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KR101118976B1 - Canonical Piecewise-Linear Model-Based Digital Predistorter for Power Amplifier Linearization And Apparatus including the Same - Google Patents

Canonical Piecewise-Linear Model-Based Digital Predistorter for Power Amplifier Linearization And Apparatus including the Same Download PDF

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KR101118976B1
KR101118976B1 KR1020100042412A KR20100042412A KR101118976B1 KR 101118976 B1 KR101118976 B1 KR 101118976B1 KR 1020100042412 A KR1020100042412 A KR 1020100042412A KR 20100042412 A KR20100042412 A KR 20100042412A KR 101118976 B1 KR101118976 B1 KR 101118976B1
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hpa
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modeling
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Abstract

전력 증폭기의 선형화를 위한 캐노니컬 피스와이즈-리니어 모델 기반의 디지털 사전왜곡기 및 이를 포함하는 무선 통신 장치가 개시된다. 본 발명의 디지털 사전 왜곡기는 전력 증폭기(HPA)를 포함하는 시스템에 있어서, 상기 HPA의 특성을 추정하여 모델링하는 PWL 모델링 유닛, 상기 HPA의 출력 신호와 상기 PWL 모델링 유닛의 출력 신호 간의 차이인 에러 신호를 산출하는 연산기, 상기 PWL 모델링 유닛으로부터 모델링된 특성을 수신하고, 이 모델링된 특성의 역(inverse)를 산출하는 역 산출기, 및 상기 역 산출기의 출력에 따라 상기 모델링된 특성의 역(inverse) 특성을 가지는 사전 왜곡 유닛을 구비하며, 상기 PWL 모델링 유닛은 상기 에러 신호를 줄이는 방향으로 상기 모델링된 특성 파라미터들을 업데이트한다.Disclosed are a canonical piecewise-linear model based digital predistorter for linearization of a power amplifier and a wireless communication device including the same. In a system including a power amplifier (HPA) of the present invention, the digital predistorter includes a PWL modeling unit estimating and modeling characteristics of the HPA, an error signal that is a difference between an output signal of the HPA and an output signal of the PWL modeling unit. An inverse of the modeled characteristic in accordance with the output of the inverse calculator, an operator for calculating a, a modeled characteristic received from the PWL modeling unit, and calculating an inverse of the modeled characteristic. And a pre-distortion unit having a) characteristic, wherein the PWL modeling unit updates the modeled characteristic parameters in a direction of reducing the error signal.

Description

전력 증폭기의 선형화를 위한 캐노니컬 피스와이즈-리니어 모델 기반의 디지털 사전왜곡기 및 이를 포함하는 장치{Canonical Piecewise-Linear Model-Based Digital Predistorter for Power Amplifier Linearization And Apparatus including the Same}Canonical Piecewise-Linear Model-Based Digital Predistorter for Power Amplifier Linearization And Apparatus including the Same}

본 발명은 전자 회로 및 이를 포함하는 장치에 관한 것으로, 특히, 전력 증폭기를 선형화하기 위한 디지털 사전 왜곡기, 이를 포함하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an electronic circuit and a device comprising the same, and more particularly, to a digital predistorter for linearizing a power amplifier, an apparatus including the same, and a method thereof.

무선 통신 시스템에서는 일반적으로 신호의 전송 전력을 얻기 위해 고출력 증폭기(HPA : High Power Amplifier)를 사용한다. 하지만 HPA의 비선형 왜곡에 의한 성능 열화가 발생한다. Wireless communication systems generally use a high power amplifier (HPA) to obtain the transmit power of a signal. However, performance degradation is caused by nonlinear distortion of HPA.

한편, 최근 들어, 무선통신 서비스의 종류가 매우 다양해지고 있으며, 정보 처리량과 신뢰도에 대한 사용자들의 요구가 점점 증대하고 있다. 이러한 기술적인 요구로 인해 대용량의 정보를 한꺼번에 전송할 수 있는 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)과 같은 다중 반송파 (multi-carrier) 전송 방식이나 다차원의 변조 방식 등이 개발되고 있다. On the other hand, in recent years, the types of wireless communication services are becoming very diverse, and users' demand for information throughput and reliability is increasing. Due to such technical requirements, multi-carrier transmission schemes such as orthogonal frequency division multiplexing (OFDM), which can transmit large amounts of information, and multi-dimensional modulation schemes are being developed.

OFDM 시스템은 M-ary QAM (Quadrature Amplitude Modulation)이나 PSK (Phase Shift Keying) 등으로 변조된 신호들을 여러 개의 직교 부반송파 (subcarrier)를 이용해서 전송하는 방식이다. OFDM 시스템은 단일 반송파를 사용하는 시스템과 비교할 때 주파수 선택적 페이딩 (frequency selective fading)이나 협대역 간섭 (narrowband interference) 채널 환경에 강인하고, 변조 및 복조를 FFT (Fast Fourier Transform) 알고리즘을 이용하여 효율적으로 구현할 수 있다는 장점이 있다. An OFDM system transmits signals modulated by M-ary Quadrature Amplitude Modulation (QAM) or Phase Shift Keying (PSK) using a plurality of orthogonal subcarriers. The OFDM system is robust to frequency selective fading or narrowband interference channel environment compared to the system using a single carrier, and efficiently modulates and demodulates using a fast fourier transform (FFT) algorithm. The advantage is that it can be implemented.

이러한 장점들로 인해 OFDM 방식은 유럽의 디지털 비디오 방송 (DVB : Digital Video Broadcasting), 광대역 무선 접속 (BWA : Broadband Wireless Access), 디지털 멀티미디어 방송 (DMB : Digital Multimedia Broadcasting) 등에 적용되고 있다. Due to these advantages, the OFDM scheme is applied to digital video broadcasting (DVB), broadband wireless access (BWA), and digital multimedia broadcasting (DMB) in Europe.

특히, 국제 표준으로 채택된 WiBro (무선 광대역, 802.11e Mobile WiMax)의 핵심 전송 기술로 사용되고 있으며, WiBro에 위성이 접목된 4G 시스템에서도 발전되어 사용될 가능성이 높은 전송 기술이다. 하지만, 단일 반송파 시스템과는 다르게 OFDM 시스템에서는 출력신호의 크기가 Rayleigh 분포를 갖기 때문에 무선 통신 환경에서 TWTA (Traveling Wave Tube Amplifier)나 SSPA (Solid State Power Amplifier)와 같은 HPA의 비선형 특성으로 인하여 단일 반송파 전송 방식보다 심각한 비선형 왜곡이 발생하게 된다. In particular, it is used as a core transmission technology of WiBro (Wireless Broadband, 802.11e Mobile WiMax), which has been adopted as an international standard, and is a transmission technology that is likely to be developed and used in 4G systems incorporating WiBro. However, unlike a single carrier system, in an OFDM system, since the output signal has a Rayleigh distribution, a single carrier is used due to nonlinear characteristics of HPA such as Traveling Wave Tube Amplifier (TWTA) or Solid State Power Amplifier (SSPA) in a wireless communication environment. Severe nonlinear distortion occurs than transmission.

