KR20110068701A

KR20110068701A - 폴라 송신기에서 전력증폭기를 선형화하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20110068701A
Application number: KR1020090125786A
Authority: KR
Inventors: 서석; 김진업
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2009-12-16
Filing date: 2009-12-16
Publication date: 2011-06-22

Abstract

본 발명은 폴라 송신기에서 전력증폭기를 선형화하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴라 송신기에서 사용되는 전력증폭기의 AM-AM 및 AM-PM 왜곡을 피드백 신호를 이용한 디지털 전치왜곡 선형화 방법을 이용하여 보정하는 기술에 관한 것이다.

본 발명에 따른 폴라 송신기에서 전력증폭기를 선형화하는 방법은, 송신할 복소 기저대역 신호들 각각을 크기 정보 신호와 위상 정보 신호로 변환하고, 크기 정보 신호를 진폭 변조하여 크기 변조 신호를 생성하고, 국부 발진 신호를 이용하여 위상 정보 신호를 위상 변조하여 위상 변조 신호를 생성하고, 생성된 크기 변조 신호를 전력증폭기의 바이어스로 하고, 위상 변조 신호를 전력증폭기의 입력으로 하여 위상 변조 신호를 증폭하는 과정과; 국부 발진 신호를 이용하여 전력증폭기의 출력 신호를 복조 및 디지털 변환하여 제 1 복소 기저대역 신호들을 생성하고, 전력증폭기로 입력되는 위상 변조 신호를 이용하여 전력증폭기의 출력 신호를 복조 및 디지털 변환하여 제 2 복소 기저대역 신호들을 생성하는 과정과; 제 1 복소 기저대역 신호들과 제 2 복소 기저대역 신호들로부터 시간 지연된 위상 변조 신호와 시간 지연된 포락선 신호를 생성하는 과정과; 크기 정보 신호, 위상 정보 신호, 시간 지연된 위상 변조 신호 및 시간 지연된 포락선 신호로부터 크기 정보 신호의 시간 지연과 위상 정보 신호의 시간 지연을 추정 및 보상하는 과정과; AM-AM 및 AM-PM 변환 왜곡을 추정하고, 추정된 AM-AM 및 AM-PM 변환 왜곡을 이용하여 크기 정보 신호와 위상 정보 신호를 전치왜곡 시킴으로써 전력증폭기의 비선형성을 보상하는 과정을 포함한다.

폴라(polar) 송신기, 전력증폭기, 선형화

Description

폴라 송신기에서 전력증폭기를 선형화하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR POWER AMPLIFIER LINEARIZATION OF POLAR TRANSMITTERS}

본 발명은 지식경제부의 IT 원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제고유번호: 2008-F-001-02, 과제명: 이동통신 무선접속방식의 환경 적응형 자율제어 기술 연구].

차세대 무선 통신 시스템은 다중모드, 다중대역폭 및 다중주파수대역을 지원하는 RF 송수신기를 필요로 한다. 이러한 RF 송수신기에 있어서, 특히 폴라(polar) 송신기는 다중모드와 다중대역 전송에 가장 적합한 RF 송신기 구조로 인식되고 있다. 이러한 폴라 송신기는 진폭 변조(Amplitude Modulation, AM) 신호와 위상 변조(Phase Modulation, PM) 신호의 합성을 위해, 이-클래스(E-Class) 전력증폭기와 같은 스위칭 모드 RF 전력증폭기를 사용함으로써 높은 효율성을 제공하고 있다. 이러한 이유로 현재의 폴라 송신기는 EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution) 또는 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)와 같은 시스템에 적용되고 있으며, 보다 광대역 시스템에 적용되기 위한 개발/연구가 진행 중이다. 그러면, 이하 일반적인 폴라 송신기에 대하여 살펴보기로 한다.

도 1은 일반적인 폴라 송신기의 블록 구성도이다.

도 1을 참조하면, 일반적인 폴라 송신기는 카테시안-폴라 변환기(Cartesian-to-Polar Converter, 110), 진폭 변조기(Amplitude Modulator, 120), 위상 변조기(Phase Modulator, 130), 전력 증폭기(140) 및 송신 안테나로 구성된다.

