KR101077555B1 - Apparatus for transmitting data using multiple input multiple output in a wireless communication system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 데이터의 송신 장치에 관한 것으로, 특히 다중 입출력(Multiple Input Multiple Output, 이하 "MIMO"라 함) 방식을 이용한 데이터 송신 장치에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 장치는, 변조된 전송 신호의 크기 및 전송 신호에서 요구되는 첨두 대비 평균 전력비(PAPR)를 이용해 폴라 송신 모드와 직접 변환 모드와 링크(LINC: Linear amplification with Nonlinear Components) 송신 모드 중 어느 하나의 모드를 결정하고, 각 모드에 대응되는 신호를 출력하기 위한 안테나 개수에 대응되는 복수의 모드 변환수단; 상기 복수의 모드 변환수단에 각각 대응되고, 상기 각 모드 변환수단으로부터 입력된 위상 신호 또는 복소 신호를 변조하여 상기 변조된 전송 신호의 크기에 따른 증폭률로 증폭하는 복수의 폴라 송신수단; 상기 복수의 모드 변환수단으로부터 입력된 복소 신호를 변조하고 증폭하여 출력하는 링크 송신수단; 및 상기 복수의 폴라 송신수단에 대응되는 개수를 구비하고, 상기 폴라 송신수단의 출력과 상기 링크 송신수단의 출력을 결합하여 각 안테나로 출력하는 복수의 결합수단을 포함한다.

Figure R1020080123267

무선 시스템, MIMO, 폴라 송신기, PAPR

The present invention relates to an apparatus for transmitting data in a wireless communication system, and more particularly, to an apparatus for transmitting data using a multiple input multiple output (MIMO) scheme.

An apparatus according to an embodiment of the present invention uses a polar transmission mode, a linear conversion mode and a link (LINC) using a magnitude of a modulated transmission signal and a peak-to-average power ratio (PAPR) required for the transmission signal. A plurality of mode converting means corresponding to the number of antennas for determining any one of the transmission modes and outputting a signal corresponding to each mode; A plurality of polar transmission means respectively corresponding to the plurality of mode converting means, for modulating a phase signal or a complex signal input from each mode converting means and amplifying at amplification rate according to the magnitude of the modulated transmission signal; Link transmitting means for modulating, amplifying and outputting a complex signal inputted from said plurality of mode converting means; And a plurality of coupling means having a number corresponding to the plurality of polar transmission means and combining the output of the polar transmission means and the output of the link transmission means to output to each antenna.

Figure R1020080123267

Wireless Systems, MIMO, Polar Transmitters, PAPR

Description

무선 통신 시스템에서 MIMO를 이용한 데이터 송신 장치{APPARATUS FOR TRANSMITTING DATA USING MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}Data transmission apparatus using MIO in wireless communication system {APPARATUS FOR TRANSMITTING DATA USING MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신 시스템에서 데이터의 송신 장치에 관한 것으로, 특히 다중 입출력(Multiple Input Multiple Output, 이하 "MIMO"라 함) 방식을 이용한 데이터 송신 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for transmitting data in a wireless communication system, and more particularly, to an apparatus for transmitting data using a multiple input multiple output (MIMO) scheme.

일반적으로 무선 통신 시스템은 사용자에게 거리와 위치의 제약에서 벗어나 통신을 제공할 수 있도록 개발된 시스템이다. 이러한 무선 통신 시스템은 사용자가 이동하면서 또는 원하는 장소에서 언제나 통신이 가능하다는 이점과 기술의 급속한 발전에 힘입어 빠르게 발전하고 있다. 기술이 비약적으로 발전하면서 무선 통신 시스템은 기본적인 음성 서비스는 물론이며, 고속의 데이터 서비스를 제공할 수 있는 형태로 발전하고 있다. 이와 같이 고속의 데이터 서비스를 제공하기 위해서는 한정된 자원을 여러 사용자가 나누어 사용하는 방법을 이용한다. 이러한 방식을 다중 접속 방식이라 칭하며, 일반적으로 시간을 여러 사용자에게 나누어 사용하는 시간분할 다중접속 방식과 주파수를 나누어 여러 사용자에게 할당하는 주파수 다중분할 접속 방식 및 코드로 사용자들을 구분하는 코드분할 다중접속 방식 등이 있다. 현재에는 이러한 방식을 하나의 방식만을 사용하지 않고 다수의 방식을 사용하여 데이터를 송신하는 방식을 취하고 있다.In general, a wireless communication system is a system developed to provide communication to a user without limitation of distance and location. Such wireless communication systems are rapidly developing due to the rapid development of technology and the advantage that the user can communicate at any time while moving or desired. With the rapid development of technology, wireless communication systems are developing not only basic voice services but also high speed data services. As described above, in order to provide a high speed data service, a method in which a limited resource is shared among several users is used. This method is called a multiple access method. In general, a time division multiple access method for dividing a time to multiple users and a frequency division multiple access method for dividing a frequency and assigning it to multiple users and a code division multiple access method for dividing users into codes Etc. At present, the present invention uses a method of transmitting data using a plurality of methods instead of using only one method.

그런데, 상기한 방식을 이용하는 경우에도 일반적으로 안테나를 하나만 사용하는 경우에 한 사용자에게 많은 데이터를 전송하기에는 무리가 있다. 따라서 이를 보완하기 위해 MIMO 방식이 도입되어 사용되고 있다. MIMO 방식의 무선 통신 시스템에서는 송신할 데이터를 각 안테나별로 구분하여 할당하고, 안테나마다 할당된 데이터를 각각의 안테나를 통해 송신하며, 수신기에서는 송신기의 안테나와 같거나 많은 수의 안테나를 이용하여 데이터를 수신하는 방식이다. 이러한 방식을 이용하여 데이터를 송신함에 있어서 보다 많은 데이터를 한 번에 전송할 수 있도록 하고 있다.However, even in the case of using the above scheme, in general, it is difficult to transmit a lot of data to one user when only one antenna is used. Therefore, the MIMO scheme is introduced and used to compensate for this. In the MIMO wireless communication system, data to be transmitted is classified and allocated for each antenna, and the allocated data for each antenna is transmitted through each antenna, and the receiver uses the same or larger number of antennas as the transmitter antenna. Receive. In this manner, more data can be transmitted at once in transmitting data.

한편, 앞에서 설명한 바와 같이 무선 자원을 시간 또는 주파수 또는 코드 등으로 구분한 자원의 유한성으로 인하여 많은 데이터를 한 번에 전송하는데 많은 어려움이 있어 최근에 직교 주파수 다중분할(Orthogonal Frequency Division Multiplex, 이하 "OFDM"이라 함) 또는 직교 주파수 다중분할 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 "OFDMA"라 함) 방식을 사용하는 무선 통신 시스템이 대두되고 있다.On the other hand, as described above, due to the finiteness of resources that divide radio resources by time, frequency, or code, there are many difficulties in transmitting a large amount of data at one time. Recently, Orthogonal Frequency Division Multiplex (hereinafter, referred to as "OFDM"). 2. Description of the Related Art A wireless communication system using an " orthogonal frequency division multiple access (hereinafter referred to as " OFDMA ") scheme is emerging.

OFDM 또는 OFDMA 방식을 사용하는 무선 통신 시스템과 같이 첨두 대비 평균 전력비(peak to average power ratio, 이하 "PAPR"이라 함)가 큰 무선 통신 시스템의 송신부를 구성하는데 있어서 가장 중요한 것은 선형성을 만족시키면서 효율을 극대화 시키는 것이다. 이러한 이유로 무선 통신 시스템의 송신부 관련해서 최근 들어 연구되고 있는 구조가 링크(Linear amplification with Nonlinear Components, 이하 "LINC"라 함) 증폭기이다.In configuring a transmitter of a wireless communication system having a high peak to average power ratio (hereinafter referred to as " PAPR "), such as a wireless communication system using OFDM or OFDMA, the most important thing is to satisfy linearity and improve efficiency. To maximize. For this reason, a structure that has recently been studied in relation to the transmitter of a wireless communication system is a link amplifier (Linear amplification with Nonlinear Components, hereinafter referred to as "LINC").

