KR20170091854A - 무선 통신 시스템 및 그 데이터 처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 명세서에서는 무선 통신 시스템 및 그 데이터 처리 방법을 개시한다. 여기서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템은, 상기 무선 통신 시스템의 피드백 경로에서 임의의 데이터를 포함한 제1 기준 신호를 생성하는 기준 신호 생성부, 실제 데이터와 상기 생성된 제1 기준 신호 중 적어도 하나를 선택 출력하는 다중화부, 전력 증폭기, 상기 제1 기준 신호 전송에 따른 상기 피드백 경로에서 발생하는 DC 성분을 추정하고, 상기 추정된 DC 성분을 이용하여 상기 디지털 사전-왜곡(DPD) 계수를 산출하는 디지털 사전-왜곡(DPD) 처리부, 및 상기 추정된 DC 성분과 상기 산출된 디지털 사전-왜곡(DPD) 계수에 기초한 제2 기준 신호에 실제 데이터를 실어 전송되도록 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

무선 통신 시스템 및 그 데이터 처리 방법 {RADIO FREQUENCY COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD OF PROCESSING DATA THE SAME}

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상기 무선 통신 시스템에서 디지털 사전 왜곡(Digital Pre-Distortion; DPD)에 관한 것이다.

최근 통신의 물리계층(physical layer)에서는 고차 변조 기법(high order modulation method)과 주파수 영역 다중화(frequency domain multiplexing)를 통해 주파수 효율성(frequency efficiency)을 높이고 있다. 다만, 이러한 통신 기법은 높은 첨두전력 대 평균전력비(Peak-to-Average Power Ratio; PAPR) 특성과 무선 주파수(radio frequency; RF) 전력 증폭기(power amplifier; PA)의 비선형성으로 인해 전력 증폭기(PA)의 동작 영역(active area)에서 큰 백-오프(back-off)가 요구된다. 그리고 이러한 요구는 결국 전력 증폭기(PA)의 전력 소모를 증가시키는 주요 원인이 되고, 디지털 변조 방식 설계(design)에 부담이 될 수 있다.

전력 증폭기(PA)는 전술한 바와 같이, 선형 방식으로 동작하지 않는다. 예를 들어, 전력 증폭기(PA)의 디스토션(distortion)은 상기 전력 증폭기(PA)의 출력 신호 스윙(swing)을 압축 또는 확장할 수 있다. 따라서, 무선 주파수 전력 증폭기(RF PA)는 전력 증폭기(PA)의 출력에서의 진폭 변조 - 진폭 변조(AM-AM) 왜곡 및 진폭 변조 - 위상 변조(AM-PM) 왜곡을 생성하는 비선형성을 갖는다. 반면, 증폭된 신호들을 수신 및 디코딩하는 신호 검출기는 통상 이러한 비-선형 방식으로 동작하지 않는다. 이러한 바람직하지 않은 결과들은 에러 벡터 크기(error vector magnitude; EVM)를 악화시킬 수 있다.

따라서, 전력 증폭기(PA)의 출력에 대한 선형화가 요구되는데 이를 위해 디지털 사전-왜곡(Digital Pre-distortion; DPD) 기법이 이용되고 있다. 다시 말해, 디지털 사전-왜곡(DPD)을 통해 전력 증폭기(PA) 특성들을 어느 정도 예측 가능하도록 선형화할 수 있다. 그러나 디지털 사전-왜곡(DPD)에 의하더라도, 무선 통신 과정에서 발생 가능한 다양한 이벤트에 의해 상기 디지털 사전-왜곡(DPD)의 효과가 저하될 수 있다. 그리고 이러한 디지털 사전-왜곡(DPD)의 효과 저하는 무선 통신 시스템의 예측 가능성 내지 안정성에 신뢰를 떨어뜨리고 전력 소모를 포함한 시스템 전체의 효율을 떨어뜨릴 수 있기 때문에 문제가 된다.

본 명세서에서는 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 무선 통신 시스템 및 그 데이터 처리 방법을 개시한다.

본 발명은, 무선(Radio Frequency; RF) 통신 시스템에서 RF LO-Leakage (DC)에 의한 디지털 사전-왜곡(Digital Pre-distortion; DPD) 효과의 저하 방지 또는 개선하는 것을 을 일 과제로 한다.

본 발명은, 상기 무선(RF) 통신 시스템에서 전력 증폭기(power amplifier; PA)의 성능 내지 효율을 개선시키는 것을 다른 과제로 한다.

