KR100601569B1 - 가중치를 이용한 파워 증폭 보상 장치 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은 가중치를 이용한 파워 증폭 보상 장치에 관한 것임.

2. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제

본 발명은 주파수에 따라 일정한 파워 레벨을 유지하기 위해 각 파워 레벨에 따라 다른 가중치가 부여된 최고 파워 레벨 보상값에 근거하여 제어 전압을 인가함으로써, 각 파워 레벨의 주파수마다 파워를 정확하게 보상하는 장치를 제공하는데 그 목적이 있음.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은 입력된 RF 신호의 파워를 증폭하는 RF 증폭부 및 상기 RF 증폭부가 주파수에 따라 일정한 파워 레벨을 유지하도록 최고 파워 레벨 보상값에 각 파워 레벨에 따라 다른 가중치를 부여하여 상위, 하위 주파수 제어 전압을 연산하고 이 값에 근거하여 각 주파수의 제어 전압을 인가하는 보상 제어부를 포함함.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 휴대용 무선통신 단말기 등에 이용될 수 있음.

가중치, 파워 레벨, 보상값, 제어 전압

Description

가중치를 이용한 파워 증폭 보상 장치{Apparatus of compensating power amplifier with weight}

도 1은 일반적인 GSM 무선통신 단말기 송신부 구성도,

도 2a 및 도 2b는 종래의 파워 증폭 보상 방법에 따라 파워가 보상된 결과를 나타내는 그래프,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 파워 증폭 보상 장치의 구성도이다.

도 4는 본 발명의 파워 증폭 보상 방법에 따라 파워가 보상된 결과를 나타내는 그래프이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

310 : RF 증폭부 320 : 보상 제어부

330 : 가중치 연산기 340 : 제어 전압 처리기

본 발명은 파워 증폭 보상 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가중치를 이용하여 각 파워 레벨의 주파수마다 파워를 정확하게 보상하는 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 파워 증폭 보상 장치는 무선통신 단말기, 무전기 등과 같이전기신호를 송수신하는 전자기기에 적용될 수 있다.

도 1은 종래의 GSM 무선통신 단말기의 송신부 구성도이다.

도시된 바와 같이, GSM 무선통신 단말기 송신부는 트랜시버(110), PAM(Power Amplifier Module, 120), 파워 증폭 제어부(130), 듀플렉서(140)를 포함한다.

트랜시버(110)는 송신할 RF 신호를 PAM(120)으로 전달한다.

또한, PAM(120)은 트랜시버(110)로부터 전달된 RF 신호를 해당 파워 레벨에 따라 파워를 증폭시킨다.

한편, 파워 증폭 제어부(130)는 PAM(120)에서 파워를 증폭시킬 때 각 주파수에 따라 파워가 일정하게 유지되도록 제어 전압을 인가한다.

또한, 듀플렉서(140)는 하나의 공용 안테나를 이용하여 PAM(120)으로부터 전달된 RF 신호를 안테나로 송신하고, 안테나로부터 수신된 RF 신호를 전력 증폭을 위하여 PAM(120)으로 전달하는 역할을 한다.

무선통신은 무선선로를 통해 RF 신호가 송, 수신되기 때문에 유선선로에 비해 감쇠나 잡음이 심하다. 이러한 잡음이나 감쇠를 고려하여 RF 신호가 송신될 때는 강한 파워로 송신되어야 한다. 따라서 트랜시버(110)로부터 전달된 RF 신호는 PAM(120)에서 파워가 증폭되어 송신된다. PAM(120)이 RF 신호의 파워를 증폭시킬 때 해당되는 파워 레벨에 따라 파워를 증폭시키는데, 이 과정에서 파워 레벨의 각 주파수에 따라 파워가 일정하게 유지되도록 파워 증폭 제어부(130)가 제어 전압(V_f,L)을 인가한다.

일반적으로, 파워 증폭 제어부(130)에서 PAM(120)에 인가할 제어 전압을 연산하기 위한 상위, 하위 주파수 제어 전압을 연산하는 방법에는 두 가지가 있다.

이하에서는 상위, 하위 주파수 제어 전압을 설명의 편의상 기준 주파수 제어 전압이라 명명하겠다.

첫 번째 방법은 각 파워 레벨의 중간 주파수 제어 전압(V_2,L), 상위 및 하위 주파수 보상값(A_3,L, A_1,L)을 연산하여, 하기 수학식 1에 의해 각 파워 레벨의 기준 주파수 제어 전압(V_3,L, V_1,L)을 연산한다.

