KR102656705B1 - 출력 전력 조절 범위를 선택하는 rf 송신기 및 이를 포함하는 무선 통신 장치 - Google Patents

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Abstract

본 개시의 기술적 사상에 따른 RF 송신기는, 복수의 라인들을 통해 수신된 입력 신호들로부터 제1 출력 전력 조절 범위를 갖는 제1 RF 출력 신호 또는 제2 출력 전력 조절 범위를 갖는 제2 RF 출력 신호를 선택적으로 생성하도록 구성된 SC-DAC(Switched Capacitor-Digital to Analog Converter) 및 상기 제1 RF 출력 신호 또는 상기 제2 RF 출력 신호를 출력하도록 구성된 출력 단자를 포함하고, 상기 SC-DAC는, 출력단이 상기 출력 단자와 연결되고, 상기 제1 RF 출력 신호를 생성하도록 구성된 제1 커패시터 열, 일단이 상기 출력 단자와 연결되는 전력 감쇄 커패시터, 제1 스위치 소자 및 출력단이 상기 제1 스위치 소자를 통해 상기 전력 감쇄 커패시터의 타단과 선택적으로 연결되고, 상기 제2 RF 출력 신호를 생성하도록 구성된 제2 커패시터 열을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

출력 전력 조절 범위를 선택하는 RF 송신기 및 이를 포함하는 무선 통신 장치{A RADIO FREQUENCY TRANSMITTER CONFIGURED TO SELECT OUTPUT POWER CONTROL RANGE AND AN WIRELESS COMMUNICATION DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 개시의 기술적 사상은 RF 아날로그 신호를 출력하는 RF 송신기 및 이를 포함하는 무선 통신 장치에 관한 것이다.
최근 통신 기술의 발달로 셀룰러 통신 서비스뿐만 아니라 사물 인터넷(internet of things: IoT) 등과 같은 다양한 통신 서비스가 개발되고 있다. 이와 같이 서로 다른 통신 시스템들이 공존해야 할 필요성이 증가하였지만, 이용 가능한 주파수 대역은 한정되어 있고, 또한, 각 시스템들에 포함된 무선 통신 장치들이 동시에 동작함에 따라 발생할 수 있는 상호간 무선 성능 열화를 최소화하기 위해 각 무선 통신 장치의 출력 신호에 대한 전력을 조절하는 것이 점점 중요해졌다.
디지털 회로 기반의 RF 송신기의 경우 일정한 바이어스 전류 소모가 없는 Class-D와 같은 스위칭 증폭기를 사용하여 시스템의 효율을 극대화하지만, 출력 전력(또는, 송신 전력)을 조절하기 위해서는 구성하는 디지털-아날로그 변환기(Digital to Analog Converter; 이하 DAC)의 해상도를 이용하여 출력 전력의 동적 범위를 조절해야 한다. 예를 들어, 13dBm의 최대 출력 전력을 갖는 디지털 RF 송신기의 경우 오차 벡터 크기(Error Vector Magnitude)의 요구사항을 만족시키고, 80dBm 정도의 출력 전력을 조절하기 위해서는 최소 21비트의 DAC의 해상도가 요구되며, 이는 DAC의 해상도를 이용하여 출력 전력의 크기를 조절하기 위해서는 단위 회로들의 수를 기하급수적으로 증가시켜 면적 및 스위칭에 의한 전력소모를 증가시키며, 21비트 이상의 정합도를 갖는 DAC의 설계는 매우 어려운 문제가 있었다.
본 개시의 기술적 사상은 RF 송신기에 관한 것으로서, 출력 전력 조절 범위를 통신 상태에 따라 선택하기 위한 구조가 포함된 RF 송신기 및 이를 포함하는 무선 통신 장치를 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 개시의 기술적 사상에 따른 RF 송신기는, 복수의 라인들을 통해 수신된 입력 신호들로부터 제1 출력 전력 조절 범위를 갖는 제1 RF 출력 신호 또는 제2 출력 전력 조절 범위를 갖는 제2 RF 출력 신호를 선택적으로 생성하도록 구성된 SC-DAC(Switched Capacitor-Digital to Analog Converter) 및 상기 제1 RF 출력 신호 또는 상기 제2 RF 출력 신호를 출력하도록 구성된 출력 단자를 포함하고, 상기 SC-DAC는, 출력단이 상기 출력 단자와 연결되고, 상기 제1 RF 출력 신호를 생성하도록 구성된 제1 커패시터 열, 일단이 상기 출력 단자와 연결되는 전력 감쇄 커패시터, 제1 스위치 소자 및 출력단이 상기 제1 스위치 소자를 통해 상기 전력 감쇄 커패시터의 타단과 선택적으로 연결되고, 상기 제2 RF 출력 신호를 생성하도록 구성된 제2 커패시터 열을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 기술적 사상에 따른 무선 통신 장치는, 디지털 데이터를 변조하고, 디지털 신호들을 출력하도록 구성된 모뎀 및 상기 디지털 신호들에 부합하는 복수의 입력 신호들로부터 통신 상태를 기반으로 제1 출력 전력 조절 범위를 갖는 제1 RF 출력 신호 또는 제2 출력 전력 조절 범위를 갖는 제2 RF 출력 신호를 선택적으로 출력하도록 구성된 RF 송신기를 포함하고, 상기 RF 송신기는, 상기 복수의 입력 신호들을 수신한 때에, 제1 출력 전력 조절 범위를 갖는 상기 제1 RF 출력 신호를 생성하도록 구성된 제1 커패시터 열이 구비된 고전력 SC-DAC(Switched Capacitor-Digital to Analog Converting) 회로 및 상기 복수의 입력 신호들 중 일부를 수신한 때에, 제2 출력 전력 조절 범위를 갖는 상기 제2 RF 출력 신호를 생성하도록 구성된 제2 커패시터 열이 구비된 저전력 SC-DAC 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 기술적 사상에 따른 RF 송신기는, n(단, n는 1 이상의 정수)개의 입력 신호들을 k개의 라인들을 통해 수신하고, 상기 n개의 입력 신호들로부터 제1 출력 전력 조절 범위를 갖는 제1 RF 출력 신호를 생성하도록 n개의 커패시터들을 포함하는 제1 커패시터 열이 구비된 고전력 SC-DAC 회로, m(단, m은 n보다 작은 1 이상의 정수)개의 입력 신호들을 m개의 라인들을 통해 수신하고, 상기 m개의 입력 신호들로부터 제2 출력 전력 조절 범위를 갖는 제2 RF 출력 신호를 생성하도록 m개의 커패시터들을 포함하는 제2 커패시터 열 및 상기 제2 커패시터 열의 출력단과 선택적으로 연결된 전력 감쇄 커패시터가 구비된 저전력 SC-DAC 회로 및 통신 상태에 따른 제어 신호를 기반으로, 상기 고전력 SC-DAC 회로 또는 상기 저전력 SC-DAC 회로에 각각 상기 n개의 입력 신호들 또는 상기 m개의 입력 신호들을 선택적으로 입력하는 스위치 회로를 포함한다.