본 발명은, 에러 벡터 크기(error vector magnitude; EVM) 개선을 통해 신호의 품질을 높이고 수신 측에서 에러 방지 및 데이터 디코딩 수행에 기여하는 것을 또 다른 과제로 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에서는 무선 통신 시스템 및 그 데이터 처리 방법에 대한 다양한 실시 예(들)을 개시한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 데이터 송신 방법은, 상기 무선 통신 시스템의 피드백 경로에서 임의의 데이터를 포함한 제1 기준 신호를 전송하여 피드백 받는 단계; 상기 제1 기준 신호 전송에 따른 상기 피드백 경로에서 발생하는 DC 성분을 추정하는 단계; 상기 추정된 DC 성분을 이용하여 상기 디지털 사전-왜곡(DPD) 계수를 산출하는 단계; 및 상기 추정된 DC 성분과 상기 산출된 디지털 사전-왜곡(DPD) 계수에 기초한 제2 기준 신호에 실제 데이터를 실어 전송하는 단계를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템은, 상기 무선 통신 시스템의 피드백 경로에서 임의의 데이터를 포함한 제1 기준 신호를 생성하는 기준 신호 생성부; 실제 데이터와 상기 생성된 제1 기준 신호 중 적어도 하나를 선택 출력하는 다중화부; 전력 증폭기; 상기 제1 기준 신호 전송에 따른 상기 피드백 경로에서 발생하는 DC 성분을 추정하고, 상기 추정된 DC 성분을 이용하여 상기 디지털 사전-왜곡(DPD) 계수를 산출하는 디지털 사전-왜곡(DPD) 처리부; 및 상기 추정된 DC 성분과 상기 산출된 디지털 사전-왜곡(DPD) 계수에 기초한 제2 기준 신호에 실제 데이터를 실어 전송되도록 제어하는 제어부를 포함한다.

본 발명에서 얻을 수 있는 기술적 해결 수단은 이상에서 언급한 해결 수단들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 해결 수단들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 효과는 다음과 같다.

본 발명의 다양한 실시 예들 중 일 실시 예에 따르면, 무선(Radio Frequency; RF) 통신 시스템에서 RF LO-Leakage (DC)에 의한 디지털 사전-왜곡(Digital Pre-distortion; DPD) 효과의 저하 방지 또는 개선하는 효과가 있다.

본 발명의 다양한 실시 예들 중 다른 실시 예에 따르면, 상기 무선(RF) 통신 시스템에서 전력 증폭기(power amplifier; PA)의 성능 내지 효율을 개선하는 효과가 있다.

본 발명의 다양한 실시 예들 중 또 다른 실시 예에 따르면, 에러 벡터 크기(error vector magnitude; EVM) 개선을 통해 신호의 품질을 높이고 수신 측에서 에러 방지 및 데이터 디코딩 수행에 기여하는 효과가 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따라 디지털 사전-왜곡(DPD) 수행 블록을 포함한 무선 통신(RF) 시스템 또는 무선 통신 디바이스를 도시한 도면;
도 2는 본 발명과 관련하여, DC 오프셋을 설명하기 위해 도시한 그래프;
도 3은 본 발명과 관련하여, DC 성분이 없을 때 응답 곡선을 설명하기 위해 도시한 그래프;
도 4는 본 발명과 관련하여, DC 성분이 있을 때 응답 곡선을 설명하기 위해 도시한 그래프;
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 디지털 사전 왜곡 처리 방법을 설명하기 위해 도시한 순서도;
도 6은 본 발명과 관련하여, DC 오프셋 추정을 위한 수학식을 도시한 도면;
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지털 사전 왜곡 처리 방법에 따른 DC 성분이 있을 때 응답 곡선을 설명하기 위해 도시한 그래프;
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 디지털 사전 왜곡 처리 방법을 설명하기 위해 도시한 순서도; 그리고
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 에러 벡터 크기(error vector magnitude; EVM) 개선 효과를 설명하기 위해 도시한 데이터이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 무선 통신 시스템(Radio Frequency (RF) communication system) 및 그 데이터 처리 방법의 다양한 실시 예(들)을 설명한다.

본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈", "부" 등은 단지 명세서 작성의 용이함을 고려하여 부여되는 것으로서, 필요에 따라 양자는 혼용될 수도 있다. 또한, "제1-", "제2-" 등과 같이 서수로 기술한 경우에도 그것이 순서를 의미하기보다는 해당 용어의 설명 편의를 위한 것일 뿐, 그러한 용어나 서수에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어도, 본 발명의 기술 사상에 따른 기능을 고려하여 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 다만, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으나, 이에 대해서는 관련 설명 부분에서 그 의미를 기술할 것이다. 따라서, 해당 용어를 단지 그 명칭이 아니라 그가 가진 실질적인 의미와 본 명세서 전반에 걸쳐 기술된 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀 둔다. 한편, 본 명세서 또는/및 도면에 기술된 내용은, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시 예로서 그에 한정되지 않으며, 그 권리범위는 특허청구범위를 통해 결정되어야 한다.

