KR20100079112A

KR20100079112A - Apparatus and method for compensating gain in a time division duplex communication system using digital pre-distortion power amplifier

Info

Publication number: KR20100079112A
Application number: KR1020080137527A
Authority: KR
Inventors: 김성훈
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2008-12-30
Filing date: 2008-12-30
Publication date: 2010-07-08
Also published as: KR101526579B1

Abstract

PURPOSE: An apparatus and a method for compensating gain in a time division duplex communication system are provided to prevent the damage of digital pre-distortion(DPD) by detecting the abnormal state of the gain of a DPD feed-back path and receiving path. CONSTITUTION: A first detector measures the power level of reference signal which is detected at the input terminal of a DPD power amplifier during a first period, in which the DPD power amplifier is not operated. A second detector connects the input terminal and the feedback pass(321) of the DPD power amplifier. The second detector measures the power level of signal which is outputted through the feedback pass. A control block(329) measures the gain of the feedback pass which corresponds to the absolute value of the difference of power levels between a transmission pass and the feedback pass. Based on the comparison result of the absolute value of the difference and a pre-set critical value, the gain is compensated.

Description

디지털 전치 왜곡 전력 증폭기를 사용하는 시간 분할 이중 통신 시스템에서 이득 보상 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR COMPENSATING GAIN IN A TIME DIVISION DUPLEX COMMUNICATION SYSTEM USING DIGITAL PRE-DISTORTION POWER AMPLIFIER}Gain Compensation Apparatus and Method for Time Division Duplex Communication Systems Using Digital Predistortion Power Amplifiers

본 발명은 시간 분할 이중(TDD: Time Division Duplex, 이하 'TDD'라 칭하기로 한다) 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 디지털 전치 왜곡(DPD: Digital Pre-Distortion, 이하 'DPD'라 칭하기로 한다) 전력 증폭기(PA: Power Amplifier)를 사용하는 TDD 통신 시스템에서 이득을 보상하는 장치 및 이를 지원하기 위한 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a time division duplex (TDD) communication system, in particular digital pre-distortion (DPD) power. An apparatus for compensating gain in a TDD communication system using a power amplifier (PA) and a method for supporting the same.

전력 증폭기는 입력된 전기적 신호의 전력을 증가시키는 장치로써, 입력된 신호를 전혀 왜곡시키지 않고 선형적으로 신호의 크기만을 증가시키는 것이 가장 이상적이다. 그러나 모든 전력 증폭기들은 능동소자의 비선형적인 특성 때문에 필연적으로 출력 신호에 왜곡이 발생하게 된다. 이러한 왜곡은 입력 신호의 증가에 따른 이득 감소 및 입력신호 증가에 따른 위상 변화와 같은 두 가지 원인으로 발생된다. A power amplifier is a device that increases the power of an input electrical signal. Ideally, the power amplifier linearly increases the size of the signal without distorting the input signal at all. However, all power amplifiers inevitably introduce distortion in the output signal due to the nonlinear nature of active devices. This distortion is caused by two causes, a decrease in gain as the input signal increases and a phase change as the input signal increases.

전력 증폭기의 선형적인 특성을 향상시키기 위하여 일반적으로 피드백(feedback) 방식, 피드포워드(feedforward) 방식 및 전치왜곡(predistortion) 방식 등이 사용되는데, 상기 전치왜곡 방식의 전력 증폭기는 전력 증폭기의 효율이 크게 저하되지 않으면서도 선형적인 특성을 향상시킬 수 있는 장점 때문에 가장 널리 사용된다. 상기 전치왜곡 방식은 전력 증폭기에서 발생되는 왜곡 성분에 대한 역 왜곡 성분을 전력 증폭기의 앞 단에서 미리 발생시켜 상기 왜곡 성분을 상쇄시킴으로써, 상기 전력 증폭기의 이득 특성과 위상변화의 특성을 선형화 시키는 방식이다. 하기에서는 상기 전치왜곡 방식을 사용하는 전력 증폭기의 일례로서 DPD 전력 증폭기에 대해 설명하기로 한다.In order to improve the linear characteristics of the power amplifier, a feedback method, a feedforward method, and a predistortion method are generally used. The power amplifier of the predistortion method has a large efficiency of the power amplifier. It is most widely used because of its ability to improve linear properties without deterioration. The predistortion method is a method of linearizing the gain characteristic and the phase change characteristic of the power amplifier by canceling the distortion component by generating an inverse distortion component for the distortion component generated in the power amplifier in advance at the front end of the power amplifier. . Hereinafter, a DPD power amplifier will be described as an example of a power amplifier using the predistortion method.

도 1은 일반적인 DPD 전력 증폭기를 사용하는 TDD통신 시스템 구조를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a TDD communication system structure using a general DPD power amplifier.

도 1을 참조하면, 상기 TDD 통신 시스템은 디지털 상향 변환기(DUC: Digital Up Conversion, 이하 'DUC'라 칭하기로 한다)/CFR(Crest Factor Reduction) 블록(101)과, DPD 처리 블록(103)과, 아날로그 송신기 블록(105)과, DPD 전력 증폭기(107)와, 방향성 결합기(Directional coupler)(109)와, TDD 스위치(111)와, 대역통과 필터(Band-pass filter)(113)와, DPD 피드백 패스(path)(115)와, 수신 패스(117)와, 모뎀(Model)(119)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the TDD communication system includes a Digital Up Conversion (DUC) / Crest Factor Reduction (CFR) block 101, a DPD processing block 103, and the like. , Analog transmitter block 105, DPD power amplifier 107, directional coupler 109, TDD switch 111, band-pass filter 113, DPD A feedback path 115, a reception path 117, and a modem 119 are included.

상기 모뎀(119)에서 발생된 송신 신호는 DUC/CFR 블록(101)으로 입력된다. 상기 DUC/CFR 블록(101)은 상기 모뎀(119)으로부터 입력된 신호를 디지털 신호로 상향 변환한 후, CFR 동작을 통해 상기 상향 변환된 신호의 최대전력 대 평균전력 비(PAPR: Peak to Average Power Ratio)를 감소시켜 DPD 처리 블록(103)으로 출력한다. 상기 DPD 처리 블록(103)은 상기 DUC/CFR 블록(101)으로부터 출력된 신호를 입력하여 DPD 연산을 수행하고 아날로그 송신기 블록(105)으로 출력한다. 상기 아날로그 송신기 블록(105)은 상기 DPD 처리 블록(103)으로부터 출력된 디지털 신호를 입력하여 아날로그 신호로 변환하고 DPD 전력 증폭기(107)로 출력한다. 상기 DPD 전력 증폭기(107)는 상기 아날로그 송신기 블록(105)이 출력하는 전기적 신호를 입력하여 상기 전기적 신호의 전력을 증가시킨 후 방향성 결합기(109)로 출력한다. The transmission signal generated by the modem 119 is input to the DUC / CFR block 101. The DUC / CFR block 101 up-converts the signal input from the modem 119 into a digital signal, and then performs a peak to average power ratio (PAPR) of the up-converted signal through a CFR operation. Ratio) is reduced and output to the DPD processing block 103. The DPD processing block 103 inputs the signal output from the DUC / CFR block 101 to perform a DPD operation and outputs it to the analog transmitter block 105. The analog transmitter block 105 receives a digital signal output from the DPD processing block 103, converts it into an analog signal, and outputs the digital signal to the DPD power amplifier 107. The DPD power amplifier 107 inputs an electrical signal output from the analog transmitter block 105 to increase the power of the electrical signal and output the electrical signal to the directional coupler 109.

상기 방향성 결합기(109)는 상기 DPD 전력 증폭기(107)로부터 출력되는 신호를 입력하여 2개의 경로(way), 즉 TDD 스위치(111) 및 DPD 피드백 패스(115)로 출력한다. 상기 TDD 스위치(111)는 TDD 송신 동작 시 상기 방향성 결합기(109)로부터 입력되는 신호를 상기 대역통과 필터(113)를 통해 안테나에 연결된 출력 포트로 출력하고, TDD 수신 동작시 상기 대역통과 필터(113)를 통해 입력되는 신호를 상기 수신 패스(117)로 출력한다.The directional coupler 109 inputs a signal output from the DPD power amplifier 107 and outputs the signal to two paths, that is, the TDD switch 111 and the DPD feedback path 115. The TDD switch 111 outputs a signal input from the directional coupler 109 to the output port connected to the antenna through the bandpass filter 113 in a TDD transmission operation, and the bandpass filter 113 in a TDD reception operation. The signal input through) is output to the receive path 117.

