KR20110105319A - Apparatus and method for auto correction technique on linear/nonlinear distortion in wireless transmission - Google Patents
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Abstract
왜곡 보상 장치에 관한 것으로서, 고출력 증폭기의 비선형 왜곡 특성과 채널 필터의 선형 왜곡 특성을 보상하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 자동 왜곡 보상 장치는 고출력 증폭기에서 출력되어 주파수가 하향된 하향 신호와 복소 전치 등화기에서 출력된 선형 왜곡 보상 신호에 기초하여 적응적으로 상기 주파수가 하향된 하향 신호의 선형 왜곡을 추정하는 적응 선형 왜곡 추정부 및 상기 추정된 선형 왜곡 신호와 전치 왜곡기에서 출력된 비선형 왜곡 보상신호에 기초하여 적응적으로 상기 추정된 선형 왜곡 신호의 비선형 왜곡을 추정하는 적응 비선형 왜곡 추정부를 포함한다.The present invention relates to a distortion compensation device, and more particularly, to an apparatus and a method for compensating for a nonlinear distortion characteristic of a high power amplifier and a linear distortion characteristic of a channel filter. The automatic distortion compensator is an adaptive linear distortion for estimating linear distortion of the down-signaled down-signal adaptively based on the down-signaled down-signal output from the high power amplifier and the linear-distortion compensation signal outputted from the complex pre-equalizer. An estimator and an adaptive nonlinear distortion estimator for adaptively estimating nonlinear distortion of the estimated linear distortion signal based on the estimated linear distortion signal and the nonlinear distortion compensation signal output from the predistorter.
Description
본 발명은 왜곡 보상 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고출력 증폭기(High Power Amplifier, 이하 "HPA" 라 함)의 비선형 왜곡 특성과 채널 필터의 선형 왜곡 특성을 보상하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a distortion compensator, and more particularly, to an apparatus and a method for compensating nonlinear distortion characteristics of a high power amplifier (hereinafter referred to as "HPA") and linear distortion characteristics of a channel filter.
고출력 증폭기(HPA)는 통신 신호를 송신하기 전에 출력을 증폭하기 위한 장치로 입력신호를 선형적으로 증폭하지 않고 비선형적으로 증폭하는 특성을 가진다. 비선형 효과는 전송신호를 왜곡시키고 대역폭을 넓혀 인접 채널 간섭 문제를 야기하는데, 이 문제를 해결하는 방법 중 하나가 고출력 증폭기의 비선형 증폭 특성을 선형화시키는 전치 왜곡 기술이다. 따라서, 전치 왜곡기(PD; Predistorter)는 고출력 증폭기 전단에 위치하여 통신 신호의 최종 출력 값이 선형성을 가지도록 사전에 신호를 변형시키는 역할을 한다.The high power amplifier (HPA) is a device for amplifying an output before transmitting a communication signal, and has a characteristic of nonlinearly amplifying an input signal without linearly amplifying the input signal. Nonlinear effects distort the transmitted signal and widen the bandwidth, causing adjacent channel interference problems. One solution to this problem is predistortion, which linearizes the nonlinear amplification characteristics of high-power amplifiers. Therefore, the predistorter (PD) is located in front of the high output amplifier and serves to deform the signal in advance so that the final output value of the communication signal is linear.
비선형 왜곡 특성 보상기법들 중 룩업 테이블(Look-up Table, 이하 "LUT"라함)을 이용한 디지털 전치 왜곡 보상(Digtial Pre-Distorter, 이하 "DPD"라 함)기법은 기준 신호와 비교 신호를 비교하여 HPA의 비선형 왜곡 특성의 역(Inverse)에 해당하는 특성 테이블을 구축한다. 디지털 전치 왜곡 보상기법은 특성 테이블을 이용하여 전송신호를 전치 왜곡 시켜줌으로써 결과적으로 고출력 증폭기의 출력 신호의 선형성을 유지시켜준다.Among the nonlinear distortion characteristic compensation techniques, the digital predistortion compensation technique (LDP) using a look-up table (hereinafter referred to as "LUT") compares a reference signal with a comparison signal. Construct a characteristic table corresponding to the inverse of the nonlinear distortion characteristic of the HPA. The digital predistortion compensation technique predistorts the transmission signal using the characteristic table, thereby maintaining the linearity of the output signal of the high output amplifier.
하지만, 룩업테이블을 이용한 전치왜곡 보상기법은 기준 신호와 비교 신호에 HPA의 비선형 왜곡 성분 이외의 잔류 왜곡 성분이 존재할 경우, 정확한 고출력 증폭기의 비선형 왜곡 특성의 역 특성 테이블을 추정하기 어렵다. 종래의 전치왜곡 보상기법은 고출력 증폭기의 비선형 왜곡 특성을 정확하게 보상하지 못해 전송 신호의 품질 열화를 야기시킨다.However, in the predistortion compensation method using a lookup table, it is difficult to estimate an inverse characteristic table of the nonlinear distortion characteristics of a high power amplifier when a residual distortion component other than the nonlinear distortion components of the HPA exists in the reference signal and the comparison signal. Conventional predistortion compensation techniques do not accurately compensate for the nonlinear distortion characteristics of high power amplifiers, leading to deterioration of the quality of the transmitted signal.
따라서, 고출력 증폭기의 비선형 왜곡 성분 이외의 잔류 왜곡 성분을 구별하고, 제거하여 정확한 고출력 증폭기의 비선형 왜곡 특성을 추정하는 기술들이 계속적으로 연구되어야 한다.Therefore, techniques for distinguishing and removing residual distortion components other than the nonlinear distortion components of the high power amplifier to estimate accurate nonlinear distortion characteristics of the high power amplifier should be continuously studied.
본 발명은 변조기 후 단에서 전치 등화기 및 전치 왜곡기를 사용함으로써, 전송 신호의 종류에 관계없이 선형 및 비선형 왜곡을 보상할 수 있는 장치 및 방법을 제공한다.The present invention provides an apparatus and method capable of compensating linear and nonlinear distortions regardless of the type of transmission signal by using a preequalizer and a predistorter at the stage after the modulator.
또한, 본 발명은 선형 왜곡보상 과정에서 등화계수와 심볼 동기 계수를 구별하여 추정함으로써, 전치 등화기의 필터 계수를 효율적으로 추출하는 장치 및 방법을 제공한다. The present invention also provides an apparatus and method for efficiently extracting filter coefficients of a pre-equalizer by distinguishing and estimating equalization coefficients and symbol synchronization coefficients in a linear distortion compensation process.
또한, 본 발명은 고출력 증폭기로 인한 비선형 왜곡을 보상함에 있어, 선형왜곡이 보상된 신호를 이용함으로써 효율적으로 비선형 왜곡을 보상하는 장치 및 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides an apparatus and method for efficiently compensating for nonlinear distortion by using a signal in which linear distortion is compensated in compensating for nonlinear distortion due to a high output amplifier.
또한, 본 발명은 주위 환경 특성이나 노후화에 따라 변화되는 고출력 증폭기의 비선형 왜곡특성을 적응적으로 추정하여 반복적으로 LUT을 테이블 단위로 업데이트하는 장치 및 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides an apparatus and method for adaptively estimating the nonlinear distortion characteristics of a high output amplifier that changes according to ambient environment characteristics or aging, and repeatedly updating the LUT in a table unit.
또한, 본 발명은 LUT을 테이블 단위로 업데이트하는 과정에서 낮은 수렴속도를 개선하면서 하드웨어의 복잡도를 감소시키는 장치 및 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides an apparatus and method for reducing the complexity of hardware while improving the low convergence rate in the process of updating the LUT by a table.
본 발명의 일실시예에 따른 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치는 고출력 증폭기에서 출력되어 주파수가 하향된 하향 신호와 복소 전치 등화기에서 출력된 선형 왜곡 보상 신호에 기초하여 적응적으로 상기 주파수가 하향된 하향 신호의 선형 왜곡을 추정하는 적응 선형 왜곡 추정부 및 상기 추정된 선형 왜곡 신호와 전치 왜곡기에서 출력된 비선형 왜곡 보상신호에 기초하여 적응적으로 상기 추정된 선형 왜곡 신호의 비선형 왜곡을 추정하는 적응 비선형 왜곡 추정부를 포함한다.The automatic linear and nonlinear distortion compensator according to an embodiment of the present invention is adaptively downlinked on the basis of a downlink signal output from a high power amplifier and a linear distortion compensation signal output from a complex pre-equalizer. An adaptive linear distortion estimator for estimating a linear distortion of a downlink signal and an adaptive to estimate nonlinear distortion of the estimated linear distortion signal adaptively based on the estimated linear distortion signal and a nonlinear distortion compensation signal output from the predistorter It includes a nonlinear distortion estimator.
또한 본 발명의 일실시예에 따른 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 방법은 고출력 증폭기에서 출력되어 주파수가 하향된 하향 신호와 복소 전치 등화기에서 출력된 선형 왜곡 보상 신호에 기초하여 적응적으로 상기 주파수가 하향된 하향 신호의 선형 왜곡을 추정하는 단계 및 상기 추정된 선형 왜곡 신호와 전치 왜곡기에서 출력된 비선형 왜곡 보상신호에 기초하여 적응적으로 상기 추정된 선형 왜곡 신호의 비선형 왜곡을 추정하는 단계를 포함한다.In addition, the automatic linear and nonlinear distortion compensation method according to an embodiment of the present invention adaptively downwards the frequency based on a downlink signal output from a high power amplifier and a downlink signal output from a complex pre-equalizer. Estimating the linear distortion of the estimated downlink signal and adaptively estimating the nonlinear distortion of the estimated linear distortion signal based on the estimated linear distortion signal and the nonlinear distortion compensation signal output from the predistorter. .
본 발명은 변조기 후 단에서 전치 등화기 및 전치 왜곡기를 사용함으로써, 전송 신호의 종류에 관계없이 선형 및 비선형 왜곡을 보상할 수 있는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.The present invention can provide an apparatus and method capable of compensating linear and nonlinear distortions regardless of the type of transmission signal by using a preequalizer and a predistorter at the stage after the modulator.
