KR101190558B1 - Ａｐｄ 동기 결합을 이용한 이동통신 시스템의 출력단 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신시스템의 출력단에 관한 것으로, 통신시스템의 출력 신호를 피드백 받아 이를 입력신호와 합성하여 왜곡을 상쇄하여 선형화시켜 출력하는 APD(Adaptive Pre-Distortor), 상기 APD에서 출력된 신호를 입력받아 일정 이득 및 전력을 가진 주파수 신호로 변환하는 구동 증폭기, 상기 구동 증폭기로부터 출력된 신호를 통과 또는 저지시켜 인접채널누설비(ACLR)를 증가시키고, 상기 주파수 신호의 일정 이득 및 전력을 가진 주파수 신호로 변환하는 ISSFU-PBAR-SDR 및 상기 ISSFU-PBAR-SDR에서 출력된 신호를 증폭하여 안테나로 출력시키는 전력증폭기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 통신 시스템의 출력단의 신호를 피드백하여 왜곡된 출력신호와 위상이 반대인 신호를 생성하여 이를 왜곡된 출력신호와 합성함으로써 통신시스템의 출력 신호가 선형성을 유지할 수 있게 할 수 있을 뿐만 아니라, 입력 신호를 분기하여 이를 다시 동기 합성함으로써 인접채널 누설비(ACLR)를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

ＡＰＤ 동기 결합을 이용한 이동통신 시스템의 출력단{POWER OUTPUT UNIT FOR A TELECOMMUNICATION EQUIPMENTS USING GENERATOR LOCK OF ADAPTIVE PRE-DISTORTER}

본 발명은 이동통신시스템의 출력단에 관한 것으로, 특히 적응형 전치 왜곡장치(Adaptive Pre-Distorter, 이하 ‘APD’라 하며, APD는 Analog Pre-Distorter의 약칭으로도 사용된다.) 로부터 출력된 신호를 동기결합하여 인접채널누설비(ACLR)를 개선하고, 다양한 형태의 입력신호를 선별하여 받아들이고 그리고 이동통신장비에 사용되는 전력증폭기의 선형성(Linearity)을 개선하여 데이터 전송량이 증가하더라도 손실 없이 선형적으로 신호를 출력할 수 있는 광통신 및 이동통신시스템의 출력단에 관한 것이다.

일반적으로, 광통신(Optical Communication)은 이중 유리로 된 광섬유를 통해 레이저 빛의 전반사를 이용하여 정보를 주고 받는 통신 방식으로, 전기 통신에 비해 외부의 전자파에 의한 간섭이 없고 도청이 어려우며, 동시에 많은 양의 정보를 처리할 수 있고 광통신신호를 디지털 신호로 변환하고 다시 아날로그 신호로 변환하여 필터링 및 증폭하여 신호를 중계하거나 안테나를 통하여 송출하게 된다.

이하에서는 입력되는 신호가 디지탈 신호 또는 아날로그 신호를 중심으로 설명 되나 이는 설명의 용이를 위하여 입력신호를 디지탈 신호나 아날로그 신호를 기준으로 광신호 입력 역시 이건 발명의 출력단으로 입력될 경우에는 디지털 신호 또는 아날로그 신호로 변환하여 입력 되게 됨은 본 분야의 자명한 기술적 사실이라 할 수 있다.

도 1을 참조하면, 광통신의 송신 단말기에서는 전기 신호를 빛 신호로 변환한 후, 광섬유를 통해 전송하고 수신 단말기에서는 빛 신호를 다시 전기 신호로 변환하며, 전기 신호를 빛 신호로 변환하는 데는 레이저 다이오드나 발광 다이오드를 이용하며, 빛 신호를 디지털적인 전기 신호로 바꿀 때에는 광전 다이오드 등의 광전 소자를 이용한다.

또한, 광 중계기(Fiber Optic Repeater)는 광통신 시스템에서 신호를 받아 증폭, 재송신하는 광전자 장치로서, 디지털 신호 중계의 경우, 그 신호의 파형을 정형하고 타이밍을 조정 및 재구성하여 송신하며, 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 기지국의 RF 신호를 전광(E/O) 변환기에서 광신호로 변환한 뒤, 광선로(광케이블)를 따라 원하는 원격지역으로 전송하며, 광전(O/E) 변환기에서 다시 RF 신호로 변환하고 대역통과필터 등을 통해 고조파 성분 제거 및 잡음 대역을 제한한 후, 전력 증폭기를 거쳐 안테나로 송신한다.

