KR20010083262A - 룩업테이블을 이용한 고속 적응 전치왜곡 장치 및 그 방법 - Google Patents

룩업테이블을 이용한 고속 적응 전치왜곡 장치 및 그 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20010083262A
KR20010083262A KR1019990061876A KR19990061876A KR20010083262A KR 20010083262 A KR20010083262 A KR 20010083262A KR 1019990061876 A KR1019990061876 A KR 1019990061876A KR 19990061876 A KR19990061876 A KR 19990061876A KR 20010083262 A KR20010083262 A KR 20010083262A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
lookup table
hpa
characteristic
high power
Prior art date
Application number
KR1019990061876A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100315425B1 (ko
Inventor
황태원
김재한
한동석
이규만
서재현
Original Assignee
오길록
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 오길록, 한국전자통신연구원 filed Critical 오길록
Priority to KR1019990061876A priority Critical patent/KR100315425B1/ko
Publication of KR20010083262A publication Critical patent/KR20010083262A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100315425B1 publication Critical patent/KR100315425B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/32—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
    • H03F1/3241—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion using predistortion circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2201/00—Indexing scheme relating to details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements covered by H03F1/00
    • H03F2201/32—Indexing scheme relating to modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
    • H03F2201/3233—Adaptive predistortion using lookup table, e.g. memory, RAM, ROM, LUT, to generate the predistortion

Abstract

본 발명은 고출력 고전력 증폭기를 사용할 경우 발생하는 비선형 효과를 해결하기 위한 고속 적응 전치 왜곡 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 빠른 초기화가 가능하고 시간에 따라 변화하는 HPA의 특성에 고속으로 적응하여 LUT의 갱신이 가능한, 룩업테이블을 이용한 고속 적응 전치왜곡 장치 및 그 방법을 제공하기 위하여, 입력되는 제 1 신호와 상기 제 1 신호를 증폭한 후의 제 2 신호를 이용하여 초기 특성 테이블을 구축하며, 시간 변화에 따른 증폭 특성의 변화를 예측하여 상기 초기 특성 테이블을 갱신하기 위한 특성 예측 수단; 및 상기 초기 특성 테이블에 따라 구축된 초기 룩업테이블을 상기 증폭 특성의 변화에 따라 갱신하며, 갱신된 룩업테이블을 이용하여 전송 신호를 전치왜곡 시킨 후 상기 특성 예측 수단의 입력으로 제공하기 위한 전치 왜곡 수단을 포함하며, 고전력 송신 시스템 등에 이용된다.

Description

룩업테이블을 이용한 고속 적응 전치왜곡 장치 및 그 방법{Apparatus And Method For High Speed Adaptive Predistortion Using Lookup Table}
본 발명은 고출력 고전력 증폭기(HPA)를 사용할 경우 발생하는 비선형 효과를 해결하기 위한 전치 왜곡 기술에 관한 것으로, 특히 룩업테이블을 이용한 고속 적응 전치왜곡 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 관한 것이다.
고전력 증폭기(HPA : high power amplifier)(이하, 간단히 "HPA"라함)라 함은 통신신호를 송신하기 전에 출력을 증폭하기 위하여 필요한 장치를 말하는데, HPA 는 진폭변조/진폭변조(AM/AM)(이하, 간단히 "AM/AM 변조"라 함) 및 진폭변조/위상변조(AM/PM) 특성을 가지고 있어서 송신신호를 비선형 왜곡시키는 단점을 가지고 있다.
즉, 고출력 HPA를 사용할 경우 HPA의 비선형 효과는 전송신호를 왜곡시키고 대역폭을 넓혀 인접 채널 간섭이란 심각한 문제를 야기하는데, 이 문제를 해결하는 방법 중 하나가 HPA의 비선형 증폭 특성을 선형화시키는 전치 왜곡 기술이다.
도 1 은 일반적인 고출력 증폭기(HPA)의 정규화된 입력신호의 크기에 따른 정규화된 출력신호의 크기와 위상 변조특성을 나타낸 일실시예 그래프로서, 입력신호의 전력에 따라 진폭의 증폭도가 달라지게 되고 입력신호의 위상과 HPA를 통과한 신호의 위상이 달라짐을 보여준다. 이러한 HPA의 비선형 특성을 보상하기 위해 전치왜곡이 필요한 것이다.
일반적으로, 위성, 이동 통신, 라디오 릴레이 링크, 레이다 등의 통신신호를 송신할 때 HPA를 사용하여 신호를 증폭시킨다. 특히, 방송 시스템의 경우 다른 응용 시스템에 비하여 고전력을 요구하므로 고출력의 HPA를 사용하여야 한다.
이 경우 HPA의 비선형 특성에 의한 효과는 도 1 과 같이 진폭 왜곡과 위상 왜곡으로 나타나는데 입력신호의 전력에 따라 진폭의 증폭도가 달라지게 되고, 이것을 AM/AM 변조 특성이라 한다.
그리고, 입력신호 전력에 따라 입력신호의 위상과 HPA를 통과한 신호의 위상이 달라지게 되어 위상 왜곡을 유발하게 되고, 이것을 AM/PM 변조 특성이라 한다.