또한, 본 발명은 선형 왜곡보상 과정에서 등화계수와 심볼 동기 계수를 구별하여 추정함으로써, 전치 등화기의 필터 계수를 효율적으로 추출하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다. In addition, the present invention can provide an apparatus and method for efficiently extracting filter coefficients of the pre-equalizer by distinguishing and estimating equalization coefficients and symbol synchronization coefficients in a linear distortion compensation process.
또한, 본 발명은 고출력 증폭기로 인한 비선형 왜곡을 보상함에 있어, 선형왜곡이 보상된 신호를 이용함으로써 효율적으로 비선형 왜곡을 보상하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide an apparatus and method for efficiently compensating for nonlinear distortion by using a signal whose linear distortion is compensated for in compensating for nonlinear distortion due to a high output amplifier.
또한, 본 발명은 선형 왜곡특성을 보상하기 위해 복소 전치등화기를 사용함으로써, 비 대청적인 주파수 등화가 가능하여 등화기 성능을 향상시키는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide an apparatus and method for improving the equalizer performance by enabling a non-exhaustive frequency equalization by using a complex pre-equalization equalizer to compensate linear distortion characteristics.
또한, 본 발명은 적응추정기법으로 심볼동기 계수를 추정함으로써, 하드웨어 복잡도를 줄이며 성능을 향상시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide an apparatus and method that can reduce the hardware complexity and improve the performance by estimating the symbol synchronization coefficient by the adaptive estimation technique.
또한, 본 발명은 비선형 왜곡을 보상하기 위해 기준 신호와 비교 신호에 산재되어 있는 잔류 왜곡 성분을 효율적으로 제거하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide an apparatus and method for efficiently removing residual distortion components scattered in a reference signal and a comparison signal to compensate for nonlinear distortion.
또한, 본 발명은 주위 환경 특성이나 노후화에 따라 변화되는 고출력 증폭기의 비선형 왜곡특성을 적응적으로 추정하여 반복적으로 LUT을 테이블 단위로 업데이트하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide an apparatus and method for adaptively estimating the nonlinear distortion characteristics of a high output amplifier that changes according to ambient environment characteristics or aging, and repeatedly updating the LUT in a table unit.
또한, 본 발명은 LUT을 테이블 단위로 업데이트하는 과정에서 낮은 수렴속도를 개선하면서 하드웨어의 복잡도를 감소시키는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide an apparatus and method for reducing the complexity of the hardware while improving the low convergence rate in the process of updating the LUT in a table unit.
도 1은 일반적인 무선 방송과 통신에 사용되는 전송시스템의 블록도이다.
도 2는 전치왜곡기의 동작원리를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전송시스템의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치를 더욱 구체적으로 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 심볼동기 보상부의 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 적응 선형 왜곡 추정부의 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 적응 비선형 왜곡 추정부의 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 방법의 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예 따른 심볼 동기 왜곡 보상단계의 구체적인 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 적응적 선형 왜곡 보상단계의 구체적인 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 적응적 비선형 왜곡 보상단계의 구체적인 흐름도이다.
도 13은 메모리 버퍼에 저장된 정렬된 기준신호와 비교신호를 이용하여 AM/AM, AM/PM 심볼을 생성하고 나타낸 그래프이다.
도 14는 각 LUT 구간에 들어오는 AM/AM AM/PM 심볼의 분포 확률을 나타낸 그래프이다.1 is a block diagram of a transmission system used for general wireless broadcasting and communication.
2 is a view showing the operation principle of the predistorter.
3 is a block diagram of a transmission system according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram of an automatic linear and nonlinear distortion compensator according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram illustrating in more detail an automatic linear and nonlinear distortion compensation apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram of a symbol synchronization compensation unit according to an embodiment of the present invention.
7 is a block diagram of an adaptive linear distortion estimation unit according to an embodiment of the present invention.
8 is a block diagram of an adaptive nonlinear distortion estimation unit according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart of an automatic linear and nonlinear distortion compensation method according to an embodiment of the present invention.
10 is a detailed flowchart of a symbol synchronization distortion compensation step according to an embodiment of the present invention.
11 is a detailed flowchart of an adaptive linear distortion compensation step according to an embodiment of the present invention.
12 is a detailed flowchart of an adaptive nonlinear distortion compensation step according to an embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a graph illustrating generation and display of AM / AM and AM / PM symbols using aligned reference signals and comparison signals stored in a memory buffer.
14 is a graph showing the distribution probability of AM / AM AM / PM symbols coming into each LUT interval.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 일반적인 무선 방송과 통신에 사용되는 전송시스템의 블록도이다.1 is a block diagram of a transmission system used for general wireless broadcasting and communication.
일반적인 무선 방송 및 통신 전송 시스템은 입력되는 데이터 신호를 인코더와 변조기를 거쳐 지원하는 무선전송 시스템 포맷으로 변조시킨다. 변조된 신호는 주파수 상향기를 통해 원하는 주파수 대역으로 상향변조 된다. 상향 변조된 신호는 고출력 증폭기를 통과하여 신호의 크기가 증폭되고, 인접대역에 영향을 주지 않도록 채널 필터를 통과한 후 안테나를 통해 송출된다. 일반적으로 HPA의 경우 포화영역에서 비선형 왜곡 특성을 보여주며, 채널필터는 통과대역 내부에서 리플과 군지연으로 인한 선형 왜곡 특성을 나타낸다. 송신 신호는 선형/비선형 왜곡으로 인해 SNR특성이 떨어지며, 선형/비선형 왜곡은 수신 커버리지의 축소 또는 수신신호 품질의 열화를 발생시킨다. 따라서 선형/비선형 왜곡을 보상하기 위하여, 송신기에서는 전치 등화 기법과 전치 왜곡 보상기법을 이용한다.A general wireless broadcasting and communication transmission system modulates an input data signal into a wireless transmission system format supported by an encoder and a modulator. The modulated signal is up-modulated to the desired frequency band through the frequency uplinker. The up-modulated signal is passed through the high power amplifier to amplify the amplitude of the signal, and is transmitted through the antenna after passing through the channel filter so as not to affect the adjacent band. In general, HPA shows nonlinear distortion characteristics in the saturation region, and the channel filter shows linear distortion characteristics due to ripple and group delay in the passband. The transmission signal is inferior in SNR characteristics due to linear / nonlinear distortion, and linear / nonlinear distortion causes reduction in reception coverage or degradation of reception signal quality. Therefore, in order to compensate for the linear / nonlinear distortion, the transmitter uses a pre-equalization technique and a predistortion compensation technique.
전치 등화기법은 채널 필터에 의해서 야기되는 선형 왜곡을 제거해 주는 기술로, 최소 평균자승알고리즘(Least Mean Square, 이하 "LMS"라 함)에 기반한 적응필터로 구현된다. 전치 등화기법은 구현이 간단하면서도 등화성능이 좋은 장점이 있다. 또한 일반적으로 전치 등화기법은 심볼률과 같은 샘플링 속도로 동작하는 변조기 전단에서 사용하는데, 변조기 전단에서의 전치 등화기법은 대역 내의 선형 왜곡은 보상할 수 있지만 대역 외의 선형왜곡은 보상할 수 없는 단점이 있다. 전치 왜곡 보상기법은 도 2에서 설명한다.The pre-equalization technique removes the linear distortion caused by the channel filter, and is implemented as an adaptive filter based on a least mean square algorithm (hereinafter, referred to as "LMS"). The transposition equalization technique has the advantage of simple implementation and good equalization performance. Also, the pre-equalization technique is generally used in front of a modulator operating at the same sampling rate as the symbol rate. The pre-equalization technique in front of the modulator can compensate for linear distortion in a band but cannot compensate for linear distortion outside a band. have. The predistortion compensation technique is described in FIG.
도 2는 전치 왜곡기의 동작원리를 나타낸 도면이다.2 is a view showing the operation principle of the predistorter.
전치 왜곡 보상기법은 HPA에서 발생하는 비선형 특성에 역에 해당하는 특성을 전치 보상해 줌으로써 최종적으로 HPA 출력신호를 선형적으로 만들어 주는 것이다. 전치 왜곡기는 고출력 증폭기의 특성에 기초하여 고출력 증폭기의 특성에 역함수 성질을 가지는 신호로 입력 심볼을 왜곡한다. 왜곡된 신호는 고출력 증폭기를 통과하면서 결과적으로 비선형 특성이 보상된다.The predistortion compensation technique makes the HPA output signal linear by finally compensating for the inverse of the nonlinear characteristic generated in the HPA. The predistorter distorts the input symbol with a signal having an inverse function on the characteristics of the high output amplifier based on the characteristics of the high output amplifier. The distorted signal passes through the high power amplifier, resulting in non-linearity compensation.
종래에 알려진 대표적인 전치 왜곡 보상 기법에는 LUT을 이용하는 방법이 있다. LUT을 이용하는 방법은 비선형 왜곡특성을 테이블화하여 메모리에 저장하고, 인덱스 맵핑을 통해 비선형 왜곡특성에 역함수 특성을 가지는 출력신호를 생성한다. LUT을 이용하는 방법은 구현이 간단하고 Polynomial Curve Fitting과 같은 기술에 비해 상대적으로 좋은 성능을 보여준다. 하지만, HPA 특성을 추정하는데 수렴 속도가 느리다는 단점이 있다. LUT을 이용하면서도 수렴 속도를 증가시키기 위해 테이블 단위로 업데이트하는 방법은 도 8에서 설명한다.A typical predistortion compensation technique known in the art includes a method using a LUT. In the method using the LUT, the nonlinear distortion characteristics are tabled and stored in a memory, and an index signal generates an output signal having an inverse function characteristic with the nonlinear distortion characteristics. The method using LUT is simple to implement and shows relatively good performance compared to techniques such as Polynomial Curve Fitting. However, there is a disadvantage in that the convergence speed is slow in estimating the HPA characteristics. A method of updating in units of tables to increase the convergence speed while using the LUT is described with reference to FIG. 8.
