KR0133552B1 - 무선송신기에 포함되는 단말증폭기의 비선형성을 보정하는 방법 - Google Patents

Abstract

진폭 및 위상용에 각각 주어진 전송기능(H_R9H_Ø)을 지니고, 또 선형, 디지털 변조용 직각형 무선송신기에 포함되고, 더욱이 탐색표유닛(ST,CT)이 주어진 신호 백터()에 의하여 정해진 직각성분의 디지털의 사인 및 코사인값Ⅰ(t,α), Q(t,)을 기억하는 단말증폭기(F)의 비선형성을 보정하는 방법, 그 방법에 의하여 직각변조한 무선신호(r(t,))용 (H_R9H_Ø)은 값은 다수의 값(H_R) 및 (H_Ø)를 기억하는 메모리·유닛( MH1,MH2)을 호출하므로서 계산되고, H_R9및 H_Ø의 호출된 값의 사인 및 코사인값도 성형된다. 결국 계산된 값은 탐색표유닛(ST,CT)에 있는 기억된 디지털값 및 반전된 값 H_R에 의하여 곱셈된다. 그 결과 새로 변형된 값 i(t,),q(t,

Description

무선송신기에 포함되는 단말증폭기의 비선형성을 보정하는 방법

이동전화방식에 있어서의 이동전화의 무선송신기는 구조가 소형이므로 장소를 차지하지 않고, 송신할 신호정보(데이타, 음성, 제어의 제신호)는 주어진 직각주파수(Wc)를 가진 반송파에서 변조된다. 적용되는 변조방법은 소위 직각변조로서, 즉 반송파는 2개의 직각성분 사인(sin) Wct와 코사인(cos) Wct로 분할되어 있다. 다음에 이들 2개의 성분은 예컨대, 위상편이 변조방식(phase shift keying)(QPSK)에 의하여 정보신호위상의 사인 및 코사인성분으로 변조시킨다. 정보신호는 1 및 0의 비트흐름형을 한 디지털신호에 있다. QPSK의 경우, 송신된 무선송신기에 있어서 2진의 1은 주어진 정(正)의 위상변화 또는 시프트에 대응되고, 또 0은 부(負)의 위상변화 또는 시프트에 대응한다. 위상변화는 반듯이 이전의 비트의 위상위치로부터 개시되므로 필터에 계속하여 송신된 무선신호의 위상은 급격한 변화가 없는 경우에 연속진행을 한다.

그러나 송신해야 할 무선신호 r(t)를 형성하기 위하여 주어진 위상각의 사인 또는 코사인의 값(=위상변화)을 만드는 것이 필요하다. 이들 값은 변조공정에 있어서 2개의 반송파성분에 투영된다. 이들 2개의 값은 직각성분이라 하며, 각각 I 및 Q에 항상 할당된다. 이들 성분이 주어진 위상변화에 대하여 형성되는 기억장치를 포함하는 파형발생기를 사용하는 것이 알려져 있다. 예컨대, 미국 특허 제4,229,821호에 각각 sinØ및 cosØ에 관한 2개의 메모리 탐색표를 포함하는 파형발생기가 기재되어 있다. 이들 2개의 메모리는 상기 탐색표에 포함되는 저역필터·임펄스·레스폰스(미리 변조필터의 임펄스·레스폰스)의 지속시간에 좌우되는 주어진 비트수를 가진 신호벡터 에 의하여 애드레스 된다. 임펄스·레스폰스의 지속시간은 항상 주어진 비트수의 선단이 잘라지만, 그 수는 송신되는 무선신호의 소요의 품질에 좌우된다.

송신기에 있는 변조회로의 하류(down stream)는 무선신호 r(t,)를 이동전화의 송신기 안테나에서의 송신에 관한 주어진 적력까지 증폭할때에 작동하는 최종증폭기이다. 인가된 직각변조는 선형이며, 즉 송신된 정보는 무선신호의 직폭 및 위상위치의 양쪽에 영향을 미치게 하므로, 최종증폭기의 증폭은 진폭 및 위상위치의 양쪽에 대해서도 선형으로 하지 않으면 안된다.

발명의 개시

항상 단말기로 된 송신기의 최종단은 클라스(class)(C)에서 작동하고, 즉 그 트랜지스터회로는 정지시에 콜렉터전류의 커트·오프(cut·off)하에 놓이도록 바이어스된다. 그러나 이것은 도래(到來)신호의 직각성분이 증폭기의 직각범위내에서 각각 작동하지 않으므로 비틀어짐을 가지는 것을 의미한다. 그러나 클라스(C) 영역내에서 작동하는 증폭기(전기효율이 큰)를 가진 이점이 그의 불이익에 대하여 비교해서 고려하는 것이 필요하다. 본 발명은 파형발생기가 직각성분, 즉 증폭해야 할 최후의 신호를 형성하는 상기 탐색표유닛을 포함한다고 하는 사실을 이용한다.