AM/AM과 AM/PM 변조 효과는 전송신호를 왜곡시키고 대역폭을 넓혀 이웃 채널과의 간섭을 유발시킨다. 따라서, 통신 시스템에 광범위하게 사용되는 HPA의 비선형 특성을 보상해야 하는 것은 필수적이라 하겠다.
이하, 도 2 내지 도 4 를 참조하여 종래의 고전력 증폭기의 비선형 특성 보상 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 2 는 일반적인 전치왜곡기의 일실시예 구성도이고, 도 3 은 종래의 매핑(mapping) 전치왜곡기의 일실시예 구성도이며, 도 4 는 종래의 이득을 이용한전치왜곡기의 일실시예 구성도이다.
기존의 HPA의 비선형 특성을 보상하는 방법은 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 첫째는 HPA의 선형영역만을 사용하는 입력신호 백오프(back-off)방법이 있고, 둘째는 HPA의 입력신호를 전치왜곡시키는 방법이 있다.
HPA의 비선형 특성을 감소시키는 가장 일반적인 방법은 HPA가 고입력 신호에서 비선형 왜곡 특성이 가장 심하므로 입력신호의 크기를 감소시켜 HPA의 모든 입력 가능한 신호 전력을 이용하지 않고 선형적 특성을 나타내는 영역만 사용하는 것이다. 그러나, 이것은 시간에 따라 변화하는 HPA 특성이나 AM/PM 변조 효과를 고려하지 않는 매우 비 효율적인 방법이다.
이 방법을 보완하는 방식이 HPA의 비선형 증폭 특성을 가진 고전력 입력 부분의 특성을 선형화시키는 전치왜곡기술이다. 전치왜곡기는 HPA의 왜곡을 보상하기 위하여 HPA와 특성이 역인 왜곡을 미리 줌으로서 HPA의 비선형 특성을 선형화 시키는 것이다.
지금까지 알려진 전치왜곡 기술에는 중간주파수(IF) 또는 무선주파수(RF) 영역에서 아날로그 신호처리를 통한 피드-포워드(feed-forward)방법, 송수신 신호의 데이터만을 일치시키고자 하는 데이터 전치왜곡, 송신신호의 데이터가 펄스 성형 후 보간된 신호의 파형을 일치시키고자 하는 파형 전치왜곡기법 등이 있다.
이 방법들 중에서 데이터 전치왜곡과 파형 전치왜곡 방식은 기저대역 신호처리를 통한 디지털 구현이 용이한 방식으로 근래에 들어서 많은 연구가 수행되고 있다.
일반적인 전치왜곡기는 도 2 와 같이 HPA 출력신호를 복조한 기저대역 신호를 이용하여 변조기에 입력되는 신호를 미리 왜곡시키는 방법을 이용해 왔다. 이 때, 변조와 복조시에는 간섭(coherent)복조를 위하여 변복조시에 동일한 발진기를 사용하고 지연시간에 의한 위상천이 효과를 상쇄하기 위하여 위상 천이기가 필요하다.
지금까지 알려진 대표적인 전치왜곡기로는 도 3 과 같은 매핑(mapping) 전치왜곡기가 있는데, 이 방법은 입력 신호가 그대로 룩업테이블(LUT: look-up table)(이하, 간단히 "LUT"라함)의 주소가 되는데 입력 신호를 표현하기 위하여 비트의 수가 크면 클수록 LUT의 크기가 커진다는 문제점을 안고 있다.
그리고, 이렇게 큰 용량의 LUT를 전부 초기화하려면 상당한 시간이 소요되기 때문에 실시간 처리에 매우 부적합하다. 또, 이 방법을 사용하기 위해서는 HPA가 메모리가 없는 특성을 가져야만 하는 문제점이 있다.
매핑 전치왜곡기의 문제점을 해결하기 위하여 도 4 와 같이 이득을 이용한 전치왜곡기가 제안되었다. 이 방법은 모든 입력을 LUT의 주소로 하지 않고 입력신호의 순간 전력에 대응하는 이득값만 기억시킴으로써 LUT의 크기를 상당히 줄인 새로운 방법이다.
그러나, 이 방법에서 LUT의 내용을 갱신하기 위하여 정할(Secant) 방법을 이용했는데 모든 갱신 때마다 입력신호의 전력 및 위상이 비슷하여야만 하는 문제점이 있다.
이밖에도, 나가타(Nagata)는 기저대역에서 전송신호에 따라 이득을 변화시켜LUT를 이용하는 전치왜곡기법을 제안하였다. 그러나, 이것은 신호에 따라 서로 다른 이득을 계산하여야 하므로 전치왜곡기의 초기화에 상당한 시간이 소요된다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 카버스(Cavers)는 신호의 전력에 따라 이득을 변화시키는 전치왜곡기를 제안하여 LUT의 크기를 상당히 감소시켰다. 카버스(Cavers)의 전치왜곡기는 나가타(Nagata)의 전치왜곡기에 비하여 상대적으로 하드웨어가 간단해지지만 LUT를 전부 갱신시키기 위하여 시간이 역시 많이 소요된다는 문제점이 있는데, 그 이유는 모든 전송 신호가 LUT 갱신을 위하여 사용될 수 없기 때문이다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 빠른 초기화가 가능하고 시간에 따라 변화하는 HPA의 특성에 고속으로 적응하여 LUT의 갱신이 가능한, 룩업테이블을 이용한 고속 적응 전치왜곡 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 일반적인 고출력 증폭기(HPA)의 정규화된 입력신호의 크기에 따른 정규화된 출력신호의 크기와 위상 변조특성을 나타낸 일실시예 그래프.
