아낸다.And
Figure 112013044758208-pat00068
, We use the relational expression
Figure 112013044758208-pat00069
,
Figure 112013044758208-pat00070
, &Lt; / RTI &gt;
Figure 112013044758208-pat00071
from
Figure 112013044758208-pat00072
.

즉, v=1, s=1인 경우에 대하여

Figure 112008039570129-pat00073
,
Figure 112008039570129-pat00074
를 찾아내고, 이를 이용하여 다시 출력의 페이저 값
Figure 112008039570129-pat00075
Figure 112008039570129-pat00076
를 계산한다.That is, when v = 1 and s = 1
Figure 112008039570129-pat00073
,
Figure 112008039570129-pat00074
And using this, the pager value of the output again
Figure 112008039570129-pat00075
And
Figure 112008039570129-pat00076
.

이후,

Figure 112008039570129-pat00077
와 임계치의 크기를 비교한다.after,
Figure 112008039570129-pat00077
And the size of the threshold value.

이때, 오차 값의 크기가 임계치를 초과하면 다시 s=2로 증가시켜서 진행한다.At this time, when the magnitude of the error value exceeds the threshold value, it is increased again to s = 2.

반면, 오차 값이 임계치를 초과하지 않으면 파라미터 값으로 잠정적으로 확정하고,

Figure 112008039570129-pat00078
와 같이 표기한다.On the other hand, if the error value does not exceed the threshold value,
Figure 112008039570129-pat00078
As shown in Fig.

이후, v=1에서 v=2로 변경하여 진행한다. 즉, 하기의 [수학식 14]와 같이 입력 투 톤 신호의 주파수 값을 v=1인 경우에 대해서

Figure 112008039570129-pat00079
씩 증가시킨 후 비선형 모델의 파라미터를 추출한다.Thereafter, the process proceeds from v = 1 to v = 2. That is, when the frequency value of the input to-tone signal is v = 1 as in Equation (14) below,
Figure 112008039570129-pat00079
And then the parameters of the nonlinear model are extracted.

Figure 112008039570129-pat00080
Figure 112008039570129-pat00080

이때, v+1 번째 신호에 대한 초기값

Figure 112014054385868-pat00081
으로 이전의 수렴 값인
Figure 112014054385868-pat00082
을 이용함으로써 수렴 속도를 향상시킬 수 있다. 즉, v=2인 경우에 대한 초기값으로
Figure 112014054385868-pat00083
을 이용하여 에러의 크기가 주어진 임계치를 초과하지 않는
Figure 112014054385868-pat00084
를 추출한다.At this time, the initial value for the (v + 1)
Figure 112014054385868-pat00081
The previous convergence value
Figure 112014054385868-pat00082
The convergence speed can be improved. That is, as an initial value for the case of v = 2
Figure 112014054385868-pat00083
RTI ID = 0.0 &gt; error &lt; / RTI &gt; does not exceed a given threshold
Figure 112014054385868-pat00084
.

이후,

Figure 112008039570129-pat00085
를 만족하는지 확인한다.after,
Figure 112008039570129-pat00085
Is satisfied.

이를 만족하지 않는 경우, v값을 하나 낮추어 새로운 수렴값을 찾아주는 과정을 되풀이한다.If this is not the case, repeat the process of finding a new convergence value by lowering the value of v by one.

예를 들어, v=1인 경우 s번 반복하여 수렴(오차가 임계치 이하)했을 때의 파라미터가

Figure 112008039570129-pat00086
라고 하고, v=2인 경우 s번 반복하여 수렴했을 때의 파라미터가
Figure 112008039570129-pat00087
라고 하자.For example, when v = 1, the parameter when the convergence (the error is below the threshold value) is repeated s times
Figure 112008039570129-pat00086
, And when v = 2, the parameter when it converges repeatedly s times
Figure 112008039570129-pat00087
Let's say.

