KR20120011281A - 왜곡 보상 장치, 신호 송신 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

왜곡 보상 장치, 신호 송신 장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 왜곡 보상 장치는 비선형 장치의 왜곡 보상시에 입력 신호에 부가 신호를 더함에 따라 정확한 왜곡정보를 추출하고, 추출된 왜곡정보를 이용하여 비선형 장치의 비선형적 특성을 선형화한다. 그리고, 신호 송신 장치는 전술한 방식을 통해 선형화된 신호를 외부로 송신한다.

Description

왜곡 보상 장치, 신호 송신 장치 및 그 방법 {Distortion compensation apparatus, signal transmitter and method for transmitting signal}
본 발명은 무선통신 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선통신 기반 비선형 장치의 비선형 특성을 보상하는 기술에 관한 것이다.
무선통신 시스템에서 송신 단은 무선 채널에서의 감쇄를 고려하여 송신 신호가 수신 단에 도달할 수 있도록 송신 신호의 전력을 증폭시켜 전송한다. 이때, 송신 신호의 전력을 증폭시키는 전력 증폭기는 입력 신호와 출력신호가 선형성을 유지해야 효율을 높일 수 있다. 그런데, 일반적으로 무선통신 시스템의 전력 증폭기는 비선형(Nonlinearity)적인 특성이 있다.
비선형 장치 자체의 비선형성을 제거하는 것은 한계가 있기 때문에, 장치의 주변장치를 통해 선형화를 달성하기 위한 기술들이 연구되고 있다. 선왜곡기(Pre-Distorter)를 이용하는 방식은 그 중의 하나이다. 선왜곡기는 비선형 장치의 비선형 특성에 대한 역(inverse)을 취하여 입력 신호를 선왜곡함으로써 비선형 장치의 출력 신호를 선형화한다.
일 양상에 따라, 비선형 장치의 왜곡 보상시에 정확한 왜곡정보를 추출하고, 추출된 왜곡정보를 이용하여 비선형 장치의 비선형적 특성을 선형화하며 선형화된 신호를 송신하는 무선통신 기술을 제안한다.
일 양상에 따른 무선통신 기반 비선형 장치의 비선형 특성을 보상하는 왜곡 보상 장치는, 입력 신호에 부가 신호를 더하고 부가 신호가 더해진 입력 신호를 선왜곡 보상하며 선왜곡 보상된 신호를 이용하여 비선형 장치가 선형화된 신호를 출력하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
다른 양상에 따른 송신경로 상의 비선형 특성을 보상하여 선형화된 증폭신호를 출력하는 신호 송신장치는, 디지털 입력 신호에 부가 신호를 더하는 부가 신호 인가부와, 부가 신호가 더해진 디지털 입력 신호를 선왜곡 보상하는 선왜곡부와, 선왜곡 보상된 신호를 아날로그 변환하는 디지털 아날로그 변환부와, 아날로그 변환된 신호를 증폭하여 출력하는 전력 증폭부와, 송신 안테나를 포함하는 전송 회로 및 전력 증폭부를 통해 증폭된 출력신호를 디지털 변환하는 아날로그 디지털 변환부와, 선왜곡 보상을 위한 왜곡정보를 선왜곡부로 전송하는 적응 제어부를 포함하는 피드백 회로를 포함한다.
또 다른 양상에 따른 신호 송신장치가 송신경로 상의 비선형 특성을 보상하여 선형화된 증폭신호를 출력하는 신호 송신방법은, 디지털 입력 신호를 입력받으면 디지털 입력 신호에 부가 신호를 더하는 단계, 부가 신호가 더해진 디지털 입력 신호를 선왜곡 보상하는 단계, 선왜곡 보상된 신호를 아날로그 변환하는 단계, 아날로그 변환된 신호를 증폭하여 증폭신호를 출력하는 단계, 증폭된 출력신호를 디지털 변환하는 단계 및 선왜곡 보상을 위한 왜곡정보를 선왜곡 보상시에 반영하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 비선형 장치의 왜곡 보상시에 입력 신호에 부가 신호를 더함에 따라 정확한 왜곡정보를 추출하고, 이를 이용하여 비선형 장치의 비선형적 특성을 선형화하고, 선형화된 신호를 송신할 수 있다. 즉, 장치의 열잡음, 양자화, 비선형성에 기인한 노이즈 플로어 증가로 인해 발생하는 왜곡정보 추출시의 계산 오차로 인한 성능 열화를 해결할 수 있다. 입력 신호에 더해지는 부가 신호는 신호 세기가 크지 않아 입력 신호의 훼손이 없고, 오히려 비선형 장치의 비선형성을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 왜곡 보상 장치의 구성도,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 왜곡 보상 장치의 구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 송신장치의 구성도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 신호 송신장치의 구성도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선왜곡 보상시 출력 스펙트럼의 변화를 보여주는 참조도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 송신방법을 도시한 흐름도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 신호 송신방법을 도시한 흐름도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 왜곡 보상 장치(12)의 구성도이다.