상기 연산된 기준 주파수 제어 전압(V_3,L, V_1,L) 사이의 제어 전압(V_f,L )은 선형적으로 증가하거나 감소하기 때문에, 상위, 하위 주파수 사이에 있는 주파수에 인가할 제어 전압(V_f,L)은 기준 주파수 제어 전압(V_3,L, V_1,L)과 제어 전압(V _f,L)의 이러한 선형성에 근거하여 연산할 수 있다.

도 2a는 상기와 같은 방법에 의해 기준 주파수 제어 전압(V_3,L, V_1,L)을 연산하여 파워가 보상된 결과를 나타내는 그래프이다.

도시된 바와 같이, 각 파워 레벨의 주파수마다 파워가 일정하게 유지되도록 정확하게 파워가 보상되었지만, 각 파워 레벨마다 중간 주파수 제어 전압(V_2,L), 상위 및 하위 주파수 보상값(A_3,L, A_1,L)의 3가지 값들을 연산해야 하며, 전체 16개 레벨에 대해서 총 48개의 값을 연산해야 한다. 결과적으로 연산해야 할 데이터의 양이 많아 파워를 보상하는 시간이 많이 소요되고, 이러한 데이터들을 저장하기 위한 메모리가 많이 요구되어진다.

두 번째 방법은 상기와 같은 문제점을 보완하기 위해 제시된 방법으로, 각 파워 레벨마다 상위, 하위 주파수 보상값(A_3,L, A_1,L)들을 연산하지 않고, 최고 파워 레벨의 상위, 하위 주파수 보상값(A_3,1, A_1,1)만 연산해서 이 보상값과 각 파워 레벨의 중간 주파수 제어 전압(V_2,L)에 근거하여 하기 수학식 2에 의해 각 파워 레벨의 기준 주파수 제어 전압(V_3,L, V_1,L)을 구한다.

이와 같은 방법에서는 각 파워 레벨마다 3가지 값들을 연산해야 하는 첫 번째 방법과 달리, 최고 파워 레벨의 상위, 하위 주파수 보상값(A_3,L, A_1,L)과 각 파워 레벨의 중간 주파수 제어 전압(V_2,L)만 연산하기 때문에, 전체 16개 파워 레벨에 대해서 총 18개의 값을 연산하면 된다.

이와 같은 방법은 연산할 데이터 양이 적기 때문에 파워 증폭 보상 시간이 적게 소요되고, 또한 이 데이터들을 저장하는 메모리가 적게 사용된다. 하지만 최고 파워 레벨의 보상값이 다른 파워 레벨에 적용될 때 과보상되는 문제가 발생된다.

도 2b는 상기와 같은 방법에 의해 기준 주파수 제어 전압(V_3,L, V_1,L)을 연산하여 파워가 보상된 결과를 나타내는 그래프이다.

도시된 바와 같이, 각 파워 레벨의 주파수마다 파워가 일정하지 않고, 파워 레벨이 낮아질 수록 과보상되는 정도가 커지는 것을 알 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 주파수에 따라 일정한 파워 레벨을 유지하기 위해 각 파워 레벨에 따라 다른 가중치가 부여된 최고 파워 레벨 보상값에 근거하여 제어 전압을 인가함으로써, 각 파워 레벨의 주파수마다 파워가 일정하게 유지되도록 정확하게 파워를 보상하는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 파워 증폭 보상 장치는 입력된 RF 신호의 파워를 증폭하는 RF 증폭부 및 상기 RF 증폭부가 주파수에 따라 일정한 파워 레벨을 유지하도록 최고 파워 레벨 보상값에 각 파워 레벨에 따라 다른 가중치를 부여하여 기준 주파수 제어 전압을 연산하고 이 값에 근거하여 각 주파수의 제어 전압을 인가하는 보상 제어부를 포함한다.

이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시예들뿐만 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물 뿐만 아니라 장래에 개발된 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

따라서, 예를 들어, 본 명세서의 블럭도는 본 발명의 원리를 구체화하는 예시적인 회로의 개념적인 관점을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 이와 유사하게 , 모든 흐름도, 상태 변환도, 의사 코드 등은 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 실질적으로 나타낼 수 있고 컴퓨터 또는 프로세서가 명백히 도시되었는지 여부를 불문하고 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 수행되는 다양한 프로세스를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.