상기 탐색표유닛에 기억된 디지털신호값을 변화게 하므로서 최종증폭기의 비직선성(非直線性)을 보정할 수 있다.

본 발명의 방법은 그것에 의하여 하기 특허청구의 범위의 특징에서 정해진 특색에 따라 특징이 부여되어 있다.

제 1 도는 직각변조기의 간결화된 블록도로서, 도래신호(incoming signal)는 2진부호화신호를 형성하도록 MRZ-변환기(1)에 가해진다. 저역특성의 미리변조필터(2)는 시간적으로 각 모멘트에서 다음의 직각변조기(3)에 기억해야 할 파송신부호의 수에 따라 결정되는 주어진 길이의 임펄스·레스폰스를 만든다. 변조기(3)는 제 3 도 및 제 4 도에 따라 이하에 설명한다. 최종단(4)은 직각변조기의 출력 및 송신안테나(5)의 입력에 접속되고 이것에 의하여 안테나의 무선신호에 충분히 상류(upstream)의 전력을 부여한다.

변조기(3)는 소위 QPSK-변조기이고, 직각성분에 신호를 분할하는데 이용된다. 이들 성분은 90°시프트된 가상의 반송판 sin Wct 및 cos Wct의 2개형의 무선신호의 투영으로 형성되며, Wc는 반송파의 각도주파수이다. 직각성분 또는 직각신호는 저역특성을 가지며 또 베이스밴드신호(baseband signal)를 구성한다.

이론적으로 QPSK는 무선대역폭을 가진다. 실제의 응용에서는 변조는 반듯이 제 1 도에 예시되는 미리변조필터(2)의 도움을 빌리는 형인 미리필터에 의하여 실행된다. 신호를 다음의 변조에 의하여 직각신호에 구동하기전에 QPSK-신호를 발생시키는 종래의 방법은 2진신호를 디지털·플립·플롭의 배열 및 아날로그·필터에 가해지는 것이다. 제 3 도는 탐색표 및 QPSK에 사용되는 비트수(=2)와 같은 길이를 가진 시프트·레지스터를 지닌 QPSK-발생기를 예시한다. 시프트·레지스터는 미리변조필터의 임펄스응답에 관하여 기억해야할 부호의 수와 같은 다수의 플립·플롭(D1∼D7)을 가진다. 이 경우에서는 각 부호는 2비트로 되었으며, 그리고 부호의 수는 8과 같다. 미리변조필터의 임펄스응답은 결국 이 경우에 있어서는 8개의 부호의 지속시간에 대응하는 길이의 선단이 잘린다. 임펄스응답의 길이는 발생된 무선신호상에 놓인 소요의 품질에 따라 결정된다. 시프트·레지스터는 그 순간에 기억된 부호의 파형의 출력점을 기억하는 상하카운터(QM)에서 끝난다.

이것이 필요한 것은 정보가 I∼Q 평면내의 절대위치 대신에 상태전이(state transition)에 의하여 전송되기 때문이다. 결국, 1개의 부호간격(Ts)의 사이에 시프트 ·레지스터(D1∼D8) 및 메모리 ·카운터(QM)는 관련부호 및 그것에 가장 가깝고 그리고 위상위치에 개시점을 표시한 값(카운터(QM)에 있어서)으로 된 신호벡터()를 기억한다.

제 3 도는 절대값(진폭) R(t,) 및 위상각 Ø(t,)에 의하여 송신해야 할 임의의 무선신호(r(t,)의 회전벡터도이다. 무선신호는 각각 90°변이된 2개의 반송파성분 cos Wct와 sin Wct의 투영을 구성하는 2개의 직각성분(I(t,))및 (Q(t,))로 구분된다. 직각성분(I(t,)) 및 (Q (t,))는 모든 가능한 신호벡터 α에 대하여 제 2 도에 표시한 변조기에 있는 탐색표유닛(ST) 및 (CT)에 기억된다.