여기서, 광 중계기의 송신부(TX)는 광원(Light Source)이 입력단의 RF 출력 변화를 얼마나 충실히 쫓아가도록 만드는지(Dynamic range) 또는 수신부(RX)는 송신부에서 광케이블을 통해 입력된 광신호를 받는 과정에서 발생되는 노이즈 성분들을 얼마나 효과적으로 억제할 것인지에 따라 성능이 달라진다.

이러한 두 가지 특성은 광 링크의 성능(SNR 또는 CNR)과 직접적인 연관성을 가지고 있는데, 송신부에서 광원이 입력 RF 신호의 변화에 충실히 따라가지 못하는 경우, 직접적으로 신호 왜곡(Distortion)이 유발되어 신호대 잡음비(SNR) 특성이 저하되며, 수신부로 전송된 광신호가 다양한 손실로 인해 원 신호레벨이 저하되면, 수신부에서 다시 전기 신호로 변환할 때 발생하는 노이즈 성분에 의해 원 신호가 크게 영향을 받기 때문에, 이 역시 심각한 신호대 잡음비 특성이 낮아지는 결과를 가져오게 된다.

그리고, 광중계기에 있어서 진폭 성형성은 최종 출력단의 전력 증폭기에 의해 대부분의 규격이 결정되고, 이에 따라 광중계기의 전력 증폭기는 선형성이 우수한 특성을 갖는 방식으로 설계되어야 하며, 특히 선형적인 전력 증폭기가 아닌 경우, 효율이 10% 정도밖에 사용하지 못하는 문제가 발생하여 전체 시스템의 성능을 급격히 감소시키게 된다.

또한, 전력 증폭기를 포함한 모든 능동 소자는 정도의 차이는 있지만, 근본적으로 진폭 비선형성 특성을 가지므로, 선형성이 요구되는 시스템에서는 전력 증폭기의 선형 구간에서만 동작하도록 전력 증폭기의 최대 출력보다 훨씬 낮은 출력에서 시스템을 설계하거나 최대한 선형 특성이 좋은 전력 증폭기를 선정하여 사용하고 있다.

한편, 이동통신(Radio Communication)은 전자기파를 매개로 하는 전기통신으로, 송신부(TX: Transmitter)에서는 데이터를 포함한 전송 신호를 고주파 신호로 변환하고, 적절한 전력으로 증폭하여 다른 주파수의 간섭없이 전송하면, 수신부(RX: Receiver)에서는 대기중의 각종 잡음과 간섭신호 중에서 원하는 주파수 대역만을 필터링하여 수신한 후, 잡음을 최소화하면서 미약한 신호를 증폭하여 이용가능한 크기로 생성하고, 변환된 고주파 신호의 주파수를 낮추어 실제 신호를 복구해낸다.

여기서, 고정이동통신장치인 기지국(Base Station)과 중계기(Repeater)의 출력 전력(Output Power) 효율은 대략 10% 정도로 매우 낮으며, 이는 20W의 RF 신호 출력을 얻기 위해서 200W의 전력이 요구됨을 뜻하고, 나머지 200W-20W=180W는 열로 변환되어 열 방출장치에 의해 대기중으로 방출된다는 것을 의미한다.

이때, 이동통신장치 중 출력단의 출력 효율이 낮은 이유는 통신 신호의 특성상 다른 채널이나 주파수에 영향을 주지 않기 위한 특성인 인접채널누설비(ACLR: Adjacent Channel Leakage Power Ratio)를 만족해야 하기 때문이다.

도 3은 종래 기술에 따른 이동통신시스템의 출력단을 도시한 개략도이고, 도 4는 도 3의 단일 채널 출력을 출력 스펙트럼 밀도로 표시한 그래프이다.

