KR102550079B1 - An apparatur for compensation of nonlinearly distorted signals caused by power amplifiers based on deep learning and method thereof - Google Patents

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Abstract

전력 증폭기의 비선형 왜곡에 대한 보상 방법이 제공된다. 방법은, 송신 장치로부터 전력 증폭기 (Power Amplifier) 를 기반으로 증폭된 신호를 수신하는 단계 및 인공 신경망 기반의 비선형 왜곡 보상 모델을 이용하여 수신된 신호에 대응하는 전력 증폭기의 입력 신호를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. A compensation method for nonlinear distortion of a power amplifier is provided. The method includes receiving a signal amplified based on a power amplifier from a transmitting device and determining an input signal of the power amplifier corresponding to the received signal using a nonlinear distortion compensation model based on an artificial neural network. can include

Figure R1020210004896
Figure R1020210004896

Description

딥러닝 기반의 전력 증폭기의 비선형 왜곡에 대한 보상 방법 및 장치{AN APPARATUR FOR COMPENSATION OF NONLINEARLY DISTORTED SIGNALS CAUSED BY POWER AMPLIFIERS BASED ON DEEP LEARNING AND METHOD THEREOF}Compensation method and apparatus for nonlinear distortion of power amplifier based on deep learning

본 발명은 전력 증폭기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전력 증폭기의 비선형 왜곡을 보상하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a power amplifier, and more particularly to an apparatus and method for compensating for nonlinear distortion of a power amplifier.

직교 주파수 분할 다중화 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, ODFM) 는 다중 캐리어 변조 방식 (multi-carrier modulation) 의 일종으로서, 직렬로 입력되는 심볼들의 열을 N 블록 단위의 병렬 형태로 변환한 후, 각 원소 심볼을 상호 직교성을 갖는 부반송파 (subcarrier) 로 변조시켜 이들을 각각 더하여 전송할 수 있다. OFDM은 무선 통신 환경에서 발생하는 다중 경로 페이딩에 강하고, 고속의 데이터 전송이 가능하다는 장점으로 인하여 점점 더 그 적용 영역을 넓히고 있다. Orthogonal Frequency Division Multiplexing (ODFM) is a type of multi-carrier modulation. After converting a sequence of symbols input serially into a parallel form in units of N blocks, each element symbol is It can be transmitted by modulating subcarriers having mutual orthogonality and adding them respectively. OFDM is gradually expanding its application area due to the advantages of being resistant to multi-path fading occurring in a wireless communication environment and enabling high-speed data transmission.

다만, OFDM 신호는 비교적 높은 PAPR (Peak-to-Average Power Ratio) 을 가지고, 이는 전력 증폭기에 대해 큰 입력 전력 백-오프 (input power back-off) 를 요구하게 되어 전력 증폭기의 효율을 급격히 감소시킨다. 특히 이는 저전력 소모를 요구하는 IoT (Internet-of-Things) 디바이스들 및/또는 항공 통신망 (aerial communication network) 의 UAV (unmanned aerial vehicles) 에 있어서 매우 중요한 기술적 이슈이다. However, the OFDM signal has a relatively high peak-to-average power ratio (PAPR), which requires a large input power back-off for the power amplifier, which drastically reduces the efficiency of the power amplifier. . In particular, this is a very important technical issue for Internet-of-Things (IoT) devices requiring low power consumption and/or unmanned aerial vehicles (UAVs) of an aerial communication network.

한국 등록특허공보 제 10-1679230 호 ("전력 증폭기의 비선형 특성을 보상하는 다항식 디지털 전치왜곡 장치 및 그 방법", 서강대학교산학협력단)Korean Patent Registration No. 10-1679230 ("Polynomial digital predistortion device and method for compensating nonlinear characteristics of power amplifier", Sogang University Industry-University Cooperation Foundation)

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은, 무선 신호의 수신단에서 인공 신경망을 기반으로 전력 증폭기의 비선형 왜곡을 보상하도록 함으로써 송신단에 부가적인 연산 절차를 요구하지 않고 수신단에서도 종래 반복 기반 보상 기법에 비해 저감된 연산 부하를 통해서도 효율적으로 전력 증폭기의 비선형 왜곡을 보상할 수 있는 방법을 제공하는 것이다. One object of the present invention to solve the above problems is to compensate for nonlinear distortion of a power amplifier based on an artificial neural network in a receiving end of a wireless signal, so that an additional calculation procedure is not required in a transmitting end and a conventional repetition-based compensation technique is performed in a receiving end. It is to provide a method capable of efficiently compensating for nonlinear distortion of a power amplifier even with a reduced computational load compared to the above.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 무선 신호의 수신단에서 인공 신경망을 기반으로 전력 증폭기의 비선형 왜곡을 보상하도록 함으로써 송신단에 부가적인 연산 절차를 요구하지 않고 수신단에서도 종래 반복 기반 보상 기법에 비해 저감된 연산 부하를 통해서도 효율적으로 전력 증폭기의 비선형 왜곡을 보상할 수 있는 장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention to solve the above problems is to compensate for nonlinear distortion of a power amplifier based on an artificial neural network at a receiving end of a wireless signal, so that an additional calculation procedure is not required at the transmitting end and a conventional repetition-based compensation technique is performed at the receiving end. An object of the present invention is to provide a device capable of efficiently compensating for nonlinear distortion of a power amplifier even with a reduced computational load compared to the above.

다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.However, the problem to be solved by the present invention is not limited thereto, and may be expanded in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 증폭기의 비선형 왜곡에 대한 보상 방법은, 컴퓨터의 프로세서에 의해 수행되고, 상기 방법은, 송신 장치로부터, 전력 증폭기 (Power Amplifier) 를 기반으로 증폭된 신호를 수신하는 단계; 및 인공 신경망 기반의 비선형 왜곡 보상 모델을 이용하여, 상기 수신된 신호에 대응하는 상기 전력 증폭기의 입력 신호를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. A method for compensating for nonlinear distortion of a power amplifier according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is performed by a processor of a computer, and the method is based on a power amplifier from a transmission device. Receiving the amplified signal with; and determining an input signal of the power amplifier corresponding to the received signal by using an artificial neural network-based nonlinear distortion compensation model.

일 측면에 따르면, 상기 송신 장치로부터의 신호는, 직교 주파수 분할 다중화 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, ODFM) 신호일 수 있다. According to one aspect, the signal from the transmitter may be an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (ODFM) signal.

일 측면에 따르면, 상기 전력 증폭기는, 적어도 일부의 전력 크기 범위에 대해 상기 신호를 비선형으로 증폭하도록 구성될 수 있다. According to one aspect, the power amplifier may be configured to non-linearly amplify the signal for at least a portion of a power magnitude range.

일 측면에 따르면, 상기 비선형 왜곡 보상 모델은, 심층 신경망 (Deep Neural Network, DNN) 을 복수의 훈련 데이터들을 기반으로 학습시키는 것에 의해 생성된 것일 수 있다. According to one aspect, the nonlinear distortion compensation model may be generated by learning a deep neural network (DNN) based on a plurality of training data.

일 측면에 따르면, 상기 복수의 훈련 데이터 각각은, 종래의 증폭된 수신 신호 및 상기 종래의 증폭된 수신 신호에 대응하는 채널 페이딩 (fading) 게인을 입력으로서 포함하고, 상기 종래의 증폭된 수신 신호에 대응하는 종래의 전력 증폭기의 입력 신호를 출력으로서 포함할 수 있다. According to one aspect, each of the plurality of training data includes, as inputs, a conventional amplified received signal and a channel fading gain corresponding to the conventional amplified received signal, and An input signal of a corresponding conventional power amplifier may be included as an output.

일 측면에 따르면, 상기 증폭된 수신 신호는, 시간 도메인 (Time-domain) 신호일 수 있다. According to one aspect, the amplified received signal may be a time-domain signal.

일 측면에 따르면, 상기 전력 증폭기의 입력 신호를 결정하는 단계는, 상기 송신 장치로부터 수신한 증폭된 신호 및 채널 페이딩 게인에 대한 측정값을 상기 비선형 왜곡 보상 모델에 입력하는 단계; 및 상기 비선형 왜곡 보상 모델로부터 상기 수신된 신호에 대응하는 상기 전력 증폭기의 입력 신호를 출력받는 단계를 포함할 수 있다. According to one aspect, the determining of the input signal of the power amplifier may include inputting an amplified signal received from the transmitter and a measurement value of a channel fading gain to the nonlinear distortion compensation model; and receiving an input signal of the power amplifier corresponding to the received signal from the nonlinear distortion compensation model.

