KR101772739B1 - Rf 빔포밍 방법, 및 이를 수행하는 장치들 - Google Patents

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    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station

Abstract

RF 빔포밍 방법, 및 이를 수행하는 장치들이 개시된다. 일 실시예에 따른 통신 장치는 가중치(weight)에 기초하여 디지털 샘플 신호를 빔포밍하는 디지털 RF 빔포머와, 반송파 주파수(carrier frequency)에 따라 발진 신호를 생성하는 발진기와, 상기 발진 신호와 상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호에 기초하여 송신 신호를 생성하는 RF(Radio Frequency) 변조기를 포함한다.

Description

RF 빔포밍 방법, 및 이를 수행하는 장치들{METHOD FOR RF BEAMFORMING, AND APPARATUSES OPERATING THE SAME}
아래 실시예들은 RF 빔포밍 방법, 및 이를 수행하는 장치들에 관한 것이다.
기존의 다중빔 RF 빔포밍 방식은 K개의 신호를 송신하기 위하여 K개의 RF 빔포머를 사용하고 각각의 RF 빔포머는 M개 씩의 페이즈 시프터(phase shifter)들과 감쇠기(attenuator)들을 요구함으로써 구현상의 복잡도가 매우 크다. 이것은 각 RF 빔포머가 M개의 브랜치(branch)로 구성되어 있어 전체 브랜치의 수가 K x M개이고, 각 브랜치마다 1개의 페이즈 시프터와 1개의 감쇠기를 사용하여 빔포밍을 수행하기 때문이다.
예를 들어, 64개의 송신 안테나와 16개의 빔을 사용하여 각 빔마다 1개씩의 신호열을 송신하는 기존의 RF 빔포밍 시스템은 1024개의 브랜치가 존재하기 때문에 1024개의 페이즈 시프터들과 감쇠기가 필요하게 되고 64개의 전력 증폭기와 32개의 D/A 컨버터 및 아날로그 믹서와 필터들을 포함하는 업컨버전 RF 체인이 필요하게 된다.
이러한 기존 RF 빔포머 구조의 높은 복잡도는 많은 수의 RF 소자 사용으로 인한 구현 비용의 증가와 시스템의 전력 효율(power efficiency)를 악화시킨다.
실시예들은 디지털 RF 빔포머를 사용함으로써 RF 빔포머의 복잡도를 개선하는 기술을 제공할 수 있다.
또한, 실시예들은 송신할 신호를 업컨버전하는 데 있어서 높은 입력 전압을사용할 수 있는 이득 컨트롤러를 사용함으로써 전력 증폭기의 위치를 송신 회로의 최종단이 아닌 발진기의 출력단에 위치시켜 상기 전력 증폭기의 수를 감소할 수 있는 기술을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 통신 장치는 가중치(weight)에 기초하여 디지털 샘플 신호를 빔포밍하는 디지털 RF 빔포머와, 반송파 주파수(carrier frequency)에 따라 발진 신호를 생성하는 발진기와, 상기 발진 신호와 상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호에 기초하여 송신 신호를 생성하는 RF(Radio Frequency) 변조기를 포함할 수 있다.
상기 RF 변조기는 상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호에 기초하여 상기 발진 신호를 변조하여 상기 송신 신호를 생성할 수 있다.
상기 RF 변조기는 상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호의 크기에 기초하여 상기 발진 신호의 이득을 제어하는 이득 컨트롤러와, 상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호의 위상에 기초하여 이득이 제어된 발진 신호를 위상 시프트(phase shift)하는 페이즈 시프터를 포함할 수 있다.
상기 장치는 상기 발진 신호를 분배하여 상기 발진 신호를 포함하는 분배 신호들을 생성하는 신호 분배 회로를 더 포함할 수 있다.
상기 RF 변조기는 상기 분배 신호들을 각각을 상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호의 실수부와 허수부 각각의 부호와 곱하는(multiply) 곱셈 회로와, 상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호의 실수부와 허수부 각각의 크기에 기초하여 상기 곱셈 회로의 출력 신호들의 이득을 제어하는 이득 제어 회로와, 상기 이득 제어 회로의 출력 신호들을 가산하는 가산기를 포함할 수 있다.
상기 RF 변조기는 상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호의 실수부와 허수부를 분석하고, 상기 실수부와 상기 허수부 각각의 상기 크기와 상기 부호를 생성하는 분석 모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 RF 변조기는 상기 분배 신호들 중에서 두 개의 신호들을 선택하고, 상기 선택된 신호들 각각을 상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호의 실수부와 허수부 각각의 부호와 곱하는(multiply) 선택 회로와, 상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호의 실수부와 허수부 각각의 크기에 기초하여 상기 선택 회로의 출력 신호들의 이득을 제어하는 이득 제어 회로와, 상기 이득 제어 회로의 출력 신호들을 가산하는 가산기를 포함할 수 있다.
상기 RF 변조기는 상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호의 실수부와 허수부를 분석하고, 상기 실수부와 상기 허수부 각각의 상기 크기와 상기 부호를 생성하는 분석 모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 신호 분배 회로는 상기 발진 신호를 제1 위상만큼 위상 시프트하는 페이즈 시프터를 포함할 수 있다.
상기 신호 분배 회로는 상기 발진 신호를 제1 위상만큼 위상 시프트하는 제1 페이즈 시프터와, 상기 발진 신호를 제2 위상만큼 위상 시프트하는 제2 페이즈 시프터와, 상기 발진 신호를 제3 위상만큼 위상 시프트하는 제3 페이즈 시프터를 포함할 수 있다.
상기 장치는 상기 디지털 샘플 신호를 위한 상기 가중치를 생성하는 가중치 생성 모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 이득 컨트롤러는 디지털 감쇠기(digital attenuator)로 구현될 수 있다.
