본 논문에서는 다중 대역 전송 시스템에서 광대역 전력 증폭기의 선형화를 위한 새로운 전치왜곡 기법을 제안한다. 특히, 한 시스템에서 동시에 다중대역/다중모드 신호를 전송함에 있어 다중대역 신호가 하나의 전력 증폭기에 의해 증폭되어 전송되는 시스템을 고려한다. 상호 대역 간 비선형 왜곡을 포함한 비선형 특성을 보상하기 위하여, 본 논문에서는 다중 전치왜곡기 블록을 갖는 새로운 전치왜곡 구조를 제안하며, 다중 전치왜곡기의 계수를 동시에 갱신하는 적응 알고리즘을 제안한다. 제안하는 다중 대역 모델을 검증하기 위하여 상용 증폭기를 사용하여 증폭기 모델을 추출하였으며, 추출된 모델을 기반으로 제안한 알고리즘을 모의실험을 통해 검증하였다. 모의실험 결과는 제안 알고리즘이 효과적으로 다중 전치왜곡기의 계수를 구할 수 있으며, 다중 대역을 효과적으로 선형화 할 수 있음을 보여준다.
본 논문에서는 다중 대역 전송 시스템에서 광대역 전력 증폭기의 선형화를 위한 새로운 전치왜곡 기법을 제안한다. 특히, 한 시스템에서 동시에 다중대역/다중모드 신호를 전송함에 있어 다중대역 신호가 하나의 전력 증폭기에 의해 증폭되어 전송되는 시스템을 고려한다. 상호 대역 간 비선형 왜곡을 포함한 비선형 특성을 보상하기 위하여, 본 논문에서는 다중 전치왜곡기 블록을 갖는 새로운 전치왜곡 구조를 제안하며, 다중 전치왜곡기의 계수를 동시에 갱신하는 적응 알고리즘을 제안한다. 제안하는 다중 대역 모델을 검증하기 위하여 상용 증폭기를 사용하여 증폭기 모델을 추출하였으며, 추출된 모델을 기반으로 제안한 알고리즘을 모의실험을 통해 검증하였다. 모의실험 결과는 제안 알고리즘이 효과적으로 다중 전치왜곡기의 계수를 구할 수 있으며, 다중 대역을 효과적으로 선형화 할 수 있음을 보여준다.
New digital predistortion technique is proposed for power amplifier linearization in multi-band transmission systems. We consider a system where muli-band signals are combined and amplified by a single power amplifier (PA). In this system, the PA output is distorted by the nonlinear cross-products b...
New digital predistortion technique is proposed for power amplifier linearization in multi-band transmission systems. We consider a system where muli-band signals are combined and amplified by a single power amplifier (PA). In this system, the PA output is distorted by the nonlinear cross-products between different band signals as well as their own nonlinear self-products. To compensate these nonlinear effects, we propose a multiple PD structure. Each PD removes the nonlinear cross-products and self-products to mitigate the spectral regrowth for the corresponding band. Since the PD parameters for different bands are linked together, it is difficult to find the PD parameters separately. Thus, we propose an iterative method for finding the PD parameters jointly. For demonstration of the proposed method, multi-band characteristics of PA are extracted from a commercial power amplifier. Computer simulation was executed based on the PA parameters. The simulation results show that the proposed method can effectively linearize the PA and remove spectral regrowth at each signal band.
New digital predistortion technique is proposed for power amplifier linearization in multi-band transmission systems. We consider a system where muli-band signals are combined and amplified by a single power amplifier (PA). In this system, the PA output is distorted by the nonlinear cross-products between different band signals as well as their own nonlinear self-products. To compensate these nonlinear effects, we propose a multiple PD structure. Each PD removes the nonlinear cross-products and self-products to mitigate the spectral regrowth for the corresponding band. Since the PD parameters for different bands are linked together, it is difficult to find the PD parameters separately. Thus, we propose an iterative method for finding the PD parameters jointly. For demonstration of the proposed method, multi-band characteristics of PA are extracted from a commercial power amplifier. Computer simulation was executed based on the PA parameters. The simulation results show that the proposed method can effectively linearize the PA and remove spectral regrowth at each signal band.
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문제 정의
따라서 전력 증폭기에 의한 비선형 특성을 보상하기 위해서는 단일 대역 신호만 고려한 기존 전치 왜곡기술과 달리, 모든 대역의 입력을 고려하여 동시에 보상해야 함을 알 수 있다. 본 논문에서는 다중 전력 증폭기의 비선형 특성을 보상하기 위하여 기저 대역에서의 디지털 신호처리를 통한 전치왜곡 보상을 고려한다. 수식 (2)에서 Giy1t⋯y2t은 각각 i 번째 주파수대역에서의 기저대역 특성을 나타낸다.
하지만 기존 단일 대역 증폭 시스템과 비교할 때 하나의 증폭기를 통해 다중 대역을 증폭할 경우 증폭기 출력은 각 대역 자체의 비선형 왜곡뿐만 아니라 대역 상호간 비선형 왜곡에 의해 크게 훼손된다. 본 논문에서는 전치 왜곡 알고리즘을 통하여 다중대역 전력증폭기를 선형화하고자 한다. 기존 전치왜곡 기법 [5]-[10]은 단일 대역의 선형화만을 고려했기 때문에 본 논문에서 고려하는 다중 대역 송신기에서는 기존 방식이 직접 적용되기 어렵다.
