KR100969221B1 - 배터리 전압 모니터를 사용하여 전력 증폭기의 전송 전력을최적화하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

배터리 전압 모니터를 사용하여 전력 증폭기의 전송 전력을최적화하기 위한 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

Vbat 모니터를 사용하여 전력 증폭기의 전송 전력을 최적화하기 위한 방법들, 시스템들 및 기계 가독 코드(machine-readable code)가 개시되며, 이들은 전송 경로에 전력을 공급하기 위해 사용될 수 있는 서플라이 전압으로부터 유도되는 다른 변수들 사이에서 서플라이 전압 신호의 함수(function)인 제어 신호에 근거하여 전송 경로에서의 이득 단들의 이득을 조정하는 것을 포함한다. 서플라이 전압 신호는 전력 관리(management) 유닛으로부터 수신될 수 있거나 배터리 또는 다른 서플라이로부터 직접 유도될 수 있다. 서플라이 전압 신호는 기준 신호에 비교될 수 있고, 그 결과는 제어 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 제어 신호들을 위한 값들은 서플라이 전압들의 범위를 넘어서 결정될 수 있고 룩업 테이블(lookup table)에 저장될 수 있다.

Description

배터리 전압 모니터를 사용하여 전력 증폭기의 전송 전력을 최적화하기 위한 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR OPTIMIZING TRANSMIT POWER OF A POWER AMPLIFIER USING A BATTERY VOLTAGE(VBAT) MONITOR}
본 발명의 어떤 실시예들은 통신 장치들에서 사용되는 회로들을 제어하는 것에 관련된다. 더 상세하게는, 본 발명의 어떤 실시예들은 배터리 전압 모니터(battery voltage(Vbat) monitor)를 사용하여 전력 증폭기(power amplifier)의 전송 전력(transmit power)을 최적화하기 위한 방법 및 시스템에 관련된다.
무선통신 시스템에서 전력 증폭 회로는 전형적으로 큰 신호 장치이다. 무선 근거리 통신망(wireless local area network;WLAN) 시스템들에서, 전력 증폭기(power amplifier;PA) 회로는, 예를 들면, 10 dBm 내지 20 dBm 및 약 20 내지 30 dBm의 피크 전력 레벨들의 범위에 있는 평균 전력 레벨들에서의 출력 신호들을 전송할 수 있다. 그러한 WLAN 시스템들에 있어서, 예를 들면, 바이너리 위상 편이 변조 방식(bianary phase shift keying;BPSK)에서부터 512 레벨 직교 진폭 변조(quadrature amplitued modulation)(512-QAM)까지의 넓은 변조 유형의 범위를 이 용할 수 있고, 출력 전력 레벨들은 평균 전력 레벨에 대한 피크 전력 레벨의 비율이, 예를 들면, 10 dBm 내지 15 dBm로 클 수 있도록 광범위하게 변할 수 있다.
PA의 전력 출력은 배터리 레벨에 의해 영향을 받을 수 있다. PA가 특정 전압에서 동작하도록 설계될 수 있는 경우, 배터리 전압이 그러한 특정 전압보다 더 높거나 더 낮을 때, PA 성능이 저하될 수 있다. 바꿔 말하면, PA를 포함하는 송신기에 전력을 공급하기 위해 사용되는 배터리의 전압 레벨이 변할 때, PA의 성능 또한 변한다. 선형성(linearity), 출력 전력, 인접 채널 전력비(adjacent channel power ratio;ACPR) 및 에러 벡터 크기(error vector magnitude;EVM)는 상이한 바이어스 레벨들에서 PA를 동작함에 의해 불리한 영향을 받을 수 있다.
PA 회로의 성능에서의 제한들은, PA가 디지털 아날로그 변환기들(digital to analog converters;DAC), 저대역 통과 필터들(low pass filters;LPF), 믹서들(mixers), 및 RF 프로그램가능 이득 증폭기들(programmable gain amplifiers)(RFPGA)와 같은 다른 무선 주파수(RF) 송신기 회로를 갖는 단일 집적 회로(integrated circuit;IC)에 집적될 때, 악화될 수 있다.
단일 IC 내에서 수행되는 기능들의 통합을 증가시킬 긴급한 필요, 그리고 반도체 장치들의 개수의 부대적인 증가는 반도체 제조 기술들을 점점더 반도체 장치 면적들을 축소하는 방향으로 강요할 수 있으므로, 바로 이러한 반도체 제조 기술들은 집적된 PA 회로의 성능에 대해 제한들을 부과할 수 있다. 예를 들면, 65 nm COMS 공정은 PA가 선형 출력 전력 레벨 증폭을 제공하기 위한 입력 전력 레벨들의 범위를 제한할 수 있다.
IEEE 802.11과 같은 WLAN 표준에서 제시되는 AM-AM 및/또는 AM-PM 왜곡 레벨들에 대한 요구들은, 예를 들면 65 nm CMOS 공정을 이용하여 제조되는 PA 회로를 위한 높은 출력 레벨들에서 출력 신호들을 전송하는 것을 불가능하게 할 수 있다.
종래 및 전통적인 접근법들의 추가 한계점들 및 단점들은 도면들을 참조하여 본 출원의 나머지 부분에서 제시되는 바와 같이 본 발명과 이러한 종래 시스템들의 비교를 통해 당해 기술 분야에서 숙련된 자에게 분명해질 것이다.
본 발명은 배터리 전압 모니터(battery voltage(Vbat) monitor)를 사용하여 전력 증폭기(power amplifier)의 전송 전력을 최적화하기 위한 방법 및 시스템을 제공하고자 함에 있다.
실질적으로 도면들 중의 적어도 하나에서 보여지고/보여지거나 도면들 중의 적어도 하나와 관련하여 설명되며, 청구항들에서 더 완전히 제시되는 바와 같은, 배터리 전압(Vbat) 모니터를 이용하여 전력 증폭기에서의 전송 전력을 최적화하기 위한 시스템 및/또는 방법이 개시된다.
