KR100588974B1

KR100588974B1 - 무선통신단말기에서의 전치왜곡 선형화 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR100588974B1
Application number: KR1020040113618A
Authority: KR
Inventors: 김도영
Original assignee: 주식회사 팬택앤큐리텔
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2006-06-14

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은 무선통신단말기에서의 전치왜곡 선형화 장치 및 그 방법에 관한 것임.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은 무선통신단말기의 모뎀 칩에 내장된 디지털 신호 프로세서(DSP)를 송신단의 전력제어 및 선형화에 이용하고, 송신단의 주신호를 일부 추출하여 180도 위상 반전시켜 상기 송신단의 주신호를 전치왜곡시킴으로써, 무선통신단말기 송신단의 비선형 특성을 보상할 수 있는 무선통신단말기에서의 전치왜곡 선형화 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있음.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은, 전력 증폭기로 입력되는 주신호와 180도의 위상차를 갖는 신호를 생성하여 궤환하는 궤환수단; 상기 주신호에서 분주된 신호에 상기 궤환수단으로부터 궤환된 신호를 결합시키는 제1커플러; 상기 제1커플러를 통해 결합된 신호를 증폭하는 제1증폭기; 및 상기 전력 증폭기로 입력되는 주신호를 일부 추출하여 상기 궤환수단으로 출력하고, 상기 제1증폭기를 통해 증폭된 신호를 상기 전력 증폭기로 입력되는 주신호에 결합시켜 혼변조성분을 제거하는 제2커플러를 포함함.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 무선통신단말기의 선형화 등에 이용됨.

무선통신단말기, 전치왜곡, 선형화, 감쇄기, 지연기, 위상 천이기, DSP

Description

무선통신단말기에서의 전치왜곡 선형화 장치 및 그 방법{Apparatus and Method for Linearization using Predistortion in Wireless Communication Terminal}

도 1은 무선통신단말기의 송신단에 본 발명에 따른 전치왜곡 선형화 장치를 적용한 일실시예 구성도,

도 2는 도 1의 궤환부의 상세한 일실시예 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 무선통신단말기에서의 전치왜곡 선형화 방법을 설명하는 일실시예 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

111 : 버퍼부 112 : 업컨버터

113 : 자동이득제어 증폭기 114 : 구동 증폭기

115 : 전력 증폭기 116 : 제1커플러

117 : 제1증폭기 118 : 제2커플러

119 : 궤환부 120 : 제3커플러

121 : DSP 제어부 130 : 모뎀 칩

131 : 기저대역 처리부 132 : DSP

본 발명은 무선통신단말기에서의 전치왜곡 선형화 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선통신단말기 송신단의 비선형 특성을 보상하여 선형화하는 전치왜곡 선형화 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 무선통신단말기의 송신단은 전력증폭기를 포함하여 많은 능동소자를 포함하고 있다. 이러한 능동소자들은 무선통신단말기의 높은 전력효율을 위해 설계되나 능동소자 자체의 비선형 특성으로 인하여 신호의 왜곡이 발생하는 문제점이 있다. 따라서, 능동소자의 비선형 특성으로 인한 신호 왜곡을 방지하기 위한 선형화 방법이 요구된다.

현재까지 기지국이나 중계기 등에는 통화품질의 향상을 위해 다양한 선형화 방법이 사용되고 있다. 이러한 선형화 방법 중 전치왜곡(predistortion) 선형화 방법은 능동소자의 비선형 특성을 적응적으로 추적하여 상기 능동소자의 비선형 특성에 의해 발생할 신호 왜곡에 대응하여 기저대역 신호를 사전 왜곡시키는 방법이다.

그러나, 기지국이나 중계기 등에 사용되는 상기와 같은 전치왜곡 선형화 방법은 능동소자의 출력을 일부 궤환하는 구조로서, 그 구조가 복잡하고 하드웨어적 구성 요소가 많아, 무선통신단말기와 같은 소형 장치에서는 사용하기 어려운 문제 점이 있다.