이하 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서의 데이터 처리 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 이때, 본 명세서에서는 본 발명의 이해를 돕고 설명의 편의를 위하여, 상기 무선 통신 시스템에서 특히, 무선 통신(RF) 모듈을 구비한 송신 측을 예로 하여 설명한다. 또한, 상기 송신 측은 본 발명과 관련하여, 비선형 소자를 구비하며, 상기 비선형 소자 특성을 개선하기 위해 디지털 프리-토션(Digital Pre-distortion; DPD) 기법을 이용한다. 상기 비선형 소자는, 전력 증폭기(Power Amplifier; PA)를 예로 하여 설명한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템은, 상기 무선 통신 시스템의 피드백 경로에서 임의의 데이터를 포함한 제1 기준 신호를 생성하는 기준 신호 생성부, 실제 데이터와 상기 생성된 제1 기준 신호 중 적어도 하나를 선택 출력하는 다중화부, 전력 증폭기, 상기 제1 기준 신호 전송에 따른 상기 피드백 경로에서 발생하는 DC 성분을 추정하고, 상기 추정된 DC 성분을 이용하여 상기 디지털 사전-왜곡(DPD) 계수를 산출하는 디지털 사전-왜곡(DPD) 처리부, 및 상기 추정된 DC 성분과 상기 산출된 디지털 사전-왜곡(DPD) 계수에 기초한 제2 기준 신호에 실제 데이터를 실어 전송되도록 제어하는 제어부를 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따라 디지털 사전-왜곡(DPD) 수행 블록을 포함한 무선 통신(RF) 시스템 또는 무선 통신 디바이스(RF device)를 도시한 도면이다.

전술한 바와 같이, 무선 통신(RF) 시스템 내지 디바이스에서 전력 증폭기(PA)의 특성 개선 예를 들어, 상기 전력 증폭기(PA)의 출력 선형화를 위해 디지털 사전-왜곡(DPD) 기법을 이용하고 있다. 그러나 디지털 사전-왜곡(DPD)를 이용하더라도, 무선 통신(RF) 과정에서 발생 가능한 I/Q 임밸런스(imbalance), DC(LO-leakage) 오프셋(offset)과 같은 이벤트(event)에 의해 상기 디지털 사전-왜곡(DPD)의 효과가 저하되고 있다. 특히, 상기 이벤트 중 DC 오프셋의 경우에는, 상기 디지털 사전-왜곡(DPD)의 성능 내지 효과에 많은 영향을 줄 수 있으며, 경우에 따라서는 오히려 디지털 사전-왜곡(DPD)을 수행하지 않는 경우에 비해 더욱 성능이 열화될 수도 있다. 그리고 이러한 디지털 사전-왜곡(DPD)의 효과 저하는 무선 통신 시스템의 예측 가능성 내지 안정성에 신뢰를 떨어뜨리고 전력 소모를 포함한 시스템 전체의 효율을 떨어뜨릴 수 있기 때문에 문제이다.

관련하여, 무선 통신(RF)에서 DC는 항상 존재한다고 볼 수 있다. 본 발명에서는 디지털 사전-왜곡(DPD) 수행 과정에서 기준 신호를 이용한다. 여기서, 상기 기준 신호라 함은 예를 들어, 실제 데이터의 전송에 앞서, 무선 통신(RF)의 디지털 사전-왜곡(DPD)를 위한 신호를 의미하는데, 이를 위해 본 발명에서는 기준 신호를 트레이닝 시퀀스(training sequence)를 이용한다. 이때, 상기 기준 신호로 트레이닝 시퀀스에 한정되는 것은 아니다. 한편, 상기 기준 신호는 DPD를 위한 것으로 본 발명과 관련하여, DC 성분에 의한 영향이 반영되지 않은바, 후술하는 본 발명에 따라 데이터 전송을 위한 기준 신호와 구분하기 위해 1차 기준 신호로 명명하고, 상기 데이터 전송을 위한 실제 기준 신호는 2차 기준 신호로 명명하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템의 구성 블록도를 도시한 도면이다.

여기서, 상기 무선 통신 시스템은 전술한 바와 같이, 전력 증폭기(PA)(118)의 비선형 왜곡 특성을 개선하기 위해 디지털 사전 왜곡(DPD)을 실제 데이터 전송에 이용한다.

한편, 상기 디지털 사전 왜곡(DPD)을 위해서는 디지털 사전 왜곡(DPD) 처리 구성은 종래 공지된 내용을 참고하고 여기서는 생략한다. 다만, 본 발명 역시 디지털 사전 왜곡(DPD)에 관한 것으로 본 발명과 종래 디지털 사전 왜곡(DPD) 부분과 상이한 점과 특징에 대해서만 별도로 상세 기술한다.

간략히, 도 1의 구성을 설명하면, 다음과 같다.

무선 통신 시스템의 피드백 경로에서 임의의 데이터를 포함한 기준 신호를 생성하는 기준 신호 생성부(102), 입력 신호를 사전-왜곡시키기 위한 디지털 사전-왜곡(DPD)부(104), 상기 기준 신호 생성부(102)와 디지털 사전-왜곡(DPD)부(104)의 입력을 수신하여 하나의 입력을 선택 출력하는 다중화부(106), 왜곡된 입력 신호를 중간 주파수(IF)의 아날로그 신호로 변환하기 위한 디지털/아날로그 변환기(DAC)(108), VGA(110), 제1 저역 통과 필터(112), 제1 위상 지연기(PLL)(114)와 상기 저역 통과 필터 신호를 해당 주파수 대역 내의 고주파 신호로 변환하기 위한 주파수 상향 변환기(116), 상기 주파수 상향 변환기(103)에서 변환된 신호를 증폭하는 전력 증폭기(PA)(118), 상기 피드백 경로에 따라 증폭된 신호와 제2 위상 지연기(PLL)(122)의 주파수를 중간 주파수로 낮추기 위한 주파수 하향 변환기(124), 제2 저역 통과 필터(126), 상기 주파수 하향 변환기(124)에서 변환된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그/디지털 변환기(ADC)(128), 및 상기 기준 신호 전송에 따른 상기 피드백 경로에서 발생하는 DC 성분을 추정하고, 상기 추정된 DC 성분을 이용하여 상기 디지털 사전-왜곡(DPD) 계수를 산출하는 디지털 사전-왜곡(DPD) 처리부(130), 및 상기 추정된 DC 성분과 상기 산출된 디지털 사전-왜곡(DPD) 계수에 기초한 제2 기준 신호에 실제 데이터를 실어 전송되도록 제어하는 제어부(미도시)가 포함된다.

