학술논문
Digital Predistorter with Pipelined Architecture Using CORDIC Processors / CORDIC 프로세서를 사용하고 파이프라인 구조를 갖는 디지털 전치왜곡기
Document Type
Dissertation/ Thesis
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English
Abstract
일반적인 radio-frequency 시스템에서, 와이드 밴드 신호을 만들기 위한 전력 증폭기는 높은 선형석을 갖도록 요구되어진다. 그러나 무선 통신 시스템에서 송신기의 전압 증폭기가 포화점 근처에서 작동하게 되면 송신 신호에 비선형적인 왜곡이 일어난다. 신호의 높은 선형성을 보장하려면 강한 선형성을 가지는 전력 증폭기가 사용되어야 하지만 가격이 비싸고 복잡한 구조를 갖는다. 이러한 전력 증폭기를 사용하지 않고 높은 선형성을 얻기 위해서 증폭기의 출력을 선형화시키는 방법이 있다. 전치왜곡기를 사용하여 이를 보상하면 시스템의 성능을 향상시키고 인접 채널간의 간섭을 줄일 수 있다. 본 논문에서는 다항식을 이용하여 보상을 하는 디지털 전치왜곡기의 새로운 방식을 제안한다. 디지털 전치왜곡기는 아날로그 전치왜곡기에 비해 환경 변화에 유연하게 대처할 수 있고 다항식을 이용한 기법은 look-up table을 이용한 기법에 비해 큰 저장 공간을 필요로 하지 않는 장점이 있다. 제안하는 디지털 전치왜곡기는 CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computing) 프로세서를 이용하여 기존의 다항식을 이용하는 디지털 전치왜곡기보다 간단한 구조를 갖고 빠른 성능을 얻을 수 있다. CORDIC이란 삼각함수 연산을 하기 위한 곱셈기를 사용할 수 없는 상황에서 간단하고 효과적으로 이용할 수 있는 알고리즘이다. 제안되는 DPD에서 CORDIC과 전치왜곡 연산은 동일한 연산을 반복적으로 수행하기 때문에 파이프라인 구조로 구현할 수 있다. 제안된 디지털 전치왜곡기의 연산의 신뢰성을 C와 MATLAB을 이용하여 모의 실험을 통해 검증하였고 이를 FPGA에 구현하여 그 성능을 확인하였다.
In the conventional radio-frequency system, power amplifiers (PA) operating with wideband signals is required to have high linearity. But operating a PA near saturation causes non-linear distortions. To ensure high linearity of the signals, strongly linear PA must be used. But it is too expansive and has a complex architecture. To get high linearity without using expensive amplifiers, its output have to be linearized. Predistorters (PD) are often employed to compensate distortions, thereby improving the system performance and reducing the interference to adjacent channels. This thesis presents a new adaptive polynomial digital predistorter (DPD). DPD has flexibility against variation of environment as compared with analog PD and polynomial method dosen't need wide storing space as compared with look-up table method. The proposed DPD uses Coordinate Rotation Digital Computing (CORDIC) processors and the PD processor with pipelined architecture. It is simpler and faster than conventional adaptive polynomial DPD. CORDIC is a simple and efficient algorithm when no hardware multiplier is available to calculate trigonometric functions. Because CORDIC processor and PD processor calculate repeatedly with same form In proposed DPD, they are implemented by pipelined architecture. We verified the performance of the proposed DPD by C and MATLAB simulations and implemented it on FPGA and verified its performance.
In the conventional radio-frequency system, power amplifiers (PA) operating with wideband signals is required to have high linearity. But operating a PA near saturation causes non-linear distortions. To ensure high linearity of the signals, strongly linear PA must be used. But it is too expansive and has a complex architecture. To get high linearity without using expensive amplifiers, its output have to be linearized. Predistorters (PD) are often employed to compensate distortions, thereby improving the system performance and reducing the interference to adjacent channels. This thesis presents a new adaptive polynomial digital predistorter (DPD). DPD has flexibility against variation of environment as compared with analog PD and polynomial method dosen't need wide storing space as compared with look-up table method. The proposed DPD uses Coordinate Rotation Digital Computing (CORDIC) processors and the PD processor with pipelined architecture. It is simpler and faster than conventional adaptive polynomial DPD. CORDIC is a simple and efficient algorithm when no hardware multiplier is available to calculate trigonometric functions. Because CORDIC processor and PD processor calculate repeatedly with same form In proposed DPD, they are implemented by pipelined architecture. We verified the performance of the proposed DPD by C and MATLAB simulations and implemented it on FPGA and verified its performance.