KR20060098680A - 무선 통신 시스템에서 전력 증폭기의 기억 효과를 보상하는아날로그 전치 왜곡 장치 및 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 전력 증폭기의 기억 효과를 보상하는아날로그 전치 왜곡 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력 증폭기의 비선형 왜곡 특성을 선형화하는 아날로그 방식의 전치 왜곡(Pre-distortion) 장치 및 그 방법에 대한 것으로서, 그 기술적 구성은 무선 통신 시스템에서 전력 증폭기의 비선형 특성을 보상하는 아날로그 전치 왜곡 장치에 있어서, 상기 전력 증폭기로 입력되는 중간 주파수 대역의 제1 입력단 신호를 지연시켜 출력하는 적어도 하나의 지연기와, 상기 제1 입력 신호와 상기 제1 입력 신호가 지연된 적어도 하나의 제2 입력단 신호를 수신하여 기저대역 신호를 출력하는 적어도 하나의 포락선 검출기와, 상기 전력 증폭기의 출력이 주파수 변환된 중간 주파수 대역의 출력단 신호와 상기 제2 입력단 신호를 수신하여 복수의 전치 보상 이득 값을 결정하여 출력하는 제어기와, 상기 복수의 전치 보상 이득 값을 근거로 상기 제1 및 제2 입력단 신호를 전치 보상하는 복수의 전치 왜곡기를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
전력 증폭기, 전치 왜곡기, memory effect, 기억 효과, 아날로그, 무선 통신

Description

무선 통신 시스템에서 전력 증폭기의 기억 효과를 보상하는 아날로그 전치 왜곡 장치 및 방법{ANALOG PRE-DISTORTION APPARATUS AND METHOD FOR COMPENSATING MEMORY EFFECT OF POWER AMPLIFIER IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 일반적인 아날로그 전치 왜곡기를 사용하여 전력 증폭기의 비선형 특성을 보상하는 무선 통신 시스템의 송신기 구성을 도시한 블록도
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 기억 효과를 보상하는 아날로그 전치 왜곡기가 구비된 무선 통신 시스템의 송신기 구성을 도시한 블록도
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 무선 통신 시스템에서 전력 증폭기의 기억 효과를 보상하는 아날로그 전치 왜곡 장치의 구성을 도시한 블록도
도 4는 도 3에 도시된 아날로그 전치 왜곡기의 구성을 도시한 블록도
본 발명은 무선 통신 시스템에서 전력 증폭기의 비선형 특성을 보상하는 장치 및 방법에 대한 것으로서, 특히 광대역 전력 증폭기의 비선형 왜곡 특성을 선형 화하는 아날로그 방식의 전치 왜곡(Pre-distortion) 장치 및 그 방법에 대한 것이다.
일반적으로 고주파(Radio Frequency: RF) 신호를 사용하는 무선 통신 시스템에서 송수신을 위한 전력 증폭기(Power Amplifier)는 저전력 저잡음 증폭기(LNA : Low Noise Amplifer)와 고전력 증폭기(High Power Amplifier: HPA)로 분류된다. 상기 고전력 증폭기는 잡음보다는 효율이 더 중요한 송신기에 주로 사용된다. 따라서 무선 통신 시스템에서 널리 사용되는 고전력 증폭기는 고효율을 얻을 수 있도록 비선형 동작점에 근접하여 동작된다.
이러한 경우 전력 증폭기의 출력은 혼 변조 왜곡(inter modulation distortion: IMD) 성분을 만들어 내어 대역내(in-band) 뿐만 아니라 다른 주파수 대역에 스퓨리어스(spurious) 신호로 영향을 주게 된다. 스퓨어리스 성분을 제거하기 위해서는 주로 피드 포워드(feed forward) 방식이 사용된다. 피드 포워드 방식은 스퓨어리스 성분을 거의 완벽하게 제거할 수 있지만 증폭 효율이 낮아질 뿐만 아니라 무선 단(RF stage)에서의 제어가 필요하므로 부피가 커지고 시스템의 가격이 높다는 단점이 있다.
