KR102105130B1 - 고조파 정합을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

전력 증폭 장치가 제공된다. 상기 전력 증폭 장치는 입력 단의 고조파 제어 회로를 이용하여 제 2 고조파 입력 신호를 효율 및 출력 전력이 최대가 되도록 정합하는 입력 부스팅 회로와, 상기 입력 부스팅 회로의 출력 신호를 입력받고 증폭하여 출력하는 다이 셀과, 상기 다이 셀의 출력 신호를 입력받고, 출력 단의 고조파 제어 회로를 이용하여 상기 다이 셀의 출력 신호에서 제 2 고조파 출력 신호를 효율 및 출력 전력이 최대가 되도록 정합하는 출력 부스팅 회로를 포함한다.

Description

고조파 정합을 위한 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR MATCHING HARMONICS}
본 발명은 전력 증폭기에서 고조파 정합에 대한 것이다.
무선 통신 시스템은 진화함에 따라 문자나 음성 이외에 다양한 컨텐츠를 전송하는 서비스를 제공하게 되었다. 이를 위해서는 많은 정보를 한번에 송신하는 것이 필요하고, 많은 정보를 한번에 송신하기 위해서는, 전력 증폭기가 높은 Peak-to-Average Power Ratio (PAPR)의 특성을 갖는 변조 신호와 광대역 신호를 선형적으로 증폭하여야 한다.
하지만, 일반적으로 전력 증폭기는 높은 PAPR 신호에 대해서는 효율이 낮은 영역에서 동작하여 열 발생이 높다. 이로 인해 전력 증폭기는 부가적으로 냉각 시스템을 요구하게 되고, 이는 상기 전력 증폭기를 포함하는 송신기의 크기를 증가시킬 뿐만 아니라, 생산 단가를 높이는 원인이 된다. 또한, 높은 열에 의하여 송신기가 안정적으로 동작을 하지 않을 수 있기 때문에 이를 보상하기 위한 부가적인 장치가 필요하다.
그리고 무선 통신 시스템이 진화함에 따라 다중대역 다중모드(multimode/multiband)을 지원하는 전력 증폭기에 대한 수요가 증가하고 있지만 이에 대한 연구 진행은 미비하다. 최근에 낮은 Q 정합(low-Q matching)을 통해 광대역 대역에서 동작할 수 있는 전력 증폭기에 대한 연구가 진행되고 있지만 이러한 전력 증폭기의 경우 고효율 특성이 미비한 문제점이 있다.
왜냐하면, 기본 임피던스 정합 (fundamental impedance matching)외 고조파 임피던스 정합 (harmonic impedance matching) 을 추가적으로 수행하여야만 고효율 특성을 가질 수 있기 때문이다.
따라서, 고조파 임피던스 정합을 위한 방법 및 장치가 필요하다.
본 발명의 목적은 고조파 정합을 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 전력 증폭기 내부에서 고조파 (harmonics)를 쉽게 정합하는 회로를 포함하는 전력 증폭기를 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 전력 증폭기 내부에서 고조파 제어 회로를 이용하여 전력 증폭기 외부에서 고조파 임피던스에 대해 영향을 덜 받기 위한 방법 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 전력 증폭기 내부에 고조파 제어 회로를 추가하여 입출력 단의 제 2 고조파 성분을 효율적인 최적화 영역에 정합시키고 이를 통해 효율을 높이기 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 목적들을 달성하기 위한 제 1 견지에 따르면, 전력 증폭 장치가 제공된다. 상기 전력 증폭 장치는 입력 단의 고조파 제어 회로를 이용하여 제 2 고조파 입력 신호를 효율 및 출력 전력이 최대가 되도록 정합하는 입력 부스팅 회로와, 상기 입력 부스팅 회로의 출력 신호를 입력받고 증폭하여 출력하는 다이 셀과, 상기 다이 셀의 출력 신호를 입력받고, 출력 단의 고조파 제어 회로를 이용하여 상기 다이 셀의 출력 신호에서 제 2 고조파 출력 신호를 효율 및 출력 전력이 최대가 되도록 정합하는 출력 부스팅 회로를 포함한다.
