Volterra Series Model을 응용한 Nonlinear RF Power Amplifier의 Behavioral 모델링 기법 연구
A Behavioral Modeling of Nonlinear RF Power Amplifiers Using Modified Volterra Series Models
- 주제(키워드) Power Amplifier , Modeling , RF , WCDMA , GSM
- 발행기관 서강대학교 일반대학원 전자공학과
- 지도교수 범진욱
- 발행년도 2009
- 학위수여년월 2009. 2
- 학위명 석사
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000044840
- 본문언어 한국어
초록/요약
본 논문은 Nonlinear RF Power Amplifier의 Memory Effect를 고려한 Behavioral 모델링 방법론을 제안하였다. Volterra Series 방법론에 기반을 둔 여러 가지 간소화된 모델링 방법론과는 차별화된 방법론을 제시하였으며 Nonlinear Block과 Linear Block으로 나누어 설계하였다. Memory Effect를 고려하기 위하여 Linear Block에 Delay Tab을 이용하여 구현하였다. 모델링에 사용된 Power Amplifier는 GSM과 WCDMA용 두 가지이며 RFMD 사의 RF3159와 ANADIGICS 사의 AWT6282를 이용하였다. 모델링에 사용한 Data는 GSM Cellular 850 MHz Band, DCS 1800 MHz Band, PCS 1900 MHz Band, 그리고 WCDMA 1700 MHz Band에서 Signal Analyzer를 이용하여 측정한 Data를 기반으로 하였다. 모델링은 MATLAB 프로그램을 이 용하여 설계하였으며 Time-domain과 Frequency-domain에서 모델링 성능을 시뮬레이션 하였다. 제안된 Power Amplifier 모델링은 2 dB 내외의 오차로 시뮬레이션 되었다.
more초록/요약
In this thesis, a behavior modeling method which is considered with memory effects of nonlinear RF power amplifiers is proposed. A modeling method distinguished from other simplified modeling methods based Volterra series is presented, which is designed with two blocks. One is the nonlinear block and the other is the linear block. To take into account memory effects, the linear block is designed by using delay taps. Power amplifiers modeled in this thesis are GSM and WCDMA which used RF3159 and AWT6282 manufactured by RFMD and ANADIGICS respectively. The data adopted in modeling is based on the collected data in GSM Cellular 850MHz Band, DCS 1800MHz Band, PCS 1900MHz Band and WCDMA 1700MHz Band measured by a signal analyzer. Modeling is designed with MATLAB program and simulated in Time-domain and Frequency-domain. The proposed model successively predicted the power amplifier behavior within about 2 dB accuracy.
more목차
Abstract = 11
요약 = 12
제1장 서론 = 13
제2장 RF Power Amplifier의 Behavioral 모델링 = 15
2.1절 RF Power Amplifier = 15
2.2절 Measurement Based Model (MBM) = 17
2.3절 여러 가지 MBM 방식의 Behavioral 모델링 방법론 비교 = 18
2.3.1. S2D 등의 File Format을 이용한 방법론 = 18
2.3.2. Polynomial Fitting 방법론 = 19
2.3.3. Artificial Neural Network (ANN) 방법론 = 19
2.3.4. Volterra Series 방법론 = 20
제3장 Proposed Behavioral 모델링 방법론 = 22
3.1절 일반적인 Volterra Series 방법론 = 22
3.2절 제안된 Volterra Series 방법론 = 24
3.2.1. 기본 개념 = 24
3.2.2. 모델링 알고리즘 = 27
3.2.3. 모델링 과정 = 28