본 발명의 일 측면에 따라, 송신기 내에서 회로를 제어하기 위한 방법이 제공되며, 그 방법은:
서플라이 전압(supply voltage)을 나타내는 제어 신호에 근거하여 전송 경로(transmit path)에서 복수의 이득 단들(gain stages) 중의 적어도 하나의 이득을 조정하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 전송 경로에 전력을 공급하기 위해 사용된 서플라이로부터 측정된 서플라이 전압 신호를 수신하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 서플라이 전압 신호는 전력 관리(management) 유닛에 의 해 생성된다.
바람직하게는, 상기 서플라이 전압 신호는 상기 서플라이로부터 직접 측정된다.
바람직하게는, 상기 제어 신호는 상기 측정된 서플라이 전압 신호에 근거하여 생성된다.
바람직하게는, 상기 방법은 상기 서플라이 전압을 기준 전압(reference voltage)에 비교하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 상기 비교에 근거하여 상기 제어 신호를 생성하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상응하는 복수의 상기 서플라이 전압 값들에 대한 상기 제어 신호를 위한 복수의 값들은 룩업 테이블(lookup table)에 저장된다.
바람직하게는, 상기 방법은 상기 룩업 테이블로부터 상기 서플라이 전압을 나타내는 상기 제어 신호를 결정하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 이득은 전송 전력, 전압 정재파비(voltage standing wave ratio), 및 변조 유형 중의 하나 또는 그 이상에 근거하여 조정된다.
본 발명의 일 측면에 따라, 송신기 내에서 회로를 제어하기 위한 시스템이 제공되며, 그 시스템은:
서플라이 전압을 나타내는 제어 신호에 근거하여 전송 경로에서 복수의 이득 단들 중의 적어도 하나의 이득을 조정하는 칩에서의 하나 또는 그 이상의 회로들을 포함한다.
바람직하게는, 상기 하나 또는 그 이상의 회로들은 전송 경로에 전력을 공급하기 위해 사용된 서플라이로부터 측정된 서플라이 전압 신호를 수신한다.
바람직하게는, 상기 하나 또는 그 이상의 회로들은 전력 관리 유닛에 의해 생성된 상기 서플라이 전압 신호를 수신한다.
바람직하게는, 상기 하나 또는 그 이상의 회로들은 상기 서플라이로부터 직접 상기 서플라이 전압 신호를 측정한다.
바람직하게는, 상기 하나 또는 그 이상의 회로들은 상기 측정된 서플라이 전압 신호에 근거하여 상기 제어 신호를 생성한다.
바람직하게는, 상기 하나 또는 그 이상의 회로들은 상기 서플라이 전압을 기준 전압에 비교한다.
바람직하게는, 상기 하나 또는 그 이상의 회로들은 상기 비교에 근거하여 상기 제어 신호를 생성한다.
바람직하게는, 상기 하나 또는 그 이상의 회로들은 상응하는 복수의 상기 서플라이 전압 값들에 대해 상기 제어 신호를 위한 복수의 값들을 룩업 테이블에 저장한다.
바람직하게는, 상기 하나 또는 그 이상의 회로들은 상기 룩업 테이블로부터 상기 서플라이 전압을 나타내는 상기 제어 신호를 결정한다.
바람직하게는, 상기 하나 또는 그 이상의 회로들은 전송 전력, 전압 정재파비, 및 변조 유형 중의 하나 또는 그 이상에 근거하여 상기 이득을 조정한다.
본 발명의 일 측면에 따라, 기계 가독 스토리지(machine-readable storage)가 제공되며, 그 기계 가독 스토리지는, 그 상에 저장되는, 송신기에서 회로를 제어하기 위한 적어도 하나의 코드 섹션을 갖는 컴퓨터 프로그램을 가지며, 상기 적어도 하나의 코드 섹션은 기계에게 단계들을 수행하도록 하기 위해 그 기계에 의해 실행가능하되, 상기 단계들은:
서플라이 전압을 나타내는 제어 신호에 근거하여 전송 경로에서 복수의 이득 단들 중의 적어도 하나의 이득을 조정하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 적어도 하나의 코드 섹션은 전송 경로에 전력을 공급하기 위해서 사용된 서플라이로부터 측정된 서플라이 전압 신호를 수신하기 위한 코드를 포함한다.
바람직하게는, 상기 적어도 하나의 코드 섹션은 전력 관리 유닛에 의해 생성된 상기 서플라이 전압 신호를 수신하기 위한 코드를 포함한다.
바람직하게는, 상기 적어도 하나의 코드 섹션은 상기 서플라이로부터 직접 상기 서플라이 전압 신호를 측정하기 위한 코드를 포함한다.
바람직하게는, 상기 적어도 하나의 코드 섹션은 상기 측정된 서플라이 전압 신호에 근거하여 상기 제어 신호를 생성하기 위한 코드를 포함한다.
바람직하게는, 상기 적어도 하나의 코드 섹션은 상기 서플라이 전압을 기준 전압에 비교하기 위한 코드를 포함한다.
바람직하게는, 상기 적어도 하나의 코드 섹션은 상기 비교에 근거하여 상기 제어 신호를 생성하기 위한 코드를 포함한다.
바람직하게는, 상기 적어도 하나의 코드 섹션은 상응하는 복수의 상기 서플라이 전압 값들에 대해 상기 제어 신호를 위한 복수의 값들을 룩업 테이블에 저장하기 위한 코드를 포함한다.
바람직하게는, 상기 적어도 하나의 코드 섹션은 상기 룩업 테이블로부터 상기 서플라이 전압을 나타내는 상기 제어 신호를 결정하기 위한 코드를 포함한다.
바람직하게는, 상기 적어도 하나의 코드 섹션은 전송 전력, 전압 정재파비, 변조 유형 중의 하나 또는 그 이상에 근거하여 상기 이득을 조정하기 위한 코드를 포함한다.