상기 장치는 상기 발진기의 출력단에 접속하는 전력 증폭기를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 RF 빔포밍 방법은 디지털 RF 빔포머가 가중치(weight)에 기초하여 디지털 샘플 신호를 빔포밍하는 단계와, 반송파 주파수(carrier frequency)에 따라 발진 신호를 생성하는 단계와, 상기 발진 신호와 상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호에 기초하여 송신 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 송신 신호를 생성하는 단계는 상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호에 기초하여 상기 발진 신호를 변조하여 상기 송신 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 송신 신호를 생성하는 단계는 상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호의 크기에 기초하여 상기 발진 신호의 이득을 제어하는 단계와, 상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호의 위상에 기초하여 이득이 제어된 발진 신호를 위상 시프트(phase shift)하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 발진 신호를 분배하여 상기 발진 신호를 포함하는 분배 신호들을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 송신 신호를 생성하는 단계는 곱셈 회로가 상기 분배 신호들을 각각을 상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호의 실수부와 허수부 각각의 부호와 곱하는 단계와, 이득 제어 회로가 상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호의 실수부와 허수부 각각의 크기에 기초하여 상기 곱셈 회로의 출력 신호들의 이득을 제어하는 단계와, 상기 이득 제어 회로의 출력 신호들을 가산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 송신 신호를 생성하는 단계는 상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호의 실수부와 허수부를 분석하고, 상기 실수부와 상기 허수부 각각의 상기 크기와 상기 부호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 송신 신호를 생성하는 단계는 선택 회로가 상기 분배 신호들 중에서 두 개의 신호들을 선택하고, 상기 선택된 신호들 각각을 상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호의 실수부와 허수부 각각의 부호와 곱하는(multiply) 단계와, 이득 제어 회로가 상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호의 실수부와 허수부 각각의 크기에 기초하여 상기 선택 회로의 출력 신호들의 이득을 제어하는 단계와, 상기 이득 제어 회로의 출력 신호들을 가산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 송신 신호를 생성하는 단계는 상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호의 실수부와 허수부를 분석하고, 상기 실수부와 상기 허수부 각각의 상기 크기와 상기 부호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 디지털 샘플 신호를 위한 상기 가중치를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따른 멀티-스트림 RF 빔포머는 복수의 빔포머들과, 각각이 상기 복수의 빔포머들 각각의 출력 신호를 가산하여 송신 신호를 생성하는 복수의 가산기들을 포함하고, 상기 복수의 빔포머들의 수는 상기 복수의 가산기들의 수와 같을 수 있다.
도 1은 1개의 신호를 송신하기 위해 M개의 안테나를 사용하여 단일 빔을 형성하는 통신 장치를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 RF 빔포머의 구조도를 나타낸다.
도 3은 다중 빔을 형성하는 통신 장치를 나타낸다.
도 4는 멀티-스트림 RF 빔포머에 포함된 전력 증폭기의 복잡도를 개선하기 위한 통신 장치의 일 실시예를 나타낸다.
도 5는 도 4의 송신 신호를 등가적으로 구현하기 위한 송신 회로의 일 예에 따른 개략적인 구조도이다.
도 6은 도 4의 송신 신호를 등가적으로 구현하기 위한 송신 회로의 다른 예에 따른 개략적인 구조도이다.
도 7은 도 4의 송신 신호를 등가적으로 구현하기 위한 송신 회로의 또 다른 예에 따른 개략적인 구조도이다.
도 8은 도 6 및 도 7에 도시된 분석 모듈의 개략적인 구조도이다.
도 9는 도 5, 도 6 또는 도 7에 도시된 RF 변조기를 포함하는 통신 장치의 일 예의 개략적인 블록도이다.
도 10은 도 5, 도 6 또는 도 7에 도시된 RF 변조기를 포함하는 통신 장치의 다른 예의 개략적인 블록도이다.
도 11은 도 5, 도 6 또는 도 7에 도시된 RF 변조기를 포함하는 통신 장치의 또 다른 예의 개략적인 블록도이다.
도 12는 도 9, 도10 또는 도 11에 도시된 통신 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 명세서에서의 모듈(module)은 본 명세서에서 설명되는 각 명칭에 따른 기능과 동작을 수행할 수 있는 하드웨어를 의미할 수도 있고, 특정 기능과 동작을 수행할 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드를 의미할 수도 있고, 또는 특정 기능과 동작을 수행시킬 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드가 탑재된 전자적 기록 매체, 예를 들어 프로세서 또는 마이크로 프로세서를 의미할 수 있다.
다시 말해, 모듈이란 본 발명의 기술적 사상을 수행하기 위한 하드웨어 및/또는 상기 하드웨어를 구동하기 위한 소프트웨어의 기능적 및/또는 구조적 결합을 의미할 수 있다.
도 1은 1개의 신호를 송신하기 위해 M개의 안테나를 사용하여 단일 빔을 형성하는 통신 장치를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 RF 빔포머의 구조도를 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 통신 장치(10)는 RF 빔포밍을 수행할 수 있다. 통신 장치(10)는 단일 빔을 형성하는 빔포밍 시스템일 수 있다. 예를 들어, 통신 장치(10)는 송신기(transmitter) 또는 수신기(receiver)일 수 있다.
RF 빔포밍은 다수의 송신 안테나와 RF 빔포머를 사용하여 특정 수신기 방향으로 지향성을 갖는 공간적인 빔을 형성하는 무선통신기술이다.
통신 장치(10)는 단일 빔 RF 빔포머를 포함한다.