도 2 는 일반적인 전치왜곡기의 일실시예 구성도.
도 3 은 종래의 매핑(mapping) 전치왜곡기의 일실시예 구성도.
도 4 는 종래의 이득을 이용한 전치왜곡기의 일실시예 구성도.
도 5 는 본 발명에 따른 룩업테이블을 이용한 고속 적응 전치왜곡 장치의 일실시예 구성도.
도 6 은 본 발명이 적용되는 고출력 증폭부의 고전력 증폭기(HWP)와 HWP 특성 예측기를 나타낸 일실시예 상세 구성도.
도 7 은 본 발명에 따른 룩업테이블을 이용한 고속 적응 전치왜곡 방법의 일실시예 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
501 : 전송신호 측정기 502 : 룩업테이블
503 : 시간 지연기 504 : 적응기
505 : 곱셈기 506 : 고전력 증폭기
507 : 고전력 증폭기 특성 예측기 508 : 뺄셈기
509 : 입력신호 510 : 전치왜곡된 신호
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 룩업테이블을 이용한 고속 적응 전치왜곡 장치에 있어서, 입력되는 제 1 신호와 상기 제 1 신호를 증폭한 후의 제 2 신호를 이용하여 초기 특성 테이블을 구축하며, 시간 변화에 따른 증폭 특성의 변화를 예측하여 상기 초기 특성 테이블을 갱신하기 위한 특성 예측 수단; 및 상기 초기 특성 테이블에 따라 구축된 초기 룩업테이블을 상기 증폭 특성의 변화에 따라 갱신하며, 갱신된 룩업테이블을 이용하여 전송 신호를 전치왜곡 시킨 후 상기 특성 예측 수단의 입력으로 제공하기 위한 전치 왜곡 수단을 포함한다.
또한, 본 발명은 룩업테이블을 이용한 고속 적응 전치왜곡 장치에 적용되는 고속 적응 전치왜곡 방법에 있어서, 고전력 증폭기(HAP)를 통과하는 송신 신호를 이용하여 초기 특성 테이블을 구축하는 제 1 단계; 상기 초기 특성 테이블로부터 상기 고전력 증폭기(HPA) 입력에 대한 출력의 역함수를 구하여 초기 룩업테이블(LUT)을 작성하는 제 2 단계; 및 고전력 증폭기(HPA)의 특성 변화에 따른 오차의 평균자승을 최소화하는 방법을 이용하여 상기 초기 룩업테이블(LUT)을 갱신하고, 갱신된 룩업테이블(LUT)을 이용하여 상기 송신 신호를 전치왜곡시키는 제 3 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 룩업테이블을 이용한 고속 적응 전치왜곡을 위하여, 대용량 프로세서를 구비한 고속 적응 전치왜곡 장치에, 고전력 증폭기(HAP)를 통과하는 송신 신호를 이용하여 초기 특성 테이블을 구축하는 제 1 기능; 상기 초기 특성 테이블로부터 상기 고전력 증폭기(HPA) 입력에 대한 출력의 역함수를 구하여 초기 룩업테이블(LUT)을 작성하는 제 2 기능; 및 고전력 증폭기(HPA)의 특성 변화에 따른 오차의 평균자승을 최소화하는 방법을 이용하여 상기 초기 룩업테이블(LUT)을 갱신하고, 갱신된 룩업테이블(LUT)을 이용하여 상기 송신 신호를 전치왜곡시키는 제 3 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.
근래에 들어서 디지털 통신의 품질 향상을 위하여 고전력 증폭기의 비선형 효과를 보상하기 위한 전치왜곡기술의 필요성이 증가하고 있는 추세이다. 그러나, 지금까지 알려진 전치왜곡기법은 계산량이 많아 하드웨어가 복잡하거나 느린 적응속도로 실시간 처리에 부적합하다.
따라서, 실제 시스템에 적용할 수 있는 고속 적응 전치왜곡기의 개발이 필수적이다. 이를 위해서 본 발명은 빠른 초기화가 가능하고 시간에 따라 변화하는 HPA의 특성에 고속으로 적응할 수 있는 전치 왜곡 보상 방법을 제안한다.
즉, 기존의 전치 왜곡 알고리즘들이 HPA의 비선형 특성을 보상하기 위하여 LUT의 초기화와 갱신을 위하여 많은 시간이 소요된다는 단점을 가지고 있는데 반해 제안한 알고리즘은 모든 전송 신호의 파형이 LUT의 갱신에 사용되도록 해서 빠른 초기화와 시간에 따라 변화하는 HPA의 특성을 적응적으로 추적하여 LUT의 갱신이 가능하도록 하였다.