본 발명의 목적들을 달성하기 위한 제 2 견지에 따르면, 전력 증폭 장치의 동작 방법이 제공된다. 상기 방법은 입력 부스팅 회로가 입력 단의 고조파 제어 회로를 이용하여 제 2 고조파 입력 신호를 효율 및 출력 전력이 최대가 되도록 정합하는 과정과, 다이 셀이 상기 입력 부스팅 회로의 출력 신호를 입력받고 증폭하는 과정과, 출력 부스팅 회로가 상기 다이 셀의 출력 신호를 입력받고, 출력 단의 고조파 제어 회로를 이용하여 상기 다이 셀의 출력 신호에서 제 2 고조파 출력 신호를 효율 및 출력 전력이 최대가 되도록 정합하는 과정을 포함한다.
본 발명은 전력 증폭기 내부에 고조파 정합 회로를 추가하여 고조파에 대해외부 임피던스에 영향을 받지 않는 효율적인 광대역 전력 증폭기를 제공할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 기본 임피던스 정합과 동시에 고조파 임피던스 정합을 같이 수행하여 많은 전력을 소모하는 전력 증폭기의 효율을 올릴 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 증폭기는 고조파, 특히 전력 증폭기의 효율에 영향을 많이 주는 제 2 고조파에 대해, 전력 증폭기 내부에 고조파 제어 회로를 이용하여 전력 증폭기 외부에서 고조파 임피던스에 대해 영향을 덜 받으므로 넓은 주파수 영역에서 전력 증폭기의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전력 증폭기를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전력 증폭기 내부 다이 셀 전면에서의 입출력 단의 제 2 고조파 임피던스 소스풀 & 로드풀 결과를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 입출력 단의 고조파 제어 및 임피던스 부스팅 회로와 단일 다이 셀을 포함하는 전력 증폭기를 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전력 증폭기에서 제어 회로를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전력 증폭기에서 고조파 제어 회로를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 전력 증폭기에서 고조파 제어 회로를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 증폭기의 고조파 제어회로를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 증폭기 외부에서의 입출력 단의 제 2 고조파 성분의 효율 분포를 소스풀 (source-pull) 및 로드풀 (load-pull) 결과를 도시한 제 1 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 증폭기 외부에서의 입출력 단의 제 2 고조파 성분의 효율 분포를 소스풀 (source-pull) 및 로드풀 (load-pull) 결과를 도시한 제 2 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 증폭기의 동작을 위한 과정을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시한 블록도이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시한 블록도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우, 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명은 고조파 정합을 위한 방법 및 장치에 대해 설명하기로 한다.
본 발명은 고효율 전력 증폭기(Power Amplifier)의 성능에 있어서 넓은 주파수 영역 (Wide bandwidth)의 효율 개선 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력 증폭기 내부에서 고조파(harmonics)를 쉽게 정합하는 회로를 포함하는 방법 및 장치에 대한 것이다.
일반적인 전력 증폭기는 낮은 정합 임피던스를 50옴(ohm)에 정합시키기 위해 전력 증폭기 내부의 입출력 부스팅 회로를 사용한다. 이러한 부스팅 회로는 기본 임피던스 정합을 용이하게 한다. 이때 낮은 Q 정합을 이용하여 기본 임피던스 정합을 광대역에 대해 수행하면 광대역에 대해 동작은 가능하지만, 고조파 정합이 동시에 수행될 수 없어 효율이 낮아진다. 본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여 전력 증폭기 내부에서 고조파 제어 회로를 추가하여 입출력 단의 제 2 고조파 성분을 효율적인 최적화 영역에 정합시키고 이를 통해 효율을 높이기 위한 발명이다.