한편, 상기 DPD 처리 블록(103)은 상기 DUC/CFR 블록(101)으로부터 출력된 신호와 상기 DPD 피드백 패스(115)를 통해 출력된 신호를 비교하여 송신 신호에 대한 DPD 연산을 수행한다. 상기 모뎀(119)은 송신 신호를 발생시킨다. 이러한 DPD 피드백 패스(115) 및 DPD 처리 블록(103)의 동작에 의해 상기 DPD 전력 증폭 기(107)를 통해 출력되는 전력 레벨(Power level)이 일정하게 유지된다. 즉, 상기 전력 레벨은 상기 DPD 피드백 패스(115)의 이득의 변화에 따라 가변 되므로, 상기 전력 레벨을 일정하게 유지시키기 위해서는 상기 DPD 피드백 패스(115)의 이득을 일정하게 유지시켜야만 한다. Meanwhile, the DPD processing block 103 compares the signal output from the DUC / CFR block 101 with the signal output through the DPD feedback path 115 and performs a DPD operation on the transmission signal. The modem 119 generates a transmission signal. By the operation of the DPD feedback path 115 and the DPD processing block 103, the power level output through the DPD power amplifier 107 is kept constant. That is, since the power level is changed according to the change in the gain of the DPD feedback path 115, in order to keep the power level constant, the gain of the DPD feedback path 115 must be kept constant.

그러나 앞서 설명한 도1과 같은 일반적인 DPD 전력 증폭기(107)로는 DPD 방식의 운용 중 DPD 피드백 패스(115) 및 수신 패스(117)의 이득의 이상 여부를 검출할 수 없었다. 특히 상기 DPD 피드백 패스(115)에 하드웨어적인 문제가 발생하여 DPD 피드백 패스의 이득이 크게 감소될 경우에는 상기 DPD 전력 증폭기(107)를 통해 출력되는 전력 레벨이 과도하게 증가되므로 상기 DPD 전력 증폭기(107)가 손상을 입게 된다. 그러나 일반적인 DPD 전력 증폭기(107)에서는 상기와 같이 DPD 피드백 패스 이득의 이상 여부를 검출하는 방안이 존재하지 않으므로, 상기와 같은 이상 상황에서 상기 DPD동작의 운용을 중단시킬 수 없었다.However, the general DPD power amplifier 107 of FIG. 1 described above cannot detect an abnormality in the gains of the DPD feedback path 115 and the reception path 117 during the operation of the DPD method. In particular, when a hardware problem occurs in the DPD feedback path 115 and the gain of the DPD feedback path is greatly reduced, the power level output through the DPD power amplifier 107 is excessively increased, so that the DPD power amplifier 107 ) Will be damaged. However, in the general DPD power amplifier 107, since there is no way to detect the abnormality of the DPD feedback pass gain as described above, it is not possible to stop the operation of the DPD operation in the above abnormal situation.

또한 상기 DPD 피드백 패스(115) 및 수신 패스(108)의 이득은 온도, 습도 등과 같은 환경적인 조건에 따라 가변 될 수 있으나, 종래에는 상기 DPD 피드백 패스(115) 및 수신 패스(108)의 이득의 변화량을 측정하고, 보정하는 방안이 존재하지 않았다.In addition, the gains of the DPD feedback path 115 and the reception path 108 may vary according to environmental conditions such as temperature and humidity, but in the related art, the gains of the DPD feedback path 115 and the reception path 108 may be changed. There was no way to measure and correct changes.

따라서 본 발명은 DPD 전력 증폭기를 사용하는 TDD 통신 시스템에서 DPD 피 드백 패스 및 수신 패스의 이득의 이상 여부를 검출하는 장치 및 이를 지원하는 방법을 제안한다.Accordingly, the present invention proposes an apparatus for detecting an abnormality of a gain of a DPD feedback path and a reception path and a method of supporting the same in a TDD communication system using a DPD power amplifier.

또한 본 발명은 DPD 전력 증폭기를 사용하는 TDD 통신 시스템에서 DPD 피드백 패스 및 수신 패스의 이득의 변화량을 측정하고 보정하는 장치 및 이를 지원하는 방법을 제안한다.In addition, the present invention proposes an apparatus for measuring and correcting an amount of change in gain of a DPD feedback path and a reception path in a TDD communication system using a DPD power amplifier, and a method of supporting the same.

본 발명에서 제안하는 장치는; DPD 전력 증폭기를 사용하는 시간 분할 이중 통신 시스템에서 이득 보상 장치에 있어서, 상기 DPD 전력 증폭기가 동작하지 않는 제1 구간에서, 송신 패스에 포함되는 DPD 전력 증폭기의 입력단에서 검출되는 기준 신호의 전력 레벨을 측정하는 제1 검출기와, 상기 DPD 전력 증폭기의 입력단과 피드백 패스를 연결하고, 상기 피드백 패스를 통해 출력되는 신호의 전력 레벨을 측정하는 제2 검출기와, 상기 송신 패스의 전력 레벨과 상기 피드백 패스의 전력 레벨의 차의 절대값인 피드백 패스 이득을 계산하고, 상기 피드백 패스 이득과 미리 정해진 기준 이득의 차이값을 계산하고, 상기 차이값이 미리 정해진 임계값 미만일 경우, 상기 제1 구간에서 상기 DPD 전력 증폭기의 DPD 동작을 위해 상기 피드백 패스에 현재 설정되어 있는 이득을 상기 계산된 차이값만큼 보상하는 제어 블록을 포함한다.The device proposed in the present invention; In a gain compensation device in a time division duplex communication system using a DPD power amplifier, a power level of a reference signal detected at an input terminal of a DPD power amplifier included in a transmission path in a first section in which the DPD power amplifier is not operated. A first detector to measure the input, a second detector to connect an input terminal and a feedback path of the DPD power amplifier, and measure a power level of a signal output through the feedback path, a power level of the transmission path and a feedback path The feedback path gain, which is an absolute value of the difference between power levels, is calculated, the difference between the feedback path gain and a predetermined reference gain is calculated, and when the difference is less than a predetermined threshold, the DPD power in the first interval. The gain currently set in the feedback path for DPD operation of the amplifier by the calculated difference value. Include spoilage control block.

본 발명에서 제안하는 다른 장치는; DPD 전력 증폭기를 사용하는 시간 분할 이중 통신 시스템에서 이득 보상 장치에 있어서, 상기 DPD 전력 증폭기가 동작하지 않는 제1 구간에서, 송신 패스에 포함되는 DPD 전력 증폭기의 입력단에서 검출되는 기준 신호의 전력 레벨을 측정하는 제1 검출기와, 상기 전력 증폭기의 입력단과 수신 패스를 연결하고, 상기 수신 패스를 통해 출력되는 신호의 전력 레벨을 측정하는 제2 검출기와, 상기 송신 패스의 전력 레벨과 상기 수신 패스의 전력 레벨의 차의 절대값인 수신 패스 이득을 계산하고, 상기 수신 패스 이득과 미리 정해진 기준 이득의 차이값을 계산하고, 상기 차이값이 미리 정해진 임계값 미만일 경우, 상기 제1 구간에서 상기 수신 패스에 현재 설정되어 있는 이득을 상기 계산된 차이값만큼 보상하는 제어 블록을 포함한다.Another apparatus proposed by the present invention; In a gain compensation device in a time division duplex communication system using a DPD power amplifier, a power level of a reference signal detected at an input terminal of a DPD power amplifier included in a transmission path in a first section in which the DPD power amplifier is not operated. A first detector for measuring, a second detector for connecting an input terminal and a receiving path of the power amplifier, measuring a power level of a signal output through the receiving path, a power level of the transmission path and power of the receiving path Calculate a receive path gain that is an absolute value of the difference of levels, calculate a difference value between the receive path gain and a predetermined reference gain, and if the difference value is less than a predetermined threshold, the receive path in the first interval. And a control block for compensating a gain currently set by the calculated difference value.

본 발명에서 제안하는 방법은; DPD 전력 증폭기를 사용하는 시간 분할 이중 통신 시스템에서 이득 보상 방법에 있어서, 상기 DPD 전력 증폭기가 동작하지 않는 제1 구간에서, 송신 패스에 포함되는 DPD 전력 증폭기의 입력단에서 검출되는 기준 신호의 전력 레벨을 측정하는 과정과, 상기 DPD 전력 증폭기의 입력단과 피드백 패스를 연결하고, 상기 피드백 패스를 통해 출력되는 신호의 전력 레벨을 측정하는 과정과, 상기 송신 패스의 전력 레벨과 상기 피드백 패스의 전력 레벨의 차의 절대값인 피드백 패스 이득을 계산하는 과정과, 상기 피드백 패스 이득과 미리 정해진 기준 이득의 차이값을 계산하는 과정과, 상기 차이값이 미리 정해진 임계값 미만일 경우, 상기 제1 구간에서 상기 DPD 전력 증폭기의 DPD 동작을 위해 상기 피드백 패스에 현재 설정되어 있는 이득을 상기 계산된 차이값만큼 보상하는 과정을 포함한다.The method proposed in the present invention; In a gain compensation method in a time division duplex communication system using a DPD power amplifier, a power level of a reference signal detected at an input terminal of a DPD power amplifier included in a transmission path in a first section in which the DPD power amplifier is not operated. Measuring, connecting an input terminal of the DPD power amplifier and a feedback path, measuring a power level of a signal output through the feedback path, and a difference between a power level of the transmission path and a power level of the feedback path Calculating a feedback pass gain that is an absolute value of; calculating a difference between the feedback pass gain and a predetermined reference gain; and when the difference is less than a predetermined threshold, the DPD power in the first interval. The gain that is currently set in the feedback path for DPD operation of the amplifier is calculated using only the calculated difference. Including the process of compensation.

