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KR20050052556A - Multipath power amplifier using hybrid combiner - Google Patents

Multipath power amplifier using hybrid combiner Download PDF

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Publication number
KR20050052556A
KR20050052556A KR1020030085721A KR20030085721A KR20050052556A KR 20050052556 A KR20050052556 A KR 20050052556A KR 1020030085721 A KR1020030085721 A KR 1020030085721A KR 20030085721 A KR20030085721 A KR 20030085721A KR 20050052556 A KR20050052556 A KR 20050052556A
Authority
KR
South Korea
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signal
digital
power amplifier
output
signal output
Prior art date
Application number
KR1020030085721A
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Korean (ko)
Inventor
이성훈
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020030085721A priority Critical patent/KR20050052556A/en
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/24Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
    • H04B7/26Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile

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  • Signal Processing (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

본 발명은 기저 대역 디지털 전치 왜곡을 이용하는 전력 증폭기에 있어서, 제 1 및 제 2 입력 신호를 디지털 기저 대역에서 결합하여 출력하는 하이브리드 결합기와, 상기 하이브리드 결합기로부터 출력되는 디지털 입력 신호의 비선형 왜곡 특성과 반대의 특성을 가지도록 왜곡하고, 이를 전력 증폭기에 따른 에러 신호에 대해 보상하여 출력하는 디지털 전치 왜곡기와, 상기 디지털 전치 왜곡기로부터 출력되는 다중 경로의 신호를 각각 RF 주파수 대역으로 변조하기 위한 상향 변조부와, 상향 변조된 다중 경로의 신호들을 각각 증폭하기 위한 전력 증폭부와, 상기 증폭부로부터 출력되는 신호의 샘플을 위한 피드백 하향 변조부와, 상기 경로별 신호의 분리를 위한 하이브리드 분리기로 구성됨을 특징으로 한다. The present invention provides a power amplifier using baseband digital predistortion, comprising: a hybrid combiner for combining and outputting a first and a second input signal in a digital baseband, and a nonlinear distortion characteristic of a digital input signal output from the hybrid combiner; A digital predistorter for distorting the signal to compensate for the error signal according to the power amplifier, and an up-modulator for modulating the multipath signals output from the digital predistorter to the RF frequency band, respectively And a power amplifier for amplifying the up-modulated multipath signals, a feedback down-modulator for sampling the signal output from the amplifier, and a hybrid separator for separation of the signals for each path. It is done.

Description

하이브리드 결합기를 이용한 다중 경로 전력 증폭기{Multipath Power Amplifier using Hybrid Combiner} Multipath Power Amplifier using Hybrid Combiner

본 발명은 디지털 기저 대역 전치 왜곡 기술을 사용하는 전력 증폭기에 관한 것으로, 특히 한 개 이상의 송신 경로가 필요한 경우에 다중 경로의 전력 증폭단을 구현하는 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a power amplifier using a digital baseband predistortion technique, and more particularly, to an apparatus and method for implementing a multipath power amplifier stage in the case where more than one transmission path is required.

무선 이동 통신 환경에서 갈수록 고갈되는 주파수 자원의 효과적인 사용을 위해 무엇보다 중요한 문제인 주파수 효율(spectral-efficiency)을 높이기 위해 M-PSK 및 M-QAM등의 선형변조(Linear Modulation)가 필요하다. Linear modulation such as M-PSK and M-QAM is required to increase spectral-efficiency, which is the most important problem for effective use of frequency resources, which are increasingly exhausted in a wireless mobile communication environment.

일반적으로, 고전력증폭기는 고주파신호를 증폭하여 기지국으로부터 공중으로 전달하는 중요한 부분으로, 전체 시스템의 비선형성에 가장 크게 영향을 미치는 부분이다.In general, high power amplifiers are an important part of amplifying high frequency signals and transmitting them from the base station to the air, and are the parts that most influence the nonlinearity of the entire system.

이러한 전력증폭기의 비선형 특성을 개선시키는 방법에는 피드 포워드(Feed Forward)방식, 엔벌로프 피드백(Envelope Feedback)방식, 전치왜곡(Predistortion)방식 등이 있는데, 이 중에서 성능에 비해 가격이 가장 저렴하고 보다 넓은 대역폭에서도 동작하는 선형화방식인 전치 왜곡 방식이 많이 사용된다.The methods for improving the nonlinear characteristics of the power amplifier include a feed forward method, an envelope feedback method, and a predistortion method. Among them, the price is the lowest and wider than the performance. The predistortion method, which is a linearization method that also works in bandwidth, is widely used.