본 발명은 전력 증폭기 내부에서 고조파를 제어하기 때문에 외부 정합회로에 대해서 영향을 받지 않는 구조를 가진다. 이러한 특성은 광대역에 대해 낮은 Q 기본 임피던스 정합을 수행하는 동시에 고조파에 대해서도 특별한 외부 정합 회로 및 기본 정합 회로와는 무관하게 고효율 영역에서 항상 임피던스 정합을 수행하기 때문에 광대역에 대해 높은 효율을 가질 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 고효율 광대역 전력 증폭기는, 기지국과 단말기 등에 사용될 수 있다. 상기 전력 증폭기는 광대역에서 고효율로 동작하기 위하여 전력 증폭기 내부에 임피던스 부스팅 회로를 포함하고 광대역 동작에 적합하도록 제 2 고조파 임피던스 정합 회로를 추가하여 기본 임피던스 정합과 동시에 전력 증폭기 내부에서 제 2 고조파에 대해 임피던스 정합을 용이하게 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 고효율 광대역 전력 증폭기는, 광대역 고조파 제어 회로가 포함된 입력 부스팅 회로를 포함하는 입력 단과, 광대역 고조파 제어 회로가 포함된 출력 부스팅 회로를 포함하는 출력 단과, 기본 다이 셀(die cell)을 전력 증폭기 내부에 모두 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 고효율 광대역 전력 증폭기는, class D, class E, class F, class J, saturated PA, 등의 모든 스위칭 및 포화 동작을 하는 고효율 전력 증폭 장치에 적용될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 고효율 광대역 전력 증폭기는, 입력 단의 제 2 고조파 성분에 대해 전력 증폭기 외부 임피던스에 영향 없이 전압이득 및 효율을 최대로 증가시킬 수 있는 제 2 고조파 제어 회로와, 출력 단의 제2 고조파 성분에 대해 전력 증폭기 외부 임피던스에 영향 없이 출력 전력 및 효율을 최대로 증가시킬 수 있는 제 2 고조파 제어 회로와, 증폭 및 전력을 발생하는 다이 셀을 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 광대역 전력 증폭기의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 전력 증폭기를 도시한 블록도이다.
상기 도 1을 참조하면, 상기 전력 증폭기는 기지국에 사용되고 있는 전력 증폭기 구조를 도시한 것이다. 상기 전력 증폭기는 낮은 정합 임피던스를 50옴(ohm)으로 용이하게 정합하기 위해서 전력 증폭기 내부에 부스팅 회로(160, 180)를 사용한다. 증폭기 내부 다이셀(170)는 입력신호에 대한 증폭 기능을 수행한다.
상기 부스팅 회로(160, 180)는 입출력 단의 낮은 정합 임피던스를 생성하여 용이하게 정합이 가능하게 한다. 상기 부스팅 회로(160, 180)는 일반적으로 부스팅을 위한 커패시터(164, 184) 와 부스팅을 위한 인덕터 (162,182) 를 포함한다.
상기 부스팅 회로(160, 180)는 일반적으로 기본 임피던스 정합을 용이하게 하는 것이 목적이고 고조파 성분에 대해서는 특별한 기능을 수행하지 않는다. 부스팅된 기본 임피던스는 외부 정합회로 (100,190)의 낮은 Q 정합을 통해 광대역으로 정합 된다.
도 2는 본 발명에 따른 전력 증폭기 내부 다이 셀 전면에서의 입출력 단의 제 2 고조파 임피던스 소스풀 및 로드풀 결과를 도시한 도면이다.
상기 도 2를 참조하면, 제 2 고조파에 의해 효율이 전력 증폭기의 성능에 미치는 영향을 도시한 것이다. 일반적으로 협대역으로 동작하는 전력 증폭기의 경우 외부 정합 회로를 이용하여 기본 임피던스와 제 2 고조파 및 그 이상의 고조파 성분을 정합시킬 수 있지만 이러한 부분을 광대역으로 확장시키는 것은 곤란하다.
이에 따라, 각각의 주파수 영역에서 기본 임피던스 정합에는 영향을 주지 않으며 동시에 제 2 고조파 임피던스 정합을 수행하는 것이 필요하다. 즉, 전력 증폭기 내부 매칭 회로에서 제 2 고조파 성분에 대한 임피던스를 도 2의 스미스 차트의 최고 효율 임피던스 영역에 배치되도록 구성하는 것이 필요하다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 입출력 단의 고조파 제어 및 임피던스 부스팅 회로와 단일 다이 셀을 포함하는 전력 증폭기를 도시한 블록도이다.
상기 도 3을 참조하면, 상기 전력 증폭기(350)는 입력 단의 고조파 제어 회로(365)를 이용하여 제 2 고조파 입력 신호가 다이 셀(370) 바로 앞에서 효율 및 출력 전력이 최대 영역인 단락(short) 영역으로 항상 정합되도록 입력 부스팅 회로(360)를 구성한다.
또한, 상기 전력 증폭기(350)는 출력 단의 고조파 제어 회로(385)를 이용하여 제 2 고조파 출력 신호가 다이 셀 (370) 바로 뒤에서 효율 및 출력 전력이 최대 영역인 인덕티브(inductive) 영역으로 항상 정합되도록 출력 부스팅 회로(380)를 구성한다.