전치 등화기법의 적응 필터 계수 추정과 전치 왜곡 보상기법의 LUT 생성을 위해서는 기준 신호와 비교 신호가 필요하다. 그런데, 실질적으로 HPA와 채널필터를 통과한 신호는 Analog 신호이기 때문에 채널필터 후단의 신호를 피드백하여 주파수 하향기를 통과시킨 디지털 신호를 비교 신호로 이용하게 된다. 비교 신호를 얻는 과정에서 비교 신호에는 HPA에 의한 비선형 왜곡 성분, 채널필터에 의한 선형 왜곡 성분뿐만 아니라 타이밍 & 위상 오프셋에 의한 심볼동기 왜곡 그리고 주파수 상/하향 변조 및 필터링에 의한 지터 노이즈 (Jitter Noise)등이 존재하게 된다. 따라서 효율적인 선형 및 비선형 왜곡보상을 위해서는 선형 및 비선형 왜곡 성분을 제외한 잔류 왜곡 성분을 효율적으로 제거하는 것이 필요하다.A reference signal and a comparison signal are required for adaptive filter coefficient estimation of the pre-equalization technique and LUT generation of the predistortion compensation technique. However, since the signal passing through the HPA and the channel filter is an analog signal, the digital signal passed through the frequency downlink by feeding back the signal from the rear end of the channel filter is used as a comparison signal. In the process of obtaining the comparison signal, the comparison signal includes nonlinear distortion components by HPA, linear distortion components by channel filter, symbol synchronization distortion by timing & phase offset, and jitter noise by frequency up / down modulation and filtering. And the like. Therefore, for efficient linear and nonlinear distortion compensation, it is necessary to efficiently remove residual distortion components except for linear and nonlinear distortion components.
본 발명에서는 (a) 선형왜곡 보상신호와 주파수 하향변환된 신호를 이용하여 선형왜곡과 심볼동기왜곡을 한번에 추정하고 선형왜곡을 보상할 수 있는 적응추정장치와 (b) 상기 적응 추정장치를 통과하여 생성된 신호와 비선형 왜곡 보상 신호를 이용하여 LUT을 생성하고 LUT을 반복적으로 업데이트하는 적응 추정 장치를 제공함을 특징으로 한다.In the present invention, (a) by using the linear distortion compensation signal and the frequency down-converted signal to estimate the linear distortion and symbol synchronization distortion at once and through the adaptive estimator and (b) the adaptive estimation apparatus through An adaptive estimation apparatus is provided that generates an LUT using a generated signal and a nonlinear distortion compensation signal, and updates the LUT repeatedly.
그러나 본 발명은 변조기 후단의 신호를 이용하기 때문에 변조방식 및 규격에 관계없이 적용이 가능하며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.However, since the present invention uses a signal after the modulator, the present invention can be applied regardless of a modulation method and a standard, and is not limited to the embodiments described herein.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전송시스템의 블록도이다.3 is a block diagram of a transmission system according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일실시예에 따른 전송 시스템은 복소 전치 등화기(310), 전치 왜곡기(320), 주파수 하향기(330), 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치(340)를 포함한다. A transmission system according to an embodiment of the present invention includes a
복소 전치 등화기(310)는 고출력 증폭 신호가 채널 필터를 통과함으로써 발생하는 선형 왜곡 성분을 보상한다. 다만, 복소 전치 등화기를 사용함으로써, 변조기 후 단에 전치 등화기를 위치시킬 수 있다. 복소 전치 등화기는 채널 필터를 통과한 대역내의 선형 왜곡 성분뿐만 아니라, 대역 밖의 선형 왜곡 성분도 보상할 수 있다. 왜냐하면, 복소 전치 등화기는 실수부 뿐만 아니라 복소부의 영역도 계산하여 전치 보상하기 때문이다. 즉, 복소 전치 등화기는 비대칭적인 주파수 등화가 가능하다. 또한, 변조기 후 단에 위치하기 때문에 변조 방식 및 규격에 관계없이 적용 가능하다. 복소 전치 등화기(310)는 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치(340)에 기준 신호를 제공하고, 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치(340)로부터 추정된 등화계수를 제공 받아 선형 왜곡 보상을 효율적으로 수행한다. The
또한, 전치 왜곡기(320)는 주파수 상향된 신호가 고출력 증폭기를 통과하며 발생한 비선형 왜곡 성분을 보상한다. 고출력 증폭기의 특성에 대하여 역의 특성을 가지는 신호로 입력 신호를 왜곡한다. 전치 왜곡기(320)는 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치(340)에 기준 신호를 제공하고, 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치(340)로부터 업데이트 된 LUT을 제공받아 비선형 왜곡 보상을 효율적으로 수행한다. In addition, the
또한, 주파수 하향기(330)는 고출력 증폭되고, 채널 필터를 통과한 신호를 복소 전치 등화기(310)와 전치 왜곡기(320)에서 제공된 기준 신호와 비교 하기 위해 동일한 주파수 대역으로 하향한다. 즉, 주파수 하향기(330)는 비교 신호를 생성한다. In addition, the
또한, 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치(340)는 복소 전치 등화기 출력 신호, 전치 왜곡기 출력 신호 및 주파수 하향기 출력 신호를 기준 신호와 비교 신호로 활용한다. 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치는 3가지 신호를 입력 받아 복소 전치 등화기에 적용되는 등화 계수와 전치왜곡기에 적용되는 LUT값을 출력하게 되며, 업데이트를 반복적으로 함으로써 적응적으로 선형 및 비선형 왜곡보상 성분을 제거하게 된다. 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치(340)의 구체적인 내용은 도 4 및 도 5에서 설명한다.In addition, the automatic linear and
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치의 블록도이다.4 is a block diagram of an automatic linear and nonlinear distortion compensator according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치(340)는 심볼 동기 왜곡 보상부(410), 적응 선형 왜곡 추정부(420), 적응 비선형 왜곡 추정부(430)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the automatic linear and
심볼동기왜곡 보상부(410)는 고출력 증폭기에서 출력되어 주파수가 하향된 하향 신호에 기초하여 심볼동기 왜곡을 보상한다. 이때, 심볼 동기 왜곡은 타이밍 및 위상 오프셋에 의하여 발생될 수 있다. 심볼 동기 왜곡 보상부(410)는 고출력 증폭기와 채널 필터를 통과하면서 발생한 비교 신호의 타이밍 및 위상 오프셋에 의한 심볼동기 왜곡을 보상한다. 심볼동기왜곡 보상부(410)에 대해서는 도 6에서 상세히 설명한다.The symbol
또한, 적응 선형 왜곡 추정부(420)는 고출력 증폭기에서 출력되어 주파수가 하향된 하향 신호와 복소 전치 등화기에서 출력된 선형 왜곡 보상 신호에 기초하여 적응적으로 상기 주파수가 하향된 하향 신호의 선형 왜곡을 추정한다. 심볼 동기 왜곡이 보상되지 않은 주파수 하향 신호를 비교신호로 하여 적응적으로 선형 왜곡을 추정할 수 있다. 심볼 동기 왜곡이 보상되지 않고, 선형 왜곡을 추정하는 경우에는 안테나를 통해 전송된 신호를 수신하는 수신기에서 별도의 심볼 동기 왜곡 보상을 통해 선형 왜곡을 보상할 수 있다. 또한, 적응 선형 왜곡 추정부(420)는 심볼동기 왜곡이 보상된 신호와 복소 전치 등화기에서 출력된 선형 왜곡 보상 신호에 기초하여 적응적으로 선형 왜곡을 추정할 수 있다. 적응 선형 왜곡 추정부(420)는 심볼동기 왜곡이 보상된 비교 신호와 복소 전치 등화기에서 채널필터로 인한 선형왜곡을 보상하기 위해 출력된 기준 신호의 잔차 오류를 최소화하는 방향으로 업데이트하는 LMS(Least Mean Square)기법을 적용하여 등화 계수 및 심볼 동기 계수를 추정한다. 추정된 등화 계수는 복소 전치 등화기에 다시 적용되어 채널필터로 인한 선형 왜곡을 보상하고, 추정된 심볼 동기 계수는 심볼동기왜곡 보상부에서 다음 보상 때 적용된다. 적응 선형 왜곡 추정부(420)에 대해서는 도 7에서 상세히 설명한다.In addition, the adaptive
또한, 적응 비선형 왜곡 추정부(430)는 추정된 선형 왜곡 신호와 전치 왜곡기에서 출력된 비선형 왜곡 보상신호에 기초하여 적응적으로 비선형 왜곡을 추정한다. 적응 비선형 왜곡 추정부(430)는 선형 왜곡이 보상된 비교 신호와 전치 왜곡기에서 고출력 증폭기로 인한 비선형 왜곡을 보상하기 위해 출력된 기준 신호를 이용하여 LUT을 생성 및 업데이트 한다. 생성 및 업데이트 된 LUT은 전치 왜곡기에 새롭게 적용되어 고출력 증폭기로 인한 비선형 왜곡을 효율적으로 보상하게 된다. 적응 비선형 왜곡 추정부(430)에 대해서는 도 8에서 상세히 설명한다. In addition, the adaptive
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치를 더욱 구체적으로 나타낸 블록도이다.5 is a block diagram illustrating in more detail an automatic linear and nonlinear distortion compensation apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치는 복소 전치 등화기에서 출력된 기준 신호와 주파수 하향기를 통과한 주파수 하향신호의 일정 구간을 캡쳐한다. 캡쳐된 기준 신호와 비교 신호는 심볼 딜레이나 심볼 파워가 일치하지 않기 때문에, 우선 심볼 딜레이와 심볼 파워를 정렬시켜주는 작업이 필요하다. 심볼 딜레이 정렬부(510)는 상호상관함수(Correlation Function)를 이용하여 심볼 딜레이를 계산하고, 기준 신호와 비교신호의 심볼 딜레이를 정렬하며, 심볼 파워 정규화부(520)는 주파수 하향신호의 파워를 선형왜곡보상신호의 파워와 동일하게 정규화한다. 심볼 딜레이와 심볼 파워가 정렬된 선형왜곡보상 신호와 주파수 하향신호는 메모리 버퍼(530)에 저장된다. 메모리 버퍼(530)에 저장된 신호는 추후 적응 선형 왜곡 추정부(420)에서 적응적으로 등화계수와 심볼 동기 계수를 계산할 때 사용된다.Referring to FIG. 5, the automatic linear and nonlinear distortion compensator according to an embodiment of the present invention captures a predetermined period of a reference signal output from the complex pre-equalizer and a frequency down signal passing through the frequency down signal. Since the captured reference signal and the comparison signal do not match the symbol delay or the symbol power, it is necessary to first align the symbol delay and the symbol power. The
심볼 딜레이와 심볼 파워가 정렬된 주파수 하향신호는 심볼동기왜곡 보상부(410)에서 선형 및 비선형 왜곡을 추정하기 위한 비교 신호로서 심볼동기 왜곡이 보상된다. 심볼동기 왜곡이 보상된 신호와 메모리 버퍼(530)에 저장된, 정렬된 선형 왜곡 보상 신호는 적응 선형 왜곡 추정부(420)에서 비교 신호와 기준 신호로 사용되어 등화 계수 및 심볼 동기 계수가 추정된다. 메모리 버퍼(530)에 저장된 신호만큼 적응 선형 왜곡 추정부(420)는 등화 계수 및 심볼 동기 계수를 적응적으로 추정한다. 적응적으로 계산되는 등화 계수는 등화 계수 메모리(540)에, 심볼 동기 계수는 심볼 동기 계수 메모리(550)에 저장된다. 메모리에 저장된 등화 계수 및 심볼 동기 계수는 추후 복소 전치 등화기 및 심볼 동기 보상기에 적용된다.The frequency down-signal in which the symbol delay and the symbol power are aligned is a symbol synchronous distortion compensated by the symbol
적응 선형 왜곡 추정부(420)에서 출력된 심볼동기 왜곡이 보상되고 선형왜곡이 추정된 신호와 전치 왜곡기에서 출력된 비선형 왜곡 보상신호는 심볼 딜레이 정렬부(560)에서 심볼 딜레이가 정렬된다. 심볼 딜레이가 정렬된 신호는 심볼 파워 정규화부(570)에서 비선형 왜곡 보상신호의 파워와 동일하게 정규화된다. 심볼 딜레이와 심볼 파워가 정렬된 비선형 왜곡 보상 신호와 적응적으로 선형 왜곡이 추정된 신호는 메모리 버퍼에 저장된다. The symbol
메모리 버퍼에 저장된 기준 신호와 비교신호에 기초하여 적응 비선형 왜곡 추정부(430)는 LUT을 생성하고, 메모리 버퍼에 저장된 신호의 수만큼 LUT를 업데이트하여 고출력 증폭기의 비선형 왜곡 특성을 추정한다. 생성된 LUT은 비선형 왜곡 보상 테이블 메모리에 저장되며, 적응 비선형 왜곡 추정부(430)는 생성된 LUT을 테이블 단위로 업데이트하여 고출력 증폭기의 특성을 추정하는데 수렴속도를 높인다. 등화 계수 메모리(540), 심볼 동기 계수 메모리(550), 비선형 왜곡 보상 테이블 메모리(580)에 저장된 값들은 복소 전치 등화기, 심볼 동기 왜곡 보상부, 전치 왜곡기에 기 설정된 추정 반복 후 적용된다. Based on the reference signal and the comparison signal stored in the memory buffer, the adaptive
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 심볼동기 보상부의 블록도이다.6 is a block diagram of a symbol synchronization compensation unit according to an embodiment of the present invention.