이러한 무선 통신 시스템의 고전력 증폭기는 고효율을 얻는 과정에서 비선형 특성이 발생되며, 상기 비선형 특성을 보상하도록 이른바 전치 왜곡(Pre-distortion) 방식이 연구되고 있다. 전치 왜곡 방식은 아날로그 방식과 디지털 방식으로 구분되며, 이하 본 명세서에서는 아날로그 전치 왜곡 방식에 대해 기술하기로 한다. 아날로그 전치 왜곡 방식은 전력 증폭기의 혼 변조 왜곡(IMD) 성분과 크 기가 같고 역위상인 신호를 디지털/아날로그 변환기(Digital to Analog Converter)와 전력 증폭기(Power Amplifier) 사이의 아날로그 단(Analog stage) 예컨대, IF 혹은 RF단에서 만들어 전력 증폭기 입력단으로 인가함으로써 비선형 특성을 갖는 전력 증폭기의 신호를 선형화시킨다.
여기서 상기 비선형 특성은 전력 증폭기의 입력 신호 크기에 따라 출력 신호의 크기가 바뀌는 AM/AM(Amplitude Modulation to AM) 특성과 입력 신호의 크기에 따라 출력 신호의 위상이 바뀌는 AM/PM(AM to Phase Modulation) 특성으로 구분된다.
한편 전치 왜곡기에서 전력 증폭기에 대한 역 비선형 왜곡 특성을 계산하는 대표적인 알고리즘으로 복소 다항식(Complex Polynomial)을 사용하는 방식이 있다. 상기 복소 다항식형 전치 왜곡기는 전력 증폭기의 비선형성을 제거하는데 걸리는 시간을 단축시킬 수 있다. 즉 복소 다항식의 계산시 수렴 속도가 빠르다. 메모리 효과를 고려하지 않을 경우, P차의 전치 보상 다항식은 하기의 <수학식 1>과 같이 나타내어진다.
Figure 112005011485817-PAT00001
여기서 d(n)는 전치보상 신호이며, 기저대역(baseband) 입력 신호 X(n)에 곱해지는 { }안의 부분은 X(n)의 전치 보상 이득으로 볼 수 있다.
현재까지 대부분의 전치 왜곡기는 단일 톤이나 협대역 주파수의 신호에 대해서 많이 연구되었으므로, 전력 증폭기의 비기억성(Memoryless) 비선형 특성(즉 현 재의 입력만이 현재의 출력에 영향을 미침)에 대해서만 보상하는 방식이 거의 대부분이었다. 그러나 광대역 주파수에서 전력 증폭기의 비선형 특성은 현재 입력 신호뿐만 아니라 과거 입력 신호들이 현재의 전력 증폭기의 출력에 영향을 줌으로써 상기 AM/AM 특성과 AM/PM 특성을 확연하게 변화시킨다.
이러한 현상을 기억 효과(Memory Effects)라고 하며, 전력 증폭기의 비선형성은 입력 신호의 주파수 대역폭에 따라 다르게 나타난다. 최근 무선 통신 시스템의 사용 주파수 대역이 점차 광대역화 되면서 비선형 증폭기의 기억 효과를 고려한 연구와 개발이 보다 활발하게 진행되고 있다. 그러나 기존 아날로그 전치 왜곡기의 경우 전력 증폭기의 AM-AM 및 AM-PM 왜곡 성분에 대한 선형화만 구현되어 있고, 전력 증폭기의 기억 효과에 대한 고려가 되어있지 않기 때문에 선형화 성능을 최대로 내지 못한다.
즉 도 1은 일반적인 아날로그 전치 왜곡기를 사용하여 전력 증폭기의 비선형 특성을 보상하는 무선 통신 시스템의 송신기(100) 구성을 도시한 블록도이다.
도 1의 구성을 갖는 송신기는 예를 들어 고주파(Radio Frequency: RF)를 사용하는 무선 통신 시스템에서 사용된다. 먼저 도 1의 송신기(100)의 전송 경로(Forward Path)를 간략히 살펴보면, 디지털 신호인 기저대역 신호 X(n)가 입력 신호로 인가되고, 입력 신호는 디지털 직교 변조기(Digital Quadrature Modulator : DQM)(101), 디지털/아날로그 변환기(DAC)(103), 중간 주파수(Intermediate Frequency : IF ) 대역통과필터(Band Pass Filter : BPF)(105)를 경유하여 아날로그 방식의 전치 왜곡기(Pre-Distorter: PD)(107)로 입력된다.