도 3을 참조하면, 종래 기술에 따른 이동통신시스템 중 기지국 및 중계기의 출력단은 구동 증폭기(DA: Driving Amplifier)와 전력 증폭기(PA: Power Amplifier)를 포함하며, 도 4를 참조하면, 전력 증폭기의 효율은 전력 증폭기의 포화점(Saturation Point)에 근접할수록 높아지지만, 비선형 특성 영역으로 진입하게 되므로 스펙트럼 성장(Spectral Growth)으로 인해 인접채널누설비가 수용할 수 없는 상태로 훼손(Distortion)된다.

이에 따라, 이러한 회손을 최소화시키기 위해 전력 증폭기의 선형성이 확보된 영역에서 동작시키기 위해 효율을 낮추는 것이며, 이는 광통신 및 이동통신시스템에 모두 해당된다.

따라서, 추가적인 선형회로가 요구되는데, 종래에는 이러한 선형회로로 전력 증폭기의 비선형성 특성과 반대 특성을 전력 증폭기의 입력에서 사전에 가해주는 전치왜곡(Pre-Distortion) 방식과, 두 개의 루프를 이용하여 비선형 특성에 의한 불요파를 원천적으로 제거해주는 피드포워드(Feed Forward) 방식이 사용되고 있다.

그러나, 종래 기술에 따른 전치왜곡방식을 이용한 출력단의 효율은 WCDMA인 경우에 대략 15% 내지 20% 정도로 알려져 있고, 이만큼의 효율 향상도 바람직하지만 출력단의 효율이 높을수록 여러 가지의 장점을 응용한 기술이 도출될 수 있으므로, 선형성 및 인접채널누설비의 특성을 높여 출력단의 효율을 증가시킬 수 있는 기술이 요구되고 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여 안출된 것으로, 이동통신 시스템의 출력 신호가 선형성을 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 왜곡, 감쇄 및 혼변조된 이동통신 시스템의 출력신호가 보상될 수 있으며, 인접채널 누설비(ACLR)를 개선할 수 있는 이동시스템의 출력단을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 이동 통신 시스템의 출력단은, 통신시스템의 출력 신호를 피드백 받아 이를 입력신호와 합성하여 왜곡을 상쇄하여 선형화시켜 출력하는 적응형 전치 왜곡장치(Adaptive Pre-Distortor, 이하 ‘APD’라 한다.), 상기 APD에서 출력된 신호를 입력받아 일정 이득 및 전력을 가진 주파수 신호로 변환하는 구동 증폭기, 상기 구동 증폭기로부터 출력된 신호를 통과 또는 저지시켜 인접채널누설비(ACLR)를 증가시키고, 상기 주파수 신호의 일정 이득 및 전력을 가진 주파수 신호로 변환하는 소프트웨어제어 PBAR 간섭억제시스템 필터유닛(ISS FU ON ELECTRO- ACTIVE Polymers(EPA/ PBAR) FOE SOFTWARE DEFINE RADIO 이하 'ISSFU-PBAR-SDR'이라 한다.) 및 상기 ISSFU-PBAR-SDR에서 출력된 신호를 증폭하여 안테나로 출력시키는 전력증폭기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 APD는 출력 신호를 2개 이상의 신호로 분기하며, 상기 APD의 후단에, 상기 APD로부터 분기된 신호를 합성하는 가산기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 이동 통신 시스템의 출력단은, 통신시스템의 출력 신호를 피드백 받아 이를 입력신호와 합성하여 왜곡을 상쇄하여 선형화시키며, 각 채널별로 출력하는 다채널 APD(Adaptive Pre-Distortor), 상기 APD에서 채널별로 출력된 신호를 결합하는 결합기, 상기 다채널 APD에서 출력된 신호를 입력받아 일정 이득 및 전력을 가진 주파수 신호로 변환하는 구동 증폭기, 상기 구동 증폭기로부터 출력된 신호를 통과 또는 저지시켜 인접채널누설비(ACLR)를 증가시키고, 상기 주파수 신호의 일정 이득 및 전력을 가진 주파수 신호로 변환하는 ISSFU-PBAR-SDR 및 상기 ISSFU-PBAR-SDR에서 출력된 신호를 증폭하여 안테나로 출력시키는 전력증폭기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 APD는 출력 신호를 각 채널마다 2개 이상의 신호로 분기하며, 상기 APD의 후단에, 상기 APD로부터 분기된 신호를 합성시키는 가산기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가산기는 분기된 신호를 동기(In-Phase) 합성시키는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 통신 시스템의 출력단의 신호를 피드백하여 왜곡된 출력신호와 위상이 반대인 신호를 생성하여 이를 왜곡된 출력신호와 합성함으로써 통신시스템의 출력 신호가 선형성을 유지할 수 있게 할 수 있을 뿐만 아니라, 입력 신호를 분기하여 이를 다시 동기 합성함으로써 인접채널 누설비(ACLR)를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 광통신 시스템을 도시한 개략도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 광중계기를 도시한 블록도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 이동통신시스템의 출력단을 도시한 개략도이다.
도 4는 도 3의 단일 채널 출력을 출력 스펙트럼 밀도로 표시한 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 이동통신시스템의 출력단의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 다채널 APD의 동작원리를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 ISSFU-PBAR-SDR(40)의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 이동통신 출력단의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 예시도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 이동통신시스템의 출력단의 일 실시예를 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이동통신시스템의 출력단은 다채널 적응형 전치 왜곡장치(Adaptive Pre-Distortor ,이하 ‘APD’라한다.)(10), 가산기(20), 구동 증폭기(DA, 30), 간섭억제시스템 필터 뱅크(40, 이하 ‘ISSFU-PBAR-SDR’라 한다.), 전력 증폭기(PA, 50)를 포함하여 구성된다.