본 발명에서 제안하는 다른 방법은; DPD 전력 증폭기를 사용하는 시간 분할 이중 통신 시스템에서 이득 보상 방법에 있어서, 상기 DPD 전력 증폭기가 동작하지 않는 제1 구간에서, 송신 패스에 포함되는 DPD 전력 증폭기의 입력단에서 검출되는 기준 신호의 전력 레벨을 측정하는 과정과, 상기 전력 증폭기의 입력단과 수신 패스를 연결하고, 상기 수신 패스를 통해 출력되는 신호의 전력 레벨을 측정하는 과정과, 상기 송신 패스의 전력 레벨과 상기 수신 패스의 전력 레벨의 차의 절대값인 수신 패스 이득을 계산하는 과정과, 상기 수신 패스 이득과 미리 정해진 기준 이득의 차이값을 계산하는 과정과, 상기 차이값이 미리 정해진 임계값 미만일 경우, 상기 제1 구간에서 상기 수신 패스에 현재 설정되어 있는 이득을 상기 계산된 차이값만큼 보상하는 과정을 포함한다.Another method proposed by the present invention; In a gain compensation method in a time division duplex communication system using a DPD power amplifier, a power level of a reference signal detected at an input terminal of a DPD power amplifier included in a transmission path in a first section in which the DPD power amplifier is not operated. Measuring, connecting an input terminal of the power amplifier and a receiving path, measuring a power level of a signal output through the receiving path, and a difference between a power level of the transmission path and a power level of the receiving path. Calculating a receive path gain that is an absolute value, calculating a difference between the receive path gain and a predetermined reference gain, and when the difference is less than a predetermined threshold, Compensating the currently set gain by the calculated difference value.

본 발명은 TDD 통신 시스템에서 DPD 전력 증폭기의 DPD 피드백 패스 및 수신 패스의 이득의 이상 여부를 검출할 수 있도록 함으로써, 상기 DPD 피드백 패스에 하드웨어적인 문제가 발생하여 DPD 피드백 패스의 이득이 크게 감소될 경우 DPD 전력 증폭기가 손상을 입게 되는 것을 방지할 수 있다. 또한 본 발명은 환경적인 조건에 따라 가변되는 DPD 피드백 패스 및 수신 패스의 이득을 보정함으로써, 상기 DPD 피드백 패스 및 수신 패스의 이득을 일정하게 유지하도록 하여 시스템 성능의 안정성 및 정확성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to detect an abnormality in the DPD feedback path and the reception path of the DPD power amplifier in a TDD communication system, so that when a hardware problem occurs in the DPD feedback path, the gain of the DPD feedback path is greatly reduced. This can prevent the DPD power amplifier from being damaged. In addition, the present invention can improve the stability and accuracy of the system performance by correcting the gain of the DPD feedback path and the reception path, which is variable according to environmental conditions, so as to keep the gains of the DPD feedback path and the reception path constant.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명의 동작을 이해하는데 필요한 부분만을 설명하며 그 이외의 배경 기술은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, only parts necessary for understanding the operation of the present invention will be described, and other background art will be omitted so as not to distract from the gist of the present invention.

본 명세서에서는 본 발명에서 제안하는 DPD 전력 증폭기를 사용하는 TDD 통신 시스템에서 DPD 피드백 패스 및 수신 패스의 이득의 이상 여부를 검출하는 장치 및 방법의 실시 예에 대해 구체적으로 살펴볼 것이다. In the present specification, an embodiment of an apparatus and method for detecting an abnormality of a gain of a DPD feedback path and a reception path in a TDD communication system using a DPD power amplifier proposed by the present invention will be described in detail.

또한 본 발명에서 제안하는 DPD 전력 증폭기를 사용하는 TDD 통신 시스템에서 환경적인 조건에 따라 가변 된 DPD 피드백 패스 및 수신 패스의 이득의 변화량을 측정하고 보정하는 장치 및 방법의 실시 예에 대해 구체적으로 살펴볼 것이다. In addition, in the TDD communication system using the DPD power amplifier proposed by the present invention will be described in detail an embodiment of the apparatus and method for measuring and correcting the amount of change in the gain of the DPD feedback path and the reception path variable according to environmental conditions. .

하기에서 본 발명의 실시 예를 구체적으로 설명함에 있어, TDD 통신 시스템을 일례로 설명하기로 하며, 특히 본 발명에서는 설명의 편의상 모바일 와이맥스(Mobile WiMAX) 표준을 사용하는 TDD 통신 시스템에서 DPD 전력 증폭기의 이득을 보정하는 장치 및 방법에 대해서 설명할 것이다. 하지만 본 발명에서 제안하는 DPD 전력 증폭기의 이득을 보정하는 장치 및 방법은 모든 종류의 TDD 통신 시스템에 적용될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail. Hereinafter, a TDD communication system will be described as an example. In particular, in the present invention, for convenience of description, a DPD power amplifier in a TDD communication system using a mobile WiMAX standard is described. An apparatus and method for correcting gain will be described. However, the apparatus and method for correcting the gain of the DPD power amplifier proposed by the present invention can be applied to all kinds of TDD communication systems.

도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 DPD 전력 증폭기를 사용하는 TDD 통신 시스템 구조를 도시한 도면이다. 상기 TDD 시스템은 송신 패스, 피드백 패스 및 수신 패스를 가진다. 상기 본 발명의 실시예에 따른 DPD 전력 증폭기는 후술될 두 가지 모드, 즉 데이터 송수신 모드 및 DPD 피드백 패스/수신 패스의 이득 보정 모드 중 어느 한 모드를 선택하여 동작시키는 SPDT(Single-Pole/Double-Throw) 스 위치들을 포함한다. 이하에서는 상기 데이터 송수신 모드를 송수신 모드라 칭하고, 상기 DPD 피드백 패스/수신 패스의 이득 보정 모드를 이득 보정 모드라 칭하기로 한다. 일 예로 이득 보정 모드는 DPD 전력 증폭기가 동작하지 않는 구간에 해당하며, 송수신 모드는 상기 DPD 전력 증폭기가 동작하는 구간에 해당한다.2 and 3 are diagrams illustrating a TDD communication system structure using a DPD power amplifier according to an embodiment of the present invention. The TDD system has a transmit pass, a feedback pass, and a receive pass. The DPD power amplifier according to the embodiment of the present invention selects and operates any one of two modes to be described later, namely, a data transmission / reception mode and a gain correction mode of the DPD feedback path / reception path. Throw) contains switches. Hereinafter, the data transmission / reception mode will be referred to as a transmission / reception mode, and the gain correction mode of the DPD feedback path / reception path will be referred to as a gain correction mode. For example, the gain correction mode corresponds to a section in which the DPD power amplifier does not operate, and the transmission / reception mode corresponds to a section in which the DPD power amplifier operates.

모바일 와이맥스 표준을 사용하는 TDD 통신 시스템에서 사용되는 프레임 구조는 하기 [표 1]과 같다.The frame structure used in the TDD communication system using the mobile WiMAX standard is shown in Table 1 below.

즉, 상기 송수신 모드는 [표 1]에 도시된 프레임의 하향링크(DL: DownLink) 및 상향링크(UL: UpLink) 구간에서 동작된다. 따라서 상기 하향링크 및 상향링크 구간에서는 DPD 전력 증폭기가 송수신 모드로 동작하도록 상기 SPDT 스위치들이 제어된 다음, 데이터를 송수신한다. 상기 제2 모드는 [표 1]에 도시된 프레임의 송신 천이 갭(TTG: Transmit/receive Transition Gap, 이하 'TTG'라 칭하기로 한다) 및 수신 천이 갭(RTG: Receive/transmit Transition Gap, 이하 'RTG'라 칭하기로 한다) 구간에서 동작된다. 따라서 상기 TTG 및 RTG 구간에서는 DPD 전력 증폭기가 이득 보정 모드로 동작하도록 상기 SPDT 스위치들이 제어된 다음, 기준신호를 이용하여 DPD 피드백 패스 및 수신 패스의 이득의 이상 여부를 검출하고, 가변된 DPD 피드백 패스 및 수신 패스의 이득 변화량을 측정하여 보정한다. 상기 DPD 피드백 패스 및 수신 패스의 이득의 이상 여부를 검출하고, 가변된 DPD 피드백 패스 및 수신 패스의 이득 변화량을 측정하여 보정하는 동작은 상기와 같이 매 TTG 및 RTG 구간에서 수행될 수도 있고, 미리 지정한 일정한 주기 또는 상위의 명령에 따른 TTG 및 RTG 구간에서 수행될 수도 있다.That is, the transmission / reception mode is operated in downlink (DL) and uplink (UL) sections of the frame shown in [Table 1]. Therefore, in the downlink and uplink periods, the SPDT switches are controlled so that a DPD power amplifier operates in a transmit / receive mode, and then transmit and receive data. In the second mode, a transmission transition gap (TTG: Transmit / Receive Transition Gap, hereinafter referred to as 'TTG') and a reception transition gap (RTG :) of the frame shown in [Table 1] RTG '). Therefore, in the TTG and RTG periods, the SPDT switches are controlled to operate a DPD power amplifier in a gain correction mode, and then a reference signal is used to detect an abnormality of the gain of the DPD feedback path and the reception path, and then the variable DPD feedback path. And correcting by measuring the gain variation of the reception path. Detecting whether the gains of the DPD feedback path and the reception path are abnormal, and measuring and correcting the gain variation of the variable DPD feedback path and the reception path may be performed in each TTG and RTG section as described above, or may be pre-specified. It may be performed in a TTG and RTG interval according to a certain period or higher command.