상기 아날로그 전치 왜곡기(107)는 전력 증폭기(PA)(115)의 비선형 특성을 갖는 IMD 성분과 크기가 같고, 역위상인 신호를 출력한다. 상기 아날로그 전치 왜곡기(107)의 출력 신호는 RF 국부 발진기(Local Oscillator : LO)(109)와 믹서(111)로 구성되는 주파수 상승 변환기(Frequency Up Converter)를 거쳐 원하는 무선 주파수로 변환되고, 고주파(Radio Frequency : RF) 대역통과필터(BPF)(113)를 통과하여 대역외 성분이 제거된 후, 상기 전력 증폭기(115)를 통해 증폭되어 안테나를 통해 무선망으로 송출된다.
다음으로 도 1의 송신기(100)의 궤환경로(Feedback Path)를 간략히 살펴보면, 전력 증폭기(115)의 출력 신호는 방향성 결합기(Directional Coupler)(117)를 통해 일부가 추출되어 RF 국부 발진기(LO)(109)와 다른 믹서(119)로 구성되는 주파수 하강 변환기(Frequency Down Converter)로 전달된다. 상기 주파수 하강 변환기는 증폭된 신호를 중간 주파수(IF)로 변환하고, 중간 주파수로 변환된 신호는 피드백 대역통과필터(FB BPF)(121), 아날로그/디지털 변환기(Analog to Digital Converter : ADC)(123)를 거쳐 디지털 직교 복조기(Digital Quadrature Demodulator : DQDM)(125)로 입력된다.
상기 디지털 직교 복조기(125)는 입력된 디지털 신호를 동위상(In-Phase) 신호성분과 직교위상(Quadrature) 신호성분으로 복조한 후, 제어기(129)로 전달한다. 상기 제어기(129)는 아날로그 전치 왜곡기(107)로의 입력 신호와 전력 증폭기(115)를 거쳐 왜곡된 출력 신호를 비교한 후, 양 신호의 차가 최소가 되도록 아날로그 전치 왜곡기(107)로 전달되는 전치 왜곡기 계수 G를 갱신한다. 여기서 아날로그 전 치 왜곡기(107)로의 입력 신호는 포락선 검출기(Envelope Detector : ED)(127)를 통해 기저대역 신호만 추출되어 제어기(129)로 전달되고, 상기 전치 왜곡기 계수 G는 아날로그 전치 왜곡기(107)에 적용되는 상기 <수학식 1>의 전치 보상 다항식의 계수가 될 수 있다.
아울러 도 1에서 참조부호 P1은 전치 보상 동작을 수행하는 아날로그 전치 왜곡기(107), 포락선 검출기(127) 및 제어기(129)를 묶어서 하나의 기능 블록으로 도시한 것이다.
상기한 구성에서 전치 왜곡기 계수 G의 결정 시 제어기(129)로는 현재 입력 신호만이 전달된다. 그러나 전력 증폭기의 비선형 신호는 전술한 것처럼 현재 입력 신호 외에 과거 입력 신호의 영향을 받는 '기억 효과'가 항상 존재하고 있다. 이러한 기억 효과는 입력 신호의 대역폭이 증가함에 따라 일반적으로 커지며 IMD 성분의 크기와 위상에 영향을 주어 결과적으로 전력 증폭기의 선형화 성능을 열화시키는 원인이 된다. 특히 광대역 무선 통신 시스템에서 전력 증폭기의 선형화를 위해서는 그러한 기억 효과가 반드시 고려되어야한다.