다채널 APD(10)는 다채널의 입력신호의 왜곡정도를 미리 예측하여 보상하여 이를 가산기(20)로 출력한다. 입력신호의 왜곡정도를 미리 예측하기 위해서는 통신시스템의 출력단 즉, 전력 증폭기(50)에서 출력되는 신호를 피드백 받아야 한다.

상기 다채널 APD는 바람직하게는 미국 SCINTERA사의 RFPAL(Adaptive RF Power Amlplifier Linearizer)인 SC1887을 사용할 수 있다.

또한 상기 다채널 APD는 WCDMA, WiMax, TD-SCDMA, CDMA2000, LTE, GSM 통신시스템의 출력단에 이용될 수 있으며, 800Mhz, 900Mhz, 1.8Ghz, 1.9Ghz 및 2.1Ghz의 모든 주파수 대역에 사용될 수 있다.

도 5에는 1종류의 통신시스템에 대한 다채널 APD의 일 실시예를 도시한 도면이다. 도 5에는 2개의 신호로 분기하여 가산기(20)로 출력된 실시예만을 도시하였으나 3개 이상의 신호로 분기하는 실시예도 가능하다.

다채널 APD(10)가 입력신호의 왜곡된 정도를 미리 예측하여 보상하기 위하여 출력단, 즉 구동 증폭기(30), ISSFU-PBAR-SDR(40), 전력 증폭기(50)를 거친 출력단의 출력 신호가 피드백되어 상기 다채널 APD(10)에 입력되어야 한다.

도 6은 본 발명에 따른 다채널 APD(10)의 동작원리를 도시한 도면이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 다채널 APD(10)는 출력단의 신호를 피드백 받아 다채널 APD(10)에 입력되는 입력신호의 왜곡 정도를 예측하고, 이를 실시간으로 보상하여 출력 신호의 특성을 개선하여 결과적으로 출력단의 효율을 개선한다.

도 6에 도시한 바와 같이, 전력 증폭기(50)의 출력이 왜곡된 경우, 다채널 APD(10)에서 왜곡된 주파수의 신호(S1)가 선형화될 수 있도록, 상기 왜곡된 주파수와 위상이 반대인 왜곡신호(S2)를 생성한 후 이를 왜곡된 신호(S1)와 합성하여 선형성을 가지도록 보상된 신호(S3)를 생성한다.

즉, 상기 다채널 APD(10)에서 상기 전력 증폭기(50)의 신호를 피드백 받아 왜곡된 주파수의 비선형 신호(S1)와 반대 위상의 비선형 신호(S2)를 생성하여 이를 왜곡 신호와 합성하여 선형성을 가지는 신호(S3)로 만드는 것이다.