종래에 알려진 심볼동기 획득기술로는 Gardner와 Citta Loop를 이용한 기법들이 있다. 그러나 본 발명은 선형 왜곡 보상 중 심볼 동기 왜곡을 구별하여 보상함으로써, 복소 전치 등화기에 적용되는 채널 필터로 인한 선형 왜곡을 정확하게 보상할 수 있다.Conventionally known symbol synchronization acquisition techniques include techniques using Gardner and Citta Loop. However, the present invention can accurately compensate for the linear distortion due to the channel filter applied to the complex pre-equalizer by distinguishing and compensating the symbol sync distortion among the linear distortion compensation.
도6을 참조하면, 심볼 동기 왜곡 보상부(410)는 인터폴레이터(610), 위상 보상부(620)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, the symbol
인터폴레이터(610)는 메모리 버퍼에 저장된 심볼 딜레이와 심볼 파워가 정렬된 주파수 하향신호를 입력받아 타이밍 오프셋을 보상한다. 위상 보상부(620)는 타이밍 오프셋이 보상된 신호를 입력받아 위상 오프셋을 보상한다. 각 인터폴레이터(610)와 위상 보상부(620)에서 수행하는 동작은 다음의 식으로 표현될 수 있다.The
[[ 수학식Equation 1] One]
[[ 수학식Equation 2] 2]
수학식 1은 인터폴레이터(610)에 적용되는 식이고, 수학식 2는 위상 보상부(620)에 적용되는 식이다. 이 때, 및 는 타이밍 오프셋 업데이트 계수과 위상 오프셋 업데이트 계수를 나타내며, 는 표1에 표시된 것처럼, Cubic 인터폴레이터의 계수를 나타내며, N 은 인터폴레이터의 차수를 나타낸다. I1, I2는 표1에서 보면, i 열에서 해당하는 계수를 가리키며, i 에서 2,1,0,-1 중 임의의 경우가 될 수 있다. 예를 들면, I1이 -1이고, I2가 2이면, i 는 -1에서 2인 경우까지 -1, 0, 1, 2에 해당하는 4번의 연산을 필요로 한다. 표1은 임의의 계수에 대한 표이므로 고정된 것이 아니다. 정렬된 주파수 하향신호는 수학식 1과 2를 거쳐 최종적으로 심볼동기 왜곡을 보상한다. 이 때, 와 값은 적응 선형 왜곡 추정부를 통해 계산하게 된다. , 의 초기값은 0이다. x(i)는 정렬된 주파수 하향신호로 입력신호이며, y(t)는 타이밍 오프셋이 보상된 신호, z(t)는 위상 오프셋이 보상되어 최종적으로 심볼 동기 왜곡이 보상된 신호이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 적응 선형 왜곡 추정부의 블록도이다.7 is a block diagram of an adaptive linear distortion estimation unit according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 적응 선형 왜곡 추정부(420)는 심볼 동기 왜곡이 보상된 정렬된 주파수 하향신호(z(t))와 정렬된 선형 왜곡 보상신호(r(t))를 이용하여 적응적으로 등화 계수 및 심볼 동기 계수를 업데이트하는 적응적 처리부(710)를 포함할 수 있다. 적응적 처리부(710)의 동작은 다음의 식으로 표현될 수 있다.Referring to FIG. 7, the adaptive
[[ 수학식Equation 3] 3]
는 길이 K인 전치 등화기 필터계수를 나타내며, 이다. 생성된 전치 등화기 필터 계수는 메모리에 저장되었다가 추후 전치 등화기에 적용 된다. 적응적 처리부(710)는 적응적으로 등화 계수 및 심볼 동기 계수를 업데이트하기 위해 기준 신호와 비교 신호의 잔차 오류를 최소화하는 방향으로 업데이트하는 LMS 기법을 적용하였으며, 필터 업데이트 수식은 다음과 같다. Denotes the pre-equalizer filter coefficient of length K, to be. The generated pre-equalizer filter coefficients are stored in memory and later applied to the pre-equalizer. The
[[ 수학식Equation 4] 4]
이 때, 은 필터 계수의 스텝 사이즈(step-size) 값을 나타낸다. 스텝 사이즈 값은 임의로 설정할 수 있으며, 추정되는 계수의 정확도에 따라 설정할 수 있다. err 은 오차신호를 의미하며, 정렬된 선형 왜곡 보상신호(r(t))와 적응적 처리부(710)에서 처리된 정렬된 주파수 하향 변환 신호(f(t))의 차이를 의미한다. 즉, 기준 신호와 비교 신호의 차이를 의미한다. Z*는 정렬된 주파수 하향 변환 신호 의 공액 복소수를 의미한다. 적응적 처리부(710)는 적응적인 계산을 통해 전치 등화기의 필터계수, 즉, 등화계수를 계산할 수 있다.At this time, Denotes a step-size value of the filter coefficient. The step size value can be set arbitrarily and can be set according to the accuracy of the estimated coefficient. err means an error signal and means a difference between the aligned linear distortion compensation signal r (t) and the aligned frequency down-converted signal f (t) processed by the
또한, 적응적 처리부(710)는 심볼 동기 왜곡을 보상하기 위한 와 계수 역시 다음의 적응적 필터 업데이트 수식을 통해 계산할 수 있다. 심볼 동기 계수는 타이밍 오프셋 업데이트 계수() 및 위상 오프셋 업데이트 계수()를 포함할 수 있다.In addition, the
[[ 수학식Equation 5] 5]
[[ 수학식Equation 6] 6]
이 때, 와 은 심볼동기 계수의 step-size 를 나타내며, errre는 정렬된선형 왜곡 보상 신호의 제곱 값과 등화 계수의 공액 복소수에 심볼동기왜곡 보상된 신호를 곱한 값의 제곱 값의 차이, Zuk는 심볼동기왜곡 보상된 신호를 uk로 편미분한 값, Zθ는 상기 심볼동기왜곡 보상된 신호를 로 편미분한 값을 나타낸다. 즉, errre는 오차신호의 실수부를 의미한다. 스텝 사이즈 값은 임의로 설정할 수 있으며, 추정되는 계수의 정확도에 따라 설정할 수 있다. 는 의 실수부(Ich) 값과 허수부(Qch) 값을 나타낸다. 따라서, 수학식5,6을 이용하면 적응적으로 와 값을 계산할 수 있으며, 추후 심볼 동기 왜곡 보상부에서 적용된다. 따라서, 적응 선형 왜곡 추정부를 이용하여 선형왜곡을 제거할 수 있으며, 채널필터에 의한 선형왜곡특성과 심볼동기 왜곡에 의한 선형왜곡특성을 구별하여 추정함으로써 전치등화기 필터 계수를 효율적으로 추정이 가능하다. 적응적 처리부(710)는 메모리 버퍼에 저장된 정렬된 주파수 하향 변환 신호와 정렬된 선형 왜곡 보상 신호를 계속적으로 입력받아 등화 계수, 타이밍 오프셋 업데이트 계수, 위상 오프셋 업데이트 계수를 적응적으로 추정한다.At this time, Wow Is the step-size of the symbol synchronization coefficient, err re is the difference between the square value of the aligned linear distortion compensation signal and the conjugate complex number of the equalization coefficient multiplied by the symbol synchronization distortion compensated signal, and Zu k is symbol synchronization. A value obtained by differentially dividing a distortion compensated signal by u k , Z θ represents the symbol synchronous distortion compensated signal. Denotes the partial derivative. In other words, err re means the real part of the error signal. The step size value can be set arbitrarily and can be set according to the accuracy of the estimated coefficient. Is The real part (Ich) value and the imaginary part (Qch) value of are shown. Therefore, by using
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 적응 비선형 왜곡 추정부의 블록도이다.8 is a block diagram of an adaptive nonlinear distortion estimation unit according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 적응 비선형 왜곡 추정부(430)는 룩업 테이블 생성부(810), 메모리(820), 적응적 업데이트부(830)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8, the adaptive
룩업 테이블 생성부(810)는 비선형 왜곡 보상 신호와 추정된 선형 왜곡 신호에 기초하여 룩업 테이블(LUT)을 생성한다. 룩업 테이블 생성부(810)는 비선형 왜곡 보상 신호(k(t))를 기준신호로, 추정된 선형 왜곡 신호(f(t))를 비교신호로 하여 LUT을 생성한다. 추정된 선형 왜곡 신호는 심볼 동기 왜곡이 보상되고 선형 왜곡이 보상되어 고출력 증폭기의 비선형 특성만 가지고 있으므로 정확한 비교 신호로 기능할 수 있다. 룩업 테이블 생성부(810)는 메모리 버퍼에 저장된 정렬된 기준신호와 비교신호를 이용하여 AM/AM, AM/PM 심볼을 생성하고, 다음 수식에 표시된 것처럼, 같은 LUT 구간에 들어오는 심볼들의 평균값을 취하여 구간 대표값으로 선택한다. 룩업 테이블 생성부(810)는 같은 LUT 구간에 들어오는 심볼들의 평균값을 구간 대표값으로 취함으로써 비선형왜곡보상 테이블을 구성할 때 잔류 오류성분을 최소화 하여 비선형 왜곡 보상 성능을 향상시킬 수 있다. 따라서, 룩업 테이블 생성부(810)는 각각의 AM/AM AM/PM심볼에 산재되어 있는 지터 노이즈(Jitter noise) 부가적인 백색 가우시안 잡음(AWGN) 등 기타 노이즈 값들이 가지는 동일 확률분포(Uniform Random Distribution)특성을 구간단위의 평균값 계산을 통해 최소화 할 수 있다.The
[[ 수학식Equation 7] 7]
이 때, N은 특정 LUT 구간에 들어오는 심볼들의 수를 나타낸다. 상기 식을 이용하는 방법은 구현이 간편하다는 장점이 있지만, 한번만 LUT을 생성할 경우, 상대적으로 Curve Fitting을 이용한 polynomial 방법보다 비선형 왜곡보상 성능이 떨어진다. 따라서, 비선형 왜곡보상 성능의 향상을 위해 반복적으로 LUT을 업데이트할 필요가 있다.In this case, N represents the number of symbols coming into a specific LUT interval. The method using the above equation has the advantage of easy implementation, but when only one LUT is generated, the nonlinear distortion compensation performance is relatively lower than the polynomial method using the curve fitting. Therefore, it is necessary to update the LUT repeatedly to improve the nonlinear distortion compensation performance.