도 2는 TDD 통신 시스템에서 상기 송수신 모드로 동작하는 DPD 전력 증폭기를 도시하고, 도 3은 TDD 통신 시스템에서 상기 이득 보정 모드로 동작하는 DPD 전력 증폭기를 도시하고 있다.2 illustrates a DPD power amplifier operating in the transmit / receive mode in a TDD communication system, and FIG. 3 illustrates a DPD power amplifier operating in the gain correction mode in a TDD communication system.

도 2를 참조하면, TDD 통신 시스템은 기준신호(reference signal) 발생 블록(201)과, 덤프(dump) 블록(203)과, DUC 및 CFR 블록(205)과, DPD 처리 블록(207)과, 아날로그 송신기 블록(209)과, 제1 방향성 결합기(211)와, 검출기(213)와, 제1 내지 제3 SPDT 스위치(215,219,223)와, 분배기(217)와, DPD 피드백 패스(221)와, 수신 패스(225)와, 모뎀(227)과, 제어 블록(229)과, DPD 전력 증폭기(231)와, 제2 방향성 결합기(233)와, TDD 스위치(235)와, 대역통과 필터(237)를 포함한다. 여기서 상기 모뎀(227), DUC 및 CFR 블록(205), DPD 처리 블록(207), 아날로그 송신기 블록(209), 제1 방향성 결합기(211), 제1 SPDT 스위치(215), DPD 전력 증폭기(231) 및 제2 방향성 결합기(233)는 송신 패스부를 형성하고, 상기 제2 SPDT 스위치(219) 및 DPD 피드백 패스(221)는 피드백 패스부를 형성하고, 상기 제3 SPDT 스위치(223) 및 수신 패스(225)는 수신 패스부를 형성한다.2, the TDD communication system includes a reference signal generation block 201, a dump block 203, a DUC and CFR block 205, a DPD processing block 207, Analog transmitter block 209, first directional coupler 211, detector 213, first to third SPDT switches 215, 219, 223, distributor 217, DPD feedback path 221, reception Pass 225, modem 227, control block 229, DPD power amplifier 231, second directional coupler 233, TDD switch 235, and bandpass filter 237 Include. Where the modem 227, the DUC and CFR block 205, the DPD processing block 207, the analog transmitter block 209, the first directional coupler 211, the first SPDT switch 215, the DPD power amplifier 231 ) And the second directional coupler 233 form a transmission path, and the second SPDT switch 219 and the DPD feedback path 221 form a feedback path, and the third SPDT switch 223 and the reception path ( 225 forms a receive path portion.

상기 모뎀(227)에서 발생된 송신 신호는 DUC/CFR 블록(205)으로 입력된다. 상기 DUC/CFR 블록(205)은 상기 모뎀(227)으로부터 입력된 신호를 디지털 신호로 상향 변환한 후, CFR 동작을 통해 상기 상향 변환된 신호의 최대전력 대 평균전력 비를 감소시켜 DPD 처리 블록(207)으로 출력한다. 상기 DPD 처리 블록(207)은 상기 DUC/CFR 블록(205)으로부터 출력된 신호를 입력하여 DPD 연산을 수행하고 아날로그 송신기 블록(209)으로 출력한다. 상기 아날로그 송신기 블록(209)은 상기 DPD 처리 블록(207)으로부터 출력된 디지털 신호를 입력하여 아날로그 신호로 변환하고, 제1 방향성 결합기(211) 및 제1 스위치(215)를 통해 DPD 전력 증폭기(231)로 출력한다. 상기 DPD 전력 증폭기(231)는 상기 제1 방향성 결합기(211) 및 제1 SPDT 스위치(215)를 통해 출력되는 전기적 신호를 입력하여 상기 전기적 신호의 전력을 증가시킨 후 제2 방향성 결합기(233)로 출력한다. The transmission signal generated by the modem 227 is input to the DUC / CFR block 205. The DUC / CFR block 205 up-converts the signal input from the modem 227 into a digital signal, and then reduces the maximum power to average power ratio of the up-converted signal through a CFR operation so as to reduce the DPD processing block ( 207). The DPD processing block 207 inputs a signal output from the DUC / CFR block 205 to perform a DPD operation and outputs the signal to the analog transmitter block 209. The analog transmitter block 209 receives a digital signal output from the DPD processing block 207 and converts the digital signal into an analog signal, and the DPD power amplifier 231 through the first directional coupler 211 and the first switch 215. ) The DPD power amplifier 231 inputs an electrical signal output through the first directional coupler 211 and the first SPDT switch 215 to increase the power of the electrical signal and then to the second directional coupler 233. Output

상기 제2 방향성 결합기(233)는 상기 DPD 전력 증폭기(231)로부터 출력되는 신호를 입력하여 2개의 경로, 즉 TDD 스위치(235) 및 제2 SPDT 스위치(219)로 출력한다. 송수신 모드로 동작시 상기 제2 SPDT 스위치(219)는 상기 제2 방향성 결합기(233)에 의해 검출된 신호를 DPD 피드백 패스(221)로 출력한다. 상기 TDD 스위치(235)는 TDD 송신 동작시 상기 제2 방향성 결합기(233)로부터 입력되는 신호를 상기 대역통과 필터(237)를 통해 안테나에 연결된 출력 포트로 출력하고, TDD 수신 동작시 상기 대역통과 필터(237)를 통해 입력되는 신호를 제3 SPDT 스위치(223)를 통해 수신 패스(225)로 출력한다.The second directional coupler 233 inputs a signal output from the DPD power amplifier 231 and outputs the two paths, that is, the TDD switch 235 and the second SPDT switch 219. When operating in the transmit / receive mode, the second SPDT switch 219 outputs the signal detected by the second directional coupler 233 to the DPD feedback path 221. The TDD switch 235 outputs a signal input from the second directional coupler 233 to the output port connected to the antenna through the bandpass filter 237 in the TDD transmission operation, and the bandpass filter in the TDD reception operation. The signal input through 237 is output to the receive path 225 through the third SPDT switch 223.

한편, 상기 DPD 처리 블록(207)은 상기 DUC/CFR 블록(205)으로부터 출력된 신호와 상기 DPD 피드백 패스(221)를 통해 출력된 신호를 비교하여 송신 신호에 대한 DPD 연산을 수행한다. 상기 모뎀(227)은 송신 신호를 발생시킨다. 이러한 DPD 피드백 패스(221) 및 DPD 처리 블록(207)의 동작에 의해 상기 DPD 전력 증폭기(231)를 통해 출력되는 전력 레벨이 일정하게 유지된다.Meanwhile, the DPD processing block 207 compares the signal output from the DUC / CFR block 205 with the signal output through the DPD feedback path 221 and performs a DPD operation on the transmission signal. The modem 227 generates a transmission signal. By the operation of the DPD feedback path 221 and the DPD processing block 207, the power level output through the DPD power amplifier 231 is kept constant.

도 3을 참조하면, TDD 통신 시스템은 기준신호 발생 블록(301)과, 덤프 블록(303)과, DUC 및 CFR 블록(305)과, DPD 처리 블록(307)과, 아날로그 송신기 블록(309)과, 제1 방향성 결합기(311)와, 검출기(313)와, 제1 내지 제3 SPDT 스위치(315,319,323)와, 분배기(317)와, DPD 피드백 패스(321)와, 수신 패스(325)와, 모뎀(327)과, 제어 블록(329)과, DPD 전력 증폭기(331)와, 제2 방향성 결합기(333)와, TDD 스위치(335)와, 대역통과 필터(337)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the TDD communication system includes a reference signal generation block 301, a dump block 303, a DUC and CFR block 305, a DPD processing block 307, an analog transmitter block 309, and the like. First directional coupler 311, detector 313, first to third SPDT switches 315, 319, 323, distributor 317, DPD feedback path 321, receive path 325, modem 327, a control block 329, a DPD power amplifier 331, a second directional coupler 333, a TDD switch 335, and a bandpass filter 337.

