KR100759723B1 - 직교 송신기의 선형화를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

무선 통신 유닛(300)은 순방향 경로와, 전력 증폭기(324)와, 전력 증폭기(324) 및 순방향 경로에 동작가능하게 결합된 피드백 루프를 구비한 선형화된 송신기(325)를 포함한다. 피드백 루프는 루프 조정 기능(442)을 포함하며, 순방향 경로 및 피드백 루프는 직교 회로들을 포함한다. 프로세서(322)는 루프 조정 기능(442)의 적어도 한 제1 파라미터 설정을 결정하기 위해 순방향 경로, 전력 증폭기 및 피드백 경로를 통해 라우팅하는 제1 직교 회로에 제1 트레이닝 신호를 인가한다. 프로세서(322)는 또한, 루프 조정 기능(442)의 적어도 제2 파라미터 설정을 결정하기 위해 제2 트레이닝 신호를 제2 직교 회로에 인가한다. 선형화된 송신기 집적 회로 및 트레이닝 방법이 또한 기술된다. 따라서, 제1 직교(I) 회로 루프에 인가되는 제1 트레이닝 신호 및 제2 직교(Q) 회로에 인가되는 제2 트레이닝 신호의 제공에 의해서, 피드백 루프에서의 'I' 및 'Q' 경로들 간의 어떠한 루프 불균형이든 보정될 수 있다.

트레이닝 신호, 직교 회로, 루프 조정 기능

Description

직교 송신기의 선형화를 위한 방법 및 장치{Method and apparatus for linearization in a quadrature transmitter}

본 발명은 무선 통신 유닛의 무선 송신기에 관한 것이다. 본 발명은 안정된 선형 출력을 제공하기 위해 선형화 기술을 채용하는 무선 송신기를 구성하는 트레이닝 메커니즘에 적용할 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.

무선 통신 시스템들, 예를 들면, 셀룰러 전화 혹은 개인용 모바일 무선 통신 시스템들은 통상적으로, 복수의 송수신 기지국들(BTS)과 종종 이동국들(MS)로 불리는 복수의 가입자 유닛들 간에 무선 통신 링크들이 배열되는 것을 제공한다. 이동국이라고 하는 용어는 일반적으로 휴대하거나 차량에 장착되는 무선 유닛들을 모두 포함한다. 무선 주파수(RF) 송신기들은 통신 유닛들 간에 무선 통신이 용이하게 되도록 BTS들 및 MS들에 배치된다.

본 발명의 분야에서는 무선 통신 시스템에 사용될 수 있는 한정된 무선 스펙트럼에 대한 지속적인 압박으로 스펙트럼 면에서 효율적인 선형 변조 방식들의 개발에 관심을 집중하고 있는 것으로 알려져 있다. 스펙트럼 면에서 효율적인 선형 변조 방식을 사용함으로써, 보다 많은 통신 유닛들이 한정된 지리적 유효 범위 지역(통신 셀) 내에서 할당된 스펙트럼을 공유할 수 있다. n/4 디지털 쿼터너리 위 상 쉬프트 키잉(digital quaternary phase shift keying;DQPSK)과 같은 선형 변조 방법을 사용하는 디지털 모바일 시스템의 예는 ETSI(European Telecommunications Standards Institute)에 의해 개발된 TETRA(TErrestrial Trunked RAdio) 시스템이다.

이들 선형 변조 방식들의 포락선들은 동요하기 때문에, 혼변조 곱들이 비선형 무선 주파수 전력 증폭기(들)에서 발생될 수 있다. 구체적으로, 디지털 모바일 무선(PMR) 환경에서, 대역외 방사들에의 제약이 엄격하다(인접 주파수 채널들에 비해 -60dBc 내지 -70dBc의 정도로). 그러므로 이러한 시나리오에서 사용되는 선형 변조 방식들은 매우 선형의 송신기들을 필요로 한다.

특정의 대역외 방사 제한들을 충족시키는데 필요한 선형성의 실제 레벨은 많은 파라미터들의 함수이며, 이중 가장 중요한 파라미터들은 변조 유형 및 비트 레이트이다. 전형적인 무선 주파수(RF) 증폭 디바이스 내의 양자 프로세스들은 본질적으로 비선형이다. 소비되는 직류전류(DC) 전력의 작은 부분이 무선 주파수(RF) 전력으로 변환될 때, 즉 이상적인 선형 증폭기의 경우에서처럼, 직선만이 증폭 디바이스의 전달 함수를 근사화시킬 수 있다. 이러한 동작 모드는 DC에서 RF로의 전력 변환의 낮은 효율을 제공하는데, 이는 휴대 유닛들에 있어선 수락될 수 없다.

휴대 PMR 장치에 있어서의 중점은 배터리 수명을 증가시키는 것이다. 그러므로, 사용되는 증폭기들의 동작 효율을 최대화하는 것은 필수인 것이다. 선형성 및 효율 모두를 달성하기 위해서, 보다 효율적인 급들의 증폭기, 예를 들면 AB, B 혹은 C급 증폭기들의 선형성 수행의 향상을 위해 소위 선형화 기술들이 사용된다. 선형 송신기들을 설계시 흔히 사용되는 한 이러한 선형화 기술은 카테시안(Cartesian) 피드백이다. 이것은 '폐루프" 네가티브 피드백으로서, 디지털 'I' 및 'Q' 포맷의 기저대 피드백 신호를, 순방향 경로에서 대응하여 발생된 'I' 및 'Q' 입력 신호들에 합산한다. 이 '폐루프' I-Q 조합은 입력 신호를 증폭하여 이를 이의 요구된 출력 주파수 및 전력 레벨로 업 변환하기 전에 수행된다. 전력 증폭기 출력의 선형화는 피드백 신호의 위상 및 진폭의 정확한 설정을 요한다.

이러한 선형화기의 동작의 상세한 설명은, 1991 IEEE 논문, 엠 조한슨 및 티 매트슨에 의한 "선형 TDMA 변조를 위해 카테시안 피드백을 사용하는 송신기 선형화(Transmitter Linearisation using Cartesian Feedback for Linear TDMA Modulation)"에 기재되어 있다.

선형화기 회로는 예를 들면 통신 시스템의 선형성 혹은 출력 전력 스펙에 따르도록, 혹은 송신기 전력 증폭기의 동작 효율을 최적화하게 송신기의 수행을 최적화한다. 송신기의 동작 파라미터는 송신기의 수행을 최적화하도록 조정되고, 예로서, 증폭기 바이어스 전압 레벨, 입력 전력 레벨, 피드백 루프에 있어서의 신호의 위상 쉬프트 중 하나 이상을 포함한다. 이러한 조정들은 예컨대 마이크로프로세서에 의해 수행된다. 이러한 송신기 회로들의 감도에 기인하여, 선형 및 안정된 출력 신호가 모든 동작 상황 하에서 달성될 수 있게, 일 범위의 제어 및 조정 회로들 및/또는 부품들이 필요하게 된다.

모든 선형화 기술들은 주어진 증폭 디바이스의 수행을 선형화할 유한한 시간량을 필요로 한다. 흔히, 증폭 디바이스의 선형화는 선형화 루프 및 증폭 디바이 스에 의해 야기되는 위상 및 이득 왜곡의 레벨들을 판정하기 위해서 초기에 트레이닝 시퀀스를 선형화기 회로 및 증폭 디바이스에 인가함으로써 달성된다. 일단 위상 및 이득 왜곡 레벨들이 판정되었으면, 이들은 일반적으로 피드백 성분들/파라미터들을 조정함으로써 보상될 수 있다.

이러한 선형화 요건을 수용하기 위해서, 통신 시스템들은 통상적으로 사용자 개개인이 자신들의 송신기들을 트레이닝시키는 구체적인 트레이닝 기간들을 할당한다. TETRA 표준은 대략 매초 1회에 완전한 트레이닝 기간을 제공하기 위해서 영국특허 출원 9222922.8에 기재된 바와 같은 공통 선형화 채널(CLCH)라고 하는 시간 프레임을 포함한다. CLCH 프레임은 시스템에 액세스할 수 있기 전에 무선을 '트레이닝'할 수 있게 한다. 그러나, 트레이닝을 행하고 이어서 시스템 액세스하기까지 기다려야 하는 무선은 바람직하지 않다. 호 셋-업에서 이러한 현저한 지연을 조장하고 또한 온도 변화, 전원 전압 변화 혹은 동작 주파수 변화에 기인하여, 무선의 출력 특성을 미세하게 튜닝하기 위한 추가의 기간을 제공하기 위해서, 감소된 트레이닝 시퀀스를 각 TETRA 트래픽 시간 슬롯의 시작 부분에 삽입하여 무선의 할당된 이 슬롯에서 최소량의 트레이닝 혹은 미세 튜닝을 수행하게 하였다.

이러한 트레이닝 시퀀스의 예는 모토로라 사의 미국특허 5,066,923에 기재되어 있고, 이 특허는 '개루프'에서 증폭기의 위상이 조정되고 루프가 폐루프로 되었을 때 증폭기의 이득이 조정되는 트레이닝 방식을 개시하고 있다.

위상 트레이닝 동안에, 카테시안 피드백 루프는 '개루프'로 되게, 즉, 피드백된 신호가 송신기 회로를 통해 라우팅된 신호와 조합되는 것을 방지하기 위해 스위치를 사용하게 구성된다. 이러한 면에서, 동작의 위상 트레이닝 모드에서, 포지티브 신호가 I-채널 입력에 인가된다. 루프에 있어서의 위상 쉬프트가 측정되고, 측정된 I-채널 위상 쉬프트에 응답하여, I'-채널 및 Q'-채널 둘 다에 대한 루프에서의 위상이 위상 쉬프터에 의해 조정된다.

도 1은 완벽한 I/Q 직교 균형, 즉 I-채널(120) 및 Q-채널(110)간의 위상차 90도인 위상도(100)를 도시한 것이다. 카테시안 루프는 개루프이고, 포지티브 기저대 신호가 'I'-채널의 입력에 인가된다. 위상 트레이닝 제어 회로는 Vfg(455)로 표시한 것인, Q 채널에 대해 스위치(426) 이전의 신호를 감시한다. 연속 근사 레지스터(SAR) 위상 트레이닝 알고리즘은 위상 쉬프터를 제어하여 Vfq 전압을 최소화한다. SAR 알고리즘의 끝에서, 위상 트레이닝은 루프 위상을 각도 ß만큼 보정한다. Q 채널의 스위치 이전의 전압값은 이제 제로에 가깝게 감소된다. 동일한 과정이 I-채널에 입력되는 네가티브 기저대역 신호에 대해 반복된다. I-채널에 인가되는 포지티브 및 네가티브 트레이닝 양자로부터의 계산된 결과들을 평균하여, I-채널 및 Q-채널 루프 양자에 있어서의 위상을 조정하는데 사용한다.

본 발명의 발명자들은 실제로는 완벽한 I-Q 90도 관계는 좀처럼 달성되지 않음을 인식하여 알게되었다. 이러한 불균형은 각각의 'I' 및 'Q' 루프들 내의 각종의 부품 허용오차에 기인한다. 불균형한 위상 관계(200)를 도 2에 도시하였다. 여기서, 'Q'는 실제 루프의 직교축(210)이다. 'Q' 축(210)은 이상적인 Q축(110)으로부터 α도(220)만큼 일탈하여 있다. 다시, Vfq는 직교로서 Q'축(210)을 사용하여 최소화된다. 도 2로부터, 루프 위상을 β도(230)만큼 보정하는 대신에, 위상 트레이닝 과정은 β-α도(240)만큼 루프 위상을 보정하였음을 알 수 있다. 이것은 위상 트레이닝이 α도(220)만큼 부정확한 결과를 제공함을 의미한다. 도 4에서, I/Q 불균형 α는 순방향(436) 혹은 피드백(422) I/Q 발생기에서 있을 수 있다. 예를 들면, 피드백 I/Q 발생기(422)는 이상적인 90도가 아니라, 90-α도만큼 LO 위상을 쉬프트할 수도 있다.

본 발명의 발명자들은 카테시안 루프 송신기의 트레이닝 시퀀스 동안 선형화 신호들의 발생에 있어서의 어떠한 직교 불균형이든 현저한 위상 트레이닝 에러들을 일으킬 수 있음을 확인하였다. 정확한 위상 트레이닝은, 위상 정확성이 루프 안정성 및 광대역 잡음에 실질적인 형향을 미치기 때문에, 이러한 송신기 회로들의 선형화에서 중대한 것이다.

따라서, 현재로서는 향상된 송신기 회로, 특히 언급한 문제점들이 완화될 수 있는 위상 트레이닝 정확성을 향상시키는 메커니즘을 제공할 필요성이 존재한다.

본 발명의 제1 양상에 따라, 무선 통신 유닛이 제공된다. 무선 통신 유닛은 순방향 경로와, 전력 증폭기와, 전력 증폭기 및 순방향 경로에 동작가능하게 결합된 피드백 루프를 구비한 선형화된 송신기를 포함한다. 피드백 루프는 루프 조정 기능을 포함한다. 순방향 경로 및 피드백 루프는 직교 회로들을 포함한다. 프로세서는 루프 조정 기능의 적어도 한 제1 파라미터 설정을 결정하기 위해 순방향 경로, 전력 증폭기 및 피드백 경로를 통해 라우팅하는 제1 직교 회로에 제1 트레이닝 신호를 인가한다. 프로세서는 또한, 루프 조정 기능의 적어도 제2 파라미터 설정을 결정하기 위해 제2 트레이닝 신호를 제2 직교 회로에 인가한다.

바람직하게, 제1 트레이닝 신호 및 제2 트레이닝 신호는 실질적으로 동일 신호 파라미터들을 가지며, 예를 들면 이 경우 이들은 위상 트레이닝 신호들이다. 이에 관하여, 루프 조정 기능은 제1 및 제2 직교 회로 루프들에서 위상 쉬프트를 조정하기 위한 위상 쉬프터이다. 위상 쉬프터에 동작가능하게 결합된 위상 계산기능은 제1 및 제2 직교 회로 루프들 각각의 위상 쉬프트를 계산함으로써 이들간의 불균형을 판정한다.

이런 식으로, 트레이닝 신호를 양 직교 루프들에 인가함으로써, 각각의 루프에서의 어떠한 I/Q 불균형이든, 여기 기술된 발명개념을 사용하여 계산하게 될 루프 위상에 영향을 미치지 않을 것이다.

본 발명의 제2 양상에 따라, 무선 주파수 송신기 집적 회로가 청구항 9과 같이 제공된다.

본 발명의 제3 양상에 따라, 선형화된 송신기를 트레이닝하는 방법이 청구항 10과 같이 제공된다.

본 발명의 제4 양상에 따라, 저장매체가 청구항 12와 같이 제공된다.

본 발명의 또 다른 양상들이 종속 청구항들에서 제공된다.

도 1은 선형 송신기 장치의 피드백 루프에서 이상적인 I-Q 관계의 위상도.

도 2는 선형 송신기 장치의 피드백 루프에서 불균형의 I-Q 관계의 위상도.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예의 각종 발명개념을 지원하게 한 무선 통 신 유닛의 블록도.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개조된 선형화된 송신기 토폴로지의 블록도.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선형화 트레이닝 프로세스의 흐름도.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선형 송신기 구성의 피드백 루프에서 수정된 불균형 I-Q 관계의 위상도.

이제 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예의 발명 개념을 지지하게 한 무선 통신 유닛(300)의 블록도가 도시된다. 명확성을 위해서, 무선 통신 유닛(300)은 두 개의 서로 구별되는 부분들, 즉 수신기 체인(305) 및 송신기 체인(325)으로 나뉘어진다.

무선 통신 유닛(300)은 안테나(302)를 포함한다. 안테나(302)는 무선 통신 유닛(300)에서 무선 주파수(RF) 신호들의 신호 제어만이 아니라, 수신기 체인(305)과 송신기 체인(325) 간에 분리를 제공하는 안테나 스위치(304)에 결합되는 것이 바람직하다. 명백히, 안테나 스위치(304)는 당업자들에게 알려진 바와 같이 주파수 듀플렉스 통신을 위해, 듀플렉스 필터로 대치될 수도 있을 것이다.

완전함을 위해서, 무선 통신 유닛(300)의 수신기(305)를 간략히 설명하도록 하겠다. 수신기(305)는 프론트-엔드(front-end) 회로(306)(효과적으로 수신, 필터링 및 중간 혹은 기저대 주파수 변환을 제공함)를 포함한다. 프론트-엔드 회로 (306)는 신호 처리 기능(일반적으로 적어도 하나의 디지털 신호 프로세서(DSP)에 의해 실현됨)(308)에 직렬로 결합된다. 제어기(314)는 수신기가 복구된 정보로부터 수신 비트 에러 레이트(BER) 혹은 프레임 에러 레이트(FER) 혹은 유사한 링크 질 측정 데이터를 수신 신호 강도 표시(RSSI)(312) 기능을 통해 계산할 수 있도록 프론트-엔드 회로(306)에 동작가능하게 결합된다. RSSI(312) 기능은 프론트-엔드 회로(306)에 동작가능하게 결합된다. 메모리 디바이스(316)는 확실한 선형 및 안정된 출력을 위해서 진폭 및 위상 설정값들만이 아니라, 디코딩/인코딩 기능들 등과 같은 광범한 데이터 어레이는 저장한다. 타이머(318)는 동작 타이밍, 즉 시간-의존성 신호들의 송신 혹은 수신을 제어하기 위해 제어기(314)에 동작가능하게 결합된다.

송신기 체인(325)에 관해서, 이것은 필수로, 프로세서(328), 선형화기 회로(송신기/변조 회로를 포함함)(322) 및 업-변환기/전력 증폭기(324)를 포함한다. 프로세서(328), 선형화기 회로(322) 및 업-변환기/전력 증폭기(324)는 제어기(314)에 동작적으로 응답하며, 전력 증폭기(324)로부터의 출력은 안테나 스위치(304)에 결합된다. 피드백 회로는, 선형의 안정된 송신기 출력을 위해서 선형화기 회로(322), 전력 증폭기(324) 및 방향성 결합기(342)와 더불어 실시간 카테시안 피드백 루프를 형성하는 다운-변환기(332)를 포함한다.

실제 데이터를 송신하기에 앞서, 바람직한 실시예의 선형화된 송신기는 안정되고 선형의 출력이 되게 하기 위해서 적합한 이득 및 위상 조정 파라미터들을 결정하기 위해 트레이닝 알고리즘을 채용한다. 특히, 본 발명의 바람직한 실시예는 예를 들면 참조로 여기 포함시키는 모토로라 사의 미국특허 5,066,923에 기재된 위상 트레이닝 알고리즘을 이용하여 위상 트레이닝의 정확성을 향상시키는 메커니즘을 제안한다. 제안되는 메커니즘은 루프 내의 I/Q 불균형들이 보정될 수 있게 한다.

본 발명의 바람직한 실시예를 위상 트레이닝을 관련하여 기술하였지만, 발명의 개념은 예를 들면 진폭 트레이닝 신호들을 사용하여 각각의 직교 루프들 간의 불균형을 확인하기 위해 이들 루프들에 라우팅될 수 있는 어떤 다른 트레이닝 신호들에도 똑같이 적용될 수 있음을 알 것이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예를 지원하도록 한, 보다 상세히 한 카테시안 루프 구성을 도시한 것이다. 구성은 위상 트레이닝 프로세스 맥락에서 기술되나, 명백히 동일 구성은 실 데이터를 송신할 때 사용된다.

위상 트레이닝 신호, 예를 들면 정현파는 I 채널(402)에 입력된다. 위상 트레이닝 신호는 회로가 스위치들(424, 426)을 제어함으로써 개루프로 동작하게 구성되었으므로, 합산점(404)에서 어떠한 다른 신호와도 결합되지 않는다. 입력 신호는 이어서 이득 및 저역 통과 필터 블록(406)에 입력되고 여기서 증폭 및 필터링된다. 증폭된 입력 신호는 이를 믹서(408) 내 국부 발진기(440)로부터의 신호와 믹싱함으로써 업-변환된다. 업-변환된 신호는 RF 증폭기 체인(412)에 라우팅되고, 여기서 증폭된 RF 신호의 일부는 방향성 결합기(414)을 통해 피드백된다.

피드백된 신호는 다운-변환 믹서(418)에 라우팅되고, 여기서 국부 발진기(440)로부터의 신호를 위상 쉬프트한 신호(442)와 믹싱된다. 위상 쉬프트 량은 위상 계산 및 조정 기능(460)에 의해 제어된다.

특히, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 제2 위상 트레이닝 시퀀스는 'Q' 채널 입력(430)에 인가된다. 위상 트레이닝 신호, 바람직하게는 동일한 정현파가 Q-채널에 입력된다. 위상 트레이닝 신호는 스위치들(424, 426)을 제어함으로써 회로가 개루프로 동작하게 구성되었으므로, 합산점(432)에서 어떠한 다른 신호와도 결합되지 않는다. 이어서 'Q' 입력신호는 이득 및 저역통과 필터 블록(434)에 입력되고 여기서 증폭 및 필터링된다. 증폭된 입력신호는 이를 믹서(438) 내 국부 발진기(440)로부터의 신호를 90도(436) 위상을 이동시킨 신호와 믹싱함으로써 업-변환된다. 업-변환된 신호는 RF 증폭기 체인(412)에 라우팅고, 여기서 증폭된 RF 신호의 일부는 방향성 결합기(414)를 통해 피드백된다.

피드백된 신호는 다운-변환 믹서(423)에 라우팅되고, 여기서 국부 발진기 신호를 위상 이동시킨(442) 신호와 믹싱된다. 국부 발진기 신호를 위상 이동시킨 신호는 회로의 이상적인 I-Q 직교 특징을 위해서 90도(442)만큼 위상이 더욱 이동된다. 위상 쉬프트량은 위상 계산 및 루프 조정 기능(460)에 의해 다시 제어된다.

이런 식으로, I-채널 루프 및 Q-채널 루프 둘 다의 위상 쉬프트가 측정된다. 일단 각각의 위상 쉬프트들이 계산되었으면, 이들은 위상 계산 및 루프 조정 기능(460)의 제어 하에, 위상 쉬프터의 적합한 조정에 의해 보정된다.

전술한 트레이닝 메커니즘은 신호 프로세스 기능을 사용하여 구현되는 것이 바람직한 것으로 생각된다. 구체적으로, 발명의 개념들은 예를 들면 무선 통신 유닛 내 프로세서를 재프로그램하거나 맞게 수정함으로써 어떤 적합한 방식으로 무선 통신 유닛에 구현될 수 있다. 예를 들면, 새로운 프로세서가 통상의 무선 통신 유 닛에 추가될 수도 있고, 아니면 종래의 무선 통신 유닛의 기존의 부분들을 예를 들면 내부의 하나 이상의 프로세서들을 재프로그램함으로써 맞게 수정될 수 있다. 이와 같으므로, 필요한 수정은 이를테면 플로피 디스크, 하드 디스크, 프로그래머블 독출전용 메모리(PROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM) 혹은 이들 혹은 그 외 저장매체의 어떤 조합 등 저장매체에 저장된 프로세스 실행가능의 명령들 형태로 구현될 수 있다.

요약하여, 바람직한 위상 트레이닝 프로세스를 도 5의 흐름도(500)에 도시하였다. 선형화 트레이닝 프로세스는 단계 505에서 시작한다. 트레이닝 신호, 예를 들면 위상 트레이닝 신호는 단계 510에서 제1 직교 루프, 예를 들면 'I' 채널 루프에 입력된다. 그러면, 'I' 채널 루프에서의 위상 트레이닝 신호에 가해진 위상 쉬프트가 단계 515에서 측정된다. 트레이닝 신호, 예를 들면 동일 위상 트레이닝 신호가, 단계 520에서 제2 직교 루프, 예를 들면 'Q' 채널 루프에 입력된다. 'Q' 채널 루프에서의 위상 트레이닝 신호에 가해지는 위상 쉬프트가 단계 520에서 측정된다. 이어서, 각각의 위상 쉬프트들이 단계 525에서 계산된다. 이어서, 위상 쉬프트들은 루프 위상 쉬프트가 정확하게 제어될 수 있게, 단계 530에 도시된 바와 같이 적합한 루프 위상 조정들에 의해 보정된다. 트레이닝 프로세스가 단계 535에 나타낸 바와 같이 완료된다.

I-채널 위상 트레이닝 및 Q-채널 위상 트레이닝 둘 다를 수행한 후에 위상 쉬프터가 조정되는 것은 본 발명의 범위 내이다. 그러나, 어떤 환경에서 위상 쉬프터는 각각의 개개의 위상 계산이 행해진 후에 조정될 수도 있는 것도 생각된다.

따라서, 본 발명의 주요 특색이 있는 특징은 2가지 트레이닝 신호들의 인가로, I-채널에 제1 트레이닝 시퀀스에 이은 Q-채널에의 제2 트레이닝 시퀀스의 인가이다. 다른 선형 송신기 토폴로지 혹은 선형화 기술에 있어서, 'I' 채널 및 'Q' 채널에의 트레이닝 시퀀스, 예를 들면 위상 트레이닝은 연속으로가 아니라 동시에 수행될 수 있음이 생각된다. 두 가지 트레이닝 시퀀스의 사용으로서 I-채널에 대한 것과 Q-채널에 대한 것이 위상 트레이닝 및/또는 진폭 트레이닝 프로세스들의 어떤 조합 혹은 순서를 포함할 수도 있음이 또한 생각된다.

이제 도 6을 참조하면, 불균형 I-Q 관계의 위상도(600)가 도시되었다. 이에 의해서, 위상은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 선형 송신기 구성의 피드백 루프에서 수정되었다. 도 6으로부터, 위상 트레이닝은 'I' 채널에 대해 수행되고 있을 때, 위상 루프 보정은 β+α(240)임을 알 수 있다.

제2 'Q' 채널 루프 위상은 I-채널 위상 트레이닝을 수행하기 전에 사용된 위상 설정값으로 설정된다. 이제, 위상 트레이닝이 'Q' 채널에 대해 수행되고 있을 때, 보정은 β+α(620)이 된다. 위의 계산들로부터, 루프 내 직교 불균형이 있을지라도 필요한 정확한 루프 위상 회전(230)을 산출하는 것이 가능하다.

요약하여, 카테시안 피드백 루프 선형 송신기에서 에러들의 소거를 위한 새로운 위상 트레이닝이 기술되었다. 전술한 발명의 개념들은 송신기 내에서 직교 발생기 불균형을 보정하는 메커니즘을 제공한다. 효과적으로, 순방향 및 피드백 직교 발생기 회로들 모두의 I-Q 불균형이 보정되고, 이들 모두는 위상 조정 계산에 영향을 미친다. 또한, 순방향 및 역방향 직교 발생기 회로들에서 불균형이 보정되 므로, 감소된 허용오차 및 성능을 갖춘 저렴한 부품들을 사용하는 것이 가능하다.

집적 회로 제조업자들은 기술된 발명의 개념을 이용할 수 있음을 알 것이다. 예를 들면, 전술한 송신기 회로 구성 및 트레이닝 방법을 포함하는 무선 주파수 선형화된 송신기 집적 회로(IC)가 무선 통신 유닛에 탑재되게 제조될 수도 있을 것임을 알 것이다.

바람직하게, 본 발명의 개념은 트레이닝 프로세스의 정확성을 향상시킴으로써 직교 불균형을 보정하여, 선형화된 송신기 회로들의 제조업자들에 현저한 이점을 제공한다. 예를 들면, 대안적 선형화 기술들이 여기 기술된 발명 개념들로부터 효과를 얻을 수 있다는 것 또한 본 발명의 범위 내이다. 카테시안 피드백에 대한 대안으로서, 선형화기의 사전 왜곡 형태를 본 발명의 바람직한 혹은 대안적인 실시예들을 구현하게 수정할 수도 있다. 와이. 나가타(Y. Nagata)는 "디지털 모바일 ㅌ통신들을 위한 선형 증폭 기술(linear Amplification Technique for Digital Mobile Communications)" 명칭의 1989 IEEE 논문에서 적합한 사전 왜곡 송신기 구성의 예를 기술하였다.

그러나, 본 발명의 바람직한 실시예의 송신기 구성은 어떤 무선 송신기 회로에도 적용될 수 있다는 것은 본 발명의 범위 내이다.

또한, 선형화된 송신기를 채용하는 무선 통신 유닛은 어떤 무선 통신 디바이스, 이를테면 휴대 혹은 모바일 PMR 라디오, 모바일폰, PDA(personal digital assistant), 무선 랩탑 컴퓨터 등일 수 있음은 본 발명의 범위 내이다. 또한, 여기 기술된 발명 개념은 가입자 장치에서의 사용으로 한정되는 것은 아니며 기지국 장비와 같은 다른 통신 유닛들에서 사용될 수도 있음을 알 것이다.

위에 기술한 무선 통신 유닛 및 선형화된 송신기 회로들은 다음의 이점 중 적어도 하나 이상을 제공하는 것임을 알 것이다:

(i) 선형화된 송신기 회로의 보다 안정된 출력이 되게 하는 향상된 위상 트레이닝.

(ii) 향상된 위상 트레이닝 결과는 I/Q 발생기의 위상 불균형에 의해 영향받지 않는다. 그러므로, 감소된 허용오차의 부품들을 루프 I/Q 발생기에 사용할 수 있다.

(iii) 향상된 위상 트레이닝에 의해서 보다 정확한 위상 트레이닝에 따른 광대역 잡음 성능이 더 나아지게 된다.

본 발명의 구체적이고 바람직한 구현을 위에 기술하였는데, 당업자는 이러한 발명개념의 다른 변형 및 수정을 쉽게 적용할 수 있음이 명백하다.

따라서, 알려진 선형화된 송신기들에 연관된 문제점을 실질적으로 해결하는 선형 송신기 토폴로지 및 향상된 트레이닝 메커니즘을 갖춘 무선 통신 유닛이 기술되었다.

Claims (12)

1. 무선 통신 유닛(300)용 선형화된 송신기(325)에 있어서:

   송신될 신호를 라우팅하는 순방향 경로로서, 상기 순방향 경로는 동위상 채널 및 직교 위상 채널을 포함하는, 상기 순방향 경로;

   상기 순방향 경로를 통해 전달된 무선 신호를 증폭시키는 전력 증폭기(324);

   상기 전력 증폭기(324) 및 상기 순방향 경로에 동작가능하게 결합되고, 상기 동위상 채널에 접속된 동위상 경로 및 상기 직교 위상 채널에 접속된 직교 위상 경로를 포함하는 피드백 경로로서, 상기 순방향 경로 및 피드백 경로는 함께 선형화 루프를 형성하는, 상기 피드백 경로;

   테스트 신호들을 상기 순방향 경로에 인가하는 프로세서(322)로서, 상기 프로세서는 제1 트레이닝 신호를 상기 동위상 채널에 인가하고, 제2 트레이닝 신호를 별도로 상기 직교 위상 채널에 인가하도록 동작가능한, 상기 프로세서(322); 및

   직교 불균형(quadrature imbalance)을 보상하는데 필요한 조정을 결정하기 위해 상기 피드백 경로에 피드백된 상기 테스트 신호들의 파라미터를 측정하는 신호 파라미터 측정기(460)로서, 상기 신호 파라미터 측정기(460)는 상기 동위상 경로에 피드백된 상기 제1 트레이닝 신호의 위상내의 변화를 측정하고, 상기 직교 위상 경로에 피드백된 상기 제2 트레이닝 신호의 위상내의 변화를 측정하고, 상기 선형화 루프에서 신호의 위상에 필요한 조정을 계산하기 위해 측정된 위상내의 상기 변화들을 사용하여 루프 안정성을 유지하도록 동작가능한 위상 조정 계산기인, 상기 신호 파라미터 측정기(460)를 구비하는, 선형화된 송신기(325).
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 트레이닝 신호 및 상기 제2 트레이닝 신호는 동일한 신호들인, 선형화된 송신기(325).
3. 제2항에 있어서, 상기 위상 조정 계산기는 상기 피드백 경로의 상기 동위상 경로 및 상기 직교 위상 경로에서 신호의 위상 쉬프트를 조정하는 위상 쉬프터(442)에 동작가능하게 접속된, 선형화된 송신기(325).
4. 제3항에 있어서, 상기 위상 쉬프터(442)는 상기 동위상 경로 및 상기 직교 위상 경로에서 주파수 다운변환을 위해 사용된 국부 발진기 신호의 위상을 조정하도록 동작가능한, 선형화된 송신기(325).
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로세서(322)는 상기 제2 트레이닝 신호를 인가하기 전에 상기 제1 트레이닝 신호를 인가하도록 동작가능한, 선형화된 송신기(325).
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 선형화 루프는 카테시안 루프(Cartesian loop)를 포함하고, 상기 동위상 경로 및 상기 직교 위상 경로로부터의 신호들은 업변화전에 상기 동위상 채널 및 상기 직교 위상 채널에서 신호들에 부가되는, 선형화된 송신기(325).
7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무선 통신 유닛은 지상 공용 무선(TETRA; Terrestrial Trunked Radio) 통신 시스템에서 동작가능한, 선형화된 송신기(325).
8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무선 통신 유닛은 가입자 유닛 또는 송수신 기지국(base transceiver station)인, 선형화된 송신기(325).
9. 선형화된 송신기 집적 회로(320)로서,

   선형화된 무선 신호를 송신하는 선형화된 송신기;

   송신될 신호를 라우팅하고, 선형화된 무선 신호를 송신하기 위해 전력 증폭기(324)에 동작가능하게 결합하는 직교 회로들을 포함하는 순방향 경로;

   상기 순방향 경로에 동작가능하게 결합되고, 전력 증폭기(324)의 출력부에 동작가능하게 결합하는 피드백 루프로서, 상기 피드백 루프는 루프 조정 기능(460) 및 직교 회로들을 포함하는, 상기 피드백 루프; 및

   상기 피드백 루프에 동작가능하게 결합되어, 상기 루프 조정 기능(460)의 적어도 하나의 제1 파라미터 설정을 결정하기 위해 상기 순방향 경로, 전력 증폭기(324) 및 피드백 경로를 통해 라우팅될 상기 선형화된 송신기 집적 회로의 제1 직교 회로 루프에 제1 트레이닝 신호를 인가하는 프로세서(322)를 포함하는, 선형화된 송신기 집적 회로(320)에 있어서,

   상기 프로세서(322)가 상기 루프 조정 기능(460)의 적어도 하나의 제2 파라미터 설정을 결정하기 위해 상기 선형화된 송신기 집적 회로의 제2 직교 회로 루프에 제2 트레이닝 신호를 인가하는 것을 특징으로 하는, 선형화된 송신기 집적 회로(320).
10. 송신될 신호를 라우팅하고, 동위상 채널 및 직교 위상 채널을 포함하는 순방향 경로; 상기 순방향 경로를 통해 전달된 선형화된 무선 신호를 증폭시키는 전력 증폭기(324); 및 상기 전력 증폭기(324) 및 상기 순방향 경로에 동작가능하게 결합되어, 상기 동위상 채널에 접속된 동위상 경로 및 상기 직교 위상 채널에 접속된 직교 위상 경로를 포함하는 피드백 경로를 구비한 선형화된 송신기(325)를 트레이닝하는 방법에 있어서:

    프로세서(332)에 의해 트레이닝 신호들을 상기 순방향 경로에 인가하는 단계로서, 상기 인가 단계는 제1 트레이닝 신호를 상기 동위상 채널에 인가하고, 제2 트레이닝 신호를 별도로 상기 직교 위상 채널에 인가하는 단계를 포함하는, 상기 인가 단계; 및

    신호 파라미터 측정기(460)에 의해, 직교 불균형을 보상하는데 필요한 조정을 결정하기 위해 상기 피드백 경로에 피드백된 상기 트레이닝 신호들의 파라미터를 측정하는 단계로서, 상기 신호 파라미터 측정기(460)는 위상 조정 계산기이며, 상기 측정 단계는 상기 동위상 경로에 피드백된 상기 제1 트레이닝 신호의 위상내의 변화 및 상기 직교 위상 경로에 피드백된 상기 제2 트레이닝 신호의 위상내의 변화를 측정하고, 상기 선형화 루프에서 신호의 위상에 필요한 조정을 계산하기 위해 측정된 위상내의 상기 변화들을 사용하여 루프 안정성을 유지하는 단계를 포함하는, 상기 측정 단계를 포함하는, 선형화된 송신기 트레이닝 방법.
11. 제10항에 있어서, 위상 계산 프로세서에 의해, 요구되는 상기 위상 조정의 계산을 기초로, 위상 쉬프터에 제어 신호를 인가하여 상기 위상 쉬프터의 위상 쉬프트 설정을 조정하는 단계를 더 포함하는, 선형화된 송신기 트레이닝 방법.
12. 청구항 10 또는 11의 방법의 단계들을 수행하도록 적응된 프로세서로 구현가능한 명령들 또는 데이터를 저장하는 저장 매체.

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