도 1의 무선 통신 시스템 구성은 본 발명의 이해를 돕고 설명의 편의를 위한 것으로 상기 구성들 중 일부 구성이 제거되거나 도시되지 않은 일부 구성이 추가되어 상기 무선 통신 시스템을 구현할 수 있다.

또한, 상기 도 1에서는 각 구성 블록이 하나의 구성요소로 도시되고 설명되었으나 이에 한정되는 것은 아니며 둘 이상의 구성요소가 하나의 모듈로 구현될 수도 있다.

본 발명에 따른 디지털 사전-왜곡(DPD) 수행 과정은, 크게 트레이닝(training) 과정과 데이터 전송 과정을 포함할 수 있다.

먼저, 트레이닝 과정을 설명하면, 다음과 같다.

상기 트레이닝 과정에서는, 임의의 데이터를 포함한 기준 신호를 전송하여 피드백 받는다. 상기 임의의 데이터는 DC 성분을 포함하지 않을 수 있다. 한편, 상기 기준 신호는 트레이닝 시퀀스(training sequence; TRS)일 수 있다.

피드백 받은 트레이닝 시퀀스(TRS)는 전력 증폭기(PA)(118)에 의해 왜곡되고, 이러한 왜곡으로부터 시스템은 상기 전력 증폭기(PA)(118)의 비선형 특성을 파악할 수 있다.

한편, 상기 트레이닝 시퀀스(TRS)를 기준 신호로 삼아 피드백된 트레이닝 시퀀스(TRS)와 비교하고, 이를 이용하여 디지털 사전-왜곡(DPD) 계수를 산출할 수 있다. 여기서, 상기 디지털 사전-왜곡(DPD) 계수를 산출하는 과정에서, LMS나 RLS와 같은 적응형 알고리즘을 이용할 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 적응형 알고리즘은, 이에 대한 상세한 설명은 본 명세서에서 별도의 설명은 생략하고 공지된 내용을 참고할 수 있다. 이러한 과정은 도 1의 디지털 사전-왜곡(DPD) 처리부(130)에서 수행될 수 있다.

다음으로, 데이터 전송 단계는, 상기 산출한 디지털 사전-왜곡(DPD) 계수를 실제 데이터 전송 시에 이용하여 전력 증폭기(PA)(118)의 비선형 특성에 따른 사전 왜곡을 보상하여 상기 실제 데이터를 전송한다.

전술한 바와 같이, 무선 통신 과정에서는 데이터 송수신에 언제나 DC 성분이 포함될 수 있으며, 상기 포함되는 DC 성분은 상기 송/수신되는 데이터에 결정적인 영향을 줄 수 있다. 따라서, 상기 무선 통신 과정에서 상기 DC 성분은 항상 고려되어야 한다.

본 발명에서는 디지털 사전-왜곡(DPD) 과정에서 DC 성분을 추정하고, 이를 고려하여, 실제 데이터 전송 과정에 반영하고자 한다.

먼저, DC 추정 과정에 대해 설명하면, 다음과 같다.

상기 DC를 추정하기 위해서는 전술한 바와 같이, 기준 신호로 DC 성분을 포함하지 않은 임의의 데이터 즉, 트레이닝 시퀀스(TRS)를 이용한다.

도 3은 본 발명과 관련하여, DC 성분이 없을 때 AM-AM 응답 곡선을 설명하기 위해 도시한 그래프로, DC가 없는 경우(도 2의 210)에 이상적으로 전력 증폭기(PA)의 입력(도 3의 가로축)에 따라 출력(도 3의 세로축)은 전체적으로 선형에 가깝다. 다만, 일부 구간 이후부터는 새츄레이션(saturation) 된다.

그러나 무선 통신 과정에서 DC 성분이 포함되어 있는 경우(도 2의 220)에는 도 3과 같은 이상적인 그래프가 아니라 도 4와 같은 그래프가 나타날 수 있다. 여기서, DC 파워는 입력 기준 신호 파워의 약 20%라고 가정한 경우이다.

참고로, 도 2는 본 발명과 관련하여, DC 오프셋을 설명하기 위해 도시한 그래프로, 210이 원래 기준 신호 즉, DC가 없는 경우에 입력 신호를 나타낸 것이고, 220은 상기 210을 입력함에도 불구하고 DC 성분이 포함된 경우의 입력 신호를 나타낸 것이다. 즉, 210의 입력 신호와 220의 입력 신호의 차만큼이 DC 성분이 된다.