LINC 증폭기는 송신할 신호를 크기가 동일한 2개의 벡터로 분리하고, 분리된 각 벡터들을 완전하게 비선형적으로 동작하는 두 개의 전력 증폭기를 이용하여 증폭함으로써 각 출력 벡터 합이 원하는 신호의 크기를 만드는 구조이다. 이러한 LINC 증폭기는 전력 증폭기의 입력단에 첨두 대비 평균 전력비(Peak to Average Power Ratio, 이하 "PAPR"이라 함)가 1인 신호가 입력된다. 따라서 LINC 증폭기를 사용하는 경우 고효율의 전력 증폭기를 사용할 수 있는 이점이 있다.The LINC amplifier divides the signal to be transmitted into two vectors of the same size, and amplifies each of the separated vectors using two power amplifiers that operate completely nonlinearly so that the sum of the output vectors creates the desired signal size. to be. In the LINC amplifier, a signal having a peak to average power ratio (hereinafter referred to as "PAPR") is input to an input terminal of the power amplifier. Therefore, there is an advantage in using a high efficiency power amplifier when using a LINC amplifier.

그러면 도 1을 참조하여 MIMO 방식에서 LINC 증폭기를 사용하는 경우에 대하여 살펴보기로 한다.Next, a case of using a LINC amplifier in the MIMO method will be described with reference to FIG. 1.

도 1은 MIMO 방식의 시스템에서 LINC 증폭기를 이용하여 송신기를 구성한 경우의 일 예시도이다.1 is an exemplary diagram when a transmitter is configured using a LINC amplifier in a MIMO system.

MIMO 방식의 무선 통신 시스템의 송신기는 송신할 데이터 또는 신호를 MIMO 방식으로 변조하기 위한 MIMO 변조기(101)를 가진다. 그리고 각각의 안테나들(ANT #1, ANT #2, …, ANT #n)에 대응하는 LINC 송신부들(110, 120, 130)을 가진다. MIMO 변조부(101)는 모뎀 기능을 수행하는 기저대역 신호처리 장치로 송신할 신호 또는 데이터를 변조하여 출력한다. 이와 같이 변조된 출력 신호들은 각각의 채널 즉, 각 안테나들(ANT #1, ANT #2, …, ANT #n)에 대응하는 서로 다른 데이터 또는 신호들이 변조된 복소 신호가 된다. 그러므로 도 1에서 제 1 안테나(ANT #1)로 송신하기 위해 생성된 I1(t), Q1(t) 신호와 제 2 안테나(ANT #2)로 송신하기 위해 성생된 I2(t), Q2(t) 및 제 N 안테나(ANT #N)로 송신하기 위해 생성된 IN(t), QN(t)는 각각 서로 다른 데이터들이 복소 신호로 변환된 것이다. 이와 같이 변환된 신호들은 각각의 송신 안테나로 전송하기 위한 LINC 송신부들(110, 120, 130)로 입력된다.A transmitter of a MIMO wireless communication system has a MIMO modulator 101 for modulating data or signals to be transmitted in a MIMO fashion. And LINC transmitters 110, 120, and 130 corresponding to the respective antennas ANT # 1, ANT # 2, ..., ANT #n. The MIMO modulator 101 modulates and outputs a signal or data to be transmitted to a baseband signal processing apparatus that performs a modem function. The modulated output signals are complex signals in which different data or signals corresponding to respective channels, i.e., antennas ANT # 1, ANT # 2, ..., ANT #n, are modulated. Therefore, even the I 1 generated by the first to transmit a first antenna (ANT # 1) (t) , Q 1 (t) signal and a second antenna that is I 2 (t) seongsaeng to transmit to (ANT # 2) , I N (t) and Q N (t) generated for transmission to the Q 2 (t) and the N th antenna ANT #N are respectively converted into complex signals. The signals thus converted are input to LINC transmitters 110, 120, and 130 for transmission to respective transmit antennas.

여기서 각 LINC 송신부들(110, 120, 130)은 모두 동일한 구성을 가지므로, 첫 번째 LINC 송신부(110)로 입력된 신호에 대해서만 설명하기로 한다. 먼저 LINC 변환기(111)는 MIMO 변조기(101)의 복소 신호 출력을 입력으로 하여, 입력된 복소 신호를 각각 벡터 분리하여 크기가 동일한 2개의 복소 신호를 생성한다. 즉, I1(t) 신호에 대하여 2개의 복소 신호가 생성되며, Q1(t) 신호에 대하여 2개의 복소 신호가 생성된다. 이와 같이 생성된 4개의 복소 신호들은 각각 대응되는 디지털-아날로그 변환기(DA)들(112)로 입력된다. 디지털-아날로그 변환기(DA)들(112)은 LINC 변환기(111)에서 생성된 4개의 복소 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력한다. 이와 같이 아날로그 신호로 변환된 각 신호는 I1(t) 및 Q1(t)에 대응하여 구비된 2개의 위상 변조기(113)로 입력된다. 아날로그로 변환된 2개씩의 복소 신호들은 각각 위상 변조기(113)에서 복소 주파수 혼합기를 통해 크기가 일정하고, 위상 변조된 RF 신호가 생성된다. 이와 같이 위상 변조된 RF 신호의 PAPR은 1이 된다.Since each of the LINC transmitters 110, 120, and 130 has the same configuration, only the signal input to the first LINC transmitter 110 will be described. First, the LINC converter 111 uses the complex signal output of the MIMO modulator 101 as an input to generate two complex signals having the same magnitude by vector separating the input complex signals. That is, two complex signals are generated for the I 1 (t) signal and two complex signals are generated for the Q 1 (t) signal. The four complex signals thus generated are input to corresponding digital-to-analog converters (DAs) 112, respectively. The digital-to-analog converters (DAs) 112 convert four complex signals generated by the LINC converter 111 into analog signals and output them. Each signal converted into an analog signal as described above is input to two phase modulators 113 provided corresponding to I 1 (t) and Q 1 (t). The two complex signals converted to analog are of constant magnitude through the complex frequency mixer in the phase modulator 113, and a phase modulated RF signal is generated. The PAPR of the phase modulated RF signal is thus 1.

위상 변조기(113)에서 위상 변조된 RF 신호는 각각 전력 증폭기(114)에서 전력 증폭된다. 여기서 사용되는 전력 증폭기는 비선형 동작을 하는 고효율의 증폭기가 사용될 수 있다. 전력 증폭된 RF 신호는 결합기(115)에 의해 결합되어 제1 안테나(ANT #1)를 통해 방사된다.The RF signals phase modulated by the phase modulator 113 are each power amplified by the power amplifier 114. As the power amplifier used herein, a high efficiency amplifier having a nonlinear operation may be used. The power amplified RF signal is combined by the combiner 115 and radiated through the first antenna ANT # 1.

그런데 앞에서 설명한 바와 같이 MIMO 기술을 이용하는 경우 각 안테나별로 송신하는 데이터 또는 신호를 구분하여 송신하게 되는데, LINC 증폭기를 사용하는 경우 각 안테나로 전송할 하나의 복소 신호로부터 벡터 분리에 의해 2개의 복소 신호를 전송해야 하므로 디지털-아날로그 변환기가 4개가 필요하다. 이에 따라 두 배의 하드웨어가 필요하다. 이는 MIMO 방식으로 송신기를 구성하는 경우 LINC 증폭기를 사용하지 않는 경우와 대비하여 많은 소자들이 소요됨을 의미한다. 따라서 MIMO 송신기를 LINC 증폭기를 이용하여 구성하는 경우 비용이 증가하게 되어 제품의 제조 원가를 상승시킬 뿐 아니라 소형화에 어려움이 따른다.However, as described above, when using MIMO technology, data or signals transmitted for each antenna are classified and transmitted. In the case of using a LINC amplifier, two complex signals are transmitted by vector separation from one complex signal to be transmitted to each antenna. This requires four digital-to-analog converters. This requires twice as much hardware. This means that when the transmitter is configured using the MIMO method, many devices are required as compared to the case where the LINC amplifier is not used. Therefore, when the MIMO transmitter is configured using the LINC amplifier, the cost increases, which increases the manufacturing cost of the product and also causes difficulty in miniaturization.