예시된 실시예들의 상세 부분들 뿐만 아니라, 본 발명의 다양한 이점들, 측면들 및 새로운 특징들은 이후의 상세한 설명 및 도면들로부터 더 충분히 이해될 것이다.
본 발명은 배터리 전압 모니터를 사용하여 전력 증폭기의 전송 전력을 최적화하기 위한 방법 및 시스템을 제공함으로써, 전력 증폭기(PA)의 전력 출력이 배터리 레벨에 의해 영향을 받는 문제, 즉 PA를 포함하는 송신기에 전력을 공급하기 위해 사용되는 배터리의 전압 레벨이 변할 때, PA의 성능이 변하는 문제를 개선할 수 있다. 또한, 본 발명은 PA가 디지털 아날로그 변환기(DAC), 저대역 통과 필터(LPF), 믹서들, 및 RF 프로그램가능 이득 증폭기(RFPGA)와 같은 다른 RF 송신기 회로를 갖는 단일 집적 회로에 집적될 때, PA회로의 성능에서의 제한들이 악화될 수 있는 문제를 개선할 수 있다. 또한, 본 발명은 단일 IC 내에서 수행되는 기능들의 통합을 증가시킬 긴급한 필요, 및 반도체 장치들의 개수의 부대적인 증가에 기인하는 집적된 PA 회로의 성능에 대한 제한들 부과의 문제를 해결할 수 있다.
본 발명의 어떤 측면들은 배터리 전압(Vbat) 모니터를 사용하여 전력 증폭기(power amplifier)의 전송 전력을 최적화하기 위한 방법 및 시스템에서 발견될 수 있다. 본 발명의 측면들은 전송 경로에 전력을 공급하기 위해 사용될 수 있는 배터리 전압으로부터 유도되는 배터리 전압 신호의 함수인 제어 신호에 근거하여 전송 경로에서 하나 또는 그 이상의 이득 단들(gain stages)을 조정하는 것을 포함할 수 있다. 배터리 전압 신호는 전력 관리(management) 유닛으로부터 수신될 수 있거나 배터리로부터 직접 유도될 수 있다. 배터리 전압 신호는 기준 신호에 비교될 수 있고, 그 비교의 결과는 제어 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 제어 신호들에 대한 값들은 배터리 전압들의 범위를 넘어서 결정될 수 있고 룩업 테이블에 저장될 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예와 관련하여 이용될 수 있는 대표적인 모바일 단말기를 나타내는 블록 다이어그램이다. 도 1a를 참조하면, RF 수신기(153a), RF 송신기(153b), T/R 스위치(152), 디지털 기저대역 프로세서(159), 프로세서(155), 전력 관리 유닛(power management unit;PMU)(161) 및 메모리(157)를 포함하는 모바 일 단말기(150)가 보여진다. 안테나(151)는 T/R 스위치(152)에 통신상으로 결합될 수 있다. T/R 스위치(152)가 "R" 또는 수신으로 셋팅될 경우에, 안테나(151)는 RF 수신기(153a)에 통신상으로 결합될 수 있고, T/R 스위치(152)가 "T" 또는 송신으로 셋팅될 때, 안테나(151)는 RF 송신기(153b)에 통신상으로 결합될 수 있다.
RF 수신기(153a)는 수신된 RF 신호들의 처리를 가능하게 하는 적절한 로직, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. RF 수신기(153a)는, 예를 들면, 블루투스(Bluetooth), WLAN, GSM, 및/또는 WCDMA와 같은 다양한 무선 통신 시스템들에 의해 이용되는 주파수 대역들에서 RF 신호들의 수신을 가능하게 한다.
디지털 기저대역 프로세서(159)는 기저대역 신호들을 처리 및/또는 핸들링하는 것이 가능한 적절한 로직, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 이 점에서, 디지털 기저대역 프로세서(159)는 RF 수신기(153a)로부터 수신된 신호들 및/또는 무선 통신 매체(wireless communication medium)를 통한 전송을 위해 RF 송신기(153b)로 전송될 신호들을 처리하거나 핸들링할 수 있다. 디지털 기저대역 프로세서(159)는 또한 처리된 신호들로부터의 정보에 근거하여 RF 수신기(153a) 및 RF 송신기(153b)로 제어 및/또는 피드백(feedback) 정보를 제공할 수 있다. 디지털 기저대역 프로세서(159)는 처리된 신호들로부터의 정보 및/또는 데이터를 프로세서(155) 및/또는 메모리(157)로 통신할 수 있다. 또한, 디지털 기저대역 프로세서(159)는 프로세서(155) 및/또는 메모리(157)로부터 정보를 수신할 수 있고, 그 정보는 처리되어 무선 통신 매체로의 전송을 위해 RF 송신기(153b)로 전송될 수 있다.
RF 송신기(153b)는 전송을 위해 RF 신호들의 처리를 가능하게 하는 적절한 로직, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. RF 송신기(153b)는 ,예를 들면, 블루투스, WLAN, GSM 및/또는 WCDMA와 같은 다양한 무선 통신 시스템들에 의해 이용되는 주파수 대역들에서 RF 신호들의 전송을 가능하게 한다.
프로세서(155)는 모바일 단말기(150)를 위한 제어 및/또는 데이터 처리 동작들을 가능하게 하는 적절한 로직, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 프로세서(155)는 RF 수신기(153a), RF 송신기(153b), 디지털 기저대역 프로세서(159), 및/또는 메모리(157) 중의 적어도 일부를 제어하기 위해 이용될 수 있다. 이 점에서, 프로세서(155)는 모바일 단말기(150) 내에서 동작들을 제어하기 위해 적어도 하나의 신호를 생성할 수 있다.
메모리(157)는 모바일 단말기(150)에 의해 이용되는 데이터 및/또는 다른 정보의 저장을 가능하게 하는 적절한 로직, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 예를 들면, 메모리(157)는 디지털 기저대역 프로세서(159) 및/또는 프로세서(155)에 의해 생성된 처리된 데이터를 저장하기 위해 이용될 수 있다. 메모리(157)는 또한 모바일 단말기(150)에서 적어도 하나의 블록의 동작을 제어하기 위해 이용될 수 있는 구성 정보와 같은 정보를 저장하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 메모리(157)는 적절한 주파수 대역에서 RF 신호들을 수신하는 것을 가능하게 하기 위해 RF 수신기(153a)를 구성하는 데 필요한 정보를 포함할 수 있다.