특히, 본 발명에서는 HPA의 비선형 왜곡 특성을 보상하기 위하여 기저대역에서 룩업테이블(LUT: look-up table)을 이용한 전치왜곡기의 동작 알고리즘을 제안하는데, 먼저 LUT의 빠른 초기화를 위하여 송신 신호로부터 HPA의 특성을 예측하여 LUT를 초기화시키는 알고리즘을 제안하며, 다음으로 시간에 따라 변화하는 HPA에 대하여 평균자승오차(MSE: mean-square error)를 최소화하는 실시간 적응 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘들은 다음과 같은 특징을 가지고 있다.
첫째, 기저대역에서 완전디지털 구현이 가능하다. 둘째, 증폭기의 형태에 무관하게 제안한 전치왜곡기법을 적용할 수 있다. 세째, LUT의 초기화가 빠르다. 네째, HPA의 특성을 파악하는데 별도의 신호를 이용하지 않고 HPA를 통과하는 모든 신호가 이용 가능하다. 다섯째, 통신중 HPA의 특성이 변화할 경우 평균자승오차를 최소화하는 적응 알고리즘이 가능하다.
이하, 도 5 내지 도 7 을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 5 는 본 발명에 따른 룩업테이블을 이용한 고속 적응 전치왜곡 장치의 일실시예 구성도로서, 고전력 송신 시스템의 마지막 단에 사용되는 고출력 증폭부를 나타낸 것이다.
송신할 신호를 전치 왜곡시키기 위해서는 LUT가 필요한데, 먼저 HPA의 입출력 특성을 알아야 한다. 이 HPA의 입력신호에 대한 출력신호의 크기와 위상특성을 얻기 위하여 곱셈기(505), HPA(506), HPA 특성 예측기(507), 및 뺄셈기(508)를 구비하고 있다.
또한, 송신할 신호를 전치 왜곡시키기 위하여 전송 신호 크기 측정기(501), LUT(502), 시간 지연기(503), 및 적응기(504)를 구비하고 있다.
즉, 본 발명은 HPA의 모델을 얻기 위해 별도의 신호를 사용하지 않고 HPA를 통과하는 모든 신호를 이용해서 빠른 속도로 특성 테이블을 얻을 수 있고 시간에 따른 특성 변화에 적응하도록 할 수 있다.
이 특성 테이블을 이용한 역함수를 구하는 방법을 사용해 LUT를 갱신한다.먼저 LUT(502)의 초기화를 위해서 HPA 특성 예측기(507)의 모델링이 빨리 이루어져야 한다.
Vm(t)(509)는 송신할 신호로서 일반적으로 변조 후의 전송신호를 나타낸다. 이 전송신호(Vm(t))의 크기를 전송 신호 크기 측정기(501)에서 구한다.
LUT(502)는 신호의 크기에 따른 이득과 위상정보를 가지고 있는데 전송 신호 크기 측정기(501)에서 구한 신호의 크기에 대응되는 이득과 위상을 송신할 신호 Vm(t)와 곱셈기(505)에서 곱함으로써 전치 왜곡된 신호 Vd(t)(510)를 얻는다.
이 전치 왜곡된 신호 Vd(t)(510)는 HPA(506)와 HPA 특성 예측기(507)에 동시에 입력된다. HPA 특성 예측기(507)는 LUT 입력 레벨에 해당하는 신호의 HPA 통과 후 출력 신호 크기와 위상을 메모리에 저장시킨다. 뺄셈기(508)에서 구한 HPA를 통과한 신호 Va(t)와 HPA 특성 예측기(507)를 통과한 신호간의 차이인 오차신호 e(t)의 평균자승 값을 최소화하는 방법을 이용해 HPA 특성 예측기를 적응시킨다.
시간 지연기(503)에서는 HPA 통과 후까지의 시간지연을 계산하고, 적응기(504)에서는 HPA 특성 예측기(507)에 저장된 HPA입력 신호 레벨, 출력 신호 크기와 위상을 이용해 LUT(502)를 갱신시킨다(4).
도 6 은 본 발명이 적용되는 고출력 증폭부의 고전력 증폭기(HWP)와 HWP 특성 예측기를 나타낸 일실시예 상세 구성도로서, 본 발명에 사용되는 HPA 모델을 찾기 위한 블록으로 별도의 신호를 사용하지 않고 HPA를 통과한 모든 신호를 이용해 HPA 입출력 특성 테이블을 얻는다.
또한, HPA와 HPA 특성 예측기의 두 출력신호 차이의 평균자승 값을 최소화하는 방법을 이용해 시간에 따른 HPA 특성변화에 적응 가능하도록 했다.
도 7 은 본 발명에 따른 룩업테이블을 이용한 고속 적응 전치왜곡 방법의 일실시예 흐름도로서, 본 발명에서 제안하는 알고리즘은 기존의 알고리즘들이 완전한 LUT의 갱신을 위하여 많은 시간이 소요된다는 단점을 제거하기 위한 것이다.
통신용 송신장비에서 HPA의 비선형성을 보상하기 위하여 LUT를 작성해야 될 시점은 신호의 송신 시작 직전이고 방송과 같은 상황에서는 HPA의 시간에 따른 변화를 적응적으로 추적하여 보상할 때 필요하다. 전치왜곡기의 구조는 신호의 크기에 근거한 HPA의 왜곡 보상 방법을 사용한다.