프로세서 또는 이와 유사한 개념으로 표시된 기능 블록을 포함하는 도면에 도시된 다양한 소자의 기능은 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어와 관련하여 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어의 사용으로 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 상기 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서 또는 복수의 개별적 프로세서에 의해 제공될 수 있고, 이들 중 일부는 공유될 수 있다.

또한 프로세서, 제어 또는 이와 유사한 개념으로 제시되는 용어의 명확한 상용은 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어를 배타적으로 인용하여 해석되어서는 아니되고, 제한 없이 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 롬(ROM), 램(RAM) 및 비 휘발성 메모리를 암시적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한 주지관용의 다른 하드웨어도 포함될 수 있다.

본 명세서의 청구범위에서, 상세한 설명에 기재된 기능을 수행하기 위한 수 단으로 표현된 구성요소는 예를 들어 상기 기능을 수행하는 회로 소자의 조합 또는 펌웨어/마이크로 코드 등을 포함하는 모든 형식의 소프트웨어를 포함하는 기능을 수행하는 모든 방법을 포함하는 것으로 의도되었으며, 상기 기능을 수행하도록 상기 소프트웨어를 실행하기 위한 적절한 회로와 결합된다. 이러한 청구범위에 의해 정의되는 본 발명은 다양하게 열거된 수단에 의해 제공되는 기능들이 결합되고 청구항이 요구하는 방식과 결합되기 때문에 상기 기능을 제공할 수 있는 어떠한 수단도 본 명세서로부터 파악되는 것과 균등한 것으로 이해되어야 한다.

상술한 목적, 특징 및 장점들은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 파워 증폭 보상 장치의 구성도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 보상 장치는 입력된 RF 신호의 파워를 증폭하는 RF 증폭부(310), 상기 RF 증폭부(310)가 주파수에 따라 일정한 파워 레벨을 유지하도록 최고 파워 레벨 보상값(A_3,1, A_1,1)에 각 파워 레벨에 따라 다른 가중치( ω)를 부여하여 기준 주파수 제어 전압(V_3,L, V_1,L)을 연산하고 이 값에 근거하여 각 주파수의 제어 전압(V_f,L)을 인가하는 보상 제어부(320)를 포함한다.

RF 증폭부(310)는 소정의 간격의 파워 레벨로 파워 영역이 나눠져 있어, 송신될 RF 신호가 전달되면 해당 파워에 맞는 파워 레벨에 따라 파워가 증폭된다.

특히, GSM 단말기의 RF 증폭부(310)는 2dB 단계 16개의 레벨(1~16)로 30dB의 파워 영역을 가지고 있다. 각 파워 레벨은 서로 다른 기울기를 가지며, 각 주파수의 파워가 일정하지 않다. 따라서, 파워 레벨의 각 주파수 마다 파워가 일정하게 유지되도록 제어 전압(V_f,L)을 인가해주어야 한다.

보상 제어부(320)는 RF 증폭부(310)로 전달된 RF 신호의 파워가 레벨에 따라 증폭될 때 각 주파수마다 파워가 일정하게 유지되도록 제어 전압(V_f,L)을 인가한다.

보상 제어부(320)는 각 파워 레벨의 중간 주파수 제어 전압(V_2,L)과 최고 파워 레벨의 중간 주파수 제어 전압(V_2,1)에 근거하여 가중치(ω)를 계산하는 가중치(ω) 연산기(330), 각 파워 레벨의 중간 주파수에 상기 가중치(ω)가 부여된 최고 파워 레벨 보상값(A_3,1, A_1,1)을 합산하여 기준 주파수 제어 전압(V _3,L, V_1,L)을 연산하고, 이 값에 근거하여 각 주파수의 제어 전압(V_f,L)을 연산하고 인가하는 제어 전압(V_f,L) 처리기(340)를 포함한다.

가중치(ω) 연산기(330)는 각 파워 레벨의 중간 주파수 제어 전압(V_2,L)과 최고 파워 레벨의 중간 주파수 제어 전압(V_2,1)에 근거하여 하기 수학식 3에 의해 가중치(ω)를 연산한다. 하기 수학식 3에서 K는 0에서 1 사이의 상수 값을 갖으며, 또한, 상수 K의 값이 작아질 수록 각 파워 레벨에서 파워가 과보상되는 정도를 줄일 수 있다.