본 발명의 목적은 무선 통신 시스템에서 전력 증폭기의 비선형 특성을 보상하는 아날로그 전치 왜곡 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전력 증폭기의 기억 효과를 보상하는 아날로그 전치 왜곡 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전치 왜곡기에 연결되는 디지털/아날로그 변환기의 요구 대역폭을 줄일 수 있는 아날로그 전치 왜곡 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는 무선 통신 시스템에서 전력 증폭기의 비선형 특성을 보상하는 아날로그 전치 왜곡 장치에 있어서, 상기 전력 증폭기로 입력되는 중간 주파수 대역의 제1 입력단 신호를 지연시켜 출력하는 적어도 하나의 지연기와, 상기 제1 입력 신호와 상기 제1 입력 신호가 지연된 적어도 하나의 제2 입력단 신호를 수신하여 기저대역 신호를 출력하는 적어도 하나의 포락선 검출기와, 상기 전력 증폭기의 출력이 주파수 변환된 중간 주파수 대역의 출력단 신호와 상기 제2 입력단 신호를 수신하여 복수의 전치 보상 이득 값을 결정하여 출력하는 제어기와, 상기 복수의 전치 보상 이득 값을 근거로 상기 제1 및 제2 입력단 신호를 전치 보상하는 복수의 전치 왜곡기를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는 무선 통신 시스템에서 전력 증폭기의 비선형 특성을 보상하는 아날로그 전치 왜곡 장치에 있어서, 상기 전력 증폭기의 현재 입력 신호에 대응하여 구해진 전치 보상 이득을 상기 현재 입력 신호의 동위상 신호성분과 직교위상 신호성분에 각각 곱하여 출력하는 제1 복소 곱셈기와, 상기 현재 입력 신호를 단계적으로 지연시킨 과거 입력 신호에 대응하여 구해진 전치 보상 이득을 상기 과거 입력 신호의 동위상 신호성분과 직교위상 신호성분에 각각 곱하여 출력하는 적어도 하나의 제2 복소 곱셈기와, 상기 제1 및 제2 복소 곱셈기들의 출력들을 합하여 전치 보상된 신호를 상기 전력 증폭기로 출력하 는 합산기를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은 무선 통신 시스템에서 전력 증폭기의 비선형 특성을 보상하는 아날로그 전치 왜곡 방법에 있어서, 상기 전력 증폭기로 입력되는 중간 주파수 대역의 제1 입력단 신호를 단계적으로 지연시켜 출력하는 과정과, 상기 제1 입력 신호와 상기 제1 입력 신호가 지연된 적어도 하나의 제2 입력단 신호를 수신하여 기저대역 신호를 출력하는 과정과, 상기 전력 증폭기의 출력이 주파수 변환된 중간 주파수 대역의 출력단 신호와 상기 제2 입력단 신호를 수신하여 복수의 전치 보상 이득 값을 결정하는 과정과, 상기 복수의 전치 보상 이득 값을 근거로 상기 제1 및 제2 입력단 신호를 전치 보상하는 과정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
먼저 본 발명의 기본 개념은 무선 통신 시스템의 전력 증폭기에서 비선형 특성을 보상하고자 아날로그 전치 왜곡기를 사용하는 경우 전력 증폭기의 과거 입력 신호에 의한 기억 효과도 함께 고려하여 전치 왜곡기의 보상 성능을 향상시킴을 특징으로 하는 것입니다. 이를 위해 본 발명에서는 다수의 전치 왜곡기를 구비하고, 각각의 전치 왜곡기로 입력되는 입력 신호를 단계적으로 지연시킨 적어도 하나의 지연 신호(즉, 과거 입력 신호)를 생성한다. 그리고 전치 왜곡기로 제공되는 전치 왜곡기 계수 G 결정 시 현재 입력 신호와 과거 입력 신호를 함께 고려하여 기억 효과에 의한 전치 왜곡기의 성능 열화를 절감시키게 된다.
또한 상기한 본 발명의 특징을 이용하면, 부가적으로 기존 디지털 전치 왜곡기 보다 전력 증폭기로 입력되는 신호의 요구 대역폭 제한을 덜 받고, 상대적으로 저가인 저속 DAC 사용이 가능하다. 이와 관련하여 본 출원인의 선출원인 대한민국 특허출원 P2004-0000148을 살펴보면, 디지털 전치 왜곡기 기술 중 "전력 증폭기의 기억 효과 보상이 가능한 FIR 구조의 룩업 테이블를 이용하는 디지털 전치 왜곡기"가 개시되어 있다. 상기 예와 같은 디지털 전치 왜곡기의 경우 디지털/아날로그 변환기(DAC)의 전단에 위치하므로 DAC의 입력 대역폭이 디지털 전치 왜곡기의 입력 대역폭보다 커진다.
따라서 상기한 구조의 디지털 전치 왜곡기를 이용하는 경우 DAC측의 입력 대역폭 제한을 받지 않도록 'sampling rate'가 상대적으로 높은 고가의 고속 DAC 소자를 사용해야 하는 어려움이 있으며, 본 발명은 이러한 점을 개선할 수 있다.