이때, v=2인 경우에 있어서

Figure 112008039570129-pat00088
=
Figure 112008039570129-pat00089
인지 확인하여 동일하지 않은 경우, v=1로 되돌아가
Figure 112008039570129-pat00090
Figure 112008039570129-pat00091
로 대체한 후 나머지 파라미터를 다시 산출한 후 이후의 과정을 수행한다. 일반적으로, v=3까지만 동일하면 그 이후의 값은 대체로 동일하다.At this time, when v = 2
Figure 112008039570129-pat00088
=
Figure 112008039570129-pat00089
If it is not the same, v = 1 is returned
Figure 112008039570129-pat00090
To
Figure 112008039570129-pat00091
And the remaining parameters are calculated again, and the subsequent steps are performed. Generally, if v = 3 is the same, the values thereafter are generally the same.

이러한 과정은 모든 주파수 영역에서 동일한 특성을 가지는 g(ㆍ) 함수의 계수값을 추출하기 위함이다.This process is performed to extract the coefficient values of the g () function having the same characteristics in all frequency domains.

도 5 는 본 발명에 따른 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터를 이용한 전치 왜곡 장치의 일실시예 구성도이다.5 is a block diagram of a predistortion apparatus using nonlinear model parameters of a wideband signal according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터를 이용한 전치 왜곡 장치는, 광대역 신호의 주파수 범위 내에서 주파수가 일정하게 증가하는 협대역 투 톤 신호를 생성하기 위한 신호 생성부(51), 상기 신호 생성부(51)에서 생성한 협대역 투 톤 신호를 이용하여 비선형 모델의 파라미터를 추출하되, 바로 이전에 추출한 파라미터를 현재의 초기값으로 설정하여 비선형 모델의 파라미터를 추출하기 위한 디지털 신호 처리부(52), 및 상기 디지털 신호 처리부(52)에서 추출한 비선형 모델 파라미터들의 역함수를 구한 후 이를 이용하여 입력신호를 전치 왜곡하기 위한 전치 왜곡부(53)를 포함한다.5, a predistortion apparatus using nonlinear model parameters of a wideband signal according to the present invention includes a signal generation unit for generating a narrowband two-tone signal whose frequency is constantly increased within a frequency range of a wideband signal, The parameters of the nonlinear model are extracted using the narrowband two-tone signal generated by the signal generation unit 51, and the parameter extracted immediately before is set as the current initial value to extract the parameters of the nonlinear model And a predistortion unit 53 for predicting the inverse function of the nonlinear model parameters extracted by the digital signal processing unit 52 and predistorting the input signal using the inverse function.

부가적으로, 상기 디지털 신호 처리부(52)에서 추출한 비선형 모델의 파라미터들을 보간하기 위한 보간부를 더 포함한다.In addition, the apparatus further includes an interpolator for interpolating the parameters of the nonlinear model extracted by the digital signal processor 52.

여기서, 상기 디지털 신호 처리부(52)는, 초기값을 이용하여 산출한 비선형 모델의 출력 예측값과 투 톤 신호를 이용하여 측정한 비선형 모델의 출력 측정값 간(間)의 오차를 산출하기 위한 오차 산출기(521), 상기 오차 산출기(521)에서 산출한 오차가 임계치를 초과하지 않음에 따라 상기 비선형 모델의 해당 파라미터를 저장하기 위한 파라미터 저장기(522), 및 상기 투 톤 신호의 주파수가 광대역 신호의 주파수 범위를 초과하지 않음에 따라 상기 투 톤 신호의 주파수를 증가시킨 후, 상기 저장한 비선형 모델의 파라미터를 초기값으로 설정하여 상기 비선형 모델의 파라미터를 추출하기 위한 파라미터 추출기(523)를 포함한다.Here, the digital signal processor 52 calculates the error between the output predicted value of the nonlinear model calculated using the initial value and the output measured value of the nonlinear model measured using the two-tone signal A parameter storage 522 for storing a corresponding parameter of the nonlinear model as the error calculated by the error calculator 521 does not exceed a threshold value, And a parameter extractor 523 for increasing the frequency of the two-tone signal as the frequency of the signal is not exceeded and then extracting the parameters of the nonlinear model by setting the parameters of the stored nonlinear model as initial values do.