일 측면에 따르면, 상기 수신하는 단계는, IoT 디바이스 또는 항공 통신망 (Aerial Communication Network) 의 무인 항공기 (Unmanned Aerial Vehicle, UAV) 중 적어도 하나로부터 상기 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. According to one aspect, the receiving may be configured to receive the signal from at least one of an IoT device or an unmanned aerial vehicle (UAV) of an aerial communication network.

일 측면에 따르면, 상기 IoT 디바이스 또는 무인 항공기 중 적어도 하나는, 주파수 비-선택적 (Frequency-nonselective) 채널을 기반으로 신호를 송수신하도록 구성될 수 있다. According to one aspect, at least one of the IoT device or the unmanned aerial vehicle may be configured to transmit/receive a signal based on a frequency-nonselective channel.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 증폭기의 비선형 왜곡에 대한 보상 장치는, 프로세서 및 송수신부를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 송수신부를 이용하여 송신 장치로부터, 전력 증폭기 (Power Amplifier) 를 기반으로 증폭된 신호를 수신하고; 그리고 인공 신경망 기반의 비선형 왜곡 보상 모델을 이용하여, 상기 수신된 신호에 대응하는 상기 전력 증폭기의 입력 신호를 결정하도록 구성될 수 있다. An apparatus for compensating for nonlinear distortion of a power amplifier according to another embodiment of the present invention for solving the above-described problem includes a processor and a transceiver, and the processor uses the transceiver to transmit power to the power amplifier (Power Amplifier) to receive an amplified signal based on; And it may be configured to determine an input signal of the power amplifier corresponding to the received signal using an artificial neural network-based nonlinear distortion compensation model.

일 측면에 따르면, 상기 송신 장치로부터의 신호는, 직교 주파수 분할 다중화 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, ODFM) 신호일 수 있다. According to one aspect, the signal from the transmitter may be an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (ODFM) signal.

일 측면에 따르면, 상기 전력 증폭기는, 적어도 일부의 전력 크기 범위에 대해 상기 신호를 비선형으로 증폭하도록 구성될 수 있다. According to one aspect, the power amplifier may be configured to non-linearly amplify the signal for at least a portion of a power magnitude range.

일 측면에 따르면, 상기 비선형 왜곡 보상 모델은, 심층 신경망 (Deep Neural Network, DNN) 을 복수의 훈련 데이터들을 기반으로 학습시키는 것에 의해 생성된 것일 수 있다. According to one aspect, the nonlinear distortion compensation model may be generated by learning a deep neural network (DNN) based on a plurality of training data.

일 측면에 따르면, 상기 복수의 훈련 데이터 각각은, 종래의 증폭된 수신 신호 및 상기 종래의 증폭된 수신 신호에 대응하는 채널 페이딩 (fading) 게인을 입력으로서 포함하고, 상기 종래의 증폭된 수신 신호에 대응하는 종래의 전력 증폭기의 입력 신호를 출력으로서 포함할 수 있다. According to one aspect, each of the plurality of training data includes, as inputs, a conventional amplified received signal and a channel fading gain corresponding to the conventional amplified received signal, and An input signal of a corresponding conventional power amplifier may be included as an output.

일 측면에 따르면, 상기 증폭된 수신 신호는, 시간 도메인 (Time-domain) 신호일 수 있다. According to one aspect, the amplified received signal may be a time-domain signal.

일 측면에 따르면, 상기 전력 증폭기의 입력 신호를 결정하는 것은, 상기 송신 장치로부터 수신한 증폭된 신호 및 채널 페이딩 게인에 대한 측정값을 상기 비선형 왜곡 보상 모델에 입력하는 것; 및 상기 비선형 왜곡 보상 모델로부터 상기 수신된 신호에 대응하는 상기 전력 증폭기의 입력 신호를 출력받는 것을 포함할 수 있다. According to one aspect, determining the input signal of the power amplifier may include inputting an amplified signal received from the transmitter and a measurement value of a channel fading gain to the nonlinear distortion compensation model; and receiving an input signal of the power amplifier corresponding to the received signal from the nonlinear distortion compensation model.

일 측면에 따르면, 상기 수신하는 것은, IoT 디바이스 또는 항공 통신망 (Aerial Communication Network) 의 무인 항공기 (Unmanned Aerial Vehicle, UAV) 중 적어도 하나로부터 상기 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. According to one aspect, the receiving may be configured to receive the signal from at least one of an IoT device or an unmanned aerial vehicle (UAV) of an aerial communication network.

일 측면에 따르면, 상기 IoT 디바이스 또는 무인 항공기 중 적어도 하나는, 주파수 비-선택적 (Frequency-nonselective) 채널을 기반으로 신호를 송수신하도록 구성될 수 있다. According to one aspect, at least one of the IoT device or the unmanned aerial vehicle may be configured to transmit/receive a signal based on a frequency-nonselective channel.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체는, 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어들을 저장하는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체로서, 상기 명령어들은 상기 프로세서의 의해 실행 되었을 때 상기 프로세서로 하여금, 송수신부를 이용하여 송신 장치로부터, 전력 증폭기 (Power Amplifier) 를 기반으로 증폭된 신호를 수신하고; 그리고 인공 신경망 기반의 비선형 왜곡 보상 모델을 이용하여, 상기 수신된 신호에 대응하는 상기 전력 증폭기의 입력 신호를 결정하게 하도록 구성될 수 있다. A computer-readable storage medium according to another embodiment of the present invention for solving the above problems is a computer-readable storage medium storing instructions executable by a processor, wherein the instructions are stored in the processor when executed by the processor. Receive a signal amplified based on a power amplifier from a transmission device using a transceiver; And it may be configured to determine an input signal of the power amplifier corresponding to the received signal using an artificial neural network-based nonlinear distortion compensation model.

개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The disclosed technology may have the following effects. However, it does not mean that a specific embodiment must include all of the following effects or only the following effects, so it should not be understood that the scope of rights of the disclosed technology is limited thereby.

본 발명의 일 실시예에 따른 전력 증폭기의 비선형 왜곡을 보상하기 위한 장치 및 방법에 따르면, 송신단에 비해 더 나은 연산 능력 및 전력 자원을 갖춘 통신시스템의 수신단에서 전력 증폭된 신호의 왜곡을 보상하도록 함으로써, 예를 들어 IoT 및 UAV와 같이 저전력으로 동작하는 유형의 송신단에서 연산 복잡도를 전혀 증가시키지 않으면서도 전력 증폭기에 따른 신호의 왜곡을 보상하도록 할 수 있다. 특히 매시브 (massive) IoT와 같이 다수의 디바이스가 존재하는 환경에서 송신기들의 동작을 전혀 수정하지 않고도 수신단에서 신호 왜곡 문제를 해결할 수 있는 장점이 있다. 관련하여, 반복 기반 (iterative) 의 디코딩 알고리듬에 의해서도 송신단의 연산 복잡도를 증가시키지 않는 신호 왜곡 보상이 가능하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 장치 및 방법에 따르면 신호 왜곡에 대한 성능이나 수신단에서의 연산 복잡도 측면 양쪽에서 모두 반복 기반의 디코딩 알고리듬에 비해 우수하다. 또한 반복 기반의 디코딩 알고리듬과 달리 시간 도메인에 심층 신경망을 배치하도록 함으로써 OFDM의 서브 캐리어 (subcarrier) 숫자가 증가해도 연산 복잡도가 증가하지 않는 장점이 있다.According to an apparatus and method for compensating for nonlinear distortion of a power amplifier according to an embodiment of the present invention, a receiving end of a communication system having better computing power and power resources than a transmitting end compensates for distortion of a power amplified signal, , For example, it is possible to compensate for distortion of a signal due to a power amplifier without increasing computational complexity at all in a type of transmitter that operates with low power, such as IoT and UAV. In particular, there is an advantage in that the signal distortion problem can be solved at the receiving end without modifying the operation of the transmitters in an environment where a large number of devices exist, such as in a massive IoT. In this regard, it is possible to compensate for signal distortion without increasing the computational complexity of the transmitting end even by an iterative decoding algorithm, but according to the apparatus and method according to an embodiment of the present invention, the performance for signal distortion or the performance of the receiving end It is superior to iterative-based decoding algorithms in both terms of computational complexity. In addition, unlike an iteration-based decoding algorithm, there is an advantage in that computational complexity does not increase even when the number of subcarriers of OFDM increases by deploying a deep neural network in the time domain.

