비선형 전력 증폭기의 포화영역에서 강인한 디지털 전치왜곡 기법

A Robust Digital Pre-Distortion Technique in Saturation Region for Non-linear Power Amplifier

무선 통신 시스템에서 전력 증폭기는 신호를 원거리로 송신하기 위해 필수적인 부품이다. 일반적으로 전력증폭기는 비선형 특성을 가지고 있는 소자이며, 입력 전력이 높을수록 심한 비선형 특성을 보인다. 또한 이러한 비선형 왜곡은 신호품질을 저하시키고 인접 채널 간섭을 유발하게 된다. 전력증폭기의 비선형 특성을 선형화하기 위한 다양한 기술들이 알려져 있는데, 그 중에서 디지털 전치왜곡 방식이 디지털 신호처리를 이용하여 효과적으로 전력증폭기를 선형화 하는 것으로 알려져 있다. 하지만, 전력 증폭기가 포화 영역에서 동작 할 경우 심한 비선형 왜곡의 영향으로 전력증폭기의 선형화가 제대로 이루어지지 않는 문제가 있다. 본 논문에서는 포화 영역에서 디지털 전치왜곡 성능개선을 다루는데, 계수를 구하는 적응형 알고리즘에서 왜곡이 심한 포화영역의 입력 신호에서는 적응형 알고리즘을 동작시키지 않고 비포화 영역의 신호에서는 알고리즘을 동작시킴으로써 전치왜곡의 성능을 개선하는 방안을 제안한다. 제안하는 알고리즘을 검증하기 위해 MATLAB을 사용하여 컴퓨터 모의실험을 수행하였고, 기존의 디지털 전치왜곡 방식과의 비교 분석도 수행하였다.

Power amplifier is an essential component for transmitting signals to a remote receiver in wireless communication systems. Power amplifier is a non-linear device in general, and the nonlinear distortion becomes severer as the output power increases. The nonlinearity results in spectral regrowth, which leads to adjacent channel interference, and decreases the transmit signal quality. To linearize power amplifiers, many techniques have been developed so far. Among the techniques, digital pre-distortion is known as the most cost and performance effective technique. However, the linearization performance falls down abruptly when the power amplifier operates in its saturation region. This is because of the severe nonlinearity. To relieve this problem, this paper proposes a new adaptive predistortion technique. The proposed technique controls the adaptive algorithm based on the power amplifier input level. Specifically, for small signals, the adaptive predistortion algorithm works normally. On the contrary, for large signals, the adaptive algorithm stops until small signals occur again. By doing this, wrong coefficient update by severe nonlinearity can be avoided. Computer simulation results show that the proposed method can improve the linearization performance compared with the conventional digital predistortion algorithms.