이하 설명에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 아날로그 전치 왜곡 장치가 적용된 무선 통신 시스템의 수신기를 설명한 후, 상기 아날로그 전치 왜곡 장치에서 기억 효과 보상 동작을 수행하는 블록을 도 3을 참조하여 설명하기로 한다. 그리고 도 4를 참조하여 본 발명에 따라 복수 개가 구비되는 아날로그 전치 왜곡기의 구성을 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 기억 효과를 보상하는 아날로그 전치 왜곡기가 구비된 무선 통신 시스템의 송신기(100) 구성을 도시한 블록도로서, 도 2에서 참조부호 P2의 전치 보상부를 제외한 나머지 구성은 도 1의 구성과 동일한 동작을 수행한다.
즉 도 2의 구성을 갖는 송신기는 고주파(Radio Frequency: RF)를 사용하는 무선 통신 시스템에서 사용된다. 그리고 도 2의 송신기(200)의 전송 경로(Forward Path)를 간략히 살펴보면, 디지털 신호인 기저대역 신호 X(n)가 입력 신호로 인가되고, 입력 신호는 디지털 직교 변조기(DQM)(201), 디지털/아날로그 변환기(DAC)(203), IF 대역통과필터(BPF)(205)를 경유하여 본 발명에 따라 현재 입력 신호와 과거 입력 신호를 모두 고려하여 전치 보상 동작을 수행하는 전치 보상부(P2)로 전달된다.
본 실시예에서 상기 전치 보상부(P2)는 과거 입력 신호를 생성 및 처리하도록 다수의 지연기와, 다수의 포락선 검출기 및 다수의 아날로그 전치 왜곡기를 구비하여 구성된다. 그리고 현재 및 과거 입력 신호를 근거로 하는 복수의 전치 왜곡기 계수를 생성하여 해당 아날로그 전치 보상기로 각각 제공하여 기억 효과를 보상한다. 상기 전치 보상부(P2)의 구성은 하기 도 3에서 상세히 설명하기로 한다.
상기 전치 보상부(P2)는 전력 증폭기(PA)(215)의 비선형 특성을 갖는 IMD 성분과 크기가 같고, 역위상인 신호를 출력함과 더불어 과거 입력 신호에 대한 보상 신호를 출력한다. 상기 전치 보상부(P2)의 출력 신호는 RF 국부 발진기(LO)(209)와 믹서(211)로 구성되는 주파수 상승 변환기를 거쳐 원하는 무선 주파수로 변환되고, RF 대역통과필터(BPF)(213)로부터 대역외 성분이 제거된 후, 전력 증폭기(215)를 통해 증폭되어 안테나를 통해 무선망으로 송출된다.
다음으로 궤환경로(Feedback Path)를 간략히 살펴보면, 전력 증폭기(215)의 출력 신호는 방향성 결합기(217)를 통해 신호 일부가 추출되어 RF 국부 발진기(LO)(209)와 다른 믹서(219)로 구성되는 주파수 하강 변환기로 전달된다. 상기 주파수 하강 변환기는 증폭된 신호를 중간 주파수(IF)로 변환하고, 중간 주파수로 변환된 신호는 피드백(FB) 대역통과필터(BPF)(221), 아날로그/디지털 변환기(ADC)(123)를 거쳐 디지털 직교 복조기(DQDM)(225)로 입력된다.
상기 디지털 직교 복조기(225)는 입력된 디지털 신호를 동위상(In-Phase) 신호성분과 직교위상(Quadrature) 신호성분으로 복조한 후, 전치 보상부(P2)로 전달한다. 상기 전치 보상부(P2)의 내부 제어기는 현재 입력 신호를 정해진 단 수 만큼 지연하여 적어도 하나의 과거 입력 신호를 생성하고, 현재 및 과거 입력 신호들 모두와, 전력 증폭기(215)를 거쳐 왜곡된 출력 신호를 비교한 후, 양 신호의 차가 최소가 되도록 복수의 전치 왜곡기 계수들을 갱신한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 무선 통신 시스템에서 전력 증폭기의 기억 효과를 보상하는 아날로그 전치 왜곡 장치의 구성을 도시한 블록도로서, 이는 도 2에 도시된 전치 보상부(P2)의 내부 구성을 나타낸 것이다.
도 3에서 IF 대역통과필터(205)로부터 출력된 신호는 다수의 아날로그 전치 왜곡기(PD1, PD2, ... , PDn)(301, 303, 305)로 전달된다. 이때 첫 번째 단의 전치 왜곡기(PD1)(301)로는 현재 입력 신호가 전달되고, 두 번째 단의 전치 왜곡기 (PD2)(303)로는 지연기(307)를 통해 시간 지연된 과거 입력 신호가 전달된다. 동일한 방식으로 n 번째 단의 전치 왜곡기(PDn)(305)로는 n-1 개의 지연기(307, ..., 309)를 통해 시간 지연된 n-1 번째 과거 입력 신호가 전달된다.