그러나, 최근 무선통신단말기가 최소화·경량화되고 그 내부에 장착된 모뎀 칩의 발전과 처리속도가 증가하고, 또한 Zero IF(Intermediate Frequency) 기술로 인하여 공간적 활용이 높아져 간단한 방식의 선형화 방법은 채택이 가능하다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 무선통신단말기의 모뎀 칩에 내장된 디지털 신호 프로세서(DSP)를 송신단의 전력제어 및 선형화에 이용하고, 송신단의 주신호를 일부 추출하여 180도 위상 반전시켜 상기 송신단의 주신호를 전치왜곡시킴으로써, 무선통신단말기 송신단의 비선형 특성을 보상할 수 있는 무선통신단말기에서의 전치왜곡 선형화 장치 및 그 방법를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 전력 증폭기로 입력되는 주신호와 180도의 위상차를 갖는 신호를 생성하여 궤환하는 궤환수단; 상기 주신호에서 분주된 신호에 상기 궤환수단으로부터 궤환된 신호를 결합시키는 제1커플러; 상기 제1커플러를 통해 결합된 신호를 증폭하는 제1증폭기; 및 상기 전력 증폭기로 입력되는 주신호를 일부 추출하여 상기 궤환수단으로 출력하고, 상기 제1증폭기를 통해 증폭된 신호를 상기 전력 증폭기로 입력되는 주신호에 결합시켜 혼변조성분을 제거하는 제2커플러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 방법은, 전력 증폭기로 입력되는 주신호를 일부 추출하는 추출단계; 상기 추출된 신호를 궤환하되, 상기 전력 증폭기로 입력되는 주신호와 180도의 위상차를 갖도록 위상을 변위시키는 궤환단계; 상기 주신호에서 분주된 신호에 상기 궤환된 신호를 결합시키는 제1결합단계; 상기 결합된 신호를 증폭하는 증폭단계; 및 상기 증폭된 신호를 상기 전력 증폭기로 입력되는 주신호에 결합시켜 혼변조성분을 제거하는 제2결합단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 무선통신단말기의 송신단에 본 발명에 따른 전치왜곡 선형화 장치를 적용한 일실시예 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 무선통신단말기의 송신단(110)은 모뎀 칩(130)과 연결되고, 상기 송신단(110)은 상기 모뎀 칩(130)의 기저대역 처리부(131)로부터 출력된 I(In-phase) 및 Q(Quadrature) 신호의 입력속도를 조정하는 버퍼부(111), 버퍼부(111)로부터 출력된 신호의 주파수를 상향 변환하고 I 및 Q 신호를 가산하는 업컨버터(112), 업컨버터(112)로부터 출력된 신호의 이득을 조정하여 증폭하는 자동이득제어 증폭기(113), 자동이득제어 증폭기(113)로부터 출력된 신호를 증폭하는 구동 증폭기(114), 구동 증폭기(114)로부터 출력된 신호를 전력 증폭하는 전력 증폭기(Power AMP, 115)를 포함한다.

한편, 본 발명에 따른 전치왜곡 선형화 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 자동이득제어 증폭기(113)의 출력단에서 분주된 신호에 궤환부(119)를 거쳐 입력된 신호를 결합시키는 제1커플러(116)와, 제1커플러(116)를 통해 결합된 신호를 증폭하는 제1증폭기(117)와, 전력 증폭기(115) 입력단의 주신호를 일부 추출하고, 또한 제1증폭기(117)를 통해 증폭된 신호를 상기 전력 증폭기(115) 입력단의 주신호에 결합시키는 제2커플러(118)와, 제2커플러(118)를 통해 추출된 주신호의 위상을 180도 변위시켜 궤환하는 궤환부(119)와, 전력 증폭기(115) 출력단의 신호를 일부 추출하는 제3커플러(120) 및 제3커플러(120)를 통해 추출된 신호에 따라 모뎀 칩(130)의 디지털 신호 프로세서(DSP:Digital Signal Processor, 이하 'DSP'라 함, 132)를 제어하는 DSP 제어부(121)를 포함한다.

제1커플러(116)는 궤환부(119)로부터 궤환된 신호를 자동이득제어 증폭기 (113)의 출력단에서 분주된 신호에 결합시키고, 제1증폭기(117)는 상기 결합된 신호를 증폭한다.

이 때, 제1증폭기(117)를 통해 증폭된 신호는 주성분(Main)은 감쇄되고 혼변조성분(IMD)은 소정 크기로 유지된 신호로서, 자동이득제어 증폭기(113), 구동 증폭기(114) 및 전력 증폭기(115)를 지나는 주신호와 180도의 위상차를 갖는다.

즉, 제1증폭기(117)를 통해 증폭된 신호는 전력 증폭기(115)로 입력되는 주신호의 혼변조성분을 감쇄시켜 무선통신단말기 송신단의 비선형성을 선형화시킨다.

도 2는 도 1의 궤환부의 상세한 일실시예 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 도 1의 궤환부(119)는 제2커플러(118)를 통해 추출된 신호를 감쇄시키는 감쇄기(201), 감쇄기(201)를 통해 감쇄된 신호를 지연시키는 지연기(202), 지연기(202)를 통해 지연된 신호를 위상 변위시켜 궤환하는 위상 천이기(203)를 포함한다.

DSP 제어부(121)는 제3커플러(120)를 통해 주신호를 감지하여 그 감지된 주신호를 디지털 신호로 변환한 후 모뎀 칩(130)의 DSP(132)로 출력한다.

DSP(132)는 DSP 제어부(121)로부터 입력받은 상기 디지털 신호에 근거하여 감쇄기(201), 지연기(202) 및 위상 천이기(203)에 대한 제어 파라미터를 생성하여 DSP 제어부(121)로 출력하고, DSP 제어부(121)는 상기 제어 파라미터에 근거하여 감쇄기(201), 지연기(202) 및 위상 천이기(203)를 제어한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 먼저, 전력 증폭기(115) 입력단에서 추출된 신호를 감쇄시키고(301), 감쇄된 신호를 지연시킨다(302).

