THE JOURNAL OF KOREAN INSTITUTE OF ELECTROMAGNETIC ENGINEERING AND SCIENCE. 2017 Dec.; 28(12), 948โผ953.
http://dx.doi.org/10.5515/KJKIEES.2017.28.12.948ISSN 1226-3133 (Print)โคISSN 2288-226X (Online)
948
โ . ์ ๋ก
๊ธฐ์กด 4G LTE ๋๋น ๋ฐ์ดํฐ ์ฉ๋์ ์ฝ 1,000๋ฐฐ ๋ง๊ณ ์๋๋ 200๋ฐฐ ๋น ๋ฅธ ์ฐจ์ธ๋ ์ด๋ํต์ ์ธ 5G ๊ธฐ์ ์ ๋ํ ์ฐ
๊ตฌ๊ฐ ์ด์ด์ง๋ ๊ฐ์ด๋ฐ, ์ด๋ฌํ ์ด๊ณ ์ ํต์ ์ ์ํ ์ ๋ ฅ์ฆํญ๊ธฐ์ ํจ์จ์ฑ์ ๋์ด๊ธฐ ์ํ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ์งํ๋๊ณ ์๋ค[1]. HPA(High Power Amplifier)์ ํจ์จ์ฑ์ ๋์ด๊ธฐ ์ํด ์ต๋์ถ๋ ฅ ์ ๋ ฅ์ ์ป์ ๋, HPA์ ๋์์ ์ ํฌํ ์์ญ ๊ทผ์ฒ์
16-QAM ์์คํ ์์ HPA ๋น์ ํ์ฑ์ ๋ณด์ํ๊ธฐ ์ํ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ์ ์ค๊ณ ๋ฐ ์ฑ๋ฅ ํ๊ฐ
Design and Performance Evaluation of Predistorter to Compensate HPA Nonlinearity in 16-QAM System
์ฅ ๊ฒฝ ์โค์ ํฅ ๊ท
Kyeongsoo JangโคHeung-Gyoon Ryu
์ ์ฝ
์ด๊ณ ์ ํต์ ์ ์ํด HPA(High Power Amplifier)๋ฅผ ์ฌ์ฉํ ๋, HPA์ ๋น์ ํ ํน์ฑ์ ์ ๋ ฅ ํจ์จ ๋ฐ BER(Bit Error Rate) ์ฑ๋ฅ๋ฐ์คํํธ๋ผํจ์จ๋ฑ์์ดํ์ํค๋์์ธ์ด๋๋ค. ์ด๊ณ ์ํต์ ์์ํ์ถฉ๋ถํ์ก์ ์ ๋ ฅ์์ป๊ธฐ์ํด์๋ HPA์์ฌ์ฉ์ด ๋ถ๊ฐํผํ๋ฏ๋ก ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ฌ HPA์ ๋น์ ํ์ฑ์ ๋ณด์์์ผ์ค ํ์๊ฐ ์๋ค. ๋ณธ ๋ ผ๋ฌธ์์๋ HPA์ ๋น์ ํ์ฑ์๋ณด์ํด์ฃผ๊ธฐ ์ํ ์ฉ๋์ ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ๋ฅผ HPA์ ์๋จ์ ์ฌ์ฉํ์ฌ ๋น์ ํ ์๊ณก์ ๋ณด์ํ์ฌ, ์ด๋ฅผ ์ฑ์ข๋, ์คํํธ๋ผ, BER ์ฑ๋ฅ ๋ฑ์ผ๋ก ๋น๊ตํ์ฌ ๋ถ์ํ์๋ค. ์๋ฎฌ๋ ์ด์ ๊ฒฐ๊ณผ, ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ฌ HPA์ ๋น์ ํ์ฑ์ ๋ณด์ํด์ค์ผ๋ก์จ ์ด์์ ์ธ ์ ํ ์ฆํญ๊ธฐ์ ๋น์ทํ ์์ค์ BER ์ฑ๋ฅ์ ์ป์ ์ ์์์ผ๋ฉฐ ์คํํธ๋ผ ๋ง์คํฌ๋ ์ถฉ์กฑํ๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ ์ ์์๋ค.
Abstract
When using a high-power amplifier(HPA) for high-speed communication, the nonlinear characteristics of the HPA deteriorate power efficiency, bit error rate(BER) performance, and spectral efficiency. Because it is inevitable to use the HPA to obtain sufficient trans-mission power for high-speed communication, it is necessary to compensate for nonlinearity of the HPA by using a predistorter. In this study, a predistorter was used to compensate for the nonlinearity of the HPA, and the nonlinear distortion was compensated using the predistorter. Simulation results show that the compensation of the nonlinearity of the HPA using the predistorter achieves a BER performance similar to that of an ideal linear amplifier, and that the spectral mask is also satisfied..