이러한 HPA의 비선형성은 출력 신호 레벨을 선형 영역으로 충분히 백오프(back-off) 시킴으로써 감소시킬 수 있으나, 이는 송신 신호의 출력을 과도하게 감소시키게 되어 결국 페이즈 마진(fade margin)을 감소시키는 결과를 가져온다. 따라서 이러한 HPA의 비선형 왜곡을 보상해야만 다중 경로 페이딩에 강한 OFDM의 장점을 효과적으로 활용할 수 있다.This nonlinearity of HPA can be reduced by sufficiently backing off the output signal level into the linear region, but this results in excessively reducing the output of the transmitted signal, which in turn reduces the phase margin. . Therefore, the nonlinear distortion of the HPA must be compensated to effectively utilize the advantages of OFDM that is strong in multipath fading.

HPA에서 발생하는 가장 심각한 문제는 입력 신호의 진폭과 위상에 비선형 왜곡이 발생한다는 것이다. 일반적으로 HPA의 비선형 왜곡은 AM/AM (amplitude modulation to amplitude modulation) 변환과 AM/PM (amplitude modulation to phase modulation) 변환에 의해 발생한다. AM/AM 변환은 입력신호의 진폭에 따른 출력신호 진폭의 비선형 특성이며, AM/PM 변환은 입력신호의 진폭에 따른 출력신호의 위상에 대한 비선형 특성을 말한다. HPA의 비선형성을 줄이기 위한 선형화 방식으로는 아날로그 사전왜곡 (predistortion), 전방 궤환 (feed-forward) 방식, 후방 궤환 (feed-back) 방식, 그리고 디지털 사전왜곡 방식 등이 있다. The most serious problem with HPA is that nonlinear distortion occurs in the amplitude and phase of the input signal. In general, non-linear distortion of HPA is caused by amplitude modulation to amplitude modulation (AM / AM) conversion and amplitude modulation to phase modulation (AM / PM) conversion. The AM / AM conversion is a nonlinear characteristic of the output signal amplitude according to the amplitude of the input signal, and the AM / PM conversion is a nonlinear characteristic of the phase of the output signal according to the amplitude of the input signal. Linearization methods to reduce nonlinearity of HPA include analog predistortion, feed-forward, back-feed, and digital predistortion.

상술한 바와 같이, HPA를 사용하는 장치의 성능은 HPA의 비선형 왜곡을 얼마나 효과적으로 제거하느냐에 따라 달라진다. 따라서, HPA의 비선형 왜곡을 효과적으로 제거할 수 있는 방안이 절실히 필요하다.As mentioned above, the performance of a device using HPA depends on how effectively it removes the nonlinear distortion of the HPA. Therefore, there is an urgent need for a method to effectively remove the nonlinear distortion of the HPA.

본 발명이 이루고자는 과제는 HPA의 비선형 왜곡을 효과적으로 제거할 수 있는 디지털 사전 왜곡기 및 이를 포함하는 장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a digital predistorter and an apparatus including the same that can effectively remove nonlinear distortion of HPA.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 사전 왜곡기는 전력 증폭기(HPA)를 포함하는 시스템에 있어서, 상기 HPA의 특성을 추정하여 모델링하는 PWL 모델링 유닛; 상기 HPA의 출력 신호와 상기 PWL 모델링 유닛의 출력 신호 간의 차이인 에러 신호를 산출하는 연산기; 상기 PWL 모델링 유닛으로부터 모델링된 특성을 수신하고, 이 모델링된 특성의 역(inverse)를 산출하는 역 산출기(inverse calculator); 및 상기 역 산출기의 출력에 따라 상기 모델링된 특성의 역 특성을 가지는 사전 왜곡 유닛을 구비하며, 상기 PWL 모델링 유닛은 상기 에러 신호를 줄이는 방향으로 상기 모델링된 특성 파라미터들을 업데이트한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a digital predistorter, comprising: a PWL modeling unit estimating and modeling characteristics of the HPA in a system including a power amplifier (HPA); A calculator for calculating an error signal that is a difference between an output signal of the HPA and an output signal of the PWL modeling unit; An inverse calculator for receiving a modeled characteristic from the PWL modeling unit and calculating an inverse of the modeled characteristic; And a pre-distortion unit having an inverse characteristic of the modeled characteristic according to the output of the inverse calculator, wherein the PWL modeling unit updates the modeled characteristic parameters in a direction of reducing the error signal.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디지털 사전 왜곡기는 전력 증폭기(HPA)를 포함하는 시스템에 있어서, 상기 HPA의 전단에 접속되는 사전 왜곡 유닛; 상기 HPA의 특성의 역 특성을 모델링하는 간접 학습 블록; 상기 사전 왜곡기의 출력 신호와 상기 간접 학습 블록의 출력 신호 간의 차이인 에러 신호를 산출하는 연산기; 및 상기 에러 신호를 줄이는 방향으로 상기 간접 학습 블록의 계수들을 업데이트하는 추정 알고리즘 블록을 구비하며, 상기 사전 왜곡 유닛은 상기 간접 학습 블록과 동일한 특성을 가진다.According to another aspect of the present invention, there is provided a digital predistorter including a power amplifier (HPA), comprising: a predistortion unit connected to a front end of the HPA; An indirect learning block modeling an inverse characteristic of the characteristic of the HPA; A calculator for calculating an error signal that is a difference between an output signal of the predistorter and an output signal of the indirect learning block; And an estimation algorithm block for updating the coefficients of the indirect learning block in a direction of reducing the error signal, wherein the predistortion unit has the same characteristics as the indirect learning block.