송신 심볼 sk(n)은 베이스밴드 모듈(baseband module)의 출력에 해당하는 시간 영역(time-domain) 디지털 신호일 수 있다. 송신 심볼 sk(n)은 펄스 정형(pulse shaping) 및 D/A(digital-to-analogue) 컨버터를 거쳐 RF 반송 주파수(carrier frequency)로 업컨버전(upconversion)된 후, RF 빔포머를 통해 송신되고, 무선 채널을 통과하여 수신기 안테나로 전송될 수 있다.
D/A 컨버터의 출력 신호는 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112014125066829-pat00001
신호 sk(n)을 위한 RF 빔포머의 가중치(weigh)를 M x 1 벡터인
Figure 112014125066829-pat00002
로 표현할 경우에 j번째 수신 안테나에 수신되는 신호
Figure 112014125066829-pat00003
는 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112014125066829-pat00004
수학식 1에서 g(t)는 위상 정형(phase shaping), 오버샘플링(oversampling), 베이스밴드 필터링(baseband filtering) 등을 통합적으로 표현하는 함수일 수 있다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 신호 sk(n)을 위한 RF 빔포머는 M개의 브랜치를 가지며 그 i번째 브랜치의 출력 신호는 수학식 3과 같이 표현될 수 있다. 즉, RF 빔포머의 i번째 출력 신호는 수학식 4와 같이 표현되는 ak(t)의 phase shifted version에 beamformer weight의 절대치
Figure 112014125066829-pat00005
가 곱해진 형태로 표현될 수 있다. 따라서, 신호 sk(n)을 위한 RF 빔포머의 각 브랜치는 도 2와 같이 별도의 RF 빔포밍 알고리즘에 의하여 계산된 RF 빔포머의 가중치를 입력으로 동작하는 감쇠기(attenuator)와 페이즈 시프터(phase shifter)로 구현될 수 있다.
Figure 112014125066829-pat00006
Figure 112014125066829-pat00007
도 3은 다중 빔을 형성하는 통신 장치를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 통신 장치(20)는 RF 빔포밍을 수행할 수 있다. 통신 장치(20)는 다중 빔을 형성하는 빔포밍 시스템일 수 있다. 예를 들어, 통신 장치(20)는 송신기(transmitter) 또는 수신기(receiver)일 수 있다.
통신 장치(20)는 K개의 신호 {sk(n), k=1, 2,...., K}를 동시에 전송할 수 있다. 통신 장치(20)는 도 1의 단일 RF 빔포머 K개를 병렬로 포함하는 멀티-스트림(multi-stream) RF 빔포머를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, K개의 RF 빔포머를 포함하는 멀티-스트림 RF 빔포머는 K x M개의 브랜치를 포함할 수 있다. 이에, 감쇠기, 페이즈 시프터, 및 전력 증폭기(power amplifier)의 개수가 각각 K x M개가 필요하게 되어 송신 RF 빔포밍을 위한 통신 장치(20), 예를 들어 멀티-스트림 RF 빔포머의 하드웨어 복잡도가 매우 클 수 있다.
도 4는 멀티-스트림 RF 빔포머에 포함된 전력 증폭기의 복잡도를 개선하기 위한 통신 장치의 일 실시예를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 통신 장치(30)는 RF 빔포밍을 수행할 수 있다. 통신 장치(30)는 송신기(transmitter) 또는 수신기(receiver)일 수 있다.
본 발명에서는 멀티-스트림(multi-stream) RF 빔포머의 복잡도가 개선된 통신 장치(30), 예를 들어 송신기 구조를 도출하기 위하여 송신 안테나로부터 전송되는 송신 신호
Figure 112014125066829-pat00008
를 다른 방식으로 표현하여 이 송신 신호
Figure 112014125066829-pat00009
를 등가적으로 구현하는 방법을 도출할 수 있다. 예를 들어, 멀티-스트림 RF 빔포머는 다중 빔 RF 빔포머일 수 있다.
도 3의 송신기 구조를 가정할 때 j번째 수신 안테나에서 수신된 신호
Figure 112014125066829-pat00010
는 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112014125066829-pat00011
신호
Figure 112014125066829-pat00012
는 도 4의 등가적인 송신기 구조를 통해서도 동일한 값을 얻을 수 있다. 이것은 도 4에서 i번째 송신되는 신호를
Figure 112014125066829-pat00013
라고 정의하면, 신호
Figure 112014125066829-pat00014
는 수학식 6과 같이 표현될 수 있고, 이때,
Figure 112014125066829-pat00015
는 수학식 7과 같이 유도되어 수학식 5와 동일한 값이 될 수 있다.
Figure 112014125066829-pat00016
Figure 112014125066829-pat00017
도 4에 도시된 바와 같이, 멀티-스트림 RF 빔포머의 구조는 전력 증폭기의 수를 도 3에 도시된 멀티-스트림 RF 빔포머에 포함된 전력 증폭기 K x M개에서 M개로 줄일 수 있다. 다만, 도 4의 멀티-스트림 RF 빔포머도 K x M개의 페이즈 시프터와 감쇠기를 포함한다.
이하에서는 멀티-스트림 RF 빔 포머, 즉 다중 빔 RF 빔포머의 복잡도를 개선하기 위한 송신기, 예를 들어 송신 회로를 도출하기 위하여 송신기의 송신 안테나로 송신되는 송신 신호
Figure 112014125066829-pat00018
를 등가적으로 구현하고 동시에 구현 복잡도를 개선할 수 있는 새로운 송신 회로의 구조를 설명한다.