전력 관리 유닛(161)은 모바일 단말기(150) 내에서 성분들의 전력 요구들의 관리를 가능하게 하는 적절한 로직,회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. PMU(161)는 배터리 전압 신호(Vbat)를 생성할 수 있다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 대표적인 I 및 Q 전송 경로의 블록 다이어그램이다. 도 1b를 참조하면, 디지털 아날로그 변환기들(DAC)(105 및 107), 저대역 통과 필터들(111 및 115), 능동 단들(active stages;ASs)(113, 115, 및 123), 각각의 동상(in-phase) 및 쿼드러쳐(quadrature) 상향 변환(up-conversion) 믹서들(117 및 119), 가산기(adder)(120), 전력 증폭기 드라이버(power amplifier driver;PAD)(125), 전력 증폭기(PA)(127), 송신/수신(T/R) 스위치(129), 안테나(133)를 포함하는 전송 경로(100)가 보여진다. 동상 경로는 DAC(105), LPF(109), AD(113) 및 동상 상향 변환 믹서(117)를 포함한다. 쿼드러쳐 경로는 DAC(107), LPF(111), AS(115) 및 쿼드러쳐 상향 변환 믹서(119)를 포함한다. 도 1b의 대표적인 송신기(100)는 도 1a의 RF 송신기(153b)를 나타낼 수 있다.
DAC(105)는 디지털 신호를 아날로그 출력으로 변환하기 위한 적절한 회로, 로직 및/또는 코드를 포함할 수 있다. DAC(105)는 출력 신호, 즉 동상 디지털 IF 신호(101)를 수신하는 것이 가능하다. 입력 디지털 신호는 하나 또는 그 이상의 비트들을 포함할 수 있고, 이는 숫자 값을 나타낼 수 있다. 입력 디지털 신호는 기저대역 신호일 수 있고, 이는 변조 유형에 근거하여 컨스텔레이션(constellation) 포인트에 맵핑될 수 있다. 맵핑된 컨스텔레이션 포인트는 아날로그 신호 진폭으로 표현될 수 있다. 아날로그 신호 진폭, 또는 심볼(symbol)로 표현된 비트의 개수는 변조 유형에 근거하여 결정될 수 있다. DAC(105)는 아날로그 출력 신호를 생성하는 것이 가능하고, 이는 저대역 통과 필터(109)의 입력으로 통신될 수 있다. DAC(107)는 실질적으로 DAC(105)에 유사하다. 그럼에도 불구하고, DAC(107)는 기저대역 프로세서(135)로부터 입력 신호(103)를 수신하는 것이 가능하고, 그에 따라, 아날로그 신호를 생성하고, 이러한 아날로그 신호는 저대역 통과 필터(111)의 입력으로 통신될 수 있다.
LPF(109)는 컷오프(cutoff) 주파수의 선택을 가능하게 하는 적절한 회로, 로직, 및/또는 코드를 포함할 수 있고, 여기서, LPF(109)는 상응하는 주파수가 컷오프 주파수보다 더 높은 입력 신호 성분들의 진폭들을 감소시킬 수 있고, 한편 상응하는 주파수가 컷오프 주파수보다 더 낮은 입력 신호 성분들의 진폭들은 "통과(pass)"할 수 있거나, 감쇠되지 않을 수 있거나, 컷오프 주파수보다 더 높은 주파수에서의 입력 신호 성분들보다 덜한 정도로 감소될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예들에 있어서, LPF(109)는 저항, 커패시터, 및/또는 인덕터 요소들을 이용하는 것과 같은 수동 필터(passive filter)로서 구현될 수 있거나, 연산 증폭기(operational amplifier)를 사용하는 것과 같은 능동 필터(active filter)로서 구현될 수 있다. LPF(111)는 실질적으로 LPF(109)에 유사할 수 있다. 그럼에도 불구하고, LPF(111)는 DAC(107)로부터 아날로그 입력 신호를 수신하는 것이 가능하고, 그에 따라, 저대역 통과 필터링된 신호를 생성하고, 이러한 저대역 통과 필터는 능동 단(115)의 입력으로 통신될 수 있다.
AS(113)는 감쇠된 출력 신호를 생성하기 위해 입력 신호들의 감쇠를 가능하게 하는 적절한 회로, 로직, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 예를 들어 dB로서 측 정되는 AS(113)에 의해 제공될 수 있는 감쇠량은 입력 제어 신호에 근거하여 결정될 수 있고, 입력 제어 신호는 도 1a에서 설명된 프로세서(155)에 의해 생성될 수 있다. AS(113)는 LPF(109)에 의해 생성된 출력 신호를 수신하는 것이 가능하다. AS(113)는 동상 상향 변환 믹서(in-phase up-conversion mixer)(117)로 통신될 수 있는 적용된 이득 또는 감쇠를 갖는 출력 신호를 생성하는 것이 가능하다. AS(115)는 실질적으로 AS(113)에 유사할 수 있다. 그럼에도 불구하고, AS(115)의 입력은 저대역 통과 필터(111)의 출력에 결합될 수 있고, AS(115)의 출력은 믹서(119)의 입력에 결합될 수 있다.