또한, 상기 전치 왜곡부(53)는 'Wiener Hammerstein' 구조를 가지며, 이때 입력 주파수 응답특성은 추출된

Figure 112008039570129-pat00092
의 역함수에 해당하며, 출력 주파수 응답특성은 추출된
Figure 112008039570129-pat00093
의 역함수에 해당한다. 또한, 중간의 비선형함수는 g(ㆍ)의 비선형을 보상할 수 있는 구조(역함수)를 가지도록 설계된다.In addition, the predistorter 53 has a Wiener Hammerstein structure in which the input frequency response characteristic is extracted
Figure 112008039570129-pat00092
And the output frequency response characteristic corresponds to the inverse function of the extracted
Figure 112008039570129-pat00093
. &Lt; / RTI &gt; In addition, the intermediate nonlinear function is designed to have a structure (inverse function) that can compensate for the nonlinearity of g ().

도 6 은 본 발명에 따른 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터를 이용한 전치 왜곡 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a predistortion method using nonlinear model parameters of a wideband signal according to an embodiment of the present invention.

먼저, 광대역 신호의 주파수 범위 내에서 주파수가 일정하게 증가하는 협대역 투 톤 신호를 생성한다(601).First, a narrow-band two-tone signal in which a frequency is constantly increased within a frequency range of a wideband signal is generated (601).

이후, 상기 생성한 협대역 투 톤 신호를 이용하여 비선형 모델의 파라미터를 추출하되, 바로 이전에 추출한 파라미터를 현재의 초기값으로 설정하여 비선형 모델의 파라미터를 추출한다(602).Next, parameters of the nonlinear model are extracted by using the generated narrowband two-tone signal, and parameters of the nonlinear model are extracted by setting the extracted parameters to the current initial values (602).

즉, 제 1 초기값을 이용하여 산출한 비선형 모델의 출력 예측값과 투 톤 신호를 이용하여 측정한 비선형 모델의 출력 측정값 간(間)의 오차를 산출하고, 상기 산출한 오차가 임계치를 초과하지 않음에 따라 상기 비선형 모델의 해당 파라미터를 저장하며, 상기 투 톤 신호의 주파수가 광대역 신호의 주파수 범위를 초과하지 않음에 따라 상기 투 톤 신호의 주파수를 증가시킨 후, 상기 저장한 비선형 모델의 파라미터를 제 2 초기값으로 설정하여 상기 비선형 모델의 파라미터를 추출한다.That is, an error between the output predicted value of the nonlinear model calculated using the first initial value and the output measured value of the nonlinear model measured using the two-tone signal is calculated, and if the calculated error does not exceed the threshold value And the frequency of the two-tone signal does not exceed the frequency range of the wide-band signal, the frequency of the two-tone signal is increased, and the parameters of the stored non-linear model are stored And sets the second initial value to extract the parameters of the nonlinear model.

이후, 상기 추출한 비선형 모델 파라미터들의 역함수를 구한 후 이를 이용하 여 입력신호를 전치 왜곡한다(603).Thereafter, an inverse function of the extracted nonlinear model parameters is obtained, and the input signal is predistorted using the inverse function (603).

한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.Meanwhile, the method of the present invention as described above can be written in a computer program. And the code and code segments constituting the program can be easily deduced by a computer programmer in the field. In addition, the created program is stored in a computer-readable recording medium (information storage medium), and is read and executed by a computer to implement the method of the present invention. And the recording medium includes all types of recording media readable by a computer.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. The present invention is not limited to the drawings.

본 발명은 디지털 전치 왜곡 등에 이용될 수 있다.The present invention can be used for digital predistortion and the like.

도 1 은 종래의 디지털 전치 왜곡 장치의 일실시예 구성도,1 is a configuration diagram of a conventional digital predistorter;

도 2 는 본 발명에 따른 협대역 신호를 이용한 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터 추출 방법에 대한 일실시예 설명도,2 is a diagram for explaining an embodiment of a nonlinear model parameter extraction method of a wideband signal using a narrowband signal according to the present invention.

도 3 은 본 발명에 이용되는 'Wiener-Hammerstein' 모델의 일실시예 구조도,FIG. 3 is a structure diagram of an embodiment of a 'Wiener-Hammerstein' model used in the present invention,

도 4 는 본 발명에 따른 협대역 신호를 이용한 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터 추출 방법에 대한 일실시예 흐름도,FIG. 4 is a flowchart illustrating a nonlinear model parameter extraction method of a wideband signal using a narrowband signal according to an embodiment of the present invention.

