KR20040023130A - 신호의 전치 왜곡 자동 보상 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다채널을 통해 입력되는 신호를 고출력으로 증폭한 후, 고출력 증폭된 신호에서 전치 왜곡시키기 위한 신호를 추출하여 중간 주파수 대역으로 변환시키기 위한 주파수 하향 변환부, 상기 중간 주파수 대역으로 변환된 신호를 채널별로 분리하고, 복조하기 위한 채널 분리 및 복조기, 상기 채널별로 분리된 기저 대역의 신호에서 선형 데이터를 추출한 후, 상기 추출된 선형 데이터에서 선형성 에러를 추출하는 등화기, 상기 다채널을 통해 입력되는 신호를 각각 채널별로 시간 지연시키는 시간지연기, 상기 시간 지연기에서 시간 지연시킨 신호와 상기 등화기를 통과한 신호를 비교하여 전치 왜곡을 위한 선형 및 비선형 전치 왜곡 계수를 생성하는 전치왜곡 신호처리기 및 상기 다채널을 통해 입력되는 신호와 상기 전치왜곡 신호처리기로부터 전송된 선형 및 비선형 전치 왜곡 계수의 연산을 통하여 선형 및 비선형 전치 왜곡된 신호를 생성하는 전치왜곡기로 구성되어, 밴드대역내의 잡음을 제거함으로써 높은 성능의 기지국 시스템의 설계가 가능하다.

Description

신호의 전치 왜곡 자동 보상 장치{Apparatus for compensating predistortion of signal automatically}

본 발명은 고출력 전력 증폭기의 선형성 및 비선형성을 정확하게 추출하여 보상하는 신호의 전치 왜곡 자동 보상 장치에 관한 것이다.

고출력 전력 증폭기(High Power Amplifier; 이하 HPA라 함)는 무선 송신기 최종단의 전력 증폭기로서, 일그러짐이 적고 높은 효율로 전력을 부하에 공급하는 것이 중요하다.

특히, HPA는 여러 단으로 트랜지스터를 배열해 이득고 출력을 구현하여 소자의 특성상 출력에 한계가 있으므로 최종단에는 푸쉬풀 타입의 트랜지스터나 여러 개의 트랜지스터를 컴바인하여 사용하는 발란스 타입을 사용하기도 한다.

HPA의 가장 중요한 특성중 하나는 비선형 왜곡을 유발하는 IMD(Inter Modulation Distortion)인데 최대 출력을 얻기 위해 디바이스를 비선형 영역에서 동작시켜야하지만, 입력 전력을 낮추어 선형 영역에서 동작시키는 백-오프(Back-Off) 방식을 이용한다.

하지만 비선형 왜곡을 완전히 제거할 수 없으므로, 전치 왜곡을 통하여 비선형성을 없애고 증폭하여 전송하도록 하는 것이다.

이하 도면을 참조하여 종래의 전치왜곡자동 보상 장치에 대하여 설명하기로한다.

도 1은 종래의 신호의 전치 왜곡 자동 보상 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도 1을 참조하면, 신호의 전치 왜곡 자동 보상 장치는 기저 대역의 입력 ㅣ신호로부터 출력신호를 전치 왜곡시키기 위한 전치 왜곡기(101), 입력 신호의 크기 및 위상을 변조시키기 위한 변조기(102), 상기 변조기(102)에서 변조된 신호를 특정 주파수 대역으로 변환하기 위한 주파수 상향 변환기(103), 주파수 상향 변환된 신호를 고출력 증폭하기 위한 HPA(104), HPA(104)에서 고출력 증폭된 신호를 전치 왜곡시키기 위하여 신호를 추출하는 방향성 결합기(105), 고출력 증폭된 신호를 방사하기 위한 안테나(106), 전치 왜곡시키기 위해 추출된 신호를 측정 주파수 대역에서 기저 대역으로 변환하기 위한 주파수 하향 변환기(107), 변조된 신호를 복조하기 위한 복조기(108), 상기 복조기(108)에서 추출된 기저대역 신호와 시간 지연된 신호를 비교하여 전치왜곡을 위한 계수를 발생시켜 상기 전치 왜곡기(101)에 제공하기 위한 전치왜곡신호 처리기(109), 입력되는 신호의 시간 지연기(110)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기와 같은 구성을 갖는 신호의 전치 왜곡 자동 보상 장치의 동작에 대하여 설명하기로 한다.