제어 전압(V_f,L) 처리기(340)는 상기 가중치(ω)를 최고 레벨 보상값(A_3,1, A_1,1)에 부여하여 각 파워 레벨의 중간 주파수 제어 전압(V_2,L)에 합산하여 하기 수학식 4와 같이 각 주파수의 기준 주파수 제어 전압(V_3,L, V_1,L )을 연산한다. 상기 가중치(ω)를 최고 파워 레벨 보상값(A_3,1, A_1,1)에 부여하는 것은 파워 레벨이 낮아짐에 따라 각 파워 레벨의 기준 주파수 제어 전압(V_3,L, V_1,L )의 값을 낮추고, 나아가 각 주파수에 인가할 제어 전압(V_f,L)의 값을 낮추기 위해서 이다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 파워 증폭 보상 장치에서 파워를 보상하는 예를 설명하면 다음과 같다.

임의의 상수 K가 0.5인 경우, 최고 파워 레벨(L=1)의 기준 주파수 제어 전압(V_3,1, V_1,1 )은 하기 수학식 5에 의해 연산된다.

또한, 최하 파워 레벨(L=16)의 기준 주파수 제어 전압(V_3,16, V_1,16 )은 하기 수학식 6에 의해 연산된다.

만약, 최고 파워 레벨의 기준 주파수 제어 전압(V_3,1, V_1,1 )이 최하 파워 레 벨의 기준 주파수 제어 전압(V_3,16, V_1,16 )보다 10배 정도 크다면 가중치는 대략 0.2가 된다. 따라서 최하 파워 레벨에서의 파워 보상은 최고 파워 레벨에서의 파워 보상의 0.2배 정도만 보상해주므로 기존의 과보상 되던 현상을 막을 수 있다.

도 4는 본 발명의 파워 증폭 보상 방법에 따라 파워가 보상된 결과를 나타내는 그래프이다.

도시된 바와 같이, 각 파워 레벨의 주파수마다 파워가 일정한 결과를 가진다.

본 발명에서는 최고 파워 레벨의 보상값(A_3,1, A_1,1)과 각 파워 레벨의 중간 주파수 제어 전압(V_2,L)만 연산하면 되므로, 적은 데이터양으로도 각 파워 레벨마다 파워를 정확하게 파워를 보상할 수 있으며, 그에 따라 사용되는 메모리의 양도 적게 된다.

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

상기와 같은 본 발명은, 적은 데이터로도 각 파워 레벨의 주파수마다 파워가 일정하게 유지되도록 정확하게 보상하며, 그에 따라 소요되는 보상 시간을 줄일 수 있다. 또한, 상기 데이터를 저장하는 메모리의 양도 줄일 수 있다.

Claims (3)

1. 입력된 RF 신호의 파워를 증폭하는 RF 증폭부; 및

   상기 RF 증폭부가 주파수에 따라 일정한 파워 레벨을 유지하도록 최고 파워 레벨 보상값(A_3,1, A_1,1)에 각 파워 레벨에 따라 다른 가중치(ω)를 부여하여 상위, 하위 주파수 제어 전압(V_3,L, V_1,L)을 연산하고, 이 값에 근거하여 각 주파수의 제어 전압(V_f,L)을 인가하는 보상 제어부

   을 포함하는

   가중치를 이용한 파워 증폭 보상 장치.
2. 제 1 항에 있어서

   상기 보상 제어부는

   각 파워 레벨의 중간 주파수 제어 전압(V_2,L)과 최고 파워 레벨의 중간 주파수 제어 전압(V_2,1)에 근거하여 가중치(ω)를 계산하는 가중치 연산기; 및

   각 파워 레벨의 중간 주파수에 상기 가중치(ω)가 부여된 최고 파워 레벨 보상값(A_3,1, A_1,1)을 합산하여 기준 주파수 제어 전압(V_3,L, V_1,L)을 연산하고, 이 값에 근거하여 각 주파수의 제어 전압(V_f,L)을 인가하는 제어 전압(V_f,L) 처리기

   를 포함하는

   가중치를 이용한 파워 증폭 보상 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 가중치(ω)는

   하기 수학식 3에 의해 계산되며, 여기서, K는 0에서 1 사이의 상수 값, V_2,L 는 각 파워 레벨의 중간 주파수 제어 전압, V_2,1 는 최고 파워 레벨의 중간 주파수 제어 전압인

   가중치를 이용한 파워 증폭 보상 장치.

   (수학식 3)

   

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