이러한 문제점을 극복하기 위해 폴라 송신기를 사용할 수 있다. 폴라 송신기는 복소 신호를 송신함에 있어 동위상 성분(I성분)과 역위상 성분(Q성분)으로 분리하여 보내는 대신, 신호를 위상 성분과 크기 성분으로 분리하여 전송하는 시스템이다. 위상 신호 성분은 위상 변조기를 통해 항상 일정한 크기를 가지는 신호로 전력 증폭기에 인가되고, 크기 신호 성분은 전력 증폭기의 전원을 가변시킴으로써 최종 RF 출력이 복소 전송 신호가 되도록 구성하게 된다.To overcome this problem, a polar transmitter can be used. A polar transmitter is a system that transmits a signal separated into a phase component and a magnitude component instead of sending the complex signal into an in-phase component (I component) and an in-phase component (Q component). The phase signal component is always applied to the power amplifier as a signal having a constant magnitude through the phase modulator, and the magnitude signal component is configured so that the final RF output becomes a complex transmission signal by varying the power of the power amplifier.

그러나 이러한 폴라 송신기는 높은 PAPR 송신 신호를 전송하기 어렵고 송신 전력 범위가 좁다는 단점이 있다.However, such a polar transmitter has a disadvantage in that it is difficult to transmit a high PAPR transmission signal and a narrow transmission power range.

따라서 본 발명은 MIMO 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서 높은 PAPR에서 동작 가능한 송신 장치를 제공한다.Accordingly, the present invention provides a transmission apparatus operable at high PAPR in a wireless communication system using a MIMO scheme.

또한 본 발명은 MIMO 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서 회로의 복잡도를 줄일 수 있는 송신 장치를 제공한다.In addition, the present invention provides a transmission apparatus that can reduce the complexity of the circuit in a wireless communication system using the MIMO scheme.

또한 본 발명은 MIMO 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서 소형화가 가능한 송신 장치를 제공한다.In addition, the present invention provides a transmission apparatus capable of miniaturization in a wireless communication system using the MIMO scheme.

또한 본 발명은 MIMO 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서 제작 원가를 낮출 수 있는 송신 장치를 제공한다.In addition, the present invention provides a transmission apparatus that can reduce the manufacturing cost in a wireless communication system using a MIMO scheme.

본 발명의 일 실시 예에 따른 장치는, MIMO 방식을 이용하여 다중 채널로 신호를 송신하는 송신기에서 신호를 송신하기 위한 장치로, 송신할 데이터를 각 채널별로 변조하여 각각의 채널로 출력하는 MIMO 변조기와, 각 채널별로 MIMO 변조된 신호의 첨두 대비 평균 전력비(PAPR)와 상기 MIMO 변조된 신호의 크기 정보를 미리 결정된 제 1 임계값과 비교하여 폴라 송신 모드와 링크(LINC) 송신 모드를 결정하는 각 채널마다 구비된 모드 변환기들과, 상기 각 모드 변환기들로부터 출력된 신호의 크기 정보를 상기 각 모드 결합기로 제공하고, 상기 모드 변환기로부터 출력된 신호를 송신하기 위해 변조 및 증폭하는 각 채널마다 구비된 폴라 송신부들과, 상기 모드 변환기로부터 입력된 신호를 링크 변조하여 해당하는 채널로 제공하는 링크 송신부와, 상기 각 폴라 송신부와 상기 링크 송신부의 신호를 채널별로 결합하는 결합부를 포함한다.An apparatus according to an embodiment of the present invention is a device for transmitting a signal in a transmitter that transmits a signal in multiple channels using a MIMO scheme, and a MIMO modulator for modulating the data to be transmitted for each channel and outputting the signal to each channel And determining a polar transmission mode and a link (LINC) transmission mode by comparing the peak-to-peak average power ratio (PAPR) of the MIMO modulated signal and the size information of the MIMO modulated signal for each channel with a first predetermined threshold value. Mode converters provided for each channel and magnitude information of signals outputted from the respective mode converters are provided to the respective mode combiners, and provided for each channel modulated and amplified to transmit the signal outputted from the mode converters. A polar transmitter, a link transmitter for link-modulating the signal input from the mode converter to a corresponding channel, and each polar song It includes an engaging portion for combining part and the signal of the transmission link according to the channel.

본 발명에서는, 많은 하드웨어 자원을 사용하는 MIMO용 LINC 송신 장치를 보다 효율적으로 사용하기 위해 PAPR이 낮은 송신 신호에 대해서는 MIMO 폴라 송신기로 동작모드를 설정하고, PAPR이 높은 송신 신호에 대해서는 MIMO 폴라 송신기와 LINC 송신기를 결합한 동작모드를 설정하며, PAPR이 높고 전력제어에 의해 낮은 송신 전력으로 송신되는 신호에 대해서는 직접 변환 방식과 LINC 송신기를 결합한 동작모드로 설정하여 송신기의 효율을 높이는 효과가 있다.In the present invention, in order to more efficiently use a MIMO LINC transmitter using a lot of hardware resources, the operation mode is set to a MIMO polar transmitter for a low PAPR transmission signal and a MIMO polar transmitter for a high PAPR transmission signal. An operating mode combining LINC transmitters is set, and a signal having high PAPR and low transmission power by power control is set to an operating mode combining direct conversion and LINC transmitters to increase the efficiency of the transmitter.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 당업자에게 자명한 부분에 대하여는 본 발명의 요지를 흩뜨리지 않도록 생략하기로 한다. 또한 이하에서 설명되는 각 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 사용된 것일 뿐이며, 각 제조 회사 또는 연구 그룹에서는 동일한 용도임에도 불구하고 서로 다른 용어로 사용될 수 있음에 유의해야 한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a part obvious to those skilled in the art will be omitted so as not to disturb the gist of the present invention. In addition, it is to be noted that each of the terms described below are only used to help the understanding of the present invention, and may be used in different terms despite the same purpose in each manufacturing company or research group.

본 발명에서는 MIMO 송신기의 구성을 LINC 대신 구성이 간단한 폴라 송신기로 대체하고 높은 PAPR 신호를 처리하기 위해 LINC 경로를 추가한다. 또한 전력 범 위를 확장하기 위해 직접 변환 방식 모드를 설정할 수 있도록 구성하였다. 이러한 구성으로 송신기를 구현하면, MIMO 송신 신호를 처리함에 있어 높은 PAPR 신호의 처리는 물론, 고효율의 송신기와 전력 범위의 확장이 가능하다. 또한 사용자가 모드 전환의 기준을 설정할 수 있어 송신 신호의 특성에 적합한 송신 구조를 재구성할 수 있는 장점이 있다. 그러면 본 발명에 따른 실시 예들을 첨부된 도면을 참조하여 살펴보기로 한다.In the present invention, the configuration of the MIMO transmitter is replaced with a simple polar transmitter instead of the LINC, and the LINC path is added to process the high PAPR signal. In addition, the direct conversion mode can be set to extend the power range. Implementing the transmitter in this configuration, it is possible to process a high PAPR signal in the processing of the MIMO transmission signal, as well as to expand the transmitter and power range of high efficiency. In addition, there is an advantage that the user can set the criteria for the mode switching to reconstruct the transmission structure suitable for the characteristics of the transmission signal. An embodiment according to the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 MIMO 방식을 사용하는 LINC 송신기의 블록 구성도이다.2 is a block diagram of a LINC transmitter using a MIMO scheme according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 무선 통신 시스템의 송신기는 송신할 데이터 또는 신호를 MIMO 방식으로 변조하기 위한 MIMO 변조기(201)를 가진다. 또한 각각의 안테나들(ANT #1, ANT #2, …, ANT #n)에 대응하는 모드 변환기들(211, 212, 213)과 각 모드 변환기들(211, 212, 213)에 대응하는 폴라 송신부들(220, 230, 240)을 가진다. MIMO 변조기(201)는 종래 기술에서 설명한 바와 같이 모뎀 기능을 수행하는 기저대역 신호처리 장치로 송신할 신호 또는 데이터를 변조하여 출력한다. 이와 같이 변조된 출력 신호들은 각각의 채널 즉, 각 안테나들(ANT #1, ANT #2, …, ANT #n)에 대응하는 서로 다른 데이터 또는 신호들이 변조된 복소 신호가 된다. 그러므로 제 1 안테나(ANT #1)로 송신하기 위해 생성된 I1(t), Q1(t) 신호와 제 2 안테나(ANT #2)로 송신하기 위해 성생된 I2(t), Q2(t) 및 제 N 안테나(ANT #N)로 송신하기 위해 생성된 IN(t), QN(t)는 각각 서로 다른 데이터들이 복소 신호로 변조된 신호들이다. 이와 같이 변조된 신호들은 각각의 송신 안테나들에 대응하는 모드 변환기들(211, 212, 213)로 입력된다.The transmitter of the wireless communication system according to the present invention has a MIMO modulator 201 for modulating data or signals to be transmitted in a MIMO scheme. In addition, the mode converters 211, 212, 213 corresponding to the respective antennas ANT # 1, ANT # 2,..., ANT #n and the polar transmitter corresponding to the respective mode converters 211, 212, 213. Fields 220, 230, and 240. As described in the prior art, the MIMO modulator 201 modulates and outputs a signal or data to be transmitted to a baseband signal processing apparatus that performs a modem function. The modulated output signals are complex signals in which different data or signals corresponding to respective channels, i.e., antennas ANT # 1, ANT # 2, ..., ANT #n, are modulated. Therefore, I 1 (t), Q 1 (t) signals generated for transmission to the first antenna ANT # 1 and I 2 (t), Q 2 generated for transmission to the second antenna ANT # 2. I N (t) and Q N (t) generated for transmission to (t) and the Nth antenna ANT #N are signals in which different data are modulated into a complex signal, respectively. The modulated signals are input to the mode converters 211, 212, 213 corresponding to the respective transmit antennas.

