무선 단말기용 전력증폭기의 모델링을 위한 최소 샘플링 주파수에 대해 실험 및 시뮬레이션을 통해 연구하였다. 비선형 소자의 모델링은 소자의 비선형성 해석 및 디지털 전치왜곡기 등의 응용분야에서 활용되나, 소자 모델링용 샘플링 주파수에 대한 그동안의 연구 결과에 의하면 최소한 입력신호의 Nyquist 조건이 만족될 경우 주어진 비선형 소자의 모델링이 가능하다고 보고되어 왔다. 하지만 광대역 신호용 소자 모델링의 경우 A/D 변환기 주파수 성능이 충분하지 못하거나 구현이 매우 난해하며, 높은 샘플링 주파수로 인한 전력소모가 무선단말에 적용하기에는 무시하지 못할 수준이다. 따라서 본 연구에서는 단말기용 메모리리스 전력증폭기의 선형화 기술에 사용되기 위한 샘플링 주파수에 있어, 입력 신호의 Nyquist 조건 이하로 샘플링하여 전력증폭기의 모델링에 성공적으로 적용할 수 있는 방법에 대해 제안한다. 이 경우 전체 시스템의 광대역 주파수 응답이 보장되어야하며 이를 위해 광대역 샘플러 및 시간 영역에서의 비선형 모델링이 제안되었다. 시뮬레이션 결과 샘플링 주파수 조건에 상관없이 동일한 AMAM, AMPM 비선형성을 해석할 수 있었으며, 880MHz, 23dBm 무선단말용 전력증폭기에 적용하여 측정한 결과 또한 샘플링 조건의 변화에 대해 모델링 결과는 0.8dB 이내의 변화를 보임을 알 수 있었다. 샘플링 시스템은 크기시호 복원을 위한 포락선 검출기, 복소신호 추출을 위한 위상천이기 및 광대역 샘플러 등으로 구성되었으며, QPSK 신호를 인가하여 전력증폭기의 비선형성 검출에 활용하였다. 이 시스템은 단말용 전치왜곡기에 활용하여 단말 출력 성능 개선에 활용 될 수 있다.
무선 단말기용 전력증폭기의 모델링을 위한 최소 샘플링 주파수에 대해 실험 및 시뮬레이션을 통해 연구하였다. 비선형 소자의 모델링은 소자의 비선형성 해석 및 디지털 전치왜곡기 등의 응용분야에서 활용되나, 소자 모델링용 샘플링 주파수에 대한 그동안의 연구 결과에 의하면 최소한 입력신호의 Nyquist 조건이 만족될 경우 주어진 비선형 소자의 모델링이 가능하다고 보고되어 왔다. 하지만 광대역 신호용 소자 모델링의 경우 A/D 변환기 주파수 성능이 충분하지 못하거나 구현이 매우 난해하며, 높은 샘플링 주파수로 인한 전력소모가 무선단말에 적용하기에는 무시하지 못할 수준이다. 따라서 본 연구에서는 단말기용 메모리리스 전력증폭기의 선형화 기술에 사용되기 위한 샘플링 주파수에 있어, 입력 신호의 Nyquist 조건 이하로 샘플링하여 전력증폭기의 모델링에 성공적으로 적용할 수 있는 방법에 대해 제안한다. 이 경우 전체 시스템의 광대역 주파수 응답이 보장되어야하며 이를 위해 광대역 샘플러 및 시간 영역에서의 비선형 모델링이 제안되었다. 시뮬레이션 결과 샘플링 주파수 조건에 상관없이 동일한 AMAM, AMPM 비선형성을 해석할 수 있었으며, 880MHz, 23dBm 무선단말용 전력증폭기에 적용하여 측정한 결과 또한 샘플링 조건의 변화에 대해 모델링 결과는 0.8dB 이내의 변화를 보임을 알 수 있었다. 샘플링 시스템은 크기시호 복원을 위한 포락선 검출기, 복소신호 추출을 위한 위상천이기 및 광대역 샘플러 등으로 구성되었으며, QPSK 신호를 인가하여 전력증폭기의 비선형성 검출에 활용하였다. 이 시스템은 단말용 전치왜곡기에 활용하여 단말 출력 성능 개선에 활용 될 수 있다.
In this paper, minimum sampling rates and method of nonlinear characterization were suggested for low power, quasi-memoryless PAs. So far, the Nyquist rate of the input signal has been used for nonlinear PA modeling, and it is burdening Analog-to-digital converters for wideband signals. This paper s...
In this paper, minimum sampling rates and method of nonlinear characterization were suggested for low power, quasi-memoryless PAs. So far, the Nyquist rate of the input signal has been used for nonlinear PA modeling, and it is burdening Analog-to-digital converters for wideband signals. This paper shows that the input Nyquist rate sampling is not a necessary condition for successful modeling of quasi-memoryless PAs. Since this sampling requirement relives the bandwidth requirements for Analog-to-digital converters (ADCs) for feedback paths in digital pre-distortion systems, relatively low-cost ADcs can be used to identify nonlinear PAs for wideband signal transmission, even at severe aliasing conditions. Simulation results show that a generic memoryless nonlinear RF power amplifier with AMAM and AMPM distortion can be successfully identified at any sampling rates. Measurement results show the modeling error variation is less than 0.8dB over any sampling rates.