카테시안-폴라 변환기(110)는 입력되는 복소 기저대역 신호(i(n), q(n))를 크기 정보 신호(A(n))와 위상 정보 신호(θ(n))로 변환하여 출력한다. 좀 더 구체적으로, 상기 카테시안-폴라 변환기(110)는 아래의 <수학식 1>과 <수학식 2>을 이용하여, 복소 기저대역 신호(i(n), q(n))를 크기 정보 신호(r(n))와 위상 정보 신호(θ(n))로 변환한다. 이러한 카테시안-폴라 변환기(110)는 CORDIC 알고리즘을 이용해서 용이하게 구현할 수 있다.

카테시안-폴라 변환기(110)에서 출력된 위상 정보 신호(θ(n))는 위상 변조기(130)으로 입력된다. 위상 변조기(130)는 전압제어발진기(Voltage Controlled Oscillator, VCO) 및 위상 잠금 루프(Phase Locked Loop, PLL)를 사용하여 입력된 위상 정보 신호(θ(n))를 위상 변조하고, 위상 변조된 위상 변조 신호를 전력증폭기(140)의 입력단으로 출력한다.

한편, 카테시안-폴라 변환기(110)에서 출력된 크기 정보 신호(A(n))는 진폭 변조기(120)으로 입력된다. 진폭 변조기(120)는 입력된 크기 정보 신호(A(n))를 진폭 변조하고, 진폭 변조된 크기 변조 신호를 전력증폭기(140)의 바이어스 단자로 출력한다.

도 1에 도시된 일반적인 폴라 송신기를 포함한 모든 RF 송신 시스템은 능동소자(믹서, 증폭기)를 포함하고 있다. 능동소자의 비선형 특성에 의한 신호의 왜곡은 신호의 품질을 악화시킬 뿐만 아니라 시스템 전체의 성능을 악화시킨다. 특히, 도 1에 도시된 바와 같은 전력증폭기(140)의 비선형 특성은 IMD(Inter-Modulation Distortion)을 발생시키며, IMD 성분은 원 송신 신호와 주파수 차이가 없거나 작기 때문에, 전력증폭기의 출력단에 대역통과필터를 사용해서 제거할 수 없다. 따라서, IMD 성분이 원 송신 신호나 시스템에 미치는 영향을 줄이기 위해서는 IMD를 발생시키는 전력증폭기(140)의 비선형 특성을 개선함으로써 IMD 영향을 감소시키는 방법 이 필요하다.

무선 통신 시스템의 통과대역은 전력증폭기가 취급할 수 있는 주파수 범위에 비해서 상대적으로 협대역이기 때문에, 근사적으로 전력증폭기의 비선형 특성을 입력 신호의 주파수와 독립적인 것으로 취급할 수 있다. 협대역 대역통과 특성을 갖는 전력증폭기의 비선형 특성은 망각(memoryless) AM-AM 변환 왜곡과 AM-PM 변환 왜곡으로 나타낼 수 있는데, 이는 아래의 <수학식 3>으로 표현될 수 있다.

<수학식 3>에서,

는 반송파 주파수, A[r(t)]는 입력 신호의 크기에 따른 출력 신호(s(t))의 크기 변화를 나타내는 AM-AM 변환 왜곡,

는 입력 신호의 크기에 따른 출력 신호(s(t))의 위상 변화를 나타내는 AM-PM 변환 왜곡을 의미한다.

한편, 현재까지 알려진 전력증폭기 선형화 방법에는 백오프, 폴라 피드백, 카테시안(Cartesian) 피드백, 피드 포워드, 아날로그/디지털 전치왜곡 등이 있으며, 최근에는 디지털 전치왜곡 방법이 널리 이용되고 있다. 이 중 디지털 전치왜곡 방법을 첨부된 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.

도 2는 디지털 전치왜곡 방법을 이용하여 전력증폭기를 선형화하는 폴라 송신기의 블록 구성도이다.

도 2에 도시된 폴라 송신기는, 도 1에 도시된 폴라 송신기에 디지털 전치왜곡기(Digital Predistorter, 220), 정정 알고리즘(Correction Algorithm, 280)부, A/D 컨버터(A/D Converter, 270) 및 복조기(Demodulator, 260)가 추가된 것이다.