상기 전치왜곡방식은, 전력증폭기의 비선형 왜곡특성과 반대로 입력신호를 미리 왜곡시켜 대전력증폭기의 입력으로 제공함으로써 선형성을 개선시키는 방법으로 베이스밴드에서 구현할 수 있어 전체 시스템의 크기와 효율을 향상시킬 수 있는 선형화 구조이다.The predistortion method can be implemented in the baseband by improving the linearity by distorting the input signal in advance and providing the input signal to the input of the large power amplifier, as opposed to the nonlinear distortion characteristic of the power amplifier, thereby improving the size and efficiency of the entire system. Linearization structure.

상기 디지털 전치 왜곡 기술은 전치 신호 발생을 무선 주파수(Radio Frequency) 또는 기저 대역단에서 하는가에 따라 RF DPD 또는 기저대역 DPD로 구분될 수 있다.The digital predistortion technique may be classified into an RF DPD or a baseband DPD according to whether the pre-signal generation is performed at a radio frequency or a baseband stage.

여기서는, 디지털 베이스 밴드단에서 전치 왜곡신호 발생을 하는 베이스밴드 DPD에서의 동작을 살펴보기로 한다.Here, the operation of the baseband DPD generating the predistortion signal in the digital baseband stage will be described.

도 1을 참조하면, 입력된 디지털 신호에 대하여 전력 증폭기의 비선형 특성에 대한 기본적인 데이터에 의한 왜곡 신호를 디지털 처리(100)를 통해 발생시키고, 디지털 아날로그 변환기 DAC(110) 및 업 컨버터(120)를 통하여 무선 주파수로 변환하고, 전력 증폭기(140)에서 신호를 증폭하게 되며, 이때 발생된 출력신호를 결합기를 통하여 샘플링(sampling)하여 피드백 경로(Feedback path)를 통하여 기저대역 신호로 하향 변조한다. Referring to FIG. 1, a digital signal 100 generates a distortion signal based on basic data on a nonlinear characteristic of a power amplifier with respect to an input digital signal, and generates a digital analog converter DAC 110 and an up converter 120. By converting to a radio frequency through the power amplifier 140, and amplifying the signal, the output signal is sampled through a combiner (sample) and down-modulated into a baseband signal through a feedback path (Feedback path).

하향 변조된 디지털 신호를 입력되는 디지털 신호와 비교하여 그 차이를 보상할 수 있도록 송신 경로(Transmit path)의 디지털 신호를 왜곡하게 된다. The digital signal in the transmit path is distorted so that the down-modulated digital signal is compared with the input digital signal to compensate for the difference.

이러한 과정을 반복하여 수행하므로서 최초의 디지털 시그널(Pure Digital Signal)과 전력 증폭기의 출력 신호가 이상적으로 같은 상태가 되도록 한다.By repeating this process, the original digital signal and the output signal of the power amplifier are ideally in the same state.

한편, 이동통신 시스템과 같이 안테나로 무선 신호를 방사하여 통신을 수행하는 방식에서는 안테나의 패턴에 따라 옴니(Omni) 또는 섹터(Sector) 형태로 구분할 수 있다. 옴니 시스템(Omni System)의 경우 360 도의 방사 패턴을 갖는 안테나가 사용되므로 송신 신호는 1개의 경로만이 필요하게 된다. Meanwhile, in a method of performing communication by radiating a radio signal with an antenna as in a mobile communication system, it may be classified into omni or sector according to an antenna pattern. In the Omni system, since an antenna having a 360 degree radiation pattern is used, only one path is required for a transmission signal.

하지만, 섹터 형상의 경우에는 안테나 패턴에 따라 3 Sector(120 도),6 sector(60도)등으로 구분되면 각 섹터별로 송신 경로가 필요하게 된다. 이러한 섹터 형상의 시스템의 경우 시스템 설치시에 섹터별로 무선 유닛(Radio Unit), 특히 전력 증폭기와 같은 고가의 부품이 필요하게 된다.However, in the case of a sector shape, if three sectors (120 degrees) and 6 sectors (60 degrees) are classified according to the antenna pattern, a transmission path is required for each sector. In the case of such a sector-type system, expensive components such as a radio unit, in particular, a power amplifier, are required for each sector during system installation.