먼저, HPA 입출력 특성 테이블을 구하기 전에 입력신호를 LUT와 같은 크기의 레벨로 나눈다(701). 각 레벨 간격은 입력신호의 최대값과 최소값의 차이를 LUT 크기로 나눈 값으로 구한다.
HPA를 통과하는 모든 입력신호에 대해 대응되는 각 입력신호 레벨을 찾아 같은 주소를 갖는 HPA 출력신호의 크기와 위상을 메모리에 저장함으로써 HPA 특성 테이블을 구한다(702).
그 다음 역함수를 구하는데(703) 먼저 HPA 특성 테이블을 이용해 입력신호와 크기가 같은 출력레벨의 주소를 찾는다.
그 주소의 입력레벨에 해당하는 값과 입력신호의 레벨과의 비로 진폭이득을 구해 LUT에 저장하며, 입력신호의 레벨에 저장되어 있는 특성 테이블의 위상왜곡과 반대되는 위상을 LUT에 저장한다(704). LUT에는 송신신호의 크기 레벨에 따른 진폭이득과 위상천이를 얻게 된다. 그런 다음 시간에 따라 변화하는 HPA의 특성을 평균자승오차를 최소화하는 방법으로 HPA 특성 테이블을 갱신한다(705).
상기와 같은 과정을 3 단계로 나누어 상세히 설명하면 다음과 같다.
첫 번째 단계는 HPA의 특성을 파악하는 과정이다(701,702).
먼저, 초기 갱신 시간을 단축시키기 위하여 전송되는 신호를 이용하여 입력에 대한 출력의 특성 테이블을 구한다. 이것은 보낸 신호를 알고 있으므로 HPA를 통과한 신호를 복조하여 송신신호와의 비교 및 평균을 취함으로서 가능하다.
아래의 [표 1]은 입력신호 레벨에 대하여 HPA의 출력 특성을 도표로 나타낸 것으로 LUT의 크기가 32인 경우, 입력레벨을 32개의 크기로 나누어 고려한 것이다. 이 때 입력신호의 단계간 간격는 아래의 [수학식 1] 과 같다.
여기서 Vmax 와 Vmin 은 HPA 입력 신호의 최대 및 최소전압 레벨이다. 그리고, Nt 는 LUT의 크기로 주소공간의 수를 나타낸다.
번호 HPA 입력신호 크기 HPA 출력 진폭 HPA 출력위상[rad]
··910111213141516171819·· ··0.30970.34840.38710.42580.46450.50320.54190.58060.61940.65840.6968·· ··0.56520.62140.67330.72090.76410.80310.83780.86850.89530.91840.9381·· ··0.09160.11330.13650.16070.18590.21160.23770.26400.29030.31640.3422··
두 번째 단계는, 초기 LUT 작성 단계이다(704).
이 단계에서는 HPA 입력에 대한 출력의 역함수를 구하는 것이다. HPA의 AM/AM 특성이 일차선형방정식이 아니기 때문에 HPA의 이득이 1이 되기를 원하는 경우, 다음과 같은 방법으로 LUT의 계수를 결정한다.
HPA의 입력레벨이 0.6581에 대하여 출력이 0.6581이 되려면, 표 1에서부터 HPA의 출력이 0.6581이 되도록 하는 입력을 찾는다. 이 경우에 해당하는 입력은 LUT의 11번째 입력 레벨은 0.3871이 되고 이 때 HPA의 진폭이득은 0.6733/0.3871=1.739가 된다. 그러므로 입력신호의 크기가 0.6581이라면 LUT의 18번째 주소영역 레벨에 해당하고 이 신호에 대한 전치왜곡기 LUT의 계수를 1/1.739=0.575로 하면, 전치왜곡기의 출력은 0.65810.575 =0.3784가 된다.
그리고, 이 신호가 HPA를 통과하면 [표 1]로부터 0.6214가 됨을 알 수 있다.이 신호는 약간의 왜곡은 있지만 전치왜곡기를 거침으로써 상당한 AM/AM 왜곡을 줄일 수 있음을 알 수 있다. LUT의 크기를 늘이면 잔여 왜곡을 상당히 줄일 수 있다.
AM/PM 왜곡에 대한 특성을 보정하기 위해서는 AM/AM 왜곡을 보상할 때와 마찬가지로 전치왜곡기 출력 0.37845에 가장 근사한 HPA 입력에 대한 HPA 출력 위상이 0.1365 라디안(7.8) 천이가 일어난다. 그러므로, 전치왜곡기 입력신호에 대하여 미리 exp(-j0.1365)의 위상천이를 시키면 된다. 이 경우 HPA를 통과하더라도 위상특성이 서로 상쇄가 되어 위상오차가 사라진다.
세 번째 단계는 LUT의 적응 갱신 단계이다(705).
단계 1과 2를 거쳐 구한 LUT를 사용하여 전치왜곡기의 역할을 수행하면서 통신 중 천천히 변화하는 HPA의 특성에 적응하기 위하여 LUT의 갱신을 수행한다.