가산기(20)는 상기 상기 다채널 APD(10)에서 분기되어 출력된 신호를 동기 합성하여 구동 증폭기(30)로 출력하는 것이다. 상기 다채널 APD(10)에서 2개 이상의 경로로 분기하여 다시 가산기로 동기 합성하는 이유는 인접채널 누설비 (Adjacent Channel Power Leakage Ratio, ACLR)를 개선하기 위함이다. 즉, 2개의 신호를 동기합성하면 무작위 합성한 경우에 비하여 이득이 개선되는 원리를 이용한 것이다.

상기에서 동기 합성이란 2개 이상의 출력 신호에 대하여 위상 및 주파수를 일치시켜 신호를 합성하는 것을 의미하며, 도면에는 도시하지 않았으나 지연 소자 또는 PLL회로를 상기 가산기(20) 전단에 구비하거나 지연 소자 또는 PLL회로를 상기 가산기(20) 내부에 구비하여 동기를 일치시킬 수 있다.

동기 합성은 선형화된 신호에 대하여 적용될 수 있는 중첩의 원리(Superposition Principle)를 이용하며 이에 대하여는 F.S.Crawfor,Jr.의 “Waves”3권(Mcgrawhill사, 1968년 출판)에 제시되어 있다. 즉, 중첩의 원리란 선형 신호 I(a), I(b)의 출력이 각각 Y(a), Y(b)라고 하면, I(a+b)의 출력은 Y(a+b)가 되는 원리를 말한다.

예컨데, 상기 다채널 APD(10)의 출력신호 S(1), S(2)가 각각 1mW 즉, 0dBm이고 잡음신호 N(1), N(2)가 각각 -10dBm인 신호를 동기를 일치시키지 않는 무작위 합성한 경우 합성기의 출력은 S(1)+S(2)=3dBm이고, 잡음은 N(1)+N(2)=-7dBm이므로 ACLR은 10dB가 된다.

반면, S(1) 및 S(2)를 동기 합성한 경우 S(1)+S(2)=6dBm이고, 잡음은 N(1)+N(2)=-7dBm이므로 ACLR은 13dB가 되어, 무작위 합성보다 3dB만큼 ACLR이 개선된다. 물론 상기한 실시예는 이상적인 소자를 가정한 것이며, 가산기(20)의 합성효율 및 다채널 APD(10)의 특성에 따라 달라질 수 있다.

구동 증폭기(30)는 입력된 주파수 신호를 통과 또는 저지시키고, 통과 또는 저지된 주파수 대역을 제외한 간섭 신호 및 리플을 보상하여 제거함으로써 ACLR을 증가시키고, 상기 주파수 신호의 일정이득 및 전력을 가진 주파수 신호로 변환하는 것이다.

도 5에 도시한 바와 같이 가산기(20)의 후단에 배치되어 가산기(20)에서 출력된 신호의 이득을 보상하기 위하여 구비된다. 또한, 구동 증폭기(30)는 전력 효율보다는 이득 보상을 위해 구비되며, 이는 상기 전력 증폭기(50)에 요구되는 충분한 크기의 입력 신호를 공급하기 위함이다.

ISSFU-PBAR-SDR(40)는 신호를 통과 또는 저지시켜 인접채널누설비(ACLR)를 증가시키고, 상기 주파수 신호의 일정 이득 및 전력을 가진 주파수 신호로 변환하며 작동 주파수 대역에서 삽입 손실이 낮고, 스커트, 리플 및 아이솔레이션 특성이 우수함과 동시에 부피 및 무게도 작고 가벼운 것을 특징으로 한다.

도 7은 본 발명의 ISSFU-PBAR-SDR(40)의 일 실시예를 도시한 도면이다. 이는 PBAR 구조의 공진기(46)와 스위치군(43)로 이루어진 제1 PBAR 공진기군(41)과, 제1공진기군(41)과 동일한 형상의 제2 PBAR 공진기군(42)과, 상기 제1 및 제2PBAR 공진기군 사이에 배치된 아날로그 증폭기(44)를 포함한다.

