Analysis of Nonlinear Characteristics in the Frequency Hopping Multiple Access(FHMA) Communication System

FHMA(frequency hopping multiple access) communication system has good performance for the LPI and AJ(low probability of intercept and anti-jamming) application. However, high PAPR(peak to average power ratio) happens in the base-station or the repeater system because of a large number of users. In general, predistorter is used to complete the HPA(high power amplifier) nonlinear characteristics. This paper analyzes BER performance when magnitude of IBO(input back oft) and the number of user are considered as the system parameters. In case of the SSPA(solid state power amplifier), the predistorter does not always work as a complete nonlinear compensator. We find that there is a minimum value of IBO for the predistorter to compensate for the nonlinear SSP A, which is changed as the number of user. If IBO is lower than 6 ㏈ at the user number of 16 and p=1, the system with predistorter is poorer than the one without predistorter. Only when the IBO is over 6 ㏈, predistorter does work as a nonlinear compensator. We call it as cross-over IBO value. TWTA improves the more compensation performance than SSPA because characteristic AM/AM of TWTA has more nonlinear than SSPA. At the BER=10$\^$-3/, there are SNR power gains of about 2.5 ㏈ and 3 ㏈ due to the predistorter when the numbers of users are 16 and 32, respectively.

주파수 도약 다중 사용자 통신 시스템의 비선형 특성 분석

FHMA(frequency hopping multiple access) 통신 시스템은 다중 접속의 한 방식으로 LPI(low probability of intercept)와 AJ(anti-jamming)에 좋은 성능을 가진다 FHMA 통신 시스템의 기지국이나 중계기에서 많은 사용자 신호로 인하여 높은 PAPR(peak to average power ratio)이 된다. 한편, HPA(high power amplifier)의 비선형 보상을 위하여 predistorter를 사용한다. 본 연구는 PAPR 분포를 결정하는 사용자 수와 IBO(input back on의 크기에 따라 통신성능을 분석하였다. SSPA(solid state power amplifier) 경우, predistorter를 사용하는 것이 항상 좋은 영향을 주지 않으며, 사용자 수에 따라 적절한 IBO 크기가 있음을 연구하였다. 사용자 수가 16, p=1일 때, IBO가 6 ㏈전까지는 predistorter를 사용하지 않았을 때 성능이 더 좋지만, IBO가 6 ㏈보다 클 경우는 predistorter의 비선형 보상 효과를 받아 더 좋은 성능이 보인다. 즉, 사용자 수에 따라서, predistorter 사용할 때는 일정크기 의 cross-over IBO값 이상에서 비선형 보상 효과가 발생한다. TWTA일 경우, TWTA가 SSPA보다 진폭 및 위상 변환 특성에서 더 nonlinear하기 때문에, SSPA보다 더 많은 성능 개선 효과가 있다. BER=$10^{-3}$ 기준에서, predistorter를 사용하는 것이 사용자가 16명일 때는 약 2.5 ㏈, 사용자가 32명일 때는 3 ㏈의 SNR 이득 효과를 갖는다.