즉, 이동 통신 시스템의 경우에서 시스템의 성능 개선을 위해서는 1 섹터 또는 3 섹터, 6 섹터 등의 다중 경로로 송수신을 하게 되고, 이때에 각 송신 경로는 기저 대역(Baseband)의 신호를 상향 변조하여 증폭하여 주는 전력 증폭기가 필요하게 된다. That is, in the case of a mobile communication system, in order to improve the performance of the system, transmission and reception are performed by multiple paths such as 1 sector, 3 sectors, 6 sectors, etc. At this time, each transmission path is amplified by modulating the baseband signal upwardly. A power amplifier is needed.

도 1은 상술한 바와 같은 복수개의 경로들을 가지는 송신 시스템의 구성도의 일 예를 도시한 것으로, 도 1에는 경로가 두개인 것으로 도시되었다. FIG. 1 illustrates an example of a configuration diagram of a transmission system having a plurality of paths as described above, and FIG. 1 illustrates two paths.

그러나, 상술한 바와 같은 다중 경로가 필요한 시스템에 사용되는 전력 증폭기는 각각의 송신 경로에 전력 증폭기가 필요하므로, 초기 설치시의 각 파워 앰프(Power Amp)에 사용되는 전원 및 다운 컨버터(Upconverter), 디지털 프로세싱부(digital processing)등의 회로 및 소자가 중복되어 사용되게 되므로 인하여 재료비가 상승된다는 단점이 있다. However, since the power amplifier used in the system that requires the multipath as described above requires a power amplifier in each transmission path, the power supply and downconverter used for each power amplifier at initial installation, There is a disadvantage in that the material cost is increased because circuits and elements such as digital processing are overlapped and used.

따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 하나의 전력 증폭기를 이용하여 하나 또는 다중 경로에 사용하여 재료비를 절감할 수 있는 송신 장치를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention for solving the above problems is to provide a transmission apparatus that can reduce the material cost by using one power amplifier in one or multiple paths.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기저 대역 디지털 전치 왜곡을 이용하는 전력 증폭기에 있어서, 제 1 및 제 2 입력 신호를 디지털 기저 대역에서 결합하여 출력하는 하이브리드 결합기와, 상기 하이브리드 결합기로부터 출력되는 디지털 입력 신호의 비선형 왜곡 특성과 반대의 특성을 가지도록 왜곡하고, 이를 전력 증폭기에 따른 에러 신호에 대해 보상하여 출력하는 디지털 전치 왜곡기와, 상기 디지털 전치 왜곡기로부터 출력되는 다중 경로의 신호를 각각 RF 주파수 대역으로 변조하기 위한 상향 변조부와, 상향 변조된 다중 경로의 신호들을 각각 증폭하기 위한 전력 증폭부와, 상기 증폭부로부터 출력되는 신호의 샘플을 위한 피드백 하향 변조부와, 상기 경로별 신호의 분리를 위한 하이브리드 분리기로 구성됨을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a power amplifier using baseband digital predistortion, comprising: a hybrid combiner for combining and outputting first and second input signals in a digital baseband, and a digital output from the hybrid combiner. A digital predistorter that distorts the signal to have a characteristic opposite to that of the nonlinear distortion, and compensates for an error signal according to a power amplifier, and outputs a multipath signal output from the digital predistorter, respectively, at an RF frequency An uplink modulator for modulating the band, a power amplifier for amplifying the up-modulated multipath signals, a feedback downlink modulator for samples of signals output from the amplification section, and separation of signals for each path Characterized in that composed of a hybrid separator for.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 상세 동작 및 구조에 대하여 상세히 설명한다. 도면들 중 참조번호들 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.Hereinafter, the detailed operation and structure of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that reference numerals and like elements among the drawings are denoted by the same reference numerals and symbols as much as possible even though they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 발명은 하이브리드 결합기의 구조를 이용하여, 송신 시스템에서 하나의 하향 변조부와 디지털 전치 왜곡기만으로도 다중 경로로 신호를 송신할 수 있도록 제안한다.The present invention proposes to use a structure of a hybrid combiner to transmit a signal in a multipath with only one downlink modulator and a digital predistorter in a transmission system.