본 발명의 canonical PWL 모델 기반의 디지털 사전왜곡기에 의하면, OFDM 신호의 높은 PAPR과 HPA의 비선형성에 의한 신호의 왜곡과 스펙트럼의 확산을 방지할 수 있다. According to the canonical PWL model-based digital predistorter of the present invention, it is possible to prevent signal distortion and spectrum spread due to high PAPR of the OFDM signal and nonlinearity of HPA.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 무선 통신 시스템에 사용되는 HPA의 비선형 특성을 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 canonical PWL 모델링 유닛의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 canonical PWL 모델을 이용한 디지털 사전 왜곡기를 포함하는 무선 통신 장치의 개략적인 구성도이다.
도 4는 도 3의 동작 실험을 위하여 설정된 입력 신호, 샘플 수, 초기 파라미터 들을 나타내는 표이다.
도 5는 도 4의 장치에서, PWL 모델링 유닛의 출력신호와 HPA의 출력신호와의 MSE(Mean Square Error)를 100개의 샘플단위로 평균을 내어 나타낸 그래프이다.
도 6은 실험 조건 중 스텝사이즈에 따른 MSE 특성 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 canonical PWL 모델을 이용한 디지털 사전 왜곡기를 포함하는 무선 통신 장치의 개략적인 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 9는 QPSK, 16-QAM, 64-QAM 변조에 대한 수신 심볼의 성상도이다.
도 10은 QPSK, 16-QAM, 64-QAM 변조에 대하여 신호 대 잡음비에 따른 비트오율을 나타낸 것이다.
도 11은 64-QAM 변조에 대한 AM-AM 변환 특성 곡선을 나타낸 것이다.
1 is a graph showing the non-linear characteristics of HPA used in the wireless communication system of one embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a canonical PWL modeling unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic structural diagram of a wireless communication device including a digital predistorter using a canonical PWL model according to an embodiment of the present invention.
4 is a table illustrating input signals, the number of samples, and initial parameters set for the operation experiment of FIG. 3.
FIG. 5 is a graph illustrating an average of mean square errors (MSEs) between the output signal of the PWL modeling unit and the output signal of the HPA in 100 sample units in the apparatus of FIG. 4.
6 is a graph showing an MSE characteristic curve according to step size among experimental conditions.
7 is a schematic structural diagram of a wireless communication device including a digital predistorter using a canonical PWL model according to another embodiment of the present invention.
8 is a schematic block diagram of an OFDM system according to an embodiment of the present invention.
9 is a constellation diagram of received symbols for QPSK, 16-QAM, and 64-QAM modulation.
Figure 10 shows the bit error rate according to the signal to noise ratio for QPSK, 16-QAM, 64-QAM modulation.
11 shows AM-AM conversion characteristic curves for 64-QAM modulation.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

HPA에 의한 비선형 왜곡을 보상하기 위한 방법으로서 최근에는 범용 디지털 신호처리 소자들의 발전으로 인해 디지털적으로 처리 가능한 기저대역 (baseband) 기법들이 활발히 연구되고 있다. 특히 송신기에서 사전왜곡기 (predistorter)를 사용하는 방법은 비선형 왜곡의 근원이 있는 송신기에서 입력 데이터를 쉽게 사용하여 보상할 수 있다는 점에서 매우 효과적이라 할 수 있다. 사전왜곡기는 HPA의 전단에 위치하며, HPA에 의해 신호가 왜곡되는 것을 미리 보상하는 방향으로 신호를 사전에 왜곡하여 HPA에 가하여 줌으로써 사전왜곡기와 HPA를 결합한 시스템의 출력이 변조 신호가 선형적으로 증폭된 신호와 같아지도록 동작하게 된다. As a method for compensating for nonlinear distortion caused by HPA, recently, digitally processable baseband techniques have been actively studied due to the development of general-purpose digital signal processing devices. In particular, the method of using a predistorter in a transmitter is very effective in that the input data can be easily compensated for in a transmitter having a source of nonlinear distortion. The predistorter is located at the front of the HPA. The predistorter is pre-distorted and applied to the HPA in a direction that compensates for the signal being distorted by the HPA. It is operated to be equal to the signal.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 무선 통신 시스템에 사용되는 HPA의 비선형 특성을 나타내는 그래프이다. 도 1의 그래프는 특히, HPA의 한 종류인 SSPA의 AM/AM 변환 특성 및 AM/PM 변환 특성을 나타낸다. SSPA의 비선형 특성은 AM/AM 변환 특성과 AM/PM 변환 특성이 각각 수학식 1과 2로 모델링 된다. 1 is a graph showing the non-linear characteristics of HPA used in the wireless communication system of one embodiment of the present invention. In particular, the graph of FIG. 1 shows AM / AM conversion characteristics and AM / PM conversion characteristics of SSPA, which is a type of HPA. The nonlinear characteristics of SSPA are modeled by Equations 1 and 2, respectively, for AM / AM conversion characteristics and AM / PM conversion characteristics.

Figure 112010029133564-pat00001
Figure 112010029133564-pat00001

여기서, r은 정규화된 입력 진폭(normalized input amplitude), A(r)는 출력 진폭, rsat은 입력 포화 레벨, g0는 SSPA의 이득, k는 포화영역에서 곡선의 기울기를 조절할 때 사용되는 정수값을 의미한다. Where r is the normalized input amplitude, A (r) is the output amplitude, r sat is the input saturation level, g 0 is the gain of SSPA, and k is an integer used to adjust the slope of the curve in the saturation region. It means the value.

Figure 112010029133564-pat00002
Figure 112010029133564-pat00002

여기서, Ø(r)는 출력 위상이다. Where Ø (r) is the output phase.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 canonical PWL 모델링 유닛(100)의 블록도이다. 이를 참조하면, PWL 모델링 유닛(100)은 제1 레이어 블록(110) 및 제2 레이어 블록(140)을 포함한다. 제1 레이어 블록(110)은 다수의 곱셈기들(111~115), 합산기들(121~123), 및 절대값 산출기들(131~133)을 포함한다.2 is a block diagram of a canonical PWL modeling unit 100 according to an embodiment of the present invention. Referring to this, the PWL modeling unit 100 includes a first layer block 110 and a second layer block 140. The first layer block 110 includes a plurality of multipliers 111-115, summers 121-123, and absolute value calculators 131-133.

제1 내지 제5 곱셈기(111~115)는 각각 상응하는 벡터 내적 계수(BT 11T 11, αT 12T 13, BT 12)와 입력 신호(x)의 백터 내적(inner product)을 산출한다. 제1 내지 제3 합산기(121~123)는 각각 제2 내지 제4 곱셈기(112~114)의 출력에서 상응하는 베타 계수(β111213)를 뺀다. 제1 내지 제3 절대값 산출기들(131~133) 각각은 제1 내지 제3 합산기(121~123) 중 상응하는 합산기(121, 122, 123)의 출력의 절대값(|g11|,|g12|,|g13|)을 산출한다. 제1 내지 제3 절대값 산출기(131~133)의 출력 신호는 각각 상응하는 곱셈 계수(C11, C12, C13)와 곱해진 후 제4 내지 제5 합산기(141~142)로 입력된다.The first to fifth multipliers 111 to 115 respectively include vector inner products of the corresponding vector product coefficients B T 11 , α T 11 , α T 12 , α T 13 , B T 12 and the input signal x. product). The first to third summers 121 to 123 subtract the corresponding beta coefficients β 11 , β 12 , β 13 from the outputs of the second to fourth multipliers 112 to 114, respectively. Each of the first to third absolute value calculators 131 to 133 is an absolute value (| g 11 ) of the output of the corresponding summers 121, 122, and 123 of the first to third summers 121 to 123. |, | g 12 |, | g 13 |) are calculated. The output signals of the first to third absolute value calculators 131 to 133 are multiplied by the corresponding multiplication coefficients C 11 , C 12 , and C 13, respectively, and then the fourth to fifth summers 141 to 142. Is entered.