또한, 메모리(820)는 룩업 테이블 생성부(810)에서 생성된 룩업 테이블 및 적응적 업데이트부에서 업데이트 된 룩업 테이블을 저장한다. 메모리(820)는 메모리 버퍼에 저장된 신호들을 통해 기 설정된 횟수만큼의 룩업 테이블 업데이트가 완료되면 최후의 업데이트 된 룩업 테이블을 전치 왜곡기에 제공한다.Also, the
또한, 적응적 업데이트부(830)는 생성된 룩업 테이블에 기초하여 메모리 버퍼에 저장된 추정된 선형 왜곡 신호의 입력에 따라 적응적으로 룩업 테이블을 업데이트 한다. 적응적 업데이트부(830)는 메모리 버퍼에 저장된 비선형 왜곡 보상 신호와 추정된 선형 왜곡 신호만큼 메모리에 저장되어 있는 기존의 룩업 테이블을 테이블 단위로 업데이트한다. 새롭게 생성된 LUT을 LUT_new 라 정의하고 현재 메모리에 저장되어 있는 LUT을 LUT_old라 정의하면, 다음과 같은 테이블 기반 업데이트 수식을 이용하여 LUT를 업데이트 한다.In addition, the
[[ 수학식Equation 8] 8]
이 때, 는 LUT 업데이트의 스텝 사이즈(step-size)를 나타낸다. 적응적 업데이트부(830)는 LUT의 업데이트를 통해, 최종적으로 LUT이 HPA 특성에 적응적으로 따라가도록 생성이 가능하다. 기존의 LUT 업데이트는 Symbol 단위의 입력을 받아 LUT의 특정구간에 해당하는 값으로 Index mapping하고, symbol 단위로 LUT 구간 마다 따로 업데이트하였다. 그런데, 적응적 업데이트부(830)는 테이블단위의 업데이트를 통해 Jitter noise에 더 강인한 특성을 보이며, 나아가 비선형왜곡보상 테이블을 구성할 때 잔류 오류성분을 최소화 하여 비선형 왜곡 보상 성능을 향상시킬 수 있다. 왜냐하면, 적응적 업데이트부(830)는 각각의 AM/AM AM/PM심볼에 산재되어 있는 지터 노이즈(Jitter noise)값들이 가지는 동일 확률분포(Uniform Random Distribution)특성을 구간단위의 평균값 계산을 통해 최소화 할 수 있기 때문이다. 또한, 적응적 업데이트부(830)는 HPA의 주변온도나 노후화로 인한 특성변화에 적응적으로 대체할 수 있다.At this time, Represents the step-size of the LUT update. The
본 발명의 일실시예에 따른 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치는 복소 전치 등화기 및 전치 왜곡기에서 출력되는 신호가 변조기 후단의 신호를 이용함으로써, 적응적으로 심볼 동기 계수와 등화 계수 및 LUT을 업데이트 할 때, 업데이트 이전의 값에 기초하여 업데이트 할 수 있다. 심볼 동기 계수와 등화 계수는 적응 선형 왜곡 보상 장치에서 메모리 버퍼에 저장되어 있는 신호만큼 전 단계의 계수에 기초하여 반복을 통해 적응적으로 업데이트된다. LUT은 적응 비선형 왜곡 보상 장치에서 메모리 버퍼에 저장되어 있는 신호만큼 전 단계의 LUT에 기초하여 반복을 통해 적응적으로 업데이트된다.The automatic linear and nonlinear distortion compensator according to an embodiment of the present invention adaptively updates symbol synchronization coefficients, equalization coefficients, and LUTs by using signals from the complex pre-equalizer and the predistorter after the modulator. Can be updated based on the value before the update. The symbol synchronization coefficients and equalization coefficients are adaptively updated through iteration based on the coefficients of the previous stage as much as the signals stored in the memory buffer in the adaptive linear distortion compensation apparatus. The LUT is adaptively updated through iteration based on the LUT of the previous stage as much as the signal stored in the memory buffer in the adaptive nonlinear distortion compensator.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 방법의 흐름도이다.9 is a flowchart of an automatic linear and nonlinear distortion compensation method according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일실시예에 따른 전송 시스템은 추정 카운트를 초기화(910)한다. 복소 전치 등화기와 전치 왜곡기에 적용되는 계수 및 LUT은 기 설정된 추정 횟수를 만족하면 확정된다. 따라서, 추정을 시작할 때 추정 카운트를 초기화하여 추정 횟수를 카운트 한다.The transmission system according to an embodiment of the present invention initializes (910) the estimated count. Coefficients and LUTs applied to the complex pre-equalizer and the predistorter are determined when the predetermined number of estimates is satisfied. Therefore, when the estimation starts, the estimation count is initialized to count the estimation number.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 전송 시스템은 고출력 증폭기에서 출력되어 주파수가 하향된 하향 신호에 기초하여 타이밍 및 위상 오프셋에 의한 심볼 동기 왜곡을 보상한다(920). 본 발명의 일실시예에 따른 전송 시스템은 고출력 증폭기와 채널 필터를 통과하면서 발생한 비교 신호의 타이밍 및 위상 오프셋에 의한 심볼동기 왜곡을 보상한다. 종래와 구별되는 점은 선형 왜곡을 추정하는 부분과 구별하여 심볼동기 왜곡을 보상한다는 점이다. In addition, the transmission system according to an embodiment of the present invention compensates for symbol synchronization distortion due to timing and phase offset based on the downlink signal output from the high output amplifier and whose frequency is down (920). The transmission system according to an embodiment of the present invention compensates for the symbol synchronization distortion caused by the timing and phase offset of the comparison signal generated while passing through the high output amplifier and the channel filter. The difference from the prior art is that the symbol synchronization distortion is compensated by distinguishing it from the portion which estimates the linear distortion.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 전송 시스템은 심볼동기 왜곡이 보상된 신호와 복소 전치 등화기에서 출력된 선형 왜곡 보상 신호에 기초하여 적응적으로 선형 왜곡을 추정한다(930). 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 전송 시스템은 심볼동기 왜곡이 보상되지 않은 주파수가 하향된 하향 신호와 복소 전치 등화기에서 출력된 선형 왜곡 보상 신호에 기초하여 적응적으로 선형 왜곡을 추정할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 전송 시스템은 심볼동기 왜곡이 보상된 비교 신호와 복소 전치 등화기에서 채널필터로 인한 선형왜곡을 보상하기 위해 출력된 기준 신호의 잔차 오류를 최소화하는 방향으로 업데이트하는 LMS(Least Mean Square)기법을 적용하여 등화 계수 및 심볼 동기 계수를 추정한다. Further, the transmission system according to an embodiment of the present invention adaptively estimates the linear distortion based on the signal whose symbol synchronization distortion is compensated for and the linear distortion compensation signal output from the complex pre-equalizer (930). In addition, the transmission system according to an embodiment of the present invention can adaptively estimate linear distortion based on a downlink signal whose frequency is not compensated for symbol synchronization distortion and a linear distortion compensation signal output from a complex pre-equalizer. have. The transmission system according to the embodiment of the present invention updates the LMS to minimize the residual error of the reference signal output to compensate for the linear distortion caused by the channel filter in the comparison signal and the complex pre-equalizer with symbol synchronization distortion compensation. The equalization coefficient and the symbol synchronization coefficient are estimated by applying the (Least Mean Square) technique.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 전송 시스템은 추정된 선형 왜곡 신호와 전치 왜곡기에서 출력된 비선형 왜곡 보상신호에 기초하여 적응적으로 비선형 왜곡을 추정한다(940). 본 발명의 일실시예에 따른 전송 시스템은 선형 왜곡이 보상된 비교 신호와 전치 왜곡기에서 고출력 증폭기로 인한 비선형 왜곡을 보상하기 위해 출력된 기준 신호를 이용하여 LUT을 생성 및 업데이트 한다. In addition, the transmission system according to the embodiment of the present invention adaptively estimates the nonlinear distortion based on the estimated linear distortion signal and the nonlinear distortion compensation signal output from the predistorter (940). A transmission system according to an embodiment of the present invention generates and updates a LUT using a comparison signal compensated for linear distortion and a reference signal output to compensate for nonlinear distortion caused by a high output amplifier in a predistorter.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 전송 시스템은 추정 카운트를 1만큼 증가시킨다(950). 선형 왜곡 보상에 필요한 등화 계수 및 심볼 동기 계수를 추정하였고, 비선형 왜곡 보상에 필요한 LUT을 업데이트하였으므로 추정 카운트를 1만큼 증가한다. In addition, the transmission system according to an embodiment of the present invention increases the estimated count by one (950). The equalization coefficient and the symbol synchronization coefficient required for the linear distortion compensation are estimated, and the LUT required for the nonlinear distortion compensation is updated, and the estimated count is increased by one.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 전송 시스템은 복소 전치 등화기에 추정된 등화 계수를 적용한다(960). 추정된 등화 계수를 적용하여 복소 전치 등화기는 채널 필터로 인한 선형 왜곡에 대응하는 입력 신호로 복소 전치 등화시킨다. 복소 전치 등화기에서 출력된 신호는 선형 왜곡 보상 신호로 다시 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치에 기준 신호로 제공된다.In addition, the transmission system according to an embodiment of the present invention applies the estimated equalization coefficient to the complex preequal equalizer (960). By applying the estimated equalization coefficients, the complex pre-equalizer equalizes the complex pre-equalization to the input signal corresponding to the linear distortion due to the channel filter. The signal output from the complex pre-equalizer is provided as a linear distortion compensation signal and provided as a reference signal to the automatic linear and nonlinear distortion compensation device.