도 4는 본 발명과 관련하여, DC 성분이 있을 때 AM-AM 응답 곡선을 설명하기 위해 도시한 그래프로, 410은 기준 신호인 트레이닝 시퀀스(TRS)의 포지티브 파트 응답(Positive part response)을 그리고, 420은 기준 신호인 트레이닝 시퀀스(TRS)의 네거티브 파트 응답(Negative part response)을 나타낸다. 즉, 도 4의 도 2에서 220의 입력에 따른 응답을 나타내는 것이다.

본 발명에서 DC 추정은 도 5의 수학식을 참조하여 수행할 수 있다.

도 5에서, 510과 520은 각각 피드백 경로에서 게인 미스매치(gain mismatch)와 페이지 미스매치(phase mismatch)의 추정치를 의미할 수 있다.

이러한 DC 추정은 반복 수행하여 상기 추정의 정확도를 높이거나 개선할 수 있다. 다만, 무한 반복하는 것은 시스템의 효율을 떨어뜨릴 수 있으므로, 지양한다. 이에 관해서는, 후술하는 도 7과 8에서 상세하게 설명한다.

종래 디지털 사전-왜곡(DPD) 기법에서는, DC가 있더라도 기준 신호를 이용하여 디지털 사전-왜곡(DPD) 계수를 산출하고, 산출된 디지털 사전-왜곡(DPD) 계수에 근거하여 실제 데이터를 전송한다. 이는 상술한 바와 같이, 문제가 있다.

본 발명에서는 디지털 사전-왜곡(DPD) 과정에서 이용한 기준 신호를 실제 데이터에 그대로 이용하는 것이 아니라 DC 성분을 고려하여 새롭게 기준 신호를 생성하여 실제 데이터에 이용한다.

즉, 본 발명에서 디지털 사전-왜곡(DPD) 처리부(120)는, 도 5에 기초하여 산출된 DC 추정치를 기준 신호에 더하여 디지털 사전-왜곡(DPD) 계수를 산출한다.

디지털 사전-왜곡(DPD)부(104)는, 이렇게 산출된 디지털 사전-왜곡(DPD) 계수에 상기 DC 추정치를 제거하여 새로운 기준 신호를 생성하고, 이렇게 생성된 기준 신호에 실제 데이터를 실어 전송한다. 디지털 사전-왜곡(DPD) 계수를 구할 때는 상기 DC 추정치를 포함하여 산출하고, 실제 데이터 송신시에는 상기 DC 추정치를 제거한다.

이와 같이, 새로운 기준 신호에 근거하여 데이터를 전송하면, 도 6과 같은 AM-AM 응답 그래프를 획득할 수 있다. 이는 도 3과 유사한 그래프임을 알 수 있다. 즉, 무선 통신 과정에서 DC 성분이 포함되더라도 본 발명에 따를 경우, DC 성분 포함에 따른 문제점을 해소할 수 있음을 알 수 있다.

이하 DC 성분 추정치를 산출하는 방법과 산출된 DC 성분을 기초로 디지털 사전-왜곡 처리 방법에 대해 기술한다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따라 디지털 사전-왜곡 처리 방법을 설명하기 위해 도시한 순서도이다.

도 7은 미리 정한 횟수만큼 DC 추정을 반복 수행하여, DC 추정의 정확성을 개선하는 방법에 대한 예시이다.

먼저, 제1 기준 신호(DC 성분이 포함되지 않은)를 전송하여 피드백한다(S710). 이때, DC 추정을 위한 횟수(i)를 의미하는 i는 0번째이다.

이후 횟수(i)가 i+1번째 제1 기준 신호를 전송하여 피드백한다(S720).

그리고 i+1번째 피드백되는 기준 신호로부터 도 5의 수학식에 기초하여 DC 추정치(i+1)를 산출한다(S730). 다만, 이 경우, 도 5의 평균 처리는 하지 않을 수 있다.

그리고 제어부는 상기 i가 미리 정한 반복 횟수에 도달하였는지 판단한다(S740).

제어부는, 상기 S740 단계 판단 결과, 만약 상기 i가 미리 정한 반복 횟수에 미도달시에는 횟수(i)를 변경하고 상기 S720 내지 S730를 재수행한다. 이러한 과정은 S740 단계의 판단 결과 상기 i가 미리 정한 반복 횟수에 도달할 때까지 계속하여 반복 수행될 수 있다.

제어부는, 상기 S740 단계 판단 결과, 만약 상기 i가 미리 정한 반복 횟수에 도달한 경우에는, 도 5의 수학식을 이용하여 이번 포함 현재까지 구한 DC 추정치의 평균값으로 최종 DC 추정치를 산출한다(S750).

다만, S740 단계 판단 결과, 상기 i가 미리 정한 반복 횟수에 도달한 경우에, 상기 도 5의 수학식을 이용하여 평균값이 아니라, 현재 포함 추정한 DC 추정치 중 최대치를 S750 단계의 최종 DC 추정치로 산출할 수도 있다.

S750 단계를 통해 구한 최종 DC 추정치에 기준 신호를 더하여 디지털 사전-왜곡(DPD) 계수를 산출한다(S760).