먼저 DPD 전력 증폭기(331)가 이득 보정 모드로 동작하도록, 상기 제1 내지 제3 SPDT 스위치(315,319,323)에 상기 제어 블록(329)의 제어 신호를 입력한다. 상기 제1 SPDT 스위치(315)는 상기 입력된 제어 신호에 따라 상기 제1 방향성 결합기(311)를 통과한 송신 신호를 DPD 전력 증폭기(331) 대신 분배기(317)로 전달하며, 제2 및 제3 SPDT 스위치(319,323)는 각각 제2 방향성 결합기(333)와 TDD 스위치(335) 대신 분배기(317)로부터의 신호를 DPD 피드백 패스(321)와 수신 패스(325)로 전달한다. First, the control signal of the control block 329 is input to the first to third SPDT switches 315, 319 and 323 so that the DPD power amplifier 331 operates in the gain correction mode. The first SPDT switch 315 transfers the transmission signal passing through the first directional coupler 311 to the divider 317 instead of the DPD power amplifier 331 according to the input control signal. The SPDT switches 319 and 323 transmit signals from the distributor 317 to the DPD feedback path 321 and the reception path 325 instead of the second directional coupler 333 and the TDD switch 335, respectively.

상기 DPD 전력 증폭기의 DPD 피드백 패스 및 수신 패스의 이득의 변화량을 측정하고 보정하기 위해서는, 상기 DPD 피드백 패스 및 수신 패스의 이득 변화량 측정시 기준 값이 되는 기준 이득(Reference gain)이 요구된다. 일 실시예로서 상기 DPD 피드백 패스 및 수신 패스 각각에 대한 기준 이득은 최초 공장 교정(Factory calibration) 과정에서 측정될 수 있다. 상기 DPD 피드백 패스 및 수신 패스 각각에 대한 기준 이득은 상기 DPD 전력 증폭기의 동작을 멈춘 상태에서 측정된다. In order to measure and correct the amount of change in the gain of the DPD feedback path and the reception path of the DPD power amplifier, a reference gain, which is a reference value when measuring the amount of change in the gain of the DPD feedback path and the reception path, is required. In one embodiment, the reference gain for each of the DPD feedback path and the reception path may be measured during an initial factory calibration process. A reference gain for each of the DPD feedback path and the receive path is measured while the DPD power amplifier is in operation.

상기 기준 이득의 측정 과정은 다음과 같다.The measurement process of the reference gain is as follows.

상기 기준신호 발생 블록(301)은 상기 제어 블록(329)의 제어에 따라 소정의 싱글 톤(single tone)으로 구성된 기준신호를 발생시키고, 상기 발생된 싱글 톤은 DUC 및 CFR 블록(305)에 입력된다. 상기 DUC 및 CFR 블록(305)은 상기 기준신호 발생 블록(301)으로부터 입력된 싱글 톤을 디지털 신호로 상향 변환한 후, CFR 동작을 통해 상기 상향 변환된 신호의 최대전력 대 평균전력 비를 감소시켜 DPD 처리 블록(307)으로 출력한다. 상기 DPD 처리 블록(307)은 상기 DUC/CFR 블록(305)으로부터 출력된 신호를 입력하여 DPD 연산을 수행하고 아날로그 송신기 블록(309)으로 출력한다. 상기 아날로그 송신기 블록(309)은 상기 DPD 처리 블록(307)으로부터 출력된 디지털 신호를 입력하여 아날로그 신호로 변환하고 제1 방향성 결합기(311)로 출력한다. 상기 제1 방향성 결합기(311)는 상기 아날로그 송신기 블록(309)으로부터 출력된 신호를 입력하여 제1 SPDT 스위치(315) 및 검출기(313)로 출력한다. 상기 검출기(313)는 상기 제1 방향성 결합기(311)를 통해 검출된 신호의 전력 레벨 Pt를 측정한다. 이득 보정 모드에서 상기 제1 SPDT 스위치(315)는 상기 제1 방향성 결합기(311)로부터 입력된 신호를 DPD 전력 증폭기(331) 대신 분배기(317)로 출력하고, 상기 분배기(317)는 상기 제1 SPDT 스위치(315)를 통해 입력된 신호를 분배하여 제2 SPDT 스위치(319) 및 제3 SPDT 스위치(323)로 출력한다. 이득 보정 모드에서 상기 제2 SPDT 스위치(319)는 제2 방향성 결합기(233) 대신 상기 분배기(317)로부터 입력되는 신호를 DPD 피드백 패스(321)로 출력하고, 상기 DPD 피드백 패스(321)는 상기 제2 SPDT 스위치(319)를 통해 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 덤프 블록(303)으로 출력한다. 상기 덤프 블록(303)은 내부의 검출기(도시하지 않음)를 통해 상기 DPD 피드백 패스(321)로부터 입력된 신호의 전력 레벨 Pf를 측정한다.The reference signal generation block 301 generates a reference signal composed of a predetermined single tone under the control of the control block 329, and the generated single tone is input to the DUC and CFR block 305. do. The DUC and CFR block 305 up-converts the single tone input from the reference signal generation block 301 into a digital signal, and then reduces the maximum power to average power ratio of the up-converted signal through a CFR operation. Output to DPD processing block 307. The DPD processing block 307 inputs the signal output from the DUC / CFR block 305 to perform a DPD operation and outputs the signal to the analog transmitter block 309. The analog transmitter block 309 receives a digital signal output from the DPD processing block 307, converts it into an analog signal, and outputs the analog signal to the first directional coupler 311. The first directional coupler 311 receives a signal output from the analog transmitter block 309 and outputs the signal to the first SPDT switch 315 and the detector 313. The detector 313 measures the power level Pt of the signal detected through the first directional coupler 311. In the gain correction mode, the first SPDT switch 315 outputs the signal input from the first directional coupler 311 to the divider 317 instead of the DPD power amplifier 331, and the divider 317 is connected to the first divider 317. The signal input through the SPDT switch 315 is distributed and output to the second SPDT switch 319 and the third SPDT switch 323. In the gain correction mode, the second SPDT switch 319 outputs a signal input from the divider 317 to the DPD feedback path 321 instead of the second directional coupler 233, and the DPD feedback path 321 is the The analog signal input through the second SPDT switch 319 is converted into a digital signal and output to the dump block 303. The dump block 303 measures the power level Pf of the signal input from the DPD feedback path 321 through an internal detector (not shown).

이득 보정 모드에서 상기 제3 SPDT 스위치(323)는 TDD 스위치(335) 대신 상기 분배기(317)로부터 입력되는 신호를 수신 패스(325)로 출력하고, 상기 수신 패스(325)는 상기 제3 SPDT 스위치(323)를 통해 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 덤프 블록(303)으로 출력한다. 상기 덤프 블록(303)은 내부의 검출기(도시하지 않음)를 통해 상기 수신 패스(325)로부터 입력된 신호의 전력 레벨 Pr을 측정한다.In the gain correction mode, the third SPDT switch 323 outputs the signal input from the divider 317 to the receive path 325 instead of the TDD switch 335, and the receive path 325 is the third SPDT switch. An analog signal input through 323 is converted into a digital signal and output to the dump block 303. The dump block 303 measures the power level Pr of the signal input from the reception path 325 through an internal detector (not shown).

한편, 상기 제어 블록(329)은 상기 검출기(313) 및 덤프 블록(303)으로부터 수신되는 Pt, Pf, Pr을 이용하여, 하기 [수학식 1]과 같이 DPD 피드백 패스에 대한 기준 이득 및 수신 패스에 대한 기준 이득을 계산한다.On the other hand, the control block 329 using the Pt, Pf, Pr received from the detector 313 and the dump block 303, the reference gain and reception path for the DPD feedback pass as shown in Equation 1 below. Calculate the reference gain for.

Gf = Pf - PtGf = Pf-Pt

Gr = Pr - PtGr = Pr-Pt

수학식 1에서 상기 Gf의 절대값은 DPD 피드백 패스에 대한 기준 이득을 나타내고, 상기 Gr의 절대값은 수신 패스에 대한 기준 이득을 나타내며, 상기 Pt, Pf, Pr는 로그 스케일(Log scale) 값이다. 상기 Gf 및 Gr의 절대값은 플래시 메모 리(Flash memory)(도시하지 않음)에 저장되며, DPD 전력 증폭기를 위한 DPD 피드백 패스 및 수신 패스의 이득 변화량을 측정하고 보정할 때 참조할 기준 값으로서만 사용된다.In Equation 1, the absolute value of Gf represents a reference gain for a DPD feedback pass, the absolute value of Gr represents a reference gain for a reception pass, and Pt, Pf, and Pr are log scale values. . The absolute values of Gf and Gr are stored in flash memory (not shown) and are only used as reference values for reference when measuring and correcting gain variation of the DPD feedback pass and receive path for the DPD power amplifier. Used.

