KR101763970B1 - High efficiency, remotely reconfigurable remote radio head unit system for wireless communications - Google Patents

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숀 패트릭 스태플튼
완종 김
잉 샤오
경준 조
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달리 시스템즈 씨오. 엘티디.
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Abstract

광대역 통신 시스템에서 고효율 및 고선형성을 달성하기 위한 원격 무선 헤드 유닛(RRU)가 개시된다. 본 발명은 상기 RRU 내부의 전력 증폭기를 선형화하기 위한 적응적 디지털 사전 왜곡 방법에 기초한다. 증폭기 출력 신호의 선형성의 변화 및 비대칭적 왜곡과 같은 전력 증폭기 특성이 광대역 피드백 경로에 의하여 모니터링 되며 디지털 모듈의 적응적 알고리즘에 의하여 제어된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 의하면 상기 전력 증폭기 시스템의 메모리 효과와 함께 비선형성이 보상되며, 전력 부가 효율, 인접 채널 누설율 및 첨두 대 평균 전력비 등에서 성능도 또한 향상된다. 본 발명에 의하면, 현장에서 재구성 가능하며 다중 변조 방식(변조 방식에 무관한), 다중 반송파, 다중 주파수 대역 및 다중 채널을 지원하는 전력 증폭기 시스템이 개시된다. 따라서, 상기 원격 무선 헤드 시스템은, 베이스 스테이션, 중계기 및 실내 커버리지 시스템 등의 무선 전송 시스템에 특히 적합하다.A remote radio head unit (RRU) is disclosed for achieving high efficiency and high linearity in a broadband communication system. The present invention is based on an adaptive digital pre-distortion method for linearizing a power amplifier within the RRU. Power amplifier characteristics such as changes in linearity of the amplifier output signal and asymmetric distortion are monitored by a broadband feedback path and controlled by an adaptive algorithm of the digital module. Therefore, according to the embodiment of the present invention, the nonlinearity is compensated together with the memory effect of the power amplifier system, and the performance is also improved in the power addition efficiency, the adjacent channel leakage rate, and the peak-to-average power ratio. Disclosed herein is a power amplifier system that is reconfigurable in the field and that supports multiple modulation schemes (irrespective of modulation scheme), multicarrier, multiple frequency bands, and multiple channels. Thus, the remote wireless head system is particularly suitable for wireless transmission systems such as base stations, repeaters and indoor coverage systems.

Figure R1020127019387
Figure R1020127019387

Description

무선 통신을 위한 고효율의 원격으로 구성 가능한 원격 무선 헤드 유닛 시스템{HIGH EFFICIENCY, REMOTELY RECONFIGURABLE REMOTE RADIO HEAD UNIT SYSTEM FOR WIRELESS COMMUNICATIONS}≪ Desc / Clms Page number 1 > HIGH EFFICIENCY, REMOTELY RECONFIGURABLE REMOTE RADIO HEAD UNIT SYSTEM FOR WIRELESS COMMUNICATIONS < RTI ID = 0.0 >

{관련 출원}{RELATED APPLICATION}

본 출원은 아래 출원들의 우선권을 주장한다:This application claims the benefit of the following applications:

2009.3.31.자로 출원된 미국 특허 출원 제12/415,676호 및 이를 통한 2008.3.31.자로 출원된 미국 특허 출원 제61/041,164호; 이는 또한, 2009.4.24.자로 출원된 미국 임시 특허 출원 제61/172,642호의 우선권을 주장함;U.S. Patent Application No. 12 / 415,676, filed on March 31, 2009, and U.S. Patent Application No. 61 / 041,164, filed on March 31, 2008, It also claims priority to U.S. Provisional Patent Application No. 61 / 172,642, filed Apr. 24, 2009;

2009.10.21.자로 출원된 미국 특허 출원 제12/603,419호 및 이를 통한 2008.4.23.자로 출원된 미국 특허 출원 제12/108,507호, 및 이를 통한 2007.4.23.자로 출원된 미국 특허 출원 제60/925,577호;U.S. Patent Application No. 12 / 603,419 filed on October 21, 2009, and U.S. Patent Application No. 12 / 108,507 filed on Apr. 23, 2008, and U.S. Patent Application No. 60 / 925,577;

2008.12.8.자로 출원된 미국 특허 출원 제12/330,451호 및 이를 통한 2007.12.7.자로 출원된 미국 특허 출원 제61/012,416호;U.S. Patent Application No. 12 / 330,451, filed December 8, 2008, and U.S. Patent Application No. 61 / 012,416, filed on December 7, 2007;

2007.12.20.자로 출원된 미국 특허 출원 제11/961,969호 및 이를 통한 2006.12.26.자로 출원된 미국 특허 출원 제60/877,035호, 및 2007.4.23.자로 출원된 미국 특허 출원 제60/925,603호;U.S. Patent Application No. 11 / 961,969 filed December 20, 2007, and U.S. Patent Application No. 60 / 877,035 filed December 26, 2006, and U.S. Patent Application No. 60 / 925,603 filed on Apr. 23, 2007 ;

2008.4.23.자로 출원된 미국 특허 출원 제12/108,502호 및 이를 통한 2008.1.28.자로 출원된 미국 특허 출원 제12/021,241호, 및 이를 통한 2001.1.26.자로 출원된 미국 임시 특허 출원 제60/897,746호의 우선권을 주장함;U.S. Provisional Patent Application No. 12 / 108,502 filed on Apr. 23, 2008, and U.S. Patent Application No. 12 / 021,241 filed on Jan. 28, 2008, and U.S. Provisional Patent Application No. 60 / / 897,746;

김 완종(Wan-Jong Kim), 조 경준(Kyoung-Joon Cho), 및 숀 패트릭 스태플튼(Shawn Patrick Stapleton)이 발명자로서 지명되고, 다중 대역 광대역 전력 증폭기 디지털 사전 왜곡 시스템 및 그 방법(MULTI-BAND WIDEBAND POWER AMPLIFIER DIGITAL PREDISTORTION SYSTEM AND METHOD)이라는 명칭으로 2009.12.21.자로 출원된 미국 특허 출원 제61/288,838호.Wan-Jong Kim, Kyoung-Joon Cho and Shawn Patrick Stapleton have been named as inventors and have developed a multi-band broadband power amplifier digital pre-distortion system and its method (MULTI-BAND WIDEBAND POWER AMPLIFIER DIGITAL PREDISTORTION SYSTEM AND METHOD), filed on December 21, 2009, U.S. Patent Application No. 61 / 288,838.

츠엉쉰 왕(Chengxun Wang) 및 숀 패트릭 스태플튼(Shawn Patrick Stapleton)이 발명자로서 지명되고, 광대역 전력 증폭기를 포함하는 원격 무선 헤드 유닛 시스템 및 그 방법(REMOTE RADIO HEAD UNIT SYSTEM WITH WIDEBAND POWER AMPLIFIER AND METHOD)이라는 명칭으로 2009.12.21.자로 출원된 미국 특허 출원 제61/288,840호.Chengxun Wang and Shawn Patrick Stapleton, as inventors, have proposed a remote wireless head unit system including a broadband power amplifier and a method therefor (REMOTE RADIO HEAD UNIT SYSTEM WITH WIDEBAND POWER AMPLIFIER AND METHOD) U.S. Patent Application No. 61 / 288,840 filed on December 21, 2009.

김 완종(Wan-Jong Kim), 조 경준(Kyoung-Joon Cho), 숀 패트릭 스태플튼(Shawn Patrick Stapleton), 잉 샤오(Ying Xiao)가 발명자로서 지명되고, 변조 방식에 무관한 디지털 하이브리드 모드 전력 증폭기 시스템 및 그 방법(MODULATION AGNOSTIC DIGITAL HYBRID MODE POWER AMPLIFIER SYSTEM AND METHOD)이라는 명칭으로 2009.12.21.자로 출원된 미국 특허 출원 제61/288,844호.Wan-Jong Kim, Kyoung-Joon Cho, Shawn Patrick Stapleton, and Ying Xiao have been appointed as inventors, and a digital hybrid mode power amplifier U.S. Patent Application No. 61 / 288,844, filed on December 21, 2009, entitled MODULATION AGNOSTIC DIGITAL HYBRID MODE POWER AMPLIFIER SYSTEM AND METHOD.

김 완종(Wan-Jong Kim), 조 경준(Kyoung-Joon Cho), 숀 패트릭 스태플튼(Shawn Patrick Stapleton), 및 잉 샤오(Ying Xiao)가 발명자로서 지명되고, 무선 통신을 위한 고효율의 원격으로 구성 가능한 원격 무선 헤드 유닛 시스템 및 그 방법(HIGH EFFICIENCY, REMOTELY RECONFIGURABLE REMOTE RADIO HEAD UNIT SYSTEM AND METHOD FOR WIRELESS COMMUNICATIONS)이라는 명칭으로 2009.12.21.자로 출원된 미국 특허 출원 제61/288,847호.Wan-Jong Kim, Kyoung-Joon Cho, Shawn Patrick Stapleton, and Ying Xiao have been appointed as inventors and are highly efficient remotely configured for wireless communication. U.S. Patent Application No. 61 / 288,847, filed on December 21, 2009, entitled HIGH EFFICIENCY, REMOTELY RECONFIGURABLE REMOTE RADIO HEAD UNIT SYSTEM AND METHOD FOR WIRELESS COMMUNICATIONS.

상기 모든 출원들은 모든 목적을 위해 참조에 의하여 본 명세서의 일부로서 편입된다.
All of the above applications are incorporated herein by reference for all purposes.

본 발명은 전력 증폭기 및 원격 무선 헤드 유닛(Remote Radio Head Unit; RRU 또는 RRH)을 사용하는 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 모든 무선 관련 기능들이 메인 유닛으로부터 원격지에 배치된 소형 단일 유닛에 포함된 분산형 베이스 스테이션의 일부인 RRU에 관한 것이다. GSM, HSPA, LTE 및 WiMAX 표준 및 진보된 소프트웨어 구성 가능 방식을 따라 동작 가능한 다중 모드 무선 통신은 더욱 유연하고 에너지 효율적인 무선 네트워크 배치의 주된 특성이다. 본 발명은 또한 무선 네트워크 배치의 비용을 경제적으로 하기 위해 단일 RRU로 다중 주파수 대역을 지원할 수 있다.The present invention relates to a wireless communication system using a power amplifier and a remote radio head unit (RRU or RRH). In particular, the present invention relates to an RRU that is part of a distributed base station that is included in a small single unit where all wireless related functions are remotely located from the main unit. Multi-mode wireless communications that operate along the GSM, HSPA, LTE and WiMAX standards and advanced software configurability are the main characteristics of a more flexible and energy efficient wireless network deployment. The present invention can also support multiple frequency bands in a single RRU to economize the cost of wireless network deployment.

무선 및 이동 통신 네트워크 운영자들은 높은 데이터 트래픽 증가율을 효율적으로 관리할 수 있는 네트워크를 구축해야하는 지속적인 도전에 직면하고 있다. 최종 사용자들을 위한 이동성과 멀티미디어 콘텐츠에 대한 향상된 수준은, 새로운 서비스와 함께 광대역 및 고정 요금의 인터넷 억세스에 대한 증대된 수요 모두를 지원하는 엔드 투 엔드 네트워크(end-to-end network)를 요구하게 되었다. 또한, 네트워크 운영자들은 4G 서비스를 위한 네트워크의 가장 비용 효율적인 진화를 고려해야만 한다. 무선 및 이동 기술 표준은 최고 속도 및 셀 처리량 증가 모두에 대한 더 높은 대역폭 요건을 향해 진화하고 있다. 이들을 지원하는 최신 표준은 HSPA+, WiMAX, TD-SCDMA 및 LTE 등이다. 이러한 표준에 기초한 네트워크를 배치하기 위하여 요구되는 네트워크의 업그레이드는, 새로운 스펙트럼의 제한된 활용 가능성, 기존 스펙트럼의 레버리징 및 모든 요망되는 표준의 작동에 대한 보장 등의 균형을 맞추어야 한다. 이 모든 것은 전환 단계에서 언제나 일어나게 되며, 이러한 전환 단계는 수년에 걸친다. 도 6에 도시된 바와 같은 분산 개방형 베이스 스테이션 구조라는 개념은, 무선 억세스의 진화를 관리하기 위한 유연하고, 더 저렴하며 더 확장 가능한 모듈형 환경을 제공하기 위한 표준의 진화와 함께 진화해 왔다. 예를 들어, 상기 개방형 베이스 스테이션 구조 계획(Open Base Station Architecture Initiative; OBSAI), 공통 공공 무선 인터페이스(Common Public Radio Interface; CPRI) 및 IR 무선 표준 등은 베이스 스테이션 서버와 베이스 스테이션의 원격 무선 헤드 부분을 광 섬유에 의하여 분리시키는 표준화된 인터페이스를 도입했다.
Wireless and mobile network operators are facing the constant challenge of building networks that can efficiently manage high data traffic growth rates. The enhanced level of mobility and multimedia content for end users has required an end-to-end network that supports both increased demand for broadband and fixed-rate Internet access with new services . In addition, network operators must consider the most cost-effective evolution of networks for 4G services. Wireless and mobile technology standards are evolving toward higher bandwidth requirements for both maximum speed and increased cell throughput. The latest standards to support them are HSPA +, WiMAX, TD-SCDMA and LTE. The upgrade of the network required to deploy a network based on these standards should balance the limited availability of new spectrum, leverage of existing spectrum, and assurance of the operation of all desired standards. All of this happens all the time in the transition phase, and this transition phase takes years. The concept of a distributed open base station architecture as shown in Figure 6 has evolved with the evolution of standards to provide a flexible, cheaper and more extensible modular environment for managing the evolution of wireless access. For example, the Open Base Station Architecture Initiative (OBSAI), the Common Public Radio Interface (CPRI), and the IR wireless standard may include a remote wireless head portion of a base station server and a base station And introduced a standardized interface that is separated by optical fibers.