이렇게 구한 디지털 사전-왜곡(DPD) 계수에 상기 최종 DC 추정치를 제거하여 제2 기준 신호를 생성하고, 실제 데이터를 상기 생성된 제2 기준 신호에 실어 전송한다(S770).

한편, 도 7의 S750 단계에서 최종 DC 추정치를 산출하기 전에 매 제1 기준 신호는 동일한 데이터를 이용할 수 있다. 예컨대, 이전 DC 추정치가 산출되더라도 다음 번에 이를 반영하지 않고 이전과 동일한 제1 기준 신호를 다시 전송하여 피드백받는다.

도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 디지털 사전 왜곡 처리 방법을 설명하기 위해 도시한 순서도이다.

전술한 도 7은 미리 정한 횟수만큼 DC 추정을 반복 수행하여, DC 추정의 정확성을 개선하는 방법에 대한 예시임에 반해, 도 8은 반복 횟수가 임의적이다.

도 7에서는 기준 신호 전송-피드백 과정을 동일한 기준 신호를 이용하여 미리 정한 횟수만큼 수행한 다음, 그때까지의 데이터를 이용한다.

반면, 도 8은 기준 신호 전송-피드백 이후에 DC 추정치를 다음 기준 신호 전송-피드백 과정에 반영한다. 그리고 이를 미리 정한 임계치와 비교하여, 반복 횟수가 결정된다.

경우에 따라, 도 8의 기준 신호 전송-피드백 과정 반복 횟수가 도 7보다 더 적을 수 있다.

도 8을 참조하면, 먼저 제1 기준 신호(DC 성분이 포함되지 않은)를 전송하여 피드백한다(S810).

상기 S810 단계 결과 추정된 DC 추정치 다음 제1 기준 신호에 반영하여, 다시 기준 신호 전송-피드백을 수행한다(S820). 따라서, S820 단계의 기준 신호는 DC 추정치가 반영되어, S810 단계의 제1 기준 신호와는 다른 입력 스코프를 가질 수 있다.

그리고 S820 단계의 피드백되는 기준 신호로부터 도 5의 수학식에 기초하여 DC 추정치를 산출 또는 갱신한다(S830). 사실상 이전 산출한 DC 추정치는 이미 반영되었으므로 여기서는 의미가 없고 갱신이 된다.

그리고 제어부는 상기 산출한 DC 추정치가 미리 정한 임계치보다 작은지 판단한다(S840).

제어부는, 상기 S840 단계 판단 결과, 만약 상기 산출한 DC 추정치가 미리 정한 임계치보다 크면, 상기 S820 내지 S830를 재수행한다. 이러한 과정은 S840 단계의 판단 결과, 상기 S830 단계 산출 DC 추정치가 미리 정한 임계치보다 작거나 같을 때까지 계속하여 반복 수행될 수 있다.

제어부는, 상기 S840 단계 판단 결과, 만약 상기 산출한 DC 추정치가 미리 정한 임계치보다 작거나 같으면, 본 제1 기준 신호의 전송-피드백 과정을 통해 산출된 DC 추정치를 최종 DC 추정치를 확정한다(S750). 이때, 상기 최종 DC 추정치는 도 5의 수학식이 이용되지 않는다.

여기서, 상기 미리 정한 임계치는 예컨대, DC 성분이 실제 데이터 전송 과정에서 문제를 일으키거나 전력 증폭기(PA)(114)의 신뢰성을 떨어뜨릴 수 있는 등 전체 시스템을 고려하여 적절하게 결정될 수 있다. 한편, 이는 시스템에 따라 달라질 수 있으며, 상황에 따라 임의 변경도 가능하다.

다시 말해, 도 8의 의할 경우에는, 사전 테스트를 통해 시스템의 오류를 줄이고 실제 데이터 전송 효율을 높일 수 있다.

S850 단계를 통해 구한 최종 DC 추정치에 기준 신호를 더하여 디지털 사전-왜곡(DPD) 계수를 산출한다(S860).

이렇게 구한 디지털 사전-왜곡(DPD) 계수에 상기 최종 DC 추정치를 제거하여 제2 기준 신호를 생성하고, 실제 데이터를 상기 생성된 제2 기준 신호에 실어 전송한다(S870).

한편, 도 8에서는 매 기준 신호 전송-피드백 과정을 수행하는 제1 기준 신호가 달라질 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 에러 벡터 크기(error vector magnitude; EVM) 개선 효과를 설명하기 위해 도시한 데이터이다.

도 9는 예를 들어, 본 발명에 따라 DC 성분을 제거한 기준 신호에 기초하여 실제 데이터를 전송하는 경우에, 신호의 에러 벡터 크기(EVM)의 성능 내지 효과를 설명하기 위해 도시한 표를 도시한 것이다.

여기서, 본 명세서에서는 종래 디지털 사전 왜곡(DPD)의 경우와 성능 비교를 통해 본 발명의 이해를 돕고자 한다.

도 9를 참조하면, DC 성분이 없는 경우에 에러 벡터 크기(EVM)를 보면, 본 발명에 따른 기법은 종래 기법에 비하여 약간의 성능 열화가 있거나 큰 차이가 없다.