부스팅된 기본 임피던스는 외부 정합회로(300,390)의 낮은 Q 정합을 통해 광대역으로 정합된다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전력 증폭기에서 고조파 제어 회로를 도시한 도면이다.
상기 도 4를 참조하면, 고조파 제어 회로는 전력 증폭기 내부 정합 회로의 내부의 첫 단에서 고조파를 제어한다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전력 증폭기에서 고조파 제어 회로를 도시한 도면이다.
상기 도 5를 참조하면, 고조파 제어 회로는 전력 증폭기 내부 정합 회로의 내부의 중간 단에서 고조파를 제어한다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 전력 증폭기에서 고조파 제어 회로를 도시한 도면이다.
상기 도 6을 참조하면, 고조파 제어 회로는 전력 증폭기 내부 정합 회로의 내부의 마지막 단에서 고조파를 제어한다.
상기 도 4, 5 및 5에서 고조파 제어 회로의 최적화 지점은 트랜지스터의 종류, 출력전력, 전력 증폭기의 기생성분 등에 의해 변화된다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 증폭기의 고조파 제어회로를 도시한 도면이다.
상기 도 7을 참조하면, 전력 증폭기 내부에서 고조파 제어 회로는 도 7a와 같이 인덕터와 커패시터의 직렬 조합 또는 도 7b와 같이 인덕터와 커패시터의 병렬 조합으로 구성될 수 있으며 최적화 지점에 따라 다양한 조합으로 구성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 증폭기 외부에서의 입출력 단의 제 2 고조파 성분의 효율 분포를 소스풀 (source-pull) 및 로드풀 (load-pull) 결과를 도시한 제 1 도면이다.
상기 도 8을 참조하면, 일반적인 전력 증폭기의 도 8a와 같이 경우 스미스 차트(smith chart)의 대부분 영역에서 입출력 제 2 고조파 임피던스에 의한 최저 효율 영역 분포를 나타낸다.
이에 반해 고조파 제어 회로가 구비된 전력 증폭기의 경우 도 8b와 같이 스미스 차트 대부분의 영역에서 우수한 효율 분포(large tolerance)를 갖는 결과를 나타낸다.
이는 고조파 제어 회로를 이용하여 고조파에 대해 높은 효율을 가질 수 있도록 전력 증폭기가 정합을 수행하다. 이에 따라 전력 증폭기 외부 정합 회로는 오직 기본 임피던스 정합 수행하고, 기본 임피던스 정합 만을 수행하여도 본 발명의 전력 증폭기는 높은 효율을 가질 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 증폭기 외부에서의 입출력 단의 제 2 고조파 성분의 효율 분포를 소스풀 (source-pull) 및 로드풀 (load-pull) 결과를 도시한 제 2 도면이다.
상기 도 9를 참조하면, 상기 도 8의 결과를 바탕으로 실제 외부 정합 회로를 구현하여 획득한 결과를 도시한 것이다. 상기 도 8의 결과와 비교하였을 때, 도 9a와 같이 일반적인 전력 증폭기의 경우 기본 임피던스만 정합이 수행된 반면 도 9b와 같이 고조파 제어 회로가 구비된 전력 증폭기의 경우 입출력 단의 제 2 고조파의 성분이 광대역에 걸쳐 우수한 효율을 갖는 범위에 정합되어 있는 것을 확인할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 증폭기의 동작을 위한 과정을 도시한 도면이다.
상기 도 10을 참조하면, 본 발명의 전력 증폭기의 최적의 동작을 위해서 광대역 최적 기본 입력 임피던스(Ropt)를 결정하고(1005 단계). 광대역 최적 제 2 고조파 입력 임피던스를 결정한다(1010 단계).
이후, 입력 내부 제 2 고조파 제어 회로를 구현하고(1015 단계), 구현된 제 2 고조파 회로를 사용하여 전력 증폭기 입력 외부 임피던스에 대한 영향력을 검출한다(1020 단계).
이후, 전력 증폭기 입력 외부 임피던스에 대한 영향 없이 광대역 최적 제 2 고조파 임피던스로 정합되는지 검사한다(1025 단계).