본 개시의 예시적 실시 예에 따른 디지털 RF 송신기는 무선 통신 장치와 기지국(또는, 다른 무선 통신 장치)간의 통신 상태에 부합하는 출력 전력 조절 범위를 선택하고, 선택한 출력 전력 조절 범위를 기반으로 출력 전력을 조절함으로써 디지털 RF 송신기의 설계 면적 및 전력 소모를 최소화하고, 이와 동시에 높은 해상도를 갖는 RF 출력 신호를 출력할 수 있는 효과가 있다.
본 개시의 예시적 실시 예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 아니하며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 이하의 기재로부터 본 개시의 예시적 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 개시의 예시적 실시예들을 실시함에 따른 의도하지 아니한 효과들 역시 본 개시의 예시적 실시예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 무선 통신 장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 무선 통신 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 SC-DAC의 회로도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 고전력 DAC 회로의 제1 출력 전력 조절 범위 및 저전력 DAC 회로의 제2 출력 전력 조절 범위를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 무선 통신 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 SC-DAC의 회로도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 고전력 DAC 회로의 제1 출력 전력 조절 범위 및 저전력 DAC 회로의 제2 출력 전력 조절 범위를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 무선 통신 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 SC-DAC의 회로도이다.
도 10은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 무선 통신 장치를 나타내는 블록도이다.
도 11은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 무선 통신 시스템을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 무선 통신 장치(1)를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 무선 통신 장치(1)는 RF(Radio Frequency) 송신기(10), RF 수신기(20), 모뎀(30), 프론트-엔드 회로(40) 및 안테나(50)를 포함할 수 있다. 모뎀(30)은 정보(예를 들면, 디지털 정보) 전달을 위해 디지털 데이터를 변조하여 디지털 신호들을 생성하고, 디지털 신호들을 RF 송신기(10)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 디지털 신호들은 I(Inphase) 데이터 및 Q(Qudrature) 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 모뎀(30)은 RF 수신기(20)로부터 수신된 디지털 신호들을 복조하여 원래의 디지털 데이터로 복원할 수 있다.
RF 송신기(10)는 SC(Switched Capacitor)-DAC(Digital to Analog Converter)(12)를 포함할 수 있다. SC-DAC(12)는 모뎀(30)으로부터 수신된 기저대역의 디지털 신호들로부터 RF 주파수 대역의 RF 출력 신호를 생성하여 프론트-엔드 회로(40)에 제공할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시 예에 있어서, SC-DAC(12)는 고전력 DAC(Digital to Analog Converting) 회로(12a) 및 저전력 DAC 회로(12b)를 포함할 수 있다. 고전력 DAC 회로(12a) 및 저전력 DAC 회로(12b)는 SC(Switched Capacitor) 기반 디지털-아날로그 변환을 수행할 수 있으며, 각각 복수의 스위칭 증폭기들 및 복수의 커패시터들을 포함할 수 있다.
예시적 실시 예에 따른 SC-DAC(12)는 무선 통신 장치(1)와 기지국(또는, 다른 무선 통신 장치)간의 통신 상태를 기반으로 고전력 출력 모드 및 저전력 출력 모드 중 어느 하나를 선택하여 선택된 출력 모드를 기반으로 동작할 수 있다. 상기 통신 상태는 무선 통신 장치(1)와 기지국(또는, 다른 무선 통신 장치) 간의 형성된 채널들의 품질을 나타내는 개념일 수 있다. 통신 상태가 좋은 경우에는 무선 통신 장치(1)는 비교적 적은 전력으로 RF 아날로그 신호를 기지국(또는, 다른 무선 통신 장치)에 송신하고, 통신 상태가 나쁜 경우에는 무선 통신 장치(1)는 비교적 높은 전력으로 RF 아날로그 신호를 기지국(또는, 다른 무선 통신 장치)에 송신할 수 있다.
모뎀(30)은 기지국(또는, 다른 무선 통신 장치)으로부터 수신한 신호의 RSRP(Reference Signal Power), RSRQ(Reference Signal Received Quality), RSSI(Received Signal Strength Indicator), SINR(Signal to Interference Noise Ratio) 중 적어도 하나를 측정하여 상기 통신 상태를 확인할 수 있다.
모뎀(30)은 통신 상태를 기반으로 제어 신호를 생성하여 SC-DAC(12)에 제공할 수 있으며, 제어 신호에 응답하여 고전력 DAC 회로(12a) 및 저전력 DAC 회로(12b) 중 어느 하나가 디지털 신호들에 대한 아날로그-디지털 변환을 수행할 수 있다.
예시적 실시 예에 따른 고전력 DAC 회로(12a)는 디지털 신호들에 대한 디지털-아날로그 변환을 수행하여 제1 출력 전력 조절 범위를 갖는 제1 RF 출력 신호를 생성할 수 있으며, 저전력 DAC 회로(12b)는 디지털 신호들에 대한 디지털-아날로그 변환을 수행하여 제2 출력 전력 조절 범위를 갖는 제2 RF 출력 신호를 생성할 수 있다. 제1 출력 전력 조절 범위는 제2 출력 전력 조절 범위보다 더 높은 출력 전력을 커버할 수 있다. 예를 들어, 통신 상태가 기준치 미만으로 좋지 않은 경우에 고전력 DAC 회로(12a)는 제1 출력 전력 조절 범위 내의 전력을 갖는 제1 RF 출력 신호를 생성할 수 있으며, 통신 상태가 기준치 이상으로 좋은 경우에 저전력 DAC 회로(12b)는 제2 출력 전력 조절 범위 내의 전력을 갖는 제2 RF 출력 신호를 생성할 수 있다.
고전력 DAC 회로(12a)에서 지원하는 제1 출력 전력 조절 범위는 저전력 DAC 회로(12b)에서 지원하는 제2 출력 전력 조절 범위와 중첩되는 부분을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 제1 출력 전력 조절 범위는 제2 출력 전력 조절 범위와 중첩되는 부분이 없도록 구현될 수 있다. 고전력 DAC 회로(12a) 및 저전력 DAC 회로(12b)의 구체적인 구현 예는 후술한다.
프론트-엔드 회로(40)는 RF 송신기(10)로부터 수신한 RF 출력 신호 및 반전 RF 출력 신호를 수신하여 소정의 변환을 수행하고, 발룬(balun)을 통해 원하는 대역의 주파수 성분을 갖는 RF 아날로그 신호를 생성하여 안테나(50)를 통해 기지국(또는, 다른 무선 통신 장치)로 송신할 수 있다.