본 발명의 왜곡 보상 장치(12)는 무선통신을 위한 비선형 장치(non-lnear apparatus)(10)의 비선형 특성을 보상한다. 비선형 장치(10)는 왜곡 보상 장치(12)를 이용하여 선형화된 신호를 송신 안테나(14)를 통해 출력한다. 비선형 장치(10)는 전력 증폭기, 특히 고전력 증폭기(High Power Amplifier:HPA)일 수 있다. 고주파(Radio Frequency:RF) 신호를 사용하는 무선통신 시스템에서 고주파 증폭기(RF Amplifier) 중 하나인 고전력 증폭기는 송신 증폭기의 일종으로서, 성능 측정시 잡음보다는 효율이 더 중요한 고려 대상이 된다.
무선통신 시스템에서 사용되는 전력 증폭기, 특히 고전력 증폭기는 고효율을 얻을 수 있도록 비선형 동작점에 근접하여 동작한다. 그런데, 비선형성은 시스템의 성능에 악영향을 가져오고 그 악영향을 해결하기가 쉽지 않다. 따라서, 성능 측면에서 선형에 가까운 특성을 지니는 장치를 구현하는 것이 바람직하다.
본 발명의 왜곡 보상 장치(12)는 비선형 장치(10)의 비선형 특성을 보상하기 위해서 신호 선왜곡(Predistortion) 방식을 사용한다. 특히 왜곡 보상 장치(12)는 높은 효율과 적은 비용을 고려하여 디지털 선왜곡(Digital Predistortion:DPD) 방식을 사용한다. 디지털 선왜곡 방식은 비선형 장치(12)의 비선형 특성(Nonlinearity)에 대한 역(inverse)을 취하여 입력 신호를 선왜곡함으로써 비선형 장치(10)의 출력신호를 선형화하는 방식이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 왜곡 보상 장치(12)는 부가 신호 인가부(120), 선왜곡부(122) 및 간접 적응 제어부(124)를 포함한다.
부가 신호 인가부(120)는 입력 신호에 부가 신호를 더한다. 입력 신호는 디지털 형태의 서브밴드 신호이다. 입력 신호는 왜곡 보상 장치(12)에 의해 이전에 처리된 과거 입력 신호 샘플들과 현재 입력 신호 샘플들의 조합 형태일 수 있다. 또한 입력 신호는 왜곡 보상 장치(12)에 의해 이전에 처리된 과거 선왜곡 보상된 신호 샘플들과 현재 입력 신호 샘플들의 조합 형태일 수 있다.
부가 신호는 비선형 장치(10)를 통한 신호 송신시에 발생하는 노이즈 플로어(noise floor)에 상응한 크기를 가지는 잡음 신호이다. 입력 신호에 부가 신호를 더하는 이유는 왜곡 보상시에 전술한 노이즈 플로어의 영향을 없애기 위함인데, 이에 대해서는 추후 상세히 설명한다. 부가 신호의 전력은 입력 신호의 전력보다 매우 낮으므로 무선통신 품질에 영향이 거의 없다.
선왜곡부(122)는 부가 신호 인가부(120)를 통해 부가 신호가 더해진 입력 신호를 선왜곡 보상하고, 선왜곡 보상된 신호를 비선형 장치(10)로 전송한다. 선왜곡부(122)는 디지털 선왜곡(Digital Predistortion: DPD) 방식을 사용한다.
간접 적응 제어부(Indirect Adaption Controller:Indirect ADAP)(124)는 비선형 장치(10)의 출력 신호 및 선왜곡부(122)의 선왜곡 보상된 신호를 대상으로 선왜곡부(122)의 선왜곡 보상을 위한 왜곡정보를 추출하고, 이를 피드백 회로를 통해 선왜곡부(122)로 전송한다. 이때, 간접 적응 제어부(124)는 선왜곡 보상된 신호가 아날로그 신호로 변환될 때 발생하는 노이즈 플로어를 반영하여 왜곡정보를 추출한다.
간접 적응 제어부(124)는 정확한 왜곡정보 추출을 위하여 재귀 최소 제곱법(recursive least square:RLS), 최소제곱법(Least squares:LS) 또는 최소 중간값 제곱법(Least median of squares:LMS) 등과 같은 적응형 알고리즘들을 사용할 수 있다.
한편, 디지털 무선통신 시스템에서 디지털 입력 신호는 선왜곡부(122)에 의하여 선왜곡되고, 필요시 부가적인 디지털 신호 처리가 수행된 후 디지털 아날로그 변환 소자(Digital to Analog Converter:DAC)를 통해 아날로그 신호로 변환된다. 그리고, 아날로그 변환된 신호는 아날로그 알에프 소자를 통해 알에프 신호로 변환된 후 비선형 장치(10)에 입력된다.