만약, 전력 증폭기 입력 외부 임피던스에 대한 영향 없이 광대역 최적 제 2 고조파 임피던스로 정합되지 않는 경우(1025 단계), 다시 입력 내부 제 2 고조파 제어 회로를 구현한다(1015 단계).
만약, 전력 증폭기 입력 외부 임피던스에 대한 영향 없이 광대역 최적 제 2 고조파 임피던스로 정합되는 경우(1025 단계), 광대역 최적 기본 입력 임피던스 정합을 위해 외부 입력 정합회로를 50 옴(Ohm)에 정합되도록 결정한다(1030 단계).
이후, 광대역 최적 기본 출력 임피던스(Ropt)를 결정하고(1035 단계). 광대역 최적 제 2 고조파 출력 임피던스를 결정한다(1040 단계).
이후, 출력 내부 제 2 고조파 제어 회로를 구현하고(1045 단계), 구현된 제 2 고조파 회로를 사용하여 전력 증폭기 출력 외부 임피던스에 대한 영향력을 검출한다(1050 단계)
이후, 전력 증폭기 출력 외부 임피던스에 대한 영향 없이 광대역 최적 제 2 고조파 임피던스로 정합되는지 검사한다(1055 단계).
만약, 전력 증폭기 출력 외부 임피던스에 대한 영향 없이 광대역 최적 제 2 고조파 임피던스로 정합되지 않는 경우(1055 단계), 다시 출력 내부 제 2 고조파 제어 회로를 구현한다(1045 단계).
만약, 전력 증폭기 출력 외부 임피던스에 대한 영향 없이 광대역 최적 제 2 고조파 임피던스로 정합되는 경우(1055 단계), 광대역 최적 기본 입력 임피던스 정합을 위해 외부 출력 정합회로를 50 옴에 정합되도록 결정한다(1060 단계).
이후, 최대 이득을 가지지 않는 경우(1065 단계), 다시 입력 내부 제 2 고조파 제어 회로를 구현한다(1015 단계).
만약, 최대 이득을 가지지만(1065 단계), 최대 출력과 최대 효율을 가지지 않는 경우(1070 단계). 다시 출력 내부 제 2 고조파 제어 회로를 구현한다(1045 단계)
만약, 최대 이득을 가지고(1065 단계), 최대 출력과 최대 효율을 가지는 경우(1070 단계). 본 발명의 과정을 종료한다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시한 블록도이다.
상기 도 11을 참고하면, 상기 단말은 RF(Radio Frequency)처리부(1110), 기저대역(baseband)처리부(1120), 저장부(1130) 및 제어부(1140)를 포함한다.
상기 RF처리부(1110)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(1110)는 상기 기저대역처리부(1120)으로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 상기 RF처리부(1110)는 다수의 안테나들 각각을 위한 RF 체인(chain)들을 포함하며, 각 RF 체인은 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(Digital to Analog Convertor), ADC(Analog to Digital Convertor) 등을 포함할 수 있다.
상기 증폭기는 본 발명의 전력 증폭기(1115)를 포함하는 것으로, 고조파, 특히 전력 증폭기(1115)의 효율에 영향을 많이 주는 제 2 고조파에 대해, 전력 증폭기(1115) 내부에 고조파 제어 회로를 이용하여 전력 증폭기(1115) 외부에서 고조파 임피던스에 대해 영향을 덜 받으므로 넓은 주파수 영역에서 전력 증폭기의 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 기저대역처리부(1120)는 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(1120)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(1120)은 상기 RF처리부(1110)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM(Orthogonal Frequency Division Muitplexing) 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(1120)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산 및 CP(Cyclic Prefix) 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(1120)은 상기 RF처리부(1110)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.
상기 기저대역처리부(1120) 및 상기 RF처리부(1110)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(1120) 및 상기 RF처리부(1110)는 송신부, 수신부, 송수신부 또는 통신부로 지칭될 수 있다.
상기 저장부(1130)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다.
상기 제어부(1140)는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(1140)는 상기 기저대역처리부(1120) 및 상기 RF처리부(1110)을 통해 신호를 송수신한다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시한 블록도이다.
상기 도 12를 참조하면, 상기 기지국은 RF처리부(1210), 기저대역처리부(1220), 백홀통신부(1230), 저장부(1240) 및 제어부(1250)를 포함하여 구성된다.