모드 변환기들(211, 212, 213)은 모두 동일한 구성을 가지며 동일한 동작을 수행한다. 또한 각각의 폴라 송신부들(220, 230, 240) 또한 동일한 구성을 가지며, 동일한 동작을 수행한다. 따라서 여기서는 제 1 안테나(ANT #1)로 전송되는 변조 신호에 대하여만 살펴보기로 한다. 다른 안테나들(ANT #2, …, ANT #N)로 전송되는 신호들 또한 제 1 안테나(ANT #1)로 전송되는 신호와 동일한 형태로 전송되므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.The mode converters 211, 212, 213 all have the same configuration and perform the same operation. In addition, the polar transmitters 220, 230, and 240 also have the same configuration and perform the same operation. Therefore, only modulated signals transmitted to the first antenna ANT # 1 will be described here. Since signals transmitted to the other antennas ANT # 2,..., ANT #N are also transmitted in the same form as signals transmitted to the first antenna ANT # 1, redundant description thereof will be omitted.

모드 변환기(211)는 입력된 복소 신호를 전송하기 위한 신호의 크기 및 신호에서 요구되는 PAPR에 따라 송신 모드를 결정한다. 본 발명에 따른 모드 변환기(211)는 위와 같은 조건을 검사하여 송신할 신호를 폴라 송신 모드, 직접 변환 모드 및 LINC 송신 모드의 3가지 모드 중 하나의 모드로 결정하고, 해당하는 모드에 대응하여 신호를 변환한다. 이러한 모드 변환기(211)의 구성 및 동작은 후술되는 도 3을 참조하여 상세히 설명한다. 만일 모드 변환기(211)에서 송신할 신호를 폴라 송신 모드로 결정한 경우 입력된 복소 신호는 위상 신호로 변환되어 폴라 송신부(220)로 입력된다. 즉, 신호의 위상 성분인 sin

Figure 112011016191510-pat00001
, cos
Figure 112011016191510-pat00002
성분으로 변환되어 출력된다. 또한 입력된 신호가 LINC 모드인 경우 입력된 복소 신호를 LINC 복소 신호로 변환하여 스위칭부(251) 및 복소 변조기(221)로 출력한다. 그리고 직접 변환모드인 경우 입력된 복소 신호를 그대로 복소 변조기(221)로 출력한다.The mode converter 211 determines a transmission mode according to the magnitude of the signal for transmitting the input complex signal and the PAPR required for the signal. The mode converter 211 according to the present invention checks the above conditions and determines a signal to be transmitted as one of three modes, a polar transmission mode, a direct conversion mode, and a LINC transmission mode, and the signal corresponding to the corresponding mode. Convert The configuration and operation of the mode converter 211 will be described in detail with reference to FIG. 3 to be described later. If the mode converter 211 determines that the signal to be transmitted is the polar transmission mode, the input complex signal is converted into a phase signal and input to the polar transmitter 220. That is, sin, the phase component of the signal
Figure 112011016191510-pat00001
, cos
Figure 112011016191510-pat00002
It is converted into components and output. In addition, when the input signal is in the LINC mode, the input complex signal is converted into a LINC complex signal and output to the switching unit 251 and the complex modulator 221. In the direct conversion mode, the input complex signal is output to the complex modulator 221 as it is.

폴라 송신부(220)의 크기 변환기(222)는 입력된 신호로부터 입력 신호의 크기 값을 추출하고, 그 추출된 값을 폴라 송신기로 동작하도록 전력 증폭기의 전력 증폭률로 결정한다. 즉, 크기 변환기(222)는 입력된 신호의 크기에 대응하여 전력 증폭기(223)의 증폭률을 결정하여 증폭률 값을 전력 증폭기로 제공한다. 도 2에서는 크기 변환기(222)로부터 모드 변환기(211)로 제공되는 신호가 도시되어 있지 않다. 이에 대하여는 후술되는 도 3을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.The size converter 222 of the polar transmitter 220 extracts the magnitude value of the input signal from the input signal and determines the extracted value as the power amplification factor of the power amplifier to operate as the polar transmitter. That is, the magnitude converter 222 determines the amplification factor of the power amplifier 223 in response to the magnitude of the input signal and provides the amplification factor value to the power amplifier. In FIG. 2, the signal provided from the magnitude converter 222 to the mode converter 211 is not shown. This will be described in detail with reference to FIG. 3 to be described later.

모드 변환기(211)에서 폴라 송신기로 동작이 결정되어 출력된 위상 성분인 sin

Figure 112008084035541-pat00003
, cos
Figure 112008084035541-pat00004
의 신호는 복소 변조기(221)에서 복소 변조되어 전력 증폭기(223)로 입력된다. 전력 증폭기(223)는 복소 변조되어 입력된 위상 성분의 신호를 크기 변환기(222)로부터 제공되는 증폭률 정보를 이용하여 증폭한 후 출력한다.Sin, which is a phase component that is determined and output from the mode converter 211 to a polar transmitter,
Figure 112008084035541-pat00003
, cos
Figure 112008084035541-pat00004
Signal is complex modulated by the complex modulator 221 and input to the power amplifier 223. The power amplifier 223 amplifies and outputs the signal of the phase modulated complex input signal using the amplification factor information provided from the size converter 222.

한편, LINC 송신부(250)는 스위칭부(251)와 복소 변조기(252)와 전력 증폭기(253) 및 전력 분배기(254)를 포함한다. 스위칭부(251)는 각 채널별로 송신할 신호를 스위칭하여 출력한다. 복소 변조기(252)는 이와 같이 스위칭된 복소 신호를 변조하여 RF 신호로 주파수 변환한 후 전력 증폭기(253)로 입력한다. 전력 증폭기(253)는 입력된 신호를 미리 결정된 소정의 증폭률로 증폭하여 전력 분배기(254)로 입력한다. 이때 전력 증폭기(253)에서는 입력된 신호를 모두 동일한 전력으로 증폭한다. 전력 분배기(254)는 입력된 신호를 각 채널 즉, 각각의 안테나별로 구분하여 결합부(260)로 출력한다. 따라서 폴라 송신부들(220, 230, 240)에서 출력된 신호와 전력 분배기(254)에서 출력된 신호는 결합부(260)에서 벡터 결합되어 해당하는 각각의 안테나들(ANT #1, ANT #2, …, ANT #N)을 통해 방사된다. 이상에서 설명한 모드 변환기들(211, 212, 213)과 스위칭부(251)는 디지털 회로로 구현이 가능하고, 복소 변조기(221, 252), 전력 증폭기(223, 253) 및 크기 변환기(222) 등은 일반적인 RF 회로 구성으로 구현이 가능하다.The LINC transmitter 250 includes a switching unit 251, a complex modulator 252, a power amplifier 253, and a power divider 254. The switching unit 251 switches and outputs a signal to be transmitted for each channel. The complex modulator 252 modulates the switched complex signal in this manner, converts the complex signal into an RF signal, and then inputs the complex signal to the power amplifier 253. The power amplifier 253 amplifies the input signal at a predetermined predetermined amplification rate and inputs it to the power divider 254. In this case, the power amplifier 253 amplifies all the input signals with the same power. The power divider 254 divides the input signal into each channel, that is, each antenna, and outputs the divided signal to the combiner 260. Accordingly, the signal output from the polar transmitters 220, 230, and 240 and the signal output from the power divider 254 are vector-coupled at the combiner 260 to correspond to the respective antennas ANT # 1, ANT # 2, …, Through ANT #N). The mode converters 211, 212, 213 and the switching unit 251 described above may be implemented as digital circuits, and complex modulators 221 and 252, power amplifiers 223 and 253, size converters 222, and the like. Can be implemented in a general RF circuit configuration.