Key words: Predistorter, HPA Nonlinearity, Saleh Model, 16-QAM, Linearization
ใ์ด ์ฐ๊ตฌ๋ 2016๋ ๋ ์ ๋ถ(๊ต์ก๋ถ)์ ์ฌ์์ผ๋ก ํ๊ตญ์ฐ๊ตฌ์ฌ๋จ์ ์ง์์ ๋ฐ์ ์ํ๋ ์ฐ๊ตฌ์(No. 2016R1D1A1B01008046).ใใ์ด ์ฐ๊ตฌ๋ 2017๋ ๋ ํ๊ตญํญ๊ณต์ฐ์ฃผ์ฐ๊ตฌ์(KARI)์ ์ง์์ ๋ฐ์ ์ํ๋ ์ฐ๊ตฌ์.ใ ์ถฉ๋ถ๋ํ๊ต ์ ์๊ณตํ๊ณผ(Department of Electronic Engineering, Chungbuk National University) โคManuscript received July, 11, 2017 ; Revised September, 22, 2017 ; Accepted November, 30, 2017. (ID No. 20170711-065)โคCorresponding Author: Heung-Gyoon Ryu (e-mail: [email protected])
โ Copyright The Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science. All Rights Reserved.
16-QAM ์์คํ ์์ HPA ๋น์ ํ์ฑ์ ๋ณด์ํ๊ธฐ ์ํ ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ์ ์ค๊ณ ๋ฐ ์ฑ๋ฅ ํ๊ฐ
949
์ค์ ํ์ฌ์ผ ํ๋๋ฐ, ์ด๋ HPA์ ์ ์ถ๋ ฅ์ ๋น์ ํ์ ํน์ฑ์ ๊ฐ๊ฒ ๋๋ค[2]. ์ด๋ฌํ ๋น์ ํ ์๊ณก์ ์ ๋ ฅ ํจ์จ์ ๊ฐ์์ํฌ ๋ฟ๋ง ์๋๋ผ BER(Bit Error Rate) ์ฑ๋ฅ์ ๊ฐ์์ํค๊ณ ์คํํธ๋ผ ๋ง์คํฌ๋ฅผ ์ถฉ์กฑํ์ง ๋ชปํ๋ ๋ฑ ์์คํ ์ฑ๋ฅ์ํฌ๊ฒ ์ ํ์ํค๋ ์์ธ์ด ๋๋ค[3]. ๊ทธ๋ฌ๋ฏ๋ก ์ด๋ํต์ ์ด๋์์ฑํต์ ๋ฑ ์ก์ ์ ๋ ฅ์ ์ต๋ํ์ผ๋ก ์ฆํญ์ํค๊ธฐ ์ํด์HPA๋ฅผ ์ฌ์ฉํ๋ ๊ฒฝ์ฐ ๋น์ ํ ์๊ณก์ ์ ํํ์ํค๋ ์ฌ์ ์๊ณก ๊ธฐ์ (predistortion technology) ๋ฑ์ ๋ณด์ ๊ธฐ์ ์ด ์๊ตฌ๋์ด์ง๋ฏ๋ก ์ด์ ๋ฐ๋ฅธ ์ ํํ ๊ธฐ์ ์ ๋ํ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ํ์ํ๋ค[4]. ๊ธ๋ก๋ฒ ์ ๋ณด ๊ธฐ์ ์ ๊ธ์ํ ๋ฐ์ ์ ์์ฑ์ ํตํ ๋์