그러면 여기서 상기 Gf 및 Gr을 이용하여, 상기 DPD 전력 증폭기의 DPD 피드백 패스 및 수신 패스의 이득 변화량을 측정하고 보정하는 과정에 대하여 설명하기로 한다. 상기 DPD 전력 증폭기의 DPD 피드백 패스 및 수신 패스의 이득 변화량 역시 상기 DPD 전력 증폭기의 동작을 멈춘 상태에서 측정된다.Next, a process of measuring and correcting gain variation amounts of the DPD feedback path and the reception path of the DPD power amplifier using the Gf and Gr will be described. The gain variation of the DPD feedback path and the reception path of the DPD power amplifier is also measured while the DPD power amplifier is in operation.

먼저 DPD 전력 증폭기(331)가 이득 보정 모드로 동작하도록, 상기 제1 내지 제3 SPDT 스위치(315,319,323)에 상기 제어 블록(329)의 제어 신호를 입력한다. 상기 제1 내지 제3 SPDT 스위치(315,319,323)는 상기 입력된 제어 신호에 따라 이득 보정 모드로 동작한다. 상기 기준신호 발생 블록(301)은 상기 제어 블록(329)의 제어에 따라 소정의 싱글 톤으로 구성된 기준신호를 발생시키고, 상기 발생된 싱글 톤은 DUC 및 CFR 블록(305)에 입력된다. 상기 DUC 및 CFR 블록(305)은 상기 기준신호 발생 블록(301)으로부터 입력된 싱글 톤을 디지털 신호로 상향 변환한 후, CFR 동작을 통해 상기 상향 변환된 신호의 최대전력 대 평균전력 비를 감소시켜 DPD 처리 블록(307)으로 출력한다. 상기 DPD 처리 블록(307)은 상기 DUC/CFR 블록(305)으로부터 출력된 신호를 입력하여 DPD 연산을 수행하고 아날로그 송신기 블록(309)으로 출력한다. 상기 아날로그 송신기 블록(309)은 상기 DPD 처리 블록(307)으로부터 출력된 디지털 신호를 입력하여 아날로그 신호로 변환하고 제1 방향성 결합기(311)로 출력한다. 상기 제1 방향성 결합기(311)는 상기 아날로그 송신기 블록(309)으로 부터 출력된 신호를 입력하여 제1 SPDT 스위치(315) 및 검출기(313)로 출력한다. 상기 검출기(313)는 상기 제1 방향성 결합기(311)를 통해 검출된 신호의 전력 레벨 Pt 1을 측정한다. First, the control signal of the control block 329 is input to the first to third SPDT switches 315, 319 and 323 so that the DPD power amplifier 331 operates in the gain correction mode. The first to third SPDT switches 315, 319 and 323 operate in a gain correction mode according to the input control signal. The reference signal generation block 301 generates a reference signal composed of a predetermined single tone under the control of the control block 329, and the generated single tone is input to the DUC and CFR block 305. The DUC and CFR block 305 up-converts the single tone input from the reference signal generation block 301 into a digital signal, and then reduces the maximum power to average power ratio of the up-converted signal through a CFR operation. Output to DPD processing block 307. The DPD processing block 307 inputs the signal output from the DUC / CFR block 305 to perform a DPD operation and outputs the signal to the analog transmitter block 309. The analog transmitter block 309 receives a digital signal output from the DPD processing block 307, converts it into an analog signal, and outputs the analog signal to the first directional coupler 311. The first directional coupler 311 receives a signal output from the analog transmitter block 309 and outputs the signal to the first SPDT switch 315 and the detector 313. The detector 313 measures the power level Pt 1 of the signal detected through the first directional coupler 311.

이득 보정 모드에서 상기 제1 SPDT 스위치(315)는 상기 제1 방향성 결합기(311)로부터 입력된 신호를 DPD 전력 증폭기(331) 대신 분배기(317)로 출력하고, 상기 분배기(317)는 상기 제1 SPDT 스위치(315)로부터 입력된 신호를 분배하여 제2 SPDT 스위치(319) 및 제3 SPDT 스위치(323)로 출력한다. 이득 보정 모드에서 상기 제2 SPDT 스위치(319)는 제2 방향성 결합기(233) 대신 상기 분배기(317)로부터 입력되는 신호를 DPD 피드백 패스(321)로 출력하고, 상기 DPD 피드백 패스(321)는 상기 제2 SPDT 스위치(319)를 통해 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 덤프 블록(303)으로 출력한다. 상기 덤프 블록(303)은 내부의 검출기(도시하지 않음)를 통해 상기 DPD 피드백 패스(321)로부터 입력된 신호의 전력 레벨 Pf 1을 측정한다.In the gain correction mode, the first SPDT switch 315 outputs the signal input from the first directional coupler 311 to the divider 317 instead of the DPD power amplifier 331, and the divider 317 is connected to the first divider 317. The signal input from the SPDT switch 315 is distributed and output to the second SPDT switch 319 and the third SPDT switch 323. In the gain correction mode, the second SPDT switch 319 outputs a signal input from the divider 317 to the DPD feedback path 321 instead of the second directional coupler 233, and the DPD feedback path 321 is the The analog signal input through the second SPDT switch 319 is converted into a digital signal and output to the dump block 303. The dump block 303 measures the power level Pf 1 of the signal input from the DPD feedback path 321 through an internal detector (not shown).

이득 보정 모드에서 상기 제3 SPDT 스위치(323)는 TDD 스위치(335) 대신 상기 분배기(317)로부터 입력되는 신호를 수신 패스(325)로 출력하고, 상기 수신 패스(325)는 상기 제3 SPDT 스위치(323)를 통해 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 덤프 블록(303)으로 출력한다. 상기 덤프 블록(303)은 내부의 검출기(도시하지 않음)를 통해 상기 수신 패스(325)로부터 입력된 신호의 전력 레벨 Pr 1을 측정한다.In the gain correction mode, the third SPDT switch 323 outputs the signal input from the divider 317 to the receive path 325 instead of the TDD switch 335, and the receive path 325 is the third SPDT switch. An analog signal input through 323 is converted into a digital signal and output to the dump block 303. The dump block 303 measures the power level Pr 1 of the signal input from the reception path 325 through an internal detector (not shown).

한편, 상기 제어 블록(329)은 상기 검출기(313) 및 덤프 블록(303)으로부터 수신되는 Pt1, Pf1, Pr1을 이용하여, 하기 [수학식 2]와 같이 DPD 전력 증폭기의 DPD 피드백 패스의 이득 및 수신 패스의 이득을 계산한다.Meanwhile, the control block 329 uses Pt1, Pf1, and Pr1 received from the detector 313 and the dump block 303 to obtain the gain of the DPD feedback path of the DPD power amplifier as shown in Equation 2 below. Calculate the gain of the receive path.

Gf1 = Pf1 - Pt1Gf1 = Pf1-Pt1

Gr1 = Pr1 - Pt1Gr1 = Pr1-Pt1

수학식 2에서 상기 Gf1의 절대값은 DPD 전력 증폭기를 위한 DPD 피드백 패스의 이득을 나타내고, 상기 Gr1의 절대값은 DPD 전력 증폭기를 위한 수신 패스의 이득을 나타내며, 상기 Pt1, Pf1, Pr1는 로그 스케일 값이다. 상기 Gf1 및 Gr1의 절대값은 DPD 전력 증폭기를 위한 DPD 피드백 패스 및 수신 패스의 이득 변화량을 측정하고 보정할 때, 기준 값과의 비교를 위한 용도로만 사용된다.In Equation 2, the absolute value of Gf1 represents the gain of the DPD feedback path for the DPD power amplifier, the absolute value of Gr1 represents the gain of the reception pass for the DPD power amplifier, and Pt1, Pf1, and Pr1 represent the log scale. Value. The absolute values of Gf1 and Gr1 are used only for comparison with a reference value when measuring and correcting gain variation of the DPD feedback path and the reception path for the DPD power amplifier.

그런 다음 상기 제어 블록(329)은 상기 계산한 Gf1 및 Gr1을 플래시 메모리에 저장된 기준 값, Gf 및 Gr과 각각 비교하여, 하기 [수학식 3]과 같이 DPD 피드백 패스의 이득의 변화량 △Gf 및 수신 패스의 이득의 변화량 △Gr을 계산한다.Then, the control block 329 compares the calculated Gf1 and Gr1 with the reference values stored in the flash memory, Gf and Gr, respectively, and receives the change amount ΔGf of the gain of the DPD feedback path as shown in Equation 3 below. The variation amount? Gr of the gain of the path is calculated.