제4 합산기(141)는 제1 곱셈기(111)의 출력, 제1 내지 제3 절대값 산출기(131~133)의 출력 신호에 각각 상응하는 곱셈 계수(C11, C12, C13)가 곱해진 신호, 및 제1 계수(a11)를 합산한다. 제5 합산기(142)는 제5 곱셈기(115)의 출력, 제1 내지 제3 절대값 산출기(131~133)의 출력 신호에 각각 상응하는 곱셈 계수(C11, C12, C13)가 곱해진 신호 및 제2 계수(a12)를 합산하여 출력한다.The fourth summer 141 may have multiplication coefficients C 11 , C 12 , and C 13 corresponding to outputs of the first multiplier 111 and output signals of the first to third absolute value calculators 131 to 133, respectively. and summing the multiplied signals made, and a first coefficient (a 11). The fifth summer 142 may have multiplication coefficients C 11 , C 12 , and C 13 corresponding to the outputs of the fifth multiplier 115 and the output signals of the first to third absolute value calculators 131 to 133, respectively. The sum of the multiplied signal and the second coefficient a 12 is output.

도 2에 도시된 canonical PWL 모델링 유닛의 연속적인 PWL 함수의 정규 표현은 다음의 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.The regular expression of the continuous PWL function of the canonical PWL modeling unit shown in FIG. 2 may be expressed as Equation 3 below.

Figure 112010029133564-pat00003
Figure 112010029133564-pat00003

여기서,

Figure 112010029133564-pat00004
는 n차원 벡터이고, B 는 n X n행렬,
Figure 112010029133564-pat00005
는 스칼라, 그리고 < , >는 벡터의 내적을 나타낸다.here,
Figure 112010029133564-pat00004
Is an n-dimensional vector, B is an n by n matrix,
Figure 112010029133564-pat00005
Is a scalar, and <and> represent the dot product of the vector.

이 방법은 중복되는 데이터가 저장되지 않기 때문에 장치 매개 변수들의 저장을 위한 메모리 공간이 적게 필요하며, 구현 측면에서도 매우 효율적이다. 수학식 3에 나타낸 canonical PWL 모델의 파라미터 업데이트 방정식은 다음과 같다.This method requires less memory space for the storage of device parameters because redundant data is not stored and is very efficient in terms of implementation. The parameter update equation of the canonical PWL model shown in Equation 3 is as follows.

Figure 112010029133564-pat00006
Figure 112010029133564-pat00006

여기서,

Figure 112010029133564-pat00007
이고, μ는 LMS (Least Mean Square) 알고리즘의 스텝사이즈를 나타낸다. di
Figure 112010029133564-pat00008
는 각각 원래의 RF 신호와 모델의 출력 신호를 의미하며, ei는 di
Figure 112010029133564-pat00009
의 오차를 나타낸다.here,
Figure 112010029133564-pat00007
And μ represents the step size of the Least Mean Square (LMS) algorithm. d i and
Figure 112010029133564-pat00008
Denotes the original RF signal and the output signal of the model, respectively, and e i denotes d i and
Figure 112010029133564-pat00009
Error.

Canonical PWL 모델링 유닛의 동작원리를 간략히 살펴보면, 동일한 입력 신호가 타겟 시스템인 HPA과 canonical PWL 모델링 유닛에 입력되고 두 시스템의 출력 신호를 비교하여 오차를 구한다. 여기서 구한 오차를 앞서 언급한 canonical PWL 모델의 파라미터 업데이트 방정식에 적용하여 오차가 최소화 될 때까지 반복 연산을 수행한다.Briefly looking at the operation principle of the Canonical PWL modeling unit, the same input signal is input to the target system HPA and the canonical PWL modeling unit, and the error is obtained by comparing the output signals of the two systems. The error obtained here is applied to the parameter update equation of the canonical PWL model mentioned above and iteratively performed until the error is minimized.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 canonical PWL 모델을 이용한 디지털 사전 왜곡기를 포함하는 무선 통신 장치(200)의 개략적인 구성도이다. 이를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 장치(200)는 HPA(210) 및 디지털 사전 왜곡기(220)를 포함한다.3 is a schematic diagram of a wireless communication device 200 including a digital predistorter using a canonical PWL model according to an embodiment of the present invention. Referring to this, the wireless communication device 200 according to an embodiment of the present invention includes an HPA 210 and a digital predistorter 220.

디지털 사전 왜곡기(220)는 사전 왜곡 유닛(225), PWL 모델링 유닛(230), 연산기(235), 역 산출기(inverse calculator)(240)를 포함한다. PWL 모델링 유닛(230)은 도 2에 도시된 PWL 모델링 유닛(100)과 그 구성 및 동작이 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다. The digital predistorter 220 includes a predistortion unit 225, a PWL modeling unit 230, an operator 235, and an inverse calculator 240. Since the PWL modeling unit 230 has the same configuration and operation as the PWL modeling unit 100 illustrated in FIG. 2, a description thereof will be omitted.

PWL 모델링 유닛(230)은 타겟 시스템인 HPA의 특성을 추정하여 HPA를 모델링한다. 여기서는, HPA의 특성을 G라 하고, PWL 모델링 유닛(230)에 의해 모델링된 특성은 G'라 한다. 연산기(235)는 HPA(210)의 출력 신호(y(n))에서 PWL 모델링 유닛(230)의 출력 신호(y'(n))을 감산하여 에러 신호(e(n))를 산출한다. 에러 신호(e(n))는 PWL 모델링 유닛(230)으로 입력된다.The PWL modeling unit 230 models the HPA by estimating the characteristics of the target system HPA. Here, the characteristic of the HPA is referred to as G, and the characteristic modeled by the PWL modeling unit 230 is referred to as G '. The calculator 235 calculates an error signal e (n) by subtracting the output signal y '(n) of the PWL modeling unit 230 from the output signal y (n) of the HPA 210. The error signal e (n) is input to the PWL modeling unit 230.