๋ฐ์ดํฐ ์๋ ์ ์ก์ ์๊ตฌํ๋ฉฐ, ์ด๋ ๋์ญํญ์ ํจ์จ์ ์ผ๋ก์ฌ์ฉํ ์ ์๋ ํจ์จ์ ์ธ ๋ณ์กฐ ๊ธฐ์ ์ ํ์๋ก ํ๋ค[5]. ์ด๊ฒฝ์ฐ ๋ค์ค ๋ ๋ฒจ ๋ณ์กฐ ๊ธฐ์ (M-ary)์ด ์ ๋ฆฌํ ํ๋ณด๊ฐ ๋๋๋ฐ, ๊ธฐ์กด์M-ary ๋ณ์กฐ๊ธฐ์ ์ค์์M-QAM(Quadrature Am-plitude Modulation) ๋ณ์กฐ๋ ์ต๋ ์ ๋ ฅ/์คํํธ๋ผ ํจ์จ์ ์ ๊ณตํ๋ฉฐ[6],[7], ์์ฑ ํต์ ์ ์ํ ๋งค๋ ฅ์ ์ธ ๋ณ์กฐ ๋ฐฉ์์ธ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ณด์ธ๋ค.๋ณธ ๋ ผ๋ฌธ์์๋ 16-QAM์ ๋ณ์กฐ๋ฐฉ์์ผ๋ก HPA์ ๋น์
ํ ๋ชจ๋ธ์ Saleh ๋ชจ๋ธ์ ์ ์ฉํ ์์คํ ์ ๊ตฌํํ์๋ค. ๋ํ ์ค๊ณ๋ HPA์ ๋น์ ํ ๋ชจ๋ธ์ ์ญ์ ํน์ฑ์ ๊ฐ๋ ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ๋ฅผ ์ค๊ณํ์ฌ ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ ์ฌ์ฉ ์ , ํ์ ์์คํ ์ฑ๋ฅ์ ํ๊ฐํ๊ณ ๋ถ์ํ์๋ค. โ ก์ฅ์์๋ HPA ๋ชจ๋ธ์ ๋ํด์ค๋ช ํ์๊ณ , โ ข์ฅ์์๋ ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ ๋ชจ๋ธ์, โ ฃ์ฅ์์๋์๋ฎฌ๋ ์ด์ ๊ฒฐ๊ณผ ๋ฐ ๋ถ์, โ ค์ฅ์์๋ ๊ฒฐ๋ก ์ ๋งบ์๋ค.
โ ก. HPA ๋ชจ๋ธ
์ ์ฒด์ ์ธ HPA ๋ฐ ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ 16-QAM ์์คํ ์ ๊ตฌ์ฑ๋๋ ๊ทธ๋ฆผ 1๊ณผ ๊ฐ๋ค.
๊ทธ๋ฆผ 1. HPA์ ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ 16-QAM ์์คํ ์๊ตฌ์ฑ๋
Fig. 1. Block diagram of the overall 16-QAM system with HPA and predistorter.
์ด์์ ์ธ HPA๋ฅผ ์ฌ์ฉํ ๊ฒฝ์ฐ, ์ ํธ๋ ์ ํ์ ์ผ๋ก ์ฆํญํ๊ณ ์ฆํญ ํ ์ ํธ์ ์์ ์๊ณก์ด ๋ฐ์ํ์ง ์๋๋ค. ํ์ง๋ง ์ต๋ ์ถ๋ ฅ ์ ๋ ฅ์ ์ป๊ธฐ ์ํด์ ํฌํ ์์ญ ๊ทผ์ฒ์ ๋์์ ์ ์ค์ ํ๊ฒ ๋๋ค๋ฉด ๋น์ ํ ์๊ณก์ด ๋ฐ์ํ๊ฒ ๋๋ค. ์ด๋ฌํ ๋น์ ํ ์๊ณก์ ์์คํ ์ ์ฑ๋ฅ์ ์ ํ์ํค๋ ์์ธ์ด ๋๋ค.๋ณธ ๋ ผ๋ฌธ์์๋ HPA ๋น์ ํ ๋ชจ๋ธ๋ก Saleh ๋ชจ๋ธ์ ์ฌ์ฉ
ํ์ฌ ๋น์ ํ ํน์ฑ์ ์ํ ์ฑ๋ฅ ๋ถ์ ๋ฐ ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ ์ฑ๋ฅ ๋ณด์์ ํ์ธํ๋ค. Saleh ๋ชจ๋ธ์ ์๋์ ๊ฐ์ด 4๊ฐ์ ํ๋ผ๋ฏธํฐ๋ฅผ ํตํ์ฌ ์ ๋ ฅ ์ ํธ์ ํฌ๊ธฐ์ ๋ํ ์ถ๋ ฅ์ ํธ์ ํฌ๊ธฐ ํน์ฑ(AM-AM), ์ ๋ ฅ ์ ํธ์ ํฌ๊ธฐ์ ๋ํ ์ถ๋ ฅ ์ ํธ์ ์์ ํน์ฑ(AM-PM)์ ์กฐ์ ํ๋ค[8].