동상 상향 변환 믹서(117)는 입력 신호의 변조에 의해 RF 신호의 생성을 가능하게 하는 적절한 회로, 로직, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 동상 상향 변환 믹서(117)는 입력 신호를 변조하기 위해 LO117로 라벨링(label)된 입력 국부 발진기 신호(input local oscillator signal)를 이용할 수 있다. 변조된 신호는 RF 신호일 수 있다. 송신기 동상 상향 변환 믹서(117)는 반송파 주파수가 신호 LO117의 주파수와 대체로 동일할 수 있는 RF 신호를 생성할 수 있다. 동상 상향 변환 믹서(117)는 능동 단(113)에 의해 생성된 출력 신호를 수신하는 것이 가능하고 능동 단(123)으로 통신될 수 있는 출력 신호를 생성하는 것이 가능하다. 쿼드러쳐 상향 변환 믹서(119)는 실질적으로 동상 상향 변환 믹서(117)에 유사할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 쿼드러쳐 상향 변환 믹서(119)의 입력은 AS(115)의 출력에 결합될 수 있다.
가산기(120)는 아날로그 입력 신호들을 수신하고 들어오는 신호들(incoming signals)의 합일 수 있는 출력 신호를 생성하기 위한 적절한 회로, 로직, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 가산기(120)는 신호(121)로 귀결되는 동상 상향 변환 믹서(117) 및 쿼드러쳐 상향 변환 믹서(119)에 의해 생성된 출력 신호들을 수신하는 것이 가능하다.
AS(123)는 감쇠된 출력 신호를 생성하기 위해 입력 신호들의 감쇠를 가능하게 하는 적절한 회로, 로직, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 예를 들면, dB로 측정되는 AS(123)에 의해 제공될 수 있는 감쇠량은 입력 제어 신호에 근거하여 결정될 수 있고, 이러한 입력 제어 신호는 도 1a에서 설명된 프로세서(155)에 의해 생성될 수 있다. AS(123)는 가산기(120)에 의해 생성된 출력 신호를 수신하는 것이 가능하다. AS(123)는 PAD(125)로 통신될 수 있는 적용된 이득 또는 감쇠를 갖는 출력 신호를 생성하는 것이 가능하다.
PAD(125)는 아날로그 입력 신호들을 수신하고 전력 증폭기를 구동하기 위한 적절한 회로, 로직, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. PAD(125)는 입력들로서 제어 신호들을 수신할 수 있고, 제어 신호들은 프로세서(155)에 의해 생성될 수 있다. 수신된 제어 신호는 PAD(125)의 이득 또는 감쇠 레벨을 셋팅하기 위해 이용될 수 있다. PAD(125)는 AS(123)에 의해 생성된 출력 신호를 수신하는 것이 가능하다. PAD(115)는 PA(127)로 통신될 수 있는 출력 신호를 생성하는 것이 가능하다.
PA(127)는 무선 통신 매체를 통한 전송을 위해 충분한 신호 전력(예를 들면, dBm으로 측정되는)의 전송된 신호를 생성하기 위해 입력 신호들의 증폭을 가능하게 하는 적절한 회로, 로직, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. PA(127)는 입력들로서 제어 신호들을 수신할 수 있고, 제어 신호들은 프로세서(155)에 의해 생성될 수 있다. 수신된 제어 신호는 PAD(127)의 이득 또는 감쇠 레벨을 셋팅하기 위해 이용될 수 있다.
송신/수신(T/R) 스위치(129)는 전송 경로(100) 및 RF 수신기 사이에서 안테나(133)를 스위칭하기 위한 적절한 회로, 로직, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 안테나(133)는 RF 신호를 송신 또는 수신하기 위한 적절한 회로를 포함할 수 있다.
기저대역 프로세서(135)는 입력 기저대역 신호 내에 포함된 바이너리(binary) 데이터의 처리를 가능하게 하는 적절한 로직, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 기저대역 프로세서(135)는 실질적으로 도 1a에서 설명된 디지털 기저대역 프로세서(159)에 유사할 수 있다. 기저대역 프로세서(135)는 처리 태스크들(processing tasks)을 수행할 수 있고, 이러한 처리 태스크들은 적용가능한 프로토콜 기준 모델(protocol reference model;PRM)에서 하나 또는 그 이상의 계층들(layers)에 상응한다. 예를 들면, 기저대역 프로세서(135)는, 입력 바이너리 데이터에 근거하여 물리적(PHY) 계층 처리(physical layer processing), 계층 1(L1) 처리, 매체 억세스 제어 계층 처리(medium access control(MAC) layer processing), 국부 링크 제어 계층 처리(logical link control(LLC) layer processing), 및/또는 상위 계층 프로토콜 처리(higher layer protocol processing)을 수행할 수 있다. 기저대역 프로세서(135)에 의해 수행되는 처리 태스크들은 디지털 도메인 내에서 존재하는 것으로 나타내어질 수 있다. 기저대역 프로세서(135)는 또한 입력 바이너리 데이터의 처리에 근거하여 제어 신호들을 생성 할 수 있다.
동작시, 기저대역 프로세서(135)는 무선 통신 매체를 통해 전송될 비트들의 시퀀스를 포함하는 데이터를 생성할 수 있다. 기저대역 프로세서(135)는 제어 신호를 생성할 수 있고, 이러한 제어 신호는 특정 변조 유형을 이용함에 의해 데이터를 전송하도록 RF 전송 경로(100)를 구성하기 위해 이용될 수 있다. 특정 변조 유형에 근거하여, 기저대역 프로세서(135)는 데이터의 일부인 동상 기저대역(in-phase baseband;IBB) 신호를 DAC(105)로 전송할 수 있고 데이터의 다른 일부인 쿼드러쳐 기저대역(quadrature baseband;QBB) 신호를 DAC(107)로 전송할 수 있다. DAC(105)는 비트들의 시퀀스를 수신할 수 있고 심볼들(symbols)의 시퀀스(sequence)를 포함하는 아날로그 신호를 생성할 수 있다. 개별 심볼에 의해 나타나는 비트들의 개수는 특정 변조 유형에 근거하여 결정될 수 있다. DAC(107)는 유사하게 아날로그 신호를 생성할 수 있다.
