KR101901753B1 - 폴라 위상 왜곡 캘리브레이션을 위한 무선 주파수 시스템들 및 방법들 - Google Patents

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Abstract

본 명세서에서 제공되는 시스템들 및 방법은 무선 주파수 시스템 폴라 아키텍처의 위상 경로 상의 컴포넌트들에 의해 도입된 신호들의 왜곡을 감소시키는 것에 관한 것이다. 위상 경로 왜곡을 감소시키기 위해, 위상 경로 상의 컴포넌트들에 의해 야기된 왜곡 이전에 전치 왜곡이 도입된다. 컴포넌트 왜곡과 함께 전치 왜곡의 결과로 송신 신호는 그것의 예상 형상을 형성하게 된다.

Description

폴라 위상 왜곡 캘리브레이션을 위한 무선 주파수 시스템들 및 방법들
본 개시내용은 일반적으로 무선 주파수 시스템(radio frequency system)들에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 폴라 아키텍처(polar architecture) 무선 주파수 시스템에 의해 생성된 왜곡을 제어하는 것에 관한 것이다.
이 섹션은 본 기술들의 다양한 양태에 관련될 수 있는 다양한 양태의 기술에 대하여 독자에게 소개하도록 의도되며, 이는 하기에 설명 및/또는 청구된다. 이 논의는 본 개시내용의 다양한 양태들에 대한 더 양호한 이해를 용이하게 하기 위해 독자에게 배경 정보를 제공하는 데 도움이 될 것으로 여겨진다. 따라서, 이들 진술들이 종래 기술의 인정들로서가 아니라 이러한 관점에서 판독될 것임이 이해되어야 한다.
많은 전자 디바이스들은 다른 전자 디바이스들 및/또는 네트워크와 데이터의 무선 통신을 용이하게 하기 위해 무선 주파수 시스템을 포함할 수 있다. 무선 주파수 시스템은 데이터의 디지털 표현을 디지털 전기 신호로서 수신하고 데이터의 아날로그 표현을 아날로그 전기 신호로서 생성하는 트랜시버를 포함할 수 있다. 이어서, 전력 증폭기는 아날로그 전기 신호를 원하는 무선 주파수에서의 안테나를 통한 무선 송신을 위한 원하는 출력 전력으로 증폭할 수 있다.
무선 송신의 효율을 높이기 위해, 변조된 신호가 진폭 변조(amplitude modulated; AM) 및 위상 변조(phase modulated; PM) 신호들로 압축 해제되는 폴라 아키텍처가 사용될 수 있다. AM 및 PM 신호들은 각각 별개의 AM 및 PM 경로들을 통해 각각 처리될 수 있다.
불행히도, 두 개의 별개의 경로들(AM 및 PM 경로들)이 있기 때문에, 데카르트(Cartesian) 아키텍처들에 걸쳐 추가적인 왜곡이 존재할 수 있다. 예를 들어, 데카르트 아키텍처들에서, 변조된 신호가 높은 진폭을 가지는 경우 왜곡이 도입될 수 있다. 이러한 시나리오에서는 진폭 왜곡(AM-대-AM 왜곡)과 위상 왜곡(AM-대-PM 왜곡)이 둘 모두 있을 수 있다. 대조적으로, 두 개의 별개의 진폭(AM) 및 위상(PM) 경로들을 갖는 폴라 아키텍처에서는, 데카르트 아키텍처들에서 발견되는 종래의 왜곡들(예컨대, AM-대-AM 및 AM-대-PM 왜곡들)에 더해져서 추가적인 왜곡들이 발생할 수 있다. 예를 들어, 폴라 아키텍처들은 PM-대-AM 왜곡들 및 PM-대-PM 왜곡들을 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 소정의 실시예들의 개요가 아래에 기재된다. 이들 양태들은 단지 이들 소정의 실시예들의 간단한 개요를 독자에게 제공하기 위해 제시되며, 이들 양태들은 본 개시내용의 범위를 제한하도록 의도되지 않음이 이해되어야 한다. 사실상, 본 개시내용은 아래에 기재되지 않을 수 있는 다양한 양태들을 포함할 수 있다.
본 발명은 일반적으로 원치 않는 톤 왜곡(tonal distortion)들을 감소시킴으로써 폴라 아키텍처 무선 주파수 시스템들의 성능을 향상시키는 것에 관한 것이다. 일반적으로, 무선 주파수 시스템은 할당된 송신 주파수에서 데이터의 아날로그 표현(예컨대, 아날로그 전기 신호)에 기초하여 전파(radio wave)들을 변조함으로써 데이터를 다른 전자 디바이스들 및/또는 네트워크와 무선으로 통신할 수 있다. 폴라 아키텍처들에서, 변조된 신호는 진폭 변조(AM) 및 위상 변조(PM)로 분해될 수 있으며, 이로 인해 추가적인 위상 경로 왜곡이 발생할 수 있다. 일반적으로 말해서, 이 위상 경로 왜곡을 감소시키기 위해, 신호들은 전치 왜곡되어(pre-distorted) 위상 경로 왜곡이 발생한 후에 신호들이 그들의 원래의 형상으로 복원되게 할 수 있다. 보다 구체적으로, 캘리브레이션 피드백 루프(calibration feedback loop)는 처리된 신호를 기저 대역으로 다운-컨버트(down-convert)할 수 있다. 다운-컨버트된 신호는 무선 주파수 시스템의 위상 경로 왜곡에 대한 역 커널(inverse kernel)을 계산하는 캘리브레이션 로직(예컨대, 무선 주파수 시스템의 하드웨어 회로)에 제공될 수 있다. 역 커널을 사용하여, 전치 왜곡 로직(예컨대, 무선 주파수 시스템의 하드웨어 회로)은 신호들을 전치 왜곡하여 위상 경로 비선형성(nonlinearity)을 반전시킬 수 있다. 따라서, 위상 경로 왜곡들이 감소되어, 무선 주파수 시스템에 의해 송신이 보다 효율적이고 정확하게 될 수 있다.
본 개시내용의 다양한 양태들은 다음의 상세한 설명을 판독할 시에 그리고 도면들을 참조할 시에 더 양호하게 이해될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른, 위상 경로 전치 왜곡 시스템을 갖는 무선 주파수 시스템을 포함하는 전자 디바이스를 예시하는 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른, 핸드헬드(handheld) 전자 디바이스의 형태로 된 도 1의 전자 디바이스를 예시하는 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른, 태블릿 전자 디바이스의 형태로 된 도 1의 전자 디바이스를 예시하는 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른, 컴퓨터의 형태로 된 도 1의 전자 디바이스를 예시하는 블록도이다.
도 5는 진폭 경로 및 위상 경로를 갖는 직접 폴라 아키텍처(direct polar architecture)를 예시하는 블록도이다.
도 6은 일 실시예에 따른, 기저 대역 신호, 전치 왜곡된 위상 경로 신호 및 전치 왜곡이 없는 위상 경로 신호의 비교를 예시하는 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른, 도 5의 믹서 컴포넌트로부터 기인한 여분의 고조파들을 예시하는 블록도이다.
도 8은 일 실시예에 따른, 도 5의 리미터(limiter) 컴포넌트의 비선형성을 예시하는 블록도이다.
도 9는 일 실시예에 따른, 도 5의 무선 주파수 시스템의 위상 경로 왜곡의 영향을 예시하는 블록도이다.
도 10은 일 실시예에 따른, 위상 경로 변조를 감소시키는 프로세스를 예시하는 흐름도이다.
도 11은 일 실시예에 따른, 위상 경로 전치 왜곡 회로를 갖는 폴라 아키텍처 무선 주파수 시스템을 예시하는 블록도이다.
도 12는 일 실시예에 따른, 위상 불확실성(phase uncertainty)을 추정 및 보정하기 위한 프로세스를 도시하는 흐름도이다.