(1)
(2)
์ (1)์ HPA์ AM-AM ํน์ฑ ์์ผ๋ก ๋ ์ ๋ ฅ์ ํธ, , ๋ ๋น์ ํ ์กฐ๊ฑด์์์ AM-AM ํน์ฑ์์ ํ๋ผ๋ฏธํฐ๋ค๋ก ์ด ๊ฐ๋ค์ ๋ฐ๋ผ ์ฆํญ๊ธฐ์ ์ด๋๊ณผ ๋น์ ํ ์๊ณก์ด ๋ฐ์ํ๋ค. ์ (2)๋ HPA์ AM-PM ํน์ฑ ์์ผ๋ก ์ ๋ ฅ์ ํธ A์ ํฌ๊ธฐ์ ๋ฐ๋ฅธ ์ถ๋ ฅ ์ ํธ์ ์์ ๋ณํ๋ฅผ ๋ํ๋ด๋ฉฐ, ์ถ๋ ฅ ์ ํธ์ ์์ ํ์ ์ ๋๋ , ๋ก ๊ตฌ์ฑ๋ ํ๋ผ
๋ฏธํฐ์ ์ํด ๊ฒฐ์ ๋๋ค.
โ ข. ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ ๋ชจ๋ธ
๊ทธ๋ฆผ 2๋ ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ์ ์๋ฆฌ๋ฅผ ๋ํ๋ธ๋ค. HPA์ ๋น์ ํ์ ์ ์ถ๋ ฅ ํน์ฑ์ ๋ํด ์ญ์ ํน์ฑ์ ๊ฐ๋๋ก ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ๋ฅผ ์ค๊ณํ์ฌ ๋์ ํน์ฑ์ด ๊ฒฐํฉํ๋ค๋ฉด ์๋ก ๊ฐ๊ณ ์๋
๊ทธ๋ฆผ 2. ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ์ ์๋ฆฌFig. 2. Principle of predistorter.
THE JOURNAL OF KOREAN INSTITUTE OF ELECTROMAGNETIC ENGINEERING AND SCIENCE. vol. 28, no. 12, Dec. 2017.
950
๋น์ ํ์ ํน์ฑ์ด ์์๋์ด ์ ํ์ ์ธ ์๋ต์ ๊ฐ๋ ์์คํ ์ ๊ตฌํํ ์ ์๋ค[9]. QAM ์์คํ ์์ ๋น์ ํ ์ ํธ ์๊ณก์๋ณด์ํ๊ธฐ์ํด์ ํธ์ฑ์ข๋์์ฌ์ ์๊ณก์ด์ฐธ๊ณ ๋ฌธํ [10]์์ ์ฒ์์ผ๋ก ์ค๋ช ๋์๋ค. ๋ณธ ๋ ผ๋ฌธ์ 16-QAM ์์คํ ์์ Saleh ๋ชจ๋ธ์ ์ ์ฉํ์ฌ ๋น์ ํ์ฑ์ ๋ณด์ํ๊ธฐ ์ํ ์ฌ์ ์๊ณก ๊ธฐ์ ์ ์ ์ํ๋ค.์ ํ์ ์๋ต์ ๊ฐ๋ ์์คํ ์ ๊ตฌํํ๊ธฐ ์ํ ์ฌ์ ์๊ณก
๊ธฐ๋ฅผ ์ค๊ณํ ๋, ์ฐ์ HPA์ ์ถ๋ ฅ์์ ์๋ ์ (3)๊ณผ ์(4)๊ฐ ๋ง์กฑ๋์ด์ผ ํ๋ค[11].
(3)
(4)
์ฌ๊ธฐ์ ์ ๋ ๊ฐ๊ฐ HPA์ ์ ๋ ฅ์์ ์ ํธ์ ์งํญ๊ณผ ์์์ด๋ค. ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ๊ฐ ๋น์ ํ์ฑ์ ๋ณด์ํ๊ธฐ ์ํด์๋ ์๋ ์ (5)์ ์ (6)์ ๋ง์กฑํ์ฌ์ผ ํ๋ค.
(5)
(6)
์ฌ๊ธฐ์ ํจ์๋ โฅ
์ ๋ํด์๋ง
์กด์ฌํ๋ฏ๋ก์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ์์ ๋ ฅ์์ ํํ์ฌ์งํญ์ด
์ ์ด๊ณผํ์ง ์๋๋ก ํด์ผ ํ๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ (7)๊ณผ ์ (8)์๋ง์กฑํ์ฌ์ผ ํ๋ค[12].
โฅ
(7)
(8)
โ ฃ. ์๋ฎฌ๋ ์ด์ ๊ฒฐ๊ณผ ๋ฐ ๋ถ์
์์คํ ์ ์ฑ๋ฅ ํ๊ฐ๋ฅผ ์ํด MATLAB ํด์ ํตํด Saleh ๋ชจ๋ธ์ ๋น์ ํ HPA์ ๋น์ ํ์ฑ์ ๋ณด์ํด์ฃผ๋ ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ๋ฅผ ์ค๊ณํ์ฌ ์์คํ ์ฑ๋ฅ์ ํ๊ฐํ์๋ค. HPA์ ๋น์
ํ 1. ์๋ฎฌ๋ ์ด์ ์กฐ๊ฑดTable 1. Conditions of simulation.