또한, 안테나(50)는 본 개시의 사상이 적용되어 생성된 RF 아날로그 신호를 수신하여 프론트-엔드 회로(40)에 전달하고, 프론트-엔드 회로(40)는 RF 아날로그 신호를 저잡음 증폭하여 RF 수신기(20)에 제공할 수 있다. RF 수신기(20)는 RF 아날로그 신호를 기저대역의 디지털 신호들로 변환할 수 있으며, 변환된 디지털 신호들을 모뎀(30)에 제공할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시 예에 따른 RF 송신기(10)는 무선 통신 장치(1)와 기지국(또는, 다른 무선 통신 장치)간의 통신 상태에 부합하는 출력 전력 조절 범위를 선택하고, 선택한 출력 전력 조절 범위를 기반으로 출력 전력을 조절함으로써 RF 송신기(10)의 설계 면적 및 전력 소모를 최소화하고, 이와 동시에 높은 동적 범위를 갖는 RF 출력 신호를 출력할 수 있는 효과가 있다.
도 2는 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 무선 통신 장치(100)를 나타내는 블록도이다. 도 2에서는 SC-DAC(160)에 입력되는 신호를 예시적으로 서술하기 위해 IQ 셀 공유(IQ Cell Sharing) 기술이 적용된 RF 송신기를 포함하는 무선 통신 장치(100)를 중심으로 서술하나, 이에 국한되지 않고, 본 개시의 기술적 사상은 쿼드러쳐(Quadrature) 송신기 또는 폴라(Polar) 송신기 등에도 구현될 수 있음은 분명하다.
도 2를 참조하면, 무선 통신 장치(100)는 디지털 신호 프로세서(110), 제어기(120), 온도계-이진수 변환기(130), 패턴 신호 생성기(140), 크리스탈 오실레이터(150), SC-DAC(160), 프론트-엔드 회로(170) 및 안테나(180)를 포함할 수 있다.
디지털 신호 프로세서(110) 및 제어기(120)는 도 1의 모뎀(30)을 구성할 수 있으며, 온도계-이진수 변환기(130), 패턴 신호 생성기(140), 크리스탈 오실레이터(150) 및 SC-DAC(160)는 도 1의 RF 송신기(10)를 구성할 수 있다.
제어기(120)는 이용하여 디지털 신호 프로세서(110) 및 무선 통신 장치(100) 내의 회로 블록들의 동작을 제어할 수 있다. 제어기(120)는 무선 통신 장치(100)와 기지국 간에 통신 상태를 확인할 수 있으며, 확인된 통신 상태를 기반으로 출력 모드를 선택하고, 출력 모드에 따른 동작을 제어하기 위한 제어 신호(CS)를 생성하여 SC-DAC(160)에 제공할 수 있다.
디지털 신호 프로세서(110)는 k(단, k는 2 이상의 정수)비트의 I(In-phase) 데이터(I1) 및 Q(Quadrature) 데이터(Q1), 반전 I 데이터(IB1) 및 반전 Q 데이터(QB1)를 온도계-이진수 변환기(130)로 출력할 수 있다. 온도계-이진수 변환기(130)는 I 데이터(I1), Q 데이터(Q1), 반전 I 데이터(IB1) 및 반전 Q 데이터(QB1)를 온도계-이진수 변환하여 I 이진수 데이터(I2), Q 이진수 데이터(Q2), 반전 I 이진수 데이터(IB2) 및 반전 Q 이진수 데이터(QB2)를 패턴 신호 생성기(140)에 제공할 수 있다.
패턴 신호 생성기(140)는 크리스탈 오실레이터(150)로부터 수신된 주파수 신호(F_S)를 이용하여 I-Q 이진수 데이터 쌍의 패턴 및 반전 I-Q 이진수 데이터 쌍의 패턴에 부합하는 소정의 패턴을 갖는 패턴 신호들(PT_S)을 생성하고, 이를 SC-DAC(160)에 제공할 수 있다.
한편, 패턴 신호 생성기(140)는 I 이진수 데이터(I2), Q 이진수 데이터(Q2), 반전 I 이진수 데이터(IB2), 반전 Q 이진수 데이터(QB2)의 비트 수에 대응하는 개수의 패턴 신호들을 병렬적으로 SC-DAC(160)에 제공할 수 있다.
예시적 실시 예로, 패턴 신호 생성기(140)는 주파수 신호(F_S)를 소정의 주파수로 분주하여 클록 신호를 생성하고, 클록 신호로부터 상호 소정의 위상 차를 갖는 복수의 클록 신호들을 생성할 수 있다. 패턴 신호 생성기(140)는 복수의 클록 신호들을 이용하여 패턴 신호들을 생성할 수 있다.
SC-DAC(160)는 스위치 회로(162), 고전력 DAC 회로(164a) 및 저전력 DAC 회로(164b)를 포함할 수 있다. 스위치 회로(162)는 제어기(120)로부터 수신된 제어 신호(CS)에 응답하여 패턴 신호들(PT_S)을 고전력 DAC 회로(164a) 및 저전력 DAC 회로(164b) 중 어느 하나에 선택적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, SC-DAC(160)가 고전력 출력 모드로 동작할 때에, 스위치 회로(162)는 패턴 신호들(PT_S)을 복수의 라인들을 통해 고전력 DAC 회로(164a)에 제공할 수 있다. SC-DAC(160)가 저전력 출력 모드로 동작할 때에, 스위치 회로(162)는 패턴 신호들(PT_S)의 일부를 상기 복수의 라인들 중 일부를 통해 저전력 DAC 회로(164b)에 제공할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 고전력 출력 모드에서는 저전력 DAC 회로(164b)는 비활성화될 수 있으며, 저전력 출력 모드에서는 고전력 DAC 회로(164a)는 비활성화될 수 있다.
고전력 DAC 회로(164a)는 패턴 신호들(PT_S)을 이용하여 SC 기반 디지털-아날로그 변환을 수행하여 제1 출력 전력 조절 범위를 갖는 제1 RF 출력 신호(1st_RFOUT)를 생성할 수 있다. 저전력 DAC 회로(164b)는 패턴 신호들(PT_S) 중 일부를 이용하여 SC 기반 디지털-아날로그 변환을 수행하여 제2 출력 전력 조절 범위를 갖는 제2 RF 출력 신호(2nd_RFOUT)를 생성할 수 있다.