상기 RRU의 개념은 최신 베이스 스테이션 구조의 근본적인 부분을 구성한다. 그러나, 지금까지의 RRU는 전력 비효율적이었으며, 고비용이고, 유연하지 못한 것이었다. 그들의 열악한 DC-RF 전력 변환 특성은 커다란 기계적 하우징을 가질 것이라는 점을 확실히 했다. 서비스 공급자들로부터의 RRU에 대한 수요는 RRU 플랫폼에 대한 더욱 향상된 유연성에 대한 것이다. 표준이 진화해 감에 따라, 소프트웨어로 업그레이드 가능한 RRU에 대한 필요가 발생했다. 오늘날, RRU는 서비스 공급자들에 의하여 요구되는 유연성과 성능을 결여하고 있다. 이러한 RRU의 제한된 성능은 RF증폭기의 열악한 전력 효율성에 의하여 일부 기인한다. 따라서, 현장에서 재구성 가능한 효율적이며 유연한 RRU 구조에 대한 필요가 존재한다.
The concept of the RRU constitutes a fundamental part of the latest base station architecture. However, the RRU to date has been power inefficient, costly, and inflexible. Their poor DC-RF power conversion characteristics have ensured that they will have a large mechanical housing. The demand for RRU from service providers is about greater flexibility for the RRU platform. As standards evolved, there was a need for software upgradeable RRUs. Today, RRU lacks the flexibility and performance required by service providers. The limited performance of these RRUs is due in part to the poor power efficiency of the RF amplifier. Thus, there is a need for an efficient and flexible RRU structure that can be reconfigured in the field.

따라서, 본 발명은 상기 종래 기술의 문제점에 비추어 발명된 것으로서, 광대역 통신 시스템에의 응용을 위한 고선형성 및 고효율의 전력 증폭기에 의하여 가능하게 되는 다중 주파수 대역 RRU 시스템의 고성능 및 비용 효율적인 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. 본 발명의 명세서에 의하면, 현장에서 재구성 가능하며, 다중 변조 방식(변조 방식에 무관한), 다중 반송파, 다중 주파수 대역 및 다중 채널을 지원하는 RRU가 가능하게 된다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems of the prior art and provides a high performance and cost effective method of a multi-frequency band RRU system enabled by a high linearity and high efficiency power amplifier for application to a broadband communication system For that purpose. The specification of the present invention enables RRUs that are reconfigurable in the field, support multiple modulation schemes (irrespective of modulation scheme), multicarrier, multiple frequency bands, and multiple channels.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의하면, 상기 기술 사상은RF 전력 증폭기를 선형화하기 위한 적응적 디지털 사전 왜곡(predistortion) 방법에 기초한다. 단일 대역, 이중 대역, 다중 대역 RRU를 포함하는 본 발명의 다양한 실시예가 개시된다. 다른 실시예는 다중 밴드 다중 채널 RRU이다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 계수 적응적 알고리즘과 함께, 파고율 감소(crest factor reducton), PD, 전력 효율 부스팅(power efficiency boosting) 기술의 조합이 전력 증폭기(PA) 시스템 내에서 사용된다. 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 성능의 향상을 위하여 아날로그 직교 변조기 보상 구조(analog quadrature modulator compensation structure)도 또한 사용된다.In order to achieve the above object, according to the present invention, the technical idea is based on an adaptive digital predistortion method for linearizing an RF power amplifier. Various embodiments of the present invention are disclosed, including single-band, dual-band, multi-band RRUs. Another embodiment is a multi-band multi-channel RRU. In accordance with one embodiment of the present invention, a combination of crest factor reducton, PD, and power efficiency boosting techniques together with a coefficient adaptive algorithm is used in a power amplifier (PA) system. According to another embodiment of the present invention, an analog quadrature modulator compensation structure is also used for improving the performance.

본 발명의 일부 실시예에 의하면, 전력 증폭기 특성의 변동을 모니터할 수 있으며, 자기 적응적 알고리즘에 의하여 이를 자기 조정할 수 있다. 그러한 자기 적응적 알고리즘의 하나는 디지털 사전 왜곡 알고리즘이며, 이는 디지털 도메인에서 구현된다.According to some embodiments of the present invention, variations in power amplifier characteristics can be monitored and self-tuning by self-adaptive algorithms. One such self-adaptive algorithm is the digital predistortion algorithm, which is implemented in the digital domain.

본 발명의 응용은, 모든 무선 베이스 스테이션, 원격 무선 헤드(remote radio head), 분산형 베이스 스테이션, 분산형 안테나 시스템, 억세스 포인트, 모바일 장치 및 무선 터미널, 포터블 무선 장치 및 마이크로파 및 위성 통신과 같은 다른 무선 통신 시스템에서의 사용에 적합하다. 본 발명은 또한 원격 컴퓨팅 센터로의 이더넷 접속과 같은 링크를 통해 현장에서 업그레이드 가능하다.The application of the present invention may be applied to any wireless base station, remote radio head, distributed base station, distributed antenna system, access point, mobile device and wireless terminal, portable wireless device, and other And is suitable for use in a wireless communication system. The invention is also field upgradeable via a link, such as an Ethernet connection to a remote computing center.

본 발명의 추가적인 목적과 이점들은 첨부된 도면과 함께 이하의 상세한 설명에 의하여 더욱 명확하게 이해될 수 있다.
Further objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description when taken in conjunction with the accompanying drawings.

요약하면, 본 발명에 의한 상기RRU 시스템은 하나의 디지털 프로세서로 CFR, DPD 및 적응적 알고리즘을 구현할 수 있으며 따라서 하드웨어 자원과 처리 시간을 감소시기므로, 본 발명에 의한 상기RRU 시스템은 효율성과 선형성에 있어서 더욱 효율적으로 성능을 향상시킨다. 상기 RRU 내부의 RF 전력 증폭기의 높은 전력 효율은, 히트 싱크(heat sink)와 같은 더 적은 열 소모 메카니즘이 필요하다는 것을 의미하며, 따라서 그 기계적인 하우징의 크기와 체적을 현저히 감소시킨다. 이러한 더 작은 RRU 는, 서비스 공급자들로 하여금 필지의 부족 또는 하중의 제한, 바람의 문제나 기타 안전 문제 등으로 무겁거나 커다란 RRU가 배치될 수 없던 곳, 즉 기둥 끝, 가로등 꼭대기 등에도 RRU를 배치할 수 있도록 한다. 본 발명에 의한 RRU 시스템은 또한, 펌 웨어에 내장된 알고리즘 및 전력 효율성 향상 특성들이 언제든지 디지털 프로세서의 소프트웨어 업그레이드와 유사하게 조정될 수 있으므로, 재구성 가능하며 현장 프로그램 가능하다.In summary, the RRU system according to the present invention can implement CFR, DPD, and adaptive algorithms with one digital processor, thereby reducing hardware resources and processing time. Therefore, the RRU system according to the present invention can improve efficiency and linearity Thereby improving performance more efficiently. The high power efficiency of the RF power amplifier within the RRU means that less heat dissipation mechanism such as a heat sink is required and thus significantly reduces the size and volume of the mechanical housing. These smaller RRUs allow service providers to place RRUs in locations where heavy or large RRUs could not be deployed, such as column footprints, streetlight tops, etc., due to lack of parcels or loads, wind problems, or other safety issues. . The RRU system according to the present invention is also reconfigurable and field programmable since the algorithms and power efficiency enhancements embedded in the firmware can be adjusted at any time similar to a software upgrade of a digital processor.

게다가, 상기 RRU 시스템은, CDMA, TD-SCDMA, GSM, WCDMA, CDMA2000, 및 무선 LAN 시스템의QPSK, QAM, OFDM 등과 같은 변조 방식에 무관하다. 이것은 상기 RRU 시스템이 다중 변조 방식, 다중 반송파 및 다중 채널을 지원할 수 있다는 것을 의미한다. 상기 다중 주파수 대역의 이점은, 이동 통신 운영자들이 더 많은 가입자를 위하여 더 넓은 주파수 대역을 커버하기 위하여 더 적은 수의 RRU 를 배치할 수 있으며, 따라서 CAPEX와 OPEX를 현저히 감소시킨다는 것을 의미한다. 상기 RRU 시스템의 다른 이점은, 즉각 사용할 수 있는 필요한 기저 대역 신호를 갖고 있지 못한 리피터 또는 실내 커버리지 시스템의 PA 비선형성을 보정할 수 있다는 것을 포함한다.
In addition, the RRU system is independent of modulation schemes such as QPSK, QAM, OFDM, etc. of CDMA, TD-SCDMA, GSM, WCDMA, CDMA2000 and wireless LAN systems. This means that the RRU system can support multiple modulation schemes, multi-carrier and multiple channels. The advantage of the multiple frequency bands is that mobile operators can deploy a smaller number of RRUs to cover a wider frequency band for more subscribers, thus significantly reducing CAPEX and OPEX. Another advantage of the RRU system is that it can compensate for PA non-linearity of a repeater or indoor coverage system that does not have the necessary baseband signal available immediately.

도 1은, 원격 무선 헤드 유닛 시스템의 기본형을 도시한 블록도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 의한 다중 채널 원격 무선 헤드 유닛을 도시한 블록도이다.
도 3은, 본 발명의 원격 무선 헤드에서의 다항식 기반 사전 왜곡을 도시한 블록도이다.
도 4는, 본 발명의 원격 무선 헤드 유닛 시스템에서 자기 적응에 적용된 디지털 사전 왜곡 알고리즘의 블록도이다.
도 5는, 아날로그 변조기 보상 블록을 도시한 도면이다.
도 6은, RRU 기반 시스템 구조를 위한 다양한 잠재적인 설치 기법을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 7은, 베이스 스테이션 서버로의 광 링크를 포함하는 RRU 시스템 구조의 3섹터(three-sector) 배열을 도시한 도면이다.
도 8은, 파고율 감소 및 디지털 사전 왜곡을 포함하는 다양한 DSP 기반 기능들을 블록도 형식으로 도시한 도면이다.
도 9는, 본 발명의 일 실시예에 의한 RF 입력 신호 또는 기저 대역 변조 신호 또는 광학적 인터페이스의 어느 하나를 갖는 디지털 하이브리드 모듈(Digital Hybrid Module)을 도시한 도면이다.
도 10은, 본 발명의 다른 실시예에 의한 광학적 인터페이스를 갖는 디지털 하이브리드 모듈을 도시하는 이중 채널 원격 무선 헤드의 블록도이다.
도 11은, 본 발명의 다른 실시예에 의한 광학적 인터페이스를 갖는 디지털 하이브리드 모듈을 도시하는 다른 이중 채널 원격 무선 헤드의 블록도이다.
도 12는, 광학적 인터페이스를 갖으며, 각 전력 증폭기 출력이 상호간에 시간 정렬되어 있고, 위상 정렬되어 있으며, 진폭 정렬되어 있음을 보장하기 위한 교정 알고리즘을 더 포함하는 디지털 하이브리드 모듈을 도시하는8 채널 이중 대역 원격 무선 헤드의 블록도이다.
1 is a block diagram showing a basic form of a remote wireless head unit system.
2 is a block diagram illustrating a multi-channel remote wireless head unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating polynomial-based pre-distortion in a remote wireless head of the present invention.
4 is a block diagram of a digital pre-distortion algorithm applied to self-adaptation in the remote wireless head unit system of the present invention.
5 is a diagram showing an analog modulator compensation block.
Figure 6 conceptually illustrates various potential installation techniques for an RRU based system architecture.
7 is a three-sector arrangement of an RRU system structure including an optical link to a base station server.
8 is a block diagram depicting various DSP-based functions including crest factor reduction and digital predistortion.
9 is a diagram illustrating a digital hybrid module having either an RF input signal or a baseband modulated signal or an optical interface according to an embodiment of the present invention.
10 is a block diagram of a dual channel remote wireless head illustrating a digital hybrid module having an optical interface according to another embodiment of the present invention.
11 is a block diagram of another dual channel remote wireless head illustrating a digital hybrid module having an optical interface according to another embodiment of the present invention.
12 shows a digital hybrid module having an optical interface and further comprising a calibration algorithm to ensure that each power amplifier output is time aligned, phase aligned, and amplitude aligned with respect to one another. Band remote radio head.