이상의 도 2의 동작을 다시 설명하면, 송신할 신호 중 대부분의 신호는 PAPR이 높지 않은 신호들이다. 따라서 PAPR이 낮은 신호들에 대하여는 폴라 송신기로 동작하도록 하고, PAPR이 높은 신호인 경우 LINC 모드로 동작하도록 하고, PAPR이 높고 낮은 송신 전력이 요구되는 신호인 경우 직접 변환 방식을 사용하도록 한다. 이는 미리 결정된 임계값을 이용할 수 있다. 즉, 제 1 임계값은 폴라 송신기와 LINC 송신기의 동작을 구분하기 위한 임계값으로 사용하고, 제 2 임계값은 LINC 송신기의 동작과 직접 변환 방식을 구분하기 위한 임계값으로 사용하도록 한다. 그런 후 MIMO 변조기에서 각 채널별 즉, 각 안테나별로 송신할 서로 다른 데이터가 입력되면, 각각의 채널별로 구비된 모드 변환기들(211, 212, 213)에서 송신 모드를 결정한다. 이때, 각 모드 변환기로 입력된 대부분의 신호들은 폴라 송신 모드로 동작할 수 있는 신호들이 된다. 그러나 일부 신호는 LINC 동작 또는 직접 변환 동작이 요구된다. 따라서 LINC 동작이 요구되는 경우 모드 변환기(211)는 LINC 동작에 맞춰 입력된 Ix(t)와 Qx(t) 각각을 서로 다른 2개의 벡터 신호로 분할하여 출력한다. 여기서 Ix(t)와 Qx(t)는 임의의 채널로 전송될 하나의 신호를 의미한다. 이와 같이 Ix(t) 또는 Qx(t)에 대응하는 두 개의 벡터 신호는 폴라 송신기의 복소 변조기(221)로 입력되고, 다른 2개의 벡터 신호는 스위칭부(251)로 입력된다. 따라서 스위칭부(251)는 해당하는 각 채널로 송신하기 위한 스위칭 동작을 통해 복소 변조기(252)로 출력한다. 따라서 LINC 모드로 제공되어야 하는 채널에 대응하는 폴라 송신기의 복소 변조기(221)와 LINC 송신부(250)의 복소 변조기(252)는 모두 벡터 신호들을 복소 변조하여 출력한다. 이후 복소 변조기(252)의 출력은 전력 증폭기(253)에서 전력 증폭된 후 전력 분배기(254)를 통해 해당하는 채널에 대응되는 결합기(261)로 제공되고, 복소 변조기(221)의 출력은 전력증폭기(223)에서 증폭된 후 각 채널에 대응되는 결합기(261)로 제공된다. 결합부(260)의 해당하는 채널의 결합기(261)는 폴라 송신기의 출력과 LINC 송신부의 출력을 결합하여 안테나를 통해 방사한다.Referring to the operation of FIG. 2 again, most of the signals to be transmitted are signals with high PAPR. Therefore, a signal with a low PAPR should be operated as a polar transmitter, a signal with a high PAPR should be operated in a LINC mode, and when a signal with a high PAPR and a low transmit power is required, a direct conversion scheme should be used. This may use a predetermined threshold. That is, the first threshold is used as a threshold for distinguishing the operation of the polar transmitter and the LINC transmitter, and the second threshold is used as a threshold for distinguishing the operation of the LINC transmitter and the direct conversion scheme. Then, when different data to be transmitted for each channel, that is, for each antenna, is input in the MIMO modulator, the mode converters 211, 212, and 213 provided for each channel determine the transmission mode. At this time, most of the signals input to each mode converter are signals capable of operating in the polar transmission mode. However, some signals require LINC operation or direct conversion operation. Accordingly, when the LINC operation is required, the mode converter 211 divides the input I x (t) and Q x (t) into two different vector signals according to the LINC operation. Here, I x (t) and Q x (t) mean one signal to be transmitted on an arbitrary channel. As such, two vector signals corresponding to I x (t) or Q x (t) are input to the complex modulator 221 of the polar transmitter, and the other two vector signals are input to the switching unit 251. Therefore, the switching unit 251 outputs to the complex modulator 252 through a switching operation for transmitting to each channel. Therefore, the complex modulator 221 of the polar transmitter corresponding to the channel to be provided in the LINC mode and the complex modulator 252 of the LINC transmitter 250 both complex modulate and output the vector signals. Thereafter, the output of the complex modulator 252 is amplified by the power amplifier 253 and then provided through the power divider 254 to the combiner 261 corresponding to the corresponding channel, and the output of the complex modulator 221 is a power amplifier. After being amplified at 223, the signal is provided to a combiner 261 corresponding to each channel. The combiner 261 of the corresponding channel of the combiner 260 combines the output of the polar transmitter with the output of the LINC transmitter and radiates through the antenna.

만일 직접 변환 모드가 필요한 경우가 발생하면, 해당 채널의 신호는 모드 변환기(211)에서 특별한 처리가 이루어지지 않고 복소 변조기로 입력된다.If a direct conversion mode is required, the signal of the channel is input to the complex modulator without special processing in the mode converter 211.

이상에서 설명한 도 2에 도시된 MIMO 송신기를 LINC로 구현하기 위한 경로는 스위칭 동작에 의해 하나의 채널로 구성이 된다. 또한 각 다중 채널이 LINC 동작을 수행할 경우 송신 신호의 90% 이상은 폴라 송신 모드에서 동작하고, 나머지 10%의 송신 신호는 LINC 모드로 동작하므로 다중 채널 중 일부가 LINC로 동작하더라도 LINC 송신부(250)의 스위칭부(251)를 통해 중첩될 확률이 낮아 LINC 송신기로서 동작이 가능하다.The path for implementing the MIMO transmitter illustrated in FIG. 2 described above with LINC is configured as one channel by a switching operation. In addition, when each channel performs the LINC operation, more than 90% of the transmission signals operate in the polar transmission mode, and the remaining 10% of the transmission signals operate in the LINC mode, even if some of the multiple channels operate as LINC. It is possible to operate as a LINC transmitter because the probability of overlapping through the switching unit 251 of the ().

이상의 도 2를 도 1과 대비하여 살펴보면, 도 1에서는 LINC 동작만을 수행하게 되므로, 전력 증폭기가 각 채널마다 2개씩 필요하다. 그러나, 도 2의 본 발명에서는 전력 증폭기가 송신 채널의 숫자보다 하나 많은 전력 증폭기를 필요로 하므로, 회로의 구성이 간단해지며, 효율을 높일 수 있다. Referring to FIG. 2 as compared to FIG. 1, since only the LINC operation is performed in FIG. 1, two power amplifiers are required for each channel. However, in the present invention of FIG. 2, since the power amplifier requires one more power amplifier than the number of transmission channels, the circuit configuration can be simplified and the efficiency can be increased.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모드 변환기와 크기 변환기의 내부 구성도이다. 도 3에서도 도 2의 구성 중 크기 변환기는 참조부호 222를 이용하여 설명한다. 그러나 앞에서 설명한 바와 같이 도 2의 모든 크기 변환기는 동일한 구성을 가지므로 각 폴라 송신부들(220, 230, 240)의 크기 변환기 중 하나를 대표하여 설명하는 것임에 유의해야 한다.3 is a diagram illustrating an internal configuration of a mode converter and a size converter according to an exemplary embodiment of the present invention. In FIG. 3, the size converter in the configuration of FIG. 2 will be described with reference numeral 222. However, as described above, since all size converters of FIG. 2 have the same configuration, it should be noted that the description is representative of one of the size converters of the polar transmitters 220, 230, and 240.