다음의 관계식은 무선신호(r(t,))에 적용된다.

r(t,)=R(t,)·cos[ Wct +Ø(t, )]

제4a∼제4c는 시프트·레지스터(D1∼D8) 및 카운터(QM)에서 보내진 3개의 상이한 신호벡터(_{1 3})를 예시하고 있다. 각 신호벡터는 탐색표유닛(ST) 및 (CT)에 있는 2개의 직각성분(I(t,))을 표시한다. 이들 성분은 탐색표유닛에 있는 사인 및 코사인의 파형으로서 각각 기억된다. 파형샘플은 카운터(SR)의 도움을 받아 차례로 전방으로 간다. 이와 같이 하여 얻은 디지털값은 디지털·아날로그·변환기(DAC1,DAC2)에 가핸진다. 이때 신호는 가산회로(ADD)에 있고 곱셈수(M1,M2) 및 덧셈수의 반송파성분의 변조전에 필터(FR1,FR2)에서 저역필터가 된다.

만약 미리변조필터의 임펄스·레스폰스(h_T)가 주어진 길이(N_I,T_S)까지 선단이 잘리게 되면, 단 N_I는 정수, 그리고 T_S는 부호시간이고, 또 만약 선단이 잘린 임펄스·레스폰스 t=0 및 -T_SN_I/2+T_SN_I/2 에서의 전파로 그 중앙을 가지면 다음식은 직각성분에 대하여 얻어진다.

I(t,) 및 Q(t,)가 각각의 탐색표유닛(ST) 및 (CT)에서의 코사인 및 사인파형으로 기억하는 것은 상기 공식으로 명백하다.

상술한 변조방법은 선형이고, 즉 다수의 선형특성을 가진 도래신호벡터()와 출력신호(I(t,)) 및 (Q(t,)) 사이의 관계는 선형이다. 그러나, 이것은 도래신호벡터와 출력신호와의 관계도 유지되고, 또 이것에 의하여 품질을 손상하여 다른 가입자를 방해하는 것을 회피시키는 것을 보증하기 위하여 탐색표유닛의 하류의 송신기에 포함되는 유닛도 선형으로 되지 않으면 안되는 것을 의미한다. 선형단말증폭기(F)(제 2 도)를 얻는 문제를 특히 이르키는 일이 있다. 본 발명에 따라 제기된 방법은 단말증폭기 및 탐색표유닛(ST) 및 (CT)에 있어서 이 비선형을 보정하도록 한 그것 대신에 노력은 선형화하는 문제를 무시한다.

단말증폭기의 송신기능이 입력신호진폭(R₁) 및 그 위상각(Ø₁)에 대하여 H_R및H_ø이면, 출력신호에 대하여 다음과 같이 적용된다.

R₂=H_R(R₁)·R₁

Ø₂=H_Ø(R₁)+Ø₁

H_R및 H_Ø의 역수는 다음과 같이 기재할 수 있다.

R₁=H^-1 _R(R₂)·R₂및

Ø₁=H_Ø ^-1(R₂)+Ø₂

여기서

H_R ^-1=1/H_R및 H_Ø ^-1=-H_Ø

역전송기능 H_R ^-1및 H_Ø ^-1는 주어진 수의 입력신호(R₁)를 측정하므로서 계산할 수가 있고, 도 정적시간 독립함수를 구성한다.

비틀림이 있는 단말증폭기(F)에서 정확한 출력신호를 얻기 위하여 H_R ^-1및 H_Ø ^-1에 의하여 제 3 도에 따른 탐색표유닛(ST) 및 (CT)의 내용을 변경할 필요가 있다. 이것은 다음 관계식에 의하여 수학적으로 만들어진다.

i(t,)=H_R ^-1[I(t,)·cos H_Ø(R) -Q(t,)·sin H_Ø(R)](1)

q(t,)=H_R ^-1(R)[I(t,)·sin H_Ø(R) +Q(t, )·cos H_Ø(R)]

단 i(t,), q(t,)는 원래의 값 I(t,), Q(t,)을 교체할 수 있게 하는 변형된 파형값이다.

H_R및 H_Ø는 통계적으로 시간과 무관계인 함수이므로, 이들 함수는 주어진 최후의 증폭기의 전송기능에 관한 탐색표유닛(ST) 및 (CT)에 기억할 수 있다.

상기에 의하여 주어진 신호벡터()의 (R)의 값은 다음의 관계식에서 계산할 수가 있다.

(2)

그 이유는 신호벡터의 I(t,) 및 Q(t,)가 각각 탐색표유닛(ST,CT)에 기억되어있기 때문이다. 결국, R이 미리 알려져 있을 때 H_R및 H_Ø, 이것과 동시에 H_R ^-1와 H_Ø ^-1도 계산할 수가 있다. 이것에 따라서 상기 관계식(1)으로부터 계산해야 할 신호벡터()용 i(t,) 및 q(t,)에 있는 새로운 계수가 만들어진다.