Parameters ValueModulation 16-QAMSRRC filter Roll-off factor: 0.5, Upsampling factor: 8HPA model Saleh model
HPA coefficients
=2.0587, =1.0517, =18.233, =9.004
Eb/No 0๏ฝ20 dBChannel AWGN channel
ํ ๊ณ์ ๋ฐ SRRC(Square Root Raised Cosine) ํํฐ ํน์ฑ๋ฑ ์ค๊ณ๋ ์์คํ ์์์ ์๋ฎฌ๋ ์ด์ ์กฐ๊ฑด๋ค์ ํ 1๊ณผ๊ฐ๋ค.๊ทธ๋ฆผ 3์ ์์คํ ์์ ์ฌ์ฉํ ๋น์ ํ ๊ณ์์ ๋ํ HPA
์ AM-AM ๋ฐ AM-PM ํน์ฑ ๊ทธ๋ํ์ด๋ค. ๊ทธ๋ฆผ 4๋ HPA๋ฅผ ์ฌ์ฉํ 16-QAM ์์คํ ์์ HPA ์ถ๋ ฅ ํ ์ฑ๋์ ํต๊ณผํ ์ ํธ์ ์ฑ์ข๋์ด๋ค. ์ผ์ชฝ์ ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ง์์ ๊ฒ์ด๊ณ , ์ค๋ฅธ์ชฝ์ ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ ๊ฒ์ด๋ค. ๋ณด์ด๋ ๋ฐ์ ๊ฐ์ด ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ๋ฅผ ์ฌ์ฉํจ์ผ๋ก์จ HPA๋ก ๋ฐ์ํ๋ ๋น์ ํ ์๊ณก์ ๋ณด์ํด์ฃผ๋ ํจ๊ณผ๋ฅผ ์ป์ ์ ์๋ค๋๊ฒ์ ์ ์ ์๋ค.๊ทธ๋ฆผ 5๋ HPA๋ฅผ ์ฌ์ฉํ 16-QAM ์์คํ ์ ์คํํธ๋ผ์
๋ํ๋ธ ๊ฒ์ด๋ค. Spectrum mask 1์ SFCG 21-2R2 Mask for 9.35 Msps์ด๋ฉฐ, Spectrum mask 2๋ NTIA Mask for 6 MHz necessary BW์ด๋ค[13]. ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ ์์ด HPA๋ง ํต๊ณผํ ๊ฒฝ์ฐ HPA์ ๋น์ ํ์ฑ์ผ๋ก ์ธํ์ฌ OOB(Out of Band)๊ฐ ์ฆ๊ฐ๋์ด ์คํํธ๋ผ ๋ง์คํฌ์ ์ถฉ์กฑํ์ง ๋ชปํ์ง๋ง ์ฌ์ ์๊ณก
๊ทธ๋ฆผ 3. HPA ๋น์ ํ ์กฐ๊ฑด์ ๋ํ AM-AM ๋ฐ AM-PM ํน์ฑ
Fig. 3. Characteristics of AM-AM and AM-PM according to nonlinear HPA conditions.
16-QAM ์์คํ ์์ HPA ๋น์ ํ์ฑ์ ๋ณด์ํ๊ธฐ ์ํ ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ์ ์ค๊ณ ๋ฐ ์ฑ๋ฅ ํ๊ฐ
951
๊ทธ๋ฆผ 4. HPA๋ฅผ ์ฌ์ฉํ 16-QAM ์์คํ ์ ์ฑ์ข๋Fig. 4. Constellation of 16-QAM system with HPA.
๊ทธ๋ฆผ 5. HPA๋ฅผ ์ฌ์ฉํ 16-QAM ์์คํ ์ ์คํํธ๋ผFig. 5. Spectrum of 16-QAM system with HPA.
๊ธฐ๋ฅผ ํต๊ณผํ ํ HPA๋ฅผ ํต๊ณผํ ๊ฒฝ์ฐ์๋ ์คํํธ๋ผ ๋ง์คํฌ์ ์ถฉ์กฑํ๋ฏ๋ก ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ๋ฅผ ํตํด HPA์ ๋น์ ํ ์๊ณก์ด ๋ณด์๋์๋ค๊ณ ํ ์ ์๋ค.๊ทธ๋ฆผ 6์ ๊ฐ ์กฐ๊ฑด์ ๋ฐ๋ฅธ 16-QAM์ BER ์ฑ๋ฅ์ผ๋ก ์ฌ
๊ทธ๋ฆผ 6. HPA๋ฅผ ์ฌ์ฉํ 16-QAM ์์คํ ์ BER ์ฑ๋ฅFig. 6. BER performance of 16-QAM system with HPA.
