이동통신에서, 신호의 페이딩을 보상하기 위하여 pilot symbol assisted modulation(PSAM)에 대한 많은 연구가 진행 되어왔다. 본 논문에서는 최대비합성다이버시티를 사용하는 PSA-QAM에서 전력증폭기 비선형성의 효과를 분석하였다. 먼저, PSAM성능의 한계를 구하기 위하여, 페이딩에 대한 완벽한 정보가 주어진 상태에서 최대비합성다이버시티를 갖는 QAM의 이론적 성능을 분석하였다. 실제 PSAM에서, 페이딩에 대한 정보는 파일럿 심볼의 보간에 의하여 얻어진다. 오차의 평균전력을 최소화하는 보간필터를 사용하여 필터의 탭수, 파일럿 심볼프레임 주기, 도플러 주파수가 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 비선형 전력증폭기 AB, B, C급의 AM/AM, AM/PM 특성을 성능분석에 고려하였다. 비선형 보상기술인 Cartesian Feedback Loop (CFB) 이용하여 AWGN 채널과 Rayleigh 페이딩 채널에서 비선형 전력증폭기 종류에 따른 성능변화를 나타내었다.
최근 60GHz 대역의 millimeter wave 를 이용하는 통신 시스템에 관한 연구가 활발히 진행되고 있으며 새롭게 정의된 57~64GHz의 ISM 대역에 대한 관심이 집중되고 있다. 국내를 비롯한 미국, 일본, 유럽 등에서도 millimeter wave 를 이용하는 근거리 통신에 대한 연구가 진행 중이다. 그 중 IEEE 802.15.3c 표준화는 근거리에서 높은 전송 속도를 지원하기 위해 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식의 시스템을 제안하고 있다. 하지만 OFDM 방식은 PAPR (Peak-to-Average Power Ratio) 이 발생하는 문제점을 가지고 있으며, PAPR 문제는 신호가 A/DC와 D/AC 그리고 전력 증폭기와 같은 비선형 소자를 통과할 때 심각한 왜곡을 발생시켜 전송 시스템의 성능이 저하된다. 본 논문에서는 PAPR 문제를 해결하기 위하여 Sine Soft Clipping (SSC) 기법을 제안하고, SAW (Surface Acoustic Wave) Filter와 전력 증폭기를 적용하여 IEEE 802.15.3c OFDM WPAN 전송 시스템의 PAPR, CCDF, PSD, BER 성능을 분석하였다.
반도체 광증폭기에 기반을 둔 이득포화특성을 이용하여 XOR, AND, OR 논리 게이트를 동시에 구현하는 다기능 전광 논리소자를 설계하고 구현하였다. 상용화된 프로그램인 VPI Component $Maker^{TM}$을 사용하여 시뮬레이션을 수행하였고 10 Gbit/s의 입력 신호를 사용하여 XOR, AND, OR 논리동작을 동시에 구현하는 다기능 전광 논리소자를 구현하였다.
최근 고체 레이저 출력측에 비선형 광학재료를 설치하여 적외선에서 자외선에 이르기까지 넓은 대역의 파장을 가진 레이저광이 요구된다. 비선형 광학소자는 고조파발생기와 파라메터 발생기와 같은 레이저원을 이용한 주파수 전 영역까지 확장 할 수가 있다. 주파수 변환은 고전력 레이저를 이용한 확장기술에 많이 이용하고있다. 새로운 각 주파수 대역에서 광학 매개체의 비선형 광학의 응답 등을 이용할 수가 있다. 이러한 과정들은 자외선영역에서 적외선까지 고전력 방사발생을 이용할 수가 있다. 광학 파라메터발생기와 증폭기는 저주파수에서 2가지 파장 등을 발생한다. 싱글 주파수원으로부터 발생하여 몇몇의 경우에는 가시광선 영역에서 거의 자외선 영역까지 이용할 수가 있다. 결과적으로 녹색광을 얻기 위해서, 펄스형Nd:YAG 레이저는 다단펄스 포밍회로를 이용하였고 비선형광학(KTP)소자를 채택하여 적용하였다. 따라서 본 연구에서는 펄스 중첩법을 이용하여 기본파로서 직접 설계 제작 후 SHG 장치를 장착하여 녹색광을 얻고 각 중첩 메쉬에 같은 에너지를 인가했을 때의 레이저 출력과 녹색광 출력간의 상관관계와 메쉬 수에 따른 변환효율을 조사하였다.
상호변조왜곡은 원신호의 S/N도 악화시키고 인접채널에도 간섭 영향을 미친다. 상호변조왜곡은 전력증폭기의 비선형 특성에 의해서 주로 발생된다. 비선형 특성을 갖는 전력증폭기가 메모리 효과를 갖는다면 전력증폭기에서 발생되는 상호변조왜곡은 다양하고 복잡한 형태로 발생된다. 상호변조왜곡을 개선하는 방법으로 전치왜곡기가 주로 사용된다. 전치왜곡기의 성능을 충분하게 활용하기 위해서는 전력증폭기가 갖는 메모리 효과를 줄여야 한다. 본 논문에서는 전력증폭기에서 발생하는 메모리 효과를 줄이기 위한 바이어스 회로의 설계 방법에 대해서 기술하였다. 메모리 효과를 줄이기 위해서 바이어스 회로는 신호에 대해서는 높은 임피던스를 가져야 하며, 포락선(변조신호)에 대해서는 낮은 임피던스를 가져야 한다. 더불어 신호의 2차 고조파에 대해서도 낮은 임피던스를 가져야 한다. 메모리 효과를 고려해서 설계한 바이어스 회로의 성능을 확인해 보기 위해서 170 ~ 220MHz에서 동작하는 전력증폭기를 설계 및 구현하였다. 전력증폭기에 적용한 바이어스 회로는 동작주파수 대역에서 큰 임피던스를 가지며, 포락선 신호와 신호의 2차 고조파에서는 낮은 임피던스를 갖는다. 성능 측정결과 비대칭적으로 발생되는 상호변조왜곡 성분이 3.7dB 개선됨을 알 수 있었다.