PWL 모델링 유닛(230)은 에러 신호(e(n))를 이용하여, HPA의 특성 모델링을 위해 설정된 파라미터들을 업데이트한다. 즉, PWL 모델링 유닛(230)은 에러 신호(e(n))를 줄이는 방향으로 HPA의 특성 추정 파라미터들을 업데이트함으로써, 업데이트 횟수가 증가할 수록 PWL 모델링 유닛(230)에 의해 추정되는 HPA의 특성은 실제 HPA의 특성에 수렴하게 된다. The PWL modeling unit 230 uses the error signal e (n) to update the parameters set for the characteristic modeling of the HPA. That is, the PWL modeling unit 230 updates the characteristic estimation parameters of the HPA in the direction of reducing the error signal e (n), so that the characteristic of the HPA estimated by the PWL modeling unit 230 increases as the number of updates increases. It will converge to the characteristics of the actual HPA.

역 산출기(240)는 PWL 모델링 유닛(230)으로부터 모델링된 특성을 수신하고, 이 모델링된 특성(G')의 역(inverse)를 산출한다. 즉, 역 산출기(240)는 1/G'를 산출한다. 사전 왜곡 유닛(225)은 역 산출기(240)의 출력에 따라 1/G'의 특성을 가진다. Inverse calculator 240 receives the modeled feature from PWL modeling unit 230 and calculates the inverse of the modeled feature G ′. In other words, the inverse calculator 240 calculates 1 / G '. The predistortion unit 225 has a characteristic of 1 / G 'according to the output of the inverse calculator 240.

무선 통신 장치(200)의 전체적인 동작을 설명하면 아래와 같다.The overall operation of the wireless communication device 200 will be described below.

입력 신호(s(n))은 랜덤한 신호일 수 있다. 입력 신호(s(n))는 사전 왜곡 유닛(225)으로 입력되고, 사전 왜곡 유닛(225)을 거친 신호는 HPA(210)와 PWL 모델링 유닛(230)으로 입력된다. The input signal s (n) may be a random signal. The input signal s (n) is input to the predistortion unit 225, and the signal that has passed through the predistortion unit 225 is input to the HPA 210 and the PWL modeling unit 230.

사전 왜곡 유닛(225)을 거친 입력 신호(x(n))는 다음의 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.The input signal x (n) that has passed through the pre-distortion unit 225 may be expressed as shown in Equation 5 below.

Figure 112010029133564-pat00010
Figure 112010029133564-pat00010

아울러, HPA(210)의 출력 신호(y(n))는 다음의 수학식 6과 같이 표현될 수 있다.In addition, the output signal y (n) of the HPA 210 may be expressed by Equation 6 below.

Figure 112010029133564-pat00011
Figure 112010029133564-pat00011

연산기(235)는 HPA(210)의 출력 신호(y(n))에서 PWL 모델링 유닛(230)의 출력 신호(y'(n))을 감산하여 에러 신호(e(n))를 산출한다. The calculator 235 calculates an error signal e (n) by subtracting the output signal y '(n) of the PWL modeling unit 230 from the output signal y (n) of the HPA 210.

여기서, e(n)은 다음과 같이 표현될 수 있다.Here, e (n) may be expressed as follows.

Figure 112010029133564-pat00012
Figure 112010029133564-pat00012

PWL 모델링 유닛(230)은 에러 신호(e(n))를 이용하여, HPA의 타겟 시스템(여기서는, HPA(210))의 추정 파라미터들을 업데이트한다. The PWL modeling unit 230 uses the error signal e (n) to update the estimation parameters of the HPA's target system (here HPA 210).

도 4는 도 3의 동작 실험을 위하여 설정된 입력 신호, 샘플 수, 초기 파라미터 들을 나타내는 표이다. 즉, 도 3의 장치를 실현하기 위해서 도 4에 도시된 표의 실험조건과 같이 랜덤한 두 개의 입력 신호를 생성하여 타겟 시스템(즉, HPA(210))의 파라미터를 추정하였다. 이 때, 적용된 스텝사이즈는 0.003이다. 실험결과, 도 4에 나타낸 것처럼 임의로 설정한 canonical PWL 모델의 초기 파라미터 값들이 target 시스템의 파라미터 값(즉, 도 4에서의 Desired parameters)으로 수렴해 가는 것을 알 수 있다.4 is a table illustrating input signals, the number of samples, and initial parameters set for the operation experiment of FIG. 3. That is, in order to realize the apparatus of FIG. 3, two random input signals are generated as in the experimental conditions of the table shown in FIG. 4 to estimate parameters of the target system (ie, HPA 210). At this time, the applied step size is 0.003. As a result of the experiment, it can be seen that initial parameter values of an arbitrarily set canonical PWL model converge to parameter values of the target system (that is, Desired parameters in FIG. 4).

도 5는 도 4의 장치에서, PWL 모델링 유닛의 출력신호와 HPA의 출력신호와의 MSE(Mean Square Error)를 100개의 샘플단위로 평균을 내어 나타낸 그래프이다.FIG. 5 is a graph illustrating an average of mean square errors (MSEs) between the output signal of the PWL modeling unit and the output signal of the HPA in 100 sample units in the apparatus of FIG. 4.

이를 참조하면, PWL 모델링 유닛의 파라미터들이 계속적으로 업데이트됨에 따라 MSE가 감소하는 것을 알 수 있다. 즉, PWL 모델링 유닛의 출력신호와 HPA의 출력신호 간의 차이가 점점 감소한다.Referring to this, it can be seen that the MSE decreases as the parameters of the PWL modeling unit are continuously updated. That is, the difference between the output signal of the PWL modeling unit and the output signal of the HPA gradually decreases.

도 6은 실험 조건 중 스텝사이즈에 따른 MSE 특성 곡선을 나타낸 그래프이다. 도 6을 참조하면, 스텝사이즈가 증가함에 따라 MSE가 빠르게 감소한다. 하지만 스텝사이즈가 0.0049와 같이 너무 큰 경우 수렴하지 못하고 그대로 발산해 버리는 것을 알 수 있다. 한편, 스텝 사이즈가 너무 작은 경우(예컨대, μ=0.0001인 경우) 에는, MSE의 감소 속도가 느리다. 따라서 적절한 범위 내에서 적절한 스텝사이즈의 설정이 매우 중요하다.6 is a graph showing an MSE characteristic curve according to step size among experimental conditions. Referring to FIG. 6, the MSE decreases rapidly as the step size increases. However, if the step size is too large, such as 0.0049, it can be seen that it does not converge and diverges as it is. On the other hand, when the step size is too small (e.g., when mu = 0.0001), the rate of decrease of the MSE is slow. Therefore, setting the appropriate step size within the appropriate range is very important.

도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 canonical PWL 모델을 이용한 디지털 사전 왜곡기를 포함하는 무선 통신 장치(300)의 개략적인 구성도이다. 이를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 통신 장치(300)는 HPA(310) 및 디지털 사전 왜곡기(320)를 포함한다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디지털 사전 왜곡기(320)는 간접 학습 구조 사전왜곡 기법을 사용한다. 7 is a schematic diagram of a wireless communication device 300 including a digital predistorter using a canonical PWL model according to another embodiment of the present invention. Referring to this, the wireless communication apparatus 300 according to another embodiment of the present invention includes an HPA 310 and a digital predistorter 320. The digital predistorter 320 according to another embodiment of the present invention uses an indirect learning structure predistortion technique.