전술한 구성을 실제 하드웨어로 구현하는 경우 여러 가지 현실적인 요소들로 인하여 시스템 성능에 열화를 가져온다. 예를 들면, DAC 소자 및 아날로그 알에프 소자를 구성하는 각 부품들은 상호 간섭, 열 잡음 또는 소자 각각이 지니는 비선형성으로 인해 시스템 성능 열화의 원인을 제공한다.
아날로그 소자가 지니는 비선형성은 간접 적응 제어부(124)에 의해 일부 보상이 가능하다. 그러나, 아날로그 신호 변환을 위한 DAC 소자가 발생시키는 노이즈 플로어(noise floor)로 인한 영향은 보상이 어렵다. 랜덤한 특성을 지니는 열 잡음으로부터 발생하는 노이즈 플로어를 상쇄시키는 신호를 인위적으로 생성할 수 없기 때문이다. 노이즈 플로어는 DAC 소자 자체의 열 잡음, 양자화 잡음 및 비선형성이 원인이 되어 발생한다.
본 발명에 따르면 부가 신호 인가부(120)를 통해서 입력 신호에 부가 신호를 더함에 따라, 간접 적응 제어부(124)의 왜곡정보 추출시에 DAC 소자에서 발생하는 노이즈 플로어의 영향을 제거할 수 있다. 즉, 부가 신호 인가부(120)는 DAC 소자에서 발생하는 노이즈 플로어에 상응한 크기를 가지는 잡음 신호 형태인 부가 신호를, 입력 신호에 더하고 이를 선왜곡부(122)로 전송한다. 선왜곡부(122)를 통해 선왜곡된 신호는 DAC 소자로 입력되어 아날로그 신호로 변환된다. 간접 적응 제어부(124)는 피드백 회로를 통해 신호가 입력되면, DAC 소자에서 발생하는 노이즈 플로어만큼의 왜곡정보 계산 오차를 보정한다. 따라서, 비선형 장치(10)는 전술한 노이즈 플로어로 인한 영향이 제거된 선형 신호를 출력할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 왜곡 보상 장치(22)의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 왜곡 보상 장치(22)는 부가 신호 인가부(220), 선왜곡부(222) 및 직접 적응 제어부(224)를 포함한다.
부가 신호 인가부(220)는 입력 신호에 부가 신호를 더한다. 입력 신호는 디지털 형태의 서브밴드 신호이다. 부가 신호는 비선형 장치(20)를 통한 신호 송신시에 발생하는 노이즈 플로어에 상응한 크기를 가지는 잡음 신호이다. 입력 신호에 부가 신호를 더하는 이유는 전술한 노이즈 플로어를 제거하기 위함이다. 부가 신호의 전력은 입력 신호의 전력보다 매우 낮으므로 통신 품질에 영향이 거의 없다.
부가 신호 인가부(220)는 입력 신호에 부가 신호를 더함에 따라 후술할 직접 적응 제어부(224)의 왜곡정보 추출시에 DAC 소자에서 발생하는 노이즈 플로어의 영향을 제거한다. 즉, 부가 신호 인가부(220)는 DAC 소자에서 발생하는 노이즈 플로어에 상응한 크기를 가지는 잡음 신호 형태인 부가 신호를, 입력 신호에 더한 후 선왜곡부(222)로 전송한다. 선왜곡부(222)를 통해 선왜곡된 신호는 DAC 소자로 입력되어 아날로그 신호로 변환된다. 직접 적응 제어부(224)는 피드백 회로를 통해 신호가 입력되면, DAC 소자에서 발생하는 노이즈 플로어만큼의 왜곡정보 계산 오차를 보정한다. 따라서, 비선형 장치(20)는 전술한 노이즈 플로어로 인한 영향이 제거된 선형 신호를 출력할 수 있다.
선왜곡부(222)는 부가 신호 인가부(220)를 통해 부가 신호가 더해진 입력 신호를 선왜곡 보상하고, 선왜곡 보상된 신호를 비선형 장치(20)로 전송한다. 선왜곡부(222)는 디지털 선왜곡(Digital Predistortion: DPD) 방식을 사용한다.
직접 적응 제어부(Direct Adaption Controller:Direct ADAP)(224)는 비선형 장치(20)의 출력 신호와, 부가 신호가 더해진 입력 신호를 대상으로 선왜곡부(222)의 선왜곡 보상을 위한 왜곡정보를 추출하고, 이를 선왜곡부(222)로 전송한다. 이때, 직접 적응 제어부(224)는 선왜곡 보상된 신호가 아날로그 신호로 변환될 때 발생하는 노이즈 플로어를 반영하여 왜곡정보를 추출한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 송신장치(3)를 도시한 구성도이다.