그러면, 우선 일반적인 하이브리드 결합기의 구조를 도 2를 참조하여 살펴보기로 한다. First, the structure of a general hybrid coupler will be described with reference to FIG. 2.

도 2를 참조하면, 제 1 입력과 제 2 입력 신호를 결합하여 신호를 출력시키는 결합기(200)와, 상기 결합기(200)로부터 출력되는 신호를 증폭하여 출력시키는 제 1 및 제 2 증폭기(210, 220)와, 상기 제 1 및 제 2 증폭기(210, 220)로부터 출력되는 신호를 분리시켜 상기 제 1 입력 신호 및 제 2 입력 신호만의 출력 신호로 출력하는 분리기(230)로 구성된다.Referring to FIG. 2, a combiner 200 which combines a first input and a second input signal and outputs a signal, and first and second amplifiers 210 which amplify and output a signal output from the combiner 200. And a separator 230 that separates the signals output from the first and second amplifiers 210 and 220 and outputs the output signals of only the first input signal and the second input signal.

상술한 바와 같은 하이브리드 결합기에서 제 1 입력 포트로 입력된 신호는 90도 위상 변이되고, 상기 제 2 입력 포트를 통해 입력되는 신호와 결합되어 상기 결합기(200)의 제 2 출력 포트를 통해 출력되고, 상기 제 2 입력 포트를 통해 입력되는 신호는 90 위상 변이되어, 상기 제 1 입력 포트로 입력된 신호와 결합되어 결합기(200)의 제 1 출력 포트로 출력된다. In the hybrid combiner as described above, the signal input to the first input port is 90 degrees out of phase shift, is combined with the signal input through the second input port and output through the second output port of the combiner 200, The signal input through the second input port is 90 phase shifted, combined with the signal input to the first input port, and output to the first output port of the combiner 200.

상기 결합기(200)의 제 1 및 제 2 출력 포트를 통해 출력된 신호는 상기 제 1 증폭기 및 제 2 증폭기를 통해 증폭되어 상기 분리기(230)의 제 1 및 제 2 입력 포트로 입력된다. Signals output through the first and second output ports of the combiner 200 are amplified through the first and second amplifiers and input to the first and second input ports of the separator 230.

상기 분리기(230)의 제 1 입력 포트로 입력된 신호는 90 위상 변이되어 상기 제 2 입력 포트를 통해 입력되는 신호와 결합되어 출력되는데, 상기 제 2 입력 포트를 통해 입력된 신호는 상쇄되어 제 1 입력포트로 입력된 신호의 출력값만이 출력된다. The signal inputted to the first input port of the separator 230 is output by being phase shifted by 90 degrees and combined with the signal inputted through the second input port. Only the output value of the signal input to the input port is output.

상기 분리기(230)의 제 2 입력 포트로 입력된 신호는 90도 위상 변이되어 상기 제 1 입력 포트를 통해 입력되는 신호와 결합되어 출력되는데, 이때, 상기 결합기(200)에서 결합된 제 2 입력 포트의 신호가 제거되어 출력된다. The signal input to the second input port of the separator 230 is output by being phase shifted by 90 degrees and combined with the signal input through the first input port. In this case, the second input port coupled by the combiner 200 is output. Signal is removed and output.

상기와 같은 하이브리드 결합기는 다음과 같은 이점이 있다. Such a hybrid coupler has the following advantages.

즉, 제 1 입력 신호로 10 W의 전력이 입력되고, 제 2 입력 신호로 60 W의 입력 신호가 입력될 경우, 증폭기의 용량에 차이가 생기게 된다. 따라서, 상기 두 개의 입력 신호들을 결합하면, 동일한 입력 신호가 되어 증폭기의 용량을 늘릴 수 있다는 이점이 있다. That is, when 10 W of power is input to the first input signal and 60 W of input signal is input to the second input signal, a difference occurs in the capacity of the amplifier. Therefore, the combination of the two input signals, there is an advantage that the capacity of the amplifier can be increased by the same input signal.

본 발명은 상기와 같은 하이브리드 결합기의 원리를 이용하게 되는데, 증폭기의 앞단에 상기 결합기(200)에 상응하는 신호 결합기를 구비하고, 증폭기의 출력단에 상술한 바와 같은 분리기(230)를 구비하는 형태의 구성을 갖는다.  The present invention uses the principle of the hybrid coupler as described above, having a signal coupler corresponding to the coupler 200 at the front end of the amplifier, and having a separator 230 as described above at the output end of the amplifier. Has a configuration.