DAC(105) 및 DAC(107)에 의해 생성된 아날로그 신호들은 원하지 않는 주파수 성분들을 포함할 수 있다. LPF(109) 및 LPF(111)는 DAC(105) 및 DAC(107)에 의해 각각 생성된 신호들에서의 이러한 원하지 않는 주파수 성분들에 관련된 신호 진폭들을 감쇠시킬 수 있다. 기저대역 프로세서(135)는 LPF(109)로부터의 필터링된 신호를 변조하기 위해 이용된 LO117 신호를 위해 주파수를 선택하도록 동상 상향 변환 믹서(117)를 구성할 수 있다. 동상 상향 변환 믹서(117)로부터의 변조된 신호 출력은 I 성분 RF 신호를 포함할 수 있다. 기저대역 프로세서(135)는 유사하게 LPF(111)로부터의 필터링된 신호로부터 Q 성분 RF 신호를 생성하기 위해 쿼드러쳐 상향 변환 믹서(119)를 구성할 수 있다. I 성분 및 Q 성분 RF 신호들은 쿼드러쳐 결합된 RF 신호를 생성하기 위해 동상 상향 변환 믹서(117) 및 쿼드러쳐 상향 변환 믹서(119)의 출력에서 가산기(120)에 의해 더해질 수 있다.
AS(123)는 쿼드러쳐 결합된 RF 신호를 증폭할 수 있고, 여기서 AS(123)에 의해 제공된 증폭의 레벨은 기저대역 프로세서(135)에 의해 생성된 제어 신호들에 근거하여 구성될 수 있다. PAD(125)는 AS(123)에 의해 생성된 신호를 위해 증폭기의 제2 단을 제공할 수 있고, PA(127)는 PAD(125)에 의해 생성된 신호를 위해 증폭기의 제3 단을 제공할 수 있다. PA(127)로부터 증폭된 신호는 T/R 스위치(129)가 "T" 또는 송신 모드로 셋팅된 경우에 송신 안테나(133)를 통해 무선 통신 매체로 전송될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 대표적인 Vbat 모니터의 블록 다이어그램이다. 도 2를 참조하면, Vbat 레벨 검출기 코어(209), 전압 분배 저항들(203 및 205), 메모리(215) 및 프로세서(213)를 포함하는 Vbat 모니터(200)가 보여진다. Vbat 레벨 검출기 코어(209)는, 기준 입력 신호 Vref(207), 및 기준 신호 Vref(207)에 비교될 수 있는 센스 입력 Vsense(219)를 수신하기 위한 적절한 회로, 로직 및/또는 코드를 포함할 수 있다. Vbat 레벨 검출기 코어(209)의 출력 신호는 두 개의 입력들 Vref(207) 및 Vsense(219)의 상대적 크기의 함수일 수 있다. 전압 Vref(207)은 온도에 독립적일 수 있는 일정 기준 전압일 수 있다.
전압 분배 저항들(203 및 205)은 배터리에 의해 공급되는 전압인 Vbat(207)을 처리하기에 적합한 레벨로 감소시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, Vbat(207)은 집적 전력 관리 유닛에 의해 모니터링될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 분리된 Vbat(207) 모니터 회로가 이용될 수 있다. 프로세서(213)는 전송 경로(100)의 제어를 가능하게 하는 적절한 로직, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 프로세서(213)는 실질적으로 도 1a에서 설명된 프로세서(155)에 유사할 수 있고, Vbat 레벨 검출기 코어(209)에 의해 생성된 출력 신호(211)를 수신하는 것이 가능할 수 있다. 프로세서(213)는 Vbat 레벨 검출기 코어(209)에 의해 생성된 출력 신호(211)에 더하여 다른 이득 제어 입력들을 수신할 수 있다. 다른 이득 제어 입력들은 전송 전력, 전압 정재파비(voltage standing wave ratio;VSWR) 조건들 및 변조 유형을 포함할 수 있다. 예를 들어, 만약 64-QAM과 같은 더 높은 차수의 변조 유형들이 이용된다면, EVM 요구들을 충족시키기 위해 최대 전송 전력은 바이너리 위상 편이 변조 방식(binary phase-shift keying;BPSK)과 같은 더 간단한 변조 유형들에 비교될 때 선형성(linearity) 요구들 때문에 더 낮을 수 있다. 많은 변수들은 기저대역에서 전송 제어 루프 프로세서(213)로 공급될 수 있고, 그런 다음 전송 제어 루프 프로세서(213)는 실제 전송 전력을 결정한다. 메모리(215)는 실질적으로 도 1a에서 설명된 메모리(157)에 유사할 수 있다.
동작시, 도 1a에서 설명된 PMU(161)로부터와 같은 배터리 전압, 또는 다른 파워 서플라이로부터의 직접적인 배터리 전압 을 나타낼 수 있는 전압, Vbat(201)은 전압 분배 저항들(203 및 205)에 의한 전압으로 스텝다운(step-down)될 수 있다. 스텝다운된 전압 Vsense(219)은 Vbat 레벨 검출기 코어(209)의 입력으로 통신될 수 있고, 기준 전압 Vref(207)에 비교될 수 있다. 출력 신호(211)는 기준 전압 Vref(207)에 비교되는 전압 Vsense(219)의 함수일 수 있다.