도 5 는 본 발명에 따른 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터를 이용한 전치 왜곡 장치의 일실시예 구성도,5 is a block diagram of a predistorter using nonlinear model parameters of a wideband signal according to an embodiment of the present invention.

도 6 은 본 발명에 따른 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터를 이용한 전치 왜곡 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a predistortion method using nonlinear model parameters of a wideband signal according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

51 : 신호 생성부 52: 디지털 신호 처리부51: Signal generator 52: Digital signal processor

53 : 전치 왜곡부53: Predistortion section

Claims (21)

광대역 신호의 비선형 모델 파라미터 추출 방법에 있어서,A method for extracting a nonlinear model parameter of a wideband signal, 광대역 신호의 주파수 대역 내에서 협대역의 투 톤 신호를 생성하는 단계; 및Generating a narrow-band two-tone signal within a frequency band of a wideband signal; And 상기 생성한 투 톤 신호의 주파수를 변경해 가면서 비선형 모델의 파라미터를 추출하되, 바로 이전에 추출한 파라미터를 현재의 초기값으로 설정하여 비선형 모델의 파라미터를 추출하는 단계를 포함하되,Extracting a parameter of the nonlinear model while changing the frequency of the generated two-tone signal, and extracting a parameter of the nonlinear model by setting a parameter extracted immediately before as a current initial value, 상기 비선형 모델의 파라미터를 추출하는 단계는,The step of extracting the parameters of the non- 제 1 초기값을 이용하여 산출한 비선형 모델의 출력 예측값과 투 톤 신호를 이용하여 측정한 비선형 모델의 출력 측정값 간(間)의 오차를 산출하는 단계;Calculating an error between an output predicted value of the nonlinear model calculated using the first initial value and an output measured value of the nonlinear model measured using the two-tone signal; 상기 산출한 오차가 임계치를 초과하지 않음에 따라 비선형 모델의 해당 파라미터를 저장하는 단계; 및Storing the corresponding parameter of the nonlinear model as the calculated error does not exceed the threshold value; And 투 톤 신호의 주파수가 광대역 신호의 주파수 범위를 초과하지 않음에 따라 투 톤 신호의 주파수를 증가시킨 후, 상기 저장한 비선형 모델의 파라미터를 제 2 초기값으로 설정하여 비선형 모델의 파라미터를 추출하는 단계A step of increasing the frequency of the two-tone signal as the frequency of the two-tone signal does not exceed the frequency range of the wideband signal, and then setting the parameter of the stored nonlinear model as a second initial value to extract the parameters of the non- 를 포함하는 협대역 신호를 이용한 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터 추출 방법.A method for extracting a nonlinear model parameter of a wideband signal using a narrowband signal. 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터 추출 방법에 있어서,A method for extracting a nonlinear model parameter of a wideband signal, 제 1 초기값을 이용하여 산출한 비선형 모델의 출력 예측값과 투 톤 신호를 이용하여 측정한 비선형 모델의 출력 측정값 간(間)의 오차를 산출하는 단계;Calculating an error between an output predicted value of the nonlinear model calculated using the first initial value and an output measured value of the nonlinear model measured using the two-tone signal; 상기 산출한 오차가 임계치를 초과하지 않음에 따라 비선형 모델의 해당 파라미터를 저장하는 단계; 및Storing the corresponding parameter of the nonlinear model as the calculated error does not exceed the threshold value; And 투 톤 신호의 주파수가 광대역 신호의 주파수 범위를 초과하지 않음에 따라 투 톤 신호의 주파수를 증가시킨 후, 상기 저장한 비선형 모델의 파라미터를 제 2 초기값으로 설정하여 비선형 모델의 파라미터를 추출하는 단계A step of increasing the frequency of the two-tone signal as the frequency of the two-tone signal does not exceed the frequency range of the wideband signal, and then setting the parameter of the stored nonlinear model as a second initial value to extract the parameters of the non- 를 포함하는 협대역 신호를 이용한 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터 추출 방법.A method for extracting a nonlinear model parameter of a wideband signal using a narrowband signal. 