HPA는 시간에 따라 변화하는 특성을 나타낸다. 그러므로, HPA를 통과한 신호와 HPA 특성 예측기를 통과한 신호사이에는 오차가 발생하게 된다. 이 오차의 평균자승을 최소화하는 방법을 이용해(705) HPA 특성 예측기 내의 특성 테이블 값을 갱신한다(702).
갱신된 HPA 특성 테이블 값을 기준으로 역함수를 구하므로(703) LUT 내의 입력신호 레벨에 따른 진폭이득과 위상천이는 시간에 따라 변화된 HPA 특성이 적용된다. 위 과정을 반복해서 수행함으로써 LUT의 적응갱신이 가능하다(704).
즉, HPA의 특성은 AM/AM 특성과 AM/PM 특성으로 분리된다. 그리고, 이 두 특성은 서로 독립적인 특성을 가지고 있다. 그러므로, HPA의 AM/AM특성과 AM/PM 특성은 서로 독립적으로 예측할 수 있다. 시간에 따라 HPA의 특성은 천천히 변화하므로이것에 따라 LUT의 내용도 갱신하여야 한다.
우선 HPA의 특성을 파악하기 위하여 도 5 와 같은 HPA 특성 예측기(507)를 이용하여 HPA의 변화 특성을 모델링한다.
HPA의 입력을 u(n), 출력을 d(n), HPA 모델의 출력을이라 하면 아래의 [수학식 2], [수학식 3], [수학식 4]가 성립한다.
상기 수학식에서 s(n)과(n)은 입력신호의 크기와 위상이고, k(n)과(n)은 HPA 출력에서의 이득과 위상천이를 나타낸다. 그리고 과은 HPA 모델의 출력에서의 이득과 위상천이를 나타낸다. 그러므로 HPA 출력과 HPA 모델의 출력간의 에러 e(n)은 아래의 [수학식 5]와 같다.
이때, 크기와 위상은 서로 독립이므로 아래의 [수학식 6], [수학식 7]과 같이 크기 에러(egain(n))와 위상에러(ephase(n))로 나눌 수 있다.
급격한 감소(Steepest descent) 방법을 따르면 HPA의 모델링 계수와는 아래의 [수학식 8], [수학식 9]와 같다.
여기서과는 HPA 모델 계수과의 갱신율을 조절할 스텝사이즈(step-size)이다. 그리고 경도(gradient) 벡터과은 아래의 [수학식 10], [수학식 11]로 표현된다.
그리고, Jgain(n)과 Jphase(n)은 아래의 [수학식 12], [수학식 13]과 같다.
그러므로, HPA 모델 계수의 갱신을 위한 알고리즘은 아래의 [수학식 14], [수학식 15]와 같다.
즉, 상기 [수학식 14]와 [수학식 15]를 이용하여 시간에 따른 HPA 특성을 모델링할 수 있고, 이 결과를 이용하여 앞장에서 설명한 단계 2 를 거치면 시간의 변화에 따른 전치왜곡기 LUT 의 내용을 갱신할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은 통신용 송신장비 등에서 HPA의 비선형 특성을 보상하기 위하여 요구되는 전치왜곡기내의 LUT의 빠른 초기화가 가능하다. 즉, 방송용 고출력 HPA의 비선형 특성을 보상하는 실시간 처리가 가능한 전치왜곡기를 사용함으로서 디지털 TV 방송으로의 전환시에도 기존의 HPA를 사용 가능하게 하는 우수한 효과가 있으며, 또한, 제안된 적응 전치왜곡기는 HPA의 형태에 무관하므로 통신 신호의 증폭이 요구되는 어떤 송신기에도 적용 가능하다는 우수한 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 룩업테이블을 이용한 고속 적응 전치왜곡 장치에 있어서,
    입력되는 제 1 신호와 상기 제 1 신호를 증폭한 후의 제 2 신호를 이용하여 초기 특성 테이블을 구축하며, 시간 변화에 따른 증폭 특성의 변화를 예측하여 상기 초기 특성 테이블을 갱신하기 위한 특성 예측 수단; 및
    상기 초기 특성 테이블에 따라 구축된 초기 룩업테이블을 상기 증폭 특성의 변화에 따라 갱신하며, 갱신된 룩업테이블을 이용하여 전송 신호를 전치왜곡시킨 후 상기 특성 예측 수단의 입력으로 제공하기 위한 전치 왜곡 수단
    을 포함하는 룩업테이블을 이용한 고속 적응 전치왜곡 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 특성 예측 수단은,
    입력된 제 1 신호에 대하여 증폭된 제 2 신호를 발생하기 위한 고전력 증폭 수단; 및
    상기 제 1 신호와 상기 제 2 신호의 크기 및 위상차를 측정하여 초기 특성 테이블을 구축하며, 시간 변화에 따른 상기 고전력 증폭 수단의 특성 변화를 예측하여 상기 초기 특성 테이블을 갱신하는 고전력 증폭기 특성 예측 수단
    을 포함하는 룩업테이블을 이용한 고속 적응 전치왜곡 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 고전력 증폭기 특성 예측 수단의 상기 초기 특성 테이블의 갱신은, 상기 제 1 신호와 상기 제 2 신호의 차이의 평균자승 값을 최소화하는 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 룩업테이블을 이용한 고속 적응 전치왜곡 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전치왜곡 수단은,
    입력 신호의 크기 및 위상을 측정하기 위한 측정 수단;
    상기 입력 신호가 상기 특성 예측 수단을 통과할 때까지의 지연 시간 및 상기 특성 예측 수단의 특성 테이블을 이용하여 룩업테이블의 작성을 제어하기 위한 제어 수단; 및
    상기 제어 수단의 제어를 받아 상기 입력 신호의 크기 및 위상과 대응하는 룩업테이블을 갱신하고, 갱신된 룩업테이블을 이용하여 상기 입력 신호를 전치왜곡 시킨 후 상기 특성 예측 수단의 입력으로 제공하기 위한 룩업 테이블 갱신 수단
    을 포함하는 룩업테이블을 이용한 고속 적응 전치왜곡 장치.