{용어집}{GLOSSARY}

본 명세서에서 사용되는 약어는 다음과 같은 의미를 갖는다. 즉,Abbreviations used herein have the following meanings. In other words,

ACLR: 인접 채널 누설비(Adjacent Channel Leakage Ratio)ACLR: Adjacent Channel Leakage Ratio

ACPR: 인접 채널 전력비(Adjacent Channel Power Ratio)ACPR: Adjacent Channel Power Ratio

ADC: 아날로그-디지털 컨버터(Analog to Digital Converter)ADC: Analog-to-Digital Converter (ADC)

AQDM: 아날로그 직교 복조기(Analog Quadrature Demodulator)AQDM: Analog Quadrature Demodulator

AQM: 아날로그 직교 변조기(Analog Quadrature Modulator)AQM: Analog Quadrature Modulator

AQDMC: 아날로그 직교 복조기 보정기(Analog Quadrature Demodulator Corrector)AQDMC: Analog Quadrature Demodulator Corrector

AQMC: 아날로그 직교 변조기 보정기(Analog Quadrature Modulator Corrector)AQMC: Analog Quadrature Modulator Corrector

BPF: 대역 통과 필터(Bandpass Filter)BPF: Bandpass Filter

CDMA: 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access)CDMA: Code Division Multiple Access (CDMA)

CFR: 파고율 감소(Crest Factor Reduction)CFR: Crest Factor Reduction

DAC: 디지털-아날로그 컨버터(Digital to Analog Converter)DAC: Digital to Analog Converter

DET: 검출기(Detector)DET: Detector

DHMPA: 디지털 하이브리드 모드 전력 증폭기(Digital Hybrid Mode Power Amplifier)DHMPA: Digital Hybrid Mode Power Amplifier

DDC: 디지털 다운 컨버터(Digital Down Converter)DDC: Digital Down Converter

DNC: 다운 컨버터(Down Converter)DNC: Down Converter (Down Converter)

DPA: 도허티 전력 증폭기(Doherty Power Amplifier)DPA: Doherty Power Amplifier

DQDM: 디지털 직교 복조기(Digital Quadrature Demodulator)DQDM: Digital Quadrature Demodulator

DQM: 디지털 직교 변조기(Digital Quadrature Modulator)DQM: Digital Quadrature Modulator

DSP: 디지털 신호 처리(Digital Signal Processing)DSP: Digital Signal Processing (Digital Signal Processing)

DUC: 디지털 업 컨버터(Digital Up Converter)DUC: Digital Up Converter

EER: 포락선 제거 및 복구(Envelope Elimination and Restoration)EER: Envelope Elimination and Restoration

EF: 포락선 추종(Envelope Following)EF: Envelope Following

ET: 포락선 추적(Envelope Tracking)ET: Envelope Tracking

EVM: 오류 벡터치(Error Vector Magnitude)EVM: Error Vector Magnitude

FFLPA: 전방 귀환 선형 전력 증폭기(Feedforward Linear Power Amplifier)FFLPA: Feedforward Linear Power Amplifier

FIR: 유한 임펄스 응답(Finite Impulse Response)FIR: Finite Impulse Response

FPGA: 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(Field-Programmable Gate Array)FPGA: Field-Programmable Gate Array

GSM: 무선 이동 통신 세계화 시스템(Global System for Mobile communications)GSM: Global System for Mobile communications

l-Q: 동상/직교(ln-phase/Quadrature)l-Q: In-phase / quadrature

IF: 중간 주파수(Intermediate Frequency)IF: Intermediate Frequency

LINC: 비선형 컴포넌트를 이용한 선형 증폭(Linear Amplification using Nonlinear Components)LINC: Linear Amplification using Nonlinear Components

LO: 국지 발진기(Local Oscillator)LO: Local Oscillator

LPF: 저주파 통과 필터(Low Pass Filter)LPF: Low Pass Filter

MCPA: 다중 반송파 전력 증폭기(Multi-Carrier Power Amplifier)MCPA: Multi-Carrier Power Amplifier

MDS: 다방향 검색(Multi-Directional Search)MDS: Multi-Directional Search

OFDM: 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)

PA: 전력 증폭기(Power Amplifier)PA: Power Amplifier

PAPR: 첨두 대 평균 전력비(Peak-to-Average Power Ratio)PAPR: Peak-to-Average Power Ratio

PD: 디지털 기저 대역 사전 왜곡(Digital Baseband Predistortion)PD: Digital Baseband Predistortion

PLL: 위상 동기 루프(Phase Locked Loop)PLL: Phase Locked Loop

QAM: 직교 진폭 변조(Quadrature Amplitude Modulation)QAM: Quadrature Amplitude Modulation

QPSK: 직교 위상 편이 변조(Quadrature Phase Shift Keying)QPSK: Quadrature Phase Shift Keying (QPSK)

RF: 무선 주파수(Radio Frequency)RF: Radio Frequency

RRU: 원격 무선 헤드 유닛(Remote Radio Head Unit; 소형 원격 무선 기지국 장비)RRU: Remote radio head unit (small remote wireless base station equipment)

SAW: 표면 탄성파 필터(Surface Acoustic Wave Filter)SAW: Surface Acoustic Wave Filter

SERDES: 직병렬 변변기(Serializer/Deserializer; 직렬화기/병렬화기)SERDES: Serializer / Deserializer (Serializer / Deserializer)

UMTS: 범용 이동 통신 시스템(Universal Mobile Telecommunications System)UMTS: Universal Mobile Telecommunications System (UMTS)

UPC: 업 컨버터(Up Converter)UPC: Up Converter

WCDMA: 광대역 코드 분할 다중 접속(Wideband Code Division Multiple Access)WCDMA: Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA)

WLAN: 무선 구내 네트워크(Wireless Local Area Network)
WLAN: Wireless Local Area Network (WLAN)

본 발명은 적응적 디지털 사전 왜곡 알고리즘을 사용하는 새로운 RRU 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 디지털 및 아날로그 모듈들의 하이브리드 시스템에 관한 것이다. 상기 하이브리드 시스템의 디지털 및 아날로그 모듈들의 상호 작용은, 넓은 대역폭을 유지 또는 증가시키는 한편, 스펙트럼의 재성장을 선형화하고 PA의 전력 효율을 향상시킨다. 따라서, 본 발명은 광대역 복조 변조 반송파를 위한 더욱 높은 효율성과 더 높은 선형성을 달성한다.The present invention relates to a new RRU system using an adaptive digital predistortion algorithm. The present invention relates to a hybrid system of digital and analog modules. The interaction of the digital and analog modules of the hybrid system maintains or increases the wide bandwidth, while linearizing the regrowth of the spectrum and improving the power efficiency of the PA. Thus, the present invention achieves higher efficiency and higher linearity for a wideband demodulated modulated carrier.

도 1은, 때때로 원격 무선 헤드 유닛, 즉 RRU로 불리는 것으로서, 적어도 본 발명의 일부 실시예에서는 디지털 및 아날로그 모듈들과 피드백 경로를 포함하는 것으로 고려되는 것의 기본적인 시스템 구조를 도시하는 상위 수준의 블록도이다. 상기 디지털 모듈은, PD 알고리즘, 기타 보조 DSP 알고리즘 및 관련 디지털 회로들을 포함하는 디지털 사전 왜곡 제어기 101이다. 상기 아날로그 모듈은, 메인 전력 증폭기 102, DPA와 같은 기타 보조 아날로그 회로 및 전체 시스템의 관련 주변 아날로그 회로이다. 본 발명은, RF 변조 신호 100을 입력으로서 수신하며, 실질적으로 동일하지만 증폭된 RF 신호 103을 출력으로서 제공하며 따라서RF 입력/RF 출력이기 때문에, "블랙 박스"로서 그리고 플러그 앤 플레이 타입의 시스템으로서 동작한다. 기저 대역 입력 신호는 본 발명의 일 실시예에 따라 상기 디지털 사전 왜곡 제어기에 직접 제공될 수 있다. 광학적 입력 신호가 본 발명의 일 실시예에 따라 상기 디지털 사전 왜곡 제어기에 직접 제공될 수 있다. 상기 피드백 경로는 기본적으로 상기 출력 신호를 나타내는 신호를 상기 사전 왜곡 제어기 101로 제공한다. 본 발명은 이하에서 때때로 원격 무선 헤드 유닛(RRU)라 불린다.1 is a high-level block diagram illustrating the basic system architecture of what is sometimes referred to as a remote wireless head unit, or RRU, which is considered to include at least digital and analog modules and feedback paths in some embodiments of the present invention. to be. The digital module is a digital predistortion controller 101 that includes a PD algorithm, other auxiliary DSP algorithms, and associated digital circuits. The analog module is a main power amplifier 102, other auxiliary analog circuits such as DPA, and related peripheral analog circuits of the overall system. The present invention receives RF modulated signal 100 as an input and is substantially identical but provides an amplified RF signal 103 as an output and is therefore an RF input / RF output, thus providing a "black box" and a plug- . The baseband input signal may be provided directly to the digital predistortion controller in accordance with one embodiment of the present invention. An optical input signal may be provided directly to the digital predistortion controller in accordance with an embodiment of the present invention. The feedback path basically provides a signal to the predistortion controller 101 indicating the output signal. The present invention is hereinafter sometimes referred to as a remote wireless head unit (RRU).

도 2는 입력 신호 200이 제공되는 8 채널(또는 n 채널) RRU의 일 실시예를 블록도의 형식으로 개념적으로 도시한 도면이다. 실시예에 따라, 상기 입력 신호는 RF 변조 신호, 기저 대역 신호 또는 광학적 신호의 형식을 취할 수 있다. 상기 입력 신호 200은 복수의 채널로 공급되며, 여기서 각 채널은 각각 201, 211 및 271로 지시된 디지털 사전 왜곡(DPD) 제어기이다. 상기 DPD는 적어도 일부 실시예에서 FPGA로 구현될 수 있다. 각 채널에 있어서, 상기 DPD의 출력은 각각 연관된 PA 202, 212 및 272로 공급되며, 상기 PA의 출력 203, 213 및 273은 당해 채널의 DPD로 피드백된다.2 is a block diagram conceptually illustrating one embodiment of an 8-channel (or n-channel) RRU in which an input signal 200 is provided. According to an embodiment, the input signal may take the form of an RF modulated signal, a baseband signal or an optical signal. The input signal 200 is fed into a plurality of channels, where each channel is a digital pre-distortion (DPD) controller designated 201, 211 and 271, respectively. The DPD may be implemented in an FPGA in at least some embodiments. For each channel, the output of the DPD is fed to associated PAs 202, 212 and 272, respectively, and the outputs 203, 213 and 273 of the PA are fed back to the DPD of that channel.