MIMO 변조기(201)로부터 출력된 복소 신호는 모드 변환기의 3상 판단기(311)와 크기 변환기(222)로 입력된다. The complex signal output from the MIMO modulator 201 is input to the three-phase determiner 311 and the magnitude converter 222 of the mode converter.

먼저 크기 변환기(222)에 대하여 살펴보기로 한다. 크기 변환기(222)는 일반적인 폴라 송신기의 크기 변환기로서, 신호 크기 추출기(301)와 시그마 델타 변조기(302)로 구성된다. 신호 크기 추출기(301)는 입력된 신호의 크기 값을 계산하여 출력한다. 즉, 입력된 Ix(t)와 Qx(t) 신호의 크기 값을 계산하여 출력한다. 이와 같이 출력되는 크기 값은 시그마 델타 변조기(302)와 3상 판단기(311)로 입력된다. 시그마 델타 변조기(302)는 입력된 크기 값에 대응하여 전력 증폭기의 증폭률을 결정하고, 그에 대응하는 전력 증폭률 제어 값을 전력 증폭기로 출력한다.First, the size converter 222 will be described. The magnitude converter 222 is a magnitude converter of a general polar transmitter, and includes a signal magnitude extractor 301 and a sigma delta modulator 302. The signal magnitude extractor 301 calculates and outputs a magnitude value of the input signal. That is, the magnitude values of the input I x (t) and Q x (t) signals are calculated and output. The magnitude value thus output is input to the sigma delta modulator 302 and the three-phase determiner 311. The sigma delta modulator 302 determines the amplification factor of the power amplifier in response to the input magnitude value, and outputs a corresponding power amplification factor control value to the power amplifier.

한편, 3상 판단기(311)는 신호 크기 추출기(301)로부터 입력된 신호 크기 값을 이용하여 모드를 결정한다. 즉, 폴라 송신 모드와 LINC 송신 모드 및 직접 변환 송신 모드 중 하나의 모드를 결정한다. 도 3에서는 각 모드들을 모드 1, 모드 2, 모드 3으로 구분하여 입력되는 신호의 경로를 표시하였다. 모드 1은 폴라 송신 모드이며, 모드 2는 직접 변환 송신 모드이고, 모드 3은 LINC 송신 모드이다. 3상 판단기(311)는 신호 크기 추출기(301)로부터 입력된 신호의 크기를 이용하여 제 1 임 계값 및 제 2 임계값과 비교하여 폴라 송신 모드와 직접 변환 송신 모드 및 LINC 송신 모드를 결정할 수 있다. 이와 다른 방법으로, 상기의 3가지 동작 모드는 신호의 크기 및 신호의 PAPR 특성에 따라서 동작 임계값을 다르게 설정하고, 그 임계값에 따라 3상 판단기(311)가 동작 모드를 설정하도록 할 수도 있다.Meanwhile, the three-phase determiner 311 determines a mode using the signal magnitude value input from the signal magnitude extractor 301. That is, one of the polar transmission mode, the LINC transmission mode, and the direct conversion transmission mode is determined. In FIG. 3, each of the modes is divided into mode 1, mode 2, and mode 3 to display an input signal path. Mode 1 is a polar transmission mode, mode 2 is a direct conversion transmission mode, and mode 3 is a LINC transmission mode. The three-phase determiner 311 may determine the polar transmission mode, the direct conversion transmission mode, and the LINC transmission mode by comparing the first threshold value and the second threshold value using the magnitude of the signal input from the signal magnitude extractor 301. have. Alternatively, the three operation modes may set an operation threshold differently according to a signal size and a PAPR characteristic of the signal, and allow the three-phase determiner 311 to set an operation mode according to the threshold value. have.

3상 판단기(311)에서 폴라 송신 모드로 결정되는 경우에 대하여 먼저 살펴보기로 한다. 3상 판단기(311)는 폴라 송신 모드로 결정되면, 모드 선택기(314)의 경로를 신호 위상 추출기(315)로 출력하도록 하는 제어 신호를 생성하여 모드 선택기(314)로 제공한다. 그리고 3상 판단기(311)는 입력된 신호를 결합기(313)로 출력한다. 그러면 결합기(313)는 입력되는 신호가 하나이므로, 입력 신호를 모드 선택기(314)로 출력한다. 이와 같이 모드 선택기(314)로 입력된 신호는 제어 신호에 의해 신호의 출력 경로가 신호 위상 추출기(315)로 결정되어 있으므로, 입력 신호를 신호 위상 추출기(315)로 제공할 수 있다. 여기서 모드 선택기(314)는 역다중화기 또는 스위치 등으로 구현할 수 있다. 신호 위상 추출기(315)는 모드 선택기(314)로부터 신호가 입력되면 입력된 신호의 위상 성분을 계산하여 출력한다. 이와 같이 출력된 신호의 위상 성분은 도 2에서 설명한 바와 같이 cos

Figure 112011016191510-pat00005
(t) + jsin
Figure 112011016191510-pat00006
(t)의 신호가 된다. 따라서 이러한 위상 성분 신호는 결합기(317)를 통해 복소 변조기로 입력된다. 또한 신호 크기 추출기(301)에서 추출된 크기 신호는 시그마 델타 변조기(302)에서 시그마 델타 변조되어 전력 증폭기의 증폭률을 결정한다. 따라서 전력 증폭기는 PAPR이 1인 신호를 입력으로 동작하므로 스위칭 동작만을 필요로 하는 고효율의 전력 증폭기 사용이 가능한 폴라 송신기의 동작을 수행할 수 있게 된다.The case where the polarity transmission mode is determined by the three-phase determiner 311 will be described first. When the three-phase determiner 311 is determined to be a polar transmission mode, the three-phase determiner 311 generates a control signal for outputting the path of the mode selector 314 to the signal phase extractor 315 and provides it to the mode selector 314. The three-phase determiner 311 outputs the input signal to the combiner 313. Then, the combiner 313 outputs an input signal to the mode selector 314 because only one signal is input. As described above, since the signal output path of the signal input to the mode selector 314 is determined by the signal phase extractor 315 by the control signal, the input signal may be provided to the signal phase extractor 315. The mode selector 314 may be implemented as a demultiplexer or a switch. When a signal is input from the mode selector 314, the signal phase extractor 315 calculates and outputs a phase component of the input signal. The phase component of the output signal as described above is cos as described in FIG.
Figure 112011016191510-pat00005
(t) + jsin
Figure 112011016191510-pat00006
It becomes a signal of (t). Therefore, this phase component signal is input to the complex modulator through the combiner 317. In addition, the magnitude signal extracted by the signal magnitude extractor 301 is sigma delta modulated by the sigma delta modulator 302 to determine the amplification factor of the power amplifier. Therefore, since the power amplifier operates as a signal having a PAPR of 1 as an input, it is possible to perform the operation of a polar transmitter capable of using a high efficiency power amplifier that requires only switching operation.

다음으로 3상 판단기(311)에서 직접 변환 송신 모드로 결정된 경우에 대하여 살펴보기로 한다. 3상 판단기(311)는 직접 변환 송신 모드로 결정되면, 모드 선택기(314)의 경로를 통과기(316)로 출력하도록 하는 제어 신호를 생성하여 모드 선택기(314)로 제공한다. 그리고 3상 판단기(311)는 입력된 신호를 결합기(313)로 출력한다. 그러면 결합기(313)는 입력되는 신호가 하나이므로, 입력 신호를 모드 선택기(314)로 출력한다. 이에 따라 모드 선택기(314)로 입력된 신호는 제어 신호에 의해 신호의 출력 경로가 통과기(316)로 결정되어 있으므로, 입력 신호를 통과기(316)로 제공한다. 여기서 통과기(316)는 소정의 지연 시간을 갖도록 하는 지연기로 구성할 수 있다. 통과기(316)가 소정의 지연 시간을 갖도록 하는 것은 다중 채널을 통해 신호를 전송하므로 다른 채널의 신호와 동일한 시점에 전송할 수 있도록 하기 위함이다. 그런데 만일 지연 시간이 필요하지 않은 경우 일반적인 선로를 통해 입력되도록 할 수도 있다. 통과기(316)를 경유한 신호는 결합기(317)를 통해 복소 변조기로 입력된다.Next, a case where the direct conversion transmission mode is determined by the three-phase determiner 311 will be described. When the three-phase determiner 311 is determined to be a direct conversion transmission mode, the three-phase determiner 311 generates a control signal for outputting the path of the mode selector 314 to the pass-through 316 and provides it to the mode selector 314. The three-phase determiner 311 outputs the input signal to the combiner 313. Then, the combiner 313 outputs an input signal to the mode selector 314 because only one signal is input. Accordingly, since the signal output path of the signal input to the mode selector 314 is determined to the passer 316 by the control signal, the input signal is provided to the passer 316. Here, the passer 316 may be configured as a delayer to have a predetermined delay time. The pass 316 has a predetermined delay time in order to transmit a signal through multiple channels so that the pass 316 can transmit at the same time as a signal of another channel. However, if the delay time is not necessary, it may be input through a general line. The signal via the passer 316 is input to the complex modulator via the combiner 317.