K x M개의 페이즈 시프터와 감쇠기를 포함하는 멀티-스트림 RF 빔포머의 복잡도를 개선하기 위해, 송신 심볼 sk(t)는 수학식 8과 같이 디지털 RF 빔포머의 입력 신호인 디지털 샘플(digital sample) 신호 sk D(m)와 스텝 응답(step response) u(t)의 함수로 근사화될 수 있다. 또한, 디지털 RF 빔포머의 출력 신호
Figure 112014125066829-pat00019
는 수학식 9와 같이 정의될 수 있다.
Figure 112014125066829-pat00020
Figure 112014125066829-pat00021
따라서, 수학식 6의
Figure 112014125066829-pat00022
는 수학식 10과 같이 다시 표현될 수 있다.
Figure 112014125066829-pat00023
여기서, TS는 RF 단의 샘플 지속 시간(sample duration), 즉 샘플 레이트(sample rate)을 의미할 수 있다.
또한, 수학식 10에서
Figure 112014125066829-pat00024
는 수학식 11과 수학식 12와 같이 다시 표현될 수 있다.
Figure 112014125066829-pat00025
Figure 112014125066829-pat00026
송신 신호
Figure 112014125066829-pat00027
를 등가적으로 구현하는 송신 회로는 수학식 11과 수학식 12으로부터 도출된다.
수학식 11을 참조하면,
Figure 112014125066829-pat00028
는 수학식 11로부터 신호(cos wct)에
Figure 112014125066829-pat00029
의 크기(magnitude), 예를 들어 절대값을 곱하고,
Figure 112014125066829-pat00030
의 위상(phase)만큼 위상 시프트(phase shift)시킨 것과 동일할 수 있다.
수학식 12의 첫째 줄을 참조하면,
Figure 112014125066829-pat00031
는 신호들(cos wct 및 sin wct) 각각에
Figure 112014125066829-pat00032
의 실수부(real part)와 허수부(imaginary part) 각각이 곱해진 형태로 표현될 수 있다. 또한, 수학식 12의 셋째 줄을 참조하면,
Figure 112014125066829-pat00033
의 실수부와 허수부 각각은 크기(magnitude)와 부호(sign)로 분해가 가능할 수 있다.
도 5에서는 수학식 11로부터 도출된 송신 회로를 설명하고, 도 6 및 도 7에서는 수학식 12로부터 도출된 송신 회로를 설명한다.
도 5는 도 4의 송신 신호를 등가적으로 구현하기 위한 송신 회로의 일 예에 따른 개략적인 구조도이다.
도 5를 참조하면, 송신 회로(100A)는 발진기(oscillator; 150) 및 RF 변조기(RF modulator; 190A)를 포함할 수 있다.
발진기(150)는 발진 신호, 즉 출력 신호(cos wct)를 RF 변조기(190A)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 발진기(150)는 반송파 주파수(carrier frequency; wc)를 갖는 국부 발진기(local oscillator)일 수 있다.
RF 변조기(190A)는 발진기(150)의 출력 신호(cos wct)와
Figure 112014125066829-pat00034
에 기초하여 송신 신호
Figure 112014125066829-pat00035
를 생성할 수 있다.
RF 변조기(190A)는 이득 컨트롤러(gain controller)와 페이즈 시프터(phase shifter)를 포함할 수 있다.
이득 컨트롤러는
Figure 112014125066829-pat00036
의 크기(magnitude)에 기초하여 발진기(150)의 출력 신호(cos wct)의 이득을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 이득 컨트롤러는 출력 신호(cos wct)에
Figure 112014125066829-pat00037
의 크기(magnitude)를 곱할 수 있다. 예를 들어, 이득 컨트롤러는 수학식 10의 u(t)를 반영하여 구현될 수 있다. 이득 컨트롤러는 디지털 감쇠기(digital attenuator)로 구현될 수 있다.
높은 입력 전력(high input power)에 취약한 믹서(mixer) 회로를 사용하는 대신에, 디지털 감쇠기로 구현된 이득 컨트롤러는 송신할 신호를 업컨버전(uncoversion)하는 데 있어서 높은 입력 전력을 사용할 수 있다. 따라서, 전력 증폭기(power amplifier)의 위치를 송신회로의 출력단(또는 최종단)이 아닌 발진기(150) 의 출력단에 위치시켜서 필요한 전력 증폭기의 수를 줄일 수 있다.
페이즈 시프터는
Figure 112014125066829-pat00038
의 위상(phase)에 기초하여 이득 컨트롤러의 출력 신호, 예를 들어 이득이 제어된 출력 신호(cos wct)를 위상 시프트할 수 있다. 예를 들어, 페이즈 시프터는 이득 컨트롤러의 출력 신호를
Figure 112014125066829-pat00039
의 위상(phase)만큼 위상 시프트할 수 있다.
일 예에 따라,
Figure 112014125066829-pat00040
의 크기(magnitude)와 위상(phase)을 분석하고, 이를 전송하기 위한 분석 모듈이 RF 변조기(190A) 내에 구현될 수 있다.
RF 변조기(190A)는 발진기(150)의 출력 신호(cos wct)를 원하는 입력 신호로 사용하여 샘플 시간(sample time)마다 발진기(150)의 출력 신호(cos wct)의 크기와 위상을 변조할(modulate) 수 있다. 이에, RF 변조기(190A)는 높은 속도의 디지털 RF 빔포머의 샘플 레이트으로 동작할 수 있다.
도 6은 도 4의 송신 신호를 등가적으로 구현하기 위한 송신 회로의 다른 예에 따른 개략적인 구조도이다.
도 6을 참조하면, 송신 회로(100B)는 발진기(150), 신호 분배 회로(signal distribution circuit; 170A) 및 RF 변조기(190B)를 포함할 수 있다.
발진기(150)는 발진 신호, 즉 출력 신호(cos wct)를 신호 분배 회로(170A)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 발진기(150)는 반송파 주파수(carrier frequency; wc)를 갖는 국부 발진기(local oscillator)일 수 있다.