한편 본 실시예에서 전치 왜곡기 계수 G1, G2, ... , Gn의 결정을 위해 필요한 데이터는 비선형 전력 증폭기(215)를 거친 왜곡된 신호와, 현재 및 과거 입력신호를 포함하는 전치 왜곡기 입력단 신호를 사용한다. 즉 전력 증폭기(215)의 출력단 신호는 주파수 하강 변환기를 통해 IF 신호로 변환되며, 이 신호는 다시 IF 대역통과필터(BPF)(205)를 통해 출력되는 전치 왜곡기의 입력단 IF 신호를 이용하여 변조된 후, 제어기(317)로 인가된다. 또한 상기 전치왜곡기의 입력단 IF 신호는 복수의 아날로그 전치 왜곡기(301, 303, 305)에 대응되는 복수의 포락선 검출기(311, 313, 315)를 반송파를 제외한 기저대역 신호만 추출되어 상기 제어기(317)로 인가된다. 그리고 상기 제어기(317)는 현재 및 과거 입력 신호를 포함하는 복수의 입력단 IF 신호와, 전력 증폭기(215)의 출력단 IF 신호의 차가 최소가 되도록 소정 최적화 알고리즘을 적용하여 복수의 전치 왜곡기의 계수들 G1, G2, ..., Gn를 갱신하게 된다. 여기서 각각의 전치 왜곡기의 계수들 G1, G2, ..., Gn은 동위상 신호성분과 직교위상 신호성분으로 구분될 수 있다.
그리고 상기 복수의 전치 왜곡기 계수 G1, G2, ..., Gn는 각각 대응되는 아날로그 전치 왜곡기(301, 303, 305)로 인가되고, 입력 신호를 보상한 전체 전치 왜곡기(301, 303, 305)의 출력은 결합기(319)를 통해 결합되어서 주파수 상향 변환을 위해 곱셉기 즉, 믹서(211)를 거쳐 전력 증폭기(215)로 인가된다. 즉 상기한 구성 과 같이 본 발명에서는 과거 입력 신호에 대한 포락선 검출기와 전치 왜곡기를 추가로 구비하고, 이들을 결합하여 과거 입력 신호에 의한 전력 증폭기의 기억 효과를 보상하게 된다.
도 4는 도 3에 도시된 아날로그 전치 왜곡기의 구성을 도시한 블록도로서, 도 4의 전치 왜곡기의 실수 성분 추출기(401)는 입력 신호 x(n)로부터 동위상 신호성분을 검출하고, 허수 성분 추출기(403)는 입력 신호 x(n)로부터 직교위상 신호성분을 추출한다. 그리고 곱셈기들(405, 407)은 각각 동위상 신호성분에는 동위상의 전치 보상 이득 Gi을 곱하고, 직교위상 신호성분에는 직교위상의 전치 보상 이득 Gq를 곱한다. 상기 전치 보상 이득 Gi, Gq이 곱해진 신호성분들은 합산기(409)를 통해 합산되어 결합기(319)로 출력된다.
도 4는 하나의 아날로그 전치 왜곡기의 내부 구성을 설명한 것으로서, 이는 도 4의 구성과 같이 복소 곱셈기 형태로 구현될 수 있다. 따라서 도 3에 도시된 다수의 아날로그 전치 왜곡기(PD1, PD2, ... , PDn)는 각각 제1 내지 제n 복소 곱셈기로 구현되며, 도 3의 경우 제1 복소 곱셈기는 현재 입력 신호의 동위상 신호성분과 직교위상 신호성분에 대응하여 구해진 전치 보상 이득들(전치 왜곡기 계수들)을 각각 곱하여 출력하고, 제2 내지 제n 복소 곱셈기는 과거 입력 신호의 동위상 신호성분과 직교위상 신호성분에 대응하여 구해진 전치 보상 이득들(전치 왜곡기 계수들)을 각각 곱하여 출력한 후, 전체 신호를 결합하므로 전력 증폭기의 비선형 특성은 물론 기억 효과도 보상된 효과를 얻게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 무선 통신 시스템에서 전력 증폭기의 비선형 특성과 기억 효과를 함께 보상할 수 있는 아날로그 전치 왜곡기를 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 기존 디지털 전치 왜곡기 보다 대역폭의 제한을 덜 받는 저속 DAC 사용이 가능하여 전치 왜곡 장치 구현 시 생산 단가를 절감할 수 있다.