그러면, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 결합기를 이용한 전력 증폭기를 도시한 도면이다.3 illustrates a power amplifier using a hybrid coupler according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 제 1 및 제 2 입력 신호를 디지털 기저 대역에서 결합하여 출력하는 신호 결합기(300)와, 상기 신호 결합기(300)로부터 출력되는 디지털 입력 신호의 비선형 왜곡 특성과 반대의 특성을 가지도록 왜곡하고, 이를 전력 증폭기에 따른 에러 신호에 대해 보상하여 출력하는 디지털 전치 왜곡기(Digital Predistortion: DPD)(310)와, 상기 디지털 전치 왜곡기(310)으로부터 출력되는 다중 경로의 신호를 각각 RF 주파수 대역으로 변조하기 위한 상향 변조부(320)와, 상향 변조된 다중 경로의 신호들을 각각 증폭하기 위한 전력 증폭부(330)와, 상기 증폭부(330)으로부터 출력되는 신호의 샘플을 위한 피드백 하향 변조부(340)와, 상기 경로별 신호의 분리를 위한 하이브리드 분리기(350)로 구성된다.Referring to FIG. 3, the signal combiner 300 for combining and outputting the first and second input signals in a digital base band and the characteristics opposite to the nonlinear distortion characteristics of the digital input signal output from the signal combiner 300 are described. A digital predistortion (DPD) 310 and a multi-path signal output from the digital predistorter 310 to compensate for the error signal according to the power amplifier An uplink modulator 320 for modulating the RF frequency band, a power amplifier 330 for amplifying the up-modulated multipath signals, and feedback for samples of the signal output from the amplifier 330. A downlink modulator 340 and a hybrid separator 350 for separating the signal for each path.

상기 신호 결합기(300)는 상기 도 2에 도시된 하이브리드 결합(hybrid combining)기의 기능과 동일하나, 도 2의 하이브리드 결합기가 RF단의 주파수 영역에서 입력 신호 결합하던 것을 기저 대역에서 이루어지도록 구성된다. The signal combiner 300 is identical to the function of the hybrid combiner shown in FIG. 2, but is configured such that the hybrid combiner of FIG. 2 performs input signal combining in the frequency domain of the RF stage in a baseband. .

상기 디지털 전치 왜곡기(310)은 입력 신호와 출력 신호의 비교 및 디지털 신호의 왜곡 발생을 위해서는 많은 연산량과 룩업 데이터(Look Up table : 이하 LUT라 기재함)을 필요로 하게 되므로 큰 용량이어야 한다. 또한, 상기 디지털 전치 왜곡기(310)는 각 경로별로 스위칭된다.Since the digital predistorter 310 requires a large amount of computation and lookup data (hereinafter referred to as LUT) in order to compare the input signal and the output signal and generate distortion of the digital signal, the digital predistorter 310 needs to have a large capacity. In addition, the digital predistorter 310 is switched for each path.

상기 상향 변조부(320)는 하이브리드 결합기(300)으로부터 출력되는 다중 경로별로 대응하도록 생성되어, 상기 디지털 전치 왜곡되어 출력되는 신호를 각 경로별로 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환기(321a, 321b)와, 상기 디지털/아날로그 변환기(321a, 321b)에서 출력되는 아날로그 신호를 국부 발진기(323)로부터 출력되는 국부 발진 주파수 신호와 곱셈하여 주파수 상향 변환하는 업 컨버터(322a, 322b)와, 상기 업 컨버터(322a, 322b)의 출력 신호 중 특정 주파수 대역의 신호만을 필터링하는 제 1 및 제 2 밴드 패스 필터(324a, 324b)로 구성된다.The uplink modulator 320 is generated so as to correspond to each of the multiple paths output from the hybrid combiner 300, and converts the digital predistorted output signal into an analog signal for each path. 321b), up-converters 322a and 322b for multiplying the analog signals output from the digital / analog converters 321a and 321b with the local oscillation frequency signals output from the local oscillator 323 and up-converting the frequencies. The first and second band pass filters 324a and 324b filter only signals of a specific frequency band among the output signals of the converters 322a and 322b.