도 3은 본 발명의 RRU 시스템의 다항식 기반 디지털 사전 왜곡 함수를 도시한 도면이다. 본 발명에 의한 상기 PD는 일반적으로 적응적 LUT 기반 디지털 사전 왜곡 시스템을 사용한다. 특히, 도 3에 도시된 PD와 도 9 내지 도 12를 참조하여 이하에서 설명될 실시예에 의한 PD는, 미국 특허 출원 제11/961,969호(A Method for Baseband Predistortion Linearization in Multi-Channel Wideband Communication Systems)에 개시된 적응적 알고리즘에 의하여 디지털 프로세서에서 처리된다. 상기 도 3에 도시된 RRU에 있어서의 PD는 복수의 유한 임펄스 응답(finite impulse response; FIR) 필터, 즉 FIR1 301, FIR2 303, FIR3 305 및 FIR4 307을 포함한다. 상기 PD는 또한 3제곱 생성 블록 302, 5제곱 생성 블록 304 및 7제곱 생성 블록 306을 포함한다. 상기 FIR 필터로부터의 출력 신호는 합산 블록 308에서 결합된다. 복수의 FIR 필터에 있어서의 계수들은, 기준 입력 신호와 증폭된 전력 출력 신호 사이의 에러에 기초하여 상기 디지털 사전 왜곡 알고리즘에 의하여 갱신된다.3 is a diagram illustrating a polynomial-based digital pre-distortion function of the RRU system of the present invention. The PD according to the present invention generally uses an adaptive LUT based digital pre-distortion system. Particularly, the PD shown in FIG. 3 and the PD according to the embodiment to be described below with reference to FIGS. 9 to 12 are described in U.S. Patent Application No. 11 / 961,969 (A Method for Baseband Predistortion Linearization in Multi-Channel Wideband Communication Systems ). ≪ / RTI > The PD in the RRU shown in FIG. 3 includes a plurality of finite impulse response (FIR) filters, i.e., FIR1 301, FIR2 303, FIR3 305, and FIR4 307. The PD also includes a 3-squared generating block 302, a 5-squared generating block 304 and a 7-squared generating block 306. The output signal from the FIR filter is combined in a summation block 308. The coefficients in the plurality of FIR filters are updated by the digital predistortion algorithm based on the error between the reference input signal and the amplified power output signal.

도 4는 본 발명에 의한 DPD를 포함하는 실시예의 추가적인 세부를 블록도의 형식으로 도시하며, 이하에서 더욱 상세히 설명된다. 일반적으로, 상기 입력 400은 DPD 401에 제공된다. 상기 DPD의 출력은 DAC 402로 공급되며, 그리고 나서 상기 PA 403으로 공급된다. 상기 PA의 출력으로부터의 피드백 신호는 ADC 406에 의하여 수신되며, 그의 디지털 형식은 정렬 논리 회로 405로 공급되고, 그 이후에 정렬된 신호는 DPD 추정 논리 회로 404로 제공되며, 이는 또한 상기 DPD 401로부터의 출력으로부터의 입력을 수신한다. 그 다음에 상기 DPD 추정기의 출력은 다시 상기 DPD 401로 피드백 된다.Figure 4 shows additional details of an embodiment including a DPD according to the present invention in the form of a block diagram, which will be described in more detail below. Generally, the input 400 is provided to the DPD 401. The output of the DPD is supplied to the DAC 402 and then to the PA 403. The feedback signal from the output of the PA is received by the ADC 406 and its digital form is fed to an alignment logic circuit 405 which then provides the aligned signal to the DPD estimation logic 404, Lt; / RTI > The output of the DPD estimator is then fed back to the DPD 401.

도 5는 아날로그 변조기 보상 블록을 도시한다. 입력 신호는 동상 컴포넌트(in-phase component) XI와 직교 컴포넌트(quadrature component) XQ로 분리된다. 상기 아날로그 직교 변조 보상 구조는 네 개의 실수부 필터(real filter) {g11 , g12 , g21 , g22}와 두 개의 DC 오프셋 보상 파라미터 c1, c2를 포함한다. 상기 AQM의 DC 오프셋은 상기 파라미터 c1, c2에 의하여 보상된다. 상기 AQM의 주파수 의존성은 상기 필터 {g11 , g12 , g21 , g22}에 의하여 보상된다. 상기 실수부 필터의 순서는 요구되는 보상의 수준에 의존한다. 출력 신호 YI 및 YQ는 AQM의 동상 및 직교 포트에 나타나며, 도 9를 참조하여 후술한다.Figure 5 shows an analog modulator compensation block. The input signal is separated into an in-phase component X I and a quadrature component X Q. The analog quadrature modulation compensation scheme includes four real filters {g11, g12, g21, g22} and two DC offset compensation parameters c1, c2. The DC offset of the AQM is compensated by the parameters c1, c2. The frequency dependency of the AQM is compensated by the filter {g11, g12, g21, g22}. The order of the real part filters depends on the level of compensation required. The output signals Y I and Y Q appear in the inphase and quadrature ports of the AQM and are described below with reference to FIG.

도 6은 RRU 기반 시스템 구조의 복수의 가능한 실시예를 도시하는 바, 예를 들어 베이스 스테이션 서버 600은 타워 설치형 RRU 605, 지붕 설치형 RRU 610 및/또는 벽면 설치형 RRU 615 등에 접속될 수 있다.6 illustrates a plurality of possible embodiments of an RRU based system architecture, for example the base station server 600 may be connected to a tower mounted RRU 605, a roof mounted RRU 610 and / or a wall mounted RRU 615 and the like.

도 7은 RRU 기반 시스템 구조의 3 섹터 구현의 실시예를 도시한 도면으로서, 여기에서는 특정 사이트에 대한 적정 커버리지(coverage)를 제공하기 위하여 베이스 스테이션 서버 700이 다수의 RRU 710에 광학적으로 접속되어 있다.Figure 7 illustrates an embodiment of a three sector implementation of an RRU based system architecture in which a base station server 700 is optically connected to multiple RRUs 710 to provide appropriate coverage for a particular site .

도 8은 본 발명의 일부 구현의 DSP 기능성의 실시예를 간략한 형식으로 도시한 도면이다. 입력 신호가 인터페이스 800으로 공급되며, 상기 인터페이스 800은 OBSAI, CPRI 또는 IR을 포함하는 다양한 형식을 취할 수 있다. 인입되는 신호는 디지털 업 컨버터(DUC) 805로 공급되며, 이어서 FPGA와 같은 CFR/DPD 논리 회로 810으로 공급된다. 다음으로, 상기 CFR/DPD 논리 회로 810의 출력은 DAC 815로 제공된다. 상기 DAC는 출력 신호를 상기 시스템의 아날로그 RF 부분 820으로 제공하며, 상기 아날로그 RF 부분 820은 다시 ADC 825로 피드백 신호를 제공하며, 상기 DSP 블록을 통해 입력의 형식으로 상기 CFR/DPD 및 DDC 830으로 제공된다. 상기 DDC는 상기 인터페이스 800으로 신호를 출력하며, 상기 인터페이스 800은 다시 출력을 제공할 수 있다.Figure 8 is a simplified form of an embodiment of DSP functionality of some implementations of the present invention. An input signal is supplied to interface 800, which may take a variety of forms including OBSAI, CPRI, or IR. The incoming signal is supplied to a digital up-converter (DUC) 805 and then to a CFR / DPD logic circuit 810, such as an FPGA. Next, the output of the CFR / DPD logic circuit 810 is provided to the DAC 815. The DAC provides an output signal to the analog RF portion 820 of the system, which in turn provides a feedback signal to the ADC 825 and is coupled to the CFR / DPD and DDC 830 in the form of an input via the DSP block / RTI > The DDC outputs a signal to the interface 800, and the interface 800 may again provide an output.

도 9는 RRU 시스템의 더욱 상세한 실시예를 도시하는 블록도이며, 여기에서 유사한 요소들은 유사한 지시 번호로 지시되어 있다. 도 9에 도시된 실시예는 하나의 디지털 프로세서에서의 적응적 알고리즘으로 파고율 감소(CFR)를 PD 이전에 적용함으로써, PAPR, EVM 및 ACPR을 감소시키며 메모리 효과 및 PA의 온도 변화로 인한 선형성의 변화를 보상한다. 상기 디지털 프로세서는 거의 모든 형식을 취할 수 있는데, 편의를 위하여 FPGA 구현이 예로서 도시되어 있으나 많은 실시예에서 범용 프로세서도 또한 채택 가능하다. 상기 실시예의 디지털 모듈에서 구현된 CFR은, 2008.3.31.자로 출원된 미국 특허 출원 제61/041,164호(An Efficient Peak Cancellation Method For Reducing The Peak-To- Average Power Ratio In Wideband Communication Systems)에 개시된 스케일드 반복 펄스 취소(scaled iterative pulse cancellation)에 기초하며, 그 내용은 참조에 의하여 본 명세서의 일부로 편입한다. 상기 CFR은 성능 향상을 위하여 포함된 것이므로 따라서 선택적이다. 상기 CFR은 전체적인 기능성에 영향을 미치지 않은 채로 상기 실시예로부터 제거될 수 있다.9 is a block diagram illustrating a more detailed embodiment of an RRU system, wherein like elements are designated by like reference numerals. The embodiment shown in FIG. 9 reduces the PAPR, EVM, and ACPR by applying a crest factor reduction (CFR) to the adaptive algorithm in one digital processor before the PD, and changes the linearity due to the memory effect and the temperature change of the PA Lt; / RTI > The digital processor can take almost any form, although an FPGA implementation is shown as an example for the sake of convenience, but in many embodiments a general purpose processor is also acceptable. The CFR implemented in the digital module of the above embodiment is disclosed in US patent application Ser. No. 61 / 041,164, filed on March 31, 2008, entitled " Based on scaled iterative pulse cancellation, the contents of which are incorporated herein by reference. Since the CFR is included for performance enhancement, it is therefore optional. The CFR may be removed from the embodiment without affecting the overall functionality.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 RRU 시스템을 도시하는 블록도이다. RRU 시스템은 전형적으로 세 개의 주요 블록을 포함하는데, 전력 증폭기, 기저 대역 처리 및 광학적 인터페이스가 그것이다. 상기 광학적 인터페이스는 전송/수신 모드를 위한 광학-전기 인터페이스를 포함한다. 도 9에 도시된 상기 광학적 인터페이스 901은 FPGA와 연결된다. 상기 FPGA 902는 SERDES/프레임화기(Framer)/복프레임화기(De-Framer)/제어 및 관리의 기능들을 수행한다. 상기 FPGA 902는, 파고율 감소/디지털 업 컨버팅/디지털 다운 컨버팅 및 디지털 사전 왜곡 등의 디지털 신호 처리 작업을 수행하는 다른 FPAG 903과의 인터페이스를 갖는다. 본 발명의 다른 실시예에 의하면 상기 FPGA 902 및 903은 하나의 FPGA로 통합될 수 있다. 상기 직렬화기/병렬화기(직병렬 변환기; SERDES) 모듈은 상기 광학적 모듈로부터 전기 수신기로의 고속 직렬 비트 스트림을 병렬 비트 스트림으로 변환한다. 상기 복프레임화기(De-Framer)는 상기 병렬 비트 스트림을 디코딩하고, 동상 및 직교 (I/Q) 변조를 추출하며, 이를 상기 디지털 신호 처리 모듈 903으로 전달한다. 상기 제어 및 관리 모듈은, 상기 병렬 비트 스트림으로부터의 제어 신호를 추출하고, 요청된 정보에 기초하여 작업을 수행한다. 상기 광학적 인터페이스로부터 수신된 I/Q 데이터는, 상기 디지털 업 컨버터 모듈(DUC)에서 그 주파수가 중간 주파수로 변환된다. 그 다음에, 이 복합 신호(composite signal)는, 상기 첨두 대 평균 전력비를 감소시키기 위하여 파고율 감소(CFR) 처리를 받는다. 그 다음에, 그 결과 신호는 상기 전력 증폭기 모듈 905에서 왜곡을 보상하기 위하여 사전 왜곡기에 제공된다. 상기 RRU는 전송 모드 뿐만 아니라 수신 모드에서도 동작한다. 상기 RRU는 출력 듀플렉서(duplexer)로부터 신호를 수신하고, 이 신호를 채널의 개수에 따라 Rx 경로 또는 경로들로 전달한다. 수신된 신호는 상기 수신기(도 10의Rx1 및 Rx2)에서 중간 주파수(IF)로 그 주파수가 변환된다. 상기 IF 신호는 디지털 다운 컨버터(DDC) 모듈을 사용하여 추가로 다운 컨버팅되고, 동상 및 직교 컴포넌트로 복조된다. 그 다음에, 상기 복구된 I/Q 신호는 프레임화기(Framer) 모듈/SERDES로 보내지고, 광학적 인터페이스 상으로 전송될 준비를 한다.9 is a block diagram illustrating an RRU system in accordance with an embodiment of the present invention. An RRU system typically includes three main blocks: a power amplifier, baseband processing, and an optical interface. The optical interface includes an opto-electrical interface for the transmit / receive mode. The optical interface 901 shown in FIG. 9 is connected to the FPGA. The FPGA 902 performs functions of SERDES / Framer / De-Framer / Control and Management. The FPGA 902 has an interface with another FPAG 903 that performs digital signal processing tasks such as crest factor reduction / digital upconverting / digital downconversion and digital predistortion. According to another embodiment of the present invention, the FPGAs 902 and 903 can be integrated into one FPGA. The serializer / parallelizer (SERDES) module converts a high-speed serial bitstream from the optical module to an electrical receiver into a parallel bitstream. The de-framer decodes the parallel bit stream, extracts in-phase and quadrature (I / Q) modulation, and transmits it to the digital signal processing module 903. The control and management module extracts a control signal from the parallel bit stream and performs an operation based on the requested information. The I / Q data received from the optical interface is converted to an intermediate frequency by the digital up-converter module (DUC). This composite signal is then subjected to a crest factor reduction (CFR) process to reduce the peak to average power ratio. The resulting signal is then provided to the predistorter to compensate for distortion in the power amplifier module 905. The RRU operates not only in the transmission mode but also in the reception mode. The RRU receives a signal from an output duplexer and forwards it to the Rx path or paths according to the number of channels. The received signal is converted to its intermediate frequency (IF) at the receiver (Rx1 and Rx2 in Fig. 10). The IF signal is further downconverted using a digital downconverter (DDC) module and demodulated into inphase and quadrature components. The recovered I / Q signal is then sent to the Framer module / SERDES and is ready to be transmitted over the optical interface.