정정 알고리즘부(280)은 카테시안-폴라 변환기(210)에서 출력된 송신 경로 상의 '송신 기저대역 신호'와 피드백 경로를 통해 복조기(260)와 A/D 컨버터(270)를 통과하여 출력된 '복조된 기저대역 신호'를 비교하여 크기 정보 신호와 위상 정보 신호의 왜곡 정보를 추출하고, 추출된 왜곡 정보들을 디지털 전치왜곡기(220)로 제공한다. 여기서, 정정 알고리즘부(280)는 DSP(Digital Signal Processing)를 이용해서 구현된다.

디지털 전치왜곡기(220)는 정정 알고리즘부(280)로부터 제공된 왜곡 정보들을 이용하여 룩-업 테이블(Look-up Table, LUT)을 최신의 정보로 업데이트 한다. 그리고 카테시안-폴라 변환기(210)에서 출력된 송신 기저대역 신호의 크기 및 위상 정보에 대응되는 값을 업데이트 된 LUT에서 검색하여 검색된 값을 출력한다. 이로써, 전력증폭기(250)의 비선형성을 보상한다.

하지만, 도 2에 도시된 디지털 전치왜곡기(220)를 이용한 전력증폭기(250)의 선형화 방법은, '송신 기저대역 신호'와 '복조된 기저대역 신호'간의 정확한 지연 시간차를 보상하지 않기 때문에, 지연 시간으로 인한 왜곡 정보를 정확하게 추출하지 못한다는 문제점이 있다.

또한, 도 2에서 진폭 변조기(230)에서 출력된 크기 변조 신호와 위상 변조기(240)에서 출력된 위상 변조 신호가 독립적인 경로를 통해 전력증폭기(250)에 제 공되기 때문에, 두 경로간 지연 시간차를 보상하지 않고 전력증폭기(250)를 선형화를 하는 것은 전력증폭기(250)의 선형화 성능을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 전술한 배경 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 전력증폭기로 입력되는 크기 변조 신호와 위상 변조 신호간의 지연 시간차를 정확하게 보상한 후에, 디지털 전치왜곡기를 사용하여 전력증폭기를 선형화할 수 있는 폴라 송신기에서 전력증폭기를 선형화하는 방법 및 장치를 제공한다.

또한, 송신 경로와 피드백 경로간의 시간 지연차를 함께 보상함으로써 한층 더 정확하게 전력증폭기를 선형화할 수 있는 폴라 송신기에서 전력증폭기를 선형화하는 방법 및 장치를 제공한다.

또한, RF 신호로 변조된 송신 신호는 전력증폭기 자체의 지연 시간으로 인해, 컨스턴트(constant) 위상 변이가 발생할 수 있으며, 상기 지연 시간에 대해 반송파 주파수에 비례해서 위상 변이가 발생할 수 있다. 이러한 위상 변이는 지연 시간 추정의 성능을 열악하게 할 뿐만 아니라 위상 정보 왜곡을 한층 심화시킨다. 따라서 본 발명은 이러한 컨스턴트(constant) 위상 변이를 추정하고 보상함으로써 보다 정확한 지연시간 및 위상의 왜곡 정보 추정 및 보상을 할 수 있는 폴라 송신기에서 전력증폭기를 선형화하는 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 전력증폭기 선형화 방법 및 장치를 사용하면, 크기 변조 신 호와 위상 변조 신호의 지연 시간차를 정확하게 보상한 후에, 디지털 전치왜곡기를 사용하여 전력증폭기를 선형화할 수 있는 이점이 있다.

또한, 송신 경로와 피드백 경로 전체의 시간 지연차를 함께 보상함으로써 한층 정확하게 전력증폭기를 선형화할 수 있는 이점이 있다.

또한, 컨스턴트(constant) 위상 변이를 추정하고 보상함으로써 보다 정확한 지연시간, 위상의 왜곡 정보 추정 및 보상을 할 수 있는 이점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 당업자에게 자명한 부분에 대하여는 본 발명의 요지를 흩뜨리지 않도록 생략하기로 한다. 또한 이하에서 설명되는 각 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 사용된 것일 뿐이며, 각 제조 회사 또는 연구 그룹에서는 동일한 용도임에도 불구하고 서로 다른 용어로 사용될 수 있음에 유의해야 한다.