그리고, 상기 상향 변조부(320)는 상기 입력 신호가 하나의 경로를 통해서만 입력될 때, 전력 용량을 위해 전력을 분배하여 출력하는 하이브리드 결합기(325)가 더 구비된다. 그러나, 두개의 경로를 통해 신호가 입력될때, 상기 제 1 및 제 2 밴드 패스 필터(324a, 324b)로부터 출력되는 신호는 상기 하이브리드 결합기(325)를 통과한다. The uplink modulator 320 further includes a hybrid combiner 325 for distributing and outputting power for power capacity when the input signal is input through only one path. However, when a signal is input through two paths, the signal output from the first and second band pass filters 324a and 324b passes through the hybrid combiner 325.

상기 고전력 증폭부(330)는 두 개의 전력 증폭기로 구성되어, 각 경로들로부터 전송되는 신호들을 증폭하게 된다. 도 3을 참조하면, 각 전력 증폭기들은 상기 고전력 증폭부는 각각 하이브리드 결합기(325)를 통과하게 된다. The high power amplifier 330 is composed of two power amplifiers to amplify the signals transmitted from the respective paths. Referring to FIG. 3, each of the power amplifiers passes through the hybrid combiner 325.

상기 하향 변조부(340)는 이 각 경로의 증폭된 신호 중 하나를 한 개의 디지털 하향 변조부(340)로 전송하는 스위치부(341)과, 상기 스위치부(340)로부터 출력되는 신호를 증폭하는 증폭기(342)와, 상기 증폭기(342)로부터 출력되는 신호 중, 특정 주파수 대역의 신호만을 필터링하는 밴드 패스 필터(343)와, 상기 밴드 패스 필터(343)으로부터 출력되는 신호를 국부 발진기(345)로부터 출력되는 국부 발진 주파수 신호와 곱셈하여 주파수 하향 변환하는 다운 컨버터(344)와, 상기 다운 컨버터(344)로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 아날로그/디지털 변환기(346)와, 상기 아날로그/디지털 변환기로부터 출력되는 신호와 상기 디지털 전치 왜곡부(310)로부터 출력되는 신호를 비교하여 에러를 검출해내는 에러 검출부(347)로 구성된다. The downlink modulator 340 transmits one of the amplified signals of each path to one digital downlink modulator 340 and amplifies a signal output from the switch section 340. A local oscillator 345 receives an amplifier 342, a band pass filter 343 for filtering only signals of a specific frequency band among the signals output from the amplifier 342, and a signal output from the band pass filter 343. A down converter 344 for multiplying the local oscillation frequency signal outputted from the apparatus by frequency down-conversion, an analog / digital converter 346 for converting the analog signal output from the down converter 344 into a digital signal, and outputting the digital signal; The error detector 347 detects an error by comparing the signal output from the analog-to-digital converter with the signal output from the digital predistorter 310.

상기 아날로그/디지털 변환기(346)의 경우, 주 신호 및 왜곡 발생 성분을 모두 샘플링할 수 있도록 설계하여야 하며, 고품질의 부품이 사용되어야 한다.In the case of the analog-to-digital converter 346, the main signal and the distortion generating component should be designed to sample both, and high quality components should be used.

하이브리드 분리기(350)는 도 2에 도시된 하이브리드 분리기의 동작과 동일하다. Hybrid separator 350 is identical to the operation of the hybrid separator shown in FIG.

본 발명의 실시 예는 상술한 바와 같이, 섹터 형상의 시스템에서 사용되는 기저대역 (Baseband) DPD의 기술을 이용한 전력 증폭기를 구현하는 방법으로 피드백 하향 변조기(340)와 디지털 전치 왜곡기(347)를 공용하는 것이며, 그 동작을 설명하기로 한다.As described above, the embodiment of the present invention provides a method for implementing a power amplifier using a baseband DPD technique used in a sector-type system, and using the feedback down modulator 340 and the digital predistorter 347. It is common, and its operation will be described.

다수의 입력신호는 하이브리드 결합기(300)를 통하여 신호 결합되고, 상기 결합된 신호를 필요한 경로의 수만큼의 디지털/아날로그 변환기(321a, 321b) 및 상향 변조기(322a, 322b)를 통해 무선 주파수로 변환되고, 각 증폭기(331, 332)를 통해 증폭된다. A plurality of input signals are signal-coupled through the hybrid combiner 300, and converts the combined signal into radio frequency through the digital / analog converters 321a and 321b and up-modulators 322a and 322b as many times as necessary. And amplified by the respective amplifiers 331 and 332.