기저대역의 입력신호는 동시에 전치 왜곡기(101)와 시간 지연기(110)로 입력되고, 전치 왜곡기(101)는 전치 왜곡신호 처리기(109)에서 만들어 전송하는 계수들은 이용하여 입력 신호를 전치 왜곡시킨다.

전치 왜곡된 신호는 변조기(102)로 입력되어 변조기(102)를 통과함으로써 크기 및 위상이 변조되어 출력된다.

변조된 신호는 특정 주파수 대역으로 주파수 상향 변환기(102)를 사용하여 변환되고 고출력 증폭기(104)를 통과하여 특정 레벨로 증폭된 후, 방향성 결합기(105)와 안테나(106)를 통하여 방사가 이루어진다.

고출력 증폭기(104)에서 출력되어 방향성 결합기(105)를 통하여 추출된 신호는 송신이 시작된 초기에는 고출력 증폭기(104)에 의한 비선형 특성을 가진다.

이와 같은 방향성 결합기(105)에서 추출된 비선형 특성을 가지는 신호는 주파수 하향 변환기(107)를 통과하여 복조기(108)를 통과한 다음, 기저 대역 신호로 변환되어 전치 왜곡 신호처리기(109)에서 시간 지연기(110)를 통과한 신호와 비교함으로써 비선형 정도를 계산하게 된다.

이 비선형 특성을 바탕으로 전치 왜곡 신호처리기(109)는 비선형성을 없애기 위한 계수들을 만들고 이를 전치 왜곡(101)로 전송하게 된다. 전치 왜곡기(101)에서는 계수들을 사용하여 입력 신호를 변형시킴으로써 전치 왜곡이 수행되며, 이 과정이 되풀이 되면서, 비선형성이 없어지는 효과를 나타내게 된다.

그러나 상기와 같은 종래에는 비선형만을 전치 왜곡시킴으로써 밴드 대역내의 선형 잡음이 존재하는 문제점이 있다.

또한, 비선형만을 전치 왜곡하였을때 대역 내부의 잡음에 의해 비선형성을 보상하는데 에러가 다수 발생함으로써 규격내의 신호를 생성하는데 문제가 있다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 주파수에 따른 진폭이 일정하지 않는 시스템을 보상하여 완전한 선형성을 가지도록 계속적으로 점검하여 자동으로 선형성 보상을 수행하도록하여 선형성뿐만 아니라 비선형성을 자동 보상하는 신호의 전치 왜곡 자동 보상 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 신호의 전치 왜곡 자동 보상 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 신호의 전치 왜곡 자동 보상 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선형 신호에서 에러를 제거한 신호를 나타낸 도면.

<도면의 주요부분의 간단한 설명>

101, 201 : 전치 왜곡기102 : 변조기

202 : 변조 및 채널 합성기103, 203 : 주파수 상향 변환기

104, 204 : HPA105, 205 : 결합기

106, 206 : 안테나107, 207 : 주파수 하향 변환기

108 : 복조기208 : 채널분리 및 복조기

109, 210 : 전치왜곡 신호처리기110, 211 : 시간 지연기

209 : 등화기

상기 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 다채널을 통해 입력되는 신호를 고출력으로 증폭한 후, 고출력 증폭된 신호에서 전치 왜곡시키기 위한 신호를 추출하여 중간 주파수 대역으로 변환시키기 위한 주파수 하향 변환부, 상기 중간 주파수 대역으로 변환된 신호를 채널별로 분리하고, 복조하기 위한 채널 분리 및 복조기, 상기 채널별로 분리된 기저 대역의 신호에서 선형 데이터를 추출한 후, 상기 추출된 선형 데이터에서 선형성 에러를 추출하는 등화기, 상기 다채널을 통해 입력되는 신호를 각각 채널별로 시간 지연시키는 시간지연기, 상기 시간 지연기에서 시간 지연시킨 신호와 상기 등화기를 통과한 신호를 비교하여 전치 왜곡을 위한 선형 및 비선형 전치 왜곡 계수를 생성하는 전치왜곡 신호처리기 및 상기 다채널을 통해 입력되는 신호와 상기 전치왜곡 신호처리기로부터 전송된 선형 및 비선형 전치 왜곡 계수의 연산을 통하여 선형 및 비선형 전치 왜곡된 신호를 생성하는 전치왜곡기를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호의 전치 왜곡 자동 보상 장치가 제공된다.