본 개시내용의 하나 이상의 특정 실시예들이 아래에서 설명될 것이다. 이들 설명된 실시예들은 현재 개시된 기술들의 예들일 뿐이다. 부가적으로, 이들 실시예들의 간결한 설명을 제공하려는 노력으로, 실제 구현의 모든 특성들이 본 명세서에 설명되지는 않을 수 있다. 임의의 엔지니어링 또는 설계 프로젝트에서와 같이 임의의 그러한 실제 구현의 개발에서, 구현마다 다를 수 있는 시스템-관련 및 사업-관련 제약들의 준수와 같은 개발자들의 특정 목표들을 달성하기 위해 많은 구현-특정 결정들이 이루어져야 한다는 것이 인식되어야 한다. 더욱이, 그러한 개발 노력은 복잡하고 시간이 걸리는 것일 수 있지만, 그럼에도 불구하고 본 개시내용의 이익을 갖는 당업자에게는 설계, 제조 및 제작의 일상적인 과제일 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
본 개시내용의 다양한 실시예들의 요소들을 소개할 때, 단수 형태("a", "an", 및 "the")는 요소들 중 하나 이상이 존재한다는 것을 의미하도록 의도된다. 용어들 "포함하는(comprising, including)", 및 "갖는(having)"은 포괄적인 것이고 열거된 요소들 이외의 부가적인 요소들이 존재할 수 있음을 의미하도록 의도된다. 부가적으로, 본 개시내용의 "하나의 실시예" 또는 "일 실시예"에 대한 참조들은 언급된 특성들을 또한 포함하는 부가적인 실시예들의 존재를 배제하는 것으로 해석되도록 의도되지 않음이 이해되어야 한다.
전술된 바와 같이, 전자 디바이스는 다른 전자 디바이스 및/또는 네트워크와 데이터를 무선으로 통신하는 것을 용이하게 하기 위해 무선 주파수 시스템을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 주파수 시스템은 채널에 할당된 하나 이상의 자원 블록들과 같은 전파들을 원하는 무선 주파수로 변조하여, 전자 디바이스가 개인 영역 네트워크(예컨대, 블루투스 네트워크), 로컬 영역 네트워크(예컨대, 802.11x Wi-Fi 네트워크) 및/또는 광역 네트워크(예컨대, 4G 또는 LTE 셀룰러 네트워크)를 통해 통신하게 할 수 있다. 즉, 무선 주파수 시스템들은 데이터의 통신을 용이하게 하기 위해 다양한 무선 통신 프로토콜들을 활용할 수 있다.
그럼에도 불구하고, 무선 주파수 시스템들은 일반적으로, 사용되는 무선 통신 프로토콜과 무관하게 동작면에서 유사할 수 있다. 예를 들어, 데이터를 송신하기 위해, 프로세싱 회로는 데이터의 디지털 표현을 디지털 전기 신호로서 생성할 수 있고, 이어서 트랜시버(예컨대, 송신기 및/또는 수신기)가 디지털 전기 신호를 하나 이상의 아날로그 전기 신호들로 변환할 수 있다. 이어서, 아날로그 전기 신호는 전력 증폭기에 의해 증폭되고, 하나 이상의 필터들에 의해 필터링되며, 안테나에 의해 송신될 수 있다.
그러나 무선 주파수 시스템은 데이터와 함께 스퓨리어스 발사(spurious emission)를 또한 송신할 수도 있다. 본 명세서에 사용된 "스퓨리어스 발사"는 원하는 송신 주파수 이외의 주파수들에서의 무선 신호 송신을 기술하도록 의도된다. 일부 실시예들에서, 스퓨리어스 발사는 트랜시버 및/또는 전력 증폭기에 의해 아날로그 전기 신호로 도입된 잡음의 결과일 수 있다. 예를 들어, 트랜시버는 변조기, 믹서 또는 드라이버 증폭기의 디지털 신호 변조 또는 아날로그 손상의 결과로서 잡음을 도입할 수 있다. 또한, 전력 증폭기가 비선형성의 결과로서 잡음을 도입할 수 있다. 예를 들어, 폴라 아키텍처들에서, 변조된 신호는 진폭 변조(AM) 및 위상 변조(PM)로 분해되어, 추가적인 위상 경로 왜곡을 초래할 수 있다.
이러한 위상 경로 왜곡을 감소시키기 위해, 기저 대역 신호들이 위상 경로 왜곡을 초래하는 방식으로 전치 왜곡되어 신호들이 그들 원래의 형상으로 복원되게 할 수 있다. 보다 구체적으로, 캘리브레이션 피드백 루프는 처리된 신호를 기저 대역으로 다운-컨버트할 수 있다. 다운-컨버트된 신호는 무선 주파수 시스템의 위상 경로 왜곡에 대한 역 커널을 계산하는 캘리브레이션 로직(예컨대, 무선 주파수 시스템의 하드웨어 회로)에 제공될 수 있다. 역 커널을 사용하여, 전치 왜곡 로직(예컨대, 무선 주파수 시스템의 하드웨어 회로)은 신호들을 전치 왜곡하여 위상 경로 비선형성을 반전시킬 수 있다. 따라서, 위상 경로 왜곡들이 감소되어, 무선 주파수 시스템에 의해 송신이 보다 효율적이고 정확하게 될 수 있다.
예시를 돕기 위해, 왜곡 보정 로직(distortion correction logic)(13)을 갖는 무선 주파수 시스템(12)을 활용할 수 있는 전자 디바이스(10)가 도 1에서 설명된다. 아래에서 더욱 상세히 설명될 바와 같이, 전자 디바이스(10)는, 핸드헬드 컴퓨팅 디바이스, 태블릿 컴퓨팅 디바이스, 노트북 컴퓨터 등과 같이, 임의의 적절한 전자 디바이스일 수 있다. 도시된 바와 같이, 전자 디바이스(10)는 위상 경로 왜곡 보정 로직(13)(예컨대, 비일시적 기계 판독가능 매체 상에 저장된 하드웨어 기반 회로 및/또는 프로세서 구현 명령어들)을 갖는 무선 주파수 시스템(12), 입력 구조물들(14), 메모리(16), 하나 이상의 프로세서(들)(18), 하나 이상의 저장 디바이스들(20), 전원(22), 입력/출력 포트들(24) 및 전자 디스플레이(26)를 포함한다. 도 1에 설명된 다양한 컴포넌트들은 하드웨어 요소들(회로 포함), 소프트웨어 요소들(비일시적 컴퓨터 판독가능 매체에 저장된 명령어들 포함), 또는 하드웨어와 소프트웨어 요소들 둘 모두의 조합을 포함할 수 있다.
도 1은 단지 특정 구현의 하나의 예이고 전자 디바이스(10)에 존재할 수 있는 컴포넌트들의 타입들을 예시하도록 의도되는 것임을 주의해야 한다. 추가적으로, 다양한 설명된 컴포넌트들은 보다 소수의 컴포넌트들에 결합될 수 있거나 추가의 컴포넌트들로 분리될 수 있음을 유의해야 한다. 예를 들어, 메모리(16) 및 저장 디바이스(20)는 단일 컴포넌트에 포함될 수 있다.
도시된 바와 같이, 프로세서(18)는 메모리(16) 및 저장 디바이스(20)에 동작가능하게 커플링된다. 보다 구체적으로, 프로세서(18)는 메모리(16) 및/또는 저장 디바이스(20)에 저장된 명령어를 실행하여, 다른 디바이스와 통신하도록 무선 주파수 시스템(12)에 명령하는 것과 같은 전자 디바이스(10)에서의 동작들을 수행할 수 있다. 따라서, 프로세서(18)는 하나 이상의 범용 마이크로프로세서들, 하나 이상의 애플리케이션 특정 프로세서들(ASIC들), 하나 이상의 필드 프로그램가능 로직 어레이들(FPGA들), 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 추가적으로, 메모리(16) 및/또는 저장 디바이스(20)는 프로세서(18)에 의해 실행가능한 명령어들 및 프로세서(18)에 의해 프로세싱될 데이터를 저장하는, 유형의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체일 수 있다. 예를 들어, 메모리(16)는 RAM(random access memory)을 포함할 수 있고 저장 디바이스(20)는 ROM(read only memory), 재기록가능 플래시 메모리, 하드 드라이브들, 광학 디스크들 등을 포함할 수 있다.