예시적 실시 예로, 고전력 DAC 회로(164a)는 패턴 신호들(PT_S)을 수신하여 제1 해상도를 갖는 제1 RF 출력 신호(1st_RFOUT)를 생성하기 위한 제1 커패시터 열을 포함하고, 저전력 DAC 회로(164b)는 패턴 신호들(PT_S) 중 일부를 수신하여 제2 해상도를 갖는 제2 RF 출력 신호(2nd_RFOUT)를 생성하기 위한 제2 커패시터 열을 포함할 수 있다. 예시적 실시 예로 고전력 DAC 회로(164a)가 제1 RF 출력 신호(1st_RFOUT)를 생성할 때에, 제2 커패시터 열이 제1 RF 출력 신호(1st_RFOUT)에 대한 영향이 미치지 않도록 저전력 DAC 회로(164b)가 구현될 수 있다. 또한, 저전력 DAC 회로(164b)가 제2 RF 출력 신호(2nd_RFOUT)를 생성할 때에, 제1 커패시터 열이 제2 RF 출력 신호(2nd_RFOUT)에 대한 전력 감쇄에 기여할 수 있도록 고전력 DAC 회로(164a)가 구현될 수 있다.
예시적 실시 예로, 저전력 DAC 회로(164b)는 제2 커패시터 열과 선택적으로직렬 연결되는 전력 감쇄 커패시터를 포함하여 제2 출력 전력 조절 범위는 고전력 DAC 회로(164a)의 제1 출력 전력 조절 범위보다 더 낮은 출력 전력을 커버할 수 있다. 더 나아가, 저전력 DAC 회로(164b)는 제2 커패시터 열과 전력 감쇄 커패시터 사이에 선택적으로 직렬 연결되는 제3 커패시터 열을 더 포함하여 제2 출력 전력 조절 범위를 다양하게 조정할 수 있다.
프론트-엔드 회로(170)는 발룬(balun)(172) 및 전력 증폭기(174)를 포함할 수 있다. 발룬(balun)은 제1 또는 제2 RF 출력 신호(1st_RFOUT or 2nd_RFOUT)를 수신하여 소정의 변환 동작을 수행하여 RF 아날로그 신호(ASOUT)를 생성할 수 있다. 전력 증폭기(174)는 RF 아날로그 신호(ASOUT)를 증폭하여 안테나(180)를 통해 기지국(또는, 다른 무선 통신 장치)로 송신할 수 있다.
도 2에 도시된 무선 통신 장치(100)는 본 개시의 사상을 설명하기 위해 예시적인 구현 예로서, 이에 국한되지 않으며, 특히, SC-DAC(160)는 반전된 제1 RF 출력 신호를 생성하기 위한 고전력 DAC 회로 및 반전된 제2 RF 출력 신호를 생성하기 위한 저전력 DAC 회로를 더 포함할 수 있다. 한편, SC-DAC(160)에 입력되는 패턴 신호들(PT_S)은 입력 신호들로 지칭될 수 있으며, 온도계-이진수 변환기(130), 패턴 신호 생성기(140)는 SC-DAC(160)에 제공되는 입력 신호들을 생성하기 위한 다른 구성으로 대체될 수 있다. SC-DAC(160)에 제공되는 신호의 종류은 본 개시의 기술적 사상이 적용되는 RF 송신기에 따라 달라질 수 있는 바, 도 2에서 기재된 패턴 신호(PT_S)로 한정 해석되는 것을 방지하기 위해, 이하에서는, SC-DAC(160)에 입력되는 신호를 입력 신호로 정리하여 기술한다.
도 3a 및 도 3b는 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 SC-DAC(160_1, 160_2)의 회로도이다.
도 3a를 참조하면, SC-DAC(160_1)는 고전력 DAC 회로(164a_1), 저전력 DAC 회로(164b_1) 및 출력 단자(166_1)를 포함할 수 있다. 고전력 DAC 회로(164a_1)는 제1 내지 제n(단, n은 1 이상의 정수) 스위칭 증폭기(SA1_1~SAn_1) 및 제1 커패시터 열(1st_CC)을 포함할 수 있다. 저전력 DAC 회로(164b_1)는 제1 내지 제m(단, m은 1 이상의 정수) 스위칭 증폭기(SA1_2~SAm_2), 제2 커패시터 열(2nd_CC), 제1 스위치 소자(SW1) 및 전력 감쇄 커패시터(C_PA)를 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서 스위칭 증폭기는 NMOS 트랜지스터 및 PMOS 트랜지스터로 구성된 인버터로 구현될 수 있다. 더 나아가, 스위칭 증폭기는 Class-D 또는 Class-E 또는 Class-G 등의 다양한 형태로 구현될 수 있다.
예시적 실시 예로, 저전력 DAC 회로(164b_1)는 고전력 DAC 회로(164a_1)보다 더 적은 개수의 스위칭 증폭기들 및 커패시터들을 포함할 수 있다. 고전력 DAC 회로(164a_1)는 고전력 출력 모드에서 복수의 입력 신호들(IN_S[1]~IN_S[n])을 수신할 수 있다. 저전력 DAC 회로(164b_1)는 저전력 출력 모드에서 복수의 입력 신호들(IN_S[1]~IN_S[n]) 중 일부(IN_S[1]~IN_S[m])만을 수신할 수 있다. 이는, 비교적 좋은 통신 상태에서 동작하는 저전력 DAC 회로(164b_1)가 복수의 입력 신호들 중 일부만을 수신하여 제2 RF 출력 신호를 생성하여도 제2 RF 출력 신호를 수신하는 기지국(또는, 다른 무선 통신 장치)에서 높은 성공 확률로 복조할 수 있기 때문이다.
제1 커패시터 열(1st_CC)은 병렬로 연결된 제1 내지 제n 커패시터(C1_1~Cn_1)를 포함할 수 있다. 제1 커패시터 열(1st_CC)의 출력단(T_OUT1)은 출력 단자(166_1)와 연결될 수 있다. 제1 커패시터(C1_1)는 제1 스위칭 증폭기(SA1_1)와 직렬로 연결되고, 제1 스위칭 증폭기(SA1_1)는 고전력 출력 모드에서 제1 입력 신호(IN_S[1])를 증폭하여 제1 커패시터(C1_1)에 제공할 수 있다. 한편, 저전력 출력 모드에서는 제1 스위칭 증폭기(SA1_1)의 입력단은 소정의 전원 전압(supply voltage) 또는 그라운드(ground)에 연결될 수 있다. 제1 커패시터(C1_1) 및 제1 스위칭 증폭기(SA1_1)의 상기 구현 예는 다른 커패시터(C2_1~Cn_1) 및 다른 스위칭 증폭기(SA2_1~SAn_1)에 적용될 수 있으며, 이에 대한 구체적인 서술은 생략한다.