도 3을 참조하면, 신호 송신장치(3)는 전송 회로(Forward Path Circuit)(30) 및 피드백 회로(Feedback Path Circuit)(32)를 포함한다.
전송 회로(30)는 부가신호 인가부(300)와 선왜곡부(Pre-Distorter)(302)와 디지털 아날로그 변환부(Digital to Analog Converter:DAC)(304)와 주파수 상향 변환부(Frequency Up Converter)(306)와 전력 증폭부(Power Amplifier:PA)(308)와 송신 안테나(310)로 구성된다. 그리고, 선왜곡 신호를 디지털 변조하는 디지털 변조부(Modulator: MOD)(미도시)가 선왜곡부(302) 및 디지털 아날로그 변환부(304) 사이에 더 포함될 수 있다.
피드백 회로(32)는 주파수 하향 변환부(Frequency Down Converter)(320)와 아날로그 디지털 변환부(Analog to Digital Converter:ADC)(322)와 간접 적응 제어부(Indirect Adaption Controller:Indirect ADAP)(324)로 구성된다. 그리고, 디지털 변환된 신호를 디지털 복조하는 디지털 복조부(De-Modulator:DEM)(미도시)가 아날로그 디지털 변환부(322) 및 간접 적응 제어부(324) 사이에 더 포함될 수 있다.
무선통신 시스템에서 직교 주파수 분할 다중 방식을 사용하는 경우, 부가신호 인가부(300)에 입력되는 디지털 입력 신호는 동위상(In phase:I) 신호성분과 직교위상(Quadrature:Q) 신호성분으로 이루어진 서브밴드 신호이다. 부가 신호는 선왜곡부(302)를 통해 선왜곡 보상된 신호가 디지털 아날로그 변환부(304)를 통해 아날로그 신호로 변환될 때 발생하는 노이즈 플로어에 상응한 크기를 가지는 잡음 신호이다. 부가 신호의 전력은 입력 신호의 전력보다 매우 낮으므로 통신 품질에 영향이 거의 없다.
선왜곡부(302)는 전력 증폭부(308)에서 발생하는 왜곡을 보상하기 위하여 부가 신호가 더해진 입력 신호들을 선왜곡 보상한다. 일 실시예에 따르면, 선왜곡부(302)는 전력 증폭부(308)의 비선형 특성을 보상하기 위해 복소 다항식(Complex Polynomial)이나 룩업 테이블(Look-up table:LUT)을 이용한다. 예를 들면, 선왜곡부(302)는 전력 증폭부(308)의 역 비선형 왜곡 특성을 모델링한 다항식 계수들을 이용하여 계산된 선왜곡 보상 이득들을 룩업 테이블에 저장하여 사용한다. 룩업 테이블은 입력 신호의 가능한 진폭 레벨 범위에 대한 선왜곡 보상 이득들을 저장한 것이다.
디지털 변조부(미도시)는 입력 신호들을 직교 변조방식(Quadrature Modulation)에 의해 단일 디지털 신호로 변환한다. 디지털 아날로그 변환부(304)는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한다. 주파수 상향 변환부(306)는 아날로그 변환된 신호를 이동통신 시스템의 주파수 대역 내의 주파수를 가지는 고주파 신호인 알에프 신호로 변환한다. 전력 증폭부(308)는 변환된 고주파 신호를 증폭하여 송신 안테나(310)로 전달한다. 이때, 송신 안테나(310)를 통해 외부로 전송되는 송신신호는 입력 신호에 부가 신호가 더해지고 후술할 피드백 회로(32)의 왜곡 보상에 따라 비선형적 특성이 선형화된 신호이다.
선왜곡부(302)의 선왜곡 보상 동작을 위한 피드백 회로(32)는 전력 증폭부(308)를 통해 증폭된 신호를 감시한다. 주파수 하향 변환부(320)는 전력 증폭부(308)로부터 송신 안테나(310)로 출력되는 신호의 일부를 전달받는다. 주파수 하향 변환부(320)는 주파수 상향 변환부(306)의 반대되는 방식으로 동작한다. 주파수 하향 변환부(320)는 전력 증폭부(308)에 의해 증폭된 알에프 신호의 주파수를 서브밴드 주파수로 낮춘다.
아날로그 디지털 변환부(322)는 서브밴드 주파수 신호를 디지털 신호로 변환한다. 그리고, 디지털 복조부(미도시)는 기준 클럭에 동기하여 디지털 변조부(미도시)의 반대되는 방식으로 디지털 신호를 복조함으로써 동위상 신호성분 신호와 직교위상 신호성분 신호를 간접 적응 제어부(324)로 출력한다.