도 9에 도시된 시스템은 RF의 다중 모드 또는 다중 반송파 디지털 신호를 가지며, 여기에서 입력에서는 광학적 신호이며 출력 910에서는 RF신호이다. 신호 입력의 다중 모드에 의하여 유연성이 극대화되는데, RF 입력("RF 입력 모드") 또는 기저 대역 디지털 입력("기저 대역 입력 모드") 또는 광학적 입력("광학적 입력 모드") 등이 그것이다. 도 9에 도시된 시스템은 다음의 네 개의 핵심 부분을 포함하는데, 재구성 가능한 디지털(이하, "FPGA 기반 디지털"이라 함) 모듈 915, 전력 증폭기 모듈 960, 수신기 965 및 피드백 경로 925가 그것이다.The system shown in FIG. 9 has a multi-mode or multi-carrier digital signal of RF where it is an optical signal at the input and an RF signal at the output 910. Multiple modes of signal input maximize flexibility, such as RF input ("RF input mode") or baseband digital input ("baseband input mode") or optical input ("optical input mode"). 9 includes the following four core portions: a reconfigurable digital (hereinafter referred to as "FPGA-based digital") module 915, a power amplifier module 960, a receiver 965, and a feedback path 925.

상기 FPGA 기반 디지털 부분은, 두 개의 디지털 프로세서 902 및 903(예컨대, FPGA)의 어느 하나, 디지털-아날로그 컨버터 935(DAC), 아날로그-디지털 컨버터 940(ADC), 및 위상 동기 루프(PLL) 945를 포함한다. 도 9에 도시된 시스템은 다중 입력 모드를 가지므로, 상기 디지털 프로세서는 세 개의 신호 처리 경로를 갖는다. 기저 대역 신호 입력 경로를 위하여, 상기 디지털 프로세서는 디지털 업 컨버터(DUC), CFR 및 PD를 구현한다. 광학적 입력 경로를 위하여, SERDES, 프레임화기/복프레임화기(Framer/Deframer), 디지털 업 컨버터(DUC), CFR, 및 PD가 구현된다. RF 입력 경로를 위하여, 아날로그 컨버터DUC, CFR 및 PD가 구현된다.The FPGA-based digital portion includes either a digital-to-analog converter 935 (DAC), an analog-to-digital converter 940 (ADC), and a phase locked loop (PLL) 945, either of two digital processors 902 and 903 . Since the system shown in Fig. 9 has a multiple input mode, the digital processor has three signal processing paths. For the baseband signal input path, the digital processor implements a digital upconverter (DUC), CFR and PD. For the optical input path, SERDES, Framer / Deframer, Digital Upconverter (DUC), CFR, and PD are implemented. For the RF input path, the analog converters DUC, CFR and PD are implemented.

도 9에 도시된 상기 기저 대역 입력 모드는 I-Q 신호를 포함한다. I-Q 신호로서 다중 채널로부터의 디지털 데이터 스트림이 FPGA 기반 디지털 모듈로 입력되며, 상기 DUC에 의하여 디지털 IF 신호로 디지털적으로 업 컨버팅된다. 그 다음에, 이러한 IF 신호는 신호의 PAPR을 감소시키도록 상기 CFR 블록을 통과한다. 이러한 PAPR 억제 신호는 상기 전력 증폭기의 비선형적 왜곡을 미리 보상하기 위하여 디지털적으로 사전 왜곡된다.The baseband input mode shown in FIG. 9 includes an I-Q signal. A digital data stream from multiple channels as an I-Q signal is input to the FPGA-based digital module and digitally upconverted to the digital IF signal by the DUC. This IF signal then passes through the CFR block to reduce the PAPR of the signal. This PAPR suppression signal is digitally pre-distorted to compensate for nonlinear distortion of the power amplifier in advance.

어느 한 입력 모드에서, 자체 발열, 바이어스된 네트워크 및 활성화된 장치의 주파수 의존성 등에 의한 메모리 효과는 PD에서의 적응적 알고리즘에 의하여 역시 보상된다. 상기 PD의 계수는 초고속의 ADC를 요구하는 광대역 피드백에 의하여 조정된다. 상기 사전 왜곡된 신호는 실수부 신호를 생성하기 위하여 DQM을 통과하고 그 다음에 DAC에 의하여 IF 아날로그 신호로 변환된다. 상기한 바와 같이, 모든 실시예에 있어서상기 DQM이 FPGA에 구현될 필요는 없으며 또는 전혀 구현되지 않아도 좋다. 만약 상기 DQM이 상기 FPGA에 사용되지 않았다면, 실수부 및 허수부 신호 935를 생성하기 위한 두 개의 DAC를 구비한 AQM이 구현될 수 있다. 상기 전력 증폭기의 게이트 바이어스 전압 950은 상기 적응적 알고리즘에 의하여 결정되며, 그 다음에 상기 전력 증폭기의 온도 변화에 의한 선형성의 변화를 안정화시키기 위하여 상기 DAC 935를 통해 조정된다. 상기 PLL 945는, 상기 디지털 모듈에서의 처리를 위하여, 상기 RF 출력 신호를 기저 대역으로 변환하도록 상기 피드백 부분에 대한 국지 발진기 신호를 스위프(sweep)한다.In one input mode, the memory effect due to self-heating, biased network and frequency dependence of the activated device is compensated for by the adaptive algorithm in PD as well. The coefficients of the PD are adjusted by broadband feedback requiring an extremely fast ADC. The pre-distorted signal passes through the DQM to produce a real signal and is then converted to an IF analog signal by the DAC. As noted above, in all embodiments, the DQM need not be implemented in the FPGA or may not be implemented at all. If the DQM is not used in the FPGA, an AQM with two DACs to generate real and imaginary signals 935 may be implemented. The gate bias voltage 950 of the power amplifier is determined by the adaptive algorithm and then adjusted through the DAC 935 to stabilize the change in linearity due to the temperature change of the power amplifier. The PLL 945 sweeps the local oscillator signal for the feedback portion to convert the RF output signal to baseband for processing in the digital module.

상기 전력 증폭기 부분은, 상기 FPGA 기반 디지털 모듈로부터 실수부 및 복소 신호를 수신하기 위한 AQM(도 9에 도시된 실시예에 있어서와 같이), 다단 구동 증폭기를 구비한 고전력 증폭기 및 온도 센서를 포함한다. 실시예에 따라서는, 상기 DHMPA 시스템의 효율성 성능을 향상시키기 위하여, 도허티, 포락선 제거 및 복구(Envelope Elimination and Restoration), 포락선 추적(ET), 포락선 추종(EF) 및 비선형 컴포넌트를 이용한 선형 증폭과 같은 효율 증대 기술들이 사용될 수 있다. 이러한 전략 효율성 기술들은 적의 혼합시켜 사용될 수 있으며, 상기 근본적인 RRU 시스템에 대하여 선택적인 특성들이다. 이러한 도허티 전력 증폭 기술의 하나는 2007.4.23.자 출원된 미국 임시 특허 출원 제60/925,577호(N-Way Doherty Distributed Power Amplifier)에 개시되어 있으며, 그 내용은 참조에 의하여 본 명세서의 일부로서 편입한다. 상기 증폭기의 선형성 성능을 안정화하기 위하여, 상기 온도 센서에 의하여 상기 증폭기의 온도가 모니터링되고, 상기 FPGA 기반 디지털 부분에 의하여 상기 증폭기의 게이트 바이어스가 제어된다.The power amplifier portion includes an AQM (as in the embodiment shown in FIG. 9) for receiving real and complex signals from the FPGA-based digital module, a high power amplifier with a multi-stage drive amplifier, and a temperature sensor . Depending on the embodiment, to improve the efficiency performance of the DHMPA system, it may be desirable to use other techniques such as Doherty, Envelope Elimination and Restoration, envelope tracking (ET), envelope tracking (EF), and linear amplification using nonlinear components Efficiency enhancement techniques can be used. These strategic efficiency techniques can be used in combination with the enemy, and are optional characteristics for the underlying RRU system. One such Doherty power amplification technique is disclosed in U.S. Provisional Patent Application No. 60 / 925,577 filed Apr. 23, 2007 (N-Way Doherty Distributed Power Amplifier), which is hereby incorporated by reference do. In order to stabilize the linearity performance of the amplifier, the temperature of the amplifier is monitored by the temperature sensor, and the gate bias of the amplifier is controlled by the FPGA-based digital part.

상기 피드백 부분은 방향성 결합기, 저주파 통과 필터(LPF), 이득 증폭기 및 대역 통과 필터(BPF)를 포함한다. 실시예에 따라, 이러한 아날로그 컴포넌트들은 다른 아날로그 컴포넌트들과 적의 혼합시켜 사용될 수 있다. 상기 증폭기의 RF출력 신호의 일부는 상기 방향성 결합기에 의하여 그 샘플이 채집되며, 그리고 나서 혼합기의 국지 발진 신호에 의하여 IF 아날로그 신호로 다운 컨버팅된다. 상기 IF 아날로그 신호는 상기 LPF, 이득 증폭기 및 대역외 왜곡을 포획할 수 있는 BPF를 통과한다. 상기 BPF의 출력은, 출력 전력 수준 및 메모리 효과에 의한 비대칭적 왜곡에 따라 상기 PD의 동적 파라미터를 결정하기 위하여 상기 FPGA 기반 디지털 모듈의 ADC로 입력된다. 또한, 선형성의 변화를 계산하고 이어서 상기 PA의 게이트 바이어스 전압을 조정하기 위하여 온도 역시 상기 DET 970에 의하여 검출된다. 상기 PD 알고리즘과 자기 적응적 피드백 알고리즘의 더욱 상세한 사항은, 다항식 기반 사전 왜곡 알고리즘을 도시하는 도 3과, 본 발명의 일부 실시예들에서 사용될 수 있는 주요 적응적 사전 왜곡기 블록을 도시하는 도 4를 참조하여 이해될 수 있다.The feedback portion includes a directional coupler, a low pass filter (LPF), a gain amplifier, and a band pass filter (BPF). Depending on the embodiment, these analog components may be used in combination with other analog components. A portion of the RF output signal of the amplifier is sampled by the directional coupler and then downconverted to an IF analog signal by a local oscillator signal of the mixer. The IF analog signal passes through the LPF, a gain amplifier, and a BPF capable of capturing out-of-band distortion. The output of the BPF is input to the ADC of the FPGA-based digital module to determine the dynamic parameters of the PD according to the output power level and the asymmetric distortion due to the memory effect. The temperature is also detected by the DET 970 to calculate the change in linearity and subsequently adjust the gate bias voltage of the PA. More details of the PD algorithm and the self-adaptive feedback algorithm are shown in FIG. 3, which illustrates a polynomial-based predistortion algorithm, and FIG. 4, which illustrates a main adaptive predistortion block that may be used in some embodiments of the present invention. As shown in FIG.

