본 논문에서는 TVWS(TV white space)용 광대역 고선형 전력증폭기의 설계 및 구현에 대해서 기술한다. TVWS용 전력증폭기는 기존의 방송시스템에 미치는 영향을 최소화하기 위해서 방사전력 및 스펙트럼 마스크를 엄격하게 제한해야 한다. 구현한 전력증폭기는 460 ~ 698MHz 대역에서 동작하며, $24.7{\pm}1dB$의 이득, -25dB 이하의 입력반사계수, -7.82dB 이하의 출력반사계수 그리고 22.2dBm 출력전력에서 -57.7dBc의 선형성을 갖는다.
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템은 고속의 무선 데이터 전송이 가능한 기술이다. 하지만 OFDM과 같은 다중 반송파 시스템은 비선형 왜곡에 매우 민감하다. OFDM 시스템에서는 심볼들을 다중 반송파를 이용하여 변조 후 더하여 전송함으로써 전송 신호 진폭의 변화가 매우 심하다. 이러한 신호 진폭의 변화와 송신기 내에 사용되는 고출력 증폭기 (High Power Amplifier; HPA)의 비선형 특성으로 인해 심각한 비선형 왜곡을 겪게 된다. 본 논문에서는 OFDM 시스템의 높은 PAPR (Peak-to-Average Power Ratio)과 HPA에 의한 비선형 왜곡을 보상하기 위해 CPWL (Canonical Piecewise-Linear) 모델 기반의 새로운 디지털 사전왜곡기를 제안한다. 모의실험을 통하여 새로운 사전왜곡 기법의 성능을 TD (Total Degradation)와 비트오율 (Bit Error Ratio; BER) 측면에서 평가한 결과, HPA에 의해 발생하는 비선형 왜곡을 효과적으로 보상함으로써, 우수한 성능 향상이 있음을 확인하였다.
고효율 변조기법 (16 QAM or 64QAM)이 비선형 고전력 증폭기 (High-Power Amplifier; HPA)를 사용하는 통신시스템에 적용되었을 때 비선형 왜곡에 의해 성능저하가 발생할 수 있다. 이런 비선형 왜곡은 수신부에서 복잡도가 낮은 LMS 알고리즘을 적용한 적응적 비선형 Volterra 등화기를 사용하여 보상할 수 있지만, 매우 느린 수렴 속도를 가지는 단점이 있다. 본 논문에서는 수렴 속도를 향상시키기 위한 병렬 M대역 이산 웨이블릿 변환영역 LMS (Parallel M-band Discrete Wavelet Transform Least Mean Square) 알고리즘을 제안한다. 모의실험을 통하여 제안된 기법이 기존의 시간 영역 LMS 알고리즘과 변환 영역 LMS 알고리즘들에 비해 수렴 속도가 우수함을 보여준다.
Journal of electromagnetic engineering and science
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제9권2호
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pp.71-77
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2009
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) signals sutler serious nonlinear distortion in the nonlinear HPA(High Power Amplifier) because of high PAPR(Peak Average Power Ratio). Nonlinear distortion can be improved by a pre-distorter, but this pre-distorter is insufficient when the PAPR is very high in an OPFDM system. In this paper, a DFT(Discrete Fourier Transform) transform technique is introduced for PAPR reduction. It is especially important to consider the memory effect of HPA for more precise predistortion. Therefore, in this paper, we consider two models, the TWTA(Traveling-Wave Tube Amplifier) model of Saleh without a memory effect and the HPA memory polynomial model that has a memory effect. We design a pre-distorter and an adaptive pre-distorter that uses the NLMS(Normalized Least Mean Square) algorithm for the compensation of this nonlinear distortion. Without the consideration of a memory effect, the system performance would be degraded, even if the pre-distorter is used for the compensation of the nonlinear distortion. From the simulation results, we can confirm that the proposed system shows an improvement in performance.
Generally, the repeater in CDMA(Code Division Multiple Access) included HPA(HI-Power Amplifier) to amplifier communication signals. Also, HPA contained PD(Predistortor) to maintain the linearization of amplifier characteristics A configuration component of PD have been used electricity nonlinear devices such that diode. But this diode takes many influences at the circumstance temperature. Consequently, st can't maintain output linearization, and drop the communication Duality. The manufacturer set bias of the circuit to the manual at the first out of ware-house low. But the Q-point changes according to the change of the high temperature or low temperature. Therefore, we designed a system to maintain the Q-point by FDM(Fuzzy Decision Maker) in this paper.