상기 제1 및 2 PBAR 공진기군(41,42)은 일정 대역의 주파수 신호를 통과 및 저지시키는 PBAR 구조의 공진기가 병열로 배치된 공진기 뱅크(46)와 상기 공진기 뱅크(46)의 각 공진기의 하나하나와 전단 또는 후단 또는 전후단에 배치되어 외부 제어 신호(SDR/CPU(45) 에 의하여 제어)에 의하여 온, 오프 되는 스위치(43-1)로 구성되며, 제1 PBAR 공진기군(41) 후단에 연결되는 아날로그 증폭기(44)는 공진기와 연결된 스위치 후단의 일괄과 연결되는 하나 또는 하나 이상(이는 본 발명의 실시자가 용량과 설계기준에 다 증 할 수 있다. 설명의 편의를 위하여 1개를 기준하여 기술합니다)의 아날로그 증폭기(44)이며 상기 아날로그 증폭기(44)의 출력단은 제2PBAR 공진기군(42)의 스위치 입력단에 연결 된다. 아울러 제2 PBAR 공진기군(42)은 아날로그 신호를 출력하게 된다.

여기서, 제1 및 제2 PBAR 공진기군(41,42)의 개별 공진기 전단, 후단, 또는 전후단에 배치되는 스위치(43-1)는 본 발명을 실시자가 설계하는 용량과 특성에 따라 전단에만 배치 또는 후단에만 배치 또는 전후단 배치 등이 선택될 수 있으며 그 선택에 따라 아날로그 증폭기(44)와의 연결은 스위치 후단과 연결되거나 공진기의 전. 후단에 연결될 수 있다.

여기서, 상기 공진기는 PBAR (polymer base bulk acoutic resonator)또는 EAP(ELECTRO- ACTIVE Polymers)공진기인 것을 특징으로 설명하였으나 이에 한정 되는 것이 아니며 본 발명의 실시자가 세라믹 등의 유전체 공진기, 세라믹 공진기, 금속제공진기 등의 분야에서 특정 주파수를 필터링하기 위하여 활용되는 공진기를 활용할 수 있음은 자명하다 할 것이다. 다만, 본 발명의 최적의 조건으로 도는 설명의 편의를 위하여 PBAR (polymer base bulk acoutic resonator) 또는 EAP(ELECTRO- ACTIVE Polymers)공진기를 중심으로 설시 하고자 한다. 즉, ISSFU-PBAR-SDR에 사용되는 공진기는 PBAR 또는 EAP타입의 공진기만을 한정 하는 것이 아니라 PBAR 또는 EAP타입 도는 금속제, 세라믹, 기타 유전체 등의 분야에서 관용화 된 공진기를 사용 할 수 있음을 말하는 것이다.

상기한 공진기 중 PBAR (polymer base bulk acoutic resonator)또는 EAP(ELECTRO- ACTIVE Polymers)공진기는 본 발명자에 의하여 등록된 기술을 활용 한 것이며 또한 본 분야에 공지된 공지 기술임으로 구체적 설명을 생략한다.

또한, 외부신호 즉 사용자의 사용조건 변화 또는 사용자가 원하는 밴드만을 필터링하기 위하여 온/오프되는 스위치(43-1)들로 이루어진 스위치군(43)은 SDR/ CPU (45)에 의하여 제어 되며 이는 통신중계기의 중앙제어부 등에 탑재되어 있는 운용 프로그램에 탑재된 소프트웨어 등에 의하여 동작되며 이의 동작은 일정 입력치에 따라 스위칭 조작 개수를 결정하여 개별스위치 조작신호를 발생할 수 있는 본 분야에서 관용적으로 활용될 수 있는 스위치 온 오프 조작 소프트웨어를 사용하여 선정하는 소프트웨어에 의하여 스위치를 조작하는 본 분야의 관용기술을 활용하는 것이다.

전력 증폭기(50)는 출력단에서 안테나(ANT)를 통해 대기중으로 방사할 신호의 전력을 증폭한다. 전술한 바와 같이 구동 증폭기(30)에서 이득을 보상하였다면, 전력 증폭기(50)에서 신호를 타측의 수신단에 전송할 만큼 높은 전력으로 증폭하게 된다.