추가적으로, 도시된 바와 같이, 프로세서(18)는 전자 디바이스(10)의 다양한 컴포넌트들에 전력을 제공하는 전원(22)에 동작가능하게 커플링된다. 따라서, 전원(22)은 재충전가능한 리튬 폴리머(Li-poly) 배터리 및/또는 교류(AC) 전력 컨버터와 같은 임의의 적절한 에너지원을 포함할 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이, 프로세서(18)는 전자 디바이스(10)가 다양한 다른 전자 디바이스들과 인터페이싱하게 할 수 있는 I/O 포트들(24), 및 사용자가 전자 디바이스(10)와 상호작용하게 할 수 있는 입력 구조물들(14)과 동작가능하게 커플링된다. 따라서, 입력 구조물들(14)은 버튼들, 키보드들, 마우스들, 트랙패드들 등을 포함할 수 있다. 추가적으로, 일부 실시예들에서, 전자 디스플레이(26)는 터치 감응 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
사용자 입력들을 가능하게 하는 것에 추가로, 전자 디스플레이(26)는 운영 시스템용 그래픽 사용자 인터페이스(GUI), 애플리케이션 인터페이스, 스틸 이미지 또는 비디오 콘텐츠와 같은 이미지 프레임들을 디스플레이할 수 있다. 도시된 바와 같이, 전자 디스플레이(26)는 프로세서(18)에 동작가능하게 커플링된다. 따라서, 전자 디스플레이(26)에 의해 디스플레이되는 이미지 프레임들은 프로세서(18)로부터 수신된 디스플레이 이미지 데이터에 기초할 수 있다.
도시된 바와 같이, 프로세서(18)는 또한 무선 주파수 시스템(12)과 동작가능하게 커플링되며, 이는 전자 디바이스(10)를 하나 이상의 다른 전자 디바이스들 및/또는 네트워크들에 통신가능하게 커플링시키는 것을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 무선 주파수 시스템(12)은 전자 디바이스(10)가 블루투스 네트워크와 같은 개인 영역 네트워크(PAN), 802.11x Wi-Fi 네트워크와 같은 로컬 영역 네트워크(LAN), 및/또는 4G 또는 LTE 셀룰러 네트워크와 같은 광역 네트워크(WAN)에 통신가능하게 커플링되게 할 수 있다.
알 수 있는 바와 같이, 무선 주파수 시스템(12)은 다양한 통신 프로토콜들을 사용하여 통신을 가능하게 할 수 있다. 그러나, 무선 주파수 시스템(12)의 동작 원리들은 통신 프로토콜들(예컨대, 블루투스, LTE, 802.11x Wi-Fi 등) 각각에 대해 유사할 수 있다. 예를 들어, 통신 프로토콜에 무관하게, 무선 주파수 시스템(12)은 일반적으로 송신되도록 의도되는 데이터를 포함하는 디지털 전기 신호를 트랜시버를 사용하여 아날로그 전기 신호로 변환한다. 이어서, 아날로그 전기 신호는 전력 증폭기를 사용하여 증폭되고, 필터를 사용하여 필터링되며, 안테나를 사용하여 송신될 수 있다. 즉, 본원에 설명된 기술들은 사용된 통신 프로토콜과 무관하게 임의의 적절한 방식으로 동작하는 임의의 적절한 무선 주파수 시스템(12)에 적용가능할 수 있다.
무선 주파수 시스템(12)의 통신은 무선 주파수 시스템(12)의 폴라 아키텍처의 위상 경로 상에 야기된 왜곡을 감소시킴으로써 향상될 수 있다. 아래에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 왜곡 보정 로직(13)은 그러한 왜곡을 감소시키는데 유용할 수 있다. 예를 들어, 왜곡 보정 로직(13)은 전치 왜곡 신호를 기저 대역 신호 내로 구현하여, 무선 주파수 시스템(12)의 위상 경로 상에서 야기된 왜곡들의 결과로 위상 경로 왜곡 없는 예상 신호가 얻어지게 할 수 있다.
전술된 바와 같이, 전자 디바이스(10)는 임의의 적절한 전자 디바이스일 수 있다. 예시를 돕기 위해, 휴대용 전화, 미디어 플레이어, 개인용 데이터 오거나이저, 핸드헬드 게임 플랫폼, 또는 그러한 디바이스들의 임의의 조합일 수 있는, 핸드헬드 디바이스(10A)의 일 예가 도 2에서 설명된다. 예를 들어, 핸드헬드 디바이스(10A)는 애플사(Apple Inc.)로부터 입수가능한 임의의 iPhone® 모델과 같은 스마트폰일 수 있다. 도시된 바와 같이, 핸드헬드 디바이스(10A)는 내부 컴포넌트들을 물리적 손상으로부터 보호할 수 있고 이들을 전자기 간섭으로부터 차폐할 수 있는 인클로저(28)를 포함한다. 인클로저(28)는, 도시된 실시예에서, 아이콘들의 어레이(32)를 갖는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)(30)를 디스플레이하는 전자 디스플레이(26)를 둘러쌀 수 있다. 예시적인 방식으로, 아이콘(32)이 입력 구조물(14) 또는 전자 디스플레이(26)의 터치 감지 컴포넌트 중 어느 하나에 의해 선택되는 경우, 애플리케이션 프로그램이 시작할 수 있다.
추가적으로, 도시된 바와 같이, 입력 구조물들(14)은 인클로저(28)를 관통할 수 있다. 전술한 바와 같이, 입력 구조물들(14)은 사용자가 핸드헬드 디바이스(10A)와 상호작용하게 할 수 있다. 예를 들어, 입력 구조물들(14)은 핸드헬드 디바이스(10A)를 활성화 또는 비활성화할 수 있고, 사용자 인터페이스를 홈 스크린으로 네비게이트할 수 있고, 사용자 인터페이스를 사용자-구성가능 애플리케이션 스크린으로 네비게이트할 수 있고, 음성-인식 특징부를 활성화할 수 있고, 볼륨 제어를 제공할 수 있고, 진동 모드와 벨소리 모드 간을 토글할 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이, I/O 포트들(24)은 인클로저(28)를 통해 관통된다. 일부 실시예들에서, I/O 포트들(24)은, 예를 들어, 외부 디바이스들에 연결하기 위한 오디오 잭을 포함할 수 있다. 추가적으로, 무선 주파수 시스템(12)은 또한 인클로저(28) 내에 그리고 핸드헬드 디바이스(10A) 내부에 인클로징될 수 있다.
적절한 전자 디바이스(10)를 추가로 예시하기 위해, 애플사로부터 입수가능한 임의의 iPad® 모델과 같은 태블릿 디바이스(10B)가 도 3에 도시되어 있다. 추가적으로, 다른 실시예들에서, 전자 디바이스(10)는 도 4에 도시된 바와 같이 애플사로부터 입수가능한 임의의 Macbook® 또는 iMac® 모델과 같은 컴퓨터(10C)의 형태를 취할 수 있다. 도시된 바와 같이, 태블릿 디바이스(10B) 및 컴퓨터(10C)는 또한 전자 디스플레이(26), 입력 구조물들(14), I/O 포트들(24) 및 인클로저(28)를 각각 포함한다. 핸드헬드 디바이스(10A)와 유사하게, 무선 주파수 시스템(12)은 또한 인클로저(28) 내에 그리고 태블릿 디바이스(10B) 및/또는 컴퓨터(10C) 내부에 인클로징될 수 있다.