도 2에 도시된 폴라 송신기에서는AM-AM 변환 왜곡, AM-PM 변환 왜곡과 더불어, 크기 변조 신호와 위상 변조 신호 사이의 서로 다른 지연 시간을 갖는 문제점이 있다.

또한, RF 신호로 변조된 송신 신호는 전력증폭기(250) 자체의 지연 시간으로 인해 컨스턴트(constant) 위상 변이가 발생할 수 있으며, 주어진 지연 시간에 대해 반송파 주파수에 비례해서 위상 변이가 발생할 수 있는 문제점이 있다. 여기서, 위상 변이(

)는 아래의 <수학식 4>와 같이 표현될 수 있다.

<수학식 4>에서,

는 반송파 주파수,

는 전력증폭기(250) 자체의 지연 시간을 의미한다.

AM-AM 변환 왜곡, AM-PM 변환 왜곡, 컨스턴트(constant) 위상 변이, 크기 변조 신호와 위상 변조 신호 사이의 지연 시간 및 송신 경로와 피드백 경로 전체의 지연 시간이 포함된 송신 신호(전력증폭기(250) 출력 신호)는 아래의 <수학식 5>로 표현될 수 있다.

<수학식 5>에서, A[r(t)]는 입력 신호의 크기에 따른 출력 신호의 크기 변화를 나타내는 AM-AM 변환 왜곡,

는 입력 신호의 크기에 따른 출력 신호의 위상 변화를 나타내는 AM-PM 변환 왜곡,

는 크기 변조 신호에 대한 송신 경로와 피드백 경로 전체의 지연 시간,

는 위상 변조 신호에 대한 송신 경로와 피드백 경로 전체의 시간 지연을 의미한다.

따라서, 도 2에 도시된 전력증폭기의 선형화를 위해서는 지연 시간 추정 및 보상, 컨스턴트(constant) 위상 변이, AM-PM 변환 왜곡 추정 및 보상, AM-AM 변환 왜곡 추정 및 보상 등의 과정이 필요하다. 이하에서는 앞서 상술한 과정들을 수행할 수 있는 본 발명의 일 실시 예에 따른 폴라 송신기를 첨부된 도 3을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 폴라 송신기의 블록 구성도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 폴라 송신기는, 지연 시간 추정을 위해 제 1 및 제 2 복조기(307, 308)를 포함한다.

제 1 복조기(307)는 피드백 경로를 통해 전력증폭기(306)의 출력 신호를 입력 신호로 이용한다. 즉, 제 1 복조기(307)은 전력증폭기(306)의 출력 신호를 위상 변조기(305)에서 사용한 국부 발진기(Local oscillator, 309)를 이용하여 복조한다.

제 2 복조기(308)는 전력증폭기(306)에서 출력된 출력 신호를 입력 신호로 이용한다. 그리고 전력증폭기(306)로 입력되는 위상 변조 신호를 이용하여 입력 신호를 복조한다.

제 1 및 제 2 복조기(307, 308)는 부가적으로 대역통과필터, 믹서, 기저대역통과필터 등을 더 포함할 수 있다.

제 1 및 제 2 복조기(307, 308)의 각 출력 신호들은 제 1 및 제 2 A/D 컨버터(310, 311)로 입력되어 디지털 신호들(

)로 변환되고, 변환된 디지털 신호들(

)은 AM-PM 및 AM-AM 왜곡 추정기(AM-PM and AM-AM distortion estimator, 312)로 입력 된다.

AM-PM 및 AM-AM 왜곡 추정기(312)가 정확한 컨스턴트(Constant) 위상변위, AM-PM 변환 왜곡, AM-AM 변환 왜곡을 추정하기 위해서는, 가장 먼저 정확한 크기 변조 신호와 위상 변조 신호의 지연 시간을 추정 및 보상하여야 한다. 크기 변조 신호와 위상 변조 신호의 지연 시간 및 전력증폭기(306)의 비선형 왜곡 추정 및 보상 방법에 대한 상세한 설명을 위해, 도 4와 도 5 그리고 아래의 수학식들을 이용하기로 한다.

도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 폴라 송신기의 AM-PM 및 AM-AM 왜곡 추정기(312)의 블록 구성도이다.