상기 각 경로의 증폭된 신호는 스위칭부(340)에 의해 스위칭되어, 한 개의 디지털 하향 변조기(FB1)를 통하여 디지털 전치 왜곡기(310)로 전송된다. The amplified signal of each path is switched by the switching unit 340 and transmitted to the digital predistorter 310 through one digital down modulator FB1.

이때 각 경로에 대한 샘플링 신호와 송신 경로의 각 샘플링 신호를 비교(A 신호 및 F신호 , B 신호 및 G신호)하게 되고, 디지털 전치 왜곡된 신호로 업데이트하여 준다. At this time, the sampling signal for each path and each sampling signal of the transmission path are compared (A signal, F signal, B signal, and G signal), and the digital predistorted signal is updated.

즉, 각 경로에 대한 디지털 전치 왜곡기(310)에 의한 왜곡 신호 성분을 스위칭하여 디지털 아날로그 변환기(321a, 321b)로 전달하게 되므로 두 경로(Tx Path 1,2)에 대하여 각각의 디지털 전치 왜곡 회로처럼 동작되게 된다.That is, since the distortion signal components of the digital predistorter 310 for each path are switched and transmitted to the digital analog converters 321a and 321b, the digital predistortion circuits for the two paths Tx Path 1 and 2 are respectively provided. Will work as

이러한 동작을 통하여 증폭된 신호는 신호 분리기(Signal Separator)(350)를 통하여 Output 1, Output2로 분리되어 출력된다. 즉, 전력 증폭기에서는 두 입력 신호(Input 1,Input2)가 결합된 상태로 증폭되어진다. 또한, Output1, 2의 신호를 완전히 분리하기 위하여 신호 결합기(Signal Combiner)(300)에는 위상 보상기를 추가하여 구현상의 송신 경로 1, 2의 차이 및 분리기(Separator)(350)의 차이를 보상할 수 있도록 한다. The signal amplified through this operation is separated into Output 1 and Output 2 through a signal separator 350 and output. That is, in the power amplifier, the two input signals Input 1 and Input 2 are amplified in a combined state. In addition, a phase compensator may be added to the signal combiner 300 to completely separate the signals of the outputs 1 and 2 to compensate for the difference between the transmission paths 1 and 2 in the implementation and the difference between the separators 350. Make sure

또한 시스템 용량을 증가시키기 위하여 추가적인 출력이 필요한 경우에는 도 3의 C와 같이 입력 1을 신호 결합기(Signal combiner)(300)를 거치지 않고 통과하도록 하여 송신 경로 1을 이용하여 상향 변조를 하게 된다. 이 때 출력단의 분리기에 대한 보상을 위하여 도 3의 E와 같이 하이브리드 결합기를 이용하여 송신 경로 1의 신호를 각 전력 증폭단(Power Amplifier 1,2)으로 전송한다. 이때는 디지털 전치 왜곡기를 위한 최종 출력의 검출은 I에서 하게 되며, 에러 검출부(357)에서는 A 신호와 I신호를 비교하게 된다. In addition, when additional output is required to increase system capacity, input 1 is passed through the signal combiner 300 as shown in C of FIG. 3 to perform up-modulation using the transmission path 1. At this time, to compensate for the separator of the output stage, the signal of the transmission path 1 is transmitted to each of the power amplifier stages (Power Amplifier 1,2) by using the hybrid coupler as shown in E of FIG. In this case, the final output of the digital predistorter is detected at I, and the error detector 357 compares the A signal with the I signal.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 두 개 이상의 경로를 갖는 시스템 구조에서 하이브리드 결합 기술을 이용하여 선형화를 위한 디지털 프로세싱 블록의 하향 변조기를 공용으로 사용하므로 인하여 재료비에 대한 절감 효과가 있다. 또한 시스템의 증설을 위하여 큰 출력이 필요하게 되면 하나의 경로를 사용할 수 있는 구조가 되어, 두 배가 큰 전력을 사용할 수 있다는 이점이 있다.As described above, according to the present invention, a downlink modulator of a digital processing block for linearization is commonly used in a system structure having two or more paths, thereby reducing the material cost. In addition, when a large output is required for the expansion of the system, it is possible to use a single path, which has the advantage of using twice as much power.