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 전송 시스템은 전치 왜곡기에 생성된 LUT을 적용한다(970). 전치 왜곡기는 업데이트 된 LUT을 이용하여 고출력 증폭기로 인한 비선형 왜곡에 대응하는 비선형 왜곡 보상 신호를 생성한다. 전치 왜곡기에서 출력된 신호는 비선형 왜곡 보상 신호로 다시 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치에 기준 신호로 제공된다.In addition, the transmission system according to an embodiment of the present invention applies the LUT generated in the predistorter (970). The predistorter uses an updated LUT to generate a nonlinear distortion compensation signal corresponding to the nonlinear distortion caused by the high output amplifier. The signal output from the predistorter is provided as a reference signal to the automatic linear and nonlinear distortion compensation device as a nonlinear distortion compensation signal.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 전송 시스템은 추정 카운트가 기 설정된 횟수 a보다 크거나 같은지 판단한다(980). 추정 카운트가 기 설정된 추정 횟수 a보다 작으면 다시 추정을 반복하고, a보다 크거나 같으면 추정을 종료하고 확정된 계수 및 LUT를 적용하여 전송 신호를 주파수 상향, 고출력 증폭, 채널 필터, 안테나를 통해 송신한다.In addition, the transmission system according to an embodiment of the present invention determines whether the estimated count is greater than or equal to the preset number a (980). If the estimation count is less than the preset estimation number a, the estimation is repeated again. If the estimation count is greater than or equal to a, the estimation is terminated and the transmission signal is transmitted through the frequency uplink, high power amplification, channel filter, and antenna by applying the determined coefficient and LUT. do.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 심볼 동기 왜곡 보상단계의 구체적인 흐름도이다.10 is a detailed flowchart of a symbol synchronization distortion compensation step according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일실시예에 따른 전송 시스템은 타이밍 오프셋을 보상할 수 있다(1010). 본 발명의 일실시예에 따른 전송 시스템은 메모리 버퍼에 저장된 심볼 딜레이와 심볼 파워가 정렬된 주파수 하향신호를 입력받아 타이밍 오프셋을 보상할 수 있다. The transmission system according to an embodiment of the present invention may compensate for the timing offset (1010). The transmission system according to an embodiment of the present invention can compensate for the timing offset by receiving a frequency down signal in which the symbol delay and the symbol power stored in the memory buffer are aligned.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 전송 시스템은 위상 오프셋을 보상할 수 있다(1020). 본 발명의 일실시예에 따른 전송 시스템은 타이밍 오프셋이 보상된 신호의 위상 오프셋을 보상할 수 있다. 심볼 동기 왜곡 보상에 대한 구체적인 내용은 도 6에서 설명한 것과 같다.In addition, the transmission system according to an embodiment of the present invention may compensate for the phase offset (1020). A transmission system according to an embodiment of the present invention may compensate for a phase offset of a signal whose timing offset is compensated. Details of symbol synchronization distortion compensation are the same as those described with reference to FIG. 6.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 적응적 선형 왜곡 보상단계의 구체적인 흐름도이다.11 is a detailed flowchart of an adaptive linear distortion compensation step according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일실시예에 따른 전송 시스템은 전치 등화계수를 생성할 수 있다(1110). 본 발명의 일실시예에 따른 전송 시스템은 심볼 동기 왜곡이 보상된 정렬된 주파수 하향신호와 정렬된 선형 왜곡 보상신호를 이용하여 적응적으로 필터계수를 업데이트할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 전송 시스템은 적응적으로 필터계수를 업데이트하기 위해 기준 신호와 비교 신호의 잔차 오류를 최소화하는 방향으로 업데이트하는 LMS 기법을 적용한다. 생성된 전치 등화 계수는 메모리 버퍼에 저장되어 있는 신호만큼 적응적으로 업데이트되고, 추후 복소 전치 등화기에 적용된다.The transmission system according to an embodiment of the present invention may generate a transposition equalization coefficient (1110). The transmission system according to an embodiment of the present invention may adaptively update the filter coefficients by using the aligned frequency downlink signal with symbol synchronization distortion compensation and the linear distortion compensation signal aligned with each other. The transmission system according to an embodiment of the present invention applies an LMS technique for adaptively updating the filter coefficients in a direction to minimize the residual error of the reference signal and the comparison signal. The generated pre-equalization coefficient is adaptively updated as much as the signal stored in the memory buffer, and later applied to the complex pre-equalizer.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 전송 시스템은 심볼 동기 계수를 생성할 수 있다(1120). 생성된 심볼 동기 계수는 메모리 버퍼에 저장되어 있는 신호만큼 적응적으로 업데이트되고, 추후 심볼 동기 왜곡을 보상하는데 적용된다. 적응적 선형 왜곡 보상에 대한 구체적인 내용은 도 7에서 설명한 것과 같다.In addition, the transmission system according to an embodiment of the present invention may generate a symbol synchronization coefficient (1120). The generated symbol synchronization coefficients are updated as adaptively as the signals stored in the memory buffer, and later applied to compensate for symbol synchronization distortion. Details of the adaptive linear distortion compensation are the same as those described with reference to FIG. 7.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 적응적 비선형 왜곡 보상단계의 구체적인 흐름도이다.12 is a detailed flowchart of an adaptive nonlinear distortion compensation step according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일실시예에 따른 전송 시스템은 룩업 테이블을 생성할 수 있다(1210). 본 발명의 일실시예에 따른 전송 시스템은 비선형 왜곡 보상 신호와 추정된 선형 왜곡 신호에 기초하여 룩업 테이블(LUT)을 생성할 수 있다. 적응적 비선형 왜곡 보상단계는 비선형 왜곡 보상 신호를 기준신호로, 추정된 선형 왜곡 신호를 비교신호로 하여 LUT을 생성할 수 있다.The transmission system according to an embodiment of the present invention may generate a lookup table (1210). The transmission system according to an embodiment of the present invention may generate a lookup table (LUT) based on the nonlinear distortion compensation signal and the estimated linear distortion signal. In the adaptive nonlinear distortion compensation step, the LUT may be generated using the nonlinear distortion compensation signal as a reference signal and the estimated linear distortion signal as a comparison signal.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 전송 시스템은 룩업 테이블을 업데이트할 수 있다(1220). 본 발명의 일실시예에 따른 전송 시스템은 생성된 룩업 테이블에 기초하여 메모리 버퍼에 저장된 추정된 선형 왜곡 신호의 입력에 따라 적응적으로 룩업 테이블을 업데이트할 수 있다. 적응적 비선형 왜곡 보상단계는 메모리 버퍼에 저장된 비선형 왜곡 보상 신호와 추정된 선형 왜곡 신호만큼 메모리에 저장되어 있는 기존의 룩업 테이블을 테이블 단위로 업데이트할 수 있다. 적응적 비선형 왜곡 보상에 대한 구체적인 내용은 도 8에서 설명한 것과 같다.In addition, the transmission system according to an embodiment of the present invention may update the lookup table (1220). The transmission system according to an embodiment of the present invention may adaptively update the lookup table according to the input of the estimated linear distortion signal stored in the memory buffer based on the generated lookup table. The adaptive nonlinear distortion compensation step may update the existing lookup table stored in the memory by the table unit as much as the nonlinear distortion compensation signal and the estimated linear distortion signal stored in the memory buffer. Details of the adaptive nonlinear distortion compensation are the same as those described with reference to FIG. 8.
도 13은 메모리 버퍼에 저장된 정렬된 기준신호와 비교신호를 이용하여 AM/AM AM/PM 심볼을 생성하고 나타낸 그래프이다. LUT의 생성 방법은 메모리 버퍼에 저장된 정렬된 기준신호와 비교신호를 이용하여 AM/AM, AM/PM 심볼을 생성하고, 같은 LUT 구간에 들어오는 심볼들의 평균값을 취하여 구간 대표값으로 선택한다.FIG. 13 is a graph illustrating generation and display of AM / AM AM / PM symbols using aligned reference signals and comparison signals stored in a memory buffer. The method of generating the LUT generates AM / AM and AM / PM symbols using the aligned reference signals and the comparison signals stored in the memory buffer, and selects the average value of the symbols coming into the same LUT interval as the interval representative value.