먼저 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 복조기(307)가 전력증폭기(306)의 출력 신호를 국부 발진기(309)의 국부 발진 신호를 이용하여 복조하고, 복조된 신호를 제 1 A/D 컨버터(310)가 디지털 신호로 변환하면, 아래의 <수학식 6>과 <수학식 7>로 표현되는 복소 기저대역 신호가 제 1 A/D 컨버터(310)에서 출력된다.

위의 <수학식 6>과 <수학식 7>에서

은 이산 신호의 시간 인덱스,

는 크기 정보 신호의 샘플 단위 지연 시간,

는 위상 정보 신호의 샘플 단위 지연 시간을 의미한다.

위 <수학식 6>의

신호와 <수학식 7>의

신호를 입력받은 AM-PM 및 AM-AM 왜곡 추정기(312)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 디바이더(Divider, 410)가

을

으로 나누고, 그 결과값을 제 1 아크 탄젠트(

) 연산부(420)로 출력한다. 그러면, 제 1 아크 탄젠트 연산부(420)는 아래의 <수학식 8>로 표현되는 위상변조, AM-PM 변환 왜곡 및 컨스턴트(constant) 위상변이가 모두 더해진 위상 신호를 출력한다.

한편, 제 2 복조기(308)는 전력증폭기(306)의 출력 신호를 전력증폭기(306)로 입력되는 위상 변조 신호를 이용하여 복조하고, 복조된 신호가 제 2 A/D 컨버터(311)로 입력되어 디지털 신호로 변환되면, 아래의 <수학식 9>와 <수학식 10>으로 표현되는 복소 기저대역 신호가 출력된다.

위 <수학식 9>의

신호와 <수학식 10>의

신호를 입력받은 AM-PM 및 AM-AM 왜곡 추정기(312)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 디바이더(Divider, 415)가

을

으로 나누고, 그 결과값을 제 2 아크 탄젠트(

) 연산부(425)로 출력한다. 그러면, 제 2 아크 탄젠트 연산부(425)는 아래의 <수학식 11>로 표현되는 AM-PM 왜곡과 컨스턴트(constant) 위상변이가 더해진 위상 신호를 출력한다.

AM-PM 및 AM-AM 왜곡 추정기(312)의 차감기(Subtractor, 430)는 위 <수학식 8>의 위상변조, AM-PM 왜곡 및 컨스턴트(constant) 위상변이가 모두 더해진 위상 신호에서 위 <수학식 11>의 AM-PM 왜곡과 컨스턴트(constant) 위상변이가 더해진 위상 신호를 차감하여 아래의 <수학식 12>로 표현되는 '시간 지연된 위상 변조 신호(

)'를 출력한다.

또한, AM-PM 및 AM-AM 왜곡 추정기(312)의 포락선 계산기(Envelope Calculator, 440)는 제 2 A/D 컨버터(311)로부터 입력된

신호와

신호를 이용하여 아래의 <수학식 13>로 표현되는 '시간 지연된 포락선(envelope) 신호(

)'를 출력한다.

<수학식 13>에서, a(n)는 전력증폭기(306)의 순시 AM-AM 왜곡을 의미하며, 순시 이득으로도 해석할 수 있다.

는 시간 지연된 크기 변조 신호를 의미한다.

도 5는 도 3에 도시된 지연 추정기(Delay Estimator, 313)의 블록 구성도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 지연 추정기(313)는, 카테시안-폴라 변환 기(301)로부터 크기 정보 신호(

)와 위상 정보 신호(

)를 입력받고, AM-PM 및 AM-AM 왜곡 추정기(312)의 차감기(430)에서 출력된 시간 지연된 위상 변조 신호(

)와, 포락선 계산기(440)에서 출력된 시간 지연된 포락선 신호(

)를 입력받는다.

그러면, 지연 추정기(313)의 제 1 리커시브(recursive) LMS부(510)는 시간 지연된 포락선 신호(

)를 측정 신호로, 크기 정보 신호(

)를 기준 신호로 사용하여 크기 변조 신호의 지연 시간(

)을 리커시브(recursive) LMS 알고리즘을 통해 추정한다. 여기서, 시간 지연된 포락선 신호(

)의 크기가 대부분 선형 구간에 존재하기 때문에, 기준 신호(

)와 시간 지연된 포락선 신호(

)를 이용한 리커시브(recursive) LMS 알고리즘을 통하여 시간 지연된 크기 변조 신호(

)의 지연 시간(

)을 추정할 수 있다.