WiMAX 또는 기타 OFMD 기반 방식과 같은 광대역 무선 억세스에 요구되는 엄격한 EVM(EVM < 2.5%)의 경우에는, 상기 FPGA 기반 디지털 파트의 CFR은 상기 엄격한 EVM 규격을 충족시키기 위하여 상기 PAPR의 단지 작은 감소만을 달성할 수 있다. 일반적인 환경에서, 이것은 상기 CFR의 전력 효율성 향상 능력이 제한된다는 것을 의미한다. 본 발명의 일부 실시예에 의하면, 클리핑 에러 복구 경로(Clipping Error Restoration Path) 907의 사용에 의하여CFR로부터의 인입 대역 왜곡을 보상함으로써, 그러한 엄격한 EVM 환경에서 상기 RRU 시스템 전력 효율성을 최대화하는 신규한 기술이 포함되어 있다. 상기한 바와 같이, 상기 클리핑 에러 복구 경로는, 상기 FPGA 기반 디지털 부분에 추가적인 DAC와 상기 전력 증폭기 부분에 여분의 UPC를 포함한다. 상기 클리핑 에러 복구 경로는 상기 전력 증폭기의 출력에서의 CFR로부터 귀결되는 인입 대역 왜곡의 보상을 가능하게 한다. 또한, 상기 메인 경로 및 클리핑 에러 복구 경로 사이의 어떠한 지연 부정합도 상기 FPGA의 디지털 지연을 사용하여 정렬될 수 있다.In the case of a strict EVM (EVM <2.5%) required for broadband wireless access such as WiMAX or other OFMD based approaches, the CFR of the FPGA-based digital part only achieves only a small reduction of the PAPR to meet the stringent EVM specification can do. In a typical environment, this means that the power efficiency enhancement capability of the CFR is limited. According to some embodiments of the present invention, a novel technique to maximize the RRU system power efficiency in such a rigorous EVM environment by compensating for incoming band distortion from the CFR by use of a Clipping Error Restoration Path 907 . As described above, the clipping error recovery path includes an additional DAC in the FPGA-based digital portion and an extra UPC in the power amplifier portion. The clipping error recovery path enables compensation of incoming band distortion resulting from CFR at the output of the power amplifier. In addition, any delay mismatch between the main path and the clipping error recovery path may be arranged using the digital delay of the FPGA.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의하여 AQM을 구비한 RRU 시스템을 도시하고 있으나, 도 9에 도시된 시스템은 CFR, PD및 아날로그 직교 변조기 보정기(AQMC)를 내부에 구비한 디지털 프로세서도 역시 포함할 수 있다.9 shows an RRU system with AQM according to another embodiment of the present invention, but the system shown in FIG. 9 also includes a digital processor having CFR, PD, and analog quadrature modulator corrector (AQMC) therein can do.

또한, 도 9에 도시된 시스템은 AQM 및 AQM 기반 클리핑 에러 복구 경로를 구비하도록 다르게 구성될 수도 있다. 이러한 구성에 의하면, 상기 클리핑 에러 복구 경로는, FPGA 기반 디지털 부분에 두 개의 DAC와 전력 증폭기 부분에 UPC에 대신하여 AQM을 포함하도록 구성될 수 있다.In addition, the system shown in FIG. 9 may be configured differently to provide AQM and AQM based clipping error recovery paths. With this arrangement, the clipping error recovery path can be configured to include two DACs in the FPGA-based digital portion and an AQM in place of the UPC in the power amplifier portion.

도 10은, AQM1 1010 및 AQM2 1015로부터 제공되는 서로 다른 두 개의 대역을 각각 위한 두 개의 전력 증폭기 1000 및 1005를 구비한 이중 채널 RRU를 도시한 블록도이다. 듀플렉서 1020가 상기 두 개의 전력 증폭기의 출력을 결합하기 위하여 사용되며, 결합된 출력은 안테나(도시되지 않음)로 제공된다. 시분할 동기식 코드 분할 다중 접속(Time Division Synchronous Code Division Multiple Access; TD-SCDMA) 변조에서와 같이, 수신된 신호로부터 전송 신호를 격리하기 위하여 스위치 1025 및 1030이 사용된다. PA 1000 및 1005의 출력으로부터 유도된 피드백 신호 1035 및 1040은 추가적인 스위치 1045로 제공되며, 상기 스위치 1045는 단 하나의 FPGA 1050으로 각 PA의 피드백 교정을 가능하게 하기 위하여 적합한 시점에 토글(toggle)된다. 도시된 실시예에 의하면, 상기 FPGA 1050은 두 개의 블록, 즉 SERDES, 프레임화기/복프레임화기 및 CMA 1055와, DDC1/CFR1/PDC1/DUC1 및 DDC2/CFR2/PDC2/DUC2를 포함하는 블록 1060을 포함하며, 상기 블록 1060은 관련된 스위치들의 스위칭 타이밍을 제어한다. 상기 피드백 신호 1035 및 1040은 먼저 가산기 1065를 통해 상기 블록 1060으로 피드백되며, 상기 가산기 1065에서 상기 신호들은 위상 동기 루프 신호 1070와 결합되고, 그 다음에 대역 통과 필터 1075, 저주파 통과 필터 1080 및 ADC 1085를 통과한다. 또한, PA 1000 및 1005로부터의 온도 센서 신호는 토글 스위치 1090과 검출기 1095를 통해 상기 블록 1060으로 피드백되어, 상기 사전 왜곡 계수가 온도 보상을 포함할 수 있게 한다. 상기 스위치 1045 및 1090의 토글 동작은, 상기 각 PA의 출력 및 온도 신호가 적합한 시간에 블록 1060으로 제공될 것을 보장하도록 동기화된다. 상기 RRU의 다른 실시예에 의하면 다중 주파수 대역으로 그 응용 범위가 확장된다. 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 다중 주파수 대역(즉, 두 개 또는 그 이상의 대역) 구현으로서 추가적인 채널을 구비한 전력 증폭기들이 병렬로 포함된다. 추가적인 전력 증폭기의 출력은 N 대 1 듀플렉서에서 결합되어 단일 안테나로 공급되는데, 다른 실시예에서는 다중 안테나도 사용될 수 있다. 다중 주파수 대역 RRU의 다른 실시예에 의하면, 두 개 또는 그 이상의 주파수 대역이 하나 또는 그 이상의 전력 증폭기에 결합된다.10 is a block diagram illustrating a dual channel RRU with two power amplifiers 1000 and 1005 for two different bands provided from AQM1 1010 and AQM2 1015, respectively. A duplexer 1020 is used to combine the outputs of the two power amplifiers, and the combined output is provided to an antenna (not shown). Switches 1025 and 1030 are used to isolate the transmitted signal from the received signal, such as in Time Division Synchronous Code Division Multiple Access (TD-SCDMA) modulation. Feedback signals 1035 and 1040 derived from the outputs of PA 1000 and 1005 are provided to an additional switch 1045 which is toggled at an appropriate time to enable feedback correction of each PA to a single FPGA 1050 . According to the illustrated embodiment, the FPGA 1050 includes a block 1060 comprising two blocks: a SERDES, a framer / combiner and a CMA 1055, and DDC1 / CFR1 / PDC1 / DUC1 and DDC2 / CFR2 / PDC2 / And block 1060 controls the switching timing of the associated switches. The feedback signals 1035 and 1040 are first fed back to the block 1060 via an adder 1065 where the signals are combined with a phase locked loop signal 1070 followed by a band pass filter 1075, a low pass filter 1080 and an ADC 1085 . In addition, temperature sensor signals from PA 1000 and 1005 are fed back to block 1060 via toggle switch 1090 and detector 1095, allowing the pre-distortion coefficients to include temperature compensation. The toggle operation of the switches 1045 and 1090 is synchronized to ensure that the output and temperature signal of each PA is provided to the block 1060 at the appropriate time. According to another embodiment of the RRU, the application range extends to multiple frequency bands. According to another embodiment of the present invention, power amplifiers with additional channels are included in parallel as an implementation of multiple frequency bands (i.e., two or more bands). The output of the additional power amplifier is coupled in a N-to-1 duplexer to a single antenna, although multiple antennas may be used in other embodiments. According to another embodiment of a multi-frequency band RRU, two or more frequency bands are coupled to one or more power amplifiers.

도 11은 이중 채널 RRU의 다른 실시예를 도시한 블록도이다. 본 실시예에 의하면, 수신 스위치(Rx switch) 1105 및 1110이 서큘레이터(circulator) 1115 및 1120의 제3 포트에 배치되어 PA 출력과 듀플렉서 1020 사이의 삽입 손실을 감소시킨다. 도 11의 나머지 부분은 도 10과 실질적으로 동일하므로 그 상세는 생략한다.11 is a block diagram illustrating another embodiment of a dual channel RRU. According to this embodiment, receive switches (Rx switches) 1105 and 1110 are disposed in the third ports of the circulators 1115 and 1120 to reduce the insertion loss between the PA output and the duplexer 1020. The remaining part of FIG. 11 is substantially the same as FIG. 10, and therefore its details are omitted.

도 12는 8 채널 이중 대역 RRU의 실시예를 도시한 블록도이다. 본 실시예에 의하면, 각 PA 1000A 내지 1000H 및 1005A 내지 1000H에 대한 피드백 경로는, 각각 관련된 서큘레이터 1210A 내지 1210H 및 1215A 내지 1215H를 통해 관련된 PA의 배열로부터 피드백 신호를 수신하는 수신기 체인 및 광대역 포획 체인(각각1200A 내지1200H 및 1205A 내지 1205H로 지시됨)을 포함한다. 상기 수신기 체인은 상기 RRU가 수신 모드로 전환되었을 때 사용되며, 도 11에 도시된 수신(Rx) 경로에 대응된다. 상기 광대역 포획 체인은 상기 전력 증폭기의 광대역 왜곡을 포획하기 위하여 사용되며, 도 11에 도시된 피드백 교정 경로에 대응된다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 채널 교정 알고리즘은 각 전력 증폭기 출력이 시간, 위상 및 진폭에 있어서 상호간에 정렬되어 있음을 보장하기 위하여 구현된다.
12 is a block diagram illustrating an embodiment of an 8-channel dual-band RRU. According to the present embodiment, the feedback path for each PA 1000A through 1000H and 1005A through 1000H includes a receiver chain that receives a feedback signal from an associated array of PAs via respective associated circulators 1210A through 1210H and 1215A through 1215H, (Indicated as 1200A to 1200H and 1205A to 1205H, respectively). The receiver chain is used when the RRU is switched to the reception mode, and corresponds to the reception (Rx) path shown in FIG. The wideband capture chain is used to capture the wideband distortion of the power amplifier and corresponds to the feedback correction path shown in FIG. According to one embodiment of the present invention, the channel calibration algorithm is implemented to ensure that each power amplifier output is aligned with respect to time, phase and amplitude.

디지털 사전 왜곡기 알고리즘(Digital predistortion algorithm ( DigitalDigital PredistorterPredistorter AlgorithmAlgorithm ))

디지털 사전 왜곡(DPD)은 전력 증폭기(PA)를 선형화하는 기술이다. 도 1은 선형 디지털 사전 왜곡 PA의 블록도를 도시한다. 상기 DPD 블록에 있어서, 메모리 다항식 모델이 사전 왜곡 함수로서 사용된다(도 3 참조).Digital predistortion (DPD) is a technique for linearizing a power amplifier (PA). Figure 1 shows a block diagram of a linear digital predistortion PA. In the DPD block, a memory polynomial model is used as a predistortion function (see FIG. 3).

Figure 112012058352864-pct00001
Figure 112012058352864-pct00001

여기서, aij는 DPD 계수이다.
Where aij is the DPD coefficient.

상기 DPD 추정기 블록에서, 상기 DPD 계수 aij를 발견하기 위하여 적어도 최소 자승 알고리즘(least square algorithm)이 사용되고, 이어서 그들을 DPD 블록으로 전송한다. 상기 주요 DPD 블록은 도 4에 도시되어 있다.
In the DPD estimator block, at least a least square algorithm is used to find the DPD coefficients a ij and then sends them to the DPD block. The main DPD block is shown in FIG.