제2 커패시터 열(2nd_CC)은 병렬로 연결된 제1 내지 제m 커패시터(C1_2~Cm_2)를 포함할 수 있다. 제1 커패시터(C1_2)는 제1 스위칭 증폭기(SA1_2)와 직렬로 연결되고, 제1 스위칭 증폭기(SA1_2)는 저전력 출력 모드에서 제1 입력 신호(IN_S[1])를 증폭하여 제1 커패시터(C1_2)에 제공할 수 있다. 한편, 고전력 출력 모드에서는 제1 스위칭 증폭기(SA1_2)의 입력단은 소정의 전원 전압(supply voltage) 또는 그라운드(ground)에 연결될 수 있다. 제1 커패시터(C1_2) 및 제1 스위칭 증폭기(SA1_2)의 상기 구현 예는 다른 커패시터(C2_2~Cm_2) 및 다른 스위칭 증폭기(SA2_2~SAm_2)에 적용될 수 있으며, 이에 대한 구체적인 서술은 생략한다.
예시적 실시 예로, 전력 감쇄 커패시터(C_PA)의 일단(T1)은 제1 커패시터 열(1st_CC)의 출력단(T_OUT1)과 연결되고, 타단(T2)은 제1 스위치 소자(SW1)를 통해 제2 커패시터 열(2nd_CC)의 출력단(T_OUT2)에 선택적으로 연결될 수 있다.
고전력 출력 모드에서 제2 커패시터 열(2nd_CC)의 출력단(T_OUT2)은 제1 스위치 소자(SW1)가 턴-오프되어 출력 단자(166_1)와의 연결이 끊기기 때문에 고전력 DAC 회로(164a_1)는 제1 출력 전력 조절 범위를 갖는 제1 RF 출력 신호를 생성할 수 있다.
저전력 출력 모드에서 제1 스위치 소자(SW1)는 턴-온되어 제2 커패시터 열(2nd_CC)은 전력 감쇄 커패시터(C_PA)와 직렬 연결될 수 있으며, 저전력 DAC 회로(164b_2)는 전력 감쇄 커패시터(C_PA)에 의해 전력 감쇄되어 제1 출력 전력 조절 범위보다 더 낮은 출력 전력을 커버하는 제2 출력 전력 조절 범위를 갖는 제2 RF 출력 신호를 생성할 수 있다.
도 3b를 더 참조하면, SC-DAC(160_2)는 고전력 DAC 회로(164a_2), 저전력 DAC 회로(164b_2) 및 출력 단자(166_2)를 포함할 수 있으며, 도 3b의 저전력 DAC 회로(164b_1)와 비교하여 저전력 DAC 회로(164b_2)는 제2 스위치 소자(SW2)를 더 포함할 수 있으며, 전력 감쇄 커패시터(C_PA)의 타단(T2)은 제1 및 제2 스위치 소자(SW1, SW2)를 통해 제2 커패시터 열(2nd_CC)의 출력단(T_OUT2) 또는 그라운드에 선택적으로 연결될 수 있다.
저전력 출력 모드에서 제1 스위치 소자(SW1)는 턴-온되고, 제2 스위치 소자(SW2)는 턴-오프될 수 있으며, 저전력 DAC 회로(164b_2)는 도 3a의 저전력 DAC 회로(164b_1)와 같이 동작할 수 있다. 고전력 출력 모드에서 제1 스위치 소자(SW1)는 턴-오프되고, 제2 스위치 소자(SW2)는 턴-온되어 전력 감쇄 커패시터(C_PA)의 타단(T2)은 도 3a에서와 같이 플로팅(floating)되지 않고, 그라운드와 연결될 수 있다. 이에 따라, 고전력 출력 모드에서 고전력 DAC 회로(164a_2)는 좀 더 안정적으로 제1 RF 출력 신호를 생성할 수 있다.
한편, 도 3a 및 도 3b에 도시된 SC-DAC(160_1, 160_2)의 구성은 예시적 실시 예들에 불과한 바, 이에 국한되지 않고, 본 개시의 사상을 바탕으로 서로 다른 출력 전력 조절 범위를 갖는 RF 출력 신호들 중 어느 하나를 선택적으로 생성하여 출력할 수 있는 다양한 구성으로 구현될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 고전력 DAC 회로의 제1 출력 전력 조절 범위(HP_DAC_CR, HP_DAC_CR') 및 저전력 DAC 회로의 제2 출력 전력 조절 범위(LP_DAC_CR, LP_DAC_CR')를 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는, 이해를 돕기위해 도 3a를 참조하여 서술한다.
도 4a를 참조하면, 고전력 DAC 회로(164a_1)는 제1 출력 전력 조절 범위(HP_DAC_CR)를 갖는 제1 RF 출력 신호를 생성할 수 있다. 제1 RF 출력 신호는 제1 출력 전력 조절 범위(HP_DAC_CR)에 부합하는 제1 해상도를 가질 수 있다. 일 예로, 제1 출력 전력 조절 범위(HP_DAC_CR)는 오차 벡터 크기(EVM)의 요구사항을 만족시키며, 제1 전력(P1)에서부터 제2 전력(P2)까지를 커버할 수 있고, 전력은 dBm(decibels above 1 milliwatt) 단위로 정의될 수 있다. 예시적 실시 예로, 제1 커패시터 열(1st_CC)의 제1 내지 제n 커패시터(C1_1~Cn_1) 각각의 커패시턴스는 제1 출력 전력 조절 범위(HP_DAC_CR)를 지원할 수 있도록 미리 결정될 수 있다.
저전력 DAC 회로(164b_1)는 제2 출력 전력 조절 범위(LP_DAC_CR)를 갖는 제2 RF 출력 신호를 생성할 수 있다. 제2 RF 출력 신호는 제2 출력 전력 조절 범위(LP_DAC_CR)에 부합하는 제2 해상도를 가질 수 있다. 일 예로, 제2 출력 전력 조절 범위(LP_DAC_CR)는 오차 벡터 크기(EVM)의 요구사항을 만족시키며, 제2 전력(P2)에서부터 제3 전력(P3)까지 커버할 수 있다. 예시적 실시 예로, 제2 커패시터 열(2nd_CC)의 제1 내지 제m 커패시터(C1_2~Cm_2) 및 전력 감쇄 커패시터(C_PA) 각각의 커패시턴스는 제1 내지 제m 커패시터(C1_2~Cm_2) 및 전력 감쇄 커패시터(C_PA)가 제1 커패시터 열(1st_CC)과 병렬적으로 연결됨으로써 제2 출력 전력 조절 범위(LP_DAC_CR)를 지원할 수 있도록 미리 결정될 수 있다.
예시적 실시 예로, 제1 출력 전력 조절 범위(HP_DAC_CR)와 제2 출력 전력 조절 범위(LP_DAC_CR)는 상호 중첩되지 않을 수 있다.
