Modeling of Memory Effects in Power Amplifiers Using Advanced Three-Box Model with Memory Polynomial

This paper suggests an improved system-level model of RF power amplifiers(PAs) including memory effects, and validates the suggested model by analyzing the power spectral density of the output signal with a predistortion linearizer. The original three-box(Wiener-Hammerstein) model uses input and output filters to capture RF frequency response of PAs. The adjacent spectral regrowth that occurs in three-box model can be perfectly removed by Hammerstein structure predistorter. However, the predistorter based on Hammerstein structure achieves limited performance in real PA applications due to other memory effects except RF frequency response. The spectrum of the output signal can be predicted accurately using the suggested model that changes a memoryless block in a three-box model with a memory polynomial. The proposed model accurately predicts the output spectrum density of PA with Hammerstein structure predistorter with less than 2 dB errors over ${\pm}30$ MHz adjacent channel ranges for IEEE 802.11 g WLAN signal.

전력 증폭기의 메모리 효과 모델링을 위한 메모리 다항식을 이용한 향상된 Three-Box 모델

본 논문에서는 RF 전력 증폭기의 메모리 효과를 모델링하기 위한 향상된 시스템 레벨의 모델을 제안하고, 사전 왜곡 선형화기를 적용한 전력 증폭기의 출력 신호의 스팩트럼 밀도를 분석하여 제안한 모델을 검증하였다. 기존의 Three-Box(Wiener-Hammerstein) 모델은 전력 증폭기의 RF 주파수 특성을 입출력 선형 필터를 사용하여 모델링한 것으로, Hammerstein 구조의 사전 왜곡 선형화기를 사용하면 이론적으로 인접 채널 간섭을 모두 제거할 수 있다. 그러나, 실제 전력 증폭기의 경우 RF 주파수 특성 외의 메모리 현상에 의해 주파수 특성만을 보정한 Hammerstein 사전 왜곡기에 의한 인접 채널 간섭비의 향상 정도가 제한적이다. 이러한 출력 스팩트럼 특성은 Three-Box 모델의 메모리 성분을 가지지 않는 비선형 블록을 메모리 다항식으로 바꾸어 준 모델을 사용하여 정확히 예측될 수 있다. IEEE 802.11 g 무선 랜 전력 증폭기에 Hammerstein 구조의 사전 왜곡이 적용된 경우 측정된 인접 채널 스팩트럼 밀도값을 제안된 모델은 ${\pm}30$ MHz의 인접 채널 범위에서 2 dB 이하의 오차로 예측하였다.