프로세서(213)는 Vbat 레벨 검출기 코어(209)의 출력 전압(211)에 더하여 다중 입력들을 수신할 수 있고, 다중 입력들은 전송 경로(100) 제어를 위해 이용될 수 있다. 전송 경로(100)의 전체 이득은 도 1b에서 설명된 능동 단들(113, 115 및 123), PAD(125) 및 PA(127)과 같은 다양한 이득 단들의 합일 수 있다. 이득 단들은 특정 전압에서 성능 요구들을 충족하도록 설계될 수 있다. 배터리 전압, Vbat(201)에 대한 값들의 대표적인 범위는 2.4 - 5.5 볼트일 수 있다. 만약 이득 단들이 2.4 내지 5.5 볼트보다 낮은 부분에서의 전압에 대해 설계되거나 프로그램될 수 있다면, 출력 전력은 Vbat(201)이 설계된 전압보다 더 높은 레벨일 수 있는 경우에 가능할 수 있는 것보다 더 낮을 수 있다. 만약 이득 단들이 2.4 내지 5.5 볼트보다 더 높은 부분에서의 전압에 대해 프로그램될 수 있다면, 배터리가 드레인(drain)될 때와 같이, Vbat(201)가 범위보다 낮은 부분으로 떨어질 수 있는 경우, 전송 경로(100)의 출력 전력은 비선형 방식(nonlinear fashion) 디그레이딩(degrading) ACPR(adjacent channel power ratio)에서 동작하도록 이득 단들을 강요할 수 있고 EVM은 요구되는 레벨들 아래로 감소될 수 있다. 따라서, 배터리 전압 Vbat(201)을 모니터링하고 그에 따라 이득 단들에서 이득 레벨들을 조정하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 대표적인 실시예에서, 이득 단들은 배터리에 의해 공급되는 전압 범위의 저점(low end)에 있는 전압으로 동작하도록 설계될 수 있다. 배터리가 최근에 충전된 때와 같이, 배터리 전압 Vbat(201)이 설계된 전압보다 더 높을 수 있는 경우에, Vbat 모니터(200)는 Vbat(201)가 높은 것을 감지할 수 있고, 상응하는 출력 신호(211)를 프로세서(213)로 통신할 수 있다. 프로세서(213)는 더 높은 공급 전압을 갖는 이득 단들의 증가된 출력 전력 용량에 기인하여 전송 경로(100)에서의 이득 단들 중의 하나 또는 그 이상의 이득 레벨들을 증가하기 위해 이득 제어 신호(217)를 생성할 수 있다. 주어진 Vbat(201)에 대해 요구되는 이득 레벨들은 조정(calibrate)되어 룩업 테이블에 저장될 수 있다. 프로세서(213)는, 예를 들면, 인접 채널 전력비(adjacent channel power ratio;ACPR), 에러 벡터 크기(error vector magnitude;EVM), 선형성 및 출력 전력과 같이 요구되는 성능 매트릭들(metrics)을 유지하기 위해 전송 경로(100)에서 하나 또는 그 이상의 이득 단들의 이득 레벨들을 증가시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 Vbat 모니터 프로세스의 대표적인 단계들 을 나타내는 플로우 다이어그램이다. 도 3을 참조하면, 플로우 다이어그램(300)이 보여진다. 시작 단계(301) 이후에, 단계 303에서, 전압 Vbat(201)의 값은 PMU, 배터리,또는 다른 파워 서플라이로부터 수신될 수 있다. 단계 305에서, 전압 Vbat(201)은 프로세싱될 수 있는 전압 레벨로 스텝다운(step down)될 수 있다. 단계 307에서, 전압 Vbat(201)은 Vbat 레벨 검출기 코어(209)에 의해 기준 전압 Vref(207)에 비교될 수 있다. 단계 309에서, Vbat 레벨 검출기 코어(209)의 출력 신호(201)는 프로세서(213)로 통신될 수 있다. 단계 311에서, 프로세서(213)는 룩업 테이블로부터 이득 제어 신호(217)를 결정할 수 있다. 단계 313에서, 이득 제어 신호는 전송 경로(100)에서 적합한 이득을 적용하기 위해 이득 단들로 통신될 수 있다. 프로세스는 그 후 종료 단계(315)로 진행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, Vbat 모니터를 사용하여 전력 증폭기(127)의 전송 전력을 최적화하기 위한 방법 및 시스템이 설명되고, 이들은 제어 신호(217)에 근거하여 전송 경로(100)에서 전력 증폭기의 이득 단들의 이득을 조정하는 것을 포함할 수 있다. 제어 신호(217)는 전송 경로에 전력을 공급하기 위해 사용될 수 있는 배터리 전압으로부터 유도되는 배터리 전압 신호(201)의 함수일 수 있다. 배터리 전압 신호(201)는 전력 관리 유닛으로부터 수신될 수 있거나, 배터리로부터 직접 유도될 수 있다. 배터리 전압 신호(201)는 스텝다운될 수 있고 기준 전압(207)에 비교될 수 있으며, 그 결과는 프로세서(213)에 의해 이득 제어 신호(217)를 생성하 기 위해 이용될 수 있다. 제어 신호들에 대한 값들은 배터리 전압의 범위를 넘어 결정될 수 있고 룩업 테이블에 저장될 수 있다.
본 발명의 어떤 실시예들은 기계 가독 스토리지(machine-readable storage)를 포함할 수 있으며, 이러한 기계 가독 스토리지는 그 상에 저장되며, 네트워크 내에서 정보를 통신하기 위한 적어도 하나의 코드 섹션을 갖는 컴퓨터 프로그램을 가지되, 적어도 하나의 코드 섹션은 여기에서 설명되는 단계들 중의 하나 또는 그 이상을 기계에게 수행하도록 하기 위해 기계에 의해 실행가능하다.
따라서, 본 발명의 측면들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 그들의 조합에서 구현될 수 있다. 본 발명은 적어도 하나의 컴퓨터 시스템에서 중앙집중 방식(centralized fashion)으로 구현될 수 있거나 몇몇 상호 연결된 컴퓨터 시스템들에 걸쳐 분산되어 있는 분산 방식(distributed fashion)에서 구현될 수 있다. 여기에서 설명된 방법들을 수행하기 위해 적응된 어떤 종류의 컴퓨터 시스템 또는 다른 장치가 적합하다. 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어의 전형적인 조합은 로딩되어 실행될 때 그것이 여기에서 설명된 방법들을 수행하도록 컴퓨터 시스템을 제어하는 컴퓨터 프로그램을 갖는 범용 컴퓨터 시스템(general-purpose computer system)일 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 단일 칩, 주문형 반도체(application specific integrated circuit;ASIC)와 같은 기판 레벨 제품(board level product)으로 구현될 수 있고, 또는 분리된 요소들과 같이 시스템의 다른 부분들을 갖는 단일 칩에 집적된 다양한 레벨들로써 구현될 수 있다. 시스템의 집적의 정도는 주로 속도 및 비용 고려 사항들에 의해 결정될 수 있다. 현대의 프로세스들의 정교한 성질 때문에, 상업적으로 이용가능한 프로세서를 이용하는 것이 가능하고, 이러한 프로세서는 현 시스템의 ASI 구현에 대해 외부적으로 구현될 수 있다. 다르게는, 만약 프로세서가 ASIC 코어 또는 로직 블록으로 이용가능하다면, 상업적으로 이용가능한 프로세서는 펌웨어로서 구현된 다양한 기능들을 갖는 ASIC 장치의 일부로서 구현될 수 있다.