도 4b를 더 참조하면, 제1 출력 전력 조절 범위(HP_DAC_CR')는 오차 벡터 크기(EVM)의 요구사항을 만족시키며, 제1 전력(P1)에서부터 제2_1 전력(P2_1)까지를 커버할 수 있다. 예시적 실시 예로, 제1 커패시터 열(1st_CC)의 제1 내지 제n 커패시터(C1_1~Cn_1) 각각의 커패시턴스는 제1 출력 전력 조절 범위(HP_DAC_CR')를 지원할 수 있도록 미리 결정될 수 있다.
제2 출력 전력 조절 범위(LP_DAC_CR')는 오차 벡터 크기(EVM)의 요구사항을 만족시키며, 제2_2 전력(P2_2)에서부터 제3 전력(P3)까지 커버할 수 있다. 예시적 실시 예로, 제2 커패시터 열(2nd_CC)의 제1 내지 제m 커패시터(C1_2~Cm_2) 및 전력 감쇄 커패시터(C_PA) 각각의 커패시턴스는 제1 내지 제m 커패시터(C1_2~Cm_2) 및 전력 감쇄 커패시터(C_PA)가 제1 커패시터 열(1st_CC)과 병렬적으로 연결됨으로써 제2 출력 전력 조절 범위(LP_DAC_CR')를 지원할 수 있도록 미리 결정될 수 있다.
예시적 실시 예로, 제1 출력 전력 조절 범위(HP_DAC_CR')와 제2 출력 전력 조절 범위(LP_DAC_CR')는 각각 제2_1 전력(P2_1)에서부터 제2_2 전력(P2_2)까지의 중첩 범위(OL_CR)를 포함할 수 있다. 이는, 실제 공정상 제1 커패시터 열(1st_CC)의 제1 내지 제n 커패시터(C1_1~Cn_1), 제2 커패시터 열(2nd_CC)의 제1 내지 제m 커패시터(C1_2~Cm_2) 및 전력 감쇄 커패시터(C_PA) 간의 정합성을 맞추기 어려우며, PVT(Process, Voltage, Temperature) 등의 요소로 열화가 발생될 수 있기 때문에 DC-DAC(160_2)의 출력 전력의 연속성을 보장하기 위해서는 도 4b와 같이 중첩 범위를 두어야 할 수 있다.
도 5은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 무선 통신 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5을 참조하면, 단계 S100에서 무선 통신 장치는 기지국(또는, 다른 무선 통신 장치)과의 통신 상태를 확인할 수 있다. 전술한 바와 같이, 무선 통신 장치는 기지국으로부터 수신된 신호에 대한 RSRP(Reference Signal Power), RSRQ(Reference Signal Received Quality), RSSI(Received Signal Strength Indicator), SINR(Signal to Interference Noise Ratio) 중 적어도 하나를 측정하여 통신 상태를 확인할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 장치는 RSRP의 크기가 기준치 이상인 때에 통신 상태는 좋은 것으로 확인할 수 있으며, RSRP의 크기가 기준치 미만인 때에 통신 상태는 나쁜 것으로 확인할 수 있다.
단계 S110에서 무선 통신 장치는 통신 상태를 기반으로 출력 모드를 선택할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 장치는 통신 상태가 나쁜 경우 고전력 출력 모드를 선택하고, 통신 상태가 좋은 경우 저전력 출력 모드를 선택할 수 있다.
단계 S120에서 무선 통신 장치는 선택된 출력 모드를 기반으로 디지털-아날로그 변환 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 장치는 고전력 출력 모드를 선택한 때에, 고전력 DAC 회로를 이용해 디지털 신호에 대한 디지털-아날로그 변환을 수행하고, 제1 출력 전력 조절 범위를 갖는 제1 RF 출력 신호를 생성할 수 있다. 무선 통신 장치는 저전력 출력 모드를 선택한 때에, 저전력 DAC 회로를 이용해 디지털 신호에 대한 디지털-아날로그 변환을 수행하고, 제2 출력 전력 조절 범위를 갖는 제2 RF 출력 신호를 생성할 수 있다.
도 6은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 SC-DAC(160_3)의 회로도이다.
도 6을 참조하면, SC-DAC(160_3)는 고전력 DAC 회로(164a_3), 저전력 DAC 회로(164b_3) 및 출력 단자(166_3)를 포함할 수 있다. 도 4b의 저전력 DAC 회로(164b_2)와 비교하여 제1_3 내지 제p_3 스위치 소자(SW1_3~SWp_3) 및 제3 커패시터 열(3rd_CC)을 더 포함할 수 있다. 제3 커패시터 열(3rd_CC)은 제1 내지 제p 커패시터(C1_3~Cp_3)를 포함할 수 있다. 제1_3 내지 제p_3 스위치 소자(SW1_3~SWp_3) 및 제3 커패시터 열(3rd_CC)은 저전력 DAC 회로(164b_3)의 제2 출력 전력 조절 범위를 조정하기 위한 구성일 수 있다. 예시적 실시 예로, 전력 감쇄 커패시터(C_PA)의 타단(T2)은 제3 커패시터 열(3rd_CC)의 일단, 그라운드 및 제2 커패시터 열(2nd_CC)의 출력단 중 어느 하나와 선택적으로 연결되고, 제3 커패시터 열(3rd_CC)의 타단은 제2 커패시터 열(2nd_CC)의 출력단(T_OUT2)과 연결될 수 있다.
저전력 출력 모드에서 저전력 DAC 회로(164b_3)는 통신 상태를 기반으로 제2 출력 전력 조절 범위를 조정하여 조정된 제2 출력 전력 조절 범위를 갖는 제2 RF 출력 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 저전력 출력 모드에서 저전력 DAC 회로(164b_3)의 제1_3 내지 제p_3 스위치 소자(SW1_3~SWp_3)를 제어하여 제3 커패시터 열(3rd_C)의 제1 내지 제p 커패시터(C1_3~Cp_3) 중 어느 하나가 전력 감쇄 커패시터(C_PA)와 직렬 연결될 수 있다. 이를 통해, 전력 감쇄 커패시터(C_PA)의 타단(T2)이 제2 커패시터 열(2nd_CC)의 출력단(T_OUT2)과 연결되었을 때보다 더 낮은 출력 전력을 커버할 수 있도록 제2 출력 전력 조절 범위를 조정할 수 있다. 일부 실시 예들에 따라, 제1 내지 제p 커패시터(C1_3~Cp_3) 중 복수 개가 전력 감쇄 커패시터(C_PA)에 각각 연결될 수도 있다.