그러나 전술한 바와 같이, 무선 통신 환경에서는 늘 DC 성분이 존재하여 전력 증폭기(PA)의 효율 등으로 인한 에러 벡터 크기(EVM)가 문제가 될 수 있다.

이하, 도 9를 참조하여, DC 성분이 있는 경우에 에러 벡터 크기(EVM)를 비교하면, 본 발명의 따른 기법이 종래 기법에 비하여 에러 벡터 크기(EVM) 성능이 개선됨을 알 수 있다.

예컨대, 무선 통신 환경에서 DC 성분이 1%인 경우, 본 발명에 따르면, 에러 벡터 크기(EVM)가 -41.4dB이나, 종래 기법에 따르면, 에러 벡터 크기(EVM)가 -38.9dB임을 알 수 있다.

즉, 도 9를 참조하면, 무선 통신 환경에서 DC 성분이 많을수록 종래 기법에 비하여 본 발명에 따를 경우, 에러 벡터 크기(EVM)가 훨씬 더 개선됨을 알 수 있다.

특히, 무선 통신 환경에서 DC 성분이 4%인 경우, 종래 기법에서는 에러 벡터 크기(EVM)가 -33.3dB임에 반하여, 본 발명에 따를 경우 에러 벡터 크기(EVM)가 -38.2dB이고, 상기 DC 성분이 5%인 경우에도 에러 벡터 크기(EVM)는 -37.0dB로 여전히 -35dB 이상임을 알 수 있다.

통상적으로, 무선 통신 환경에서 신호의 신뢰성이나 안정성을 보장하기 위해서는 적어도 -35.0dB 이상을 확보하도록 하는바, 도 9를 참조하여 본 발명에 따르면, 종래 기법에 비하여 에러 벡터 크기(EVM)의 폭이 넓어 대폭 등을 넓히거나 전력 증폭기(PA)의 전류를 낮추어 소모 전력의 양을 낮출 수도 있다.

따라서, 상술한 본 발명의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선(RF) 통신 시스템에서, 디지털 사전-왜곡(DPD) 효과의 저하 방지 또는 개선할 수 있으며, 에러 벡터 크기(EVM) 개선을 통해 신호의 품질을 높이고 수신 측에서 에러 방지 및 데이터 디코딩 수행에 기여할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 상기 무선(RF) 통신 시스템에서, 전력 증폭기(PA)의 성능 내지 효율을 개선할 수도 있다.

본 명세서에서 개시하는 무선 통신 시스템 및 그 데이터 처리 방법은 상기 설명된 실시 예들에서만 한정 적용되지 않고, 상기 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

본 명세서에 기재된 예시적인 실시 예들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 구성요소(들)은 범용 프로세서(universal processor), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor; DSP), 주문형 집적회로(application specific integrated circuit; ASIC), 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이(field programmable gate array; FPGA) 또는 다른 프로그래밍가능 로직 디바이스(logic device), 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들, 또는 본 명세서에 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 이들의 임의의 결합으로 구현되거나 수행될 수도 있다. 상기에서, 범용 프로세서는 마이크로프로세서(microprocessor)일 수도 있지만, 임의의 종래 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신일 수도 있다. 또한, 프로세서는 컴퓨팅 디바이스들의 결합 예를 들어, 디지털 신호 프로세서(DSP)와 마이크로프로세서의 결합, 복수의 마이크로프로세서들, 디지털 신호 프로세서(DSP) 코어(core)와 결합된 하나 또는 그 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 구성으로 구현될 수도 있다.

한편, 본 명세서에서 개시된 데이터 처리 방법은 무선(RF) 통신 디바이스에 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체(recording medium)에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 상기 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 디바이스를 포함한다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장 디바이스 등이 있으며, 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어-웨이브(carrier-wave)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

한편, 본 명세서에서는 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 이는 실시 예일 뿐 특정 실시 예에 한정되지 아니하며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형실시가 가능한 다양한 내용도 청구범위에 따른 권리범위에 속한다. 또한, 그러한 변형실시들이 본 발명의 기술 사상으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 된다.

102: 기준 신호 생성부
104: 디지털 사전-왜곡(DPD)부
106: 다중화부
108: 디지털/아날로그 변환기(DAC)
112: 제1 저역 통과 필터
114: 제1 위상 지연기(PLL)
116: 주파수 상향 변환기
118: 전력 증폭기(PA)
122: 제2 위상 지연기(PLL)
124: 주파수 하향 변환기
126: 제2 저역 통과 필터
128: 아날로그/디지털 변환기(ADC)
130: 디지털 사전-왜곡(DPD) 처리부(130)

Claims (20)