결국, 주어진 신호벡터(_K)인 경우, 그 파형을 계산해야 하며, 각각 탐색표유닛(ST) 및 (CT)에 있는 내용의 I(t,) 및 Q(t,)를 변형하는 여러 가지 단계는 다음과 같다.

1. 상기 관계식(1)에 의하여 신호벡터(_K)용 비변형값 I(t,), Q(t,)에서의 진폭(R)의 계산.

2. 상기 단계1에 의하여 계산된 R의 값에 관한 전송함수 H_R(R) 및 H_Ø(R)의 값의 계산.

3. 상기 관계식(1)에서의 새로 변형된 값 i(t,) 및 q(t,)의 계산, 새로운 값은 샘플링시간 0≤tT_S의 전체의 시간중에 축적된다.

4. 부호시간 0≤tT_S의 중에 이미 알려진 방법에서 샘플링시간 t₁, t₂,…에 있어서의 새로운 값 i(t,_{K K}

5. 디지털·아날로그·변환기(DAC1,DAC2)에 대하여 더욱 제 2 도에 의한 나머지 유닛에 대한 샘플링된 디지털값의 송신.

6. 상기 1∼5의 단계가 반복되면, 새로운 신호벡터_K＋1는 레지스터(D1∼D8) 및 직각메모리(QM)에서의 탐색표유닛(ST,CT)의 입력을 초월하여 발생한다.

제 5 도는 탐색표유닛(ST) 및 (CT)에 축척된 직각성분(I(t,), Q(t,)의 변형을 만드는 이들의 메모리 및 연산유닛을 예시하는 간결화된 블록도이다.

I(t,) 및 Q(t,)의 비변형(최초의) 값은

을 계산하는 계산유닛(MR)에 보내진다.

이 계산된 값 R(t,)는 2개의 메모리·유닛(MH₁) 및 (MH₂)를 호출하게 된다. 메모리·유닛(MH₁)은 증폭율 H_R(R), 즉 단말증폭기(F)의 상이한 입력신호(R)용 H_R ^-1(R)의 반전값의 양을 기억한다. 상기값 H_R(R)는 측정을 실행하는 것으로서 얻어진다. 증폭기(F) 및 상술에 의하여 R의 정적(static)·시간 독립함수를 구성한다. 메모리·유닛(MH2)은 H_Ø(R)에 닮은 정적 및 시간독립함수를 구성한다. 메모리ㆍ유닛(MH2)은 H_R(R)에 닮은 정적 및 시간독립의 단말증폭기(F)의 위상특성에 대응하는 값 HØ(R)을 기억한다. 결국 메모리(MH1), (MH2)는 정적 애드레스 가능 ROM을 구성한다.

메모리·유닛(MH2)이 호출한 H_Ø(R)의 값은 sinH_Ø(R) 및 cosH_Ø(R)을 계산하는 표유닛(MS)에 가해진다. 이들의 2개의 값은 탐색표유닛(ST) 및 (CT)에 전송된 상기 관계식(1)에 따라 비변형의 값 I(t,), Q(t,)에 의하여 곱셈된다. H_R ^-1(R)의 값은 메모리·유닛(MH1)에 동시에 보내지고, 상기 관계식(1)에 따라 I(t,), Q(t,)에 의하여 승산된다.

다음의 샘플링이 t=t₂에서 (동시에 부호벡터 가 아니라고 하면), 계산유닛(MR)은 다시 호출되어 상술의 방법에서 t=t₂에 대하여 변형된 값 i(t,), q(t,)을 계산한다. 값 i(t₁,)은 동시에 버스(bus) b₂에 의하여 디지털·아날로그·변환기(DAC1),(DAC2)에 보내진다.

비선형성을 보정하는 상기 방법은 제 6 도에 예시된 구조의 직각변조기에도 적용할 수가 있다.

이 실시예에서는 파형발생기의 표는 몇 개의 부분표, 즉 간결화된 형의 1개의 표 1과 1개의 Q -표 및 2개의 서로 동일한 파형의 표(SV) 및 (CT)의 계수는 상기 방법에 의하여 변형된다.

본 발명은 선형의 디지털 직각변조에서 작동하는 무선송신기의 단말증폭기를 형성하는 부분에 발생하게 되는 비선형성을 보정하는 방법에 관한 것이다. 이런 종류의 무선송신기는 예컨대, 디지털화된 음성, 데이터 및 제어정보를 기지국에 송신하는 이동전화의 이동전화방식으로 사용된다.