예시적 실시 예로, 제3 커패시터 열(3rd_CC)의 제1 내지 제p 커패시터(C1_3~Cp_3)는 각각 서로 다른 커패시턴스를 가질 수 있으며, 제1_3 내지 제p_3 스위치 소자(SW1_3~SWp_3)의 제어를 통해 전력 감쇄 커패시터(C_PA)와 직렬 연결되는 커패시터의 커패시턴스가 작을수록 저전력 DAC 회로(164b_3)는 더 낮은 출력 전력을 커버하는 제2 출력 전력 조절 범위를 갖는 제2 RF 출력 신호를 생성할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 고전력 DAC 회로의 제1 출력 전력 조절 범위(HP_DAC_CR, HP_DAC_CR') 및 저전력 DAC 회로의 제2 출력 전력 조절 범위(LP_DAC_CR1, LP_DAC_CR2_1~LP_DAC_CR2_p, LP_DAC_CR1', LP_DAC_CR2_1'~LP_DAC_CR2_p')를 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는, 이해를 돕기위해 도 6을 참조하여 서술한다.
도 7a를 참조하면, 고전력 DAC 회로(164a_3)는 제1 출력 전력 조절 범위(HP_DAC_CR)를 갖는 제1 RF 출력 신호를 생성할 수 있다. 일 예로, 제1 출력 전력 조절 범위(HP_DAC_CR)는 오차 벡터 크기(EVM)의 요구사항을 만족시키며, 제1 전력(P1)에서부터 제2 전력(P2)까지를 커버할 수 있다. 고전력 DAC 회로(164_3)는 도 4a에서 구체적으로 서술된 바, 이하 생략한다.
저전력 DAC 회로(164b_3)에서 제1 스위치 소자(SW1)가 턴-온되고, 제2 스위치 소자(SW2), 제1_3 내지 제p_3 스위치 소자(SW1_3~SWp_3)가 턴-오프된 때에, 저전력 DAC 회로(164b_3)는 제2 출력 전력 조절 범위(LP_DAC_CR1)를 갖는 제2 RF 출력 신호를 생성할 수 있다. 이 때의 제2 출력 전력 조절 범위(LP_DAC_CR1)는 오차 벡터 크기(EVM)의 요구사항을 만족시키며, 제2 전력(P2)에서부터 제3 전력(P3)까지 커버할 수 있다.
저전력 DAC 회로(164b_3)에서 제1_3 스위치 소자(SW1_3)가 턴-온되고, 제1 및 제2 스위치 소자(SW1, SW2), 제2_3 내지 제p_3 스위치 소자(SW2_3~SWp_3)가 턴-오프된 때에, 제3 커패시터 열(3rd_CC)의 제1 커패시터(C1_3)는 전력 감쇄 커패시터(C_PA)와 제2 커패시터 열(2nd_CC) 사이에 직렬 연결되며, 저전력 DAC 회로(164b_3)는 제2 출력 전력 조절 범위(LP_DAC_CR2_1)를 갖는 제2 RF 출력 신호를 생성할 수 있다. 제2 출력 전력 조절 범위(LP_DAC_CR1)는 오차 벡터 크기(EVM)의 요구사항을 만족시키며, 이전의 제2 출력 전력 조절 범위(LP_DAC_CR1)보다 더 낮은 제3 전력(P3)에서부터 제4 전력(P4)까지 커버할 수 있다.
저전력 DAC 회로(164b_4)에서 제p_3 스위치 소자(SWp_3)가 턴-온되고, 제1 및 제2 스위치 소자(SW1, SW2), 제1_3 내지 제(p-1)_3 스위치 소자(SW1_3~SW(p-1)_3)가 턴-오프된 때에, 제3 커패시터 열(3rd_CC)의 제p 커패시터(Cp_3)는 전력 감쇄 커패시터(C_PA)와 제2 커패시터 열(2nd_CC) 사이에 직렬 연결되며, 저전력 DAC 회로(164b_4)는 제2 출력 전력 조절 범위(LP_DAC_CR2_p)를 갖는 제2 RF 출력 신호를 생성할 수 있다. 제2 출력 전력 조절 범위(LP_DAC_CR2_p)는 오차 벡터 크기(EVM)의 요구사항을 만족시키며, 이전의 제2 출력 전력 조절 범위(LP_DAC_CR1, LP_DAC_CR2_1~LP_DAC_CR2_(p-1))보다 더 낮은 제x 전력(Px)에서부터 제y 전력(Py)까지 커버할 수 있다.
예시적 실시 예로, 무선 통신 장치가 저전력 출력 모드로 동작할 때에 통신상태를 기반으로 복수의 제2 출력 전력 조절 범위들(LP_DAC_CR1, LP_DAC_CR2_1~LP_DAC_CR2_p) 중 어느 하나를 선택하고, 선택된 제2 출력 전력 조절 범위를 갖는 제2 RF 출력 신호를 생성할 수 있도록 제1_3 내지 제p_3 스위치 소자(SW1_3~SWp_3)의 스위칭이 제어될 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 장치가 저전력 출력 모드로 동작할 것이 결정되고, 통신 상태가 가장 좋은 때에, 제3 커패시터 열(3rd_CC)의 제p 커패시터(Cp_3)가 전력 감쇄 커패시터(C_PA)와 직렬 연결되어 제2 출력 전력 조절 범위(LP_DAC_CR2_p)를 지원할 수 있다. 또한, 무선 통신 장치가 저전력 출력 모드로 동작할 것이 결정되고, 통신 상태가 가장 나쁜 때에, 전력 감쇄 커패시터(C_PA)는 제2 커패시터 열(2nd_CC)의 출력단(T_OUT2)과 직접 연결되어 제2 출력 전력 조절 범위(LP_DAC_CR1)를 지원할 수 있다.
예시적 실시 예로, 복수의 제2 출력 전력 조절 범위들(LP_DAC_CR1, LP_DAC_CR2_1~LP_DAC_CR2_p)의 각각의 크기는 상호 동일하거나, 상이할 수 있으며, 이는 전력 감쇄 커패시터(C_PA) 및 제3 커패시터 열(3rd_CC)의 제1_3 내지 제p_3 커패시터(C1_3~Cp_3)의 커패시턴스에 의해 결정될 수 있다.
도 7b를 더 참조하면, 제1 출력 전력 조절 범위(HP_DAC_CR')는 제1 전력(P1)에서부터 제2_1 전력(P2_1)까지를 커버할 수 있다. 제2 출력 전력 조절 범위(LP_DAC_CR1')는 제2_2 전력(P2_2)에서부터 제3_1 전력(P3_1)까지 커버할 수 있다. 다음 제2 출력 전력 조절 범위(LP_DAC_CR2_1')는 제3_2 전력(P3_2)에서부터 제4 전력(P4)까지 커버할 수 있다. 마지막 제2 출력 전력 조절 범위(LP_DAC_CR2_p')는 제x_2 전력(Px_2)에서부터 제y 전력(Py)까지 커버할 수 있다.