도 1 은 전력 증폭기를 사용하는 OFDM 송신단을 나타낸다.
도 2 는 OFDM 주파수 도메인 심볼을 추정하기 위해서 매 반복 (반복) 마다 하드 디코딩을 사용한 경우의 반복 기반 디코딩 알고리듬의 수신단을 나타낸다.
도 3 은 OFDM 주파수 도메인 심볼 추정을 위해서 매 반복 마다 채널 디코딩을 수행하는 경우의 반복 기반 디코딩 알고리듬의 수신단을 나타낸다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 증폭기의 비선형 왜곡을 보상하기 위한 방법의 개략적인 흐름도이다.
도 5 는 도 4 의 입력 신호 결정 단계에 대한 상세 흐름도이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 DNN기반의 비선형 전력증폭된 신호의 디코딩을 위한 오프라인 훈련 (offline training) 을 나타낸다.
도 7 는 본 발명의 일 실시예에 따른 DNN기반의 비선형 전력증폭된 신호의 디코딩의 온라인 전개 (online deployment) (test stage) 를 나타낸다.
도 8 은 DNN기반의 시스템과 반복 기반 알고리듬의 BLER 성능 비교를 나타낸다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법이 수행될 수 있는 컴퓨팅 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
1 shows an OFDM transmitter using a power amplifier.
2 shows a receiving end of an iteration-based decoding algorithm in the case of using hard decoding at every iteration (iteration) to estimate OFDM frequency domain symbols.
3 shows a receiving end of an iteration-based decoding algorithm in the case of performing channel decoding in every iteration for OFDM frequency domain symbol estimation.
4 is a schematic flowchart of a method for compensating for nonlinear distortion of a power amplifier according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a detailed flowchart of the input signal determining step in FIG. 4;
6 shows offline training for decoding a DNN-based nonlinear power amplified signal according to an embodiment of the present invention.
7 illustrates online deployment (test stage) of decoding of a DNN-based nonlinear power amplified signal according to an embodiment of the present invention.
8 shows a comparison of BLER performance between a DNN-based system and an iterative-based algorithm.
9 is a block diagram showing the configuration of a computing system in which a method according to an embodiment of the present invention may be performed.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention. The terms and/or include any combination of a plurality of related recited items or any of a plurality of related recited items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. It is understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in the middle. It should be. On the other hand, when an element is referred to as “directly connected” or “directly connected” to another element, it should be understood that no other element exists in the middle.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present application, they should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail. In order to facilitate overall understanding in the description of the present invention, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and redundant descriptions of the same components are omitted.

앞서 살핀 바와 같이, OFDM은 무선 통신 환경에서 발생하는 다중 경로 페이딩에 강하고, 고속의 데이터 전송이 가능하다는 장점으로 인하여 점점 더 그 적용 영역을 넓히고 있다. As discussed above, OFDM is increasingly being applied to due to its strength against multi-path fading occurring in a wireless communication environment and high-speed data transmission.

관련하여, 도 1 은 전력 증폭기를 사용하는 OFDM 송신단을 나타낸다. 도 1 에 도시된 바와 같이, ODFM 송신단에서는 전송 대상이 되는 정보의 비트들 (Source Bits) 들을 채널 인코더를 이용하여 인코딩한 뒤, 심볼에 매핑할 수 있다. 이후 심볼들에 대해 IFFT (Inverse Fast Fourier Transformation) 를 수행하고, 전력 증폭기 (Power Amplifier) 를 이용하여 신호를 증폭하여 시간 도메인의 신호 (Time-domain Signal) 들을 송신하게 된다. Relatedly, FIG. 1 shows an OFDM transmitting end using a power amplifier. As shown in FIG. 1, the ODFM transmitter can encode bits (source bits) of information to be transmitted using a channel encoder and then map them to symbols. Afterwards, Inverse Fast Fourier Transformation (IFFT) is performed on the symbols, and a signal is amplified using a power amplifier to transmit time-domain signals.

다만, OFDM 신호는 비교적 높은 PAPR (Peak-to-Average Power Ratio) 을 가지고, 이는 전력 증폭기에 대해 큰 입력 전력 백-오프 (input power back-off) 를 요구하게 되어 전력 증폭기의 효율을 급격히 감소시킨다. 특히 이는 저전력 소모를 요구하는 IoT (Internet-of-Things) 디바이스들 및/또는 항공 통신망 (aerial communication network) 의 UAV (unmanned aerial vehicles) 에 있어서 매우 중요한 기술적 이슈이다. However, the OFDM signal has a relatively high peak-to-average power ratio (PAPR), which requires a large input power back-off for the power amplifier, which drastically reduces the efficiency of the power amplifier. . In particular, this is a very important technical issue for Internet-of-Things (IoT) devices requiring low power consumption and/or unmanned aerial vehicles (UAVs) of an aerial communication network.

이러한 전력 증폭기의 저효율을 해결하기 위해, 예를 들어 아래와 같은 기법들이 고려될 수 있다. In order to solve the low efficiency of such a power amplifier, for example, the following techniques may be considered.

먼저, OFDM 신호의 PAPR을 송신단에서 감소시키는 방법이 고려될 수 있다. 그러나, 이러한 방법은 송신단에 상당한 정도의 연산 복잡도 및 코딩 오버헤드를 요구하므로 송신단의 디바이스가 저전력 디바이스인 경우에는 적합하지 않다. First, a method of reducing the PAPR of an OFDM signal at a transmitter may be considered. However, since this method requires a high level of computational complexity and coding overhead in the transmitter, it is not suitable when the transmitter's device is a low-power device.

다음으로, 디지털 사전 왜곡 (digital predistorter) 을 사용하여 전력 증폭기를 선형화하는 방법이 고려될 수 있다. 이는 송신단의 연산 복잡도를 증가시킬 뿐만 아니라 채널의 선형성이 유지되어야 하는 단점이 있다. Next, a method of linearizing the power amplifier using a digital predistorter can be considered. This not only increases the computational complexity of the transmitting end, but also has a disadvantage in that linearity of the channel must be maintained.

한편, 반복 기반 (iterative) 디코딩 알고리듬을 이용하여 수신단에서 비선형 왜곡된 신호를 디코딩하는 방법이 고려될 수 있다. 관련하여, 도 2는 반복 기반디코딩 알고리듬을 도시한다. 보다 구체적으로, 도 2 는 OFDM 주파수 도메인 심볼을 추정하기 위해서 매 반복 (iteration) 마다 하드 디코딩을 사용한 경우의 반복 기반 디코딩 알고리듬의 수신단을 나타내고, 도 3 은 OFDM 주파수 도메인 심볼 추정을 위해서 매 반복 마다 채널 디코딩을 수행하는 경우의 반복 기반 디코딩 알고리듬의 수신단을 나타낸다. 도 2 내지 도3 에 도시된 바와 같이, 수신단에서 주파수 도메인 심볼을 추정한 후, 송신단에서 사용한 전력 증폭기 모델을 이용하여 신호 왜곡 성분을 추정하고, 이를 수신된 OFDM 신호 (시간 도메인) 에서 차감한다. 일단 왜곡 성분이 줄어들면 그 다음 반복 (iteration) 에서는 더욱 정확한 주파수 도메인 심볼 추정이 가능하며, 신호 왜곡 성분도 더욱 정확히 차감이 된다. 이 알고리듬의 단점은 매 반복마다 연산 복잡도가 높은 FFT 와 IFFT를 수행해야 하는 점이다. 더군다나 반복 과정에서 심볼 추정의 정확도를 높이기 위해서는 FFT보다도 연산 복잡도가 더 높은 채널 디코딩이 매 반복마다 수행되어야 한다 (도 3 참조). Meanwhile, a method of decoding a nonlinearly distorted signal at a receiving end using an iterative decoding algorithm may be considered. Relatedly, Figure 2 shows an iteration based decoding algorithm. More specifically, FIG. 2 shows a receiving end of an iteration-based decoding algorithm in the case of using hard decoding at every iteration to estimate an OFDM frequency domain symbol, and FIG. 3 shows a channel at every iteration for OFDM frequency domain symbol estimation. Indicates a receiving end of an iterative-based decoding algorithm when decoding is performed. As shown in FIGS. 2 and 3, after estimating a frequency domain symbol at the receiving end, a signal distortion component is estimated using a power amplifier model used at the transmitting end and subtracted from the received OFDM signal (time domain). Once the distortion component is reduced, more accurate frequency domain symbol estimation is possible in the next iteration, and the signal distortion component is also more accurately subtracted. The disadvantage of this algorithm is that FFT and IFFT, which are computationally complex, must be performed at each iteration. Moreover, in order to increase the accuracy of symbol estimation in an iterative process, channel decoding, which has a higher computational complexity than FFT, must be performed in every iteration (see FIG. 3).