전술된 바와 같이, 무선 주파수 시스템(12)은 데이터를 무선으로 통신함으로써 다른 전자 디바이스들 및/또는 네트워크와의 통신을 용이하게 할 수 있다. 도 5는 진폭 경로(52) 및 위상 경로(54)를 갖는 직접 폴라 아키텍처를 갖는 무선 주파수 시스템(50)을 예시하는 블록도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 데카르트-폴라 로직(Cartesian to polar logic)(66)(예컨대, 하드웨어 회로 및/또는 프로세서 구현된 명령어들)을 사용하여 데카르트 도메인(Cartesian domain)의 기저 대역 신호(56)(예컨대, I 값(58) 및 Q 값(60))가 폴라 도메인(polar domain)(예컨대, ρ 값(62) 및
Figure 112018020615221-pct00001
값(64))으로 변환된다.
Figure 112018020615221-pct00002
값(64)은 cos/sin 로직(68)을 통해 프로세싱된다. 결과 신호들 및 ρ 값(62)은 신호들을 디지털로부터 아날로그로 변환하기 위한 디지털-아날로그 컨버터(digital to analog converter; DAC)들(70)을 통과한다. 일단 DAC들(70)을 통과하면, 기저 대역 디지털 신호들은 진폭(AM) 경로(52) 및 위상(PM) 경로(54)를 형성한다.
진폭 경로(52)는 아날로그 변환된 ρ 신호(62)의 공급 전압 변조를 제공할 수 있는 공급 변조기(72)를 포함할 수 있다. 또한, PM 경로(54)는 믹서(74) 및 리미터(76)를 포함할 수 있다. 믹서(74)는 저주파수 기저 대역 신호(fBB)(78)에 로컬 오실레이터(80) 신호(fLO)(81)를 곱할 수 있다. 또한, 믹서(74)는 신호를 기저 대역 주파수들로부터 무선 주파수들(fRF)(82)로 업-컨버트할 수 있다. 리미터(76)는 신호를 출력(84)에서 양과 음의 레일들(positive and negative rails)로 증폭할 수 있다. 진폭 경로(52) 상의 공급 변조기(72) 및 위상 경로(54) 상의 리미터(76)에 의한 프로세싱이 완료되면, AM 경로(52) 및 PM 경로(54)는 결합되어 하나 이상의 디지털 전력 증폭기들(86)에서 증폭되어 결과적으로 변조된 무선 주파수 신호(88)를 형성할 수 있다.
아래에서 보다 상세히 논의되는 바와 같이, 믹서(74) 및 리미터(76)는 무선 주파수 시스템(50)에서 위상 경로(54)에 상당한 양의 왜곡의 근원이 될 수 있다. 따라서, 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 이러한 왜곡을 감소시키는 데 위상 경로(54) 신호들의 전치 왜곡이 사용될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른, 기저 대역 신호(102), 전치 왜곡된 위상 경로 신호(104) 및 전치 왜곡이 없는 위상 경로 신호(106)의 비교를 예시하는 도면(100)이다. 전술한 바와 같이, 믹서(74) 및/또는 리미터(76)는 위상 경로 신호의 상당한 왜곡을 초래할 수 있다. 예를 들어, 전치 왜곡이 없는 위상 경로 신호(106)에 예시된 바와 같이, 믹서 출력(108)은 왜곡(예컨대, 믹서 고조파(110))을 포함한다. 대조적으로, 전치 왜곡된 위상 경로 신호(104)는 믹서 출력(108)에 믹서 고조파(110)가 없게 하므로, 출력(108)이 보다 적게 왜곡되고 보다 깨끗하게 된다.
믹서에서 야기된 왜곡을 이해하기 위해, 믹서 기능과 그의 고조파 출력에 대해 이제 간략하게 설명한다. 도 7은 일 실시예에 따른, 도 5의 믹서 컴포넌트(74)로부터 기인되는 여분의 고조파들을 예시하는 블록도(120)이다. 전술한 바와 같이, 믹서(82)는 저주파수 기저 대역 신호(fBB)(78)에 로컬 오실레이터(80) 신호(fLO)(81)를 곱한다. 또한, 믹서(74)는 신호를 기저 대역 주파수들로부터 무선 주파수들(fRF)(82)로 업-컨버트한다.
도시된 바와 같이, fLO 신호(81)는 구형파(square wave) 신호(121)이다. 그것의 기본 주파수(fLO)(123)에서 주파수 성분(frequency content)(122)을 갖는 것에 추가하여, 이러한 파 신호(wave signal)(121)는 3fLO(126), 5fLO(128) 등에서 고조파들(124)을 갖는다. 따라서, fBB 신호(78)가 fLO 신호(81)와 곱해지는 경우에, fLO + fBB 성분(130)은 업-컨버트되지만, 추가적인 고조파들(예를 들어, 3fLO - fBB(132), 5fLO + fBB(134) 등) 역시 업-컨버트된다. 이들 업-컨버트된 고조파들은 신호에 왜곡을 추가한다. 불행하게도, 폴라 아키텍처들은 후속 비선형 리미터들(예컨대, 도 5의 리미터(76))을 때때로 사용하기 때문에, 이들 고조파들은 쉽게 필터링되지 않을 수 있다.
이제, 리미터(76)에 대한 설명으로 넘어가서, 도 8은 일 실시예에 따른, 도 5의 리미터(76) 컴포넌트의 비선형성을 예시하는 블록도(150)이다. 리미터(76)는 x의 홀수 다항식이 근사 함수를 표현하도록 선택될 수 있는 기함수:
Figure 112018020615221-pct00003
로서 표현되며, 다음을 이용할 수 있다:
Figure 112018020615221-pct00004
리미터(76)는 입력 신호(152)(예컨대, 도 5 및 도 7의 fRF 신호(82))를 출력(154)(예컨대, 도 5의 출력(84))에서의 양과 음의 레일들로 증폭하는 고도의 비선형 블록이다. 예시된 바와 같이, 두 개의 톤들(f1 및 f2)이 입력에 존재한다면, 리미터(76) 비선형성으로 인해, n f1 + m f2에서의 모든 상호변조 톤들이 리미터 출력에 나타날 것이다. 도 8을 다시 참조하면, 3fLO ― fBB 및 5fLO + fBB에 추가적인 톤들이 존재한다. 이것은 도 8의 입력(156)에 도시된다. 이들 톤들은 리미터(76) 입력에 존재하기 때문에, 이들 톤들은 함께 혼합되어 리미터(76) 출력에서의 상호변조 톤들을 생성할 것이다. 예를 들어, 상호변조된 톤들의 일부는: -2(fLO + fBB) + 1(3fLO ― fBB) = fLO ― 3fBB, 4(fLO + fBB) ― 1(3fLO ― fbb) = fLO + 5fBB, -5(fLO + fBB) + 2(3fLO ― fBB) = fLO ― 7fBB, 7(fLO + fBB) ― 2(3fLO ― fBB) = fLO = 9fBB, 등을 포함할 수 있다. 따라서, 위상 왜곡(158)의 대상인 출력에 예시된 바와 같이, 상호변조된 톤들 각각은 메인 톤(fLO + fBB)에 대해 4fBB의 배수로 이격된다. 대조적으로, 위상 왜곡의 영향을 받지 않는 이상적인 출력을 생성하는 이상적인 리미터 출력(160)은 다만 fLO + fBB에서의 톤만을 포함한다.