간접 적응 제어부(324)는 선왜곡부(302)로부터의 출력 신호인 선왜곡 보상된 신호를 주기적으로 감시한다. 이로써 간접 적응 제어부(324)는 선왜곡부(302)로부터의 선왜곡 보상된 신호(전송하고자 하는 신호)와 아날로그 디지털 변환부(322)로부터의 출력 신호(실제로 전송되는 신호)를 입력받는다. 그리고, 간접 적응 제어부(324)는 선왜곡 보상된 신호 및 디지털 변환된 신호를 대상으로 선왜곡부(302)의 선왜곡 보상을 위한 왜곡정보를 추출하여 이를 선왜곡부(302)로 전송한다.
예를 들면, 간접 적응 제어부(324)는 선왜곡 보상된 신호 및 디지털 변환된 신호를 이용하여 선왜곡 보상 다항식을 계산하기 위한 계수들을 결정한다. 그리고, 결정된 다항식 계수들을 이용하여 입력 신호의 가능한 모든 크기들에 대한 선왜곡 보상 이득들을 계산한다. 계산된 선왜곡 보상 이득들은 선왜곡부(302) 내의 룩업 테이블에 저장된다.
입력 신호에 부가 신호를 더하지 않는 경우, 간접 적응 제어부(324)가 왜곡정보 계산시에 디지털 아날로그 변환부(304)에서 발생하는 노이즈 플로어만큼 발생하는 왜곡정보 계산 오차가 발생한다. 그러나, 본 발명에 따르면, 부가신호 인가부(320)가 입력 신호에 부가 신호를 더함에 따라, 간접 적응 제어부(324)의 노이즈 플로어에 의한 왜곡정보 계산 오차가 보정된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 신호 송신장치(4)의 구성도이다.
도 4를 참조하면, 신호 송신장치(4)는 전송 회로(Forward Path Circuit)(40) 및 피드백 회로(Feedback Path Circuit)(42)를 포함한다.
전송 회로(40)는 부가신호 인가부(400)와 선왜곡부(Pre-Distorter)(402)와 디지털 아날로그 변환부(Digital to Analog Converter:DAC)(404)와 주파수 상향 변환부(Frequency Up Converter)(406)와 전력 증폭부(Power Amplifier:PA)(408)와 송신 안테나(410)로 구성된다. 그리고, 선왜곡 신호를 디지털 변조하는 디지털 변조부(Modulator: MOD)(미도시)가 선왜곡부(402) 및 디지털 아날로그 변환부(404) 사이에 더 포함될 수 있다.
피드백 회로(42)는 주파수 하향 변환부(Frequency Down Converter)(420)와 아날로그 디지털 변환부(Analog to Digital Converter:ADC)(422)와 직접 적응 제어부(Direct Adaption Controller:Indirect ADAP)(424)로 구성된다. 그리고, 디지털 변환된 신호를 디지털 복조하는 디지털 복조부(De-Modulator:DEM)(미도시)가 아날로그 디지털 변환부(422) 및 직접 적응 제어부(424) 사이에 더 포함될 수 있다.
부가신호 인가부(400)에 입력되는 디지털 입력 신호는 동위상(In phase:I) 신호성분과 직교위상(Quadrature:Q) 신호성분으로 이루어진 서브밴드 신호이다. 부가 신호는 선왜곡부(402)를 통해 선왜곡 보상된 신호가 디지털 아날로그 변환부(404)를 통해 아날로그 신호로 변환될 때 발생하는 노이즈 플로어에 상응한 크기를 가지는 잡음 신호이다. 부가 신호의 전력은 입력 신호의 전력보다 매우 낮으므로 통신 품질에 영향이 거의 없다.
선왜곡부(402)는 전력 증폭부(408)에서 발생하는 왜곡을 보상하기 위하여 부가 신호가 더해진 입력 신호들을 선왜곡 보상한다. 디지털 변조부(미도시)는 입력 신호들을 직교 변조방식(Quadrature Modulation)에 의해 단일 디지털 신호로 변환한다. 디지털 아날로그 변환부(404)는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한다. 주파수 상향 변환부(406)는 아날로그 변환된 신호를 이동통신 시스템의 주파수 대역 내의 주파수를 가지는 고주파 신호인 알에프 신호로 변환한다. 전력 증폭부(408)는 변환된 고주파 신호를 증폭하여 송신 안테나(410)로 전달한다. 이때, 송신 안테나(410)를 통해 외부로 전송되는 송신신호는 입력 신호에 부가 신호가 더해지고, 후술할 피드백 회로(42)의 왜곡 보상에 따라 비선형적 특성이 선형화된 신호이다.