본 발명을 첨부 도면에 관하여 상세히 설명한다.

제 1 도는 디지털변조용이 무선송신기의 이론적 모델의 블록도이다.

제 2 도는 무선송신기내의 파장발생기의 이미 알고 있는 형식의 블록도이다. 이 경우에 제기된 발명이 가해진다.

제 3 도는 무선신호의 위상위치의 직각성분을 표시하는 도이다.

제4a도∼제4c도는 시간적으로 변화하는 무선신호의 위상위치의 여러 가지 위치를 예시한다.

제 5 도는 제안방법에 따른 하드웨어 해결법을 표시한 블록도이다.

제 6 도는 제안방법에 응용할 수 있는 제 3 도에 표시한 것에 대한 파형발생기의 1개의 형식을 예시한 블록도이다.

Claims (3)

1. 무선송신기에 대하여 도래정보신호의 순간 및 누적된 위상각의 2진값을 축적하는 주어진 길이의 도래신호벡터(α)의 메모리 탐색표에 의거하여 선형디지털변조의 직각형 무선송신기에 포함되는 전송기능(H_R,H_Ø)을 가진 단말기(F)에 관한 방법으로서, 상기 디지털값은 상기 신호백터(α)의 수단에 의하여 애드레스되고, 상기 단말기에 공급되는 직각성분에 속하는 사인 및 코사인 파형의 디지탈값(I(t,α), Q(t,α))을 기억하는 장치(ST,CT)와; 이러한 직각변조된 무선신호(r(t,α)를 단말기(F)에 공급하기전에 2개의 반송파성분(sin W_Ct,cos W_Ct)에 프로젝트하기 위하여 상기 직각성분을 곱셈·가산하는 장치(M1,M2;ADD)와 여러 가지 입력신호를 단말기에 공급하는 진폭 및 위상값에 의존하는 상기 디지털 직각성분값(I(t,α), Q(t,α))을 변형하는 장치를 포함하는 비선형성을 보정하는 방법에 있어서, 무선송신기의 도래정보신호의 여러 가지 값을 단말기의 전송기능의 다수의 역증폭값(H_R ^-1) 및 대응위상값(H_Ø)을 작동전에 기억하는 장치(MH1,MH2)와 a. 샘플링시간(t)에 비보정으로서, 상기 직각성분값으로부터 상기 직각변조무선신호(r(t,α)의 절대값을 계산하는 단계와, b. 상기 계산된 절대값에 의존하는 다수 기억된 역증폭값 및 대응 위상값을 애드레스하는 단계와, c. 단계 b에서 애드레스된 상기 위상값의 사인 및 코사인 성분값(sin H_Ø,cos H_Ø)을 형성하는 단계와, d. 상기 기억된 값에만 의존하여 단말기(F)에서의 비선형성의 무선신호를 보정하는신호벡터(α)의 각각의 순간에서 변형된 진폭 및 위상을 지닌 변형된 직각성분값(i(t,α), q(t,α))을 얻도록 단계 b에서 얻어진 역증폭값을 비변형된 직각성분값(I(t,α), Q(t,α))과 결합된 단계 c에서 얻어진 사인 및 코사인값을 곱셈ㆍ가산하는 단계에 의하여 상기 직각성분값을 변형하는 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 비선형성을 보정하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 곱셈·가산하는 단계 d에 새로 변형된 직각디지털 값(i(t,α), q(t,α))이 상기 역증폭값(H_R ^-1)과 곱셈한 비변형된 상기 디지털 값의 절대값과 같은 절대값을 갖도록 단말기의 상기 역증폭값(H_R ^-1)을 상기 위상값(H_Ø)의 사인·코사인 성분과 결합된 상기 비변형된 직각성분값(I(t,α), Q(t,α))에 곱셈하는 것을 특징으로 하는 비선형성을 보정하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 변형된 직각성분값을 얻기 위한 곱셈·가산하는 단계 d는 다음 관계식

   i(t,α)=H_R ^-1(R)[I(t,α) cos H_Ø(R)-Q(t,α) sin H_Ø(R)]

   q(t,α)=H_R ^-1(R)[I(t,α) sin H_Ø(R)+Q(t,α) cos H_Ø(R)]에서의 파형이 새로 변형된 디지털값(i(t,α), q(t,α))을 얻지만, 단 H_R(R), 및 H_Ø(R)은 각각 단말기(F)의 기억되고 애드레스된 값인 것을 특징으로 하는 비선형성을 보정하는 방법.