  5. 룩업테이블을 이용한 고속 적응 전치왜곡 장치에 적용되는 고속 적응 전치왜곡 방법에 있어서,
    고전력 증폭기(HAP)를 통과하는 송신 신호를 이용하여 초기 특성 테이블을 구축하는 제 1 단계;
    상기 초기 특성 테이블로부터 상기 고전력 증폭기(HPA) 입력에 대한 출력의 역함수를 구하여 초기 룩업테이블(LUT)을 작성하는 제 2 단계; 및
    고전력 증폭기(HPA)의 특성 변화에 따른 오차의 평균자승을 최소화하는 방법을 이용하여 상기 초기 룩업테이블(LUT)을 갱신하고, 갱신된 룩업테이블(LUT)을 이용하여 상기 송신 신호를 전치왜곡시키는 제 3 단계
    를 포함하는 룩업테이블을 이용한 고속 적응 전치왜곡 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 단계는,
    입력신호를 상기 룩업테이블과 같은 크기의 레벨로 나누는 제 4 단계; 및
    상기 고전력 증폭기를 통과하는 상기 입력신호에 대응되는 상기 각 입력신호 레벨을 찾아 같은 주소를 갖는 고전력 증폭기 출력신호의 크기와 위상을 저장하여 고전력 증폭기 특성 테이블을 구축하는 제 5 단계
    를 포함하는 룩업테이블을 이용한 고속 적응 전치왜곡 방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 단계는,
    상기 초기 특성 테이블을 이용해 입력신호와 크기가 같은 출력레벨의 주소를 찾는 제 6 단계;
    상기 주소의 입력레벨에 해당하는 값과 입력신호의 레벨과의 비로 진폭이득을 구해 초기 룩업테이블에 저장하는 제 7 단계; 및
    상기 입력신호의 레벨에 저장되어 있는 상기 초기 특성 테이블의 위상왜곡과 반대되는 위상을 룩업테이블에 저장하여 초기 룩업테이블을 작성하는 제 8 단계
    를 포함하는 룩업테이블을 이용한 고속 적응 전치왜곡 방법.
  8. 룩업테이블을 이용한 고속 적응 전치왜곡을 위하여, 대용량 프로세서를 구비한 고속 적응 전치왜곡 장치에,
    고전력 증폭기(HAP)를 통과하는 송신 신호를 이용하여 초기 특성 테이블을 구축하는 제 1 기능;
    상기 초기 특성 테이블로부터 상기 고전력 증폭기(HPA) 입력에 대한 출력의 역함수를 구하여 초기 룩업테이블(LUT)을 작성하는 제 2 기능; 및
    고전력 증폭기(HPA)의 특성 변화에 따른 오차의 평균자승을 최소화하는 방법을 이용하여 상기 초기 룩업테이블(LUT)을 갱신하고, 갱신된 룩업테이블(LUT)을 이용하여 상기 송신 신호를 전치왜곡 시키는 제 3 기능
    을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
KR1019990061876A 1999-12-24 1999-12-24 룩업테이블을 이용한 고속 적응 전치왜곡 장치 및 그 방법 KR100315425B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990061876A KR100315425B1 (ko) 1999-12-24 1999-12-24 룩업테이블을 이용한 고속 적응 전치왜곡 장치 및 그 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990061876A KR100315425B1 (ko) 1999-12-24 1999-12-24 룩업테이블을 이용한 고속 적응 전치왜곡 장치 및 그 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010083262A true KR20010083262A (ko) 2001-09-01
KR100315425B1 KR100315425B1 (ko) 2002-01-19

Family

ID=19629441

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019990061876A KR100315425B1 (ko) 1999-12-24 1999-12-24 룩업테이블을 이용한 고속 적응 전치왜곡 장치 및 그 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100315425B1 (ko)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7068980B2 (en) 2002-06-04 2006-06-27 Electronics And Telecommunications Research Institute Pre-distortion apparatus and method for recovering nonlinear distortion of high power amplifier
US7170343B2 (en) 2003-12-27 2007-01-30 Electronics And Telecommunications Research Institute Fast LUT predistorter for power amplifier
KR100724934B1 (ko) * 2004-05-11 2007-06-04 삼성전자주식회사 광대역 전력 증폭기를 위한 디지털 전치 왜곡 장치 및 방법
KR101008037B1 (ko) * 2004-09-14 2011-01-13 엘지에릭슨 주식회사 이동통신 시스템에서 기지국의 전치 보상 장치 및 그 방법
US8351876B2 (en) 2010-08-03 2013-01-08 Crestcom, Inc. Transmitter linearized using cartesian-processed look-up table and method therefor
US8489047B2 (en) 2010-11-02 2013-07-16 Crestcom, Inc. Transmitter linearized using bias deviation gain adjustment and method therefor
US8611459B2 (en) 2012-02-29 2013-12-17 Crestcom, Inc. Transmitter linearized using look-up table with unadaptable data and method therefor
US8615208B2 (en) 2010-11-02 2013-12-24 Crestcom, Inc. Transmitter linearized in response to signal magnitude derivative parameter and method therefor

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101058733B1 (ko) * 2004-01-02 2011-08-22 삼성전자주식회사 전력 증폭기의 비선형 왜곡 특성을 보상하는 전치보상 장치