디지털 사전 왜곡기(320)는 사전왜곡 유닛(325), 간접 학습 블록(330), 추정 알고리즘 블록(340) 및 연산기(335)를 포함한다. 이때, 사전왜곡기(325)와 간접 학습 블록(330)은 각각 HPA(310)와 반대되는 특성을 지닌 비선형 시스템이며 학습의 최종 목표는 비선형성을 정확하게 보상하는 사전왜곡기의 파라미터들을 구하는 것이다. 여기서, x(t)는 사전왜곡기(325)의 입력 신호를 나타내고, v(t)는 HPA(310)에서 발생하는 왜곡을 사전왜곡기(325)의 보상 과정을 통해 왜곡과 반대되는 방향으로 미리 왜곡시킨 것이다.The digital predistorter 320 includes a predistortion unit 325, an indirect learning block 330, an estimation algorithm block 340, and an operator 335. In this case, the predistorter 325 and the indirect learning block 330 are nonlinear systems having characteristics opposite to those of the HPA 310, respectively. The final goal of the learning is to obtain parameters of the predistorter that accurately compensate for the nonlinearity. Here, x (t) represents the input signal of the predistorter 325, and v (t) represents the distortion generated in the HPA 310 in the direction opposite to the distortion through the compensation process of the predistorter 325. It was distorted in advance.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 canonical PWL 모델 기반의 디지털 사전왜곡기 구조를 살펴보면 사전왜곡기(325)를 통과한 신호 v(t)와 간접 학습 블록(330)을 통과한 신호(w(t))의 오차 신호(e(t))를 사용하여 간접 학습 블록(330)의 계수를 업데이트하면 v(t)와 w(t)의 값이 근접하게 됨으로써 오차 신호 e(t)가 0으로 수렴하게 되는 학습이 이루어진다. 결과적으로 입력 신호 x(t)와 HPA(310)의 출력 신호 y(t)는 근사적으로 동일하게 된다. 사전왜곡기(325)과 간접 학습 블록(330)은 동일하게 canonical PWL 모델 구조를 가지며 간접 학습 블록(330)의 계수가 업데이트 되면 자동으로 사전왜곡기(325)의 계수가 동일하게 업데이트 된다.Looking at the structure of a digital predistorter based on a canonical PWL model according to another embodiment of the present invention, a signal v (t) passing through the predistorter 325 and a signal w (t) passing through the indirect learning block 330 are described. Updating the coefficients of the indirect learning block 330 using the error signal e (t) of)), the values of v (t) and w (t) are close to each other so that the error signal e (t) converges to zero. Learning is done. As a result, the input signal x (t) and the output signal y (t) of the HPA 310 are approximately equal. The predistorter 325 and the indirect learning block 330 have the same canonical PWL model structure, and when the coefficients of the indirect learning block 330 are updated, the coefficients of the predistorter 325 are automatically updated identically.

추정 알고리즘 블록(340)은 에러 신호(e(t))를 이용하여, HPA(310)와 반대되는 특성(즉, 역 특성)을 나타내는 파라미터들을 업데이트한다. 즉, 추정 알고리즘 블록(340)은 에러 신호(e(t))를 줄이는 방향으로 간접 학습 블록(330)의 계수를 업데이트함으로써, 업데이트 횟수가 증가할 수록 간접 학습 블록(330)에 의해 추정되는 HPA의 역 특성은 실제 HPA의 역 특성에 수렴하게 된다.Estimation algorithm block 340 uses the error signal e (t) to update parameters indicative of a characteristic (ie, inverse characteristic) as opposed to HPA 310. That is, the estimation algorithm block 340 updates the coefficients of the indirect learning block 330 in the direction of reducing the error signal e (t), so that the HPA estimated by the indirect learning block 330 as the number of updates increases. The inverse of is converged to the inverse of the actual HPA.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 시스템의 블록도를 나타낸 것이다. 도 8의 시스템은 도 7에 도시된 HPA(310)의 비선형 특성으로 인한 영향을 살펴보기 위한 OFDM 시스템이다. 8 is a block diagram of an OFDM system according to an embodiment of the present invention. The system of FIG. 8 is an OFDM system for examining the effects of the nonlinear characteristics of the HPA 310 shown in FIG. 7.

OFDM 시스템에서는 QPSK, 16-QAM, 64-QAM 변조 방식이 사용되고, 부반송파 변조 및 복조를 위해 1024-point IFFT/FFT가 사용된다.. In an OFDM system, QPSK, 16-QAM, and 64-QAM modulation schemes are used, and 1024-point IFFT / FFT is used for subcarrier modulation and demodulation.

도 9는 QPSK, 16-QAM, 64-QAM 변조에 대한 수신 심볼의 성상도를 나타낸 것으로 좌측의 그래프들은 사전왜곡기가 없는 경우의 성상도를 나타낸 것이고, 우측의 그래프은 본 발명의 실시예에 따른 사전왜곡기를 사용한 경우의 성상도를 나타낸 것이다. 좌측의 그림에서 알 수 있듯이 사전왜곡기를 사용하지 않는 경우 심각한 비선형 왜곡이 발생함을 알 수 있다. 하지만 동일한 환경에서 본 발명의 실시예에 따른 사전왜곡기를 사용한 경우의 성상도를 살펴보면 SSPA의 비선형 왜곡이 보상되었음을 알 수 있다. 9 shows constellations of received symbols for QPSK, 16-QAM, and 64-QAM modulation. The graphs on the left show the constellations without a predistorter, and the graph on the right shows the dictionary according to an embodiment of the present invention. It shows the constellation in the case of using a distortion device. As shown in the figure on the left, it can be seen that serious nonlinear distortion occurs when the predistorter is not used. However, looking at the constellation of the predistorter according to the embodiment of the present invention in the same environment, it can be seen that the nonlinear distortion of the SSPA is compensated.

도 10은 QPSK, 16-QAM, 64-QAM 변조에 대하여 신호 대 잡음비에 따른 비트오율을 나타낸 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 사전왜곡기를 사용했을 경우 QPSK 변조에서는 비트오율이 10-4일 때, SNR이 약 1 dB 개선되었다. 16-QAM 변조에서는 비트오율이 10-5일 때, SNR이 약 2 dB 개선되었으며, 64-QAM 변조에서는 비트오율이 10-3일 때, SNR이 약 8 dB 개선되었다. 따라서 변조 레벨이 높아질수록 비트오율의 성능이 크게 향상되는 것을 알 수 있다.Figure 10 shows the bit error rate according to the signal to noise ratio for QPSK, 16-QAM, 64-QAM modulation. In the case of using the predistorter according to the embodiment of the present invention, in the QPSK modulation, the SNR is improved by about 1 dB when the bit error rate is 10 −4 . In the 16-QAM modulation, the SNR is improved by about 2 dB when the bit error rate is 10 -5 , and the SNR is improved by about 8 dB when the bit error rate is 10 -3 in the 64-QAM modulation. Therefore, the higher the modulation level, the better the bit error rate performance.