도 14는 각 LUT 구간에 들어오는 AM/AM AM/PM 심볼의 분포 확률을 나타낸 그래프이다. 14 is a graph showing the distribution probability of AM / AM AM / PM symbols coming into each LUT interval.
도 14를 참조하면, 각 LUT 구간에 들어오는 샘플들은 모든 LUT에 동일한 확률로 들어오는 것이 아니라 LUT구간에 따라 심볼 발생 확률이 다름을 알 수 있다. 따라서 LUT 업데이트는 스텝 사이즈(step-size)를 고정적인 값으로 하는 것 보다, 확률 분포에 비례하여, 샘플의 수가 많은 구간에는 스텝 사이즈(step-size)를 크게 하고, 샘플의 수가 적은 구간에는 스텝 사이즈(step-size)를 작게 하는 가변 스텝 사이즈(step-size) 기법을 적용하면 LUT의 수렴속도를 향상시킬 수 있다. 다음 수식은 LUT 스텝 사이즈(step-size) 값을 계산하는 방법이다.Referring to FIG. 14, it can be seen that samples entering each LUT interval do not enter all LUTs with the same probability but have different symbol generation probabilities according to LUT intervals. Therefore, the LUT update increases the step size in a section with a large number of samples in proportion to the probability distribution, and increases the step size in a section with a small number of samples, rather than having a fixed step size. By applying a variable step-size technique to reduce the step size, the convergence speed of the LUT can be improved. The following equation shows how to calculate the LUT step-size value.
[[ 수학식Equation 9] 9]
이 때, 는 최소 업데이트 스텝 사이즈(step-size)를 나타내고, 은 구간별 샘플 빈도 확률을 나타내며, M은 LUT을 만들기 위해 사용된 전체 AM, PM 샘플 수를 나타내고, 는 n번째 LUT구간에서 구간 평균값에 적용된 AM, PM 샘플 수를 나타낸다.At this time, Represents the minimum update step size, Denotes the probability of sample frequency per interval, M denotes the total number of AM and PM samples used to create the LUT, Denotes the number of AM and PM samples applied to the mean value of the interval in the nth LUT interval.
최종적으로 업데이트된 LUT값은 메모리에 저장되어 추후 전치 왜곡기에 적용되며, 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치는 선형 및 비선형 왜곡 보상이 적용된 피드백 신호를 다시 Capturing 하여, 등화 계수, 심볼 동기 계수, LUT의 생성을 반복한다.Finally, the updated LUT value is stored in memory and applied to the predistorter later, and the automatic linear and nonlinear distortion compensation device recaptures the feedback signal to which linear and nonlinear distortion compensation are applied to generate equalization coefficient, symbol synchronization coefficient, and LUT. Repeat.
본 발명은 DMB, DVB-T, ISDB-T 그리고 ATSC와 같은 무선 방송과 통신에 사용되는 전송시스템의 문제점인 고출력 증폭기의 비선형 왜곡특성과 채널 필터의 선형 왜곡특성을 보상하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for compensating the nonlinear distortion characteristics of a high output amplifier and the linear distortion characteristics of a channel filter, which are problems of a transmission system used for wireless broadcasting and communication such as DMB, DVB-T, ISDB-T, and ATSC. will be.
본 발명의 일실시예에 따른 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치는 기준 신호와 비교 신호에 존재하는 선형 왜곡 성분을 제거하고 LUT을 이용하여 HPA 비선형 왜곡 특성을 추정한다. 종전의 LUT을 이용하는 경우의 장점을 그대로 가지며, 선형 왜곡 성분을 제거하여 더 좋은 비선형 왜곡 보상 성능을 보여준다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치는 시간에 따라 변화하는 HPA의 특성을 추정하기 위해 테이블 기반의 반복적 LUT업데이트 기법을 제안하며, 반복적 LUT 업데이트 결과 HPA 비선형 왜곡 특성을 적응적으로 추정 가능함을 보여준다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치는 잔류 왜곡 성분에서 채널 필터에 의한 선형 왜곡 성분을 보상하기 위해 등화 계수를 계산하고, 계산된 등화 계수를 복소 전치 등화기(Complex Pre-equalizer)에 적용한다.Automatic linear and nonlinear distortion compensation apparatus according to an embodiment of the present invention removes the linear distortion components present in the reference signal and the comparison signal and estimates the HPA nonlinear distortion characteristics using the LUT. It retains the advantages of using a conventional LUT and shows better nonlinear distortion compensation by eliminating linear distortion components. In addition, the automatic linear and nonlinear distortion compensation apparatus according to an embodiment of the present invention proposes a table-based iterative LUT update technique for estimating the characteristics of the HPA that changes with time, and the HPA nonlinear distortion characteristics as a result of the iterative LUT update Demonstrates adaptive estimation. In addition, the automatic linear and nonlinear distortion compensation apparatus according to an embodiment of the present invention calculates an equalization coefficient to compensate for the linear distortion component caused by the channel filter in the residual distortion component, and calculates a complex pre-equal equalizer (Complex). Applied to pre-equalizer).
본 발명의 일실시예에 따른 복소 전치 등화기는 변조기 후 단에 위치할 수 있다.The complex pre-equalizer according to the embodiment of the present invention may be located after the modulator.
전치 등화기 입력을 x(t)라 하고 출력을 y(t)라 할 때 y(t)는 다음과 같이 구해진다. , 이때,등화기탭계수(K=등화기탭계수) , 를 나타낸다. 전치 등화기 탭이 실수부만 있을 때 위 식은 다음과 같이 쓸 수 있다.If the pre-equalizer input is x (t) and the output is y (t), y (t) is obtained as Equalizer tap coefficient (K = equal tap coefficient) , Indicates. When the pre-equalizer tab has only a real part, the above expression can be written as
따라서, K 번의 실수 곱셉 연산과 K 번의 실수 덧셈 연산으로 표현이 가능하다.Therefore, it can be represented by K real multiplication and K real addition.
전치 등화기 탭이 복소부가 같이 있을 때 위 식은 다음과 같이 쓸 수 있다.When the pre-equalizer tab has a complex part, the equation can be written as
따라서, 4K 번의 실수 곱셉 연산과 4K 번의 실수 덧셈 연산으로 표현이 가능하다.Therefore, it can be represented by 4K real multiplication and 4K real addition.
복소 전치 등화기에서는 기존 대비 4배만큼의 실수 곱셈연산과 실수 덧셈 연산이 증가한다. 하지만 기존 방법의 경우 전치 등화기 계수를 구하기 위해 추가적인 VSB 복조기를 통과해야 한다. 따라서, 추가적인 VSB 복조기 만큼의 계산량이 필요하며, 추가 계산량은 전치 등화기에서의 계산량에 비해 훨씬 더 많은 곱셉과 덧셈연산을 필요로 한다. 결과적으로 복소 전치 등화기를 사용하는 것이 하드웨어 구현시 복잡도를 낮출 수 있다.In the complex pre-equalizer, real multiplication and real addition operations increase by four times. However, existing methods must pass through additional VSB demodulators to obtain the preequalizer coefficients. Therefore, the amount of computation required as an additional VSB demodulator is required, which requires much more multiply and add operations than the computation in the pre-equalizer. As a result, using a complex pre-equalizer can reduce the complexity in hardware implementation.
또한, 복소 전치 등화기는 특정 변조 및 복조 방식(예를 들면, VSB/QAM/PSK 등)에 상관없이 적용이 가능하다. 왜냐하면 복소 전치 등화기는 변복조기 후단에 적용하기 때문이다. In addition, complex pre-equalizers are applicable regardless of the particular modulation and demodulation scheme (eg, VSB / QAM / PSK, etc.). This is because the complex pre equalizer is applied to the rear end of the modulator.
또한, 기존의 실수 전치 등화기는 실수에만 데이터를 가지는 특정 변조방식(PAM 계열 또는 BPSK)에만 적용 가능하다. 하지만 최근에 사용하는 QAM 계열의 변조 방식은 실수부에만 데이터를 가지는 것이 아니라 허수부에도 데이터를 가지고 있기 때문에 실수 전치 등화기로는 그 등화 성능에 한계가 있다.In addition, existing real pre-equalizers are only applicable to certain modulation schemes (PAM series or BPSK) that have data only on real numbers. However, the QAM-based modulation scheme recently used has data in the imaginary part as well as data in the imaginary part, so the realization equalizer has a limitation in its equalization performance.
본 발명의 실시 예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. Methods according to an embodiment of the present invention can be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.
Claims (17)
상기 추정된 선형 왜곡 신호와 전치 왜곡기에서 출력된 비선형 왜곡 보상신호에 기초하여 적응적으로 상기 추정된 선형 왜곡 신호의 비선형 왜곡을 추정하는 적응 비선형 왜곡 추정부An adaptive linear distortion estimator for adaptively estimating the linear distortion of the downlink signal with the frequency down based on the downlink signal output from the high power amplifier and downlink frequency down and the linear distortion compensation signal output from the complex pre-equalizer; And
Adaptive nonlinear distortion estimator for adaptively estimating nonlinear distortion of the estimated linear distortion signal based on the estimated linear distortion signal and the nonlinear distortion compensation signal output from the predistorter
상기 고출력 증폭기에서 출력되어 주파수가 하향된 하향 신호의 심볼 동기 왜곡을 보상하는 심볼 동기 왜곡 보상부
를 더 포함하는 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치.The method of claim 1,
A symbol synchronous distortion compensator for compensating symbol synchronous distortion of a downlink signal output from the high output amplifier with a frequency down
Automatic linear and nonlinear distortion compensation device further comprising.
상기 심볼 동기 왜곡 보상부는,
상기 주파수가 하향된 하향신호에서 타이밍 오프셋을 보상하는 인터폴레이터; 및
상기 타이밍 오프셋이 보상된 신호에서 위상 오프셋을 보상하는 위상 보상부
를 포함하는 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치.The method of claim 2,
The symbol synchronization distortion compensation unit,
An interpolator for compensating for a timing offset in the downlink signal having the frequency down; And
A phase compensator for compensating a phase offset in the signal in which the timing offset is compensated
Automatic linear and nonlinear distortion compensation device comprising a.