△Gf = Gf1 - GfΔGf = Gf1-Gf

△Gr = Gr1 - GrΔGr = Gr1-Gr

상기 △Gf가 미리 설정한 제1 임계값(threshold) 미만일 경우, 송수신 모드에서 상기 제어 블록(329)은 상기 DPD 피드백 패스(321) 내부의 이득 블록(도시하지 않음)을 제어하여 상기 DPD 피드백 패스(321)의 이득에 대해 상기 △Gf 만큼을 보상한다. 상기 △Gf가 상기 제1 임계값 이상일 경우, 송수신 모드에서 상기 제어 블록(329)은 알람(alarm)을 발생시키고, DPD 처리 블록(307)으로 제어 신호를 입력하여 DPD 연산을 중단시킨다.When ΔGf is less than a first threshold set in advance, the control block 329 controls a gain block (not shown) inside the DPD feedback path 321 in the transmission / reception mode so that the DPD feedback path. The gain of 321 is compensated for by [Delta] Gf. When ΔGf is greater than or equal to the first threshold, the control block 329 generates an alarm in the transmission / reception mode and inputs a control signal to the DPD processing block 307 to stop the DPD operation.

상기 △Gr가 미리 설정한 제2 임계값 미만일 경우, 송수신 모드에서 상기 제어 블록(329)은 상기 수신 패스(325) 내부의 이득 블록(도시하지 않음)을 제어하여 상기 수신 패스(325)의 이득에 대해 상기 △Gr 만큼을 보상한다. 상기 △Gr가 상기 제2 임계값 이상일 경우, 상기 제어 블록(329)은 알람을 발생시킨다.When ΔGr is less than a second threshold set in advance, the control block 329 controls a gain block (not shown) inside the receive path 325 in the transmit / receive mode to gain the receive path 325. Compensate for [Delta] Gr by. If ΔGr is greater than or equal to the second threshold, the control block 329 generates an alarm.

도 1은 일반적인 DPD 전력 증폭기를 사용하는 TDD통신 시스템 구조를 도시한 도면1 is a diagram illustrating a structure of a TDD communication system using a general DPD power amplifier.

도 2는 TDD 통신 시스템에서 상기 송수신 모드로 동작하는 DPD 전력 증폭기를 도시한 도면2 illustrates a DPD power amplifier operating in the transmit / receive mode in a TDD communication system.

도 3은 TDD 통신 시스템에서 상기 이득 보정 모드로 동작하는 DPD 전력 증폭기를 도시한 도면3 illustrates a DPD power amplifier operating in the gain correction mode in a TDD communication system.

Claims

디지털 전치 왜곡(DPD: Digital Pre-Distortion) 전력 증폭기를 사용하는 시간 분할 이중(TDD: Time Division Duplex) 통신 시스템에서 이득 보상 방법에 있어서,A gain compensation method in a time division duplex (TDD) communication system using a digital pre-distortion (DPD) power amplifier,

상기 DPD 전력 증폭기가 동작하지 않는 제1 구간에서, 송신 패스에 포함되는 DPD 전력 증폭기의 입력단에서 검출되는 기준 신호의 전력 레벨을 측정하는 과정과,Measuring a power level of a reference signal detected at an input terminal of a DPD power amplifier included in a transmission path in a first section in which the DPD power amplifier is not operated;

상기 DPD 전력 증폭기의 입력단과 피드백 패스를 연결하고, 상기 피드백 패스를 통해 출력되는 신호의 전력 레벨을 측정하는 과정과,Connecting a feedback path with an input terminal of the DPD power amplifier and measuring a power level of a signal output through the feedback path;

상기 송신 패스의 전력 레벨과 상기 피드백 패스의 전력 레벨의 차의 절대값인 피드백 패스 이득을 계산하는 과정과,Calculating a feedback path gain that is an absolute value of the difference between the power level of the transmission path and the power level of the feedback path;

상기 피드백 패스 이득과 미리 정해진 기준 이득의 차이값을 계산하는 과정과,Calculating a difference between the feedback pass gain and a predetermined reference gain;

상기 차이값이 미리 정해진 임계값 미만일 경우, 상기 제1 구간에서 상기 DPD 전력 증폭기의 DPD 동작을 위해 상기 피드백 패스에 현재 설정되어 있는 이득을 상기 계산된 차이값만큼 보상하는 과정을 포함하는 이득 보상 방법.If the difference is less than a predetermined threshold value, a gain compensation method comprising compensating for the gain currently set in the feedback path for the DPD operation of the DPD power amplifier by the calculated difference value in the first section; .

제1항에 있어서,The method of claim 1,

상기 차이값이 상기 임계값 이상일 경우, 상기 DPD 전력 증폭기가 동작하는 제2 구간에서 알람을 발생시키고, 상기 DPD전력 증폭기의 DPD 동작을 중단시키는 과정을 더 포함하는 이득 보상 방법.If the difference is greater than or equal to the threshold, generating an alarm in a second section of operation of the DPD power amplifier, and stopping the DPD operation of the DPD power amplifier.

제1항에 있어서,The method of claim 1,

상기 TDD 통신 시스템의 공장 교정(Factory calibration) 중 상기 DPD 전력 증폭기가 동작하지 않은 상태에서 상기 DPD 전력 증폭기의 입력단에서 검출되는 제1 기준 신호의 전력 레벨을 측정하는 과정과,Measuring a power level of a first reference signal detected at an input of the DPD power amplifier while the DPD power amplifier is not operated during factory calibration of the TDD communication system;

상기 전력 증폭기의 입력단과 피드백 패스를 연결하고, 상기 피드백 패스를 통해 출력되는 신호의 제1 전력 레벨을 측정하는 과정과,Connecting a feedback path with an input terminal of the power amplifier and measuring a first power level of a signal output through the feedback path;

상기 제1 기준 신호의 전력 레벨과 상기 패드백 패스의 제1 전력 레벨의 차의 절대값을 상기 기준 이득으로서 계산하는 과정을 더 포함하는 이득 보상 방법.And calculating the absolute value of the difference between the power level of the first reference signal and the first power level of the padback pass as the reference gain.

제2항에 있어서,The method of claim 2,

상기 제1 구간에서 상기 DPD 전력 증폭기의 입력단과 상기 피드백 패스를 연결하고, 상기 제2 구간에서 상기 DPD 전력 증폭기의 출력단과 상기 피드백 패스를 연결하는 스위칭 과정을 더 포함하는 이득 보상 방법.And a switching process of connecting the input path of the DPD power amplifier and the feedback path in the first period, and the output path of the DPD power amplifier and the feedback path in the second period.

제2항에 있어서,The method of claim 2,

상기 제1 구간은 TDD 프레임의 미리 정해지는 송신천이갭 및 수신천이갭 구간이고, 상기 제2 구간은 상향링크 및 하향링크 구간임을 특징으로 하는 이득 보상 방법.Wherein the first period is a predetermined transmission transition gap and a reception transition gap period of a TDD frame, and the second interval is an uplink and a downlink period.

상기 전력 증폭기의 입력단과 수신 패스를 연결하고, 상기 수신 패스를 통해 출력되는 신호의 전력 레벨을 측정하는 과정과,Connecting the input path of the power amplifier to a reception path and measuring a power level of a signal output through the reception path;

상기 송신 패스의 전력 레벨과 상기 수신 패스의 전력 레벨의 차의 절대값인 수신 패스 이득을 계산하는 과정과,Calculating a reception path gain that is an absolute value of a difference between a power level of the transmission path and a power level of the reception path;

상기 수신 패스 이득과 미리 정해진 기준 이득의 차이값을 계산하는 과정과,Calculating a difference value between the reception pass gain and a predetermined reference gain;

상기 차이값이 미리 정해진 임계값 미만일 경우, 상기 제1 구간에서 상기 수신 패스에 현재 설정되어 있는 이득을 상기 계산된 차이값만큼 보상하는 과정을 포 함하는 이득 보상 방법.And compensating for the gain currently set in the reception path by the calculated difference value when the difference value is less than a predetermined threshold value.

제6항에 있어서,The method of claim 6,

상기 차이값이 상기 임계값 이상일 경우, 상기 DPD 전력 증폭기가 동작하는 제2 구간에서 알람을 발생시키는 과정을 더 포함하는 이득 보상 방법.And generating an alarm in a second section in which the DPD power amplifier operates when the difference is greater than or equal to the threshold.

제6항에 있어서,The method of claim 6,

상기 전력 증폭기의 입력단과 수신 패스를 연결하고, 상기 수신 패스를 통해 출력되는 신호의 제1 전력 레벨을 측정하는 과정과,Connecting a receiving path to an input terminal of the power amplifier and measuring a first power level of a signal output through the receiving path;

상기 제1 기준 신호의 전력 레벨과 상기 수신 패스의 제1 전력 레벨의 차의 절대값을 상기 기준 이득으로서 계산하는 과정을 더 포함하는 이득 보상 방법.And calculating an absolute value of a difference between a power level of the first reference signal and a first power level of the reception path as the reference gain.