3.2.4. Input Noise Level 분석 = 30
제4장 Measurements and Model Validation = 32
4.1절 모델링에 사용되는 Power Amplifier 및 조건 = 32
4.1.1. 모델링에 사용된 Power Amplifier = 32
4.1.2. Power Amplifier의 바이어스 조건 = 34
4.2절 측정 Set-Up = 35
4.3절 Model Validation = 37
4.3.1. Normalized Mean Square Error (NMSE) = 37
4.3.2. Adjacent Channel Error Power Ratio (ACEPR) = 38
4.3.3. Adjacent Channel Leakage Ratio (ACLR) = 39
4.3.4. Output Radio Frequency Spectrum (ORFS) = 40
4.4절 측정 결과 = 41
4.4.1. WCDMA ACLR 측정 결과 = 41
4.4.2. GSM ORFS 측정 결과 = 42
제5장 모델링 결과 = 45
5.1절 Time-domain에서의 NMSE 비교 = 45
5.1.1. WCDMA의 경우 = 45
5.1.2. GSM의 경우 = 47
5.2절 Frequency-domain에서의 ACLR 및 ORFS 비교 = 50
5.2.1. WCDMA의 경우 = 50
5.2.2. GSM의 경우 = 53
제6장 결론 = 57
참고문헌 = 58
표차례
표 3-1. Delay와 차수에 따른 NMSE 비교 = 16
표 4-1. 각각의 Power Amplifier의 Bias 조건 = 22
표 4-2. GSM RF3159 Specification = 24
표 4-3. WCDMA AWT6279R, AWT6282 Specification = 24
표 4-4. WCDMA 1742.5 MHz에서의 ACLR = 29
표 4-5. WCDMA 1952.5 MHz에서의 ACLR = 29
표 4-6. GSM 836 MHz에서의 ORFS = 30
표 4-7. GSM 1747 MHz에서의 ORFS = 31
표 4-8. GSM 1880 MHz에서의 ORFS = 31
표 5-1. WCDMA용 Power Amplifier의 NMSE = 33
표 5-2. GSM용 Power Amplifier의 NMSE = 35
표 5-3. WCDMA의 경우 측정값과 모델링 값의 ACLR 비교 = 38
표 5-4. WCDMA의 경우 측정값과 모델링 값의 ACLR Error 비교 = 39
표 5-5. GSM의 경우 측정값과 모델링 값의 ORFS 비교 = 41
표 5-6. GSM의 경우 측정값과 모델링 값의 ORFS Error 비교 = 42
그림차례
그림 2-1. 출력이 작을 때의 IM3 = 3
그림 2-2. 출력이 클 때 Fundamental과 IM3 비교 = 4
그림 2-3. Look-up Table 방식의 MBM = 6
그림 2-4. Neural Network = 8
그림 3-1. Hammerstein 모델과 Wiener 모델 = 10
그림 3-2. 제안된 Volterra Series 방법론 블록다이어그램 = 12
그림 3-3. 모델링 순서도 = 15
그림 3-4. Noise Power가 더해진 Input Signal Specrtum = 18
그림 3-5. 모델 된 Input Signal의 Spectrum = 19
그림 3-6. 측정 된 Input Signal의 Spectrum = 19
그림 4-1. RFMD사 GSM용 PAM RF3159 Test Board = 20
그림 4-2. ANADIGICS사 WCDMA용 PAM AWT6282 Test Board = 21
그림 4-3. ANADIGICS사 WCDMA용 PAM AWT6282 Test Board = 21
그림 4-4. Measurement setup for testing = 23
그림 4-5. CDMA - ACPR = 27
그림 4-6. WCDMA - ACLR = 27
그림 4-7. Output Radio Frequency Spectrum (ORFS) = 28
그림 5-1. WCDMA 1700 MHz Time-domain Waveform = 34
그림 5-2. WCDMA 2100 MHz Time-domain Waveform = 34
그림 5-3. GSM 850 MHz Time-domain Waveform = 36
그림 5-4. GSM 1800 MHz Time-domain Waveform = 36
그림 5-5. GSM 1900 MHz Time-domain Waveform = 37
그림 5-6. WCDMA 1700 MHz Frequency-domain Spectrum = 40
그림 5-7. WCDMA 2100 MHz Frequency-domain Spectrum = 40
그림 5-8. GSM 850 MHz Frequency-domain Spectrum = 43
그림 5-9. GSM 1800 MHz Frequency-domain Spectrum = 44
그림 5-10. GSM 1900 MHz Frequency-domain Spectrum = 44