도 11은 64-QAM 변조에 대한 AM-AM 변환 특성 곡선을 나타낸 것이다. 도 11에서 알 수 있듯이 사전왜곡기가 없는 경우와 비교했을 때 제안된 사전왜곡기를 사용하였을 경우 비선형성이 개선됨을 관측할 수 있다.11 shows AM-AM conversion characteristic curves for 64-QAM modulation. As can be seen in FIG. 11, it can be observed that nonlinearity is improved when the proposed predistorter is used as compared with the case without the predistorter.

상술한 바와 같이, Canonical PWL 모델의 업데이트 방정식에 다양한 스텝사이즈를 적용하여 모의실험을 실시한 결과, 스텝사이즈가 증가함에 따라 MSE가 작아진다. 하지만 스텝사이즈가 너무 작거나 클 경우 수렴하지 못하고 그대로 발산해 버리는 것을 알 수 있다. 따라서 canonical PWL 모델은 적절한 스텝사이즈의 설정이 매우 중요하다. 그리고, 본 발명의 실시예에 따른 사전왜곡기의 성능을 평가하기 위해 AWGN 채널 하에서 QPSK, 16-QAM, 64-QAM 변조 방식을 이용하고, 1024-point FFT/IFFT로 구현된 OFDM 시스템에 대한 모의실험을 실시한 결과, 본 발명의 실시예에 따른 사전왜곡기를 사용하였을 경우 오차 벡터 크기는 사전왜곡기가 없는 경우와 비교했을 때 평균적으로 약 8% 이상 향상되었고, 비트오율과 비선형성 개선측면에서 우수한 성능을 나타내었다.As described above, as a result of the simulation by applying various step sizes to the update equation of the Canonical PWL model, the MSE decreases as the step size increases. However, if the step size is too small or too large, it can be seen that it diverges without being converged. Therefore, the proper step size setting is very important for canonical PWL models. And, to evaluate the performance of the predistorter according to an embodiment of the present invention using a QPSK, 16-QAM, 64-QAM modulation scheme under the AWGN channel, a simulation for an OFDM system implemented with 1024-point FFT / IFFT As a result of the experiment, when the predistorter according to the embodiment of the present invention is used, the error vector size is improved by about 8% or more compared with the case without the predistorter, and has excellent performance in terms of improving bit error rate and nonlinearity. Indicated.

따라서, 본 발명의 canonical PWL 모델 기반의 디지털 사전왜곡기에 의하면, OFDM 신호의 높은 PAPR과 HPA의 비선형성에 의한 신호의 왜곡과 스펙트럼의 확산을 방지할 수 있다. Therefore, according to the canonical PWL model-based digital predistorter of the present invention, it is possible to prevent signal distortion and spectrum spread due to high PAPR of the OFDM signal and nonlinearity of the HPA.

본 발명은, 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현 가능하다.The present invention can be implemented in hardware, software, or a combination thereof.

또한, 본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 광 데이터 저장장치 등이 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The present invention can also be embodied as computer readable code on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, optical data storage, and the like. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion. And functional programs, codes and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers in the art to which the present invention belongs.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

PWL 모델링 유닛 : 100, 제1 레이어 블록: 110,
제2 레이어 블록 : 140, 곱셈기들 : 111~115,
합산기들 : 121~123, 절대값 산출기들(131~133),
무선 통신 장치 : 200, HPA : 210,
디지털 사전 왜곡기 : 220, 사전 왜곡 유닛 : 225,
PWL 모델링 유닛 : 230, 연산기: 235,
역 산출기 : 240, 무선 통신 장치 : 300,
HPA : 310, 디지털 사전 왜곡기 : 320,
사전왜곡 유닛 : 325, 간접 학습 블록 : 330,
추정 알고리즘 블록 : 340, 연산기 : 335
PWL modeling unit: 100, first layer block: 110,
2nd layer block: 140, multipliers: 111-115,
Summers: 121-123, absolute value calculators 131-133,
Wireless communication device: 200, HPA: 210,
Digital predistorter: 220, predistortion unit: 225,
PWL modeling unit: 230, calculator: 235,
Station calculator: 240, wireless communication device: 300,
HPA: 310, Digital Predistorter: 320,
Predistortion Unit: 325, Indirect Learning Block: 330,
Estimation Algorithm Block: 340, Operator: 335

Claims (8)