제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein

상기 제1 구간에서 상기 DPD 전력 증폭기의 입력단과 상기 수신 패스를 연결 하고, 상기 제2 구간에서 안테나를 통해 수신된 신호를 상기 수신 패스로 연결하는 스위칭 과정을 더 포함하는 이득 보상 방법.And a switching process of connecting an input terminal of the DPD power amplifier and the reception path in the first section and connecting a signal received through an antenna in the second section to the reception path.

제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein

상기 제1 구간은 TDD 프레임의 미리 정해지는 송신천이갭 및 수신천이갭 구간이고, 상기 제2 구간은 상향링크 및 하향링크 구간임을 특징으로 하는 이득 보상 방법. Wherein the first period is a predetermined transmission transition gap and a reception transition gap period of a TDD frame, and the second interval is an uplink and a downlink period.

디지털 전치 왜곡(DPD: Digital Pre-Distortion) 전력 증폭기를 사용하는 시간 분할 이중(TDD: Time Division Duplex) 통신 시스템에서 이득 보상 장치에 있어서,A gain compensation device in a time division duplex (TDD) communication system using a digital pre-distortion (DPD) power amplifier,

상기 DPD 전력 증폭기가 동작하지 않는 제1 구간에서, 송신 패스에 포함되는 DPD 전력 증폭기의 입력단에서 검출되는 기준 신호의 전력 레벨을 측정하는 제1 검출기와,A first detector for measuring a power level of a reference signal detected at an input terminal of a DPD power amplifier included in a transmission path in a first section in which the DPD power amplifier is not operated;

상기 DPD 전력 증폭기의 입력단과 피드백 패스를 연결하고, 상기 피드백 패스를 통해 출력되는 신호의 전력 레벨을 측정하는 제2 검출기와,A second detector connecting a feedback path with an input terminal of the DPD power amplifier and measuring a power level of a signal output through the feedback path;

상기 송신 패스의 전력 레벨과 상기 피드백 패스의 전력 레벨의 차의 절대값인 피드백 패스 이득을 계산하고, 상기 피드백 패스 이득과 미리 정해진 기준 이득 의 차이값을 계산하고, 상기 차이값이 미리 정해진 임계값 미만일 경우, 상기 제1 구간에서 상기 DPD 전력 증폭기의 DPD 동작을 위해 상기 피드백 패스에 현재 설정되어 있는 이득을 상기 계산된 차이값만큼 보상하는 제어 블록을 포함하는 이득 보상 장치.Calculating a feedback path gain that is an absolute value of the difference between the power level of the transmission path and the power level of the feedback path, calculating a difference value between the feedback path gain and a predetermined reference gain, wherein the difference value is a predetermined threshold value And a control block that compensates for the gain currently set in the feedback path for the DPD operation of the DPD power amplifier in the first period by the calculated difference value.

제11항에 있어서,The method of claim 11,

상기 제어 블록은 상기 차이값이 상기 임계값 이상일 경우, 상기 DPD 전력 증폭기가 동작하는 제2 구간에서 알람을 발생시키고, 상기 DPD전력 증폭기의 DPD 동작을 중단시킴을 특징으로 하는 이득 보상 장치.And the control block generates an alarm in a second section in which the DPD power amplifier operates when the difference is greater than or equal to the threshold and stops the DPD operation of the DPD power amplifier.

제1항에 있어서,The method of claim 1,

상기 TDD 통신 시스템의 공장 교정(Factory calibration) 중, 상기 제1 검출기는 상기 DPD 전력 증폭기가 동작하지 않은 상태에서 상기 DPD 전력 증폭기의 입력단에서 검출되는 제1 기준 신호의 전력 레벨을 측정하고,During factory calibration of the TDD communication system, the first detector measures a power level of a first reference signal detected at an input of the DPD power amplifier while the DPD power amplifier is not operated,

상기 제2 검출기는 상기 전력 증폭기의 입력단과 피드백 패스가 연결되고, 상기 피드백 패스를 통해 출력되는 신호의 제1 전력 레벨을 측정하고,The second detector is connected to an input terminal of the power amplifier and a feedback path, and measures a first power level of a signal output through the feedback path,

상기 제어 블록은 상기 제1 기준 신호의 전력 레벨과 상기 피드백 패스의 제1 전력 레벨의 차의 절대값을 상기 기준 이득으로서 계산함을 특징으로 하는 이득 보상 장치.And the control block calculates an absolute value of a difference between a power level of the first reference signal and a first power level of the feedback path as the reference gain.

제12항에 있어서,The method of claim 12,

상기 제1 구간에서 상기 DPD 전력 증폭기의 입력단과 상기 피드백 패스를 연결하고, 상기 제2 구간에서 상기 DPD 전력 증폭기의 출력단과 상기 피드백 패스를 연결하는 스위치를 더 포함하는 이득 보상 장치.And a switch configured to connect the input path of the DPD power amplifier and the feedback path in the first section, and to connect the output path of the DPD power amplifier and the feedback path in the second section.

제12항에 있어서,The method of claim 12,

상기 제1 구간은 TDD 프레임의 미리 정해지는 송신천이갭 및 수신천이갭 구간이고, 상기 제2 구간은 상향링크 및 하향링크 구간임을 특징으로 하는 이득 보상 장치.Wherein the first period is a predetermined transmission transition gap and a reception transition gap period of a TDD frame, and the second interval is an uplink and a downlink period.

상기 DPD 전력 증폭기가 동작하지 않는 제1 구간에서, 송신 패스에 포함되는 DPD 전력 증폭기의 입력단에서 검출되는 기준 신호의 전력 레벨을 측정하는 제1 검 출기와,A first detector for measuring a power level of a reference signal detected at an input terminal of a DPD power amplifier included in a transmission path in a first section in which the DPD power amplifier is not operated;

상기 전력 증폭기의 입력단과 수신 패스를 연결하고, 상기 수신 패스를 통해 출력되는 신호의 전력 레벨을 측정하는 제2 검출기와,A second detector which connects an input terminal of the power amplifier to a reception path and measures a power level of a signal output through the reception path;

상기 송신 패스의 전력 레벨과 상기 수신 패스의 전력 레벨의 차의 절대값인 수신 패스 이득을 계산하고, 상기 수신 패스 이득과 미리 정해진 기준 이득의 차이값을 계산하고, 상기 차이값이 미리 정해진 임계값 미만일 경우, 상기 제1 구간에서 상기 수신 패스에 현재 설정되어 있는 이득을 상기 계산된 차이값만큼 보상하는 제어 블록을 포함하는 이득 보상 장치.Calculate a receive path gain that is an absolute value of the difference between the power level of the transmit path and the power level of the receive path, calculate a difference value between the receive path gain and a predetermined reference gain, wherein the difference is a predetermined threshold If less than, the gain compensation device including a control block for compensating the gain currently set in the reception path in the first interval by the calculated difference value.

제16항에 있어서,The method of claim 16,

상기 제어 블록은 상기 차이값이 상기 임계값 이상일 경우, 상기 DPD 전력 증폭기가 동작하는 제2 구간에서 알람을 발생시킴을 특징으로 하는 이득 보상 장치.And the control block generates an alarm in a second section in which the DPD power amplifier operates when the difference is greater than or equal to the threshold.

제16항에 있어서,The method of claim 16,

TDD 통신 시스템의 공장 교정(Factory calibration) 중, 상기 제1 검출기는 상기 DPD 전력 증폭기가 동작하지 않은 상태에서 상기 DPD 전력 증폭기의 입력단에서 검출되는 제1 기준 신호의 전력 레벨을 측정하고,During factory calibration of a TDD communication system, the first detector measures the power level of the first reference signal detected at the input of the DPD power amplifier while the DPD power amplifier is not operating,

상기 제2 검출기는 상기 전력 증폭기의 입력단과 수신 패스가 연결되고, 상기 수신 패스를 통해 출력되는 신호의 제1 전력 레벨을 측정하고,The second detector is connected to an input terminal of the power amplifier and a reception path, and measures a first power level of a signal output through the reception path,

상기 제어 블록은 상기 제1 기준 신호의 전력 레벨과 상기 수신 패스의 제1 전력 레벨의 차의 절대값을 상기 기준 이득으로서 계산함을 특징으로 하는 이득 보상 장치.And the control block calculates an absolute value of a difference between a power level of the first reference signal and a first power level of the reception path as the reference gain.

제17항에 있어서,The method of claim 17,

상기 제1 구간에서 상기 DPD 전력 증폭기의 입력단과 상기 수신 패스를 연결하고, 상기 제2 구간에서 안테나를 통해 수신된 신호를 상기 수신 패스로 연결하는 스위치를 더 포함하는 이득 보상 장치.And a switch configured to connect an input terminal of the DPD power amplifier and the reception path in the first section, and to connect a signal received through an antenna to the reception path in the second section.

제17항에 있어서,The method of claim 17,