그러면 마지막으로 3상 판단기(311)에서 LINC 송신 모드로 결정된 경우에 대하여 살펴보기로 한다. 3상 판단기(311)는 LINC 송신 모드로 결정되면, 모드 선택기(314)의 경로를 통과기(316)로 출력하도록 하는 제어 신호를 생성하여 모드 선택기(314)로 제공한다. 또한 3상 판단기(311)는 입력된 신호를 아웃-페이즈(Out-Phase) 신호 생성기(312)로 제공한다. 아웃-페이즈 신호 생성기(312)는 일반적인 LINC 변환기와 같이 Ix(t) 신호와 Qx(t) 신호를 수신하면, 각각의 신호를 2개씩의 벡터 신호로 생성한다. 즉, Ix(t) 신호를 2개의 벡터로 구성하고, Qx(t) 신호를 2개의 벡터로 구성한다. 이와 같이 생성된 4개의 벡터 신호 중 2개의 벡터 성분은 결합기(313)로 제공되고, 나머지 2개의 신호는 LINC 송신부(250)의 스위칭부(251)로 제공된다. 그러면 결합기(313)는 입력되는 신호가 아웃-페이즈 신호 생성기(312)로부터 수신된 신호뿐이므로, 입력 신호를 모드 선택기(314)로 출력한다. 이와 같이 모드 선택기(314)로 입력된 신호는 제어 신호에 의해 신호의 출력 경로가 통과기(316)로 결정되어 있으므로, 입력 신호를 통과기(316)로 출력한다. 여기서 통과기(316)는 소정의 지연 시간을 갖도록 하는 지연기로 구성할 수 있다. 통과기(316)가 소정의 지연 시간을 갖도록 하는 것은 다중 채널을 통해 신호를 전송하므로 다른 채널의 신호와 동일한 시점에 전송할 수 있도록 하기 위함이다. 그런데 만일 지연 시간이 필요하지 않은 경우 일반적인 선로를 통해 입력되도록 할 수도 있다. 통과기(316)를 경유한 신호는 결합기(317)를 통해 복소 변조기로 입력된다.Finally, the case in which the 3-phase determiner 311 is determined to be the LINC transmission mode will be described. When the three-phase determiner 311 is determined as the LINC transmission mode, the three-phase determiner 311 generates a control signal for outputting the path of the mode selector 314 to the pass-through 316 and provides it to the mode selector 314. In addition, the three-phase determiner 311 provides the input signal to the out-phase signal generator 312. When the out-phase signal generator 312 receives the I x (t) signal and the Q x (t) signal like a typical LINC converter, it generates each signal as two vector signals. That is, the I x (t) signal is composed of two vectors, and the Q x (t) signal is composed of two vectors. Two vector components of the four vector signals generated as described above are provided to the combiner 313, and the remaining two signals are provided to the switching unit 251 of the LINC transmitter 250. The combiner 313 then outputs the input signal to the mode selector 314 since the input signal is only the signal received from the out-phase signal generator 312. In this way, the signal input to the mode selector 314 is output to the passer 316 because the output path of the signal is determined by the passer 316 by the control signal. Here, the passer 316 may be configured as a delayer to have a predetermined delay time. The pass 316 has a predetermined delay time in order to transmit a signal through multiple channels so that the pass 316 can transmit at the same time as a signal of another channel. However, if the delay time is not necessary, it may be input through a general line. The signal via the passer 316 is input to the complex modulator via the combiner 317.

따라서 하나의 신호에 대한 2개의 벡터 성분은 결합기(313), 모드 선택기(314), 통과기(316), 결합기(317)를 경유하여 복소 변조기(221)로 입력되고, 다른 하나의 신호에 대한 2개의 벡터 성분은 스위칭부(251)를 통해 복소 변조기(252)로 입력된다. 이와 같이 폴라 송신부에 위치한 복소 변조기(221)에 의해 복소 변조된 신호는 전력 증폭기(223)에서 증폭되어 결합기(261)로 입력된다. 또한 LINC 송신부의 스위칭부(251)를 통해 복소 변조기(252)로 입력된 신호는 복소 변조기(252)에 의해 복소 변조되고 전력 증폭기(253)에 의해 전력 증폭된 후 분배기(254)에서 해당하는 채널에 대응하는 결합기(261)로 입력된다.Thus, two vector components for one signal are input to the complex modulator 221 via the combiner 313, the mode selector 314, the pass-through 316, and the combiner 317, and for the other signal. The two vector components are input to the complex modulator 252 through the switching unit 251. The complex modulated signal by the complex modulator 221 located in the polar transmitter is amplified by the power amplifier 223 and input to the combiner 261. In addition, the signal input to the complex modulator 252 through the switching unit 251 of the LINC transmitter is complex modulated by the complex modulator 252 and power amplified by the power amplifier 253, and then the corresponding channel in the divider 254. To a coupler 261 corresponding to.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신기를 사용하기 위한 동작 모드 설정을 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram illustrating an operation mode setting for using a transmitter according to an embodiment of the present invention.

도 4는 PAPR이 10.7dB인 OFDM 변조된 신호의 스펙트럼을 도시한 것으로 이 신호의 최대 피크 전력을 1로 하였을 때 평균 전력은 0.085가 된다. 또한 평균 신호의 크기는 0.29로 계산되며, 평균 신호의 크기는 참조부호 402가 지시하는 위치가 된다. 이때 폴라 송신기로 동작 가능한 신호의 크기는 전력 증폭기의 전원 제어 최대치로서 전력이 약 20dB 정도의 가변이 가능하도록 설정이 가능하다. 따라서 신호의 크기가 1에서 참조부호 401로 지시된 약 0.1 정도까지 폴라 송신기로서 동작 가능하다. 그리고 나머지 영역에 대해서는 LINC 송신기 동작이 가능하도록 설정할 수 있다. 그리고 송신 전력의 가변 범위를 20dB 이상 필요로 할 경우 폴라 송신 구간을 직접 변환 송신 방식으로 전환하여 모드를 설정할 수 있다.4 shows the spectrum of an OFDM modulated signal with a PAPR of 10.7 dB, with an average power of 0.085 when the maximum peak power of this signal is 1; In addition, the average signal size is calculated as 0.29, the average signal size is the position indicated by the reference numeral 402. At this time, the size of the signal that can be operated as a polar transmitter is a power control maximum value of the power amplifier can be set so that the power can be changed by about 20dB. Thus, the magnitude of the signal can be operated as a polar transmitter up to about 0.1 indicated by reference numeral 401. The rest of the region can be set to enable LINC transmitter operation. When the variable range of the transmission power is required to be 20 dB or more, the mode can be set by switching the polar transmission section to the direct conversion transmission method.

도면과 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.The drawings and detailed description of the invention are merely exemplary of the invention, which are used only for the purpose of illustrating the invention and are not intended to limit the scope of the invention as defined in the meaning or claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible from this. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

도 1은 MIMO 방식의 시스템에서 LINC 증폭기를 이용하여 송신기를 구성한 경우의 일 예시도,1 is an exemplary diagram when a transmitter is configured using a LINC amplifier in a MIMO system;

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 MIMO 방식을 사용하는 LINC 송신기의 블록 구성도,2 is a block diagram of a LINC transmitter using a MIMO scheme according to an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모드 변환기와 크기 변환기의 내부 구성도,3 is an internal configuration diagram of a mode converter and a size converter according to an exemplary embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신기를 사용하기 위한 동작 모드 설정을 설명하기 위한 도면.4 is a diagram illustrating an operation mode setting for using a transmitter according to an embodiment of the present invention.