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7068980B2 (en) 2002-06-04 2006-06-27 Electronics And Telecommunications Research Institute Pre-distortion apparatus and method for recovering nonlinear distortion of high power amplifier
US7170343B2 (en) 2003-12-27 2007-01-30 Electronics And Telecommunications Research Institute Fast LUT predistorter for power amplifier
KR100724934B1 (ko) * 2004-05-11 2007-06-04 삼성전자주식회사 광대역 전력 증폭기를 위한 디지털 전치 왜곡 장치 및 방법
KR101008037B1 (ko) * 2004-09-14 2011-01-13 엘지에릭슨 주식회사 이동통신 시스템에서 기지국의 전치 보상 장치 및 그 방법
US8351876B2 (en) 2010-08-03 2013-01-08 Crestcom, Inc. Transmitter linearized using cartesian-processed look-up table and method therefor
US8649743B2 (en) 2010-08-03 2014-02-11 Crestcom, Inc. Transmitter linearized using inversing and non-inversing transform processing sections and method therefor
US8489047B2 (en) 2010-11-02 2013-07-16 Crestcom, Inc. Transmitter linearized using bias deviation gain adjustment and method therefor
US8615208B2 (en) 2010-11-02 2013-12-24 Crestcom, Inc. Transmitter linearized in response to signal magnitude derivative parameter and method therefor
US8976896B2 (en) 2010-11-02 2015-03-10 Crestcom, Inc. Transmitter linearized in response to derivative signal and method therefor
US8611459B2 (en) 2012-02-29 2013-12-17 Crestcom, Inc. Transmitter linearized using look-up table with unadaptable data and method therefor

Also Published As

Publication number Publication date
KR100315425B1 (ko) 2002-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220115990A1 (en) Power amplifier time-delay invariant predistortion methods and apparatus
Katz et al. The evolution of PA linearization: From classic feedforward and feedback through analog and digital predistortion
US7535298B2 (en) Arrangement and a method relating to signal predistortion
KR101126401B1 (ko) 전력 증폭기에 디지털 전치 왜곡 장치 및 방법
US7349490B2 (en) Additive digital predistortion system employing parallel path coordinate conversion
KR100724934B1 (ko) 광대역 전력 증폭기를 위한 디지털 전치 왜곡 장치 및 방법
US6072364A (en) Adaptive digital predistortion for power amplifiers with real time modeling of memoryless complex gains
Han et al. An adaptive pre-distorter for the compensation of HPA nonlinearity
KR100480965B1 (ko) 구간별 차등 다항식을 이용한 사전 왜곡 방법 및 그를이용한 고전력 증폭기의 사전 왜곡 장치
EP1162732A2 (en) A linear amplifier arrangement
US20020171485A1 (en) Digitally implemented predistorter control mechanism for linearizing high efficiency RF power amplifiers
US20050068102A1 (en) Distortion-compensated amplifier using predistortion technique
GB2406986A (en) A predistorter using look-up-tables to drive an RF vector modulator and correct for nonlinearity and memory effect in the amplifier and the modulator
JPH1032435A (ja) 増幅器の非線形性を補正する方法及びその方法を使用する無線送信機
JP2008511212A (ja) 直交周波数分割多重システム用のプリディストータおよびその作動方法
WO2012086830A1 (ja) 増幅装置およびその制御方法
US7003051B2 (en) Time delay estimation in a transmitter
KR100315425B1 (ko) 룩업테이블을 이용한 고속 적응 전치왜곡 장치 및 그 방법
CN113054917A (zh) 校正非线性功率放大器的失真的方法和系统、预失真部件
JP3268135B2 (ja) 無線機
JP3867583B2 (ja) 非線形歪み補償装置及びその方法並びにプログラム
US6750710B2 (en) Distortion reduction
KR100487209B1 (ko) 룩업 테이블을 사용하여 전력 증폭기의 비선형 왜곡특성을 보상하는 전치보상 장치 및 방법
KR100324123B1 (ko) 전력 증폭기의 사전 왜곡 선형화 방법 및 장치
JP2001053627A (ja) 非線形歪補償装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20071024

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee