KR100959249B1

KR100959249B1 - 이중 매트릭스들을 사용하여 전송기 피크 전력을감소시키기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100959249B1
Application number: KR1020047014705A
Authority: KR
Inventors: 포르코로날드엘.; 그린우드윌리엄씨.; 프란슨글렌에이.
Original assignee: 모토로라 인코포레이티드
Priority date: 2002-03-19
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2010-05-26
Also published as: JP4272072B2; US7020215B2; KR20040108667A; CN1643787A; AU2003216212A1; ATE475223T1; DE60333440D1; EP1485997B1; CN100440729C; EP1485997A2; US20030179833A1; AU2003216212A8; WO2003081864A2; WO2003081864A3; JP2006509379A

Abstract

다중 채널 전송기(200)에 대한 피크 전력 요건들을 감소시키기 위한 기저 대역 신호들을 처리하기 위한 장치 및 방법들이 개시된다. 상기 장치는, 적어도 하나의 입력 신호들(217 내지 220)에 결합되어, 상기 적어도 하나의 입력 신호들의 위상 편이 버전들의 조합을 각각 포함하는 복수의 출력 신호들(221 내지 224)을 제공하는 제 1 변환 매트릭스(TM; 203); 상기 출력 신호들에 결합되고, 상기 출력 신호들 각각에 대한 피크값을 제한하여 복수의 피크 제한된 출력 신호들(225 내지 228)을 제공하는 처리 유닛(205); 및 상기 피크 제한된 출력 신호들에 결합되고, 상기 피크 제한된 출력 신호들을 분해하여 하나 이상의 출력 기저 대역 신호들(229 내지 232)을 제공하는 제 2 FTM(207)을 포함한다.

피크 전력 요건, 변환 매트릭스, 다중 채널 전송기, 클리핑 함수

Description

이중 매트릭스들을 사용하여 전송기 피크 전력을 감소시키기 위한 방법 및 장치{Method and apparatus for reducing transmitter peak power requirements using dual matrices}

본 발명은 일반적으로 통신 시스템에 관한 것이며, 특히 시스템들 내의 전송기들에서 변환 매트릭스들을 사용하여 피크 전력 요건들을 감소시키는 방법 및 장치에 관한 것이다.

통신 시스템들 및 특히 무선 통신 시스템들은 한 형태 또는 또 다른 형태의 전송기들을 필요로 한다. 전송기들 및 특히 고전력 전송기들, 특히 전력 증폭기(PA)들은 전력 관점에서 보다 비싸고 보다 높은 응력의 통신 시스템 구성요소들 중 하나이다. PA들의 안테나 시스템에 대한 상대적으로 친숙한 결합에 의해, 이들은 예를 들면, 부정합들 및 날씨 또는 번개 사고들과 같은 안테나 변칙들로 인해 오용될 수 있다. 이러한 이유들로 인해, 전송기들 또는 전력 증폭기들은 일부 시스템 구성요소들보다 상대적으로 높은 장애율들을 요구하거나 또는 종종 경험한다. 이들 높은 전력 전송기들은 통상적으로 기지국들 내에서 발견된다. 셀룰러 또는 유사한 통신 시스템 내에서 볼 수 있는 것과 같은 기지국들은 수백 어쩌면 수천의 고객들에게 만족스러운 서비스를 제공하는데 있어 주 링크가 된다.

따라서, 캐리어들 또는 서비스 제공자들 또는 네트워크 오퍼레이터들은 전송기가 장애가 나도록 할 수 없고, 장애가 있을 때 장애들 또는 서비스 사고 상태들을 회피하기 위해 장황하게 될 것이다. 그러므로, 대부분의 기지국 공급자들은 그들이 시장에 제공하는 기지국들 내의 전력 증폭기들에 대한 리던던시의 일부 형태를 활용한다. 보다 최근의 일부 제조업자들은 무선 주파수 푸리에 변환 매트릭스들(FTMs :Fourier Transform Matrices)을 사용하여 이러한 리던던시를 제공해 왔다. FTM들은 입력 신호들의 위상 편이 버전들을 조합하여 다중 출력 신호들을 제공하며, 이들 신호들은 증폭되고 다른 무선 주파수 FTM을 통과하여 증폭된 신호들을 원래의 입력 신호들의 증폭된 버전들로 분해한다. 따라서, PA가 고장나면, 나머지 PA들은 입력 신호들을 계속 증폭하여 증폭된 신호들을 제공하고, 따라서 서비스 사고 상태들을 회피한다. 이것은 각 전력 증폭기에 대한 전체 리던던시를 갖는 것보다 경제적일 수 있다. 그러나, 여전히 문제점들이 있다.

오늘날, 많은 통신 시스템들은 전송된 무선 신호들의 진폭 및 위상 변동들을 지정하는 복잡한 변조 방식들에 의존하기 때문에 선형 PA들을 요구한다. 선형 PA들을 본질적으로 요구하지 않지만 FTM들을 사용하는 시스템들에서도, 증폭될 조합된 위상 편이 신호들의 진폭 변동들을 발견할 것이고, 따라서 선형 PA들이 필요하다. 선형 PA들은 구성하기 매우 어렵고 비싸다. 증폭기가 선형도를 설명해야 하는 출력 신호들 범위와 그에 따른 입력 신호 범위를 제한하는 것은 제어될 수 있거나 비용들 및 어려움들을 포함할 수 있다. 종래의 증폭기 시스템들에서, 이런 목적들을 도울 수 있기 위해 입력 신호들을 처리하기 위한 알려진 기술들이 있지만, FTM들이 사용될 때 작동하는 알려진 기술들은 없다. FTM들을 사용하여 전송기들, 특히 다중 채널 전송기들에서 피크 전력 요건들을 감소시키기 위한 방법 및 장치가 필요하다.

각 도면들 전반에 동일한 참조 번호들이 동일하거나 기능적으로 유사한 요소들을 참조하고 하기의 상세한 설명과 함께 하는 첨부 도면들은 명세서 내에 포함되고 명세서의 부분을 형성하여, 본 발명에 따른 다양한 원리들 및 장점들 모두를 설명하고 다양한 실시예들을 예시하기 위한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예를 활용하기에 적절한 통신 시스템의 부분의 단순화된 도면.

도 2는 본 발명에 따른 전송기의 양호한 실시예의 단순화된 블록도.

도 3은 본 발명에 따른 도 2의 전송기에 사용하기 적절한 피크 전력 요건들을 감소시키기 위한 장치의 블록도.

도 4 내지 도 6은 도 3의 장치의 일부 동작 파형들 및 성능 그래프들.

도 7은 본 발명에 따른 도 3의 장치에 입력 신호들을 제공하기에 적절한 기저 대역 신호 소스의 실시예의 블록도.

도 8은 도 7의 신호 소스의 다른 실시예를 도시한 도면.

개략적 형태에서, 본 발명의 개시 내용은 통신 유닛들 또는 특히 동작하는 통신 유닛 사용자에게 서비스를 제공하기 위해 전송기들을 사용하는 통신 시스템들에 관련된다. 특히, 전송기들에 대한 피크 전력 요건들의 감소를 위한 방법 및 장치에 구현된 다양한 독창적 개념들 및 원리들이 기술 및 개시된다. 특별히 관심 있는 통신 시스템들은 QPSK, DQPSK, OQPSK, BPSK, QAM과 같은 변조 포맷들 및 대역 확산, 또는 비용 효율적인 높은 가용성 선형 전송기들을 요구하는 변동들 및 발달들(evolutions)을 사용하는 GSM, GPRS, CDMA, IDEN, 2.5G 또는 3G 시스템들과 같이 전개 및 개발되고 있는 것들이다.

하기에 더 도시되는 바와 같이, 다양한 독창적인 원리들 및 조합들은 증폭기들이 마주치게 될 신호들을 기저 대역에서 본질적으로 구성 및 처리하기 위해 유리하게 사용되고, 따라서, 활용된 이들 원리들 및 등가물들이 제공되는 비용 효율적이고, 고성능이면서 높은 가용성 전송기들을 이용하면서 공지된 시스템들과 연관된 다양한 문제들을 완화한다.

본 개시 내용은 본 발명에 따른 다양한 실시예들을 만들고 사용하는 최상의 모드들을 합법한 방식으로 부가 설명하기 위해 제공된다. 본 개시 내용은 본 발명의 임의의 방식으로 제한하기 위한 것이 아니라, 독창적인 원리들 및 장점들에 대한 이해 및 인식을 향상시키기 위해 또한 제공된다. 본 발명은 본 출원의 계류 동안 이루어질 임의의 보정들 및 발행된 청구항들의 모든 등가물들을 포함하는 첨부된 청구항들에 의해서만 규정된다.

존재한다면, 제 1 및 제 2, 상부 및 하부 등과 같은 관련 용어들의 사용은, 엔티티들 또는 작용들 간의 임의의 실제 그러한 관계 또는 순서를 요구 또는 내포할 필요 없이, 다른 엔티티 또는 작용으로부터 하나를 구별하기 위해서만 사용된다는 것을 또한 이해한다. 다양한 독창적 기능 및 다수의 독창적 원리들은 애플리케이션 특정 집적 회로들과 같은 집적 회로들(ICs)과 명령들 또는 소프트웨어 프로그램들과 함께 또는 그것으로 최상 구현된다. 예를 들면 사용 가능한 시간, 현재 기술, 및 경제적 고려 사항들에 의해 동기가 된 많은 설계 선택들 및 상당한 수고에도 불구하고 본 명세서에 개시된 개념들 및 원리들에 의해 길잡이가 될 때 최소의 설명으로 그러한 소프트웨어 명령들과 프로그램들 및 IC들을 쉽게 발생시킬 수 있음을 당업자는 예상한다. 따라서, 그러한 소프트웨어 및 IC들의 다른 논의는, 존재한다면, 본 발명에 따른 원리들 및 개념들을 모호하게 하는 임의의 위험들을 최소화하고 간결하게 하는 관심사에서, 양호한 실시예들의 원리들 및 개념들에 대한 본질적 요소들로 제한될 것이다.

도 1을 참조하면, 통신 시스템의 부분(100)의 단순화된 도면이 도시되어 있다. 도 1은 일반 커버리지 에어리어(coverage area; 105) 내의 사용자들에게 커버리지를 제공하기 위해 안테나 시스템(103)에 상호 결합된 기지국(101)을 도시한다. 도시된 안테나 시스템(103)은 도시된 3개의 섹터들(107, 109, 111)을 구비한 섹터 이득 시스템이며, 6개의 섹터들과 같은 다른 장치들이 적절하지만, 3개의 섹터들 각각이 일반적으로 120도를 커버한다. 일반적으로, 기지국은 안테나의 각 섹터들에 완전히 상이한 신호들을 공급하고, 다중 신호들을 하나 이상의 섹터들에 제공할 것이다. 무지향성 안테나가 사용될 때에도, 이동국은 종종, 다중 신호들을 무지향성 구조에 공급해야 할 것이다. 어떤 경우에도 기지국은 113에서 베이스 사이트 제어기 및 스위치에 또한 결합되고, 통상적으로 T1 지상 링크 등과 같은 전용 링크를 통해 드디어 공중 전화 교환 시스템에도 결합된다.

본질적으로, 기지국은 시스템들 또는 네트워크들의 육상 또는 지상 기반 부분들 및 휴대용 또는 이동 장치의 사용자들 또는 가입자 디바이스들에 대한 및 그로부터의 무선 링크들을 처리한다. 일반적으로 기지국들은 통신 및 제어 함수(119), 수신기 함수(117) 및 전송기 함수(115)를 포함하고 상호 결합된 것으로 생각할 수 있다. 이들 함수들 각각은 자기 권리로 매우 복잡하게 될 수 있고 리던던트 시스템을 포함한다. 수신기 및 전송기 함수들 또는 블록들은 10개의 수신기들 및 전송기들을 반드시 포함한다. 이들 기지국들 및 안테나 시스템들은 모토로라 등과 같은 다중 공급자들로부터 일반적으로 알려져 있고 사용 가능하며, 전송기들이 본 명세서에 개시된 원리들 및 개념들에 따라 수정 및 구성될 때, 개선된 성능 및 비용 이점들이 실현될 수 있다.

도 2를 참조하면, 바람직한 실시예의 전송기(200)의 단순화된 블록도가 논의 및 기술된다. 도 2의 전송기는 감소된 피크 전력 요건들을 갖는 다중 채널 전송기이다. 다중 채널 전송기는 푸리에 변환 매트릭스(FTM : Fourier Transform Matrix)에 의해 생성된 신호들을 증폭하거나 또는 FTM을 구동하기에 특히 매우 적절할 수 있거나 마주칠 수 있는 같이 다중 병렬 경로들 및 증폭기단들을 구비한 전송기를 기술하기 위해 사용된다. 일반적으로, 감소된 피크 전력 요건은 증폭기들에 제공되고 증폭됨으로써 증폭된 신호들인 신호들에 대한 피크 대 평균비들(PARs)을 제한함으로써 달성된다. 피크 대 평균은, 신호들이 먼저 기저 대역 FTM을 통과하고, 처리되며, 제 2 기저 대역 FTM을 통과하는 통상적인 것이므로, 입력 신호들의 PAR을 제한하기보다는 기저 대역에서 제한된다.

감소된 피크 전력 요건들을 갖는 다중 채널 전송기는 피크 대 평균 파라미터들을 감소시키기 위하여 기저 대역 신호들을 처리하는 장치(201)를 포함한다. 이러한 장치는 피크값들을 제한하고 피크 제한된 출력 신호들을 제 2 FTM(207)을 제공하는 처리 유닛(205)에 결합되어 있는 적어도 하나의 입력 신호들에 결합되며, 제 2 FTM(207)은 출력 기저 대역 신호들을 혼합기(209)에 제공하기 위하여 피크 제한된 출력 신호들을 분해한다. 혼합기(209)는 이들 기저 대역 신호들을, 무선 주파수 신호들의 위상 편이된 버전들의 결합들을 포함하는 증폭기 입력 신호들을 제공하는 제 1 아날로그 FTM(211)에 결합된 무선 주파수 신호들로 변환한다. 이들 증폭기 입력 신호들은 증폭기(213)에 의해 증폭되고, 증폭된 출력 신호들은 안테나 구조를 구동하기 위한 전송 신호들을 제공하기 위하여 무선 주파수 또는 제 2 아날로그 FTM(215)에서 또는 그에 의해 분해 또는 아마도 보다 정확히 재-합성된다. 증폭기(213)의 입력에서 피크 제한된 신호들(225 내지 228)을 재생하기 위하여, 제 1 아날로그 FTM(211)의 정확한 입력 포트들에 혼합기들의 출력들을 접속할 필요가 있다. 적당한 입력 구성을 선택하는 것은 당업자의 최소 실험으로 명백해질 것이다.

보다 상세하게, FTM(203) 및 FTM(207)은 디지털 신호 처리기(DSP) 또는 애플리케이션 특정 집적 회로(ASIC : Application Specific Integrated Circuit) 또는 그 조합에 의해 소프트웨어로 구현되는 디지털 FTM들인 것이 바람직하다. FTM(203)은 적어도 하나의 입력 신호(217) 및 바람직하게 복수의 그러한 신호들(217 내지 220)에 결합되며, 복수의 출력 신호들 또는 FTM 출력 신호들(221 내지 224)을 제공하고, 여기서 FTM 출력 신호들의 각각은 하기에 더 상술된 FTM 기술들에 따라 적어도 하나의 입력 신호 및 바람직하게 복수의 입력 신호들의 위상 편이된 버전들의 조합을 포함한다. 일 실시예에서, 217과 같은 입력은 종료될 수 있거나, 아니면, 입력들(218 내지 220)이 3개의 섹터들(107, 109, 111)의 각각을 구동하기 위해 기저 대역 신호들과 같은 기저 대역 입력 신호들에 각각 결합되는 동안 사용됨을 주의하자. 이러한 실시예에서, 구동 안테나(256)가 도시된 제 2 아날로그 FTM(215)으로부터의 출력은 종료되고, 섹터들(107, 109, 111)은 안테나들(255, 254, 253)에 각각 대응하고 그에 의해 서빙된다. 입력 신호 또는 신호들은 바람직하게는 하나 이상의 무선 채널들 상의 전송을 위해 의도된 기저 대역 신호 또는 신호들이며, 본 명세서에서 채널은 특정 커버리지 에어리어 내 또는 그에 커버리지를 제공하기 위해 의도된 하나 이상의 캐리어들로서 해석된다. 통상적인 예는, 107, 109 또는 111과 같은 복수의 섹터들 중 한 섹터 내에서 하나 이상의 캐리어 주파수들 상으로 전송하기 위해 의도된 코드 분할, 시분할 또는 주파수 분할 다중 액세스 기저 대역 신호를 각각 포함하는 복수의 입력 신호들이 될 수 있다. 이것은 통상적일 수 있으나 본 명세서에서 논의된 원리들 및 개념들은 응용을 가질 것이고 사용된 변조 및 채널 액세스의 특정 형태에 상관없이 동일하게 유리할 수 있으며, 당연히, 변조가 견딜 수 있는 정도로 제공되거나, 피크 제한 동작으로부터 유발된 불가피한 왜곡을 견딜 수 있는 정도로 제공된다. 예를 들어, CDMA 외에도, TDMA 또는 FDMA와 같은 변조 및 액세스 방법론들, GSM, GPRS, EDGE, TETRA, iDEN, CDMA, W-CDMA, CDMA2000, 2.5G 또는 3G에 다양하게 사용된 기저 대역 신호들이 동일하게 잘 작동할 것이다. 하기에 더 기술되는 바와 같이, 장치(205)는 제 1 FTM(203)에 결합될 복수의 입력 신호들을 선택하기 위한 신호 선택기를 포함할 수 있고, 이 신호 선택기는 다중 채널 전송기에 의해 구동되는, 107, 109, 111과 같은 복수의 섹터 안테나들에 대한 기저 대역 신호들에 대응시키기 위해 복수의 입력 신호들을 선택하도록 동작할 수 있다.

처리 유닛(205)은 복수의 FTM 출력 신호들(221 내지 224) 중 하나에 각각 결합되는 복수의 기저 대역 처리 함수들(4개 도시됨)을 더 포함한다. 처리 유닛은 선형 전력 증폭기와 보다 호환가능하거나 덜 요구하게 하는 방식으로 FTM 신호를 처리하도록 동작한다. 그러한 처리의 한 예는 복수의 피크 제한된 출력 신호들(225 내지 228)을 제공하기 위해 복수의 FTM 출력 신호들의 각각에 대한 피크값 또는 모든 피크값들을 제한하는 것이다. 도 3 내지 도 6을 참조하여 보다 상세히 기술되는 바와 같이, 이러한 제한을 행하기 위한 양호한 방식은 FTM 출력 신호들 각각의 피크들을 제한하도록 동작하는 클리핑 함수의 사용을 통해서이다. 바람직하게, 이러한 클리핑 함수는 피크값이 피크 제한된 출력 신호들(225 내지 228)의 각각에 대한 미리 결정된 값을 초과할 확률을 낮추는 미리 결정된 함수에 따라 피크들을 제한하도록 동작하는 소위 윈도우된 클리핑 함수이다.

증폭기들 또는 전송기의 성능의 다른 개선은 클리핑 함수로부터 유발된 원하지 않는 신호들을 감소시키기 위해, 클리핑 함수의 출력에 결합되는 필터가 뒤따르는 경우에 실현될 수 있음을 알 수 있다. 부가의 개선은 필터 다음에 제 2 클리핑 함수가 뒤따를 때의 일부 경우에 실현될 수 있으며, 제 2 클리핑 함수는 필터의 출 력에 결합되고 FTM 출력 신호들 각각의 필터링된 버전의 피크들을 또한 제한하도록 동작한다. 이것은 임의의 피크의 작은 비율만이 클리핑되거나 제한되는 라이트 클리퍼(light clipper)로 고려된다.

임의의 경우에서, 피크 제한된 출력 신호들은 제 2 FTM(207)에 결합되고, 이것은 적어도 하나 및 바람직하게 복수의 출력 기저 대역 신호들(229 내지 232)을 제공하기 위해 피크 제한된 출력 신호들을 분해하도록 동작하며, 복수의 출력 기저 대역 신호들(229 내지 232)의 각각은 입력 신호들(220 내지 217)에 1 대 1 및 각각 대응하며, 여기서 순서 반전은 FTM 처리들의 결과이다. 즉, 232에서의 출력은 217에서의 입력에 대응한다. FTM(203)에서의 따라서, 각 입력 기저 대역 신호에 대해, FTM(207)에서의 하나의 출력 기저 대역 신호가 있을 것이다.

이들 출력 기저 대역 신호들은 이들이 복수의 무선 주파수 신호들(233 내지 236)로 변환되는 혼합기(209)에 결합된다. 도시된 바와 같이, 혼합기(209)는 제 2 FTM으로부터의 출력 기저 대역 신호들 중 한 신호에 각각 결합되고 무선 주파수 신호들(233 내지 236)의 대응하는 신호를 각각 제공하는 4개의 혼합기들로 구성된다. 상부 혼합기를 참조하고 4개 각각이 유사하다는 것을 인식함으로써, 출력 기저 대역 신호는 디지털-아날로그 변환기(237)에 의해 아날로그 신호로 변환되고 다음에 적절한 필터링(특별히 도시되지 않음)이 뒤따르며, 이러한 아날로그 신호 및 LO 신호(238)는 모두 일반적으로 알려진 전송하기에 적절한 무선 주파수로 아날로그 신호의 주파수를 업-변환하고, 무선 주파수 신호(233)를 발생 및 제공하기 위해 일반적으로 알려진 혼합기(239)에 인가된다. 출력 기저 대역 신호들의 각각은, 예를 들어, 800 내지 1000MHz 또는 1.8GHz 내지 2.2GHz 이상의 전송 무선 주파수에서 아날로그 신호에 대한 초당 최대 몇 메가비트의 비트 레이트 또는 기저 대역 주파수 등으로부터 변환된다.

다중 채널 전송기 내에 또한 포함된 것은 적어도 하나 그리고 바람직하게 복수의 무선 주파수 신호들(233 내지 236)에 결합되고 복수의 증폭기 입력 신호들(241 내지 244)을 제공하도록 동작할 수 있는 제 1 아날로그 FTM(211)이며, 신호들(241)의 각각은 하나 이상의 무선 주파수 신호들의 위상 편이된 버전들의 조합을 포함한다. 이들은 복수의 증폭기 입력 신호들(241 내지 244)에 결합된 복수의 증폭기들(245 내지 248)을 포함한 전력 증폭기(213)에 인가되며, 증폭기의 각각은 이들 신호들 각각이 피크 제한된 출력 신호들(225 내지 228) 중 한 신호에 바람직하게 대응하는 증폭기 입력 신호들 중 한 신호에 결합된 입력을 구비한다. 각 증폭기는 증폭기 입력 신호를 증폭하고, 증폭된 출력 신호를 제공하도록 동작할 수 있고, 여기서 복수의 증폭기들(245 내지 248)은 각각 복수의 증폭된 출력 신호들(249 내지 252)을 제공한다.

전송기의 하나의 최종 소자는 적어도 하나의 입력 신호(217)와 1 대 1 대응하는 적어도 하나의 전송 신호(256)와, 바람직하게 입력 신호들(217 내지 220)과 1 대 1과 각각 대응하는 안테나들(256 내지 253)을 구동하기 위한 복수의 전송기 신호들을 제공하기 위하여 복수의 증폭된 출력 신호들(249 내지 252)에 결합되는 무선 주파수 또는 아날로그 FTM(215)이다. 기본적으로, 아날로그 FTM(215)은 증폭된 무선 주파수 신호들의 위상 편이된 버전들의 조합들을 그것들 각각의 원래의 컨텐트로 되돌려 분해한다.

이전에 주지된 바와 같이 순서의 역은 2 세트들의 이중 FTM들을 통과하는 결과이다. 다른 예에 의해, 217에서의 신호는 232 및 236 및 256에서의 신호에 대응한다. 이러한 개시 내용이 4 x 4 매트릭스들을 사용하여 전개되었지만, 개시되고 기술된 원리들 및 개념들은 본질적으로 임의 크기의 매트릭스에 적용되며, 매트릭스는 사각형일 필요 없다는 것을 주지한다. 아날로그 FTM들은 알려져 있으며, 아나렌 마이크로파(Anaren Microwave)와 같은 공급자들로부터 4 x 4 매트릭스와 같은 다양한 치수들에 사용 가능하다. FTM은 특정 위상 각도들에서 입력 신호들을 조합하는 일련의 하이브리드 조합기들이다. 매트릭스에 대한 통상의 대역폭은 0.5dB의 삽입 손실을 가진 200MHz이다.

어떤 경우에, 개시 및 기술된 바와 같이, 다중 채널 전송기는 다중 섹터들 상에 코드 분할, 시분할 또는 주파수 분할 다중 액세스 신호들을 전송하기 위해 바람직하게 배열 및 구성된다. 입력 FTM 및 출력 FTM은 바람직하게는 입력 FTM에서 하나 이상의 기저 대역 입력 신호들을 갖는 디지털 FTM들이고, 처리 유닛은 바람직하게는 윈도우된 클리핑 함수와, 아날로그 FTM들인 무선 주파수 FTM들(211, 215)을 포함한다. 이러한 방식으로, 기저 대역 신호들은 복수의 전력 증폭기들에 대한 요구들을 제한하기 위하여 복수의 무선 주파수 증폭기들에 입력되는 신호들을 표현하는 형태로 기저 대역에서 처리되며, 따라서, 다중 채널 증폭기에 대한 피크 전력 요건들을 감소시킨다. 이러한 방식의 복잡성 및 장치 비용에 관련된 2개의 인자들은 직관적인 것과는 거리가 먼 것을 제안한다. 예를 들어, 디지털 FTM(207) 및 아날로그 FTM(211)은 추가 비용이 든다. 그러나, 추가의 기저 대역 FTM 및 RF FTM을 사용함으로써, 전송기는 입력 FTM(203)에 대한 입력 신호들이 있는 만큼 많은 혼합기 정렬들만을 요구한다. 또한 이러한 기저 대역 처리 회로는 RF FTM들 및 병렬 증폭기들이 증폭기 리던던시를 제공하기 위해 대량 사용된 레거시 장치(legacy equipment)를 완전히 양립할 수 있다.

도 3을 참조하면, 상술된 전송기에서 사용하기에 적절한 피크 대 평균비들 또는 피크 전력 요건들을 감소시키기 위해 기저 대역 신호들을 처리하기 위한 장치의 바람직한 실시예에 대한 블록도가 이제 논의되고 기술될 것이다. 이러한 일부 논의는 복습하게 될 것이고 일부는 상기에 간단히 기술된 다양한 함수들 및 처리들에 대해 상세히 부연할 것이다. 장치(201)는 다중 채널 전송기의 피크 전력 요건들을 감소시키기 위한 것이고, 다중 채널 전송기에서 각 전력 증폭기에 인가될 신호들의 진폭 특성들 내에서 표현하는 신호들의 피크 대 평균비들(PARs)을 감소시킴으로써 그렇게 행해진다. 장치는 상기 언급된 푸리에 변환 매트릭스(FTM; 203)를 포함하며, 이는 적어도 하나의 입력 신호(217) 및 바람직하게는 복수의 입력 신호들(217 내지 220)에 결합된다. FTM(203)은 바람직하게는 각각이 하나 이상의 입력 신호들의 위상 편이 버전들의 조합을 포함하는 복수의 출력 신호들(221 내지 224)을 제공하기 위한 디지털 FTM(203)이다. 처리 유닛(205)이 장치(201) 내에 부가적으로 포함되며, 처리 유닛(205)은 복수의 피크 제한된 출력 신호들(225 내지 228)을 제공하기 위하여 복수의 출력 신호들 각각에 대한 피크값을 제한하도록 또는 제한하기 위해 동작하는 복수의 출력 신호들(221 내지 224)에 결합된다. 피크 제한된 출력 신호들은 제 2 FTM(207)의 입력들, 바람직하게 제 2 디지털 FTM의 입력들에 결합되며, 바람직하게, 제 2 디지털 FTM은 복수의 저레벨 신호들, 특히 아날로그 FTM(211)과 그에 따라 다중 채널 전송기를 구동하기 위해 복수의 저레벨 신호들, 특히 무선 주파수 신호들을 발생시키기에 적합한 복수의 출력 기저 대역 신호들(229 내지 232)을 제공하기 위하여 피크 제한된 출력 신호들을 분해하도록 동작할 수 있고, 출력 기저 대역 신호들의 각각은 입력 신호들 중 하나에 대응한다.

피크 대 평균 감소 장치, 특히 디지털 FTM(203)은 복수의 섹터들 중 한 섹터 또는 다중 섹터 안테나 구조들의 하나의 섹터 안테나와 같이 무선 채널 상의 전송을 위해 의도된 코드 분할, 시분할 또는 주파수 분할 다중 액세스 기저 대역 신호와 같은 기저 대역 신호를 각각 포함하는 복수의 입력 신호들에 바람직하게 결합된다. 나중에 논의되는 바와 같이, 이들 입력 신호들은 제 1 FTM에 결합될 복수의 입력 신호들을 선택하기 위한 신호 선택기를 사용하여 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 신호 선택기는, 다중 채널 전송기에 의해 구동되는 복수의 섹터들에 대한 기저 대역 신호들에 대응하는 복수의 입력 신호들을 선택하도록 동작한다. 하나의 기저 대역 신호, 예를 들어, 알려진 바와 같이, IS-95 CDMA는 파일롯, 페이징, 및 동기 신호들, 다중 캐리어들 각각에 대한 61개 정도의 음성 또는 데이터 페이로드 신호들을 포함함을 주지한다. IS-95 기저 대역 신호에 대한 통상적 비트 레이트는 대략 초 당 1.3M 비트이고 CDMA의 다른 버전들은 훨씬 더 높을 수 있다.

예시한 바와 같이, 장치 또는 처리 유닛(205)은, 바람직하게 출력 신호들 각각의 피크들을 제한하도록 동작하는 출력 신호(221 내지 224) 당 4개의 블록들 또는 하나의 블록을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 클리핑 함수(301)를 포함한다. 이러한 클리핑 함수(301)는 바람직하게는 피크값들이 출력 신호들의 각각에 대한 미리 결정된 값을 초과할 확률을 낮추는 미리 결정된 함수에 따라 피크들을 제한하기 위해 상대적으로 무거운 클립을 수행하도록 동작하는 윈도우된 클리핑 함수이다. 클리핑 함수 다음에, 클리핑 함수(301) 각각의 출력에 결합되어 클리핑 함수로부터 기이한 원하지 않은 보다 높은 주파수 신호들을 감소시키기 위해 동작하는 필터(303)가 뒤따르는 것이 바람직하다. 필터 다음에, 출력 신호들(225 내지 228) 각각의 피크들을 또한 제한하기 위하여, 훨씬 더 밝은 클립 레벨에서 클리퍼(301)와 바람직하게 동작하는 필터들(303) 각각의 출력에 결합된 제 2 클리핑 함수(305)가 뒤따르는 것이 바람직하다. 유리하게, 피크 대 평균 감소 장치(201)는 본 명세서에 개시된 원리들 및 개념들이 당업자에 의해 인식되는 바와 같이, DSP 또는 ASIC나, 또는 양자의 조합으로 집적 회로 형태로 구현하기에 적합하다.

4 x 4 디지털 FTM은 하기에 다음의 매트릭스에 의해 기술될 수 있다 :

이것은 방정식들에 의해 또한 표현될 수 있다:

매트릭스 또는 방정식들은 출력 신호들 Vout 및 입력 신호들 Vin 사이의 관계를 보여준다. 이것은 DSP에서 이들 계산들을 수행하기 위해 적당히 쉬운 것으로 판명된다.

클리핑 함수들은 도 4를 참조하여 보다 상세히 기술될 것이다. 먼저, 클리핑 프로세스들에 대한 보다 양호한 이해를 독자에게 제공하기 위하여 일부 정의 자료를 논의할 것이다. 신호의 파고율(crest factor)은 평균 전력에 대한 피크 전력비로서 규정된다. 신호의 피크 대 평균비(PAR)를 아는 것이 유용하지만, 누적 분배 함수(CDF : cumulative distribution function)는 엔벨로프 전력의 참의 통계 성질에 대한 양호한 식견을 제공한다. CDF 및 상보적 누적 분배 함수 CCDF는 다음의 방정식들에 의해 규정된다.

본질적으로, CCDF는 0 내지 100%의 PAR들의 플롯(plot)이다. 파고율 이상에서 소비된 시간량 및 피크 레벨이 중요하기 때문에 분배 함수들에 의해 작업하는 것이 편리하다. 간단히 말해서, CCDF의 형상은 중요하다. 이러한 개시 내용의 목적들을 위해, 파고율은 0.01%에서의 PAR로서 규정될 것이다. 예를 들어, 10dB PAR은 신호 전력이 평균 전력보다 높은 10dB보다 클 확률이 0.01% 있음을 내포할 것이다.

클리핑 함수는 신호의 피크들을 제한하고, 동시에 잡음 또는 스플래터나, 또는 원하지 않는 신호 전력을 가능한 거의 발생시키지 않는 것이 바람직하다. 낮은 스플래터 클립을 생성하기 위하여, 파형에서 불연속성들이 최소가 되는 것이 중요하다. 윈도우된 클리핑 알고리즘은 이들 목적들을 만족시키기 위한 양호한 방식이다. 클리핑은 데이터가 비-실시간으로 처리될 수 있도록 기저 대역 처리에서 디지털적으로 구현된다. 윈도우된 클리핑 알고리즘들의 다양한 형태들이 목적들을 만족시킨다. 도 4를 참조하면, 알고리즘은 신호(401)의 피크들을 제한하기 위하여 2개의 임계값들을 사용한다고 기술된다. 소프트 클리핑 임계값은 Tclp라 표시되고 하드 클립 임계값은 Tsat라 불린다. 사용자는 특정 시스템 셋업에 기초하여 실험적으로 이들 임계값들의 값들을 결정한다. 윈도우 클리핑 알고리즘에서 제 1 단계는 클립 임계값들을 초과하는 피크들에 대한 입력 파형을 스캔하는 것이다. 임계값들을 초과하는 신호의 피크가 식별되었으면 하드 클립 또는 소프트 클립이 인가될 것이다. 도 4에서 피크 인덱스는 t_max(407)로 표시된다. 소프트 클립의 경우에, 파형의 피크 부분은 반전된 해닝 윈도우(403)로 감긴다(convolve). 다양한 다른 형태의 윈도우들은 또한 당업자가 인식하는 바와 같이 적절히 작동할 것이다. 하기의 방정식들은 해닝 윈도우, h_j, 윈도우 클리핑 함수 w_j 및 윈도우 길이 L을 보여준다.

윈도우 클리핑 함수는 윈도우 및 신호가 감긴 후에 t_max에서의 피크가 Tclp 레벨과 같아지도록 계산되고, 이는 405에 도시된다. 따라서, Tclp를 초과하지만 Tsat보다 작은 임의의 피크에 대해, 맞춤 윈도우는 국부 최대를 Tclp 레벨로 감소시키기 위해 계산 및 인가될 것이다. 다음의 가중치를 상기 방정식에 치환하면, 원하는 윈도우 함수를 계산할 것이다.

신호의 부분만이 필터링되기 때문에 피크 영역 주위의 일부 불연속성들이 있을 것이지만, 그것들은 하드 클립과 연관된 것들보다 실질적으로 적어야 한다.

어떤 지점에서, 윈도우 클리퍼는 하드 클립보다 더 많은 스플래터를 생성하기 위해 열심히 작업한다. 이러한 경우라면, 가변적인 클리핑 가중치보다 일정한 클리핑 가중치를 사용하는 것이 최상의 측정이 될 것이다. 하기 방정식은 그러한 경우에 대한 클리핑 가중치를 기술한다.

하드 클립의 경우에 신호값은 Tclp 임계값을 매칭하기 위해 변경될 것이다.

필터(303)는 다음의 특성들을 갖도록 DSP 형태로 구현되었다. 필터는 이전 채널 또는 펄스 성형 필터들(pulse shaping filters)의 특성들을 보존하기 위해 평탄 통과 대역(flat pass band)을 가져야 한다. 그 외에도, 급격한 전이 대역 및 알맞은 감쇠는 필터링된 파형이 채널 명세들을 충족시킬 것을 보장하도록 요구된다.

도 5를 참조하면, 도 3에 표시된 지점들(1 내지 4)에 대한 전력 스펙트럼 밀도들이 도시되어 있다. 도 3의 장치(201)에서 2개의 클리핑 함수들(301, 305)이 사용됨을 상기한다. 제 1 클리핑 함수의 임계값은 무거운 클립을 생성하기 위하여 저레벨로 설정된다. 제 1 클리퍼의 출력은 무거운 클리핑 함수로부터 발생되는 스플래터를 제거하기 위해 필터링된다. 필터링 후에, 결과 신호는 다시 클리핑된다. 제 2 클리핑 함수의 임계값은 신호를 매우 가볍게 클리핑하도록 설정된다. 제 2 클립으로 인해 몇몇 스펙트럼 재-설정이 있을 것이지만, 클립이 가볍게 때문에 수용가능해야만 한다. 이러한 방법은 전력 증폭기들 각각의 입력들에서 인접한 채널 전력(ACP)의 근소한 열화를 희생하여 사용자가 피크 대 평균비 감소를 증가시키도록 허용한다. 그러나, 전력 증폭기가 레이팅된 전력에서 동작된다면, 전력 증폭기들의 비선형성은 각각의 입력 신호들의 임계값을 초과하는 인접한 채널 스플래터를 생성할 것이다. 따라서, 안테나 출력에서 보여진 실제 ACP 성능은 제 2 클리핑 함수의 포함함으로써 전혀 열화되지 않을 수 있다. 반대로, 제 2 클리핑 함수로부터 기인한 PAR 감소는 전력 증폭기 입력에서의 ACP가 열화되더라도 안테나 출력에서 개선된 ACP를 유발할 수 있다.

제 1 윈도우 클리퍼에 대한 입력을 사용하여, 1로 표시된 파형은 590KHz와 45dB의 감쇠의 3dB 코너 주파수로 표준 IS-95 채널 필터가 임의의 윈도우 클리핑 또는 다른 필터링 전에 어떻게 스펙트럼을 성형했는지를 알 수 있다. 원래 신호의 0.01%에서의 PAR은 9.75dB이다. 클리핑 함수(301)를 사용하여, 9.75dB의 0.01% PAR로부터 4.57dB로의 신호의 클리핑은 참조 부호 2로 표시된 파형에 의해 도시된 대역외 에너지의 상승을 유발한다. 클리핑된 신호는 참조 부호 3으로 표시된 파형에 의해 도시된 결과 스펙트럼으로 필터링된다. ACP가 필터링 후에 양호하지만 피크 대 평균비는 0.01%에서 5.62dB로 증가되었다. 두 번째 신호의 클리핑은 4.66dB로 떨어진 0.01% PAR을 가져오지만, 4로 표시된 파형에 의해 도시된 부가의 스플래터를 생성한다. 스플래터가 채널 필터에 의해 확립된 원래의 잡음층보다 여전히 더 낮음을 주지한다.

도 6은 피크 대 평균비가 처리 체인 전반에 걸쳐 어떻게 변화하는지를 도시한다. 도 6의 파형들에 관한 다양한 정보의 요약에 대해 하기 표를 참조한다. 피크 대 평균비의 변화들은 하기 표에 도시된 바와 같이, 피크 전력에서의 변화들과 평균 전력에서의 변화들로 분류될 수 있다. 참조 부호 1로 표시된 파형을 사용하여, 파형(2)에 도시된 바와 같이 클리핑 함수(301)에 의해 수행된 클리핑 동작은 평균 전력을 더 작은 범위로 감소시키면서 신호의 피크 전력을 크게 감소시키는 것을 알 수 있다. 신호가 필터링된 후에, 파형(3)에서 평균은 필터의 통과 대역에서의 감쇠로 인해 가볍게 떨어지지만, 피크들은 복소 평면에서 신호의 변화들로 인해 증가한다. 손실된 PAR 감소의 일부를 되찾기 위한 시도에서, 신호는 가볍게 하기는 하지만 두 번째 클리핑된다. 결과는, 평균 전력이 파형(4)에 도시된 바와 같이 상대적으로 변화되지 않은 채 있으면서 피크 전력에서의 또 다른 dB 감소이다.

전력 증폭기에 대한 입력들로서 피크 감소된 파형들을 사용하여, 다음의 개선이 측정되었다. 레이팅된 출력 전력에서, 클리핑된 파형들은 비클리핑된 파형들과 동일한 효율을 유지하면서 6 내지 7dB 양호한 ACP 성능을 가졌다. 전력 증폭기를 실행하면, 입력으로서 클리핑된 파형을 가진 부가의 3dB 레이팅된 전력은 비-클리핑된 파형들을 가진 레이팅된 전력에서 실행하는 전력 증폭기와 동일한 ACP를 유발했다. 전력 증폭기를 3dB 더 무겁게 구동하면, 효율에서 50%의 개선을 유발했다. 이러한 결과들은 통상적이지만 전력 증폭기가 얼마나 많이 백오프되는지에 따라 가변할 수 있다.

도 7은 도 3의 장치 또는 도 2의 전송기에 입력 신호들을 제공하기에 적절한 기저 대역 신호 소스의 블록도 실시예를 도시한다. 참조 번호들(701 내지 707 및 717 내지 732)은 초기 도면들에서 참조 번호들(201 내지 207 및 217 내지 232)과 1 대 1 대응한다. 그들은, 본 실시예에서 코드 분할, 시분할 또는 주파수 분할 다중 액세스 셀룰러 시스템에서 3개의 섹터들에 대한 기저 대역 신호들(717 내지 719)이 발생되어 디지털 FTM(703)에 인가되고, 처리 유닛(705)에 의해 처리된 후에 제 2 디지털 FTM(707)으로부터 732 내지 730으로 각각 출력되었으므로 FTM들의 역 성질들로 인해 변경되었다. 기저 대역 입력 신호들(717 내지 719)을 전개시키기 위해, 최대 61개의 음성 또는 데이터 채널과 같은 페이로드 신호를 각각 표현하는 TDM 순방향 링크 기저 대역 입력 신호들은 각각 직렬 합산기(739 내지 741)에서 파일롯과 같은 다양하게 알려진 CDMA 오버헤드 정보와 함께 합산된다. 합산기들(739 내지 741)의 출력은 각각의 경우에, 각각은 PN 확산기, 채널 필터 및 모든 통과 필터 블록들을 포함하는 알려진 CDMA 기저 대역 처리(735 내지 737)를 통과하는 일련의 비트 스트림이다. 이들 3개의 신호들은 복합 혼합기(733)에 결합되며, 복합 혼합기(733)는 특별히 관련 있지 않지만 혼합기에 인가된 신호가 2개의 상이한 캐리어들을 변조하기 위해 사용되거나 섹터의 2개의 상이한 캐리어들 상에 전송되도록 되는 경우에 이러한 목적을 성취하기 위하여 비트 스트림의 적절한 부분들을 주파수 변환할 것이다. 혼합기(733)의 출력들은 FTM에 3개의 입력들로서 인가되며, 이는 제 4 입력이 사용되지 않고 디지털 FTM에 대한 상기 방정식들에서 제로로서 다루어질 것임을 의미한다. 따라서, 디지털 FTM(707)은 도시된 3개의 비제로 출력들만을 가질 것이다.

도 8을 참조하면, 혼합기(209)에 인가될 출력 기저 대역 신호들(도 12 참조)과, 따라서 증폭기(213)에 증폭기 입력 신호들을 제공하기 위해 아날로그 FTM(211)에 입력하기 위한 무선 주파수 신호들과, 따라서 안테나를 구동하기 위한 전송 신호들을 제공하기 위하여 아날로그 FTM(215)에 인가하기 위한 증폭된 출력 신호들을 발생시킬 뿐만 아니라, 703, 705 및 707(도 7 참조)로 집합적으로 이루어진 장치(701)에 입력 신호들을 제공하기 위한 다른 실시예가 도시된다. 도 8은, 로드 공유(load sharing)에 발생시킬 수 있는 임의의 다른 장점들 또는 리던던시를 제공하기 위하여 아날로그 FTM들을 사용하는 전력 증폭기 또는 전송기를 구동하기 위한 라우팅 및 신호 구성 처리들과, 섹터들(107, 109, 111)과 같은 3개의 섹터들 각각에 3개의 기저 대역 신호들을 제공하는 상황을 도시한다. 도 8은, 예를 들어 하위 입력 및 상위 출력이 종료되고, 상위 3개의 입력들 및 하위 3개의 출력들이 각각의 무선 주파수 신호 소스들 및 로드들 또는 안테나들에 결합되는 경우를 예상하는 바와 같이, 입력 및 출력 신호들이 미러된 2개의 4 x 4 매트릭스들(211, 215)을 도시한다. 입력 신호들 또는 무선 주파수 신호들은 혼합기(209)의 일부인 3개의 혼합기 정렬들에 의해 제공된다. 혼합기(209), 특히 3개의 디지털/아날로그 변환기들은, 출력 기저 대역 발생기들(801, 802 및 803)로부터 각각 제공되는 기저 대역 출력 신호들에 의해 각각 구동된다.

출력 기저 대역 발생기(801)를 특히 참조하여, 이러함 함수 또는 발생기는, 2개의 직렬 합산기들(740 및 741)이 신호 선택기(809)에 의해 대체되고, 직렬 합산기(808)의 출력이 버스(813)의 경로들 중 하나에 리턴되며, 디지털 FTM(807)이 단 하나의 기저 대역 출력 신호를 출력하는 것을 제외하면, 도 7의 장치의 동작 및 구조에서 동일하다. 유추 및 관측에 의해, 출력 기저 대역 발생기들(802 내지 804)은 유사하게 구성 및 동작한다. 이러한 전체 아키텍처는, 각 기저 대역 발생기가 출력 기저 대역 신호와 같은 단 하나의 기저 대역 신호를 복수의 섹터들 중 하나에 제공하게 하기를 원하거나, 또는 기저 대역 발생기들에 대한 일부 리던던시를 가지거나 제공하기를 원할 때 유리하게 배치된다. 이러한 리던던시는 예를 들면, 복수의 디지털/아날로그 변환기들과 기저 대역 발생기들의 출력 사이에 라우팅 또는 스위칭 함수(도시되지 않음)를 제공함으로써 제공될 수 있다. 따라서, 기저 대역 발생기(803)가 실패하게 되면, 발생기(804)는, 버스(811)로부터 적절한 TDM 순방향 링크 기저 대역 입력들을 합산하여, 그 결과를 버스(813)에 리턴하고, 버스(813)(이 예에서는 기저 대역 발생기(801, 802)로부터의 신호들)로부터 적절한 신호들을 선택하며, 적절한 DAC로 라우팅하기 위해 디지털 FTM으로부터 적절한 출력을 선택하기 위해; 그의 직렬 합산기, 신호 선택기 및 출력 FTM을 통해 설정될 수 있다. 예를 들어, 예를 들어, 섹터(1)에 대응하는 출력 기저 대역 신호를 제공하기 위하여 801이 설정되고, 섹터(2)에 802가 설정되고, 그 다음 803이 설정된다면, 설정된 후의 804는 섹터(3)에 제공할 것이다. 직렬 합산기들은, 파일롯들과 같은 관련 CDMA 오버헤드와 함께 그들 각각의 캐리어 및 안테나에 대해 예정된 순방향 링크 트래픽, 통상적으로 TDM을 직렬로 합산한다는 점에서 도 7의 직렬 합산기들과 동일한 기능을 제공하지만, 관측에 의해, 각각은 버스(813)에서의 각각의 추적 또는 경로에 각각 직렬로 합산된 비트 스트림을 리턴한다. 동일하게 취해짐으로써, 특정 합산기에 대응하는 신호 선택기는 직렬 합산기에 의해 구동된 것을 제외하고 버스(813) 상의 모든 경로들에 결합된다. 따라서, 제어기(도시되지 않음)는 적절한 기저 대역 입력 신호들을 입력 디지털 FTM(703)에 제공하기 위하여 버스(813)로부터 적절한 직렬 합산된 신호들(여기서 802, 803으로부터의 신호들)을 선택하기 위하여 신호 선택기(809)를 제어할 수 있다. 처리기 또는 기저 대역 처리기(705)는 출력 기저 대역 신호가 원하는 것을 표현하도록 적절한 신호들을 출력 디지털 FTM(807)에 제공하기 위하여 정확한 신호들을 가진다. 이러한 디지털 FTM으로부터 사용 가능한 출력들은 버려질 수 있음을 주지한다. 유추에 의해, 802 내지 804는 유사하게 동작하고, 리던던시는 기저 대역 발생기들에 사용 가능하거나 제공된다. 이것은 도 7의 것에 대안적인 방식이며, 여기서 각 직렬 합산기는 적당한 순방향 링크 TDM 신호들을 선택하며, 증폭기(213)에 의해 보여진 PAR들을 개선시키기 위해 적절히 처리된 출력 기저 대역 신호를 제공하기 위하여 적절한 기저 대역 처리를 행하도록 적절한 기저 대역 신호들을 제공하는 방식이다.

장치 도면들을 참조하여 논의된 방법론의 문맥과 요약된 바와 같이, 양호한 방법의 다음 설명이 제공된다. 우리는 다중 채널 전송기에서의 피크 전력 요건들을 감소시키는 방법을 논의 및 기술했다. 상기 방법은 하나 이상의 입력 신호들의 위상 편이 버전들의 조합을 각각 포함하는 복수의 FTM 출력 신호들을 제공하기 위하여, 적어도 하나의 입력 신호들을 푸리에 변환 매트릭스(FTM), 바람직하게 디지털 FTM에 결합하는 단계를 포함한다.

그 다음, 상기 방법은 복수의 피크 제한된 출력 신호들을 제공하기 위해 상기 FTM 출력 신호들의 각각에 대한 피크값을 제한함으로써, 복수의 FTM 출력 신호들을 처리하는 단계와; 하나 이상의 출력 기저 대역 신호들을 제공하기 위하여 상기 피크 제한된 출력 신호들을 분해하는 단계로서, 상기 출력 기저 대역 신호들의 각각은 입력 신호들 중 하나에 대응하는, 상기 분해 단계와; 복수의 무선 주파수 신호들을 제공하기 위해 기저 대역 주파수로부터의 출력 기저 대역 신호들을 전송 무선 주파수로 변환하는 단계를 포함한다. 이로부터, 상기 처리는 하나 이상의 무선 주파수 신호들의 위상 편이된 버전들의 조합을 각각 포함하는 복수의 증폭기 입력 신호들을 발생시키며, 상기 증폭기 입력 신호들은 바람직하게는 상기 피크 제한된 출력 신호들에 대응한다. 다음에, 상기 방법은, 복수의 증폭기들을 구비한 전력 증폭기를 사용하여 복수의 증폭된 출력 신호들을 제공하기 위해 증폭기 신호들을 증폭하며, 증폭기 각각은 상기 복수의 무선 주파수 신호들 중 하나에 결합된 입력을 갖고 상기 증폭된 출력 신호들 중 하나를 제공한다. 그 후에, 상기 출력 기저 대역 신호들과 1 대 1 대응하는 적어도 하나 및 바람직하게는 복수의 전송 신호들을 제공하기 위해 복수의 증폭된 출력 신호들을 분해하는 단계가 취해진다.

바람직한 형태에서, 상기 방법은 제 1 디지털 FTM을 사용하여 복수의 출력 신호들을 제공하는 단계, 및 제 2 디지털 FTM을 사용하여 피크 제한된 출력 신호들을 분해하는 단계를 포함하며, 여기서, 제 1 디지털 FTM은 각각 무선 채널 상의 전송을 위한 코드 분할, 시분할, 또는 주파수 분할 다중 액세스 기저 대역 신호를 포함하는 복수의 입력 신호들에 결합된다. 제 2 FTM은 제공하고 혼합기는, 복수의 증폭기 입력 신호를 발생시키기 위해 이용되는 복수의 무선 주파수 신호들을 제공하기 위해 복수의 출력 기저 대역 신호들을 변환하며, 상기 복수의 증폭기 입력 신호들의 각각은 무선 주파수 신호들의 위상 편이된 버전들의 조합을 포함한다. 복수의 증폭된 출력 신호들을 분해하는 프로세스는 복수의 출력 기저 대역 신호들과 1 대 1 대응하는 복수의 전송 신호들을 제공한다.

상기 방법은, 바람직하게, 피크값이 출력 신호들(225 내지 228) 각각에 대한 미리 결정된 값을 초과할 확률을 낮추는 미리 결정된 함수에 따른 출력 신호들의 각각을 윈도우된 클리퍼로 클리핑함으로써 출력 신호들(225 내지 228)의 각각에 대한 피크값을 제한한다. 그 후, 클리핑으로부터 기인한 원하지 않는 신호들을 감소시키기 위하여 출력 신호들 각각을 필터링하는 것은 ACP에서의 부가적인 개선을 제공한다. PAR에서의 보다 큰 개선을 위해, 상기 방법은, 필터링 처리 후에, 피크 제한된 출력 신호들의 피크들을 또한 제한하기 위해 복수의 출력 신호들의 각각의 필터링된 버전을 클리핑하는 제 2 단계를 취한다. 또한, 상기 방법은 입력 신호들이 다중 채널 전송기에 의해 구동되는 복수의 섹터 안테나들에 대한 기저 대역 신호들인 경우처럼, 특정 실시예에서 복수의 입력 신호들을 선택하도록 구성된다.

상술된 방법들 및 장치와, 독창적 원리들 및 개념들은 FTM들을 사용하는 종래의 전송기들 및 종래의 기저 대역 처리 기술들에 의해 야기된 문제점들을 완화하도록 의도되며, 이를 완화할 것이다. 전력 증폭기들이 그것들의 입력에서 볼 신호들을 충분히 표현하는 신호들을 기적 대역에서 전개하고, 낮추거나 또는 감소된 피크 대 평균 비들에 대한 이들 신호들을 처리하는 이들 원리들을 사용하는 것은 전송기 성능에 상당한 개선을 보여준다.

개선된 전송기 성능 및 전송기들에 대한 감소된 전력 요건들을 용이하게 하여 제공하기 위해 피크 대 평균비들을 감소시키고 특히 파고율들을 개선시키기 위한 방법들 및 장치의 다양한 실시예들이 논의되고 기술되었다. 본 발명에 따른 이들 실시예들 또는 다른 것들은 많은 광역 네트워크들에 대한 응용을 가질 것으로 기대된다. 본 명세서에 개시된 독창적 원리들 및 개념들을 사용함으로써, 현재 및 미래의 통신 시스템들에 요구되는 저비용의 높은 가용성 다중 채널 전송기들을 허용하거나 제공할 것이고, 이는 그러한 시스템들의 사용자들 및 제공자들 모두에게 유리하다.

본 개시 내용은 본 발명의 참되고, 의도되며 공정한 범위 및 정신을 제한하기보다는 본 발명에 따른 다양한 실시예들을 사용하는 방법 및 방식을 설명하도록 의도된다. 본 발명은 특허를 위한 본 출원의 계류 동안 보정될 수 있는 첨부된 청구항들 및 모든 등가물들에 의해서만 규정된다.

Claims

다중 채널 전송기에 대한 피크 전력 요건들을 감소시키기 위해 기저 대역 신호들을 처리하기 위한 장치에 있어서,

적어도 하나의 입력 신호의 위상 편이 버전들(phase shifted versions)의 조합을 각각 포함하는 복수의 출력 신호들을 제공하기 위한 상기 적어도 하나의 입력 신호에 결합된 제 1 FTM(Fourier Transform Matrix) 유닛;

복수의 피크 제한된 출력 신호들을 제공하기 위해 상기 출력 신호들의 각각에 대한 피크값을 제한하기 위한 상기 출력 신호들에 결합된 처리 유닛; 및

상기 다중 채널 전송기를 구동하기 위한 복수의 저레벨 신호들을 생성하기에 적절한 복수의 출력 기저 대역 신호들을 제공하기 위해 상기 피크 제한된 출력 신호들을 분해하기 위한 상기 피크 제한된 출력 신호들에 결합된 제 2 FTM 유닛으로서, 상기 출력 기저 대역 신호들의 각각은 상기 입력 신호들 중 하나에 대응하는, 상기 제 2 FTM 유닛을 포함하는, 기저 대역 신호들 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 FTM 유닛은 복수의 입력 신호들에 결합되고, 상기 복수의 입력 신호들의 각 입력 신호는 복수의 섹터들 중 한 섹터에 대한 기저 대역 신호를 포함하는, 기저 대역 신호들 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 처리 유닛은,

피크 값이 상기 출력 신호들의 각각에 대한 미리 결정된 값을 초과할 확률을 낮추는 미리 결정된 함수에 따라 상기 출력 신호들의 상기 각각의 피크들을 제한하도록 동작하는 클리핑 함수; 및

상기 클리핑 함수에 결합되고, 상기 클리핑 함수로부터 기인한 원하지 않는 신호들을 감소시키기 위한 필터를 더 포함하는, 기저 대역 신호들 처리 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 처리 유닛은,

상기 필터의 출력에 결합되고 상기 출력 신호들의 상기 각각의 피크들을 더 제한하도록 동작하는 제 2 클리핑 함수를 더 포함하는, 기저 대역 신호들 처리 장치.
감소된 피크 전력 요건들을 갖는 다중 채널 전송기에 있어서,

기저 대역 신호들에 대한 피크 대 평균 파라미터들(peak to average parameters)을 감소시키도록 상기 기저 대역 신호들을 처리하기 위한 장치로서,

적어도 하나의 입력 신호들의 위상 편이 버전들의 조합을 각각 포함하는 복수의 FTM 출력 신호들을 제공하기 위한 제 1 푸리에 변환 매트릭스(FTM) 유닛,

복수의 피크 제한된 출력 신호들을 제공하기 위해 상기 FTM 출력 신호들의 각각에 대한 피크값을 제한하기 위한 처리 유닛, 및

적어도 하나의 출력 기저 대역 신호들을 제공하기 위해 상기 피크 제한된 출력 신호들을 분해하기 위한 제 2 FTM 유닛으로서, 상기 적어도 하나의 출력 기저 대역 신호들의 각각은 상기 적어도 하나의 입력 신호들 중 하나에 대응하는, 상기 제 2 FTM 유닛을 포함하는, 상기 장치;

적어도 하나의 무선 주파수 신호들을 제공하기 위해 상기 적어도 하나의 출력 기저 대역 신호들의 각각을 무선 주파수 신호로 변환하기 위한 혼합기;

복수의 증폭기 입력 신호들을 제공하기 위한 제 1 아날로그 FTM 유닛으로서, 각각은 상기 적어도 하나의 무선 주파수 신호들의 위상 편이된 버전들의 조합을 포함하는, 상기 제 1 아날로그 FTM 유닛;

복수의 증폭된 출력 신호들을 제공하기 위해 복수의 증폭기들을 갖는 전력 증폭기로서, 각각의 증폭기는 상기 복수의 상기 증폭기 입력 신호들 중 하나에 결합된 입력을 갖고 상기 복수의 상기 증폭된 출력 신호들 중 하나를 제공하는, 상기 전력 증폭기; 및

상기 적어도 하나의 출력 기저 대역 신호들과 1 대 1 대응하는 적어도 하나의 전송 신호들을 제공하기 위해 상기 복수의 증폭된 출력 신호들에 결합된 제 2 아날로그 FTM 유닛을 포함하는, 다중 채널 전송기.
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다중 채널 전송기에서의 피크 전력 요건들을 감소시키는 방법에 있어서,

적어도 하나의 입력 신호들의 위상 편이된 버전들의 조합을 각각 포함하는 복수의 출력 신호들을 제공하는 단계;

복수의 피크 제한된 출력 신호들을 제공하기 위해 상기 출력 신호들의 각각에 대한 피크 값을 제한하는 단계;

적어도 하나의 출력 기저 대역 신호들을 제공하기 위해 상기 피크 제한된 출력 신호들을 분해하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 출력 기저 대역 신호들의 각각은 상기 적어도 하나의 입력 신호들 중 하나에 대응하는, 상기 분해 단계;

적어도 하나의 무선 주파수 신호들을 제공하기 위해 상기 적어도 하나의 출력 기저 대역 신호들의 각각을 무선 주파수 신호로 변환하는 단계;

복수의 증폭기 입력 신호들을 생성하는 단계로서, 각각은 상기 적어도 하나의 무선 주파수 신호들의 위상 편이된 버전들의 조합을 포함하고, 상기 증폭기 입력 신호들은 상기 피크 제한된 출력 신호들에 대응하는, 상기 생성 단계;

복수의 증폭기들을 갖는 전력 증폭기를 사용하여 복수의 증폭된 출력 신호들을 제공하기 위해 상기 복수의 상기 증폭기 신호들을 증폭하는 단계로서, 각각의 증폭기는 상기 복수의 상기 무선 주파수 신호들 중 하나에 결합된 입력을 갖고 상기 복수의 상기 증폭된 출력 신호들 중 하나를 제공하는, 상기 증폭 단계; 및

상기 적어도 하나의 출력 기저 대역 신호들과 1 대 1 대응하는 적어도 하나의 전송 신호들을 제공하기 위해 상기 복수의 상기 증폭된 출력 신호들을 분해하는 단계를 포함하는, 피크 전력 요건들 감소 방법.
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