도 1은 종래 기술에 따른 2개의 경로를 가지는 송신 시스템의 구성도,1 is a block diagram of a transmission system having two paths according to the prior art;

도 2는 일반적인 하이브리드 결합기의 구성도,2 is a block diagram of a typical hybrid coupler,

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 결합기를 이용한 다중 경로 전력 증폭기의 구성도. 3 is a block diagram of a multi-path power amplifier using a hybrid coupler according to an embodiment of the present invention.

Claims (4)

기저 대역 디지털 전치 왜곡을 이용하는 전력 증폭기에 있어서, In a power amplifier using baseband digital predistortion, 제 1 및 제 2 입력 신호를 디지털 기저 대역에서 결합하여 출력하는 하이브리드 결합기와, A hybrid combiner for combining and outputting the first and second input signals in a digital baseband, 상기 하이브리드 결합기로부터 출력되는 디지털 입력 신호의 비선형 왜곡 특성과 반대의 특성을 가지도록 왜곡하고, 이를 전력 증폭기에 따른 에러 신호에 대해 보상하여 출력하는 디지털 전치 왜곡기와, A digital predistorter for distorting the digital input signal outputted from the hybrid combiner to have a characteristic opposite to that of the nonlinear distortion, and compensating for the error signal according to the power amplifier and outputting the compensating signal; 상기 디지털 전치 왜곡기로부터 출력되는 다중 경로의 신호를 각각 RF 주파수 대역으로 변조하기 위한 상향 변조부와, An uplink modulator for modulating a multipath signal output from the digital predistorter into an RF frequency band, respectively; 상향 변조된 다중 경로의 신호들을 각각 증폭하기 위한 전력 증폭부와, A power amplifier for amplifying the up-modulated multipath signals, respectively; 상기 증폭부로부터 출력되는 신호의 샘플을 위한 피드백 하향 변조부와, A feedback down modulator for sampling the signal output from the amplifier; 상기 경로별 신호의 분리를 위한 하이브리드 분리기로 구성됨을 특징으로 하는 상기 장치. The apparatus, characterized in that consisting of a hybrid separator for separation of the signal for each path. 제 1항에 있어서, 상기 하이브리드 결합기는 The method of claim 1, wherein the hybrid coupler 기저 대역에서 입력 신호를 결합하는 것을 특징으로 하는 상기 장치. And said input signal combines at baseband. 제 1항에 있어서, 상기 디지털 전치 왜곡기는 The digital predistorter of claim 1, wherein 입력 신호의 각 경로별로 스위칭되는 것을 특징으로 하는 상기 장치. The device as claimed in claim 1, wherein the device is switched for each path of the input signal. 제 1항에 있어서, 상기 피드 하향 변조부는 The method of claim 1, wherein the feed down modulator 각 경로의 증폭된 신호 중 하나를 한 개의 디지털 하향 변조부로 전송하는 스위치부와, A switch unit for transmitting one of the amplified signals of each path to one digital down-modulator; 상기 스위치부로부터 출력되는 신호를 증폭하는 증폭기와, An amplifier for amplifying the signal output from the switch unit; 상기 증폭기로부터 출력되는 신호 중, 특정 주파수 대역의 신호만을 필터링하는 밴드 패스 필터와, A band pass filter for filtering only signals of a specific frequency band among the signals output from the amplifier; 상기 밴드 패스 필터로부터 출력되는 신호를 국부 발진기로부터 출력되는 국부 발진 주파수 신호와 곱셈하여 주파수 하향 변환하는 다운 컨버터와, A down converter multiplying the signal output from the band pass filter with a local oscillation frequency signal output from a local oscillator to down-convert the frequency; 상기 다운 컨버터로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 아날로그/디지털 변환기와, An analog / digital converter for converting an analog signal output from the down converter into a digital signal and outputting the digital signal; 상기 아날로그/디지털 변환기로부터 출력되는 신호와 상기 디지털 전치 왜곡부로부터 출력되는 신호를 비교하여 에러를 검출해내는 에러 검출부로 구성됨을 특징으로 하는 상기 장치. And an error detector for detecting an error by comparing the signal output from the analog / digital converter with the signal output from the digital predistorter.
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