선왜곡부(402)의 선왜곡 보상 동작을 위한 피드백 회로(42)는 전력 증폭부(408)를 통해 증폭된 신호를 감시한다. 주파수 하향 변환부(420)는 전력 증폭부(408)로부터 송신 안테나(410)로 출력되는 신호의 일부를 전달받는다. 주파수 하향 변환부(420)는 주파수 상향 변환부(406)의 반대되는 방식으로 동작한다. 주파수 하향 변환부(420)는 전력 증폭부(408)에 의해 증폭된 알에프 신호의 주파수를 서브밴드 주파수로 낮춘다.
아날로그 디지털 변환부(422)는 서브밴드 주파수 신호를 디지털 신호로 변환한다. 그리고, 디지털 복조부(미도시)는 기준 클럭에 동기하여 디지털 변조부(미도시)의 반대되는 방식으로 디지털 신호를 복조함으로써 동위상 신호성분 신호와 직교위상 신호성분 신호를 직접 적응 제어부(424)로 출력한다.
직접 적응 제어부(324)는 부가신호가 더해진 입력신호 및 아날로그 디지털 변환부(404)를 통해 디지털 변환된 신호를 대상으로 선왜곡부(402)의 선왜곡 보상을 위한 왜곡정보를 추출하여 이를 선왜곡부(402)로 전송한다.
입력 신호에 부가 신호를 더하지 않는 경우, 직접 적응 제어부(424)가 왜곡정보 계산시에 디지털 아날로그 변환부(404)에서 발생하는 노이즈 플로어만큼 발생하는 왜곡정보 계산 오차가 발생한다. 그러나, 본 발명에 따르면, 부가신호 인가부(420)가 입력 신호에 부가 신호를 더함에 따라, 직접 적응 제어부(424)의 노이즈 플로어에 의한 왜곡정보 계산 오차가 보정된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선왜곡 보상시 출력 스펙트럼의 변화를 보여주는 참조도이다. 도 5에 도시된 x축은 주파수의 크기를 나타내고, y축은 파워 스펙트럴 밀도(Power Spectral Density:PSD)를 나타낸다. 이때 설명의 편의를 위하여, 도 3에 도시된 신호 송신장치(3)의 도면부호를 사용하나, 도 4에 도시된 신호 송신장치(4)에도 그대로 적용할 수 있다.
도 5를 참조하면, 도면 부호 (1)의 형태는 선왜곡부(302)를 사용하지 않는 경우의 전력 증폭부(308)의 출력 신호의 스펙트럼을 나타낸다. 도면 부호 (3)의 형태를 갖는 입력 신호를 선왜곡부(302)에 더하는 경우 디지털 아날로그 변환부(304)를 거친 신호는 도면 부호 (2)의 형태와 같이 노이즈 플로어가 증가한다.
일반적인 디지털 처리된 신호는 노이즈 플로어가 매우 낮으므로 도면 부호 (3)의 형태와 같이 낮은 노이즈 플로어를 가지지만, 디지털 아날로그 변환부(304)를 거친 신호는 도면 부호 (2)의 형태와 같이 노이즈 플로어가 증가한다. 노이즈 플로어의 증가는 하드웨어에서 피할 수도 제거할 수도 없다.
간접 적응 제어부(324)는 도면 부호 (3) 및 (1)의 신호를 대상으로 왜곡 정보를 추출하도록 동작할 것이지만, 디지털 아날로그 변환부(304)를 통과하는 순간 신호는 이미 도면 부호 (2)의 형태로 바뀐 후 나머지 회로에서 왜곡을 겪게 되므로, 증가한 노이즈 플로어(도면 부호 (4))만큼의 계산 오차를 가지게 된다. 따라서, 추출된 왜곡정보를 선왜곡부(302)에 반영하여도 전력 증폭부(308)의 출력은 그다지 개선되지 않는다.
그러나, 본 발명은 디지털 아날로그 변환부(304)가 선왜곡 보상된 신호를 아날로그 신호로 변환할 때 발생하는 노이즈 플로어에 상응한 크기를 가지는 잡음 신호를 입력 신호에 더함에 따라, 전술한 문제점을 해결한다.
즉, 도면 부호 (4) 만큼의 오차를 갖고 계산을 수행한 간접 적응 제어부(324)에 의한 비선형성 보상결과는 도면 부호 (6)의 형태와 같다. 그러나, 도면 부호 (2)의 형태와 유사한 노이즈 플로어를 지니는 부가 신호를 선왜곡부(302)에 더하는 경우, 디지털 아날로그 변환부(304)의 출력 역시 도면 부호 (2)의 형태와 유사하게 되고, 간접 적응 제어부(324)에 의한 비선형성 보상결과는 도면 부호 (5)의 형태가 된다. 따라서 도면 부호 (6)의 보상 결과보다 인접채널 전력비(Adjacent Channel Power Ratio:ACPR)가 개선된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 송신방법을 도시한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 송신경로 상의 비선형 특성을 보상하여 선형화된 증폭신호를 출력하기 위해, 신호 송신장치는 디지털 입력 신호를 입력받으면 디지털 입력 신호에 부가 신호를 더한다(600). 이때, 부가 신호는 선왜곡 보상된 신호를 아날로그 변환하는 단계(620)에서 발생하는 노이즈 플로어에 상응한 크기를 가지는 잡음 신호이다.