또한, 지연 추정기(313)의 제 2 리커시브(recursive) LMS부(520)는 시간 지연된 위상 변조 신호(

)를 측정 신호로, 위상 정보 신호(

)를 기준 신호로 사용하여 위상 변조 신호의 지연 시간(

)을 리커시브(recursive) LMS 알고리즘을 통해 추정한다. 여기서, 리커시브(recursive) LMS 알고리즘 외에 상관 관 계(correlation) 방법 등의 다양한 방법을 통해서도 추정이 가능하다.

이렇게 지연 추정기(313)을 통해 추정된 크기 변조 신호의 지연 시간(

)과 위상 변조 신호의 지연 시간(

)은 지연 보상기(Delay Compensator, 302)로 입력된다. 그러면, 지연 보상기(302)는 입력된 추정 지연 시간들(

,

)을 이용하여, 카테시안-폴라 변환기(301)로부터 입력되는 크기 정보 신호와 위상 정보 신호의 시간 지연을 보상한다.

여기서, 지연 보상기(302)는 크기 정보 신호와 위상 정보 신호를 저장할 수 있는 메모리로 구성되는 것이 바람직하다. 이렇게 지연 보상기(302)가 메모리로 구성되면, 크기 정보 신호의 지연 시간 보상은 크기 정보 신호에 대한 현재 메모리 주소 값에서 추정된 크기 정보 신호의 지연 시간

를 차감한 메모리 주소 값에 해당하는 크기 정보 신호를 메모리로부터 출력함으로써 이뤄지며, 위상 정보 신호의 지연 시간 보상은 위상 정보 신호에 대한 현재 메모리 주소 값에서 추정된 위상 정보 신호의 지연 시간

를 차감한 메모리 주소 값에 해당하는 위상 정보 신호를 메모리로부터 출력함으로써 이뤄진다.

크기 정보 신호와 위상 정보 신호의 지연 시간이 보상된 이후, AM-PM 및 AM-AM 왜곡 추정기(312)는 전력증폭기(306)의 AM-PM 변환 왜곡을 제 2 디바이더(415)와 제 2 아크 탄젠트 계산부(425)를 이용하여 계산하여 출력한다. 수학식을 통해 설명하자면, 크기 정보 신호와 위상 정보 신호의 지연 시간이 보상된 이후에, 위 <수학식 11>은 아래의 <수학식 14>와 같이 표현될 수 있으며, AM-PM 변환 왜곡 및 컨스턴트(constant) 위상 변이가 포함된 위상 정보를 계산하게 된다.

또한, 크기 정보 신호와 위상 정보 신호의 지연 시간이 보상된 이후, AM-PM 및 AM-AM 왜곡 추정기(312)는 시간 지연이 보상된 포락선 신호를 포락선 계산기(440)를 이용하여 계산한다. 수학식을 통해 설명하자면, 크기 정보 신호와 위상 정보 신호의 지연 시간이 보상된 이후에, 위 <수학식 13>은, 아래의 <수학식 15>와 같이 표현될 수 있으며, 시간 지연이 보상된 포락선 신호를 계산하게 된다.

그리고, AM-PM 및 AM-AM 왜곡 추정기(312)의 제 3 디바이더(450)는 상기 포락선 계산기(440)로부터 입력받은 시간 지연이 보상된 포락선 신호(

)을 카테시안-폴라 변환기(Cartesian-to-Polar Converter, 301) 출력에서의 크기 변조 신호(

)로 나눔으로써 전력증폭기(306)의 AM-AM 변환 왜곡을 계산하며, 이렇게 계산된 전력증폭기(306)의 AM-AM 변환 왜곡을 출력한다. <수학식 16>은 상기 AM-PM 및 AM-AM 왜곡 추정기(312)의 제 3 디바이더(450)가 수행하는 연산을 수학식을 통해 표현한 것이다.

이렇게 크기 정보 신호와 위상 정보 신호의 지연 시간이 보상된 이후에, AM-PM 및 AM-AM 왜곡 추정기(312)에서 출력된 AM-PM 변환 왜곡(

)과 AM-AM 변환 왜곡(

)은 디지털 전치왜곡기(303)로 입력된다.