상기 다채널을 통해 입력되는 신호를 고출력으로 증폭하는 장치는 상기 전치 왜곡기에서 전치 왜곡된 다채널의 입력 신호를 각각 변조시키고, 중간 주파수로 상향하여 합성하는 변조 및 채널 합성기, 상기 변조 및 채널 합성기에서 합성된 신호를 특정 주파수 대역으로 변환하기 위한 주파수 상향 변환기, 상기 주파수 상향 변환기에서 주파수 상향 변환된 신호를 고출력 증폭하기위한 고출력 증폭기, 상기 고출력 증폭된 신호에서 전치 왜곡시키기위한 신호를 추출하는 방향성 결합기를 포함한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 신호의 전치 왜곡 자동 보상 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 신호의 전치 왜곡 자동 보상 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선형 신호에서 에러를 제거한 신호를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 신호의 선형성 자동 보상 장치는 다채널의 기저 대역 입력 신호를 각 채널별로 전치 왜곡시키기 위한 전치 왜곡기(201), 상기 전치 왜곡기(201)에서 전치 왜곡되어 전송되는 다 채널의 신호를 각각 위상 및 크기를 변조시키고 중간주파수로 상향하여 합성하기 위한 변조 및 채널 합성기(202), 상기 변조 및 채널 합성기(202)에서 합성된 신호를 특정 주파수 대역으로 변환하기 위한 주파수 상향 변환기(203), 주파수 상향 변환된 신호를 고출력 증폭하기 위한 HPA(204), 고출력 증폭된 신호를 전치 왜곡시키기 위해 신호를 추출하는 방향성 결합기(205), 고출력 증폭된 신호를 자유공간으로 방사하기 위한 안테나(206), 상기 방향성 결합기(205)에서 추출된 신호를 특정 주파수 대역에서 중간 주파수로 변환하기 위한 주파수 하향 변환기(207), 상기 중간주파수로 변환된 신호를 각각의 채널별로 분리하여 복조하기 위한 채널분리 및 복조기(208)와, 상기 채널 분리 및 복조기(208)에서 채널별로 분리된 기적 대역의 신호에서 선형성 에러를 추출하는 등화기(209), 상기 입력 신호를 채널별로 입력받아 시간을 지연시키기 위한 시간지연기(211), 상기 시간지연기(211)에서 시간이 지연된 신호와 상기 등화기(209)에서 선형성 에러가 추출된 신호를 신호를 비교하여 선형 및 비선형 전채 왜곡을 위한 계수를 생성하고 상기 전치왜곡기(201)로 전송하기 위한 전치 왜곡 신호 처리기(210)를 포함한다.

이하 상기와 같이 구성된 신호의 전치 왜곡 자동 보상 장치의 동작에 대하여 자세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 여러 개의 채널로부터 입력되는 다수의 채널 신호는 전치왜곡기(201)와 시간지연기(211)에 입력된다.

상기 전치 왜곡기(201)에 입력된 신호는 채널에서 만들어진 선형 및 비선형 전치 왜곡 계수를 이용하여 전치 왜곡이 이루어진다.

상기 선형 및 비선형 전치 왜곡된 채널 신호는 변조 및 채널 합성기(202)에서 각 채널별로 크기 및 위상을 변조하고 각 채널별로 중간 주파수를 달리하여 인접한 채널 대역으로 채널 합성이 이루어진다.

이렇게 합성된 신호는 주파수 상향 변환기(203)로 입력되어, 특정 주파수로상향 변환되고, HPA(204)에서 고출력 증폭이 되어 방향성 결합기(205)로 전송된다.

상기 방향성 결합기(205)는 상기 수신된 고출력 증폭 신호를 안테나(206)로 전송하여 자유공간에 방사시킬 수 있도록 하는 한편, 선형 및 비선형 전치왜곡 계수 계산을 위하여 상기 고출력 증폭된 신호를 추출하여 주파수 하향 변환기(207)에 전송한다.

상기 주파수 하향 변환기(207)는 상기 전송된 신호를 중간 주파수 대역으로 변환한 후, 채널 분리 및 복조기(208)에 전송한다. 상기 채널 분리 및 복조기(208)는 상기 중간 주파수로 하향 변조된 신호를 각 채널별로 정해진 중간 주파수를 사용하여 각각 기저대역으로 분리한다.