제 2 항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 오차를 산출하는 단계는,Wherein the calculating the error comprises: 비선형 모델 파라미터의 제 1 초기값을 설정받는 단계;Setting a first initial value of a nonlinear model parameter; 상기 설정받은 제 1 초기값을 이용하여 비선형 모델의 출력 예측값을 산출하는 단계; 및Calculating an output predicted value of the nonlinear model using the set initial value; And 상기 산출한 출력 예측값과 해당 주파수에 상응하는 출력 측정값의 오차를 산출하는 단계Calculating an error between the calculated output predicted value and an output measured value corresponding to the frequency, 를 포함하는 협대역 신호를 이용한 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터 추출 방법.A method for extracting a nonlinear model parameter of a wideband signal using a narrowband signal. 제 2 항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 파라미터를 저장하는 단계는,Wherein the step of storing the parameter comprises: 상기 산출한 오차가 임계치를 초과하는지 확인하는 단계;Determining whether the calculated error exceeds a threshold value; 상기 확인 결과, 상기 임계치를 초과하면 비선형 모델의 파라미터를 갱신한 후 상기 오차를 산출하는 단계로 진행하는 파라미터 갱신 단계;A parameter updating step of updating the parameter of the nonlinear model and calculating the error when the threshold value is exceeded; 상기 확인 결과, 상기 임계치를 초과하지 않으면 비선형 모델 파라미터 중에서 비선형 함수값이 바로 이전의 비선형 함수값과 동일한지 판단하는 단계;Determining whether the nonlinear function value of the nonlinear model parameters is equal to the immediately preceding nonlinear function value if the threshold is not exceeded; 상기 판단 결과, 동일하지 않으면 바로 이전에 추출한 비선형 함수값을 현재 추출한 비선형 함수값으로 대체하여 비선형 모델의 나머지 파라미터를 산출한 후 상기 오차를 산출하는 단계로 진행하는 단계; 및Calculating a residual parameter of the nonlinear model by replacing the nonlinear function value extracted immediately before with the currently extracted nonlinear function value if the result of the determination is not the same; And 상기 판단 결과, 동일하면 상기 산출한 비선형 모델의 파라미터를 저장하는 단계As a result of the determination, if the same is true, the step of storing the calculated parameter of the nonlinear model 를 포함하는 협대역 신호를 이용한 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터 추출 방법.A method for extracting a nonlinear model parameter of a wideband signal using a narrowband signal. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,5. The method according to any one of claims 2 to 4, 상기 추출한 비선형 모델의 파라미터들을 보간하는 단계Interpolating the parameters of the extracted nonlinear model 를 더 포함하는 협대역 신호를 이용한 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터 추출 방법.And extracting a nonlinear model parameter of the wideband signal using the narrowband signal. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, 상기 제 1 초기값은,The first initial value is a value 단위행렬인, 협대역 신호를 이용한 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터 추출 방법.A nonlinear model parameter extraction method of a wideband signal using a narrowband signal, which is a unitary matrix. 제 3 항 또는 제 6 항에 있어서,The method according to claim 3 or 6, 상기 출력 예측값은,The output predicted value is a value 주파수 영역에서의 페이저(Phasor) 값인, 협대역 신호를 이용한 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터 추출 방법.A method for extracting a nonlinear model parameter of a wideband signal using a narrowband signal, the phasor value in the frequency domain. 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터를 이용한 전치 왜곡 장치에 있어서,A predistortion apparatus using nonlinear model parameters of a wideband signal, 광대역 신호의 주파수 범위 내에서 주파수가 일정하게 증가하는 협대역 투 톤 신호를 생성하기 위한 신호 생성수단;Signal generating means for generating a narrow-band, two-tone signal whose frequency is constantly increased within a frequency range of a wideband signal; 상기 신호 생성수단에서 생성한 협대역 투 톤 신호를 이용하여 비선형 모델의 파라미터를 추출하되, 바로 이전에 추출한 파라미터를 현재의 초기값으로 설정하여 비선형 모델의 파라미터를 추출하기 위한 디지털 신호 처리수단; 및A digital signal processing means for extracting a parameter of a nonlinear model using the narrowband two-tone signal generated by the signal generation means, and setting a parameter extracted immediately before as a current initial value to extract a parameter of the nonlinear model; And 상기 디지털 신호 처리수단에서 추출한 비선형 모델 파라미터들의 역함수를 구하여 입력신호를 전치 왜곡하기 위한 전치 왜곡수단을 포함하되,And predistortion means for predicting the inverse of nonlinear model parameters extracted by the digital signal processing means and predistorting the input signal, 상기 디지털 신호 처리수단은,Wherein the digital signal processing means comprises: 제 1 초기값을 이용하여 산출한 비선형 모델의 출력 예측값과 투 톤 신호를 이용하여 측정한 비선형 모델의 출력 측정값 간(間)의 오차를 산출하기 위한 오차 산출수단;An error calculating means for calculating an error between the output predicted value of the nonlinear model calculated using the first initial value and the output measured value of the nonlinear model measured using the two-tone signal; 상기 오차 산출수단에서 산출한 오차가 임계치를 초과하지 않음에 따라 비선형 모델의 해당 파라미터를 저장하기 위한 파라미터 저장수단; 및Parameter storing means for storing the corresponding parameter of the nonlinear model as the error calculated by the error calculating means does not exceed the threshold value; And 투 톤 신호의 주파수가 광대역 신호의 주파수 범위를 초과하지 않음에 따라 투 톤 신호의 주파수를 증가시킨 후, 상기 저장한 비선형 모델의 파라미터를 제 2 초기값으로 설정하여 비선형 모델의 파라미터를 추출하기 위한 파라미터 추출수단To increase the frequency of the two-tone signal as the frequency of the two-tone signal does not exceed the frequency range of the wideband signal, and to set the parameter of the stored nonlinear model as the second initial value to extract the parameters of the non- Parameter extracting means 을 포함하는 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터를 이용한 전치 왜곡 장치.And a nonlinear model parameter of the wideband signal. 제 8 항에 있어서,9. The method of claim 8, 상기 디지털 신호 처리수단에서 추출한 비선형 모델의 파라미터들을 보간하기 위한 보간수단An interpolation means for interpolating the parameters of the nonlinear model extracted by the digital signal processing means, 을 더 포함하는 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터를 이용한 전치 왜곡 장치.And a nonlinear model parameter of the wideband signal. 삭제delete 제 8 항에 있어서,9. The method of claim 8, 상기 제 1 초기값은,The first initial value is a value 단위행렬인, 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터를 이용한 전치 왜곡 장치.A predistortion unit using a nonlinear model parameter of a wideband signal, which is a unitary matrix. 제 11 항에 있어서,12. The method of claim 11, 상기 출력 예측값은,The output predicted value is a value 주파수 영역에서의 페이저(Phasor) 값인, 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터를 이용한 전치 왜곡 장치.A predistortion device using a nonlinear model parameter of a wideband signal that is a phasor value in the frequency domain. 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터를 이용한 전치 왜곡 방법에 있어서,In a predistortion method using nonlinear model parameters of a wideband signal, 광대역 신호의 주파수 범위 내에서 주파수가 일정하게 증가하는 협대역 투 톤 신호를 생성하는 단계;Generating a narrowband tone signal in which the frequency is constantly increasing within a frequency range of a wideband signal; 상기 생성한 협대역 투 톤 신호를 이용하여 비선형 모델의 파라미터를 추출하되, 바로 이전에 추출한 파라미터를 현재의 초기값으로 설정하여 비선형 모델의 파라미터를 추출하는 단계; 및Extracting a parameter of the nonlinear model using the generated narrowband two-tone signal, setting a parameter extracted immediately before as a current initial value, and extracting a parameter of the nonlinear model; And 상기 추출한 비선형 모델 파라미터들의 역함수를 구하여 입력신호를 전치 왜곡하는 단계를 포함하되,And predistorting the input signal by obtaining an inverse function of the extracted nonlinear model parameters, 상기 비선형 모델의 파라미터 추출 단계는,The parameter extracting step of the non- 제 1 초기값을 이용하여 산출한 비선형 모델의 출력 예측값과 투 톤 신호를 이용하여 측정한 비선형 모델의 출력 측정값 간(間)의 오차를 산출하는 단계;Calculating an error between an output predicted value of the nonlinear model calculated using the first initial value and an output measured value of the nonlinear model measured using the two-tone signal; 상기 산출한 오차가 임계치를 초과하지 않음에 따라 상기 비선형 모델의 해당 파라미터를 저장하는 단계; 및Storing the corresponding parameter of