지연 추정 알고리즘(Delay estimation algorithm DelayDelay EstimationEstimation AlgorithmAlgorithm ):):

상기 DPD 추정기는, 상기 DPD 계수를 발견하기 위하여 x(n)과 그 대응 피드백 신호 y(n - Δd)를 비교한다. 여기서, Δd는 피드백 경로의 지연이다. 각 PA에 대하여 피드백 경로 지연이 서로 다르므로, 이 지연은 신호가 상기 계수 추정에 도달하기 전에 식별되어야 한다. 이러한 설계에 의하면, 상기 전송 x(n)의 진폭차 상관 함수(amplitude difference correlation function)과 피드백 데이터 y(n)이 상기 피드백 경로 지연을 발견하기 위하여 적용된다. 상기 상관은 다음 식으로 주어진다. 즉,The DPD estimator compares x (n) with its corresponding feedback signal y (n -? D) to find the DPD coefficient. Here,? D is the delay of the feedback path. Since the feedback path delays are different for each PA, this delay must be identified before the signal reaches the coefficient estimate. According to this design, the amplitude difference correlation function of the transmission x (n) and the feedback data y (n) are applied to find the feedback path delay. The correlation is given by the following equation. In other words,

Figure 112012058352864-pct00002
Figure 112012058352864-pct00002

상기 상관 C(m)을 최대화하는 지연 n이 피드백 경로 지연이다.The delay n maximizing the correlation C (m) is the feedback path delay.

상기 피드백 경로가 아날로그 회로들을 통과하므로, 상기 전송 및 피드백 경로 사이의 지연은 부분 샘플 지연(fractional sample delay)일 수 있다. 신호를 더욱 정확하게 동기화하기 위하여 분수 지연 추정이 필요하다. 설계를 단순화하기 위하여 본 설계에서는 단지 1/2 샘플 지연(halp-sample delay)만이 고려되고 있으나, 더 작은 분수 지연도 사용될 수 있다.As the feedback path passes through the analog circuits, the delay between the transmission and feedback paths may be a fractional sample delay. Fractional delay estimation is needed to more accurately synchronize the signal. To simplify the design, only half-sample delay is considered in this design, but smaller fractional delays can be used.

상기 1/2 샘플 지연 데이터를 얻기 위해서는 업샘플링(upsampling) 접근법이 일반적인 방법이지만, 상기 설계에서는 FPGA의 매우 높은 샘플링 주파수를 피하기 위하여, 보간 방법이 사용되었다. 정수 지연 및 분수 지연을 갖는 데이터는 병렬로 전송된다. 분수 지연에 대한 보간 함수는 다음과 같다. 즉,An upsampling approach is commonly used to obtain the 1/2 sample delay data, but in this design an interpolation method is used to avoid the very high sampling frequency of the FPGA. Data with integer delays and fractional delays are transmitted in parallel. The interpolation function for fractional delay is as follows. In other words,

Figure 112012058352864-pct00003
Figure 112012058352864-pct00003

여기서ci는 가중치 계수이다.Where c i is a weighting factor.

상기 분수 지연 경로가 선택될 것인지 정수 지연 경로가 선택될 것인지는 진폭차 상관의 결과에 달려있다. 만약 상관 결과가 홀수이면 상기 정수 경로가 선택될 것이며, 그렇지 않으면 분수 지연 경로가 선택될 것이다.
Whether the fractional delay path or the integer delay path is selected depends on the result of the amplitude difference correlation. If the correlation result is odd, the integer path will be selected, otherwise the fractional delay path will be selected.

위상 오프셋 추정 및 보정 알고리즘(Phase Offset Estimation and Calibration Algorithm PhasePhase offsetoffset EstimationEstimation andand Correction  Correction AlgorithmAlgorithm ):):

전송 신호와 피드백 신호 사이의위상 오프셋이 회로에 존재한다. 상기 DPD 계수 추정의 더 양호하고 더 빠른 수렴을 위해서, 이러한 위상 오프셋은 제거되어야 한다.There is a phase offset between the transmission signal and the feedback signal in the circuit. For better and faster convergence of the DPD coefficient estimate, this phase offset should be eliminated.

상기 전송 신호 x(n) 및 피드백 신호 y(n)은 다음 식으로 표현될 수 있다. 즉,The transmission signal x (n) and the feedback signal y (n) can be expressed by the following equations. In other words,

Figure 112012058352864-pct00004
Figure 112012058352864-pct00004

상기 위상 오프셋 ej (θx - θy)은 다음 식으로 계산될 수 있다.The phase offset e j (? X -? Y ) can be calculated by the following equation.

Figure 112012058352864-pct00005
Figure 112012058352864-pct00005

그러므로, 상기 전송 및 피드백 경로 사이의 위상 오프셋은 다음과 같다.Therefore, the phase offset between the transmission and feedback paths is as follows.

Figure 112012058352864-pct00006
Figure 112012058352864-pct00006

위상 오프셋이 제거된 피드백 신호는 다음 식으로 계산될 수 있다. 즉The feedback signal from which the phase offset is removed can be calculated by the following equation. In other words

Figure 112012058352864-pct00007
Figure 112012058352864-pct00007

크기 보정(Size correction ( MagnitudeMagnitude correctioncorrection ):):

PA의 이득은 미소하게 변화하기 때문에, 이득 부정합에 의한 에러를 피하기 위하여 상기 피드백 이득이 보정되어야 한다. 상기 피드백 신호는 다음 함수에 의하여 보정된다.Since the gain of PA changes slightly, the feedback gain must be corrected to avoid errors due to gain mismatch. The feedback signal is corrected by the following function.

Figure 112012058352864-pct00008
Figure 112012058352864-pct00008

N의 선택은 원하는 정확도에 의존한다.
The choice of N depends on the desired accuracy.

QRQR __ RLSRLS 적응적Adaptive 알고리즘( algorithm( QRQR __ RLSRLS AdaptiveAdaptive AlgorithmAlgorithm ):):

DPD 계수 추정을 위한 최소 자승 해는 다음 식으로 표현된다. 즉,The least squares solution for DPD coefficient estimation is expressed by the following equation. In other words,

Figure 112012058352864-pct00009
Figure 112012058352864-pct00009

hk = x(n - i)|x(n - i)|j, wk = aij으로 정의한다(여기서, k = (i - 1)N + j이다). 상기 최소 자승식은 다음과 같이 표현된다.h k = x (n - i) | x (n - i) | j , w k = a ij , where k = (i - 1) N + j. The least squares expression is expressed as:

Figure 112012058352864-pct00010
Figure 112012058352864-pct00010

본 설계에서, 이 문제를 해결하기 위하여 QR-RLS 알고리즘(Haykin, 1996 참조)이 구현되었다. 상기 QR_RLS 알고리즘의 수식은 다음과 같다. 즉,In this design, the QR-RLS algorithm (Haykin, 1996) was implemented to solve this problem. The formula of the QR_RLS algorithm is as follows. In other words,

Figure 112012058352864-pct00011
Figure 112012058352864-pct00011

여기서, φi는 대각 행렬이며, qi는 벡터이다.Here, φ i is a diagonal matrix, and q i is a vector.

상기 QR_RLS 알고리즘은 유니터리 변환(unitary transformation)을 통해 그의 (i-1)번째 모멘트로부터 다음과 같은 i번째 모멘트φi및 qi를 얻는다. 즉,QR_RLS the algorithm to obtain a unitary transformation (unitary transformation) through the following: the i-th moment φ i and q i, such as from his (i-1) th moment. In other words,

Figure 112012058352864-pct00012
Figure 112012058352864-pct00012

여기서, θi는 유니터리 변환의 유니터리 행렬이다.Here,? I is a unitary matrix of unitary transform.

QR_RLS 알고리즘을 FPGA에 더욱 효율적으로 적용하기 위하여, 제곱근이 없는 기븐스 회전법(Givens rotation)이 상기 유니터리 변환 프로세스에 적용된다(E.N. Frantzeskakis, 1994 참조).To more efficiently apply the QR_RLS algorithm to the FPGA, a Givens rotation without square root is applied to the unitary transformation process (see E. N. Frantzeskakis, 1994).

Figure 112012058352864-pct00013
Figure 112012058352864-pct00013

RLS 알고리즘에 있어서, 상기 i번째 모멘트는 다음과 같이 전개된다. 즉,In the RLS algorithm, the i-th moment is developed as follows. In other words,

Figure 112012058352864-pct00014
Figure 112012058352864-pct00014

wi는 다음 식의 해를 구함으로써 얻을 수 있다. 즉,w i can be obtained by solving the following equation. In other words,

Figure 112012058352864-pct00015
Figure 112012058352864-pct00015

반복적인 프로세스에 있어서, 데이터 블록(본 설계에 있어서는 하나의 블록에 4096 데이터가 존재한다.)이 메모리에 저장되며, 상기 알고리즘은 상기 DPD 계수를 추정하기 위하여 메모리의 모든 데이터를 사용한다. 상기 DPD 성능을 더욱 안정되게 하기 위하여, 상기 DPD 계수는 한 블록의 데이터가 처리된 후에만 갱신된다. 상기 행렬 A는 다음 반복 처리에서 사용될 것이며, 이로 인해 더욱 빨리 수렴될 것이다.In the iterative process, a data block (in this design, there are 4096 data in one block) is stored in memory, which uses all the data in the memory to estimate the DPD coefficients. To make the DPD performance more stable, the DPD coefficients are only updated after one block of data has been processed. The matrix A will be used in the next iteration and will therefore converge faster.

상기 DPD의 성능이 안정적임을 확실히 하기 위하여, 상기 DPD 계수를 갱신할 때 다음과 같은 가중치 요소 f가 사용된다. 즉,In order to ensure that the performance of the DPD is stable, the following weighting factor f is used when updating the DPD coefficient. In other words,

Figure 112012058352864-pct00016
Figure 112012058352864-pct00016

상기 DPD 계수 추정기는 QR_RLS 알고리즘을 사용하여 계수 wi를 계산한다. 이러한 wi는 상기 PA를 선형화하기 위하여 상기 DPD 블록으로 복사된다.
The DPD coefficient estimator computes the coefficient w i using the QR_RLS algorithm. This w i is copied to the DPD block to linearize the PA.

채널 교정 알고리즘(Channel Calibration Algorithm ( ChannelChannel CalibrationCalibration AlgorithmAlgorithm ))

도 12에 도시된 상기 8 채널 RRU 는, PA 1000A 내지 1000H 및 1005A 내지 1005H로 도시된 16개의 서로 다른 전력 증폭기를 포함한다. 상기 전력 증폭기의 절반은 하나의 대역을 위하여, 나머지는 두번째 대역을 위하여 설계되었다. 이하에서, 상기 대역들은 대역 A와 대역 B로 불리며, 서로 다른 두 개의 주파수를 점한다. 상기 8 채널 RRU는 8 개의 안테나 1220A 내지 1220H를 포함하며, 두 대역 모두 각 안테나 상에 존재한다. 성능을 최대화하기 위하여, 각 전력 증폭기의 출력 신호는 시간, 위상 및 진폭에 있어서 상호간에 정렬될 필요가 있다. 상기 안테나 교정 알고리즘은 다음과 같은 세 개의 서로 다른 접근 방법을 포함한다. 즉, 1) 파일롯 톤(Pilot Tone)이 각각의 PA로 주입된다; 2) 기준 변조 신호가 각 PA를 통해 전송된다; 또는 3) 실시간 I/Q 데이터가 기준 신호로서 사용된다. 상기 파일롯 톤 접근법은, 추적되는 단일 반송파 IF 톤을 피드백 교정 경로 또는 개별 PA의 수신기로 주입한다. 대역 A의 각 전송 경로는 시간, 위상 및 진폭에 있어서 상호간에 정렬되며, 대역 B에 대하여도 마찬가지이다. 기준 변조 접근법은, 대역 A의 PA의 각각을 통해 전송되는 저장된 복소 변조 신호를 사용하며, 대역 B에 대하여도 마찬가지이다. 그리고 나서, 상기 전송기들은 시간, 위상 및 진폭에 있어서 상호간에 정렬된다. 상기 피드백 교정 경로 또는 개별 수신기의 어느 한 쪽은 상기 PA 출력 신호를 획득하는 데에 사용될 수 있다. 상기 실시간 접근법은 실시간으로 전송되는 신호에 대하여 동작한다. 이 접근법은 각 PA 출력을 상호간에 동기화하기 위하여 DPD 시간 정렬, 위상 및 크기 오프셋 정보를 이용한다.The 8-channel RRU shown in FIG. 12 includes sixteen different power amplifiers, shown as PA 1000A through 1000H and 1005A through 1005H. Half of the power amplifier is designed for one band and the remainder is designed for the second band. Hereinafter, these bands are referred to as band A and band B, and they point to two different frequencies. The 8-channel RRU includes eight antennas 1220A through 1220H, both of which are on each antenna. In order to maximize performance, the output signals of each power amplifier need to be aligned with respect to time, phase and amplitude. The antenna calibration algorithm includes the following three different approaches. 1) a Pilot Tone is injected into each PA; 2) a reference modulated signal is transmitted through each PA; Or 3) real-time I / Q data is used as a reference signal. The pilot tone approach injects the tracked single carrier IF tones into a receiver of a feedback correction path or an individual PA. Each transmission path of band A is aligned with respect to time, phase and amplitude, and so is band B as well. The reference modulation approach uses the stored complex modulated signal transmitted over each of the PAs in band A, and so on for band B as well. The transmitters are then aligned with respect to time, phase and amplitude. Either the feedback calibration path or the individual receiver may be used to obtain the PA output signal. The real-time approach operates on signals transmitted in real time. This approach uses DPD time alignment, phase and magnitude offset information to synchronize each PA output with one another.