신호 분배 회로(170A)는 발진기(150)의 출력 신호(cos wct)에 기초하여 분배 신호들(cos wct 및 -sin wct)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 신호 분배 회로(170A)는 출력 신호(cos wct)를 분배하여 바이패스된 신호, 출력 신호(cos wct)와 위상 시프트된 신호(-sin wct)를 생성할 수 있다. 신호 분배 회로(170A)는 출력 신호(cos wct)를 위상 시프트하기 위한 페이즈 시프터(phase shifter; 171)를 포함할 수 있다. 페이즈 시프터(171)는 출력 신호(cos wct)를 제1 위상, 예를 들어 (-)90도만큼 위상 시프트할 수 있다.
RF 변조기(190B)는 신호 분배 회로(170A)의 분배 신호들(cos wct 및 -sin wct)과
Figure 112014125066829-pat00041
에 기초하여 송신 신호
Figure 112014125066829-pat00042
를 생성할 수 있다.
RF 변조기(190B)는 분석 모듈(analysis module; 191), 곱셈 회로(multiplying circuit; 193), 이득 제어 회로(gain control circuit; 195), 및 가산기(adder; 197)를 포함할 수 있다.
분석 모듈(191)은
Figure 112014125066829-pat00043
의 실수부와 허수부를 분석하고, 실수부와 허수부 각각의 크기(magnitude)와 부호(sign)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 분석 모듈(191)은
Figure 112014125066829-pat00044
의 실수부와 허수부 각각의 부호를 곱셈 회로(193)로 전송하고,
Figure 112014125066829-pat00045
의 실수부와 허수부 각각의 크기를 이즉 제어 회로(195)로 전송할 수 있다. 분석 모듈(191)은 도 8에 도시된 바와 같이 구현될 수 있다.
곱셈 회로(193)는 분배 신호들(cos wct 및 -sin wct) 각각을
Figure 112014125066829-pat00046
의 실수부와 허수부 각각의 부호와 곱할(multiply) 수 있다. 곱셈 회로(193)는 제1 곱셈기(first multiplier; 193-3)와 제2 곱셈기(second multiplier; 193-5)를 포함할 수 있다.
제1 곱셈기(193-3)는 제1 분배 신호(cos wct)와
Figure 112014125066829-pat00047
의 실수부의 부호
Figure 112014125066829-pat00048
를 곱할 수 있다. 제2 곱셈기(193-5)는 제2 분배 신호(-sin wct)와
Figure 112014125066829-pat00049
의 허수부의 부호
Figure 112014125066829-pat00050
를 곱할 수 있다.
이득 제어 회로(195)는
Figure 112014125066829-pat00051
의 실수부와 허수부 각각의 크기에 기초하여 곱셈 회로(193)의 출력 신호들의 이득을 제어할 수 있다. 이득 제어 회로(195)는 제1 이득 컨트롤러(first gain controller; 195-3) 및 제2 이득 컨트롤러(second gain controller; 195-5)를 포함할 수 있다.
제1 이득 컨트롤러(195-3)는
Figure 112014125066829-pat00052
의 실수부 크기
Figure 112014125066829-pat00053
에 기초하여 제1 곱셈기(193-3)의 출력 신호의 이득을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1 이득 컨트롤러(195-3)는 제1 곱셈기(193-3)의 출력 신호와
Figure 112014125066829-pat00054
의 실수부 크기
Figure 112014125066829-pat00055
를 곱할 수 있다.
제2 이득 컨트롤러(195-5)은
Figure 112014125066829-pat00056
의 허수부 크기
Figure 112014125066829-pat00057
에 기초하여 제2 곱셈기(193-5)의 출력 신호의 이득을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제2 이득 컨트롤러(195-5)은 제2 곱셈기(193-5)의 출력 신호와
Figure 112014125066829-pat00058
의 허수부 크기
Figure 112014125066829-pat00059
를 곱할 수 있다.
예를 들어, 각 이득 컨트롤러(195-3 및 195-5)는 수학식 10의 u(t)를 반영하여 구현될 수 있다. 또한, 각 이득 컨트롤러(195-3 및 195-5)는 디지털 감쇠기(digital attenuator)의 형태로 구현될 수 있다. 높은 입력 전력(high input power)에 취약한 믹서(mixer) 회로를 사용하는 대신에, 디지털 감쇠기로 구현된 각 이득 컨트롤러(195-3 및 195-5)는 송신할 신호를 업컨버전(uncoversion)하는 데 있어서 높은 입력 전력을 사용할 수 있다. 따라서, 전력 증폭기(power amplifier)의 위치를 송신회로의 출력단(또는 최종단)이 아닌 발진기(150) 의 출력단에 위치시켜서 필요한 전력 증폭기의 수를 줄일 수 있다.
RF 변조기(190B)는 하나의 송신 안테나에 2개의 이득 컨트롤러(195-3 및 195-5)를 사용할 수 있다. 즉, M개의 RF 변조기(190B)를 포함하는 RF 변조 회로의 브랜치의 수는 2M로 감소될 수 있다.
가산기(197)는 이득 제어 회로(195)의 출력 신호들을 가산할 수 있다.
RF 변조기(190B)는 발진기(150)의 출력 신호(cos wct)를 원하는 입력 신호로 사용하여 샘플 시간(sample time)마다 발진기(150)의 출력 신호(cos wct)의 크기와 위상을 변조할(modulate) 수 있다. 이에, RF 변조기(190B)는 높은 속도의 디지털 RF 빔포머의 샘플 레이트으로 동작할 수 있다.
도 7은 도 4의 송신 신호를 등가적으로 구현하기 위한 송신 회로의 또 다른 예에 따른 개략적인 구조도이다.
도 7을 참조하면, 송신 회로(100C)는 발진기(150), 신호 분배 회로(170B) 및 RF 변조기(190C)를 포함할 수 있다.
신호 분배 회로(170B)는 발진기(150)의 출력 신호(cos wct)에 기초하여 분배 신호들(cos wct, -cos wct, sin wct 및 -sin wct)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 신호 분배 회로(170B)는 출력 신호(cos wct)를 분배하여 바이패스된 신호(cos wct)와 위상 시프트된 신호들(-cos wct, sin wct 및 -sin wct)을 생성할 수 있다.
신호 분배 회로(170B)는 출력 신호(cos wct)를 위상 시프트하기 위한 페이즈 시프터들(173, 175, 및 177)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 페이즈 시프터(173)는 출력 신호(cos wct)를 제1 위상, 예를 들어 180도만큼 위상 시프트할 수 있다. 제2 페이즈 시프터(175)는 출력 신호(cos wct)를 제2 위상, 예를 들어 90도만큼 위상 시프트할 수 있다. 제3 페이즈 시프터(177)는 출력 신호(cos wct)를 제3 위상, 예를 들어 270도만큼 위상 시프트할 수 있다.
RF 변조기(190B)는 신호 분배 회로(170A)의 분배 신호들(cos wct, -cos wct, sin wct, 및 -sin wct) 과
Figure 112014125066829-pat00060
에 기초하여 송신 신호
Figure 112014125066829-pat00061
를 생성할 수 있다.
RF 변조기(190C)는 분석 모듈(191), 이득 제어 회로(195), 가산기(197), 및 선택 회로(selection circuit; 199)를 포함할 수 있다.
선택 회로(199)는 분배 신호들(cos wct, -cos wct, sin wct, 및 -sin wct) 중에서 두 개의 신호들을 선택하고, 선택된 신호들 각각을
Figure 112014125066829-pat00062
의 실수부와 허수부 각각의 부호와 곱할(multiply) 수 있다. 선택회로(199)는 제1 선택기(first selector; 199-3) 및 제2 선택기(second selector; 199-5)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 선택기(199-3)는 제1 분배 신호들(cos wct 및 -cos wct) 중에서 하나의 신호를 선택하고, 선택된 신호를
Figure 112014125066829-pat00063
의 실수부의 부호와 곱할(multiply) 수 있다. 제2 선택기(199-5)는 제2 분배 신호들(sin wct 및 -sin wct) 중에서 하나의 신호를 선택하고, 선택된 신호를
Figure 112014125066829-pat00064
의 허수부의 부호와 곱할(multiply) 수 있다.
도 7의 발진기(150)와 RF 변조기(190C)의 분석 모듈(191), 이득 제어 회로(195), 및 가산기(197)의 구조와 동작은 도 6의 발진기(150)와 RF 변조기(190B)의 분석 모듈(191), 이득 제어 회로(195), 및 가산기(197)의 구조와 동작과 실질적으로 동일할 수 있다. 이에, 상세한 설명은 생략한다.
상술한 바와 같이,
Figure 112014125066829-pat00065
과 반송파 주파수(carrier frequency)가 주어질 때, 도 5, 도 6 또는 도 7에 도시된 송신 회로를 통해서 i번째 안테나의 송신신호
Figure 112014125066829-pat00066
를 등가적으로 구현할 수 있다.
이하에서는, 도 9 내지 도 11을 참조하여 멀티-스트림 RF 빔포머에 포함된 전력 증폭기의 복잡도를 개선하기 위한 통신 장치의 다른 실시예들을 설명한다.
도 9는 도 5, 도 6 또는 도 7에 도시된 RF 변조기를 포함하는 통신 장치의 일 예의 개략적인 블록도이다.
도 9를 참조하면, 통신 장치(40A)는 디지털 RF 빔포머(110), 가중치 생성 모듈(weight generation module; 130), 발진기(150), 신호 분배 회로(170), 및 RF 변조 회로(RF modulator circuit; 190)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신 장치(40A)는 송신기(transmitter) 또는 수신기(receiver)일 수 있다.
디지털 RF 빔포머(110)는 가중치 생성 모듈(130)로부터 생성된 가중치에 기초하여 디지털 샘플 신호들을 빔포밍할 수 있다. 디지털 RF 빔포머(110)는 출력 신호들을 RF 변조 회로(190)로 출력할 수 있다.
가중치 생성 모듈(130)은 디지털 샘플 신호들을 위한 가중치를 생성하고, 가중치를 디지털 RF 빔포머(110)로 전송할 수 있다.
발진기(150)는 발진 주파수 신호, 예를 들어 cos wct를 생성할 수 있다. 발진기(150)는 발진 주파수 신호를 신호 분배 회로(170)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 발진기(150)는 반송파 주파수(wc)를 갖는 국부 발진기일 수 있다.
신호 분배 회로(170)는 발진기(150)의 발진 주파수 신호에 기초하여 분배 신호들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 신호 분배 회로(170)는 도 6 또는 도 7에 도시된 신호 분배 회로(170A 또는 170B)로 구현될 수 있다. 신호 분배 회로(170)의 구조와 동작은 도 6 또는 도 7에 도시된 신호 분배 회로(170A 또는 170B)의 구조와 동작과 실질적으로 동일할 수 있다. 이에, 도 9의 신호 분배 회로(170)의 구조와 동작에 대한 상세한 설명은 생략한다.
RF 변조 회로(190)는 복수의 RF 변조기들(190-1~190-M; M은 1보다 큰 자연수)을 포함할 수 있다.
각 RF 변조기(190-1~190-M)는 디지털 RF 빔포머(110)의 출력 신호에 기초하여 발진기(150)의 출력 신호를 변조할 수 있다. 예를 들어, 각 RF 변조기(190-1~190-M)는 디지털 RF 빔포머(110)의 출력 신호에 기초하여 신호 분배 회로(170)의 분배 신호(들)를 변조하여 송신 신호를 생성할 수 있다. 이때, 신호 분배 회로(170)의 분배 신호는 발진기(150)의 출력 신호 또는 위상 시프트된 발진기(150)의 출력 신호일 수 있다.
예를 들어, 각 RF 변조기(190-1~190-M)는 도 5, 도 6 또는 도 7에 도시된 RF 변조기(190A, 190B 또는 190C)로 구현될 수 있다. 각 RF 변조기(190-1~190-M)의 구조와 동작은 도 5, 도 6 또는 도 7에 도시된 RF 변조기(190A, 190B 또는 190C)의 구조와 동작과 실질적으로 동일할 수 있다. 이에, 도 9의 각 RF 변조기(190-1~190-M)의 구조와 동작에 대한 상세한 설명은 생략한다.
디지털 RF 빔포머(110)를 구현함으로써, 통신 장치(40A)는 K x M개의 페이즈 시프터와 감쇠기를 제거할 수 있고, 1개의 RF 변조기(190-1, 190-2,...., 또는 190-M)로 다중 빔을 구현할 수 있다. 따라서, 통신 장치(40A)는 RF 변조 회로(190), 예를 들어 각 RF 변조기(190-1~190-M)의 복잡도를 개선할 수 있다.
도 10은 도 5, 도 6 또는 도 7에 도시된 RF 변조기를 포함하는 통신 장치의 다른 예의 개략적인 블록도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 각 전력 증폭기(210)는 각 RF 변조기(190-1~190-M)의 출력단에 위치할 수 있다.
각 전력 증폭기(210)가 각 RF 변조기(190-1~190-M)의 출력단에 위치하는 것을 제외하면, 도 10의 통신 장치(40B)의 구조와 동작은 도 9의 통신 장치(40A)의 구조와 동작과 실질적으로 동일할 수 있다.
도 10의 통신 장치(40B)는 도 4에서와 같이 M개의 전력 증폭기들을 포함하지만 이용되지만, K x M개의 페이즈 시프터와 감쇠기를 제거할 수 있다. 디지털 RF 빔포머(110)를 구현함으로써, 통신 장치(40B)는 RF 변조 회로(190), 예를 들어 각 RF 변조기(190-1~190-M)의 복잡도를 개선할 수 있다.
도 11은 도 5, 도 6 또는 도 7에 도시된 RF 변조기를 포함하는 통신 장치의 또 다른 예의 개략적인 블록도이다.
도 11을 참조하면, 전력 증폭기(210)는 발진기(150)의 출력단에 접속할 수 있다.
전력 증폭기(210)가 발진기(150)의 출력단에 위치하는 것을 제외하면, 도 11의 통신 장치(40C)의 구조와 동작은 도 9의 통신 장치(40A) 또는 도 10의 통신 장치(40B)의 구조와 동작과 실질적으로 동일할 수 있다.
디지털 RF 빔포머(110)를 구현함으로써, 통신 장치(40C)는 K x M개의 페이즈 시프터와 감쇠기를 제거할 수 있다. 이에, 통신 장치(40C)는 RF 변조 회로(190), 예를 들어 각 RF 변조기(190-1~190-M)의 복잡도를 개선할 수 있다.
또한, 통신 장치(40C)는 다중 빔 RF 빔포밍에 필요한 전력 증폭기(210)의 수를 1개로 감소시킬 수 있다. 발진기(150)의 출력 신호가 전력 증폭기(210)의 입력 신호로서 입력되어, 전력 증폭기(210)의 입력 신호의 PAPR이 0dB가 되고, K가 큰 경우에 통신 장치(40C)는 높은 전력 효율(power efficiency)를 갖을 수 있다.
도 10 및 도 11에 있어서, 통신 장치(40B 및 40C)는 전력 증폭기(210)의 출력단의 반사 전류를 방지하기 위한 서큘레이터(circulator)와 임피던스 정합 회로(impedance matching circuit) 회로등 통신 장치(40B 및 40C), 예를 들어 송신기에 필요한 부가적인 회로들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 12는 도 9, 도10 또는 도 11에 도시된 통신 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 12를 참조하면, 디지털 RF 빔포머(110)는 가중치에 기초하여 디지털 샘플 신호를 빔포밍할 수 있다(S1210).
발진기(150)는 반송파 주파수에 따라 발진 신호를 생성할 수 있다(S1230).
RF 변조 회로(190), 예를 들어 RF 변조기(190-1, 190-2,...., 또는 190-M)는 발진 신호와 디지털 RF 빔포머(110)의 출력 신호에 기초하여 송신 신호를 생성할 수 있다(S1250).