์ ์๊ณก๊ธฐ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ๋ ๊ฒฝ์ฐ ์ด๋ก ์น์ 10-4์ ๊ฒฝ์ฐ ์ฝ 3 dB ์ฐจ์ด๋ก ๊ทผ์ ํ ์ด๋ก ๊ฐ์ ๊ทผ์ ํ BER ์ฑ๋ฅ์ ๋ํ๋ธ๋ค.๊ทธ๋ฆผ 7 ๋ฐ ๊ทธ๋ฆผ 8์ ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ๊ฐ ์๋ HPA ์์คํ ์
์ IBO(Iutput Back-off)์ ๋ฐ๋ฅธ 16-QAM ์์คํ ์ ์คํํธ๋ผ๊ณผ BER ์ฑ๋ฅ์ ๋ํ๋ธ๋ค. IBO ์์น๊ฐ ๋์์๋ก HPA ๋น์ ํ ์๊ณก์ด ๋ฐ์ํ๋ ํฌํ ์์ญ์์ ์ ํ์ ์ธ ๊ตฌ๊ฐ์ผ๋ก ๋์์ ์ด ์ด๋ํ๊ฒ ๋๋ค. ๊ฒฐ๊ณผ์ ์ผ๋ก ์ฝ 20 dB์ IBO ๊ฐ์๊ฐ์ง๋์ 16-QAM ์์คํ ์์คํํธ๋ผ๊ณผ BER ์ฑ๋ฅ๋ฑ
๊ทธ๋ฆผ 7. IBO์ ๋ฐ๋ฅธ ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ์์ด HPA๋ฅผ ์ฌ์ฉํ 16- QAM ์์คํ ์ ์คํํธ๋ผ
Fig. 7. Spectrum 16-QAM system using HPA without predistorter according to IBO.
๊ทธ๋ฆผ 8. IBO์ ๋ฐ๋ฅธ ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ์์ด HPA๋ฅผ ์ฌ์ฉํ 16- QAM ์์คํ ์ BER ์ฑ๋ฅ
Fig. 8. BER performance of 16-QAM system using HPA without predistorter according to IBO.
THE JOURNAL OF KOREAN INSTITUTE OF ELECTROMAGNETIC ENGINEERING AND SCIENCE. vol. 28, no. 12, Dec. 2017.
952
์ด ์ด๋ก ๊ฐ์ ๊ฐ๊น์ด ์ฑ๋ฅ์ ๊ฐ๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ ์ ์์๋ค.๊ทธ๋ฆผ 9 ๋ฐ๊ทธ๋ฆผ 10์์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ๊ฐ ์๋ HPA ์์คํ ์
์ IBO์ ๋ฐ๋ฅธ 16-QAM ์์คํ ์ ์คํํธ๋ผ๊ณผ BER ์ฑ๋ฅ์ ๋ํ๋ธ๋ค. ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ๊ฐ ์๋ ๊ฒฝ์ฐ์ ๋ํ ์ฑ๋ฅ์ ๋ํ๋ด๋๊ทธ๋ฆผ 7 ๋ฐ๊ทธ๋ฆผ 8๊ณผ๋น๊ตํ์์๋์์ ์ฒด์ ์ธ Spec-trum๊ณผ BER ์ฑ๋ฅ์ด ๋ชจ๋ ์ด๋ก ๊ฐ์ ๊ฐ๊น์์ง๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ ์ ์๋ค. ํ 2๋ ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ ๊ฒฝ์ฐ์ ๊ทธ๋ ์ง์์ ๊ฒฝ์ฐ, ์ผ๋ฐ์ ์ธ 16-QAM ์์คํ ์์ฑ๋ฅ๊ณผ ๋น์ทํ ์ฑ
๊ทธ๋ฆผ 9. IBO์ ๋ฐ๋ฅธ ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ์ ํจ๊ป HPA๋ฅผ ์ฌ์ฉํ16-QAM ์์คํ ์ ์คํํธ๋ผ
Fig. 9. Spectrum performance of 16-QAM system using HPA with predistorter according to IBO.
๊ทธ๋ฆผ 10. IBO์ ๋ฐ๋ฅธ ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ์ ํจ๊ป HPA๋ฅผ ์ฌ์ฉํ16-QAM ์์คํ ์ BER ์ฑ๋ฅ
Fig. 10. BER performance of 16-QAM system using HPA with predistorter according to IBO.