위상 경로 왜곡의 존재를 설명했으므로, 이제 이 왜곡의 무선 주파수 신호 손상에 대해 설명한다. 도 9는 일 실시예에 따른, 도 5의 무선 주파수 시스템(50)의 위상 경로 왜곡의 영향을 예시하는 개략도(200)이다. 특히, 페이저(phasor)(A1)(202)가 무선 주파수 시스템(50)의 송신기 체인을 통해 제공되는 경우, 송신기는 도 8에서 논의된 추가적인 상호변조된 톤들로 인해 원치 않는 페이저들(A4i+1(204) 및 A4i-1(206))을 추가한다. 이러한 추가적 페이저들은 위상 궤적이 수정되게 한다. 특히, 궤적은 다음에 따라 수정된다:
Figure 112018020615221-pct00005
도 10은 일 실시예에 따른, 위상 경로 변조를 감소시키는 프로세스(250)를 예시하는 흐름도이다. 프로세스(250)는 하드웨어 기반 회로, 컴퓨터 프로세서에 의해 구현된 프로세서 기반 명령어들, 또는 이들의 조합을 통해 구현될 수 있다. 도 11은 일 실시예에 따른, 도 10의 프로세스(250)를 구현할 수 있는 위상 경로 전치 왜곡 회로를 갖는 폴라 아키텍처 무선 주파수 시스템을 예시하는 블록도이다. 명료성을 위해, 이들 도면들은 동시에 논의될 것이다.
도 5의 무선 주파수 시스템(50)과 유사하게, 무선 주파수 시스템(12)은 진폭 경로(52) 및 위상 경로(54)를 갖는 폴라 아키텍처를 갖는다. 도 10에 도시된 바와 같이, 데카르트-폴라 로직(66)(예컨대, 하드웨어 회로 및/또는 프로세서 구현된 명령어들)을 사용하여 데카르트 도메인의 기저 대역 신호(56)(예컨대, I 값(58) 및 Q 값(60))가 폴라 도메인(예컨대, ρ 값(62) 및
Figure 112018020615221-pct00006
값(64))으로 변환된다.
Figure 112018020615221-pct00007
값(64)은 cos/sin 로직(68)을 통해 프로세싱되고, 이어서 왜곡 보정 로직(13)에 제공되며 여기서 신호들에 왜곡을 도입할 수 있다. 결과 신호들 및 ρ 값(62)은 신호들을 디지털로부터 아날로그로 변환하기 위한 디지털-아날로그 컨버터들(DAC들)(70)을 통과한다. 일단 DAC들(70)을 통과하면, 기저 대역 디지털 신호들은 진폭(AM) 경로(52) 및 위상(PM) 경로(54)를 형성한다.
도 5의 시스템(50)과 유사하게, 진폭 경로(52)는 아날로그 변환된 ρ 신호(62)의 공급 전압 변조를 제공할 수 있는 공급 변조기(72)를 포함할 수 있다. 또한, PM 경로(54)는 믹서(74) 및 리미터(76)를 포함할 수 있다. 믹서(74)는 저주파수 기저 대역 신호(fBB)(78)에 로컬 오실레이터(80) 신호(fLO)(81)를 곱할 수 있다. 또한, 믹서(74)는 신호를 기저 대역 주파수들로부터 무선 주파수들(fRF)(82)로 업-컨버트할 수 있다. 리미터(76)는 신호를 출력(84)에서의 양과 음의 레일들로 증폭할 수 있다. 진폭 경로(52) 상의 공급 변조기(72) 및 위상 경로(54) 상의 리미터(76)에 의한 프로세싱이 완료되면, AM 경로(52) 및 PM 경로(54)는 결합되어 하나 이상의 디지털 전력 증폭기들(86)에서 증폭되어 결과적으로 변조된 무선 주파수 신호(88)를 형성할 수 있다.
도 5의 시스템(50)과 달리, 현재 시스템(12)은 왜곡 로직(13)에 의해 전치 왜곡된다. 전치 왜곡은 믹서(74) 및 리미터(76)에 의해 야기된 왜곡을 상쇄(counter-act)하도록 특별히 설계되었기 때문에, 믹서(74) 및 리미터(76)에 의해 도입된 왜곡의 결과로 변조된 무선 주파수 신호(88)가 원래 신호 형상이 되게 할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 파형을 무선에 전송하기 전에, 신호는 다음에 따라 전치 왜곡된다:
Figure 112018020615221-pct00008
전치 왜곡된 파형은 일단 무선을 통과하면, 다음 방정식에 의해 예시된 바와 같이, 이상적인 신호의 이상적인 복제본을 생성한다:
Figure 112018020615221-pct00009
이것이 어떻게 행해지는지 예시하기 위해, 이제 프로세스(250)에 대해 설명한다. 프로세스(250)는 왜곡 로직(13)이 변조된 무선 주파수 신호(88)를 수신 및 혼합함으로써 시작한다. 실제로, 도 11에 도시된 바와 같이, 무선 주파수 신호(88)로부터의 캘리브레이션 루프백(calibration loopback)(280)이 캘리브레이션 믹서(282)에 제공된다. 캘리브레이션 믹서(282)는 주파수 신호(88)를 수신하여 로컬 오실레이터(80)와 혼합할 수 있다(블록 252). 믹서(282) 출력은 결과 신호(284)를 (예컨대, 보조 DAC들(286)을 통해) 기저 대역 주파수들로 다운-컨버트할 수 있다(블록 254).
다운-컨버트된 신호는 캘리브레이션 하드웨어(288)에 제공될 수 있으며, 역 커널이 추정된다(블록 256). 예를 들어, 톤(
Figure 112018020615221-pct00010
)은 위상 경로(54)를 통해 송신된다. 캘리브레이션 하드웨어(288)에서 캘리브레이션 루프백(280)을 통해 수신된 데이터 샘플들을 사용하여, 순방향(forward) 커널의 계수들(
Figure 112018020615221-pct00011
및
Figure 112018020615221-pct00012
)이 추정될 수 있다. 예를 들어, 다음 방정식은 순방향 커널들에 대한 계수들을 추정하는데 사용될 수 있다:
Figure 112018020615221-pct00013
따라서, 추정된 순방향 커널들에 기초하여 역함수가 획득될 수 있다. 이전 방정식에 기초하여 역함수는 다음과 같이 추정될 수 있다:
Figure 112018020615221-pct00014
예를 들어, 일 실시예에서, 페이저(
Figure 112018020615221-pct00015
)는 무선 주파수 시스템(12)의 송신기를 통해 송신될 수 있다. 이러한 송신으로부터 수신된 데이터는 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112018020615221-pct00016
계수들(
Figure 112018020615221-pct00017
및
Figure 112018020615221-pct00018
)은 최소 제곱 방법(least-squares method)을 사용하는 것과 같은 회귀 분석을 사용하여 추정될 수 있다. 따라서 다음과 같은 사실을 쉽게 입증할 수 있다:
Figure 112018020615221-pct00019
Figure 112018020615221-pct00020
이 역 커널을 사용하여, 새로운 위상 경로 전치 왜곡이 순방향 신호들에 도입될 수 있다(블록 258). 예를 들어, 위상 경로 전치 왜곡 로직(290)은 위상 경로(54) 상의 DAC들(70)에 의한 디지털-아날로그 변환에 앞서 전치 왜곡을 삽입할 수 있다. 따라서, 전치 왜곡은 믹서(74) 및/또는 리미터(76)에 의해 야기된 후속적인 왜곡을 상쇄할 수 있다.