상기 채널별로 분리된 기저 대역의 신호는 등화기(209)에 전송된다. 상기 등화기(209)는 상기 채널별로 분리된 기저 대역의 신호에서 선형 데이터를 추출하여 상기 추출된 선형 데이터에서 선형 에러를 추출한다. 그런다음 상기 등화기(209)는 상기 선형 에러가 추출된 선형 데이터를 전치 왜곡 신호처리기(210)에 전송한다.

상기 등화기(209)를 통과한 신호는 도 3과 같이 선형 데이터의 잡음등이 제거된다. 즉, 300a는 상기 선형 에러가 추출된 선형 데이터를 나타내고, 상기 300b는 상기 선형 에러가 제거된 선형 데이터를 나타낸다.

상기 전치왜곡 신호처리기(210)는 시간 지연기(211)를 통과한 각 채널별 기저 대역의 입력 신호와 상기 등화기(209)로부터 전송된 신호의 비선형성 정도를 비교하게 된다. 상기 전치왜곡 신호 처리기(210)는 각 채널별로 비교를 통하여 비선형 정보를 계산한 다음 만들어진 각 채널별 선형 및 비선형 전치 왜곡 계수를 전치왜곡기(201)에 전송한다.

상기 전치 왜곡기(201)는 입력되는 기저 대역의 신호와 선형 및 비선형 전치 왜곡 계수의 연산을 통하여 선형 및 비선형 전치 왜곡된 신호를 만든다. 상기와 같은 일련의 과정을 반복함으로써 고출력 증폭기(204)에서 출력되는 신호는 왜곡된 선형 및 비선형 특성이 완전한 선형으로 바뀌게 된다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 밴드대역내의 잡음을 제거함으로써 높은 성능의 기지국 시스템의 설계가 가능한 신호의 전치 왜곡 자동 보상 장치를 제공할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 전치 왜곡 신호 처리기에서 비선형 데이터를 추출할때 더 정확한 데이터 추출이 가능하며, 전치 왜곡기의 필터 계수값을 낮춤으로써 저가의 FPGA를 사용할 수 있는 신호의 전치 왜곡 자동 보상 장치를 제공할 수 있다.

Claims (2)

1. 다채널을 통해 입력되는 신호를 고출력으로 증폭한 후, 고출력 증폭된 신호에서 전치 왜곡시키기 위한 신호를 추출하여 중간 주파수 대역으로 변환시키기 위한 주파수 하향 변환부;

   상기 중간 주파수 대역으로 변환된 신호를 채널별로 분리하고, 복조하기 위한 채널 분리 및 복조기;

   상기 채널별로 분리된 기저 대역의 신호에서 선형 데이터를 추출한 후, 상기 추출된 선형 데이터에서 선형성 에러를 추출하는 등화기;

   상기 다채널을 통해 입력되는 신호를 각각 채널별로 시간 지연시키는 시간지연기;

   상기 시간 지연기에서 시간 지연시킨 신호와 상기 등화기를 통과한 신호를 비교하여 전치 왜곡을 위한 선형 및 비선형 전치 왜곡 계수를 생성하는 전치왜곡 신호처리기;및

   상기 다채널을 통해 입력되는 신호와 상기 전치왜곡 신호처리기로부터 전송된 선형 및 비선형 전치 왜곡 계수의 연산을 통하여 선형 및 비선형 전치 왜곡된 신호를 생성하는 전치왜곡기;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호의 전치 왜곡 자동 보상 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 다채널을 통해 입력되는 신호를 고출력으로 증폭하는 장치는

   상기 전치 왜곡기에서 전치 왜곡된 다채널의 입력 신호를 각각 변조시키고, 중간 주파수로 상향하여 합성하는 변조 및 채널 합성기;

   상기 변조 및 채널 합성기에서 합성된 신호를 특정 주파수 대역으로 변환하기 위한 주파수 상향 변환기;

   상기 주파수 상향 변환기에서 주파수 상향 변환된 신호를 고출력 증폭하기위한 고출력 증폭기;

   상기 고출력 증폭된 신호에서 전치 왜곡시키기위한 신호를 추출하는 방향성 결합기를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호의 전치 왜곡 자동 보상 장치.