기존 반복 기반 알고리듬의 성능 개선 및 과도한 연산 복잡도를 극복하기 위해서 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 증폭기의 비선형 왜곡에 대한 보상 방법에 따르면 딥러닝 기반의 비선형 왜곡에 대한 보상이 수행될 수 있다. According to the nonlinear distortion compensation method of a power amplifier according to an embodiment of the present invention, deep learning-based nonlinear distortion compensation can be performed in order to improve the performance of existing iteration-based algorithms and overcome excessive computational complexity.

예를 들어, 다층 퍼셉트론 구조에 기반한 DNN은 back propagation 기법을 통해 복잡한 비선형 문제를 해결할 수 있는 장점이 있기에 channel coding, modulation recognition, channel estimation, spectrum sensing 와 같은 분야에서 딥러닝 기법을 적용할 수 있다. 관련하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 증폭기의 비선형 왜곡에 대한 보상 방법 및 장치에 따르면, 딥러닝을 기반으로 비선형으로 전력 증폭된 신호를 수신단에서 디코딩 하도록 할 수 있다. For example, DNN based on a multilayer perceptron structure has the advantage of solving complex nonlinear problems through back propagation techniques, so deep learning techniques can be applied to areas such as channel coding, modulation recognition, channel estimation, and spectrum sensing. In this regard, according to a method and apparatus for compensating for nonlinear distortion of a power amplifier according to an embodiment of the present invention, a signal amplified nonlinearly based on deep learning can be decoded at the receiving end.

도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 증폭기의 비선형 왜곡을 보상하기 위한 방법의 개략적인 흐름도이고, 도 5 는 도 4 의 입력 신호 결정 단계에 대한 상세 흐름도이다. 이하, 도 4 내지 도 5 를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 증폭기의 비선형 왜곡을 보상하기 위한 방법에 대해서 보다 구체적으로 설명한다. 4 is a schematic flowchart of a method for compensating for nonlinear distortion of a power amplifier according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a detailed flowchart of an input signal determining step in FIG. 4 . Hereinafter, a method for compensating for nonlinear distortion of a power amplifier according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 4 and 5 .

도 4 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 증폭기의 비선형 왜곡을 보상하기 위한 방법은, 컴퓨터의 프로세서에 의해 수행될 수 있으며, 먼저, 송신 장치로부터, 전력 증폭기 (Power Amplifier) 를 기반으로 증폭된 신호를 수신할 수 있다 (단계 410). As shown in FIG. 4, a method for compensating for nonlinear distortion of a power amplifier according to an embodiment of the present invention can be performed by a processor of a computer, and first, from a transmission device, a power amplifier An amplified signal may be received based on (step 410).

일 측면에 따르면, 송신 장치로부터의 신호는, 직교 주파수 분할 다중화 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, ODFM) 신호일 수 있다. 앞서 살핀 바와 같이, OFDM 은 비교적 높은 PAPR 을 가지므로, 전력 증폭기가 선형으로 동작하는 신호의 전력 크기 범위를 벗어나게 될 수 있는 단점으로 가질 수 있다. 선형 동작 범위를 벗어나지 않도록 하기 위해서는 다이나믹 레인지가 높은 전력 증폭기를 사용할 것이 요구되고, 이는 비용의 증가를 초래할 수 있다. According to one aspect, the signal from the transmitter may be an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (ODFM) signal. As discussed above, since OFDM has a relatively high PAPR, it may have a disadvantage that the power amplifier may be out of the range of the power size of a linearly operated signal. In order not to deviate from the linear operating range, it is required to use a power amplifier having a high dynamic range, which may result in an increase in cost.

여기서, 전력 증폭기는, 적어도 일부의 전력 크기 범위에 대해 상기 신호를 비선형으로 증폭하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 전력 증폭기는 선형으로 동작 가능한 다이나믹 레인지 (Dynamic range) 를 가지며, 입력 전력이 이와 같은 다이나믹 레인지를 벗어나게 되면, 선형성을 상실하고 비선형으로 증폭된 신호를 출력하게 되어 수신단에서 증폭 전의 신호를 추정하기 어렵게 만들 수도 있다. Here, the power amplifier may be configured to non-linearly amplify the signal for at least a part of the power size range. For example, a power amplifier has a dynamic range that can be operated linearly, and when the input power is out of this dynamic range, the linearity is lost and a non-linearly amplified signal is output, so that the signal before amplification is lost at the receiving end. It can also make it difficult to estimate.

다시 도 4 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비선형 왜곡의 보상 방법은, 인공 신경망 기반의 비선형 왜곡 보상 모델을 이용하여, 송신 장치로부터 수신된 신호에 대응하는 전력 증폭기의 입력 신호를 결정할 수 있다 (단계 420). 즉, 전력 증폭기의 비선형 왜곡에도 불구하고 전력 증폭기에 의해 증폭되기 이전 신호, 또는 전송 대상이 되는 정보에 대한 비트를 디코딩하도록 할 수 있다. Referring back to FIG. 4 , a nonlinear distortion compensation method according to an embodiment of the present invention determines an input signal of a power amplifier corresponding to a signal received from a transmitter using an artificial neural network-based nonlinear distortion compensation model. Yes (step 420). That is, despite the nonlinear distortion of the power amplifier, it is possible to decode the signal prior to being amplified by the power amplifier or the bits of information to be transmitted.

일 측면에 따르면, 비선형 왜곡 보상 모델은, 심층 신경망 (Deep Neural Network, DNN) 을 복수의 훈련 데이터들을 기반으로 학습시키는 것에 의해 생성된 것일 수 있다. 관련하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 훈련 데이터 각각은, 종래의 증폭된 수신 신호 및 상기 종래의 증폭된 수신 신호에 대응하는 채널 페이딩 (fading) 게인을 입력으로서 포함하고, 상기 종래의 증폭된 수신 신호에 대응하는 종래의 전력 증폭기의 입력 신호를 출력으로서 포함할 수 있다. 또한 예를 들어, 상기 증폭된 수신 신호는, 시간 도메인 (Time-domain) 신호일 수 있다. According to one aspect, the nonlinear distortion compensation model may be generated by learning a deep neural network (DNN) based on a plurality of training data. In this regard, according to one aspect of the present invention, each of the plurality of training data includes, as an input, a conventional amplified received signal and a channel fading gain corresponding to the conventional amplified received signal, and An input signal of a conventional power amplifier corresponding to the amplified received signal may be included as an output. Also, for example, the amplified received signal may be a time-domain signal.

보다 구체적으로, 도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 DNN기반의 비선형 전력증폭된 신호의 디코딩을 위한 오프라인 훈련 (offline training) 을 나타낸다. 도 6 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비선형 왜곡 보상 방법에 따르면, OFDM 수신기의 시간 도메인 (Time) 에 fully-connected layer (FCL) 신경망을 배치하여 수신 신호와 채널 추정값을 입력으로 받은 후 비선형 왜곡을 보상한 신호를 출력하도록 할 수 있다. 도 6 에 도시된 바와 같은 오프라인 훈련 단계에서는 송신단 전력 증폭기의 입력신호를 label message로 하여 supervised learning 방식으로 DNN을 훈련 시킬 수 있다. 이때 손실 함수 (650) 는 DNN 출력 신호와 label message로부터 계산된 MSE (mean-squared error)로 설정할 수 있다. More specifically, FIG. 6 shows offline training for decoding a DNN-based nonlinear power amplified signal according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, according to the nonlinear distortion compensation method according to an embodiment of the present invention, a fully-connected layer (FCL) neural network is placed in the time domain (Time) of an OFDM receiver to input a received signal and a channel estimation value. After receiving it as , it is possible to output a signal compensated for nonlinear distortion. In the off-line training step as shown in FIG. 6, the DNN can be trained using the supervised learning method by using the input signal of the transmitting end power amplifier as a label message. At this time, the loss function 650 can be set to mean-squared error (MSE) calculated from the DNN output signal and the label message.

도 6 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비선형 왜곡의 보상 방법을 위해 사용될 수 있는 인공 신경망은 예를 들어 심층 신경망 (DNN) 일 수 있으며, 입력 레이어 (620), 히든 레이어 (631, 633, 635) 및 출력 레이어 (640) 를 포함할 수 있다. 도 6 에 예시적으로 도시된 바와 같이 히든 레이어는 제 2 레이어 (631), 제 3 레이어 (633) 및 제 4 레이어 (635) 와 같이 예를 들어 3 개의 히든 레이어를 포함할 수 있으나, 이는 예시적인 것일 뿐 이에 한정되지는 아니한다. As shown in FIG. 6, an artificial neural network that can be used for the nonlinear distortion compensation method according to an embodiment of the present invention may be, for example, a deep neural network (DNN), and includes an input layer 620, a hidden layer ( 631, 633, 635) and an output layer 640. As exemplarily shown in FIG. 6, the hidden layer may include, for example, three hidden layers such as a second layer 631, a third layer 633, and a fourth layer 635, but this is an example. , but not limited to this.

심층 신경망을 훈련시키기 위한 훈련 데이터 세트 (Training data set) 은 종래의 수신된 시간 도메인 신호 (611) 와 그에 상응하는 Channel fading gain (613) 을 입력으로서 포함할 수 있고, 이에 대응되는 전력 증폭기의 입력 신호 (615) 를 출력으로서 포함할 수 있다. 즉, label message 는 종래의 데이터들로부터 얻을 수 있는 수신된 시간 도메인 신호, 채널 페이딩 게인 및 그에 대응하는 전력 증폭기의 입력 신호일 수 있다. A training data set for training a deep neural network may include a conventional received time domain signal 611 and a corresponding channel fading gain 613 as inputs, and a corresponding input of a power amplifier signal 615 as an output. That is, the label message may be a received time domain signal obtained from conventional data, a channel fading gain, and a corresponding input signal of a power amplifier.

종래의 데이터들을 기반으로 심층 신경망을 학습시키는 것에 의해, 수신된 증폭 신호와 채널 페이딩 게인에 대한 측정값을 알면 그에 따른 전력 증폭기의 입력 신호를 출력할 수 있는 비선형 왜곡 보상 모델을 획득할 수 있다. By learning the deep neural network based on conventional data, a nonlinear distortion compensation model capable of outputting an input signal of a power amplifier according to the received amplification signal and measured values of the channel fading gain can be obtained.

관련하여, 다시 도 4 및 도 5 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비선형 왜곡에 대한 보상 방법에 있어서, 비선형 왜곡 보상 모델을 이용하여 전력 증폭기의 입력 신호를 결정하는 단계 (단계 420) 는, 상기 송신 장치로부터 수신한 증폭된 신호 및 채널 페이딩 게인에 대한 측정값을 상기 비선형 왜곡 보상 모델에 입력하는 단계 (단계 421) 및 상기 비선형 왜곡 보상 모델로부터 상기 수신된 신호에 대응하는 상기 전력 증폭기의 입력 신호를 출력받는 단계 (단계 423) 를 포함할 수 있다. In this regard, referring again to FIGS. 4 and 5 , in the method for compensating for nonlinear distortion according to an embodiment of the present invention, determining an input signal of a power amplifier using a nonlinear distortion compensation model (step 420). Step 421 of inputting the amplified signal received from the transmitter and the measured value of the channel fading gain to the nonlinear distortion compensation model and the power amplifier corresponding to the received signal from the nonlinear distortion compensation model It may include a step of receiving an input signal of (step 423).

도 7 는 본 발명의 일 실시예에 따른 DNN기반의 비선형 전력증폭된 신호의 디코딩의 온라인 전개 (online deployment) (test stage) 를 나타낸다. 도 7 에 도시된 바와 같이, 수신된 시간 도메인의 신호들과 채널 페이딩 게인에 대한 측정값을 학습된 시간 도메인의 심층 신경망 (비선형 왜곡 보상 모델) (Time-domain deep neural network) 에 입력하면, 전력 증폭기를 통해 증폭되기 전의 신호를 획득할 수 있다. 이어서 이러한 신호에 대해 FFT 를 수행하고, 심볼에 대한 demapping 을 수행한뒤 채널 디코더를 통해 디코딩함으로써 송신단 측에서 송신하고자 했던 정보의 비트 (Decoded source bits) 를 획득할 수 있다. 7 illustrates online deployment (test stage) of decoding of a DNN-based nonlinear power amplified signal according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, if the received time-domain signals and the measured value of the channel fading gain are input to the learned time-domain deep neural network (nonlinear distortion compensation model) (Time-domain deep neural network), power A signal before being amplified by an amplifier can be obtained. Subsequently, FFT is performed on these signals, demapping is performed on symbols, and then decoded through a channel decoder to obtain decoded source bits of information that the transmitter side wants to transmit.

한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, IoT 디바이스 및 항공 통신망의 UAV가 좁은 (narrow) 주파수 대역을 사용하는 시나리오 (frequency-nonselective 채널) 가 고려될 수 있다. 대부분의 UAV flight control 통신이나 저전력 IoT는 narrowband 전송을 하는데 이는 노이즈 대역폭의 감소로 인한 wide coverage, high spectral efficiency, long battery life의 장점이 있기 때문이다. 관련하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 비선형 왜곡 보상 방법에 있어서 증폭된 신호를 수신하는 단계 (단계 410) 는, 예를 들어 IoT 디바이스 또는 항공 통신망 (Aerial Communication Network) 의 무인 항공기 (Unmanned Aerial Vehicle, UAV) 중 적어도 하나로부터 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 또한, 일 측면에 따르면, IoT 디바이스 또는 무인 항공기 중 적어도 하나는, 주파수 비-선택적 (Frequency-nonselective) 채널을 기반으로 신호를 송수신하도록 구성될 수 있다. Meanwhile, according to one aspect of the present invention, a scenario (frequency-nonselective channel) in which an IoT device and a UAV of an air communication network use a narrow frequency band may be considered. Most UAV flight control communication or low-power IoT uses narrowband transmission because of the advantages of wide coverage, high spectral efficiency, and long battery life due to reduced noise bandwidth. In relation to this, in the nonlinear distortion compensation method according to an embodiment of the present invention, the step of receiving the amplified signal (step 410) is, for example, an IoT device or an unmanned aerial vehicle of an aerial communication network. , UAV) may be configured to receive a signal from at least one of. Also, according to one aspect, at least one of the IoT device or the unmanned aerial vehicle may be configured to transmit/receive a signal based on a frequency-nonselective channel.

도 8 은 DNN기반의 시스템과 반복 기반 알고리듬의 BLER 성능 비교를 나타낸다. 즉, 본 발명의 일 예시적인 구현에 따른 block error rate (BLER) 성능이 도 8에 도시된다. 도 8 에 도시된 반복 기반 디코딩 알고리듬은 반복을 8번 수행한 결과이며, 심볼 추정을 위해 매 반복마다 복잡한 채널 디코딩을 하는 대신에 하드 디코딩을 하였다 (도 3 참조). 도 8 에서 보듯이 본 발명의 일 실시예에 따른 비선형 왜곡 보상 방법이 종래 반복 기반의 알고리듬에 비해 월등히 좋은 성능을 보인다. 8 shows a comparison of BLER performance between a DNN-based system and an iterative-based algorithm. That is, block error rate (BLER) performance according to an exemplary implementation of the present invention is shown in FIG. 8 . The iteration-based decoding algorithm shown in FIG. 8 is the result of performing iterations 8 times, and hard decoding is performed instead of complex channel decoding in each iteration for symbol estimation (see FIG. 3). As shown in FIG. 8, the nonlinear distortion compensation method according to an embodiment of the present invention shows much better performance than the conventional iteration-based algorithm.

모의 실험에 사용된 시스템 패러미터는 다음과 같다. The system parameters used in the simulation are as follows.

- 전력 증폭기 모델 - TWT (Saleh 모델) (

Figure 112021004685976-pat00001
,
Figure 112021004685976-pat00002
,
Figure 112021004685976-pat00003
,
Figure 112021004685976-pat00004
)- Power amplifier model - TWT (Saleh model) (
Figure 112021004685976-pat00001
,
Figure 112021004685976-pat00002
,
Figure 112021004685976-pat00003
,
Figure 112021004685976-pat00004
)

- 프레임당 OFDM 심볼수: 12, OFDM subcarrier수: 128, Modulation: 64QAM- Number of OFDM symbols per frame: 12, Number of OFDM subcarriers: 128, Modulation: 64QAM

- Convolutional code: constratin length=11 & code rate=1/3. - Convolutional code: constratin length=11 & code rate=1/3.

- Fast fading 가정: coherence time = one OFDM symbol- Fast fading assumption: coherence time = one OFDM symbol

- DNN구조: 4개의 layer (hidden layer 2개). 각 layer별 노드수: 2, 11, 11, 11, 1- DNN structure: 4 layers (2 hidden layers). Number of nodes per layer: 2, 11, 11, 11, 1

도 8 에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 비선형 왜곡 보상 방법의 DNN 구조가 3개의 hidden layer만으로도 채널 fading과 결합된 전력 증폭기의 비선형성을 충분히 분석하고 학습할 수 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 8, it can be seen that the DNN structure of the nonlinear distortion compensation method according to an embodiment of the present invention can sufficiently analyze and learn the nonlinearity of the power amplifier combined with channel fading using only three hidden layers. .

본 발명의 일 실시예에 따른 전력 증폭기의 비선형 왜곡을 보상하기 위한 장치 및 방법에 따르면, 송신단에 비해 더 나은 연산 능력 및 전력 자원을 갖춘 통신시스템의 수신단에서 전력 증폭된 신호의 왜곡을 보상하도록 함으로써, 예를 들어 IoT 및 UAV와 같이 저전력으로 동작하는 유형의 송신단에서 연산 복잡도를 전혀 증가시키지 않으면서도 전력 증폭기에 따른 신호의 왜곡을 보상하도록 할 수 있다. 특히 매시브 (massive) IoT와 같이 다수의 디바이스가 존재하는 환경에서 송신기들의 동작을 전혀 수정하지 않고도 수신단에서 신호 왜곡 문제를 해결할 수 있는 장점이 있다. 관련하여, 반복 기반 (iterative) 의 디코딩 알고리듬에 의해서도 송신단의 연산 복잡도를 증가시키지 않는 신호 왜곡 보상이 가능하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 장치 및 방법에 따르면 신호 왜곡에 대한 성능이나 수신단에서의 연산 복잡도 측면 양쪽에서 모두 반복 기반의 디코딩 알고리듬에 비해 우수하다. 또한 반복 기반의 디코딩 알고리듬과 달리 시간 도메인에 심층 신경망을 배치하도록 함으로써 OFDM의 서브 캐리어 (subcarrier) 숫자가 증가해도 연산 복잡도가 증가하지 않는 장점이 있다.According to an apparatus and method for compensating for nonlinear distortion of a power amplifier according to an embodiment of the present invention, a receiving end of a communication system having better computing power and power resources than a transmitting end compensates for distortion of a power amplified signal, , For example, it is possible to compensate for distortion of a signal due to a power amplifier without increasing computational complexity at all in a type of transmitter that operates with low power, such as IoT and UAV. In particular, there is an advantage in that the signal distortion problem can be solved at the receiving end without modifying the operation of the transmitters in an environment where a large number of devices exist, such as in a massive IoT. In this regard, it is possible to compensate for signal distortion without increasing the computational complexity of the transmitting end even by an iterative decoding algorithm, but according to the apparatus and method according to an embodiment of the present invention, the performance for signal distortion or the performance of the receiving end It is superior to iterative-based decoding algorithms in both terms of computational complexity. In addition, unlike an iteration-based decoding algorithm, there is an advantage in that computational complexity does not increase even when the number of subcarriers of OFDM increases by deploying a deep neural network in the time domain.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 증폭기의 비선형 왜곡에 대한 보상 장치는, 프로세서 및 송수신부를 포함하고, 프로세서는, 송수신부를 이용하여 송신 장치로부터, 전력 증폭기 (Power Amplifier) 를 기반으로 증폭된 신호를 수신하고, 그리고 인공 신경망 기반의 비선형 왜곡 보상 모델을 이용하여, 상기 수신된 신호에 대응하는 상기 전력 증폭기의 입력 신호를 결정하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 비선형 왜곡 보상 장치의 구체적인 동작은 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 비선형 왜곡의 보상 방법에 따를 수 있다. On the other hand, an apparatus for compensating for nonlinear distortion of a power amplifier according to another embodiment of the present invention includes a processor and a transceiver, and the processor uses the transceiver to amplify from a transmission apparatus based on a power amplifier. It may be configured to receive a signal, and determine an input signal of the power amplifier corresponding to the received signal using an artificial neural network-based nonlinear distortion compensation model. A specific operation of the nonlinear distortion compensating device according to an embodiment of the present invention may be performed according to the above-described nonlinear distortion compensation method according to an embodiment of the present invention.

도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법이 수행될 수 있는 컴퓨팅 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 9 를 참조하면, 컴퓨팅 시스템 (800) 은 플래시 스토리지 (810) , 프로세서 (820), RAM (830), 입출력 장치 (840) 및 전원 장치 (850) 를 포함할 수 있다. 또한, 플래시 스토리지 (810) 는 메모리 장치 (811) 및 메모리 컨트롤러 (812) 를 포함할 수 있다. 한편, 도 8에는 도시되지 않았지만, 컴퓨팅 시스템 (800) 은 비디오 카드, 사운드 카드, 메모리 카드, USB 장치 등과 통신하거나, 또는 다른 전자 기기들과 통신할 수 있는 포트 (port) 들을 더 포함할 수 있다.9 is a block diagram showing the configuration of a computing system in which a method according to an embodiment of the present invention can be performed. Referring to FIG. 9 , a computing system 800 may include a flash storage 810 , a processor 820 , a RAM 830 , an input/output device 840 and a power supply 850 . In addition, the flash storage 810 may include a memory device 811 and a memory controller 812 . Meanwhile, although not shown in FIG. 8 , the computing system 800 may further include ports capable of communicating with video cards, sound cards, memory cards, USB devices, etc., or with other electronic devices. .

컴퓨팅 시스템 (800) 은 퍼스널 컴퓨터로 구현되거나, 노트북 컴퓨터, 휴대폰, PDA (personal digital assistant) 및 카메라 등과 같은 휴대용 전자 장치로 구현될 수 있다.The computing system 800 may be implemented as a personal computer or as a portable electronic device such as a notebook computer, a mobile phone, a personal digital assistant (PDA), and a camera.

프로세서 (820) 는 특정 계산들 또는 태스크 (task) 들을 수행할 수 있다. 실시예에 따라, 프로세서 (820) 는 마이크로프로세서 (micro-processor), 중앙 처리 장치 (Central Processing Unit, CPU)일 수 있다. 프로세서 (820) 는 어드레스 버스 (address bus), 제어 버스 (control bus) 및 데이터 버스 (data bus) 등과 같은 버스 (860) 를 통하여 RAM (830), 입출력 장치 (840) 및 플래시 스토리지 (810) 와 통신을 수행할 수 있다. 플래시 스토리지 (810) 는 도 5 내지 7에 도시된 실시예들의 플래시 스토리지를 이용하여 구현될 수 있다.Processor 820 can perform certain calculations or tasks. Depending on the embodiment, the processor 820 may be a micro-processor or a central processing unit (CPU). The processor 820 communicates with the RAM 830, the input/output device 840, and the flash storage 810 through a bus 860 such as an address bus, a control bus, and a data bus. communication can be performed. Flash storage 810 can be implemented using the flash storage of the embodiments shown in FIGS. 5-7 .

일 실시예에 따라, 프로세서 (820) 는 주변 구성요소 상호연결 (Peripheral Component Interconnect, PCI) 버스와 같은 확장 버스에도 연결될 수 있다.According to one embodiment, the processor 820 can also be coupled to an expansion bus, such as a Peripheral Component Interconnect (PCI) bus.

RAM (830) 는 컴퓨팅 시스템 (800) 의 동작에 필요한 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 디램 (DRAM), 모바일 디램, 에스램 (SRAM), 피램 (PRAM), 에프램 (FRAM), 엠램 (MRAM), 알램 (RRAM) 을 포함하는 임의의 유형의 랜덤 액세스 메모리가 RAM (830)으로 이용될 수 있다.The RAM 830 may store data necessary for the operation of the computing system 800 . Any type of random access memory including, for example, DRAM, mobile DRAM, SRAM, PRAM, FRAM, MRAM, RRAM, RAM (830).

입출력 장치 (840) 는 키보드, 키패드, 마우스 등과 같은 입력 수단 및 프린터, 디스플레이 등과 같은 출력 수단을 포함할 수 있다. 전원 장치 (850) 는 컴퓨팅 시스템 (800) 의 동작에 필요한 동작 전압을 공급할 수 있다.The input/output device 840 may include input means such as a keyboard, keypad, and mouse, and output means such as a printer and a display. The power supply 850 can supply an operating voltage necessary for the operation of the computing system 800 .

상술한 본 발명에 따른 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로는 컴퓨터 시스템에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.The method according to the present invention described above may be implemented as computer readable codes on a computer readable recording medium. Computer-readable recording media includes all types of recording media in which data that can be decoded by a computer system is stored. For example, there may be read only memory (ROM), random access memory (RAM), a magnetic tape, a magnetic disk, a flash memory, an optical data storage device, and the like. In addition, the computer-readable recording medium may be distributed in computer systems connected through a computer communication network, and stored and executed as readable codes in a distributed manner.

이상, 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. Although the above has been described with reference to the drawings and examples, it does not mean that the scope of protection of the present invention is limited by the drawings or examples, and those skilled in the art will understand the scope of the present invention described in the claims below. It will be understood that various modifications and changes may be made to the present invention without departing from the spirit and scope.