1. 무선 통신 시스템에서 데이터 송신 방법에 있어서,
   상기 무선 통신 시스템의 피드백 경로에서 임의의 데이터를 포함한 제1 기준 신호를 전송하여 피드백 받는 단계;
   상기 제1 기준 신호 전송에 따른 상기 피드백 경로에서 발생하는 DC 성분을 추정하는 단계;
   상기 추정된 DC 성분을 이용하여 상기 디지털 사전-왜곡(DPD) 계수를 산출하는 단계; 및
   상기 추정된 DC 성분과 상기 산출된 디지털 사전-왜곡(DPD) 계수에 기초한 제2 기준 신호에 실제 데이터를 실어 전송하는 단계를 포함하여 이루어지는 무선 통신 시스템에서 데이터 송신 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 기준 신호는,
   DC 성분을 포함하지 않는 임의의 데이터를 포함한 트레이닝 시퀀스인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 데이터 송신 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 DC 추정은,
   상기 무선 통신 시스템 내 피드백 경로에서의 상기 제1 기준 신호 전송 후 피드백 과정에서 발생되는 게인 미스매치와 페이지 미스매치의 추정치를 이용하여 계산한 평균값에 기초하여 산출되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 데이터 송신 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 산출되는 디지털 사전-왜곡(DPD) 계수는,
   상기 제1 기준 신호에 상기 추정된 DC를 합한 값인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 데이터 송신 방법.
5. 제4항에 있이서,
   상기 제2 기준 신호는,
   상기 산출된 디지털 사전-왜곡(DPD) 계수에서 상기 추정된 DC 값만큼 제거한 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 데이터 송신 방법.
6. 제2항에 있어서,
   상기 제1 기준 신호 전송 및 피드백 단계는,
   상기 DC 성분 추정 단계 전에 미리 정한 횟수만큼 반복 수행되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 데이터 송신 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1 기준 신호는,
   상기 반복 수행 중 상기 트레이닝 시퀀스를 변경하지 않는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 데이터 송신 방법.
8. 제2항에 있어서,
   상기 제1 기준 신호 전송 및 피드백 단계는,
   상기 디지털 사전-왜곡(DPD) 계수 산출 전 상기 추정된 DC 성분과 미리 정한 DC 추정 임계치를 비교하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 데이터 송신 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제1 기준 신호는,
   상기 비교 결과 상기 추정된 DC 성분이 미리 정한 DC 추정 임계치보다 작은 경우에는, 다음 전송 제1 기준 신호에 상기 추정 DC 성분을 반영하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 데이터 송신 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 추정 DC 성분이 반영된 제1 기준 신호에 따라 추정한 DC 성분이 상기 미리 정한 DC 추정 임계치 미만이면, 그때까지 추정된 DC 성분의 평균치를 산출하여 상기 DC 성분 추정 값으로 상기 DPD 계수 산출에 이용하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 데이터 송신 방법.
11. 무선 통신 시스템에 있어서,
    상기 무선 통신 시스템의 피드백 경로에서 임의의 데이터를 포함한 제1 기준 신호를 생성하는 기준 신호 생성부;
    실제 데이터와 상기 생성된 제1 기준 신호 중 적어도 하나를 선택 출력하는 다중화부;
    전력 증폭기;
    상기 제1 기준 신호 전송에 따른 상기 피드백 경로에서 발생하는 DC 성분을 추정하고,상기 추정된 DC 성분을 이용하여 상기 디지털 사전-왜곡(DPD) 계수를 산출하는 디지털 사전-왜곡(DPD) 처리부; 및
    상기 추정된 DC 성분과 상기 산출된 디지털 사전-왜곡(DPD) 계수에 기초한 제2 기준 신호에 실제 데이터를 실어 전송되도록 제어하는 제어부를 포함하는 무선 통신 시스템.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 기준 신호는,
    DC 성분을 포함하지 않는 임의의 데이터를 포함한 트레이닝 시퀀스인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
13. 제11항에 있어서,
    상기 디지털 사전-왜곡(DPD) 처리부는,
    상기 무선 통신 시스템 내 피드백 경로에서의 상기 제1 기준 신호 전송 후 피드백 과정에서 발생되는 게인 미스매치와 페이지 미스매치의 추정치를 이용하여 계산한 평균값에 기초하여 상기 DC 성분을 산출하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
14. 제13항에 있어서,
    상기 디지털 사전-왜곡(DPD) 처리부는,
    상기 제1 기준 신호에 상기 추정된 DC를 합하여 상기 산출되는 디지털 사전-왜곡(DPD) 계수 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 기준 신호는,
    상기 산출된 디지털 사전-왜곡(DPD) 계수에서 상기 추정된 DC 값만큼 제거한 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
16. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 DC 성분 추정 단계 전에 미리 정한 횟수만큼 상기 제1 기준 신호 전송 및 피드백이 반복 수행되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
17. 제16항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 반복 수행 중 상기 제1 기준 신호로 상기 트레이닝 시퀀스를 변경하지 않는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
18. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 디지털 사전-왜곡(DPD) 계수 산출 전 상기 추정된 DC 성분과 미리 정한 DC 추정 임계치를 비교하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
19. 제18항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 비교 결과 상기 추정된 DC 성분이 미리 정한 DC 추정 임계치보다 작은 경우에는, 다음 전송되는 제1 기준 신호에 상기 추정 DC 성분을 반영하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
20. 제19항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 추정 DC 성분이 반영된 제1 기준 신호에 따라 추정한 DC 성분이 상기 미리 정한 DC 추정 임계치 미만이면, 그때까지 추정된 DC 성분의 평균치를 산출하여 상기 DC 성분 추정 값으로 상기 DPD 계수 산출에 이용하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.

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