이어서, 상기 지연된 신호를 위상 변위시켜, 상기 전력 증폭기(115) 입력단의 주신호와 180도의 위상차를 갖도록 한다(303).

이어서, 자동이득제어 증폭기(113)의 출력단에서 분주된 신호와 상기 위상 변위된 신호를 결합하여 증폭한다(304). 이 때, 결합 증폭된 신호는 주성분(Main)의 크기는 대부분 감쇄되고 혼변조성분(IMD)의 크기는 소정의 크기로 유지된 신호이다.

이어서, 상기 결합 증폭된 신호를 전력 증폭기(115) 입력단의 주신호(Main)와 결합시켜 상기 주신호의 주성분(Main)의 크기는 유지시키고 혼변조성분(IMD)의 크기는 감쇄시킨다(305).

마지막으로, 상기 주성분(Main)의 크기는 유지되고 혼변조성분(IMD)의 크기는 감쇄된 주신호를 일부 검출하여 상기 감쇄, 지연 및 위상 변위 정도를 제어한다(306).

상술한 바와 같은 과정을 반복하여 무선통신단말기 송신단의 비선형성을 선형화시킬 수 있다. 즉, 다수의 증폭 과정을 거치면서 생성된 혼변조성분은 감쇄되고 주성분은 소정의 크기로 유지되어 능동소자의 비선형 특성을 선형화할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

상기와 같은 본 발명은, 무선통신단말기 송신단을 선형화함으로써, 사용자들의 사용 과다로 인한 기지국의 열화를 방지하고 기지국 셀(CELL)의 최적화에 기여하는 효과가 있다.

Claims

전력 증폭기로 입력되는 주신호와 180도의 위상차를 갖는 신호를 생성하여 궤환하는 궤환수단;

상기 주신호에서 분주된 신호에 상기 궤환수단으로부터 궤환된 신호를 결합시키는 제1커플러;

상기 제1커플러를 통해 결합된 신호를 증폭하는 제1증폭기; 및

상기 전력 증폭기로 입력되는 주신호를 일부 추출하여 상기 궤환수단으로 출력하고, 상기 제1증폭기를 통해 증폭된 신호를 상기 전력 증폭기로 입력되는 주신호에 결합시켜 혼변조성분을 제거하는 제2커플러

를 포함하는 무선통신단말기에서의 전치왜곡 선형화 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 궤환수단은,

상기 제2커플러를 통해 추출된 신호의 크기를 감쇄시키는 감쇄기;

상기 감쇄기를 통해 감쇄된 신호를 지연시키는 지연기; 및

상기 전력 증폭기로 입력되는 주신호와 180도의 위상차를 갖도록 상기 지연기를 통해 지연된 신호를 위상 변위시키는 위상 천이기

를 포함하는 무선통신단말기에서의 전치왜곡 선형화 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 전력 증폭기의 출력단으로부터 신호를 일부 추출하는 제3커플러; 및

상기 제3커플러를 통해 추출된 신호를 디지털 신호로 변환하여 모뎀 칩의 디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor)로 전달하고, 상기 디지털 신호 프로세서로부터의 제어 신호에 따라 상기 감쇄기, 지연기, 위상 천이기를 제어하는 DSP 제어수단

을 더 포함하는 무선통신단말기에서의 전치왜곡 선형화 장치.
전력 증폭기로 입력되는 주신호를 일부 추출하는 추출단계;

상기 추출된 신호를 궤환하되, 상기 전력 증폭기로 입력되는 주신호와 180도의 위상차를 갖도록 위상을 변위시키는 궤환단계;

상기 주신호에서 분주된 신호에 상기 궤환된 신호를 결합시키는 제1결합단계;

상기 결합된 신호를 증폭하는 증폭단계; 및

상기 증폭된 신호를 상기 전력 증폭기로 입력되는 주신호에 결합시켜 혼변조성분을 제거하는 제2결합단계

를 포함하는 무선통신단말기에서의 전치왜곡 선형화 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 궤환단계는,

상기 추출된 신호의 크기를 감쇄기키는 감쇄단계;

감쇄된 신호를 지연시키는 지연단계; 및

상기 전력 증폭기로 입력되는 주신호와 180도의 위상차를 갖도록 상기 지연된 지연된 신호의 위상을 변위시키는 위상변위단계

를 포함하는 무선통신단말기에서의 전치왜곡 선형화 방법.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

상기 전력 증폭기의 출력을 감지하고 그 감지된 값에 기초하여 상기 감쇄, 지연, 위상 변위 값을 제어하는 제어단계

를 더 포함하는 무선통신단말기에서의 전치왜곡 선형화 방법.