구체적으로, 설명된 특징들은 디지털 전자 회로, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 또는 그들의 조합들 내에서 실행될 수 있다. 특징들은 예컨대, 프로그래밍 가능한 프로세서에 의한 실행을 위해, 기계 판독 가능한 저장 디바이스 내의 저장장치 내에서 구현되는 컴퓨터 프로그램 제품에서 실행될 수 있다. 그리고 특징들은 입력 데이터 상에서 동작하고 출력을 생성함으로써 설명된 실시예들의 함수들을 수행하기 위한 지시어들의 프로그램을 실행하는 프로그래밍 가능한 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 설명된 특징들은, 데이터 저장 시스템으로부터 데이터 및 지시어들을 수신하기 위해, 및 데이터 저장 시스템으로 데이터 및 지시어들을 전송하기 위해 결합된 적어도 하나의 프로그래밍 가능한 프로세서, 적어도 하나의 입력 디바이스, 및 적어도 하나의 출력 디바이스를 포함하는 프로그래밍 가능한 시스템 상에서 실행될 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들 내에서 실행될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 소정 결과에 대해 특정 동작을 수행하기 위해 컴퓨터 내에서 직접 또는 간접적으로 사용될 수 있는 지시어들의 집합을 포함한다. 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 또는 해석된 언어들을 포함하는 프로그래밍 언어 중 어느 형태로 쓰여지고, 모듈, 소자, 서브루틴(subroutine), 또는 다른 컴퓨터 환경에서 사용을 위해 적합한 다른 유닛으로서, 또는 독립 조작 가능한 프로그램으로서 포함하는 어느 형태로도 사용될 수 있다.Specifically, the described features may be implemented within digital electronic circuitry, or within computer hardware, firmware, or combinations thereof. Features may be implemented in a computer program product embodied within storage, eg, in a machine-readable storage device, for execution by a programmable processor. And features can be performed by a programmable processor executing a program of instructions to perform the functions of the described embodiments by operating on input data and generating output. The described features include at least one programmable processor, at least one input device, and at least one output device coupled to receive data and instructions from and to transmit data and instructions to the data storage system. It can be executed within one or more computer programs that can be executed on a programmable system including. A computer program includes a set of instructions that can be used directly or indirectly within a computer to perform a particular action for a given result. A computer program is written in any programming language, including compiled or interpreted languages, and contained as modules, components, subroutines, or other units suitable for use in other computer environments, or as stand-alone programs. can be used in any form.

지시어들의 프로그램의 실행을 위한 적합한 프로세서들은, 예를 들어, 범용 및 특수 용도 마이크로프로세서들 둘 모두, 및 단독 프로세서 또는 다른 종류의 컴퓨터의 다중 프로세서들 중 하나를 포함한다. 또한 설명된 특징들을 구현하는 컴퓨터 프로그램 지시어들 및 데이터를 구현하기 적합한 저장 디바이스들은 예컨대, EPROM, EEPROM, 및 플래쉬 메모리 디바이스들과 같은 반도체 메모리 디바이스들, 내부 하드 디스크들 및 제거 가능한 디스크들과 같은 자기 디바이스들, 광자기 디스크들 및 CD-ROM 및 DVD-ROM 디스크들을 포함하는 비휘발성 메모리의 모든 형태들을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 ASIC들(application-specific integrated circuits) 내에서 통합되거나 또는 ASIC들에 의해 추가되어질 수 있다.Suitable processors for execution of a program of instructions include, for example, both general and special purpose microprocessors, and either a single processor or multiple processors in a computer of another kind. Also, storage devices suitable for embodying computer program instructions and data embodying the described features include, for example, semiconductor memory devices such as EPROM, EEPROM, and flash memory devices, magnetic memory devices such as internal hard disks and removable disks. devices, magneto-optical disks and all forms of non-volatile memory including CD-ROM and DVD-ROM disks. The processor and memory may be integrated within or added by ASICs (application-specific integrated circuits).

이상에서 설명한 본 발명은 일련의 기능 블록들을 기초로 설명되고 있지만, 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.Although the present invention described above has been described based on a series of functional blocks, it is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are made within the scope of the technical spirit of the present invention. That this is possible will be apparent to those skilled in the art.

전술한 실시 예들의 조합은 전술한 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 구현 및/또는 필요에 따라 전술한 실시예들 뿐 아니라 다양한 형태의 조합이 제공될 수 있다.Combinations of the above-described embodiments are not limited to the above-described embodiments, and various types of combinations may be provided as well as the above-described embodiments according to implementation and/or needs.

전술한 실시 예들에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로서 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 순서도에 나타난 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나, 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.In the foregoing embodiments, the methods are described on the basis of a flow chart as a series of steps or blocks, but the present invention is not limited to the order of steps, and some steps may occur in a different order or concurrently with other steps as described above. there is. In addition, those skilled in the art will understand that the steps shown in the flow chart are not exclusive, that other steps may be included, or that one or more steps of the flow chart may be deleted without affecting the scope of the present invention. You will understand.

전술한 실시 예는 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다. The foregoing embodiment includes examples of various aspects. It is not possible to describe all possible combinations to represent the various aspects, but those skilled in the art will recognize that other combinations are possible. Accordingly, it is intended that the present invention cover all other substitutions, modifications and variations falling within the scope of the following claims.

Claims (19)