도 6은 도 3에 도시된 디지털 전치왜곡기(303)의 블록 구성도이다.

도 3 및 도 6을 참조하면, 앞서 상술한 바와 같이, 디지털 전치왜곡기(303)는 지연 보상기(302)로부터 시간 지연이 보상된 크기 변조 신호와 시간 지연이 보상된 위상 변조 신호를 제공받고, AM-PM 및 AM-AM 왜곡 추정기(312)로부터 AM-PM 변환 왜곡(

)과 AM-AM 변환 왜곡(

)을 제공받는다. 이러한 디지털 전치왜곡기(303)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 디바이더(Divider, 610)와 차감기(Subtractor, 620)를 포함한다.

디바이더(610)는 시간 지연이 보상된 크기 변조 신호(

)를 AM-AM 변환왜곡(

)으로 나눠 전치왜곡 시킴으로써 전력증폭기(306)의 AM-AM 변환 왜곡 을 보상한다.

차감기(620)는 시간 지연이 보상된 위상 변조 신호(

)에서 AM-PM 변환왜곡(

)을 차감하여 전치왜곡 시킴으로써 전력증폭기(306)의 AM-PM 변환 왜곡을 보상한다.한편, 디지털 전치 왜곡기(303)는 룩-업 테이블(Look-up Table, LUT)을 이용하여 구현될 수 있다.

먼저, 앞서 상술한 방법을 통해서 크기 변조 신호와 위상 변조 신호간의 지연 시간차 및 피드백 경로 전체를 통한 시간 지연을 추정 및 보상한다.

시간 지연 추정 및 보상 이후에, 위 <수학식 1>과 같은 크기 정보 신호(

)를 기준 신호로, <수학식 13>과 같은 AM-AM 왜곡을 포함하는 크기 정보 신호를 측정 신호로 이용하여, 리커시브(recursive) LMS 알고리즘을 이용하여 AM-AM 왜곡 정보(

)를 추정한다.

또한 시간 지연 추정 및 보상 이후에, 위 <수학식 2>과 같은 위상 정보 신호(θ(n))를 기준 신호로, <수학식 8>과 같은 AM-PM 왜곡을 포함하는 위상 정보 신호를 측정 신호로 이용하여, 리커시브(recursive) LMS 알고리즘을 이용하여 AM-PM 왜곡 정보(

)를 추정한다.

이렇게 추정된 왜곡 정보는 두 가지 실시 예로써, 지연 보상기(302)의 입력으로 바로 주어질 수 도 있고, 왜곡 정보를 담고 있는 LUT의 업데이트 값으로 주어질 수 도 있다.

왜곡 정보를 담고 있는 LUT의 업데이트 값으로 주어질 경우, <수학식 1>로 주어지는 크기 변조 신호 값에 대응되는 주소에 해당하는 AM-PM 및 AM-AM 왜곡의 LUT 값을 업데이트하게 된다. 이렇게 추정된 AM-PM 및 AM-AM 왜곡 정보를 이용하여 전치 왜곡 LUT를 최신의 정보로 업데이트 시키며, 입력 기저대역 신호의 크기 신호에 대응되는 값의 LUT 값을 출력함으로써 전력증폭기(306)의 비선형성을 보상할 수 있다.

도 7은 도 3에 도시된 폴라 송신기에서, 지연 시간 추정 및 보상과, AM-PM 및 AM-AM 왜곡 추정 및 보상의 절차를 보여주는 순서도이다.

먼저, 제 1 및 제 2 복조기(307, 308)는 위상 변조기(305)에서 변조시 사용했던 국부 발진기(Local oscillator, 309) 및 전력증폭기(306)로 입력되는 위상 변조 신호를 이용하여 전력증폭기(306)에서 출력되는 출력 신호를 복조한다. 그리고 제 1 및 제 2 A/D 컨버터(310, 311)는 제 1 및 제 2 복조기(307, 308)에서 출력된 복조 신호들을 디지털 복소 기저대역 신호들로 변환한다(710).