ํ 2. IBO ๊ฐ์ ๋ฐ๋ฅธ 16-QAM ์์คํ ์ ์ฑ๋ฅ ๋น๊ตTable 2. Performance comparison of 16-QAM system accor-
ding to IBO value.
Condition Required input-back-off value16-QAM(w/o predistorter) 20 dB16-QAM(w/ predistorter) 15 dB
๋ฅ์ ๊ฐ๋๋ก ์๊ตฌ๋์ด์ง๋ IBO ๊ฐ๋ค์ ๋ํ๋ธ๋ค.
โ ค. ๊ฒฐ ๋ก
๋ณธ ๋ ผ๋ฌธ์์๋ ์ผ๋ฐ์ ์ธ ํต์ ์์คํ ์์ ์ค์ ์์คํ
๊ตฌํ์์ ๋ฐ์ํ ์ ์๋ HPA ๋น์ ํ ๋ชจ๋ธ์ ์ ์ฉ ํHPA์ AM-AM ๋ฐ AM-PM ํน์ฑ๊ณผ ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ ์ฌ์ฉ ์ , ํ์ ์ฑ์ข๋ ๋ฐ ์คํํธ๋ผ๊ณผ BER ์ฑ๋ฅ ๋ฑ์ ํ๊ฐํ๊ณ ๋ถ์ํ์๋ค. ์๋ฎฌ๋ ์ด์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ก HPA์ ๋น์ ํ ํน์ฑ์ผ๋ก ์ธํ OOB๊ฐ ์ฆ๊ฐ๋ ์คํํธ๋ผ์ ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ฌ ์ ๊ฐ์ํฌ ์ ์๋ค. HPA๋ง ์ฌ์ฉํ ๊ฒฝ์ฐ ์คํํธ๋ผ ๋ง์คํฌ๋ฅผ์นจ๋ฒํ์ง๋ง ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ๋ฅผ ๊ฐ์ด ์ฌ์ฉํ ๊ฒฝ์ฐ OOB๊ฐ ์ ๊ฐ๋์ด ์คํํธ๋ผ ๋ง์คํฌ๋ฅผ ์ถฉ์กฑ์ํค๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ ์ ์์๋ค. BER ์ฑ๋ฅ๋ถ์๊ฒฐ๊ณผ๋ HPA๋ง์ฌ์ฉํ ๊ฒฝ์ฐ์๋ HPA์ ๋น์ ํ ํน์ฑ์ผ๋ก ์ธํด BER ์ฑ๋ฅ์ด ํฌ๊ฒ ์ดํ๋์๊ณ , ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ์ ํจ๊ป ์ฌ์ฉํ ๊ฒฝ์ฐ BER ์ฑ๋ฅ์ด 10-4์์ ์ด
๋ก ๊ฐ์ ์ฝ 3 dB ์ฐจ์ด๋ก ๋น์ทํ ์์ค๊น์ง ํฅ์๋๋ ๊ฒ์ํ์ธํ ์ ์์๋ค.
IBO๋ฅผ ๊ฐ๊ฐ 1, 5, 10, 15, 20 dB ๋ฑ์ผ๋ก ์ค์ ํ์ฌ ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ ์ /๋ฌด์ ๋ฐ๋ฅธ HPA๋ก์ธํ 16-QAM ์์คํ ์ ์คํํธ๋ผ๊ณผ BER ์ฑ๋ฅ๋ ํ์ธํ์๋ค. ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ๊ฐ ์๋ ๊ฒฝ์ฐIBO๊ฐ ์ฆ๊ฐํ๋ฉด์ ์คํํธ๋ผ๊ณผ BER ์ฑ๋ฅ์ด ํฌ๊ฒ ํฅ์๋๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ์๋ค. ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ๊ฐ ์๋ ๊ฒฝ์ฐ๋ ๋ณํ์ํญ์ ๋น๊ต์ ์์ง๋ง ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ๊ฐ ์๋ ๊ฒฝ์ฐ์ ๋นํด ์
์ฒด์ ์ธ์์คํ ์ ์คํํธ๋ผ ๋ฐ BER ์ฑ๋ฅ์ด ์๋ฑํ๋๋ค๋๊ฒ์ ํ์ธํ ์ ์์๋ค.