이어서, 신호 송신장치는 부가 신호가 더해진 디지털 입력 신호를 선왜곡 보상한다(610). 그리고, 선왜곡 보상된 신호를 아날로그 신호로 변환한다(620). 이어서, 신호 송신장치는 아날로그 변환된 신호를 증폭하여 증폭신호를 출력한다(630). 그리고, 증폭신호 및 선왜곡 보상된 신호를 대상으로 선왜곡 보상을 위한 왜곡정보를 추출하여 이를 선왜곡 보상시에 반영한다(640).
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 신호 송신방법을 도시한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 송신경로 상의 비선형 특성을 보상하여 선형화된 증폭신호를 출력하기 위해, 신호 송신장치는 디지털 입력 신호를 입력받으면 디지털 입력 신호에 부가 신호를 더한다(700). 이때, 부가 신호는 선왜곡 보상된 신호를 아날로그 변환하는 단계(720)에서 발생하는 노이즈 플로어에 상응한 크기를 가지는 잡음 신호이다.
이어서, 신호 송신장치는 부가 신호가 더해진 디지털 입력 신호를 선왜곡 보상한다(710). 그리고, 선왜곡 보상된 신호를 아날로그 신호로 변환한다(720). 이어서, 신호 송신장치는 아날로그 변환된 신호를 증폭하여 증폭신호를 출력한다(730). 그리고, 증폭신호 및 부가 신호가 더해진 디지털 입력 신호를 대상으로 선왜곡 보상을 위한 왜곡정보를 추출하여 이를 선왜곡 보상시에 반영한다(740).
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 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.
10, 20 : 비선형 장치 12, 22 : 왜곡 보상 장치
14, 24, 310, 410 : 송신 안테나 120, 220, 300, 400 : 부가 신호 인가부
122, 222, 302, 402 : 선왜곡부 124, 324 : 간접 적응 제어부
224, 424 : 직접 적응 제어부 30, 40 : 전송 회로
32, 42 : 피드백 회로 304, 404 : 디지털 아날로그 변환부
306, 406 : 주파수 상향 변환부 308, 408 : 전력 증폭부
320, 420 : 주파수 하향 변환부 322, 422 : 아날로그 디지털 변환부

Claims (18)

  1. 무선통신 기반 비선형 장치의 비선형 특성을 보상하는 왜곡 보상 장치에 있어서,
    입력 신호에 부가 신호를 더하고 부가 신호가 더해진 입력 신호를 선왜곡 보상하며, 선왜곡 보상된 신호를 이용하여 상기 비선형 장치가 선형화된 신호를 출력하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 왜곡 보상 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비선형 장치는 전력 증폭기인 것을 특징으로 하는 왜곡 보상 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 부가 신호는 상기 비선형 장치를 통한 신호 송신시에 발생하는 노이즈 플로어에 상응한 크기를 가지는 잡음 신호인 것을 특징으로 하는 왜곡 보상 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는
    입력 신호를 입력받으면 상기 입력 신호에 상기 부가 신호를 더하는 부가 신호 인가부;
    상기 부가 신호가 더해진 입력 신호를 선왜곡 보상하고 선왜곡 보상된 신호를 상기 비선형 장치로 전송하는 선왜곡부; 및
    상기 비선형 장치의 출력 신호 및 상기 선왜곡 보상된 신호를 대상으로 상기 선왜곡부의 선왜곡 보상을 위한 왜곡정보를 추출하여 이를 상기 선왜곡부로 전송하는 간접 적응 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 왜곡 보상 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 간접 적응 제어부는
    상기 선왜곡 보상된 신호가 아날로그 신호로 변환될 때 발생하는 노이즈 플로어를 반영하여 상기 왜곡정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 왜곡 보상 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는
    입력 신호를 입력받으면 상기 입력 신호에 부가 신호를 더하는 부가 신호 인가부;
    상기 부가 신호가 더해진 입력 신호를 선왜곡 보상하고 선왜곡 보상된 신호를 상기 비선형 장치로 전송하는 선왜곡부; 및
    상기 비선형 장치의 출력 신호 및 상기 부가 신호가 더해진 입력신호를 대상으로 상기 선왜곡부의 선왜곡 보상을 위한 왜곡정보를 추출하여 이를 상기 선왜곡부로 전송하는 직접 적응 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 왜곡 보상 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 직접 적응 제어부는
    상기 선왜곡 보상된 신호가 아날로그 신호로 변환될 때 발생하는 노이즈 플로어를 반영하여 상기 왜곡정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 왜곡 보상 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력 신호는, 상기 왜곡 보상 장치에 의해 이전에 처리된 과거 입력 신호 샘플들과 상기 현재 입력 신호 샘플들의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 왜곡 보상 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력 신호는, 상기 왜곡 보상 장치에 의해 이전에 처리된 과거 선왜곡 보상된 신호 샘플들과 상기 현재 입력 신호 샘플들의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 왜곡 보상 장치.