710 과정을 통해 변환된 복소 디지털 기저대역 신호들은, AM-PM 및 AM-AM 왜곡 추정기(312)로 입력된다. 그러면, AM-PM 및 AM-AM 왜곡 추정기(312)는 시간 지연된 위상 변조 신호(

)와 시간 지연된 포락선(envelope) 신호(

)를 계산하여, 지연 추정기(313)로 출력한다. 그러면, 지연 추정기(313)는 시간 지연된 위상 변조 신호(

), 시간 지연된 포락선(envelope) 신호(

), 크기 정보 신 호(

)및 위상 정보 신호(

)를 이용하여, 리커시브(recursive) LMS 알고리즘을 통해 크기 변조 신호와 위상 변조 신호의 지연 시간(

,

)을 추정한다(720).

720 과정을 통해 추정된 지연 시간(

,

)은 지연 보상기(302)로 입력된다. 추정된 시간 지연(

,

)을 제공받은 지연 보상기(302)는 입력되는 크기 정보 신호와 위상 정보 신호의 시간 지연을 보상한다(730).

730 과정을 통해 크기 정보 신호와 위상 정보 신호의 시간 지연이 보상된 후, AM-PM 및 AM-AM 왜곡 추정기(312)는 AM-AM 왜곡 정보(

)와 AM-PM 왜곡 정보(

)를 추정하여 디지털 전치왜곡기(303)로 제공한다(740).

740 과정을 통해 AM-AM 왜곡 정보(

)와 AM-PM 왜곡 정보(

)를 제공받은 디지털 전치왜곡기(303)는, 전력증폭기(306)의 AM-AM 왜곡과 AM-PM 왜곡을 보상한다(750).

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 중심으로 살펴보았다.　 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관 점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 일반적인 폴라 송신기의 블록 구성도,

도 2는 디지털 전치왜곡 방법을 이용하여 전력증폭기를 선형화하는 폴라 송신기의 블록 구성도,

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 폴라 송신기의 블록 구성도,

도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 폴라 송신기의 AM-PM 및 AM-AM 왜곡 추정기(312)의 블록 구성도,

도 5는 도 3에 도시된 지연 추정기(Delay Estimator, 313)의 블록 구성도,

도 6은 도 3에 도시된 디지털 전치왜곡기(303)의 블록 구성도,

도 7은 도 3에 도시된 폴라 송신기에서, 지연 시간 추정 및 보상과, AM-PM 및 AM-AM 변환 왜곡 추정 및 보상의 절차를 보여주는 순서도이다.

Claims

폴라 송신기에 포함된 전력증폭기를 선형화하는 방법에 있어서,

송신할 복소 기저대역 신호들 각각을 크기 정보 신호와 위상 정보 신호로 변환하고, 상기 크기 정보 신호를 진폭 변조하여 크기 변조 신호를 생성하고, 국부 발진 신호를 이용하여 상기 위상 정보 신호를 위상 변조하여 위상 변조 신호를 생성하고, 상기 생성된 크기 변조 신호를 상기 전력증폭기의 바이어스로 하고, 상기 위상 변조 신호를 상기 전력증폭기의 입력으로 하여 상기 위상 변조 신호를 증폭하는 과정과,

상기 국부 발진 신호를 이용하여 상기 전력증폭기의 출력 신호를 복조 및 디지털 변환하여 제 1 복소 기저대역 신호들을 생성하고, 상기 전력증폭기로 입력되는 위상 변조 신호를 이용하여 상기 전력증폭기의 출력 신호를 복조 및 디지털 변환하여 제 2 복소 기저대역 신호들을 생성하는 과정과,

상기 제 1 복소 기저대역 신호들과 상기 제 2 복소 기저대역 신호들로부터 시간 지연된 위상 변조 신호와 시간 지연된 포락선 신호를 생성하는 과정과,

상기 크기 정보 신호, 상기 위상 정보 신호, 상기 시간 지연된 위상 변조 신호 및 상기 시간 지연된 포락선 신호로부터 상기 크기 정보 신호의 시간 지연과 상기 위상 정보 신호의 시간 지연을 추정 및 보상하는 과정과,

AM-AM 및 AM-PM 변환 왜곡을 추정하고, 상기 추정된 AM-AM 및 AM-PM 변환 왜곡을 이용하여 상기 크기 정보 신호와 상기 위상 정보 신호를 전치왜곡 시킴으로써 상기 전력증폭기 비선형성을 보상하는 과정

을 포함하는, 폴라 송신기에 포함된 전력증폭기를 선형화하는 방법.