Polynomial 방식을 이용한 Digital-predistortion에 관한 연구 = A Study on Digital-predistortion using Polynomial method
저자
발행사항
서울 : 성균관대학교 일반대학원, 2009
학위논문사항
학위논문(석사)-- 성균관대학교 일반대학원 : 전자전기컴퓨터공학과 2009. 8
발행연도
2009
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
서울
형태사항
66 ; 26 cm
일반주기명
지도교수: 양영구
DOI식별코드
소장기관
본 논문은 polynomial 방식을 이용한 digital-predistortion에 관한 논문이다. 전력 증폭기의 선형성과 효율은 그것을 사용하는 기지국 및 중계기 시스템 성능을 결정하는 가장 중요한 요소이다. 따라서 높은 선형과 효율 특성의 전력 증폭기가 요구되며 다양한 방식의 선형화 기법과 효율 개선 기법이 연구되고 있다.
여러 가지 선형성 개선 기법 중 digital predistortion 기법은 정확한 predistortion 신호 생성이 가능하고 feedforward 방식에 비해 낮은 비용과 높은 효율이 장점이다. 최근 디지털 신호 처리 기술의 발달로 넓은 대역의 신호도 처리가 가능하다. 효율 개선 기법 중 Doherty 방식은 balanced Class-AB 방식과 비교하여 추가 회로 없이 설계할 수 있어 현재 기지국과 중계기에 널리 적용되는 방식이다.
Digital-predistortion은 전력 증폭기의 reverse 모형을 이용하여 구현하였고 MATLAB을 이용하여 선형화 개선 효과를 확인하였다. 복잡한 회로로 구성된 전력 증폭기를 쉽고 빠르게 모형화하기 위해 Agilent社의 ESG E4438C, PSA E4440A 그리고 VSA 89600으로 test-bed를 구성하고 입출력 I/Q 신호를 측정하여 AM-AM과 AM-PM 특성을 polynomial 방식으로 behavioral modeling 하였다.
4세대 이동 통신용으로 3.7GHz 대역에서 동작하는 GaN HEMT transistor를 사용하여 Doherty 전력 증폭기를 제작하였다. IEEE802.16e 기준의 2-carrier OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 신호를 사용하여 modeling하여 digital-predistortion을 적용하였으며 balanced Class-AB 모드와 Doherty 모드로 동작시켜 선형성 개선과 효율 개선 정도를 비교하였다.
출력 전력 36dBm에서 Doherty 전력 증폭기는 balanced Class-AB 전력 증폭기보다 2.44% 높은 13.74%의 효율을 나타내고 digital-predistortion을 적용하여 10.74dBc를 개선하고 1.8dBc 높은 -41.74dBc의 선형성을 나타내었다. 이런 실험 결과는 4세대 이동통신에서 digital-predistortion 방식과 Doherty 전력 증폭기가 기지국과 중계기의 효율과 선형성을 개선하는 훌륭한 방법이 될 수 있음을 나타낸다.
In this paper, a 3.7GHz band Doherty amplifier based on GaN HEMTs, which was linearized using a digital predistortion method, was implemented for 4th generation wireless communication systems. The forward and reverse models of the Doherty amplifier for th predistortion consist of simple polynomials whose coefficients are extracted using a conventional least mean square error(LMSE) algorithm. Using two-carrier signals based on IEEE 802.16e, whose PAR is 9.44dB, an ACLR improvement of 10.74dB was achieved to give an ACLR level of 41.74dBc at an offset of 4.79MHz. The overall efficiency of the Doherty power amplifier is 13.74% which represents a 2.44% improvement compared to that of a balanced Class-AB power amplifier at an average power of 36dBm.
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