Claims (11)

  1. 무선 통신 시스템에서 전력 증폭기의 비선형 특성을 보상하는 아날로그 전치 왜곡 장치에 있어서,
    상기 전력 증폭기로 입력되는 중간 주파수 대역의 제1 입력단 신호를 지연시켜 출력하는 적어도 하나의 지연기와,
    상기 제1 입력 신호와 상기 제1 입력 신호가 지연된 적어도 하나의 제2 입력단 신호를 수신하여 기저대역 신호를 출력하는 적어도 하나의 포락선 검출기와,
    상기 전력 증폭기의 출력이 주파수 변환된 중간 주파수 대역의 출력단 신호와 상기 제2 입력단 신호를 수신하여 복수의 전치 보상 이득 값을 결정하여 출력하는 제어기와,
    상기 복수의 전치 보상 이득 값을 근거로 상기 제1 및 제2 입력단 신호를 전치 보상하는 복수의 전치 왜곡기를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 상기 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 전치 왜곡기로부터 출력되는 신호들을 결합하는 결합기를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 상기 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 전치 보상 이득 값은 상기 제1 및 제2 입력단 신호의 동위상 신호성분과 직교위상 신호성분에 대한 전치 보상 이득 값들을 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제1 및 제2 입력단 신호와, 상기 출력단 신호의 차가 최소가 되도록 상기 전치 보상 이득 값을 갱신함을 특징으로 하는 상기 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 지연기는 상기 제1 입력단 신호의 지연 시간이 단계적으로 증가되도록 직렬 연결됨을 특징으로 하는 상기 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 전치 왜곡기는 복소 곱셈기로 구성됨을 특징으로 하는 상기 장치.
  7. 무선 통신 시스템에서 전력 증폭기의 비선형 특성을 보상하는 아날로그 전치 왜곡 장치에 있어서,
    상기 전력 증폭기의 현재 입력 신호에 대응하여 구해진 전치 보상 이득을 상기 현재 입력 신호의 동위상 신호성분과 직교위상 신호성분에 각각 곱하여 출력하는 제1 복소 곱셈기와,
    상기 현재 입력 신호를 단계적으로 지연시킨 과거 입력 신호에 대응하여 구해진 전치 보상 이득을 상기 과거 입력 신호의 동위상 신호성분과 직교위상 신호성분에 각각 곱하여 출력하는 적어도 하나의 제2 복소 곱셈기와,
    상기 제1 및 제2 복소 곱셈기들의 출력들을 합하여 전치 보상된 신호를 상기 전력 증폭기로 출력하는 합산기를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 상기 장치.
  8. 무선 통신 시스템에서 전력 증폭기의 비선형 특성을 보상하는 아날로그 전치 왜곡 방법에 있어서,
    상기 전력 증폭기로 입력되는 중간 주파수 대역의 제1 입력단 신호를 단계적으로 지연시켜 출력하는 과정과,
    상기 제1 입력 신호와 상기 제1 입력 신호가 지연된 적어도 하나의 제2 입력단 신호를 수신하여 기저대역 신호를 출력하는 과정과,
    상기 전력 증폭기의 출력이 주파수 변환된 중간 주파수 대역의 출력단 신호 와 상기 제2 입력단 신호를 수신하여 복수의 전치 보상 이득 값을 결정하는 과정과,
    상기 복수의 전치 보상 이득 값을 근거로 상기 제1 및 제2 입력단 신호를 전치 보상하는 과정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 상기 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전치 보상된 제1 및 제2 입력단 신호를 결합하여 상기 전력 증폭기로 출력하는 과정을 더 포함함을을 특징으로 하는 상기 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 전치 보상 이득 값은 상기 제1 및 제2 입력단 신호의 동위상 신호성분과 직교위상 신호성분에 대한 전치 보상 이득 값들을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    전치 보상 이득 값을 결정하는 과정에서 상기 제1 및 제2 입력단 신호와, 상기 출력단 신호의 차가 최소가 되도록 상기 전치 보상 이득 값을 결정함을 특징으로 하는 상기 방법.
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