이러한 다중대역 간 간섭을 포함한 비선형 왜곡을 제거하기 위하여 본 논문에서는 병렬구조를 갖는 새로운 전치왜곡 구조 및 그 적응 알고리즘을 제시한다. 제안하는 다중대역 증폭기 모델 및 그 전치왜곡기 알고리즘의 성능을 검증하기 위하여 상용화된 GaN (Gallium Nitride) 타입의 광대역 전력 증폭기를 사용하여 증폭기 모델을 얻었다.
하지만, 이 경우 설치 공간의 문제, 전력소모 문제 등으로 어려움이 발생 한다 [1]-[4]. 이와 같은 다중 대역/다중 모드 시스템을 보다 효율적으로 설계하기 위하여 본 논문에서는 그림 2와 같이 안테나 및 전력 증폭기를 다중 대역이 공유하는 시스템을 고려한다. 안테나는 원하는 다중대역을 모두 지원하는 광대역 소자를 사용하여 공유하며, 전력 증폭기 역시 서비스 하는 규격을 모두 지원하는 광대역 특성을 갖는 증폭기를 사용한다.
가설 설정
그림 2는 본 논문에서 고려하는 송신기의 블록 도를 보여준다. 이때 송신기는 M 개의 다중 대역을 통해서로 다른 종류의 서비스를 지원한다고 가정한다. 즉 기저대역에서 생성된 서로 다른 M 개의 신호가 각각 서로 다른 M 개의 중심주파수 (ω1,.
제안 방법
제안하는 다중대역 증폭기 모델 및 그 전치왜곡기 알고리즘의 성능을 검증하기 위하여 상용화된 GaN (Gallium Nitride) 타입의 광대역 전력 증폭기를 사용하여 증폭기 모델을 얻었다. 구체적으로 1GHz와 2GHz를 중심 주파수로 하는 두 대역을 하나의 증폭기를 통해 증폭하는 시스템을 고려하여 증폭기의 모델을 추출하였다. 제안된 전치왜곡 방식은 추정된 증폭기 모델을 기반으로 컴퓨터 모의실험을 통하여 성능을 검증하였다.
이후에는 표기의 편의성을 위하여 T를 제거하고 Giy1n⋯yMn으로 표현하기로 한다. 다음 절에서는 이러한 이산시간 기저대역 전력 증폭기 모델에 기반 하여 증폭기에서 발생한 비선형 특성을 기저대역에서 디지털 신호처리를 통해 보상하는 전치왜곡 구조 및 전치왜곡 계수 갱신 알고리즘을 제안한다.
이러한 다중대역 간 간섭을 포함한 비선형 왜곡을 제거하기 위하여 본 논문에서는 병렬구조를 갖는 새로운 전치왜곡 구조 및 그 적응 알고리즘을 제시한다. 제안하는 다중대역 증폭기 모델 및 그 전치왜곡기 알고리즘의 성능을 검증하기 위하여 상용화된 GaN (Gallium Nitride) 타입의 광대역 전력 증폭기를 사용하여 증폭기 모델을 얻었다. 구체적으로 1GHz와 2GHz를 중심 주파수로 하는 두 대역을 하나의 증폭기를 통해 증폭하는 시스템을 고려하여 증폭기의 모델을 추출하였다.
데이터처리
구체적으로 1GHz와 2GHz를 중심 주파수로 하는 두 대역을 하나의 증폭기를 통해 증폭하는 시스템을 고려하여 증폭기의 모델을 추출하였다. 제안된 전치왜곡 방식은 추정된 증폭기 모델을 기반으로 컴퓨터 모의실험을 통하여 성능을 검증하였다. 이 결과에 따르면 제안 알고리즘을 통해 상당한 이격 주파수를 갖는 다중 대역 시스템에 대한 광대역 시스템에서 우수한 선형화 성능을 얻을 수 있음을 확인하였다.
성능/효과
제안된 전치왜곡 방식은 추정된 증폭기 모델을 기반으로 컴퓨터 모의실험을 통하여 성능을 검증하였다. 이 결과에 따르면 제안 알고리즘을 통해 상당한 이격 주파수를 갖는 다중 대역 시스템에 대한 광대역 시스템에서 우수한 선형화 성능을 얻을 수 있음을 확인하였다.
후속연구
안테나는 원하는 다중대역을 모두 지원하는 광대역 소자를 사용하여 공유하며, 전력 증폭기 역시 서비스 하는 규격을 모두 지원하는 광대역 특성을 갖는 증폭기를 사용한다. 이렇게 다중 대역을 하나의 전력 증폭기 및 안테나를 공유하여 구현할 경우, 향후 새로운 통신 규격에 대한 추가가 요청될 때 기저대역 및 RF 유닛의 추가로 쉽게 구현이 가능하므로 유연한 통신 시스템의 설계가 가능해지며,추후 새로운 통신 시스템으로 각광받는 인지 통신 (CR:cognitive radio) 시스템으로의 확장도 용이하게 이루어질 수 있다.
참고문헌 (11)
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