the nonlinear model as the calculated error does not exceed a threshold value; And 상기 투 톤 신호의 주파수가 광대역 신호의 주파수 범위를 초과하지 않음에 따라 상기 투 톤 신호의 주파수를 증가시킨 후, 상기 저장한 비선형 모델의 파라미터를 제 2 초기값으로 설정하여 상기 비선형 모델의 파라미터를 추출하는 단계The frequency of the two-tone signal is increased as the frequency of the two-tone signal does not exceed the frequency range of the wideband signal, and then the parameter of the stored nonlinear model is set as a second initial value, Step of extracting 를 포함하는 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터를 이용한 전치 왜곡 방법.And a nonlinear model parameter of the wideband signal. 삭제delete 제 13 항에 있어서,14. The method of claim 13, 상기 오차를 산출하는 단계는,Wherein the calculating the error comprises: 비선형 모델 파라미터의 제 1 초기값을 설정받는 단계;Setting a first initial value of a nonlinear model parameter; 상기 설정받은 제 1 초기값을 이용하여 비선형 모델의 출력 예측값을 산출하는 단계; 및Calculating an output predicted value of the nonlinear model using the set initial value; And 상기 산출한 출력 예측값과 해당 주파수에 상응하는 출력 측정값의 오차를 산출하는 단계Calculating an error between the calculated output predicted value and an output measured value corresponding to the frequency, 를 포함하는 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터를 이용한 전치 왜곡 방법.And a nonlinear model parameter of the wideband signal. 제 13 항에 있어서,14. The method of claim 13, 상기 파라미터를 저장하는 단계는,Wherein the step of storing the parameter comprises: 상기 산출한 오차가 임계치를 초과하는지 확인하는 단계;Determining whether the calculated error exceeds a threshold value; 상기 확인 결과, 상기 임계치를 초과하면 비선형 모델의 파라미터를 갱신한 후 상기 오차를 산출하는 단계로 진행하는 파라미터 갱신 단계;A parameter updating step of updating the parameter of the nonlinear model and calculating the error when the threshold value is exceeded; 상기 확인 결과, 상기 임계치를 초과하지 않으면 비선형 모델 파라미터 중에서 비선형 함수값이 바로 이전의 비선형 함수값과 동일한지 판단하는 단계;Determining whether the nonlinear function value of the nonlinear model parameters is equal to the immediately preceding nonlinear function value if the threshold is not exceeded; 상기 판단 결과, 동일하지 않으면 바로 이전에 추출한 비선형 함수값을 현재 추출한 비선형 함수값으로 대체하여 비선형 모델의 나머지 파라미터를 산출한 후 상기 오차를 산출하는 단계로 진행하는 단계; 및Calculating a residual parameter of the nonlinear model by replacing the nonlinear function value extracted immediately before with the currently extracted nonlinear function value if the result of the determination is not the same; And 상기 판단 결과, 동일하면 상기 산출한 비선형 모델의 파라미터를 저장하는 단계As a result of the determination, if the same is true, the step of storing the calculated parameter of the nonlinear model 를 포함하는 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터를 이용한 전치 왜곡 방법.And a nonlinear model parameter of the wideband signal. 제 13 항, 제 15 항 및 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 13, 15 and 16, 상기 추출한 비선형 모델의 파라미터들을 보간하는 단계Interpolating the parameters of the extracted nonlinear model 를 더 포함하는 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터를 이용한 전치 왜곡 방법.And a nonlinear model parameter of the wideband signal. 제 13 항 또는 제 15 항에 있어서,16. The method according to claim 13 or 15, 상기 제 1 초기값은,The first initial value is a value 단위행렬인, 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터를 이용한 전치 왜곡 방법.A predistortion method using a nonlinear model parameter of a wideband signal, which is a unitary matrix. 제 18 항에 있어서,19. The method of claim 18, 상기 출력 예측값은,The output predicted value is a value 주파수 영역에서의 페이저(Phasor) 값인, 광대역 신호의 비선형 모델 파라미터를 이용한 전치 왜곡 방법.A method of predistortion using a nonlinear model parameter of a broadband signal, the phasor value in the frequency domain. 삭제delete 삭제delete
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JP2002135063A (en) * 2000-10-24 2002-05-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Predistortion compensating circuit

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