요약하면, 본 발명에 의한 상기RRU 시스템은 하나의 디지털 프로세서로 CFR, DPD 및 적응적 알고리즘을 구현할 수 있으며 따라서 하드웨어 자원과 처리 시간을 감소시기므로, 본 발명에 의한 상기RRU 시스템은 효율성과 선형성에 있어서 더욱 효율적으로 성능을 향상시킨다. 상기 RRU 내부의 RF 전력 증폭기의 높은 전력 효율은, 히트 싱크(heat sink)와 같은 더 적은 열 소모 메카니즘이 필요하다는 것을 의미하며, 따라서 그 기계적인 하우징의 크기와 체적을 현저히 감소시킨다. 이러한 더 작은 RRU 는, 서비스 공급자들로 하여금 필지의 부족 또는 하중의 제한, 바람의 문제나 기타 안전 문제 등으로 무겁거나 커다란 RRU가 배치될 수 없던 곳, 즉 기둥 끝, 가로등 꼭대기 등에도 RRU를 배치할 수 있도록 한다. 본 발명에 의한 RRU 시스템은 또한, 펌 웨어에 내장된 알고리즘 및 전력 효율성 향상 특성들이 언제든지 디지털 프로세서의 소프트웨어 업그레이드와 유사하게 조정될 수 있으므로, 재구성 가능하며 현장 프로그램 가능하다.In summary, the RRU system according to the present invention can implement CFR, DPD, and adaptive algorithms with one digital processor, thereby reducing hardware resources and processing time. Therefore, the RRU system according to the present invention can improve efficiency and linearity Thereby improving performance more efficiently. The high power efficiency of the RF power amplifier within the RRU means that less heat dissipation mechanism such as a heat sink is required and thus significantly reduces the size and volume of the mechanical housing. These smaller RRUs allow service providers to place RRUs in locations where heavy or large RRUs could not be deployed, such as column footprints, streetlight tops, etc., due to lack of parcels or loads, wind problems, or other safety issues. . The RRU system according to the present invention is also reconfigurable and field programmable since the algorithms and power efficiency enhancements embedded in the firmware can be adjusted at any time similar to a software upgrade of a digital processor.

게다가, 상기 RRU 시스템은, CDMA, TD-SCDMA, GSM, WCDMA, CDMA2000, 및 무선 LAN 시스템의QPSK, QAM, OFDM 등과 같은 변조 방식에 무관하다. 이것은 상기 RRU 시스템이 다중 변조 방식, 다중 반송파 및 다중 채널을 지원할 수 있다는 것을 의미한다. 상기 다중 주파수 대역의 이점은, 이동 통신 운영자들이 더 많은 가입자를 위하여 더 넓은 주파수 대역을 커버하기 위하여 더 적은 수의 RRU 를 배치할 수 있으며, 따라서 CAPEX와 OPEX를 현저히 감소시킨다는 것을 의미한다. 상기 RRU 시스템의 다른 이점은, 즉각 사용할 수 있는 필요한 기저 대역 신호를 갖고 있지 못한 리피터 또는 실내 커버리지 시스템의 PA 비선형성을 보정할 수 있다는 것을 포함한다.In addition, the RRU system is independent of modulation schemes such as QPSK, QAM, OFDM, etc. of CDMA, TD-SCDMA, GSM, WCDMA, CDMA2000 and wireless LAN systems. This means that the RRU system can support multiple modulation schemes, multi-carrier and multiple channels. The advantage of the multiple frequency bands is that mobile operators can deploy a smaller number of RRUs to cover a wider frequency band for more subscribers, thus significantly reducing CAPEX and OPEX. Another advantage of the RRU system is that it can compensate for PA non-linearity in a repeater or indoor coverage system that does not have the necessary baseband signal available immediately.

본 발명에 관하여 바람직한 실시예를 참조하며 기술하였으나, 본 발명이 상기한 상세한 설명에 한정되는 것이 아님을 주의하여야 한다. 다양한 대안과 수정들이 상기 설명에서 제안되었으며, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다른 대안과 수정들도 착상할 수 있다. 따라서, 그러한 대안들과 수정들은 이하의 특허청구범위에서 정의되는 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to preferred embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the details thereof. Various alternatives and modifications have been suggested in the foregoing description, and other alternatives and modifications may occur to those skilled in the art. It is therefore to be understood that such alternatives and modifications are within the scope of the invention as defined in the following claims.

Claims (10)

무선 통신을 위한 다중 채널 원격 무선 헤드 유닛에 있어서,
무선 주파수(RF) 입력 경로;
기저 대역 입력 경로;
광학적 입력 경로;
상기 무선 주파수 입력 경로, 상기 기저 대역 입력 경로, 또는 상기 광학적 입력 경로로부터 입력 신호를 수신하는 디지털 프로세서;
각각이 상기 입력 신호를 수신하고, 각각이 상기 수신된 입력 신호의 증폭된 표상(representation)을 출력으로서 제공하는 복수의 전력 증폭기 - 상기 입력 신호는 상기 디지털 프로세서로부터 수신됨 -;
상기 복수의 전력 증폭기의 각각의 출력에 접속된 복수의 피드백 경로 - 상기 복수의 피드백 경로의 각각은 피드백 신호를 제공함 -; 및
적어도 부분적으로 상기 피드백 신호에 기초하여 상기 전력 증폭기의 각각에 적합한 사전 왜곡 보상 신호를 생성하기 위하여, 상기 디지털 프로세서로의 접속을 위해 상기 복수의 전력 증폭기 중 하나의 전력 증폭기와 관련된 상기 피드백 신호중 하나를 선택하는 피드백 스위치
를 포함하는 다중 채널 원격 무선 헤드 유닛.
A multi-channel remote wireless head unit for wireless communication,
A radio frequency (RF) input path;
A baseband input path;
Optical input path;
A digital processor for receiving an input signal from the radio frequency input path, the baseband input path, or the optical input path;
A plurality of power amplifiers each receiving an input signal and each providing an amplified representation of the received input signal as an output, the input signal being received from the digital processor;
A plurality of feedback paths connected to respective outputs of the plurality of power amplifiers, each of the plurality of feedback paths providing a feedback signal; And
One of said feedback signals associated with a power amplifier of one of said plurality of power amplifiers for connection to said digital processor to generate a predistortion compensation signal suitable for each of said power amplifiers based at least in part on said feedback signal Feedback switch to select
The remote radio head unit comprising:
제1항에 있어서,
적어도 하나는 각 전력 증폭기와 관련되고, 상기 관련된 전력 증폭기의 온도를 표상하는 온도 신호를 제공하는 복수의 온도 센서; 및
상기 디지털 프로세서로 하여금 적어도 부분적으로 상기 온도 신호에 기초하여 상기 전력 증폭기의 각각에 적합한 사전 왜곡 보상 신호를 생성하게 하기 위하여, 상기 디지털 프로세서로의 접속을 위해 상기 온도 신호 중 하나를 선택하는, 상기 디지털 프로세서에 의하여 제어되는 온도 스위치
를 더 포함하는 다중 채널 원격 무선 헤드 유닛.
The method according to claim 1,
At least one of the plurality of temperature sensors being associated with each power amplifier and providing a temperature signal representative of the temperature of the associated power amplifier; And
Selecting one of the temperature signals for connection to the digital processor to cause the digital processor to generate a pre-distortion compensation signal that is suitable for each of the power amplifiers based at least in part on the temperature signal; Processor controlled temperature switch
The remote wireless head unit further comprising:
제1항에 있어서,
상기 디지털 프로세서는, 각 전력 증폭기 출력이 시간, 위상 및 진폭에 있어서 다른 전력 증폭기 출력과 정렬됨을 보장하기 위한 알고리즘을 구현하도록 구성되는, 다중 채널 원격 무선 헤드 유닛.
The method according to claim 1,
Wherein the digital processor is configured to implement an algorithm to ensure that each power amplifier output is aligned with another power amplifier output in terms of time, phase, and amplitude.
제1항에 있어서,
상기 디지털 프로세서는 상기 전력 증폭기와 연관된 전력 관련 변수의 값을 결정하는, 다중 채널 원격 무선 헤드 유닛.
The method according to claim 1,
Wherein the digital processor determines a value of a power related variable associated with the power amplifier.
제4항에 있어서,
상기 디지털 프로세서는 또한, 상기 전력 관련 변수의 값에 기초하여 상기 전력 증폭기의 각각에 대한 사전 왜곡 보상 신호를 생성하는, 다중 채널 원격 무선 헤드 유닛.
5. The method of claim 4,
Wherein the digital processor further generates a pre-distortion compensation signal for each of the power amplifiers based on the value of the power related variable.
제1항에 있어서,
상기 디지털 프로세서는 상기 입력 신호에 파고율 감소(crest factor reducton)를 적용하는, 다중 채널 원격 무선 헤드 유닛.
The method according to claim 1,
Wherein the digital processor applies a crest factor reducton to the input signal.
제2항에 있어서,
상기 온도 신호를 상기 디지털 프로세서를 위한 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터
를 더 포함하는 다중 채널 원격 무선 헤드 유닛.
3. The method of claim 2,
An analog-to-digital converter for converting the temperature signal to a digital signal for the digital processor
The remote wireless head unit further comprising:
제1항에 있어서,
상기 입력 신호는 상기 광학적 입력 경로로부터 수신되고,
상기 다중 채널 원격 무선 헤드 유닛은,
상기 디지털 프로세서에 연결되고, 상기 입력 신호를 상기 디지털 프로세서에 제공하는 광학-전기 인터페이스
를 더 포함하는 다중 채널 원격 무선 헤드 유닛.
The method according to claim 1,
Wherein the input signal is received from the optical input path,
The multi-channel remote radio head unit comprises:
An optical-electrical interface coupled to the digital processor and providing the input signal to the digital processor,
The remote wireless head unit further comprising:
제1항에 있어서,
각각이 상기 복수의 전력 증폭기 중 하나의 전력 증폭기의 출력에 연결된 복수의 서큘레이터(circulator);
상기 복수의 서큘레이터에 연결된 듀플렉서(duplexer); 및
각각이 상기 복수의 서큘레이터 중 하나의 서큘레이터에 연결되고, 상기 복수의 전력 증폭기와 상기 듀플렉서 사이의 삽입 손실을 줄이기 위해 개별 서큘레이터를 상기 디지털 프로세서에 선택적으로 연결하는 복수의 수신기 스위치
를 더 포함하는 다중 채널 원격 무선 헤드 유닛.
The method according to claim 1,
A plurality of circulators each connected to an output of one of the plurality of power amplifiers;
A duplexer connected to the plurality of circulators; And
Each of the plurality of power amplifiers being coupled to one of the plurality of circulators and a plurality of receiver switches, each of which selectively connects an individual circulator to the digital processor to reduce insertion loss between the plurality of power amplifiers and the duplexer
The remote wireless head unit further comprising:
제1항에 있어서,
상기 디지털 프로세서는 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA)인,
다중 채널 원격 무선 헤드 유닛.
The method according to claim 1,
Wherein the digital processor is a field programmable gate array (FPGA)
Multi-channel remote wireless head unit.
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