전력 증폭기(50)는 다른 주파수 대역과 분리도가 높도록 인접채널누설비를 높였고, 다시 한번 다채널 APD(10)에서 전력 증폭기(50)의 비선형성을 제거하고자 미리 왜곡을 시킨 신호를 출력했으므로, 상기 전력 증폭기(50)는 비선형 영역에서 동작할지라도, 높은 인접채널누설비 특성을 가짐과 동시에 선형적인 특성을 출력할 수 있어 효율을 극대화시킬 수 있다.

다음은 도 5에 도시한 본 발명에 따른 이동통신의 출력단의 동작원리에 대해서 설명한다.

다채널 APD(10)은 우선 선로를 통하여 입력된 아날로그 신호를 입력받아 복수의 경로로 분기하여 이를 가산기(20)로 출력한다. 가산기를 통하여 상기 분기된 신호는 동기 합성하여 출력되며, 상기 가산기를 통하여 출력된 신호는 구동 증폭기(30)를 거쳐 높은 이득을 가지게 된다. 이 때, 분기된 신호는 크기, 주파수 및 위상이 동일한 것이 바람직하다. 상기 구동 증폭기(30)에서 출력된 신호는 ISSFU-PBAR-SDR(40)을 거치면서 작동될 대역에서 필터링 되어 인접채널누설비(ACLR)가 증가되며, 일정 이득 및 전력을 가진 주파수 신호로 변환되어, 작동될 주파수 대역에서 삽입 손실이 낮고, 스커트, 리플 및 아이솔레이션 특성이 개선되게 된다. 마지막으로, 상기 ISSFU-PBAR-SDR(40)에서 출력된 신호는 전력 증폭기(50)를 통하여 공중에 방사할 만큼의 충분한 전력 증폭을 거쳐 안테나로 방사되게 된다.

이 경우 상기 다채널 APD(10)에서 미리 왜곡된 신호에 선형성을 가져 출력 특성을 개선하기 위하여 전치왜곡을 행하게 된다. 이를 위하여 상기 다채널 APD(10)에 미리 왜곡된 신호를 주어 왜곡된 신호와 반대의 위상을 갖는 보상 신호를 발생시키기 위하여 출력단, 구동 증폭기(30), ISSFU-PBAR-SDR(40) 및 전력 증폭기(50)를 거친 출력단의 출력 신호가 피드백되어 상기 다채널 APD(10)에 입력되어야 한다.

상기 피드백된 신호는 구동 증폭기(30), ISSFU-PBAR-SDR(40) 및 전력 증폭기(50)의 여러 소자를 거쳤으므로 여러 신호간 간섭이 일어나고 손실이 발생하였으며, 혼변조 왜곡(IMD) 등의 정보를 가지고 있으므로, 상기 다채널 APD(10)에서 상기 정보에 따라 왜곡된 신호에 대한 보상 신호를 발생하여 입력 신호와 합성하여 입력 신호에 발생된 왜곡을 상쇄하여 선형성을 가지게 한다.

상기에서 혼변조(Inter-Modulation)란 시스템 내에 존재하는 능동회로에 포함된 비선형 소자(예: 트랜지스터로 이루어진 전력 증폭기(50))로 인해 발생하는 것으로서, 입력에는 없으나 출력에는 나타나는 신호 성분이며, 비선형 소자의 비선형성으로 인해 고조파 특성을 가진 비선형 출력들이 출력되게 되는 것이다.

한편, 도 8 및 도 9은 본 발명에 따른 이동통신 출력단의 다른 실시예로서 2개 이상의 통신시스템이 합성된 형태를 도시한 도면이다. 상기 도면에 따르면, 다채널 APD(10)에서 출력된 2개 이상의 통신시템의 출력 신호들이 각각 통신 시스템별로 가산기(20)에서 합성되며, 다시 결합기(20’)을 거쳐 모든 통신 시스템의 신호들이 결합되어 구동 증폭기(30), ISSFU-PBAR-SDR(40) 및 전력 증폭기(50)을 거쳐 안테나로 방출된다.

상기 도 8 및 도 9에 도시한 실시예에서도, 도 5에 도시한 실시예와 마찬가지로 전력 증폭기(50)에서 출력된 신호를 다채널 APD(10)에 피드백시켜 상기 피드백 신호와 반대 위상의 신호를 발생시켜 이와 합성하여 선형성을 가지는 신호로 만들어 출력한다. 또한, 상기 다채널 APD(10)에서 출력된 신호를 통신시스템별로 2개 이상 분기하여(S(11) 및 S(12), S(21) 및 S(22), S(31) 및 S(32), …) 이를 동기합성하여 ACLR을 개선한다.