  10. 송신경로 상의 비선형 특성을 보상하여 선형화된 증폭신호를 출력하는 신호 송신장치에 있어서,
    디지털 입력 신호에 부가 신호를 더하는 부가 신호 인가부와, 상기 부가 신호가 더해진 디지털 입력 신호를 선왜곡 보상하는 선왜곡부와, 상기 선왜곡 보상된 신호를 아날로그 변환하는 디지털 아날로그 변환부와, 상기 아날로그 변환된 신호를 증폭하여 출력하는 전력 증폭부 및 송신 안테나를 포함하는 전송 회로; 및
    상기 전력 증폭부를 통해 증폭된 출력신호를 디지털 변환하는 아날로그 디지털 변환부와, 상기 선왜곡 보상을 위한 왜곡정보를 상기 선왜곡부로 전송하는 적응 제어부를 포함하는 피드백 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 송신장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 부가 신호는 상기 디지털 아날로그 변환부가 상기 선왜곡 보상된 신호를 아날로그 변환할 때 발생하는 노이즈 플로어에 상응한 크기를 가지는 잡음 신호인 것을 특징으로 하는 신호 송신장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 적응 제어부는 상기 아날로그 디지털 변환부를 통해 디지털 변환된 신호 및 상기 선왜곡부를 통해 선왜곡 보상된 신호를 대상으로 상기 선왜곡부의 선왜곡 보상을 위한 왜곡정보를 추출하여 이를 상기 선왜곡부로 전송하는 것을 특징으로 하는 신호 송신장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 적응 제어부는 상기 아날로그 디지털 변환부를 통해 디지털 변환된 신호 및 상기 부가 신호가 더해진 디지털 입력 신호를 대상으로 상기 선왜곡부의 선왜곡 보상을 위한 왜곡정보를 추출하여 이를 상기 선왜곡부로 전송하는 것을 특징으로 하는 신호 송신장치.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 전송 회로는, 상기 디지털 아날로그 변환부를 통해 아날로그 변환된 신호를 알에프 신호로 변환하여 상기 전력 증폭부로 전송하는 주파수 상향 변환부를 더 포함하고,
    상기 피드백 회로는, 상기 전력 증폭부를 통해 증폭된 출력신호를 서브밴드 신호로 변환하여 상기 적응 제어부로 전송하는 주파수 하향 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 송신장치.
  15. 신호 송신장치가 송신경로 상의 비선형 특성을 보상하여 선형화된 증폭신호를 출력하는 신호 송신방법에 있어서,
    디지털 입력 신호를 입력받으면 상기 디지털 입력 신호에 부가 신호를 더하는 단계;
    상기 부가 신호가 더해진 디지털 입력 신호를 선왜곡 보상하는 단계;
    상기 선왜곡 보상된 신호를 아날로그 변환하는 단계;
    상기 아날로그 변환된 신호를 증폭하여 증폭신호를 출력하는 단계;
    상기 증폭된 출력신호를 디지털 변환하는 단계; 및
    상기 선왜곡 보상을 위한 왜곡정보를 상기 선왜곡 보상시에 반영하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 송신방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 부가 신호는 상기 선왜곡 보상된 신호를 아날로그 변환하는 단계에서 발생하는 노이즈 플로어에 상응한 크기를 가지는 잡음 신호인 것을 특징으로 하는 신호 송신방법.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 선왜곡 보상을 위한 왜곡정보를 상기 선왜곡 보상시에 반영하는 단계는,
    상기 디지털 변환된 출력신호 및 상기 선왜곡 보상된 신호를 대상으로 상기 선왜곡 보상을 위한 왜곡정보를 추출하고 상기 추출된 왜곡정보를 상기 선왜곡 보상에 반영하는 것을 특징으로 하는 신호 송신방법.
  18. 제 15 항에 있어서, 상기 선왜곡 보상을 위한 왜곡정보를 상기 선왜곡 보상시에 반영하는 단계는,
    상기 디지털 변환된 출력신호와, 상기 부가 신호가 더해진 디지털 입력 신호를 대상으로 상기 선왜곡 보상을 위한 왜곡정보를 추출하고 상기 추출된 왜곡정보를 상기 선왜곡 보상에 반영하는 것을 특징으로 하는 신호 송신방법.
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