안녕하세요 미국 대학원에서 DPD를 공부하고 있는 학생입니다.
오래전의 질문이지만 지금이라도 보시면 좋겠다는 생각에 pre-distorion(PD)의 개념에 대해 간략하게 말씀드리겠습니다.
PD의 기본 개념은 신호가 PA를 거치면서 왜곡이 되는 부분의 역을 입력 신호에 미리 반영함으로써 왜곡이 상쇄되게하게합니다.
이를 위해 첫번째로 해야 할 일은 PA의 behavioral modeling입니다.
behavioral modeling이란 회로의 동작상태를 수학적으로 모델링하는 것입니다.
회로의 동작상태를 수학적으로 모델링 한다는 의미는 회로의 입력과 출력의 관계를 구하는 것입니다.
PA를 송신단에서 사용하는 원론적인 이유에 대해 생각을 해보자면 신호를 증폭시켜 공기중으로 보내기 위함인데
TR의 특성상, 그리고 특히나 efficinecy를 강조한 PA (예, doherty PA)는 입력과 출력의 관계가 비선형적입니다.
PA의 입력과 출력이 비선형적임을 rf에서는 왜곡(distortion)이라고 표현합니다.
앞에서 말씀드렸다시피 behavioral modeling을 통해 우리는 PA의 입력과 출력의 상관 관계(coefficient)를 수학적으로 알 수 있습니다. 간략하게 말씀드리면 x가 PA의 입력, y가 PA의 출력이라고 할때 y=ax+bx^2+cx^3+...을 알수있습니다. 하지만 우리는 x와 y의 관계가 linear하기를 원합니다, 다시 말해 PA의 출력이 입력에 선형적으로 증가하기를 원합니다. 이 의미는 bx^2, cx^3...의 항들 (비선형부분) 없이 y=ax가 되어야 한다는 말입니다. 비선형 항들인 bx^2, cx^3...의 역을 입력신호에 미리 반영함으로써 출력에서 비선형적인 부분을 없애는 방식을 pre-distortion(선왜곡)이라고 합니다.
pre-distorion을 하는 이유와 방법에 대해 간략하게 설명했는데 질문자분의 질문에 충분한 답이 되었는지 잘 모르겠습니다. 저는 제가 위에 말씀드릴것처럼 pre-distortion을 통한 PA linearization에 대해 이해하고 있습니다.
질문자분은 Power Amplifier의 gain을 expansion 시켜서 linear 영역을 넓혀준다라고 말씀하셨는데 gain을 expansion한다라는 방식으로 이해하기 보단 왜곡(distortion)이 일어나는 부분이 high power region 이기 때문에 원 입력신호의 high power region을 pre-distortion하게 됩니다. 왜냐하면 high power region에서 PA의 입출력이 비선형적이기 때문입니다. 이 개념은 신호를 time domain에서 생각하시면 쉽게 이해 할 수 있습니다.
참고할만한 자료나 서적, 논문을 추천 부탁하셨는데
John wood 저의 책 Behavioral Modeling and Linearization of RF Power Amplifiers
Steve C. Cripps 저의 책 Advanced Techniques in RF Power Amplifier Design
Fadhel M. Ghannouchi 저의 책 Behavioral Modeling and Predistortion of Wideband Wireless Transmitters
Patrick Roblin 저의 책 Nonlinear RF Circuits and Nonlinear Vector Network Analyzers
을 추천해 드립니다.
위의 저자분들이 IEEE MTT megazine에 기고하신 PA modeling과 DPD에 대한 논문들 또한 읽어보시기를 권해 드릴께요.
DPD와 PA linearization에 대해 더 궁금하신게 있으시면 언제든지 더 물어보세요.
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> 안녕하세요. RF 공부를 하고 있는 입문자입니다.
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> Power Amplifier를 설계하는데 있어서 선형성은 굉장히 중요한 성능지수 중 하나인데요.
> 여러 논문들을 살펴보니 Pre-distortion 기법을 적용하여 선형성을 개선하는 방법을 많이들 사용하더라구요. 그런데 논문들의 내용을 읽어보면 Pre-distortion을 통해서 Power Amplifier의 gain을 expansion 시켜서 linear 영역을 넓혀준다는 내용으로 Gain expansion에 대한 분석은 많이 되어 있는데
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> 이를 통해서 어떻게, 왜 linearity가 향상되는지는 제대로 언급이 안되어있습니다.
> 혹시, Gain expansion과 linearity 가 서로 어떤 상관관계가 있는건지 알 수 있을까요??
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> 많은 답변 부탁드립니다. 혹은 관련하여 참고할만한 자료나 서적, 논문 추천해주시면 정말 감사하겠습니다.
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