40 Gb/s 광 수신기용 클락 복원회로를 설계 및 제작하였다. 클락 복원회로는 전치 증폭기, 다이오드를 이용한 비선형 회로, 대역통과 필터, 클락 증폭기로 구성되어 있다. 40 Gb/s 클락 복원회로를 제작하기에 앞서 10 Gb/s 클락 복원회로를 제작, 측정하였다. 40 Gb/s 클락 복원회로에 -10 dBm의 40 Gb/s NRZ 신호를 입력하였을 때, 비선형 회로를 통과한 후에 40 GHz의 클락이 출력 전력 -20 dBm으로 복원되었다. 비선형 회로를 통과하여 복원된 클락은 협대역 필터를 통과하고, 증폭되게 된다. 제작된 클락 복원회로는 클락의 지터를 감소시키고, 더욱 안정화 시키기 위하여 위상 동기 회로의 입력으로 사용되게 된다.
본 논문은 진행파관 증폭기의 비선형성을 줄이기 위해 새로운 전치 왜곡 방법을 제안하였다. 진행파관 증폭기의 비선형 전달 특성은 carrier complex power series를 이용하여 해석하였고, 이를 선형화하기 위한 전치 왜곡 선형화기의 전달 특성을 inverse complex power series로 해석하였다. Schottky 다이오드와 전송 선로 종단에 부착된 부하 저항을 반사형 구조로 만듦으로 전치 왜곡기의 비선형 왜곡 특성을 얻을 수 있었다. 제안된 선형화기를 적용하여 K-대역용 진행파관 증폭기의 AM-to-AM 및 AM-to-PM 특성 을 각각 -5.825 dB과 $-37.321^{\circ}$에서 0.786 dB과 $6.742^{\circ}$로 개선시켰다.
본 논문에서는 IMT2000 중계기용으로 1.88-1.98 ㎓ 대역 전력증폭기를 저 가격, 소형으로 개발하였다. 이 전력증폭기는 두 단으로 구성되어 있으며 초단은 P-HEMT (ATF-34143, 800 micron gate width, Agilent Technologies)를 사용하였으며, 종단은 GaAs FET(EFA240D-SOT89, 2400 micron gate width, Excelics Semiconductor)를 사용하였다. 개발된 전력 증폭기는 전체 주파수 대역인 1880-1980 ㎒에서 이득이 29.5㏈, 1㏈ gain compression point는 29.5dBm, 3rd order intercept point(OIP3)는 42dBm 그리고 입출력 return loss는 -10㏈/-l2㏈ 이다. 본 연구에서는 이 전력 증폭기를 설계하기 위하여 각 소자의 비선형 모델을 사용하여 전력증폭기의 여러 가지 비선형 특성을 설계할 수 있었으며, 이 전력 증폭기의 크기는 42(L) x 34(W) mm으로 소형화가 가능하였다.
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템은 다수 반송파 전송의 특수한 형태로 주파수 선택적 페이딩이나 협대역 간섭에 대한 강건함이 증가하기 때문에 차세대 무선 광대역 통신 시스템의 전송 방식으로 큰 관성을 받고 있다. 하지만 출력 신호의 크기가 Rayleigh 분포를 갖기 때문에 무선 통신 환경에서 TWTA (Traveling Wave Tube Amplifier)와 같은 고출력 증폭기 (High Power Amplifier; HPA)의 비선형 특성으로 인하여 단일 반송파 전송 방식보다 심각한 비선형 왜곡이 발생하게 된다. 본 논문에서는 HPA의 비선형성에 의한 비선형 왜곡을 보상하기 위해 SCPWL (Simplicial Canonical Piecewise-Linear) 모델 기반의 새로운 디지털 사전왜곡기를 제안한다. 제안된 사전왜곡기의 성능평가를 위해 AWGN (Additive White Gaussian Noise) 채널 하에서 16-QAM과 64-QAM 변조 방식을 이용하고, 1024-point FFT/IFFT로 구현된 OFDM 시스템에서 다양한 실험을 실시하였다. 모의실험 결과, HPA에 의해 발생하는 비선형 왜곡을 효과적으로 보상함으로써 우수한 성능 향상이 있음을 확인하였다.
Journal of electromagnetic engineering and science
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제12권4호
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pp.290-292
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2012
This paper proposes a setup for a best multisine design method that uses a time-domain optimization. The method is based on minimization of the time-domain error, so its resulting multisine has a very accurate ACLR estimation. This is because its probability distribution and sample-to-sample correlation are close to those of the original signal, which are crucial for the testing of nonlinear power amplifiers. In addition, a hyperbolic-tangent function is introduced to control the ripple of tone magnitudes within signal bandwidth. For the verification, multisines were generated and compared for many aspects such as normalized error, in-band ripple, and ACLR estimation. Test results with different numbers of tones provide supporting evidence that the suggested multisine design has better ripple suppression, by up to 7 dB, and better accuracy, by up to 0.2 dB, when compared to the conventional method. The accuracy of the ACLR was improved by about 5 dB when the number of tones was 4. The suggested method improves the ACLR estimation performance of multisine testing due to its closer resemblance to the target modulation signal.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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