References
[1] A. Pรคrssinen, "Multimode-multiband transceivers for next generation of wireless communications," in 2011 Pro-ceedings of the European Solid-State Device Research
16-QAM ์์คํ ์์ HPA ๋น์ ํ์ฑ์ ๋ณด์ํ๊ธฐ ์ํ ์ฌ์ ์๊ณก๊ธฐ์ ์ค๊ณ ๋ฐ ์ฑ๋ฅ ํ๊ฐ
953
Conference(ESSDERC), Helsinki, Sep. 2011, pp. 42-53.[2] P. Kenington, High-linearity RF Amplifier Design, Nor-
wood, USA: Artech House, 2000.[3] H.-G. Ryu, Y.-H. Lee, "A new combined method of the
block coding and predistortion for the nonlinear distor-tion compensation," IEEE Transactions on Consumer Elec-tronics, vol. 49, no. 1, pp. 27-31, Jun. 2003.
[4] T. Kubo, N. Fudaba, H. Ishikawa, H. Hamada, K. Naga-tani, and H. Hayashi, et al., "A highly efficient adaptive digital predistortion amplifier for IMT-2000 base station," in The 57th IEEE Semiannual Vehicular Technology Conference, 2003. VTC 2003-Spring, Jeju, vol. 4, Apr. 2003, pp. 2206-2210.
[5] M. Ibnkahla, Q. M. Rahman, A. I. Sulyman, H. A. Al-Asady, Jun Yuan, and A. Safwat, "High-speed sate-llite mobile communications: technologies and challenges," in Proceedings of the IEEE, vol. 92, no. 2, Feb. 2004, pp. 312-339.
[6] A. J. Goldsmith, S.-G. Chua, "Variable-rate variable- power MQAM for fading channels," IEEE Journals & Magazines, vol. 45, no. 10, pp. 1218-1231, Oct. 1997.
[7] W. T. Webb, R. Steel "Variable rate QAM for mobile radio," IEEE Transactions on Communications, vol. 43, no. 7, pp. 2223-2230, Jul. 1995.
[8] A. A. M. Saleh, "Frequency independent and frequency dependent nonlinear model of TWT amplifiers," IEEE
Transactions on Communications, vol. 29, no. 11, pp. 1715-1720, Nov. 1981.
[9] O. Hammi, F. M. Ghannouchi, "Power alignment of digital predistorters for power amplifiers linearity opti-mization," IEEE Transactions on Broadcasting, vol. 55, no. 1, pp. 109-114, Mar. 2009.
[10] J. Grabowski, R. C. Davis, "An experimental M-QAM modem using amplifier linearization and baseband equa-lization techniques," in NTC'82; National Telesystems Conference, Galveston, TX, Nov. 1982, pp. E3-2.
[11] D. Di Zenobio, G. Santella, and F. Mazzenga, "Adap-tive linearization of power amplifier in orthogonal mul-ticarrier schemes," in Proceeding of the 1995 IEEE Wi-reless Communication System Symposium, New York, 1995, pp. 225-230.
[12] M. M. Shammasi, S. M. Safavi, "Performance of a predistorter based on Saleh model for OFDM systems in HPA nonlinearity," in 2012 14th International Confe-rence on Advanced Communication Technology(ICACT), PyeongChang, pp. 148-152, Feb. 2012.
[13] C. C. Wang, M. K. Sue, and F. Manshadi, "Techniques to minimize adjacent band emissions from earth explo-ration satelites to protect the space research(Category B) Earth Stations in the 8,400๏ฝ8,450 MHz band," in Space Frequency Coordination Group 23 Meeting, Perros-Guirec, France, Sep. 2004.
์ฅ ๊ฒฝ ์2017๋ 2์: ์ถฉ๋ถ๋ํ๊ต ์ ์๊ณตํ๊ณผ (๊ณตํ์ฌ)
2017๋ 3์๏ฝํ์ฌ: ์ถฉ๋ถ๋ํ๊ต ์ ์๊ณตํ๊ณผ (๊ณตํ์์ฌ)
[์ฃผ ๊ด์ฌ๋ถ์ผ] ๋ฌด์ ํต์ ์์คํ , ์ ํธ์ฒ๋ฆฌ
์ ํฅ ๊ท 1988๋ ๏ฝํ์ฌ: ์ถฉ๋ถ๋ํ๊ต ์ ์๊ณตํ๊ณผ ๊ต์
2002๋ 3์๏ฝ2004๋ 2์: ์ถฉ๋ถ๋ํ๊ต ์ปดํจํฐ์ ๋ณดํต์ ์ฐ๊ตฌ์ ์์ฅ
[์ฃผ ๊ด์ฌ๋ถ์ผ] ๋ฌด์ ํต์ , B5G/6G ์ด๋ํต์ , ์์ฑํต์ , ํต์ ํ๋ก ์ค๊ณ ๋ฐ ํต์ ์ ํธ์ฒ๋ฆฌ