본 논문에서는 고출력 증폭기의 출력 정합단에서 발생하는 2차, 3차 고조파 성분을 억제하여 단일 고출력 증폭기의 선형성을 개선시키고 $3^{rd}$ IMD의 전치 왜곡에 의한 선형성 개선 PAM (Power Amplifier Module)을 제안하였다. 고조파를 억제하기 위해 정합회로는 메타전자파 구조를 갖도록 설계되었으며 2, 3차 고조파가 각각 27 dBc 이상 억제되었다. $3^{rd}$ IMD의 전치 왜곡은 구동 증폭기에서 발생하는 $3^{rd}$ IMD의 위상을 조절하여 -30도가 되도록 하였으며 이때 고출력 증폭기에서 발생되는 $3^{rd}$ IMD와 상쇄를 일으켜 고출력 증폭기 보다 6 dBc 이상 개선된 고조파 성분을 갖도록 설계되었다. 제안된 PAM은 36.98 dBm의 출력 전력과 21.6 dB의 전력 이득, 29.4 %의 전력 효율을 얻었으며 2차 고조파가 -53 dBc로 참조 증폭기에 비해 20dBc 이상 억제되는 특성을 얻었다.
Ka 대역의 25 W급 SSPA를 제작하기 위하여 상용 $0.15{\mu}m$ GaN 공정을 이용 구동증폭기(Drive Amplifier : DRA) 및 고출력증폭기(High Power Amplifier : HPA) 초고주파 단일 집적회로(Monolithic Microwave Integrated Circuit : MMIC)를 설계 및 제작하여 특성 평가하였고, SSPA(Solid State Power Amplifier)의 주요 부속품인 MS-to-WR28 변환기 및 WR28 전력합성기를 설계 및 제작, 평가하여 Ka 대역 GaN 기반 SSPA를 제작하였다. 제작 결과, 주파수 29~31 GHz 대역에서 포화출력 44.2 dBm 이상, 전력부가효율 16.6 % 이상, 전력이득 39.2 dB의 특성을 나타내었다.
본 논문에서는 스펙트럼 효율 향상을 위하여 5G(Generation) 후보 변조 기술을 사용하는 SSD(Simultaneous Single band Duplex) 시스템을 설계하고, 각 시스템의 성능을 평가하고 비교 분석한다. 특히, 제안하는 5G 이동통신을 위한 후보 변조기술을 사용하는 SSD 시스템에 HPA(High Power Amplifier) 비선형성을 고려하여 시뮬레이션을 수행한다. 시뮬레이션의 결과로 SSD-OFDM, SSD-UFMC, SSD-FBMC 시스템은 HPA 비선형성에 의해 성능 열화가 심화되었지만, 동일한 HPA 비선형 조건에서 각각 시스템은 서로 유사한 성능을 내었다. 즉, 각각의 변조기술은 유사한 PAPR(Peak to Average Power Ratio) 특성을 갖는다. 이러한 결과로, 자기간섭신호(self-interference)의 비선형 왜곡이 심화될 경우, 자기간섭 제거가 어렵다는 것을 확인할 수 있다. 즉, 제안하는 SSD 시스템에서 HPA 비선형에 의한 영향을 줄이기 위해 PAPR을 저감시키는 것이 중요하다.
A new Predistortor that is designed using Feedforward type is proposed to overcome the nonlinearity of HPA (High Power Amplifier). HPA has the nonlinearity of the gain compression and phase distorton, so digital communication system of multi-carrier TDMA needs the linear RF transmitter. Using IMD (Intermodulation Distortion) of drive amplifier, as Feedforward type, the inverse IMD is coupled to the main loop with variable attenuators, phase shifters, and sub-amplifiers well designed. At the input of main amplifier, the over-coupled IMD surpresses the main amplifier 's IMD. Adjusting the level and phase of IMD at the sub loop, C/I of HPA is better than before correction.
In this paper, a predistorter is presented for the orthogonal frequency division multiplxing (OFDM) systems with a transmit raised cosine (RC) pulse shaping filter and a high power amplifier (HPA). By exploiting zero-intersymbol interference (ISI) nature of the RC filter, the proposed predistorter placed before the filter only utilizes memoryless nonlinearity of the HPA, not the overall nonlinearity with memory induced by a combination of the filter and HPA. The predistirtion is realized upon fixed point iteration on OFDM symbols. Simulation results show that the proposed predisorter can be effectively employed to achieve significant performance improvement.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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