일부 경우들에서, 순방향 위상 경로(54)의 위상과 캘리브레이션 루프백 믹서(282) 사이의 불확실성의 결과로 페이저들이 동일한 양만큼 시프트될 수 있다. 이것은 다음과 같이 예시될 수 있다:
Figure 112018020615221-pct00021
이와 같이, 추정된 위상들은 편향될 수 있다. 이것은 다음과 같이 예시될 수 있다:
Figure 112018020615221-pct00022
이를 보상하기 위해 위상 불확실성이 추정되고 보정될 수 있다. 도 12는 일 실시예에 따른, 위상 불확실성을 추정 및 보정하기 위한 프로세스(300)를 도시하는 흐름도이다. 프로세스(300)는 전술한 바와 같이 순방향 커널의 계수들을 추정함으로써 시작한다(블록 302). 예를 들어, 다음 계수들이 추정된다:
Figure 112018020615221-pct00023
역함수를 대입하면 순방향 커널의 계수들이 추정된다. 예를 들어, 다음과 같이 추정된다:
Figure 112018020615221-pct00024
이러한 추정된 파라미터들에 기초하여, 다음의 이차 방정식에 대한 해가 구해진다:
Figure 112018020615221-pct00025
다음으로, 위상 불확실성이 추정된다(블록 304). 예를 들어, 위상 불확실성은 다음에 따라 추정될 수 있다:
Figure 112018020615221-pct00026
순방향 커널의 추정된 계수들은 이어서 추정된 위상 불확실성에 기초하여 업데이트될 수 있다(블록 306). 예를 들어, 계수들은 다음에 따라 조정될 수 있다:
Figure 112018020615221-pct00027
폴라 아키텍처 무선 주파수 시스템의 위상 경로 상의 전치 왜곡의 이점들은 광대한다. 예를 들어, 위상 경로 상에 야기된 왜곡을 상쇄함으로써, 보다 깨끗한 신호가 무선 주파수 시스템의 송신기에 의해 제공될 수 있다. 본 명세서에 설명된 기술들을 테스트함에 있어, 신호 왜곡의 현저한 감소가 관찰되었다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 왜곡 보정 로직이 없는 무선 주파수 시스템을 테스트하면, 4fBB에서 대략 -45 dB의 왜곡 레벨이 발견되었다. 또한, 8 fBB에서 -55dB의 왜곡 레벨이 발견되었다. 대조적으로, 전술한 왜곡 보정 로직을 갖는 유사한 무선 주파수 시스템에서는 왜곡이 크게 감소했다. 예를 들어, 4fBB에서 왜곡 레벨은 대략 -60 dB이었다. 또한 8 fBB에서 왜곡 레벨은 약 -70 dB이었다. 알 수 있듯이, 이러한 감소된 왜곡은 무선 주파수 시스템들에 대한 상당한 송신 개선을 가져올 수 있다.
위에서 설명된 특정 실시예들은 예로서 도시되었으며, 이들 실시예들은 다양한 변경들 및 대안적인 형태들을 받아들일 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 청구항들은 개시된 특정 형태들로 한정하는 것이 아니라, 오히려 본 개시내용의 기술적 사상 및 범위 내에 속하는 모든 변경들, 등가물들, 및 대안들을 커버하도록 의도된다는 것이 추가적으로 이해되어야 한다.

Claims (29)

  1. 무선 주파수 시스템(radio frequency system)으로서,
    데이터 송신을 표현하는 ρ 디지털 전기 신호 및
    Figure 112018060156629-pct00050
    디지털 전기 신호를 제공하도록 구성된 폴라 아키텍처(polar architecture);
    상기 ρ 디지털 전기 신호 및 상기
    Figure 112018060156629-pct00051
    디지털 전기 신호를 ρ 아날로그 전기 신호 및
    Figure 112018060156629-pct00052
    아날로그 전기 신호로 변환하도록 구성된 적어도 하나의 디지털-아날로그 컨버터(digital to analog converter) ― 상기 ρ 아날로그 전기 신호는 진폭 경로 상에서 송신되고, 상기
    Figure 112018060156629-pct00053
    아날로그 전기 신호는 위상 경로 상에서 송신되고, 상기 진폭 경로는 상기 ρ 아날로그 전기 신호의 전압을 변조하도록 구성된 공급 변조기를 포함하고, 상기 위상 경로는:
    저주파수 기저 대역 신호(fBB)에 로컬 오실레이터 신호를 곱하고 그리고 결과적 신호를 기저 대역 주파수로부터 무선 주파수(fRF)로 업-컨버트하도록 구성된 믹서(mixer); 및
    적어도 하나의 믹서에 통신가능하게 커플링되고, 상기 결과적 신호가 업-컨버트된 후에 상기 결과적 신호를 증폭하도록 구성된 리미터(limiter)를 포함함 ―;
    상기 진폭 경로 및 상기 위상 경로 상의 신호들의 결합을 송신 주파수로 무선 송신하도록 구성된 안테나; 및
    적어도 부분적으로:
    송신되는 페이저(phasor)의 수학적 표현에 대한 회귀(regression)를 수행함으로써 상기 위상 경로의 순방향 커널(forward kernel)의 계수들을 추정하고 ― 상기 순방향 커널은 상기 리미터 및 상기 믹서에 의해 야기된 상기 위상 경로 상의 왜곡의 정의를 포함하고, 상기 위상 경로 상의 왜곡은 원치 않는 페이저들의 합(summation)에 의해 표현되고, 상기 원치 않는 페이저들은, 상기 순방향 커널의 계수들의 각각의 계수에 각각 곱해지는 상호변조 톤들(
    Figure 112018060156629-pct00060
    및
    Figure 112018060156629-pct00061
    )을 포함함 ―;
    상기 순방향 커널의 역 커널(inverse kernel)을 추정하고; 그리고
    상기 역 커널을 사용하여 위상-경로 전치-왜곡(phase-path pre-distortion)을 생성하여 상기 위상 경로에 도입함으로써,
    상기 위상 경로 상의 상기 리미터 및 상기 믹서에 의해 야기된 왜곡이 감소되도록 상기 무선 주파수 시스템의 상기 위상 경로 상의 왜곡을 상쇄(counter-act)하도록 구성된 왜곡 보정 로직(distortion correction logic)을 포함하는, 무선 주파수 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 왜곡 보정 로직은
    Figure 112018060156629-pct00062
    디지털 전기 신호들을
    Figure 112018060156629-pct00063
    아날로그 전기 신호들로 변환하기 전에 상기 위상-경로 전치-왜곡을 도입하도록 구성되는, 무선 주파수 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 위상-경로 전치-왜곡을 도입하는 것은, 상기 위상 경로 상의 상기 리미터 및 상기 믹서에 의해 야기되는 후속적인 왜곡의 결과로 신호가 그것의 원래 형상으로 복원되도록, 디지털 신호에 대해 전치-왜곡을 도입하는 것을 포함하는, 무선 주파수 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 왜곡 보정 로직은:
    캘리브레이션 신호를 로컬 오실레이터 신호와 혼합하도록 구성된 캘리브레이션 믹서(calibration mixer); 및
    상기 캘리브레이션 신호를 송신하도록 구성된 캘리브레이션 피드백 루프(calibration feedback loop)를 포함하며, 상기 캘리브레이션 신호는 상기 진폭 경로 및 상기 위상 경로 상의 상기 신호들의 결합을 포함하는, 무선 주파수 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 왜곡 보정 로직은 상기 캘리브레이션 믹서의 아날로그 출력들을 하나 이상의 캘리브레이션 디지털 신호들로 변환하도록 구성된 하나 이상의 보조 아날로그-디지털 컨버터(auxiliary analog to digital converter)들을 포함하는, 무선 주파수 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 왜곡 보정 로직은:
    상기 하나 이상의 캘리브레이션 디지털 신호들을 수신하고;
    상기 하나 이상의 캘리브레이션 디지털 신호들을 사용하여 상기 역 커널을 추정하도록 구성된 캘리브레이션 하드웨어를 포함하는, 무선 주파수 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 왜곡 보정 로직은 별개의 진폭 변조(AM; amplitude modulated) 및 위상 변조(PM; phase modulated) 경로들을 통한 프로세싱에 의해 야기되는 PM-대-PM 왜곡, PM-대-AM 왜곡, 또는 둘 모두를 감소시키도록 구성되는, 무선 주파수 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 왜곡 보정 로직은 상기 위상 경로 상의 상기 믹서의 위상과 상기 왜곡 보정 로직의 캘리브레이션 믹서 사이의 불확실성(uncertainty)을 보상하도록 구성되는, 무선 주파수 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 왜곡 보정 로직은 상기 위상 경로의 순방향(forward) 커널의 계수들을 조정함으로써 상기 불확실성을 보상하도록 구성되는, 무선 주파수 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 왜곡 보정 로직은 상기 위상 경로의 각각의 톤으로부터 주파수 기저 대역의 4배(4fBB)의 하나 또는 그 초과만큼 이격된 왜곡들을 감소시키도록 구성되는, 무선 주파수 시스템.
