A Study on Nonlinear Distortion Analysis of Power Amplifier using the OFDM for WLAN System

무선랜 시스템에서 OFDM 방식을 사용한 전력증폭기의 비선형 왜곡분석에 관한 연구

In this paper, we are going to analyze on relation of an output spectrum along phase distortion of power amplifier in wireless LAN system, and then considered an ACPR characteristic of power amplifier and consideration of an OFDM method for this. Also, we did implementation for OFDM modulation and transmission section of an IEEE 802.11a standard to have transmission speed of the maximum 54Mbps in order to know an OFDM modulation method and relation of non-linear characteristic of power amplifier. The non-linear characteristic of power amplifier did modeling with AM-to-AM and AM-to-PM, and we analyzed an output spectrum characteristic along phase distortion composed input signal supply for power amplifier. When output spectrum analysis results phase distortion increased, and an AM-to-PM characteristic of power amplifier in 5 degrees, the output spectrum was satisfied with a demand spectrum in P1 dB, but 10-20 degrees were able to confirm what cannot be satisfied with a demand spectrum in phase distortion. Also, an output spectrum of power amplifier by frequency re-growth generated by a non-linear characteristic of power amplifier did not satisfied in P1dE. therefore, a back-off value was requested according to an AM-to-PM distortion degree, and smaller back-off value were able to know what demand became in case of modulation section that used OFDM.

본 논문에서는 무선 LAM 시스템에서 전력증폭기의 위상왜곡에 따른 출력 스펙트럼의 관계에 대해 분석하고자 하였으며, 이를 위해 전력증폭기의 ACPR. 특성과 OFDM방식의 고려사항을 고찰하였다. 또한, OFDM 변조방식과 전력증폭기의 비선형성과의 관계를 알기위해 최대. 54Mbps의 전송속도를 갖는 IEEE 802.11a 규격의 OFDM 변조부와 송신부를 시뮬레이션하였다. 전력증폭기의 비선형 특성은 AM-to-AM과 AM-to-PM으로 모델링 하였으며, 구성된 입력 신호원을 전력증폭기에 인가하여 위상왜곡에 따른 출력 스펙트럼 특성을 분석하였다. 출력 스펙트럼 분석결과 위상왜곡이 증가할수록 전력 증폭기의 AM-to-PM 특성이 $5^{\circ}$일 때 P1dB에서의 출력 스펙트럼은 요구 스펙트럼을 만족하였지만, $10^{\circ}$에서부터 $20^{\circ}$까지의 위상왜곡에서는 요구 스펙트럼을 만족하지 못함을 확인할 수 있었다. 또한, 전력증폭기의 비선형 특성으로 인해 생성되는 주파수 재성장으로 인한 전력증폭기의 출력 스펙트럼은 P1dB에서 만족하지 않는다. 따라서, AM-to-PM 왜곡 정도에 따라 back-off값이 요구되며, OFDM을 이용한 변조부의 경우 더 적은 back-off값이 요구됨을 알 수 있었다.