상기 적응 선형 왜곡 추정부는,
상기 심볼 동기 왜곡이 보상된 신호 및 상기 선형 왜곡 보상 신호에 기초하여 적응적으로 등화 계수 및 심볼 동기 계수를 업데이트하는 적응적 처리부
를 포함하는 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치.The method of claim 2,
The adaptive linear distortion estimator,
An adaptive processor for adaptively updating equalization coefficients and symbol synchronization coefficients based on the signal for which the symbol synchronization distortion is compensated and the linear distortion compensation signal.
Automatic linear and nonlinear distortion compensation device comprising a.
상기 등화 계수는 수학식 1을 통하여 적응적으로 계산되고,
여기서, Hn은 복소 전치 등화기의 등화 계수, gain1은 등화계수의 스텝 사이즈, err은 상기 선형 왜곡 보상 신호와 적응적으로 처리된 정렬된 주파수 하향 변환 신호의 차이, Z*는 심볼동기왜곡 보상된 신호의 공액 복소수 값,
[수학식 1]
상기 심볼 동기 계수는 타이밍 오프셋 업데이트 계수 및 위상 오프셋 업데이트 계수를 포함하고,
상기 타이밍 오프셋 업데이트 계수는 수학식 2를 통하여 적응적으로 계산되고,
여기서, uk는 타이밍 오프셋 업데이트 계수, gain2는 상기 타이밍 오프셋 업데이트 계수의 스텝 사이즈, errre은 상기 선형 왜곡 보상 신호의 제곱과 등화 계수의 공액 복소수에 심볼동기왜곡 보상된 신호를 곱한 값의 제곱 값의 차이, Zuk는 상기 심볼동기왜곡 보상된 신호를 uk로 편미분한 값,
[수학식 2]
상기 위상 오프셋 업데이트 계수는 수학식 3을 통하여 적응적으로 계산되고,
여기서, 는 상기 위상 오프셋 업데이트 계수, gain3는 상기 위상 오프셋 업데이트 계수의 스텝 사이즈, Zθ는 상기 심볼동기왜곡 보상된 신호를 로 편미분한 값인
[수학식 3]
것을 특징으로 하는 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치.The method of claim 4, wherein
The equalization coefficient is adaptively calculated through Equation 1,
Where H n is the equalization coefficient of the complex pre-equalizer, gain1 is the step size of the equalization coefficient, err is the difference between the linear distortion compensation signal and the aligned frequency down-converted signal adaptively processed, and Z * is symbol synchronization distortion compensation. Conjugate complex value of the signal,
[Equation 1]
The symbol synchronization coefficient includes a timing offset update coefficient and a phase offset update coefficient,
The timing offset update coefficient is adaptively calculated through Equation 2,
Where u k is a timing offset update coefficient, gain2 is a step size of the timing offset update coefficient, and err re is a square value of a product of a symbol synchronization distortion-compensated signal multiplied by a conjugate complex number of the linear distortion compensation signal and an equalization coefficient. Zu k is a value obtained by differentially dividing the symbol synchronous distortion-compensated signal by u k ,
[Equation 2]
The phase offset update coefficient is adaptively calculated through Equation 3,
here, Is the phase offset update coefficient , gain3 is the step size of the phase offset update coefficient, and Z θ is the symbol synchronous distortion compensated signal. The partial derivative of
[Equation 3]
Automatic linear and nonlinear distortion compensation device, characterized in that.
상기 적응 비선형 왜곡 추정부는,
상기 비선형 왜곡 보상신호와 상기 추정된 선형 왜곡 신호에 기초하여 룩업 테이블(LUT)을 생성하는 룩업 테이블 생성부; 및
상기 생성된 룩업 테이블에 기초하여 메모리 버퍼에 저장된 상기 추정된 선형 왜곡 신호의 입력에 따라 적응적으로 룩업 테이블을 업데이트 하는 적응적 업데이트부
를 포함하는 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치.The method of claim 1,
The adaptive nonlinear distortion estimator,
A lookup table generator configured to generate a lookup table (LUT) based on the nonlinear distortion compensation signal and the estimated linear distortion signal; And
An adaptive updater adaptively updating the lookup table according to the input of the estimated linear distortion signal stored in a memory buffer based on the generated lookup table
Automatic linear and nonlinear distortion compensation device comprising a.
상기 적응적 업데이트 부는,
여기서, LUT_old는 현재 메모리에 저장되어 있는 룩업 테이블, LUT_new는 새롭게 생성되는 룩업 테이블, μ는 스텝 사이즈라고 할 때, 다음의 수식을 이용하여 테이블 단위로 업데이트하는 것을 특징으로 하는 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치.
The method of claim 6,
The adaptive update unit,
Here, when LUT_old is a lookup table currently stored in memory, LUT_new is a newly created lookup table, and μ is a step size, automatic linear and nonlinear distortion compensation is performed by using the following formula. Device.
상기 테이블 단위로 업데이트시, 상기 스텝 사이즈를 룩업 테이블의 구간에 따른 심볼 발생 확률에 따라 가변적으로 적용하는 것을 특징으로 하는 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치.The method of claim 7, wherein
When updating by the table unit, the automatic linear and nonlinear distortion compensation device, characterized in that for applying the step size variably according to the symbol occurrence probability according to the interval of the lookup table.
상기 복소 전치 등화기 및 상기 전치 왜곡기에서 출력되는 신호는 변조기 후단의 신호인 것을 특징으로 하는 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치.The method of claim 1,
And the signals output from the complex pre-equalizer and the predistorter are signals after the modulator.
상기 선형 왜곡 보상 신호와 상기 주파수 하향 신호의 심볼 딜레이를 정렬하는 심볼 딜레이 정렬부; 및
상기 심볼 딜레이가 정렬된 각 신호의 심볼 파워를 정규화하는 심볼 파워 정규화부
를 더 포함하는 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치.The method of claim 1,
A symbol delay alignment unit for aligning a symbol delay between the linear distortion compensation signal and the frequency downlink signal; And
Symbol power normalization unit for normalizing the symbol power of each signal in which the symbol delay is aligned
Automatic linear and nonlinear distortion compensation device further comprising.
상기 추정된 선형 왜곡 신호와 상기 비선형 왜곡 보상 신호의 심볼 딜레이를 정렬하는 심볼 딜레이 정렬부; 및
상기 심볼 딜레이가 정렬된 각 신호의 심볼 파워를 정규화하는 심볼 파워 정규화부
를 더 포함하는 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치.The method of claim 1,
A symbol delay alignment unit for aligning a symbol delay between the estimated linear distortion signal and the nonlinear distortion compensation signal; And
Symbol power normalization unit for normalizing the symbol power of each signal in which the symbol delay is aligned
Automatic linear and nonlinear distortion compensation device further comprising.
상기 복소 전치 등화기 및 상기 전치 왜곡기에서 출력되는 신호는 변조기 후단의 신호를 이용함으로써, 적응적으로 심볼동기 계수와 등화계수 및 룩업 테이블을 업데이트 할 때, 업데이트 이전의 값에 기초하여 업데이트 되는 것을 특징으로 하는 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 장치.The method of claim 1,
The signals output from the complex pre-equalizer and the predistorter are updated based on the values before the update when adaptively updating the symbol synchronization coefficients, the equalization coefficients, and the lookup table by using the signals of the modulator rear ends. Automatic linear and nonlinear distortion compensation device.
상기 추정된 선형 왜곡 신호와 전치 왜곡기에서 출력된 비선형 왜곡 보상신호에 기초하여 적응적으로 상기 추정된 선형 왜곡 신호의 비선형 왜곡을 추정하는 단계
를 포함하는 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 방법.Adaptively estimating a linear distortion of the downlinked downlink signal based on a downlink signal output from a high output amplifier downlinked in frequency and a linear distortion compensation signal output from a complex pre-equalizer; And
Adaptively estimating nonlinear distortion of the estimated linear distortion signal based on the estimated linear distortion signal and the nonlinear distortion compensation signal output from the predistorter
Automatic linear and nonlinear distortion compensation method comprising a.
상기 고출력 증폭기에서 출력되어 주파수가 하향된 하향 신호의 심볼 동기 왜곡을 보상하는 단계
를 더 포함하는 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 방법.The method of claim 13,
Compensating for the symbol synchronization distortion of the downlink signal output from the high power amplifier and downlinked in frequency
Automatic linear and nonlinear distortion compensation method further comprising.
상기 심볼 동기 왜곡을 보상하는 단계는,
상기 주파수가 하향된 하향신호에서 타이밍 오프셋을 보상하는 단계; 및
상기 타이밍 오프셋이 보상된 신호에서 위상 오프셋을 보상하는 단계
를 포함하는 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 방법.The method of claim 14,
Compensating the symbol synchronization distortion,
Compensating for a timing offset in the downlink signal from which the frequency is down; And
Compensating for a phase offset in the signal with the timing offset compensated
Automatic linear and nonlinear distortion compensation method comprising a.
상기 적응적으로 선형 왜곡을 추정하는 단계는,
상기 심볼동기 왜곡이 보상된 신호에 기초하여 적응적으로 등화 계수 및 심볼 동기 계수를 업데이트하는 단계
를 포함하는 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 단계.The method of claim 14,
The adaptively estimating linear distortion,
Adaptively updating equalization coefficients and symbol synchronization coefficients based on the signal whose symbol synchronization distortions are compensated for
Automatic linear and nonlinear distortion compensation step comprising.
상기 적응적으로 비선형 왜곡을 추정하는 단계는,
상기 비선형 왜곡 보상신호와 상기 추정된 선형 왜곡 신호에 기초하여 룩업 테이블(LUT)을 생성하는 단계; 및
상기 생성된 룩업 테이블에 기초하여 메모리 버퍼에 저장된 상기 추정된 선형 왜곡 신호의 입력에 따라 적응적으로 룩업 테이블을 업데이트 하는 단계
를 포함하는 자동 선형 및 비선형 왜곡 보상 단계.The method of claim 13,
The adaptively estimating nonlinear distortion may include:
Generating a lookup table (LUT) based on the nonlinear distortion compensation signal and the estimated linear distortion signal; And
Adaptively updating a lookup table according to an input of the estimated linear distortion signal stored in a memory buffer based on the generated lookup table
Automatic linear and nonlinear distortion compensation step comprising.
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