  11. 무선 주파수 시스템을 동작하기 위한 방법으로서,
    데이터 송신을 표현하는 ρ 디지털 전기 신호 및
    Figure 112018060156629-pct00054
    디지털 전기 신호를 하나 이상의 디지털-아날로그 컨버터들로 제공하는 단계;
    상기 하나 이상의 디지털-아날로그 컨버터들을 사용하여 상기 ρ 및
    Figure 112018060156629-pct00055
    디지털 전기 신호들을 ρ 아날로그 전기 신호 및
    Figure 112018060156629-pct00056
    아날로그 전기 신호로 변환하는 단계;
    상기 ρ 아날로그 전기 신호를 진폭 경로 상에서 송신하는 단계 ― 상기 진폭 경로는 상기 ρ 아날로그 전기 신호의 전압을 변조하도록 구성된 공급 변조기를 포함함 ―;
    상기
    Figure 112018060156629-pct00057
    아날로그 전기 신호를 위상 경로 상에서 송신하는 단계 ― 상기 위상 경로는:
    저주파수 기저 대역 신호(fBB)에 로컬 오실레이터 신호를 곱하고 그리고 결과적 신호를 기저 대역 주파수로부터 무선 주파수(fRF)로 업-컨버트하도록 구성된 믹서(mixer); 및
    적어도 하나의 믹서에 통신가능하게 커플링되고, 상기 결과적 신호가 업-컨버트된 후에 상기 결과적 신호를 증폭하도록 구성된 리미터(limiter)를 포함함 ―;
    상기 진폭 경로 및 상기 위상 경로 상의 신호들의 결합을 송신 주파수로 무선으로 송신하는 단계; 및
    적어도 부분적으로:
    송신되는 페이저의 수학적 표현에 대한 회귀를 수행함으로써 상기 위상 경로의 순방향 커널의 계수들을 추정하고 ― 상기 순방향 커널은 상기 리미터 및 상기 믹서에 의해 야기된 상기 위상 경로 상의 왜곡의 정의를 포함하고, 상기 위상 경로 상의 왜곡은 원치 않는 페이저들의 합에 의해 표현되고, 상기 원치 않는 페이저들은, 상기 순방향 커널의 계수들의 각각의 계수에 각각 곱해지는 상호변조 톤들(
    Figure 112018060156629-pct00064
    및
    Figure 112018060156629-pct00065
    )을 포함함 ―;
    상기 순방향 커널의 역 커널을 추정하고; 그리고
    상기 역 커널을 사용하여 위상-경로 전치-왜곡을 생성하여 상기 위상 경로에 도입함으로써,
    상기 위상 경로 상의 상기 리미터 및 상기 믹서에 의해 야기된 왜곡이 감소되도록 왜곡 보정 회로(distortion correction circuitry)를 사용하여 상기 무선 주파수 시스템의 상기 위상 경로 상의 왜곡을 상쇄하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 위상-경로 전치-왜곡을 도입하는 것은, 상기 위상 경로 상의 상기 리미터 및 상기 믹서에 의해 야기되는 후속적인 왜곡의 결과로 신호가 그것의 원래 형상으로 복원되도록, 디지털 신호에 대해 전치-왜곡을 도입하는 것을 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기
    Figure 112018020718078-pct00058
    디지털 전기 신호들을
    Figure 112018020718078-pct00059
    아날로그 전기 신호들로 변환하기 전에 상기 전치 왜곡을 도입하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    캘리브레이션 루프백(calibration loopback)을 통해 상기 신호들의 결합의 샘플들을 획득하는 단계; 및
    상기 샘플들에 기초하여 상기 전치 왜곡을 도입하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 데카르트 도메인(Cartesian domain)의 기저 대역 신호를 폴라 도메인(Polar domain)으로 변환하는 단계를 포함하는, 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 샘플들을 로컬 오실레이터 신호와 혼합하여 믹서 출력을 획득하는 단계;
    하나 이상의 보조 아날로그-디지털 컨버터들을 통해 상기 믹서 출력을 다운-컨버트(down-convert)하는 단계; 및
    상기 다운-컨버트된 믹서 출력에 기초하여 상기 전치 왜곡을 도입하는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 다운-컨버트된 믹서 출력에 기초하여 상기 역 커널을 결정하는 단계를 포함하며, 상기 역 커널은 상기 샘플들의 위상 경로 비선형성을 반전시키도록 구성되는, 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    별개의 진폭 변조(AM) 및 위상 변조(PM) 경로들을 통한 프로세싱에 의해 야기되는 PM-대-PM 왜곡, PM-대-AM 왜곡, 또는 둘 모두를 상쇄하는 단계를 포함하는,방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 역 커널은:
    상기 캘리브레이션 루프백으로부터의 상기 샘플들에 기초하여 순방향 커널의 계수들을 추정함으로써 상기 순방향 커널의 역함수를 추정함에 의해 결정되는, 방법.
  20. 왜곡 보정 회로로서,
    적어도 부분적으로:
    송신되는 페이저의 수학적 표현에 대한 회귀를 수행함으로써 위상 경로의 순방향 커널의 계수들을 추정하고;
    상기 순방향 커널의 역 커널을 추정하고; 그리고
    상기 역 커널을 사용하여 위상-경로 전치-왜곡을 생성하여 상기 위상 경로에 도입함으로써,
    폴라 아키텍처의 상기 위상 경로 상의 리미터 및 믹서에 의해 야기된 왜곡의 결과로 디지털 신호가 상기 디지털 신호에 전치 왜곡을 도입하기 전의 그것의 원래의 형상으로 복원되도록, 무선 주파수 시스템의 상기 폴라 아키텍처의 상기 디지털 신호에 상기 전치 왜곡을 도입하도록 구성된 위상 경로 전치 왜곡 회로를 포함하며,
    상기 순방향 커널은 상기 리미터 및 상기 믹서에 의해 야기된 상기 위상 경로 상의 왜곡의 정의를 포함하고, 상기 위상 경로 상의 왜곡은 원치 않는 페이저들의 합에 의해 표현되고, 상기 원치 않는 페이저들은, 상기 순방향 커널의 계수들의 각각의 계수에 각각 곱해지는 상호변조 톤들(
    Figure 112018060156629-pct00066
    및
    Figure 112018060156629-pct00067
    )을 포함하고,
    상기 위상 경로 상의 상기 리미터 및 상기 믹서는 적어도 하나의 믹서, 적어도 하나의 리미터, 또는 둘 모두를 포함하고; 그리고
    상기 폴라 아키텍처는 상기 폴라 아키텍처의 아날로그 신호의 전압을 변조하도록 구성된 공급 변조기를 포함하는 진폭 경로를 포함하는, 왜곡 보정 회로.
  21. 제20항에 있어서, 상기 폴라 아키텍처의 상기 진폭 경로 및 상기 위상 경로로부터의 결합된 신호의 하나 이상의 샘플들을 상기 왜곡 회로의 캘리브레이션 믹서로 송신하도록 구성된 캘리브레이션 루프백을 포함하는, 왜곡 보정 회로.
  22. 제21항에 있어서, 상기 하나 이상의 샘플들을 로컬 오실레이터 신호와 혼합하고, 캘리브레이션 믹서 출력을 하나 이상의 보조 아날로그-디지털 컨버터들에 제공하도록 구성된 상기 캘리브레이션 믹서를 포함하는, 왜곡 보정 회로.