상기에서 다채널에는 2 종류 이상의 다른 통신 방식(예컨데, W-CDMA, LTE, GSM, 등등)의 입력 신호들이 여러 채널을 통하여 각각 독립적으로 신호가 입력되는 것을 의미한다. 또한, 도 8 및 도 9에 도시한 실시에에서 다채널 APD(10A, 10B)에 입력되는 아날로그 신호는 2개 이상의 다른 통신시스템의 신호들이 광 케이블을 통하여 입력된 후 디지털-아날로그 컨버터를 거쳐 아날로그 형태로 변환된 신호를 의미한다.

한편, 상기 도 8 및 도 9의 다채널 APD(10)은 각각의 채널마다 신호를 분기하며, 가산기(20)는 각각의 채널마다 독립적으로 분기된 신호를 동기 합성하며, 다른 채널의 신호와는 합성하지 않으며, 구동 증폭기(30), ISSFU-PBAR-SDR(40) 및 전력 증폭기(50)는 다 채널 신호를 모두 처리할 수 있는 소자를 채택하는 것이 바람직하다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이 같은 특정 실시예에 만 한정되지 않으며 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

10: 다채널 APD 20: 가산기
30: 구동 증폭기 40: ISSFU-PBAR-SDR
50: 전력 증폭기

Claims (5)

1. 통신시스템의 출력 신호를 피드백 받아 이를 입력신호와 합성하여 왜곡을 상쇄하여 선형화시켜 출력하는 적응형 전치 왜곡장치(Adaptive Pre-Distortor, APD);
   상기 적응형 전치 왜곡장치 에서 출력된 신호를 입력받아 일정 이득 및 전력을 가진 주파수 신호로 변환하는 구동 증폭기;
   상기 구동 증폭기로부터 출력된 신호를 통과 또는 저지시켜 인접채널누설비(ACLR)를 증가시키고, 상기 주파수 신호의 일정 이득 및 전력을 가진 주파수 신호로 변환하는 ISSFU-PBAR-SDR;
   상기 ISSFU-PBAR-SDR에서 출력된 신호를 증폭하여 안테나로 출력시키는 전력증폭기; 및
   상기 적응형 전치 왜곡장치는 출력 신호를 2개 이상의 신호로 분기하며, 상기 적응형 전치 왜곡장치의 후단에, 상기 적응형 전치 왜곡장치로부터 분기된 신호를 합성하는 가산기를 포함하여 구성되되,
   상기 가산기는 분기된 신호를 동기(In-Phase) 합성시키는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 출력단.
2. 삭제
3. 통신시스템의 출력 신호를 피드백 받아 이를 입력신호와 합성하여 왜곡을 상쇄하여 선형화시키며, 각 채널별로 출력하는 다채널 적응형 전치 왜곡장치;
   상기 적응형 전치 왜곡장치 에서 채널별로 출력된 신호를 결합하는 결합기;
   상기 다채널 적응형 전치 왜곡장치에서 출력된 신호를 입력받아 일정 이득 및 전력을 가진 주파수 신호로 변환하는 구동 증폭기;
   상기 구동 증폭기로부터 출력된 신호를 통과 또는 저지시켜 인접채널누설비를 증가시키고, 상기 주파수 신호의 일정 이득 및 전력을 가진 주파수 신호로 변환하는 ISSFU-PBAR-SDR;
   상기 ISSFU-PBAR-SDR에서 출력된 신호를 증폭하여 안테나로 출력시키는 전력증폭기;
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 출력단.
   
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 적응형 전치 왜곡장치는 출력 신호를 각 채널마다 2개 이상의 신호로 분기하며,
   상기 적응형 전치 왜곡장치의 후단에, 상기 적응형 전치 왜곡장치로부터 분기된 신호를 합성시키는 가산기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 출력단.
5. 제4항에 있어서,
   상기 가산기는 분기된 신호를 동기(In-Phase) 합성시키는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 출력단.

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