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (23)

  1. 가중치(weight)에 기초하여 디지털 샘플 신호를 빔포밍하는 디지털 RF 빔포머;
    반송파 주파수(carrier frequency)에 따라 발진 신호를 생성하는 발진기;
    상기 발진 신호를 분배하여 상기 발진 신호를 포함하는 분배 신호들을 생성하는 신호 분배 회로; 및
    상기 발진 신호와 상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호에 기초하여 송신 신호를 생성하는 RF(Radio Frequency) 변조기
    를 포함하고,
    상기 분배 신호들은,
    상기 발진 신호가 바이패스된 신호 및 상기 발진 신호가 위상 시프트된 신호
    를 포함하는 통신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 RF 변조기는 상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호에 기초하여 상기 발진 신호를 변조하여 상기 송신 신호를 생성하는 통신 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 RF 변조기는,
    상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호의 크기에 기초하여 상기 발진 신호의 이득을 제어하는 이득 컨트롤러; 및
    상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호의 위상에 기초하여 이득이 제어된 발진 신호를 위상 시프트(phase shift)하는 페이즈 시프터
    를 포함하는 통신 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 RF 변조기는,
    상기 분배 신호들을 각각을 상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호의 실수부와 허수부 각각의 부호와 곱하는(multiply) 곱셈 회로;
    상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호의 실수부와 허수부 각각의 크기에 기초하여 상기 곱셈 회로의 출력 신호들의 이득을 제어하는 이득 제어 회로; 및
    상기 이득 제어 회로의 출력 신호들을 가산하는 가산기
    를 포함하는 통신 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 RF 변조기는,
    상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호의 실수부와 허수부를 분석하고, 상기 실수부와 상기 허수부 각각의 상기 크기와 상기 부호를 생성하는 분석 모듈
    을 더 포함하는 통신 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 RF 변조기는,
    상기 분배 신호들 중에서 두 개의 신호들을 선택하고, 상기 선택된 신호들 각각을 상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호의 실수부와 허수부 각각의 부호와 곱하는(multiply) 선택 회로;
    상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호의 실수부와 허수부 각각의 크기에 기초하여 상기 선택 회로의 출력 신호들의 이득을 제어하는 이득 제어 회로; 및
    상기 이득 제어 회로의 출력 신호들을 가산하는 가산기
    를 포함하는 통신 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 RF 변조기는,
    상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호의 실수부와 허수부를 분석하고, 상기 실수부와 상기 허수부 각각의 상기 크기와 상기 부호를 생성하는 분석 모듈
    을 더 포함하는 통신 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 신호 분배 회로는,
    상기 발진 신호를 제1 위상만큼 위상 시프트하는 페이즈 시프터
    를 포함하는 통신 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 신호 분배 회로는,
    상기 발진 신호를 제1 위상만큼 위상 시프트하는 제1 페이즈 시프터;
    상기 발진 신호를 제2 위상만큼 위상 시프트하는 제2 페이즈 시프터; 및
    상기 발진 신호를 제3 위상만큼 위상 시프트하는 제3 페이즈 시프터
    를 포함하는 통신 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 디지털 샘플 신호를 위한 상기 가중치를 생성하는 가중치 생성 모듈
    을 더 포함하는 통신 장치.
  12. 제3항에 있어서,
    상기 이득 컨트롤러는 디지털 감쇠기(digital attenauator)로 구현되는 통신 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 발진기의 출력단에 접속하는 전력 증폭기
    를 더 포함하는 통신 장치.
  14. 디지털 RF 빔포머가 가중치(weight)에 기초하여 디지털 샘플 신호를 빔포밍하는 단계;
    반송파 주파수(carrier frequency)에 따라 발진 신호를 생성하는 단계;
    상기 발진 신호를 분배하여 상기 발진 신호를 포함하는 분배 신호들을 생성하는 단계; 및
    상기 발진 신호와 상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호에 기초하여 송신 신호를 생성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 분배 신호들은,
    상기 발진 신호가 바이패스된 신호 및 상기 발진 신호가 위상 시프트된 신호
    를 포함하는 RF 빔포밍 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 송신 신호를 생성하는 단계는,
    상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호에 기초하여 상기 발진 신호를 변조하여 상기 송신 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는 RF 빔포밍 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 송신 신호를 생성하는 단계는,
    상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호의 크기에 기초하여 상기 발진 신호의 이득을 제어하는 단계; 및
    상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호의 위상에 기초하여 이득이 제어된 발진 신호를 위상 시프트(phase shift)하는 단계
    를 포함하는 RF 빔포밍 방법.
  17. 삭제
  18. 제14항에 있어서,
    상기 송신 신호를 생성하는 단계는,
    곱셈 회로가 상기 분배 신호들을 각각을 상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호의 실수부와 허수부 각각의 부호와 곱하는 단계;
    이득 제어 회로가 상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호의 실수부와 허수부 각각의 크기에 기초하여 상기 곱셈 회로의 출력 신호들의 이득을 제어하는 단계; 및
    상기 이득 제어 회로의 출력 신호들을 가산하는 단계
    를 포함하는 RF 빔포밍 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 송신 신호를 생성하는 단계는,
    상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호의 실수부와 허수부를 분석하고, 상기 실수부와 상기 허수부 각각의 상기 크기와 상기 부호를 생성하는 단계
    를 더 포함하는 RF 빔포밍 방법.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 송신 신호를 생성하는 단계는,
    선택 회로가 상기 분배 신호들 중에서 두 개의 신호들을 선택하고, 상기 선택된 신호들 각각을 상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호의 실수부와 허수부 각각의 부호와 곱하는(multiply) 단계;
    이득 제어 회로가 상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호의 실수부와 허수부 각각의 크기에 기초하여 상기 선택 회로의 출력 신호들의 이득을 제어하는 단계; 및
    상기 이득 제어 회로의 출력 신호들을 가산하는 단계
    를 포함하는 RF 빔포밍 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 송신 신호를 생성하는 단계는,
    상기 디지털 RF 빔포머의 출력 신호의 실수부와 허수부를 분석하고, 상기 실수부와 상기 허수부 각각의 상기 크기와 상기 부호를 생성하는 단계
    를 더 포함하는 RF 빔포밍 방법.
  22. 제14항에 있어서,
    상기 디지털 샘플 신호를 위한 상기 가중치를 생성하는 단계
    를 더 포함하는 RF 빔포밍 방법.
  23. 삭제
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