Claims (12)

MIMO 방식을 이용하여 다중 채널로 신호를 송신하는 송신 장치에 있어서,A transmitting apparatus for transmitting a signal in multiple channels using a MIMO method, 변조된 전송 신호의 크기 및 전송 신호에서 요구되는 첨두 대비 평균 전력비(PAPR)를 이용해 폴라 송신 모드와 직접 변환 모드와 링크(LINC: Linear amplification with Nonlinear Components) 송신 모드 중 어느 하나의 모드를 결정하고, 각 모드에 대응되는 신호를 출력하기 위한 안테나 개수에 대응되는 복수의 모드 변환수단;Using either the magnitude of the modulated transmission signal and the peak-to-average power ratio (PAPR) required for the transmission signal, one of the polar transmission mode and the linear conversion and nonlinear components (LINC) transmission mode is determined. A plurality of mode converting means corresponding to the number of antennas for outputting a signal corresponding to each mode; 상기 복수의 모드 변환수단에 각각 대응되고, 상기 각 모드 변환수단으로부터 입력된 위상 신호 또는 복소 신호를 변조하여 상기 변조된 전송 신호의 크기에 따른 증폭률로 증폭하는 복수의 폴라 송신수단;A plurality of polar transmission means respectively corresponding to the plurality of mode converting means, for modulating a phase signal or a complex signal input from each mode converting means and amplifying at amplification rate according to the magnitude of the modulated transmission signal; 상기 복수의 모드 변환수단으로부터 입력된 복소 신호를 변조하고 증폭하여 출력하는 링크 송신수단; 및Link transmitting means for modulating, amplifying and outputting a complex signal inputted from said plurality of mode converting means; And 상기 복수의 폴라 송신수단에 대응되는 개수를 구비하고, 상기 폴라 송신수단의 출력과 상기 링크 송신수단의 출력을 결합하여 각 안테나로 출력하는 복수의 결합수단을 포함하는 무선 통신 시스템에서 MIMO를 이용한 데이터 송신 장치.And a plurality of coupling means having a number corresponding to the plurality of polar transmission means and combining the output of the polar transmission means and the output of the link transmission means to output to each antenna. Transmitting device. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 각 모드 변환수단은,Each mode conversion means, 상기 PAPR이 제1 임계값보다 낮은 전송 신호는 상기 폴라 송신 모드로 결정하고, 상기 PAPR이 상기 제1 임계값보다 높고 제2 임계값보다 높은 송신 전력을 갖는 전송 신호는 상기 링크 송신 모드로 결정하며, 상기 PAPR이 상기 제1 임계값보다 높고 상기 제2 임계값보다 낮은 송신 전력을 갖는 전송 신호는 직접 변환 모드로 결정하는 무선 통신 시스템에서 MIMO를 이용한 데이터 송신 장치.The transmission signal with the PAPR lower than the first threshold is determined as the polar transmission mode, and the transmission signal with the PAPR transmission power higher than the first threshold and higher than the second threshold is determined as the link transmission mode. And a transmission signal having a transmission power higher than the first threshold and lower than the second threshold is determined as a direct conversion mode. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 모드 변환수단은,The mode converting means, 상기 폴라 송신 모드로 결정된 경우 입력된 변조 신호를 위상 신호로 변환하여 출력하고,When the polar transmission mode is determined, the input modulation signal is converted into a phase signal and outputted. 상기 링크 송신 모드로 결정된 경우 아웃 페이즈 신호 생성기를 통해 복수의 벡터 신호를 생성하여 출력하며,When the link transmission mode is determined, a plurality of vector signals are generated and output through an out phase signal generator, 상기 직접 변환 모드로 결정된 경우 입력된 변조 신호를 처리하지 않고 출력하는 무선 통신 시스템에서 MIMO를 이용한 데이터 송신 장치.And a data transmission apparatus using MIMO in a wireless communication system for outputting the modulated signal without processing the inputted modulated signal when the direct conversion mode is determined. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 모드 변환수단은,The mode converting means, 변조된 전송 신호의 크기에 따라 상기 폴라 송신 모드와 상기 직접 변환 모드와 상기 링크 송신 모드 중 어느 하나의 모드를 결정하고, 상기 결정된 모드에 따라 신호 전달 경로를 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 3상 판단기;A three-phase determining one of the polar transmission mode, the direct conversion mode, and the link transmission mode according to the size of the modulated transmission signal, and outputting a control signal for controlling a signal transmission path according to the determined mode Judge; 상기 3상 판단기의 제어를 받아 신호 전달 경로를 스위칭하는 모드 선택기;A mode selector for switching a signal transmission path under the control of the three-phase determiner; 상기 폴라 송신 모드인 경우 상기 모드 선택기로부터 입력된 신호를 위상 신호로 변환하여 출력하는 신호 위상 추출기; 및A signal phase extractor for converting a signal input from the mode selector into a phase signal and outputting the phase signal in the polar transmission mode; And 상기 링크 송신 모드인 경우 입력된 동위상 신호 및 직교위상 신호를 복수의 벡터 신호로 변환하여 일부 벡터 신호는 상기 모드 선택기로 나머지 벡터 신호는 상기 링크 송신수단으로 출력하는 상기 아웃 페이즈 신호 생성기In the link transmission mode, the out phase signal generator converts the input in-phase signal and quadrature signal into a plurality of vector signals, and outputs some vector signals to the mode selector and the remaining vector signals to the link transmission means. 를 포함하는 무선 통신 시스템에서 MIMO를 이용한 데이터 송신 장치.Apparatus for transmitting data using MIMO in a wireless communication system comprising a. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 모드 변환수단은,The mode converting means, 상기 직접 변환 모드 및 상기 링크 송신 모드인 경우 상기 모드 선택기로부터 전달된 신호를 지연시키는 지연수단을 더 포함하는 무선 통신 시스템에서 MIMO를 이용한 데이터 송신 장치.And a delay means for delaying a signal transmitted from the mode selector in the direct conversion mode and the link transmission mode. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 폴라 송신수단은,The polar transmission means, 상기 모드 변환수단으로부터 입력된 위상 신호 또는 복소 신호를 변조하는 제1 복소 변조기;A first complex modulator for modulating a phase signal or a complex signal input from said mode converting means; 상기 변조된 전송 신호의 크기를 추출하여 상기 모드 변환수단으로 제공하고, 상기 변조된 전송 신호의 크기에 따라 제1 전력 증폭기의 증폭률을 제어하는 크기 변환기; 및A magnitude converter extracting the magnitude of the modulated transmission signal and providing the modulated transmission signal to the mode converting means and controlling an amplification factor of the first power amplifier according to the magnitude of the modulated transmission signal; And 상기 크기 변환기의 증폭률에 따라 상기 제1 복소 변조기로부터 입력된 신호를 증폭하는 상기 제1 전력 증폭기The first power amplifier amplifying a signal input from the first complex modulator according to the amplification factor of the magnitude converter 를 포함하는 무선 통신 시스템에서 MIMO를 이용한 데이터 송신 장치.Apparatus for transmitting data using MIMO in a wireless communication system comprising a. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 링크 송신수단은,The link transmission means, 상기 복수의 모드 변환수단 각각으로부터 입력되는 신호를 선택하는 스위칭부;A switching unit for selecting a signal input from each of the plurality of mode conversion means; 상기 스위칭부의 출력 신호를 변조하는 제2 복소 변조기;A second complex modulator for modulating an output signal of the switching unit; 상기 제2 복소 변조기의 출력 신호를 증폭하는 제2 전력 증폭기;A second power amplifier for amplifying the output signal of the second complex modulator; 상기 제2 전력 증폭기의 출력 신호를 상기 복수의 결합수단으로 분배하는 전력 분배기를 포함하는 무선 통신 시스템에서 MIMO를 이용한 데이터 송신 장치.And a power divider for distributing the output signal of the second power amplifier to the plurality of coupling means.
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