In this paper, minimum sampling rates and method of nonlinear characterization were suggested for low power, quasi-memoryless PAs. So far, the Nyquist rate of the input signal has been used for nonlinear PA modeling, and it is burdening Analog-to-digital converters for wideband signals. This paper shows that the input Nyquist rate sampling is not a necessary condition for successful modeling of quasi-memoryless PAs. Since this sampling requirement relives the bandwidth requirements for Analog-to-digital converters (ADCs) for feedback paths in digital pre-distortion systems, relatively low-cost ADcs can be used to identify nonlinear PAs for wideband signal transmission, even at severe aliasing conditions. Simulation results show that a generic memoryless nonlinear RF power amplifier with AMAM and AMPM distortion can be successfully identified at any sampling rates. Measurement results show the modeling error variation is less than 0.8dB over any sampling rates.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
따라서 본 연구에서는 메모리 성분이 없는 무선 단말용 전력증폭기의 비선형모델링에 있어 Nyquist 샘플링에 영향을 받지 않고 모델링을 수행할 수 있는 방법에 대해 제안하며 880MHz 전력증폭기에 적용한 결과로써 모델링 성능을 확인한다. 이로써, 신호 대역폭이 수 MHz~ 수 십MHz이고 사용 가능한 A/D 변환기의 성능이 제한적인, 차세대 이동통신 단말의 전력증폭기 모델링 및 선형화 기술에 활용할 수 있을 것이匸+.
본 논문에서는 입력 Nyquist 조건을 충족하지 않는 샘플들로부터 정확한 비선형 전력증폭기의 모델링 계수를 추출하는 방법에 대해 제안하였다. 지금까지, 비선형 모델링을 위해서는 최소한 입력신호의 Nyquist 조건이 충족되어야한다고 보고되었으나, 무선 단말과 같이 상대적으로 낮은 전력을 송출하는 시스템에 있어서는 quasi-memoryless 조건을 충족하며, 이를 이용하여 샘플링 조건에 영향을 받지 않는 샘플링 방법 및 그로부터 크기 및 위상 왜곡 함수를 추출하는 방법을 제안하였다.
제안 방법
23mW Class AB GaAs RF 전력증폭기의 비선형 모델링을 위해 1.25MHz 대역폭의 QPSK신호를 880MHz 에서 발생시켜 입력하였다. 증폭기의 입력 및 출력신호는 IF 주파수로 변환된 후, narrow-aperture 샘플러를 통하여 기저대역으로 변환되어 AMAM, AMPM 등의 비선형 왜곡 함수 추출 알고리즘에 적용되었다.
메모리 리스 전력증폭기의 비선형성 모델링을 위해 1 Mbps QPSK 신호로 시뮬레이션하였다. 전력증폭기의 입출력 신호는 샘플링 블록을 통과한 후 5차 비선형 모델링에 이용된다.
이론/모형
25MHz 대역폭의 QPSK신호를 880MHz 에서 발생시켜 입력하였다. 증폭기의 입력 및 출력신호는 IF 주파수로 변환된 후, narrow-aperture 샘플러를 통하여 기저대역으로 변환되어 AMAM, AMPM 등의 비선형 왜곡 함수 추출 알고리즘에 적용되었다.
성능/효과
결과적으로, 23dBm 무선 단말용 전력중폭기의 시뮬레이션 및 측정 결과로부터 비선형 모델은 샘플링 주파수와 상관없이 유사한 결과를 얻을 수 있음을 증명하였다. 또한 샘플링 주파수의 변화에 대한 비선형모델 출력과 수집된 데이터의 유사확인하기 위해 오차 함수를 계산하였으며, 샘플링 주파수에 따른 모델링 오차의 변화량이 0.
또한 샘플링 주파수의 변화에 대한 비선형모델 출력과 수집된 데이터의 유사확인하기 위해 오차 함수를 계산하였으며, 샘플링 주파수에 따른 모델링 오차의 변화량이 0.&B이내인 안정적인 모델을 얻을 수 있음을 확인하였다.
후속연구
성능을 확인한다. 이로써, 신호 대역폭이 수 MHz~ 수 십MHz이고 사용 가능한 A/D 변환기의 성능이 제한적인, 차세대 이동통신 단말의 전력증폭기 모델링 및 선형화 기술에 활용할 수 있을 것이匸+.
참고문헌 (8)
P. B. Kenington, High-linearity RF Amplifier Design. Norwood, MA: Artech House, pp.398-402, 2000
S. P. Stapleton, 'Amplifier linearization using adaptive digital predistortion,' Applied Microwave & Wireless, pp.72-77, Feb. 2001
Singerl, P., and Koeppl, H.: 'Volterra Kernel Interpolation for System Modeling and Predistortion Purposes', in Proc. ISSCS 2005, pp.251-254, Lasi, Romania, 2005
J. Tsimbinos, and K. V. Lever, 'Sampling frequency requirements for identification and compensation of nonlinear systems,' in Proc. ICASSP, vol. III, pp.513-516, Adelaide, US, 1994
W. A. Frank, 'Sampling requirements for Volterra system identification,' IEEE Signal Processing Lett., vol. 3, no. 9, pp.266-268, Sept. 1996
Huang, X., and Caron, M.: 'Performance of a type-based digital predistorter for solid-state power amplifier linearization', in Proc. ISCAS 2005, pp.1710-1713, Kobe, Japan, 1994
Huang, X., Tardif, P., and Caron, M.: 'Experimental Results of a Type-Based Predistorter for SSPA Linearization', in Proc. ISCAS 2004, pp.429-432, Vancouver, Canada, 2004
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.