전력 증폭기(HPA: High Power Amplifier)를 포함하는 시스템에 있어서,
상기 HPA의 특성을 추정하여 모델링하는 PWL(Piecewise-Linear)모델링 유닛;
상기 HPA의 출력 신호와 상기 PWL 모델링 유닛의 출력 신호 간의 차이인 에러 신호를 산출하는 연산기;
상기 PWL 모델링 유닛으로부터 모델링된 특성을 수신하고, 이 모델링된 특성의 역(inverse)를 산출하는 역 산출기(inverse calculator); 및
상기 역 산출기의 출력에 따라 상기 모델링된 특성의 역(inverse) 특성을 가지는 사전 왜곡 유닛을 구비하며,
상기 PWL 모델링 유닛은 상기 에러 신호를 줄이는 방향으로 상기 모델링된 특성 파라미터들을 업데이트하며,
상기 PWL 모델링 유닛은,
PWL 모델링 함수인
Figure 112011059553193-pat00031
에 따라 상기 HPA의 특성을 모델링하며, 여기서,
Figure 112011059553193-pat00032
는 n차원 벡터이고, B 는 n X n행렬,
Figure 112011059553193-pat00033
는 스칼라, 그리고 <, >는 벡터의 내적을 나타내는 캐노니컬 피스와이즈-리니어 모델 기반의 디지털 사전왜곡기.
In a system comprising a high power amplifier (HPA),
A Piecewise-Linear (PWL) modeling unit for estimating and modeling characteristics of the HPA;
A calculator for calculating an error signal that is a difference between an output signal of the HPA and an output signal of the PWL modeling unit;
An inverse calculator for receiving a modeled characteristic from the PWL modeling unit and calculating an inverse of the modeled characteristic; And
A predistortion unit having an inverse characteristic of the modeled characteristic according to the output of the inverse calculator,
The PWL modeling unit updates the modeled characteristic parameters in a direction of reducing the error signal,
The PWL modeling unit,
PWL modeling function
Figure 112011059553193-pat00031
Model the characteristics of the HPA according to
Figure 112011059553193-pat00032
Is an n-dimensional vector, B is an n by n matrix,
Figure 112011059553193-pat00033
Is a scalar, and <,> is a digital predistorter based on a canonical piecewise-linear model representing the dot product of a vector.
전력 증폭기(HPA: High Power Amplifier)를 포함하는 시스템에 있어서,
상기 HPA의 전단에 접속되는 사전 왜곡 유닛;
상기 HPA의 특성의 역 특성을 모델링하는 간접 학습 블록;
상기 사전 왜곡 유닛의 출력 신호와 상기 간접 학습 블록의 출력 신호 간의 차이인 에러 신호를 산출하는 연산기; 및
상기 에러 신호를 줄이는 방향으로 상기 간접 학습 블록의 계수들을 업데이트하는 추정 알고리즘 블록을 구비하며,
상기 사전 왜곡 유닛 및 상기 간접 학습 블록은 동일한 특성을 가지며, 상호 동일한 canonical PWL 모델 구조를 갖는 캐노니컬 피스와이즈-리니어 모델 기반의 디지털 사전왜곡기.
In a system comprising a high power amplifier (HPA),
A pre-distortion unit connected to the front end of the HPA;
An indirect learning block modeling an inverse characteristic of the characteristic of the HPA;
A calculator for calculating an error signal that is a difference between an output signal of the predistortion unit and an output signal of the indirect learning block; And
An estimation algorithm block for updating coefficients of the indirect learning block in a direction of reducing the error signal,
And the predistortion unit and the indirect learning block have the same characteristics and have the same canonical PWL model structure.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 PWL 모델링 유닛은
상기 PWL 모델링 함수의 파라미터를 다음의 파라미터 업데이트 수학식들에 따라 업데이트하며,
상기 파라미터 업데이트 수학식들은
Figure 112011059553193-pat00016

이고, 여기서,
Figure 112011059553193-pat00017
이고, μ는 LMS (Least Mean Square) 알고리즘의 스텝사이즈이고, di
Figure 112011059553193-pat00018
는 각각 원래의 RF 신호와 모델의 출력 신호를 의미하며, ei는 상기 di
Figure 112011059553193-pat00019
의 오차를 나타내는 캐노니컬 피스와이즈-리니어 모델 기반의 디지털 사전왜곡기.
The method of claim 1, wherein the PWL modeling unit
Update the parameters of the PWL modeling function according to the following parameter update equations,
The parameter update equations
Figure 112011059553193-pat00016

Lt; / RTI &gt;
Figure 112011059553193-pat00017
And, μ is the step size of the LMS (Least Mean Square) algorithm, and d i
Figure 112011059553193-pat00018
Denotes the original RF signal and the output signal of the model, respectively, and e i denotes d i and
Figure 112011059553193-pat00019
Digital predistorter based on a canonical piecewise-linear model of error.
제5항에 있어서, 상기 스텝사이즈는
0.0001 이상이고 0.004이하의 범위 이내에서 결정되는 캐노니컬 피스와이즈-리니어 모델 기반의 디지털 사전왜곡기.
The method of claim 5, wherein the step size
Digital predistorter based on a canonical piecewise-linear model that is determined to be greater than 0.0001 and less than 0.004.
전력 증폭기(HPA: High Power Amplifier)를 포함하는 시스템에 있어서,
상기 HPA의 특성을 추정하여 모델링하는 PWL(Piecewise-Linear)모델링 유닛;
상기 HPA의 출력 신호와 상기 PWL 모델링 유닛의 출력 신호 간의 차이인 에러 신호를 산출하는 연산기;
상기 PWL 모델링 유닛으로부터 모델링된 특성을 수신하고, 이 모델링된 특성의 역(inverse)를 산출하는 역 산출기(inverse calculator); 및
상기 역 산출기의 출력에 따라 상기 모델링된 특성의 역(inverse) 특성을 가지는 사전 왜곡 유닛을 구비하며,
상기 PWL 모델링 유닛은 상기 에러 신호를 줄이는 방향으로 상기 모델링된 특성 파라미터들을 업데이트하며,
상기 PWL 모델링 유닛은
각각이 상응하는 벡터 내적 계수와 입력 신호의 벡터 내적을 산출하는 제1 내지 제5 곱셈기;
각각이 상기 제2 내지 제4 곱셈기의 출력에서 상응하는 베타 계수를 감하는 제1 내지 제3 합산기;
각각이 상기 제1 내지 제3 합산기 중 상응하는 합산기의 출력의 절대값을 산출하는 제1 내지 제3 절대값 산출기들;
상기 제1 곱셈기의 출력, 상기 제1 내지 제3 절대값 산출기의 출력 신호에 각각 상응하는 곱셈 계수와 곱해진 신호, 및 제1 계수를 합산하는 제4 합산기; 및
상기 제5 곱셈기의 출력, 상기 제1 내지 제3 절대값 산출기의 출력 신호에 각각 상응하는 곱셈 계수와 곱해진 신호 및 제2 계수를 합산하는 제5 합산기를 포함하는 캐노니컬 피스와이즈-리니어 모델 기반의 디지털 사전왜곡기.
In a system comprising a high power amplifier (HPA),
A Piecewise-Linear (PWL) modeling unit for estimating and modeling characteristics of the HPA;
A calculator for calculating an error signal that is a difference between an output signal of the HPA and an output signal of the PWL modeling unit;
An inverse calculator for receiving a modeled characteristic from the PWL modeling unit and calculating an inverse of the modeled characteristic; And
A predistortion unit having an inverse characteristic of the modeled characteristic according to the output of the inverse calculator,
The PWL modeling unit updates the modeled characteristic parameters in a direction of reducing the error signal,
The PWL modeling unit
First to fifth multipliers, each of which calculates a corresponding vector product coefficient and a vector product of the input signal;
First to third adders, each subtracting a corresponding beta coefficient at the output of the second to fourth multipliers;
First to third absolute value calculators, each of which calculates an absolute value of an output of a corresponding summer among the first to third summers;
A fourth summer that adds an output of the first multiplier, a signal multiplied by a multiplication coefficient corresponding to the output signals of the first to third absolute value calculators, and a first coefficient; And
A canonical piecewise-linear comprising a fifth adder for adding an output of the fifth multiplier, a signal multiplied with a multiplication coefficient corresponding to the output signals of the first to third absolute value calculators, and a second coefficient, respectively; Model-based digital predistorter.
제1항, 제2항 또는 제7항의 디지털 사전 왜곡기를 포함하는 무선 통신 시스템.
A wireless communication system comprising the digital predistorter of claim 1.
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