상기 RF처리부(1210)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(1210)는 상기 기저대역처리부(1220)으로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 상기 RF처리부(1210)는 다수의 안테나들 각각을 위한 RF 체인(chain)들을 포함하며, 각 RF 체인은 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다.
상기 증폭기는 본 발명의 전력 증폭기(1215)를 포함하는 것으로, 고조파, 특히 전력 증폭기(1215)의 효율에 영향을 많이 주는 제 2 고조파에 대해, 전력 증폭기(1215) 내부에 고조파 제어 회로를 이용하여 전력 증폭기(1215) 외부에서 고조파 임피던스에 대해 영향을 덜 받으므로 넓은 주파수 영역에서 전력 증폭기의 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 기저대역처리부(1220)는 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, OFDM 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(1220)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT 연산 및 CP 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(1220)는 상기 RF처리부(1210)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.
상기 기저대역처리부(1220) 및 상기 RF처리부(1210)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(1220) 및 상기 RF처리부(1210)는 무선 송신부, 무선 수신부, 무선 송수신부 또는 무선 통신부로 지칭될 수 있다.
상기 백홀통신부(1230)는 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 상기 백홀통신부(1230)는 상기 기지국에서 다른 노드, 예를 들어, 다른 기지국, 코어망 등으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 상기 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다.
상기 저장부(1240)는 상기 기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 그리고, 상기 저장부(1240)는 상기 제어부(1250)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(1250)는 상기 기지국의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(1240)는 상기 기저대역처리부(1220) 및 상기 RF처리부(1210)을 통해 또는 상기 백홀통신부(1230)를 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(1240)는 상기 저장부(1240)에 데이터를 기록하고, 읽는다.
본 발명의 청구항 및/또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금, 본 발명의 청구항 및/또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM, Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM, Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM, Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs, Digital Versatile Discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 상기 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 또는 SAN(Storage Area Network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (18)

  1. 전력 증폭 장치에 있어서,
    고조파 입력 신호를 단락(short) 영역으로 정합 시키기 위해 사용되는 제1 고조파 제어 회로를 포함하는 입력 부스팅 회로와,
    상기 입력 부스팅 회로로부터 출력 신호를 수신 및 증폭하는 다이 셀(die cell)과,
    상기 다이 셀로부터의 상기 출력 신호의 고조파 출력 신호를 인덕티브(inductive) 영역으로 정합 시키기 위해 사용되는 제2 고조파 제어 회로를 포함하는 출력 부스팅 회로를 포함하는 전력 증폭 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 고조파 제어 회로는, 상기 고조파 입력 신호를 효율 및 출력 전력이 최대가 되는 단락(short) 영역으로 정합 시키는 전력 증폭 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 고조파 제어 회로는, 적어도 하나의 인덕터와 적어도 하나의 커패시티를 포함하는 전력 증폭 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 고조파 제어 회로는,
    직렬로 연결된 하나의 인덕터와 하나의 커패시터를 포함하고,
    상기 하나의 인덕터는 상기 입력 부스팅 회로에 연결되고,
    상기 커패시터는 접지에 연결되는 전력 증폭 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 고조파 제어 회로는,
    직렬로 연결된 2개의 인덕터들과 2개의 커패시터들을 포함하고,
    상기 2개의 인덕터들 중 제1 인덕터는, 상기 입력 부스팅 회로의 제1 지점에 연결되고,
    상기 2개의 인덕터들 중 제2 인덕터는, 상기 입력 부스팅 회로의 제2 지점에 연결되고,
    상기 2개의 커패시터들 중 제1 커패시터는, 상기 제1 인덕터와 상기 제2 인덕터 사이의 지점에서 접지와 연결되고,
    상기 2개의 커패시터들 중 제2 커패시터는, 상기 입력 부스팅 회로의 제2 지점에서 접지와 연결되는 전력 증폭 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 고조파 제어 회로는,
    상기 다이 셀로부터의 상기 출력 신호의 상기 고조파 출력 신호를 효율 및 출력 전력이 최대가 되는 인덕티브(inductive) 영역으로 정합 시키기 위해 사용되는 전력 증폭 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 고조파 제어 회로는,
    적어도 하나의 인덕터와 적어도 하나의 커패시티를 포함하는 전력 증폭 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 고조파 제어 회로는,
    직렬로 연결된 하나의 인덕터와 하나의 커패시터를 포함하고,
    상기 인덕터는 상기 출력 부스팅 회로에 연결되고,
    상기 커패시터는 접지에 연결되는 전력 증폭 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제2 고조파 제어 회로는,
    직렬로 연결된 2개의 인덕터들과 2개의 커패시터들을 포함하고,
    상기 2개의 인덕터들 중 제1 인덕터는, 상기 출력 부스팅 회로의 제1 지점에 연결되고,
    상기 2개의 인덕터들 중 제2 인덕터는, 상기 출력 부스팅 회로의 제2 지점에 연결되고,
    상기 2개의 커패시터들 중 제1 커패시터는, 상기 제1 인덕터와 상기 제2 인덕터 사이의 지점에서 접지와 연결되고,
    상기 2개의 커패시터들 중 제2 커패시터는, 상기 출력 부스팅 회로의 제2 지점에서 접지와 연결되는 전력 증폭 장치.