본 발명은 또한 컴퓨터 프로그램 제품에 내장될 수 있고, 그러한 제품은 여기에서 설명된 방법들의 구현을 가능하게 하는 모든 특징들을 포함하며, 컴퓨터 시스템에 로딩될 때 이들 방법들을 수행할 수 있다. 본 문맥에서의 컴퓨터 프로그램은, 어떤 언어, 코드 또는 표기법(notation)으로 나타낸 일단의 명령들의 어떤 표현을 의미한다. 여기서의 일단의 명령들은, 정보 처리 능력을 갖는 시스템들이 특정 기능을 직접적으로 또는 다음 즉 a) 다른 언어, 코드 또는 표기법으로의 변환; b) 다른 물질적인 형태로의 재생산(reproduction) 중의 하나 또는 두 가지 모두를 거친 후에, 수행하도록 의도된 것들을 말한다.
본 발명은 어떤 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 변경들이 이뤄질 수 있고 균등물들이 치환될 수 있음은 당해 기술 분야에서 숙련된 자들에 의해 이해될 것이다. 더구나, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 특별한 상황 또는 물적 요건을 본 발명의 시사들(teachings)에 적응시키도록 많은 개조들(modifications)이 수행될 수 있다. 그러므로, 본 발명은 개시된 특정 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 첨부되는 청구항들의 범위 내에 들어오는 모든 실시예들을 포함하도록 의도된다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예와 관련하여 이용될 수 있는 대표적인 모바일 단말기를 나타내는 블록 다이어그램이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 대표적인 I 및 Q 전송 경로의 블록 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 대표적인 Vbat 모니터의 블록 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 Vbat 모니터 프로세스의 대표적인 단계들을 나타내는 플로우 다이어그램이다.

Claims (10)

  1. 송신기 내에서 회로를 제어하기 위한 방법에 있어서:
    서플라이 전압을 나타내는 제어 신호와 전송 전력, 전압 정재파비(voltage standing wave ratio) 및 변조 유형 중 하나 또는 그 이상에 근거하여 전송 경로에서 복수의 이득 단들 중의 적어도 하나의 이득을 조정하는 단계;
    상기 서플라이 전압을 기준 전압에 비교하는 단계; 및
    상기 비교에 근거하여 상기 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하고,
    여기서, 상응하는 복수의 서플라이 전압 값들에 대한 상기 제어 신호를 위한 복수의 값들은 룩업 테이블에 저장되는 것을 특징으로 하는 회로 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    전송 경로에 전력을 공급하기 위해 사용된 서플라이로부터 측정된 서플라이 전압 신호를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 제어 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 서플라이 전압 신호는 전력 관리(management) 유닛에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 회로 제어 방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 서플라이 전압 신호는 상기 서플라이로부터 직접 측정되는 것을 특징으로 하는 회로 제어 방법.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어 신호는 상기 측정된 서플라이 전압 신호에 근거하여 생성되는 것을 특징으로 하는 회로 제어 방법.
  6. 송신기 내에서 회로를 제어하기 위한 시스템에 있어서:
    서플라이 전압을 나타내는 제어 신호와 전송 전력, 전압 정재파비(voltage standing wave ratio) 및 변조 유형 중 하나 또는 그 이상에 근거하여 전송 경로에서 복수의 이득 단들 중의 적어도 하나의 이득을 조정하는 하나 또는 그 이상의 회로들을 포함하고,
    상기 하나 또는 그 이상의 회로들은, 상기 서플라이 전압을 기준 전압에 비교하고, 상기 비교에 근거하여 상기 제어 신호를 생성하며,
    여기서, 상응하는 복수의 서플라이 전압 값들에 대한 상기 제어 신호를 위한 복수의 값들은 룩업 테이블에 저장되는 것을 특징으로 하는 회로 제어 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 하나 또는 그 이상의 회로들은 전송 경로에 전력을 공급하기 위해 사용된 서플라이로부터 측정된 서플라이 전압 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 회로 제어 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 하나 또는 그 이상의 회로들은 전력 관리(management) 유닛에 의해 생성된 상기 서플라이 전압 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 회로 제어 시스템.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 하나 또는 그 이상의 회로들은 상기 서플라이로부터 직접 상기 서플라이 전압 신호를 측정하는 것을 특징으로 하는 회로 제어 시스템.
  10. 기계 가독 스토리지(machine-readable storage)로서, 그 상에 저장되는, 송신기에서 회로를 제어하기 위한 적어도 하나의 코드 섹션을 갖는 컴퓨터 프로그램을 가지며, 상기 적어도 하나의 코드 섹션은 기계에게 단계들을 수행하도록 하기 위해 상기 기계에 의해 실행가능하되, 상기 단계들은:
    서플라이 전압을 나타내는 제어 신호와 전송 전력, 전압 정재파비(voltage standing wave ratio) 및 변조 유형 중 하나 또는 그 이상에 근거하여 전송 경로에서 복수의 이득 단들 중의 적어도 하나의 이득을 조정하는 단계;
    상기 서플라이 전압을 기준 전압에 비교하는 단계; 및
    상기 비교에 근거하여 상기 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하고,
    여기서, 상응하는 복수의 서플라이 전압 값들에 대한 상기 제어 신호를 위한 복수의 값들은 룩업 테이블에 저장되는 것을 특징으로 하는 기계 가독 스토리지.
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