컴퓨터의 프로세서에 의해 수행되는, 전력 증폭기의 비선형 왜곡에 대한 보상 방법으로서, 상기 방법은,
송신 장치로부터, 전력 증폭기 (Power Amplifier) 를 기반으로 증폭된 신호를 수신하는 단계; 및
인공 신경망 기반의 비선형 왜곡 보상 모델을 이용하여, 상기 수신된 신호에 대응하는 상기 전력 증폭기의 입력 신호를 결정하는 단계를 포함하되,
상기 왜곡 보상 모델은 심층 신경망(Deep Neural Network, DNN) 을 복수의 훈련 데이터들을 기반으로 학습시키는 것에 의해 생성되고,
상기 복수의 훈련 데이터 각각은,
종래의 증폭된 수신 신호 및 상기 종래의 증폭된 수신 신호에 대응하는 채널 페이딩(fading) 게인을 입력으로서 포함하고,
상기 종래의 증폭된 수신 신호에 대응하는 종래의 전력 증폭기의 입력 신호를 출력으로 포함하고,
상기 왜곡 보상 모델은 상기 종래의 증폭된 수신 신호 및 상기 종래의 증폭된 수신 신호에 대응하는 채널 페이딩 게인을 label message로 하여 학습되는, 전력 증폭기의 비선형 왜곡에 대한 보상 방법.
A method for compensating for nonlinear distortion of a power amplifier, performed by a processor of a computer, the method comprising:
Receiving a signal amplified based on a power amplifier from a transmitting device; and
Determining an input signal of the power amplifier corresponding to the received signal using an artificial neural network-based nonlinear distortion compensation model,
The distortion compensation model is generated by learning a deep neural network (DNN) based on a plurality of training data,
Each of the plurality of training data,
A conventionally amplified received signal and a channel fading gain corresponding to the conventionally amplified received signal as inputs;
An input signal of a conventional power amplifier corresponding to the conventional amplified received signal as an output,
The distortion compensation model is learned by using the conventionally amplified received signal and a channel fading gain corresponding to the conventionally amplified received signal as a label message.
제 1 항에 있어서,
상기 송신 장치로부터의 신호는,
직교 주파수 분할 다중화 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, ODFM) 신호인, 전력 증폭기의 비선형 왜곡에 대한 보상 방법.
According to claim 1,
The signal from the transmitting device is
A compensation method for nonlinear distortion of a power amplifier, which is an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (ODFM) signal.
제 1 항에 있어서,
상기 전력 증폭기는,
적어도 일부의 전력 크기 범위에 대해 상기 신호를 비선형으로 증폭하도록 구성되는, 전력 증폭기의 비선형 왜곡에 대한 보상 방법.
According to claim 1,
The power amplifier,
A method of compensating for nonlinear distortion in a power amplifier, configured to nonlinearly amplify the signal over at least a portion of the power magnitude range.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 증폭된 수신 신호는,
시간 도메인 (Time-domain) 신호인, 전력 증폭기의 비선형 왜곡에 대한 보상 방법.
According to claim 1,
The amplified received signal,
A method for compensating for nonlinear distortion of a time-domain signal, a power amplifier.
제 6 항에 있어서,
상기 전력 증폭기의 입력 신호를 결정하는 단계는,
상기 송신 장치로부터 수신한 증폭된 신호 및 채널 페이딩 게인에 대한 측정값을 상기 비선형 왜곡 보상 모델에 입력하는 단계; 및
상기 비선형 왜곡 보상 모델로부터 상기 수신된 신호에 대응하는 상기 전력 증폭기의 입력 신호를 출력받는 단계를 포함하는, 전력 증폭기의 비선형 왜곡에 대한 보상 방법.
According to claim 6,
Determining the input signal of the power amplifier,
inputting the amplified signal received from the transmitting device and the measured value of the channel fading gain into the nonlinear distortion compensation model; and
and receiving an input signal of the power amplifier corresponding to the received signal from the nonlinear distortion compensation model.
제 7 항에 있어서,
상기 수신하는 단계는,
IoT 디바이스 또는 항공 통신망 (Aerial Communication Network) 의 무인 항공기 (Unmanned Aerial Vehicle, UAV) 중 적어도 하나로부터 상기 신호를 수신하도록 구성되는, 전력 증폭기의 비선형 왜곡에 대한 보상 방법.
According to claim 7,
In the receiving step,
A method for compensating for nonlinear distortion of a power amplifier, configured to receive the signal from at least one of an IoT device or an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) of an Aerial Communication Network.
제 8 항에 있어서,
상기 IoT 디바이스 또는 무인 항공기 중 적어도 하나는,
주파수 비-선택적 (Frequency-nonselective) 채널을 기반으로 신호를 송수신하도록 구성되는, 전력 증폭기의 비선형 왜곡에 대한 보상 방법.
According to claim 8,
At least one of the IoT device or the unmanned aerial vehicle,
A method for compensating for nonlinear distortion of a power amplifier, configured to transmit and receive a signal based on a frequency-nonselective channel.
전력 증폭기의 비선형 왜곡에 대한 보상 장치로서, 상기 비선형 왜곡에 대한 보상 장치는 프로세서 및 송수신부를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 송수신부를 이용하여 송신 장치로부터, 전력 증폭기 (Power Amplifier) 를 기반으로 증폭된 신호를 수신하고; 그리고
인공 신경망 기반의 비선형 왜곡 보상 모델을 이용하여, 상기 수신된 신호에 대응하는 상기 전력 증폭기의 입력 신호를 결정하도록 구성되되,
상기 왜곡 보상 모델은 심층 신경망(Deep Neural Network, DNN) 을 복수의 훈련 데이터들을 기반으로 학습시키는 것에 의해 생성되고,
상기 복수의 훈련 데이터 각각은,
종래의 증폭된 수신 신호 및 상기 종래의 증폭된 수신 신호에 대응하는 채널 페이딩(fading) 게인을 입력으로서 포함하고,
상기 종래의 증폭된 수신 신호에 대응하는 종래의 전력 증폭기의 입력 신호를 출력으로 포함하고,
상기 왜곡 보상 모델은 상기 종래의 증폭된 수신 신호 및 상기 종래의 증폭된 수신 신호에 대응하는 채널 페이딩 게인을 label message로 하여 학습되는, 전력 증폭기의 비선형 왜곡에 대한 보상 장치.
An apparatus for compensating for nonlinear distortion of a power amplifier, wherein the apparatus for compensating for nonlinear distortion includes a processor and a transceiver,
the processor,
Receiving a signal amplified based on a power amplifier from a transmission device using the transceiver; and
And configured to determine an input signal of the power amplifier corresponding to the received signal using an artificial neural network-based nonlinear distortion compensation model,
The distortion compensation model is generated by learning a deep neural network (DNN) based on a plurality of training data,
Each of the plurality of training data,
A conventionally amplified received signal and a channel fading gain corresponding to the conventionally amplified received signal as inputs;
An input signal of a conventional power amplifier corresponding to the conventional amplified received signal as an output,
The distortion compensation model is learned by using the conventionally amplified received signal and a channel fading gain corresponding to the conventionally amplified received signal as a label message.
제 10 항에 있어서,
상기 송신 장치로부터의 신호는,
직교 주파수 분할 다중화 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, ODFM) 신호인, 전력 증폭기의 비선형 왜곡에 대한 보상 장치.
According to claim 10,
The signal from the transmitting device is
An orthogonal frequency division multiplexing (ODFM) signal, a compensation device for nonlinear distortion of a power amplifier.
제 10 항에 있어서,
상기 전력 증폭기는,
적어도 일부의 전력 크기 범위에 대해 상기 신호를 비선형으로 증폭하도록 구성되는, 전력 증폭기의 비선형 왜곡에 대한 보상 장치.
According to claim 10,
The power amplifier,
An apparatus for compensating for nonlinear distortion of a power amplifier, configured to nonlinearly amplify the signal over at least a portion of a power magnitude range.
삭제delete 삭제delete 제 10 항에 있어서,
상기 증폭된 수신 신호는,
시간 도메인 (Time-domain) 신호인, 전력 증폭기의 비선형 왜곡에 대한 보상 장치.
According to claim 10,
The amplified received signal,
Compensation device for non-linear distortion of a time-domain signal, a power amplifier.
제 15 항에 있어서,
상기 전력 증폭기의 입력 신호를 결정하는 것은,
상기 송신 장치로부터 수신한 증폭된 신호 및 채널 페이딩 게인에 대한 측정값을 상기 비선형 왜곡 보상 모델에 입력하는 것; 및
상기 비선형 왜곡 보상 모델로부터 상기 수신된 신호에 대응하는 상기 전력 증폭기의 입력 신호를 출력받는 것을 포함하는, 전력 증폭기의 비선형 왜곡에 대한 보상 장치.
According to claim 15,
Determining the input signal of the power amplifier,
inputting the amplified signal received from the transmitting device and a measurement value of a channel fading gain into the nonlinear distortion compensation model; and
and receiving an input signal of the power amplifier corresponding to the received signal from the nonlinear distortion compensation model.
제 16 항에 있어서,
상기 수신하는 것은,
IoT 디바이스 또는 항공 통신망 (Aerial Communication Network) 의 무인 항공기 (Unmanned Aerial Vehicle, UAV) 중 적어도 하나로부터 상기 신호를 수신하도록 구성되는, 전력 증폭기의 비선형 왜곡에 대한 보상 장치.
17. The method of claim 16,
Receiving the
An apparatus for compensating for nonlinear distortion of a power amplifier, configured to receive the signal from at least one of an IoT device or an unmanned aerial vehicle (UAV) of an aerial communication network.
제 17 항에 있어서,
상기 IoT 디바이스 또는 무인 항공기 중 적어도 하나는,
주파수 비-선택적 (Frequency-nonselective) 채널을 기반으로 신호를 송수신하도록 구성되는, 전력 증폭기의 비선형 왜곡에 대한 보상 장치.
18. The method of claim 17,
At least one of the IoT device or the unmanned aerial vehicle,
An apparatus for compensating for nonlinear distortion of a power amplifier, configured to transmit and receive a signal based on a frequency-nonselective channel.
프로세서에 의해 실행 가능한 명령어들을 저장하는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체로서,
상기 명령어들은 상기 프로세서의 의해 실행 되었을 때 상기 프로세서로 하여금,
송수신부를 이용하여 송신 장치로부터, 전력 증폭기 (Power Amplifier) 를 기반으로 증폭된 신호를 수신하고; 그리고
인공 신경망 기반의 비선형 왜곡 보상 모델을 이용하여, 상기 수신된 신호에 대응하는 상기 전력 증폭기의 입력 신호를 결정하게 하도록 구성되되,
상기 왜곡 보상 모델은 심층 신경망(Deep Neural Network, DNN) 을 복수의 훈련 데이터들을 기반으로 학습시키는 것에 의해 생성되고,
상기 복수의 훈련 데이터 각각은,
종래의 증폭된 수신 신호 및 상기 종래의 증폭된 수신 신호에 대응하는 채널 페이딩(fading) 게인을 입력으로서 포함하고,
상기 종래의 증폭된 수신 신호에 대응하는 종래의 전력 증폭기의 입력 신호를 출력으로 포함하고,
상기 왜곡 보상 모델은 상기 종래의 증폭된 수신 신호 및 상기 종래의 증폭된 수신 신호에 대응하는 채널 페이딩 게인을 label message로 하여 학습되는, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체.
A computer-readable storage medium storing instructions executable by a processor, comprising:
The instructions, when executed by the processor, cause the processor to:
Receiving a signal amplified based on a power amplifier from a transmission device using a transceiver; and
It is configured to determine an input signal of the power amplifier corresponding to the received signal using an artificial neural network-based nonlinear distortion compensation model,
The distortion compensation model is generated by learning a deep neural network (DNN) based on a plurality of training data,
Each of the plurality of training data,
A conventionally amplified received signal and a channel fading gain corresponding to the conventionally amplified received signal as inputs;
An input signal of a conventional power amplifier corresponding to the conventional amplified received signal as an output,
The distortion compensation model is learned by using the conventionally amplified received signal and a channel fading gain corresponding to the conventionally amplified received signal as a label message.
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