  10. 전력 증폭 장치의 동작 방법에 있어서,
    제1 고조파 제어 회로를 포함하는 입력 부스팅 회로에서, 상기 제1 고조파 제어 회로를 이용하여 고조파 입력 신호를 단락(short) 영역으로 정합 시키는 과정과,
    다이 셀(die cell)에서, 상기 입력 부스팅 회로의 출력 신호를 수신 및 증폭하는 과정과,
    제2 고조파 제어 회로를 포함하는 출력 부스팅 회로에서, 상기 제2 고조파 제어 회로를 이용하여 상기 다이 셀로부터의 상기 출력 신호의 고조파 출력 신호를 인덕티브(inductive) 영역으로 정합 시키는 과정을 포함하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 고조파 제어 회로는, 상기 고조파 입력 신호를 효율 및 출력 전력이 최대가 되는 단락(short) 영역으로 정합 시키는 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 고조파 제어 회로는, 적어도 하나의 인덕터와 적어도 하나의 커패시티를 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 고조파 제어 회로는,
    직렬로 연결된 하나의 인덕터와 하나의 커패시터를 포함하고,
    상기 하나의 인덕터는 상기 입력 부스팅 회로에 연결되고,
    상기 커패시터는 접지에 연결되는 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 고조파 제어 회로는,
    직렬로 연결된 2개의 인덕터들과 2개의 커패시터들을 포함하고,
    상기 2개의 인덕터들 중 제1 인덕터는, 상기 입력 부스팅 회로의 제1 지점에 연결되고,
    상기 2개의 인덕터들 중 제2 인덕터는, 상기 입력 부스팅 회로의 제2 지점에 연결되고,
    상기 2개의 커패시터들 중 제1 커패시터는, 상기 제1 인덕터와 상기 제2 인덕터 사이의 지점에서 접지와 연결되고,
    상기 2개의 커패시터들 중 제2 커패시터는, 상기 입력 부스팅 회로의 제2 지점에서 접지와 연결되는 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 제2 고조파 제어 회로는,
    상기 다이 셀로부터의 상기 출력 신호의 상기 고조파 출력 신호를 효율 및 출력 전력이 최대가 되는 인덕티브(inductive) 영역으로 정합 시키기 위해 사용되는 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 제2 고조파 제어 회로는,
    적어도 하나의 인덕터와 적어도 하나의 커패시티를 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제2 고조파 제어 회로는,
    직렬로 연결된 하나의 인덕터와 하나의 커패시터를 포함하고,
    상기 인덕터는 상기 출력 부스팅 회로에 연결되고,
    상기 커패시터는 접지에 연결되는 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제2 고조파 제어 회로는,
    직렬로 연결된 2개의 인덕터들과 2개의 커패시터들을 포함하고,
    상기 2개의 인덕터들 중 제1 인덕터는, 상기 출력 부스팅 회로의 제1 지점에 연결되고,
    상기 2개의 인덕터들 중 제2 인덕터는, 상기 출력 부스팅 회로의 제2 지점에 연결되고,
    상기 2개의 커패시터들 중 제1 커패시터는, 상기 제1 인덕터와 상기 제2 인덕터 사이의 지점에서 접지와 연결되고,
    상기 2개의 커패시터들 중 제2 커패시터는, 상기 출력 부스팅 회로의 제2 지점에서 접지와 연결되는 방법.
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