  23. 제22항에 있어서, 상기 믹서 출력을 다운-컨버트된 믹서 출력으로 다운-컨버트하고, 상기 다운-컨버트된 믹서 출력을 캘리브레이션 하드웨어에 제공하도록 구성된 상기 하나 이상의 보조 아날로그-디지털 컨버터들을 포함하는, 왜곡 보정 회로.
  24. 제23항에 있어서, 상기 다운-컨버트된 믹서 출력에 기초하여 상기 역 커널을 결정하도록 구성된 상기 캘리브레이션 하드웨어를 포함하며, 상기 전치 왜곡은 상기 역 커널에 기초하는, 왜곡 보정 회로.
  25. 전자 디바이스로서,
    왜곡 보정 로직을 포함하는 무선 주파수 시스템을 포함하며, 상기 왜곡 보정 로직은 상기 무선 주파수 시스템의 폴라 아키텍처의 위상 경로 상의 믹서 컴포넌트 및 리미터 컴포넌트에 의해 야기된 송신 신호의 왜곡들을 감소시키도록 구성되고, 이는:
    송신되는 페이저의 수학적 표현에 대한 회귀를 수행함으로써 상기 위상 경로의 순방향 커널의 계수들을 추정하고 ― 상기 순방향 커널은 상기 리미터 및 상기 믹서에 의해 야기된 상기 위상 경로 상의 왜곡의 정의를 포함하고, 상기 위상 경로 상의 왜곡은 원치 않는 페이저들의 합에 의해 표현되고, 상기 원치 않는 페이저들은, 상기 순방향 커널의 계수들의 각각의 계수에 각각 곱해지는 상호변조 톤들(
    Figure 112018060156629-pct00068
    및
    Figure 112018060156629-pct00069
    )을 포함함 ―;
    상기 순방향 커널의 역 커널을 추정하고; 그리고
    상기 역 커널에 기초하여 전치-왜곡을 정의함으로써,
    상기 믹서 컴포넌트 및 상기 리미터 컴포넌트에 의해 야기된 비선형성들의 결과로 후속 송신 신호가 상기 송신 신호의 상기 전치-왜곡의 도입 전의 상기 송신 신호와 유사한 형상이 되게 할 상기 전치-왜곡을 결정하고; 그리고
    상기 위상 경로 상의 상기 믹서 컴포넌트 및 상기 리미터 컴포넌트에 의해 야기된 송신 신호의 왜곡들이 상쇄되도록, 상기 송신 신호에 상기 전치-왜곡을 도입함에 의한 것이고,
    상기 믹서 컴포넌트는 저주파수 기저 대역 신호(fBB)에 로컬 오실레이터 신호를 곱하고 그리고 결과적 신호를 기저 대역 주파수로부터 무선 주파수(fRF)로 업-컨버트하도록 구성되고;
    상기 리미터 컴포넌트는 적어도 하나의 믹서에 통신가능하게 커플링되고, 그리고 상기 결과적 신호가 업-컨버트된 후에 상기 결과적 신호를 증폭하도록 구성되고; 그리고
    상기 무선 주파수 시스템은 상기 폴라 아키텍처의 아날로그 신호의 전압을 변조하도록 구성된 공급 변조기를 포함하는 진폭 경로를 포함하는, 전자 디바이스.
  26. 제25항에 있어서, 상기 전자 디바이스는 핸드헬드(handheld) 전자 디바이스, 태블릿 전자 디바이스, 컴퓨터 전자 디바이스, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 전자 디바이스.
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 삭제
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11502738B2 (en) * 2021-01-15 2022-11-15 International Business Machines Corporation Transmitter with multiple signal paths
US11368277B1 (en) 2021-04-21 2022-06-21 Apple Inc. Accurate sign change for radio frequency transmitters

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050195919A1 (en) * 2004-03-03 2005-09-08 Armando Cova Digital predistortion system and method for high efficiency transmitters
US20050210354A1 (en) * 2002-03-22 2005-09-22 Nec Corporation Transmitting method and transmitting apparatus

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6075411A (en) * 1997-12-22 2000-06-13 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson Method and apparatus for wideband predistortion linearization
US6580320B1 (en) * 1999-02-12 2003-06-17 Andrew Corporation Signal processing apparatus
US7064852B2 (en) 2001-10-15 2006-06-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Image forming apparatus for executing a plurality of jobs and method of controlling the apparatus
US7346122B1 (en) 2002-08-21 2008-03-18 Weixun Cao Direct modulation of a power amplifier with adaptive digital predistortion
US7515652B2 (en) 2003-09-30 2009-04-07 Broadcom Corporation Digital modulator for a GSM/GPRS/EDGE wireless polar RF transmitter
DE102005006162B3 (de) * 2005-02-10 2006-08-17 Infineon Technologies Ag Sende-/Empfangseinrichtung mit einem eine einstellbare Vorverzerrung aufweisenden Polar-Modulator
JP4951238B2 (ja) * 2005-12-27 2012-06-13 パナソニック株式会社 極座標変調送信装置及び適応歪補償処理システム並びに極座標変調送信方法及び適応歪補償処理方法
JP2009524329A (ja) * 2006-01-23 2009-06-25 エヌエックスピー ビー ヴィ マルチレベル・パルス幅変調によるカーテシアン変調システム。
US7873331B2 (en) * 2006-06-04 2011-01-18 Samsung Electro-Mechanics Company, Ltd. Systems, methods, and apparatuses for multi-path orthogonal recursive predistortion
US7860466B2 (en) 2006-06-04 2010-12-28 Samsung Electro-Mechanics Company, Ltd. Systems, methods, and apparatuses for linear polar transmitters
US7606539B2 (en) * 2006-08-07 2009-10-20 Infineon Technologies Ag Adaptive predistorter coupled to a nonlinear element
WO2008066740A2 (en) * 2006-11-22 2008-06-05 Parker Vision, Inc. Multi-dimensional error correction for communications systems
US8150336B2 (en) 2007-08-21 2012-04-03 Texas Instruments Incorporated Apparatus and method for adaptive polar transmitter linearization and wireless transmitter employing the same
JP4314298B2 (ja) 2007-12-18 2009-08-12 株式会社東芝 ボイスメール装置及びボイスメール装置の制御方法
US8131233B2 (en) * 2008-09-30 2012-03-06 Panasonic Corporation Time alignment methods and apparatus for polar modulation transmitters
JP2010157882A (ja) 2008-12-26 2010-07-15 Panasonic Corp 無線送信装置及び無線送信方法
KR20110068701A (ko) 2009-12-16 2011-06-22 한국전자통신연구원 폴라 송신기에서 전력증폭기를 선형화하는 방법 및 장치
US8675725B2 (en) 2010-04-29 2014-03-18 Mediatek Singapore Pte. Ltd. Integrated circuit, communication unit and method for improved amplitude resolution of an RF-DAC
EP3534582B1 (en) * 2010-11-18 2020-08-26 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) Method and frequency agile pre-distorted transmitter using programmable digital up and down conversion
JP6059003B2 (ja) * 2012-12-26 2017-01-11 パナソニック株式会社 歪み補償装置及び歪み補償方法
US8804872B1 (en) * 2013-01-29 2014-08-12 Texas Instruments Incorporated Dynamic determination of volterra kernels for digital pre-distortion
CN104348772A (zh) * 2014-09-16 2015-02-11 电子科技大学 一种参数分离的预失真器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050210354A1 (en) * 2002-03-22 2005-09-22 Nec Corporation Transmitting method and transmitting apparatus
US20050195919A1 (en) * 2004-03-03 2005-09-08 Armando Cova Digital predistortion system and method for high efficiency transmitters

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Publication number Publication date
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