이와 같이, 제1 출력 전력 조절 범위(HP_DAC_CR')와 제2 출력 전력 조절 범위(LP_DAC_CR')는 각각 제2_1 전력(P2_1)에서부터 제2_2 전력(P2_2)까지의 중첩 범위(OL_CR1)를 포함할 수 있다. 또한, 복수의 제2 출력 전력 조절 범위들(LP_DAC_CR1', LP_DAC_CR2_1'~LP_DAC_CR2_p')은 상호 중첩되는 범위들(OL_CR2_1~OL_CR2_p')을 포함할 수 있다. 이는 도 4b에서 전술한 바와 같이, 출력 전력의 연속성을 보장하기 위함이며, 도 7b와 같이 DC-DAC(160_4)는 복수의 제2 출력 전력 조절 범위들(LP_DAC_CR1', LP_DAC_CR2_1'~LP_DAC_CR2_p')을 선택적으로 지원하는 저전력 출력 모드에서도 출력 전력의 연속성을 보장할 수 있다.
도 8은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 무선 통신 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 단계 S200에서 무선 통신 장치는 기지국(또는, 다른 무선 통신 장치)과의 통신 상태를 확인할 수 있다. 단계 S210에서 무선 통신 장치는 통신 상태가 제1 조건을 만족하는지 여부를 판별할 수 있다. 획득된 통신 상태는 객관적으로 비교할 수 있는 지표로 나타내질 수 있으며, 상기 지표와 제1 조건을 비교함으로써 단계 S210를 수행할 수 있다. 단계 S210가 'Yes'인 때에, 단계 S220을 후속할 수 있다. 단계 S220에서 무선 통신 장치는 고전력 출력 모드로 동작하며, 이에 따라, 고전력 DAC 회로는 디지털 신호로부터 제1 출력 전력 조절 범위를 갖는 제1 RF 출력 신호를 생성할 수 있다. 단계 S210가 'No'인 때에, 단계 S230을 후속할 수 있다. 단계 S230에서 무선 통신 장치는 통신 상태를 기반으로 제2 출력 전력 조절 범위를 조정할 수 있다. 단계 S240에서 무선 통신 장치는 저전력 출력 모드로 동작할 수 있으며, 이에 따라, 저전력 DAC 회로는 디지털 신호로부터 조정된 제2 출력 전력 조절 범위를 갖는 제2 RF 출력 신호를 생성할 수 있다.
도 9는 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 SC-DAC(160_4)의 회로도이다. 이하에서는, 도 3a, 도 3b, 도 6에서 서술된 내용과 중복되는 내용은 생략한다.
도 9를 참조하면, SC-DAC(160_4)는 고전력 DAC 회로(164a_4), 저전력 DAC 회로(164b_4) 및 출력 단자(166_4)를 포함할 수 있다. 고전력 DAC 회로(164a_4)는 제1 내지 제13 스위칭 증폭기(SA1_1~SA13_1) 및 제1 커패시터 열(1st_CC)을 포함할 수 있다. 제1 커패시터 열(1st_CC)은 병렬로 연결된 제1 내지 제13 커패시터(C1_1~C13_1)를 포함할 수 있으며, 제1 내지 제13 커패시터(C1_1~C13_1)는 13비트의 해상도를 갖는 제1 RF 출력 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 고전력 DAC 회로(164a_5)는 제1 내지 제13 입력 신호(IN_S[1]~IN_S[13])를 수신하여, 제1 출력 전력 조절 범위 및 13비트의 해상도를 갖는 제1 RF 출력 신호를 생성할 수 있다.
저전력 DAC 회로(164b_4)는 제1 내지 제10 스위칭 증폭기(SA1_2~SA10_2),제2 커패시터 열(2nd_CC), 제3 커패시터 열(3rd_CC), 전력 감쇄 커패시터(C_PA), 제1 및 제2 스위치 소자(SW1, SW2) 및 제1_3 내지 제_4_3 스위치 소자(SW1_3~SW4_3)를 포함할 수 있다.
제2 커패시터 열(2nd_CC)은 병렬로 연결된 제1 내지 제10 커패시터(C1_2~C10_2)를 포함할 수 있으며, 제1 내지 제10 커패시터(C1_2~C10_2)는 10비트의 해상도를 갖는 제2 RF 출력 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 제3 커패시터 열(3rd_CC)은 제1 내지 제4 커패시터(C1_3~C4_3)를 포함할 수 있으며, 제1 내지 제4 커패시터(C1_3~C4_3)는 각각 제1_3 내지 제4_3 스위치 소자(SW1_3~SW4_3)를 통해 선택적으로 전력 감쇄 커패시터(C_PA)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 저전력 출력 모드에서 제3 커패시터 열(3rd_CC)의 제1 내지 제4 커패시터(C1_3~C4_3) 중 어느 하나가 전력 감쇄 커패시터(C_PA)와 직렬 연결됨으로써 제2 출력 전력 조절 범위를 조정할 수 있다. 위와 같은 구조를 통해, 저전력 DAC 회로(164b_4)는 제1 내지 제10 입력 신호(IN_S[1]~IN_S[10])를 수신하여, 5개의 제2 출력 전력 조절 범위들 중 어느 하나 및 10비트의 해상도를 갖는 제2 RF 출력 신호를 생성할 수 있다. 예시적 실시 예로, 제1 내지 제13 입력 신호(IN_S[1]~IN_S[13]) 중에서 제11 내지 제13 입력 신호(IN_S[11]~IN_S[13])는 LSB(Least Significant Bit)에 대응할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 저전력 DAC 회로(164b_4)는 제1 내지 제13 입력 신호(IN_S[1]~IN_S[13]) 중에서 도 9보다 더 많거나 더 적은 개수의 LSB들에 대응하는 입력 신호들이 제외된 입력 신호들을 수신하도록 구현될 수 있다.
도 10은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 무선 통신 장치(200)를 나타내는 블록도이다.
도 10을 참조하면, 무선 통신 장치(200)는 디지털 신호 프로세서(210), 제1 내지 제q RF 송신기(220_1~220_q), 제1 내지 제q 와이드밴드 튜너블 매칭 네트워크(230_1~230_q), 멀티플렉서(240) 및 복수의 출력 단자들(250_1~250_8)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제q RF 송신기(220_1~220_q) 각각의 SC-DAC(222_1~222_q)는 도 1 내지 도 11에서 서술된 본 개시의 실시 예들이 적용된 것일 수 있다. 와이드밴드 튜너블 매칭 네트워크(230_1~230_q)는 각각 연결된 RF 송신기(220_1~220_q)에 적합한 발룬(미도시), 전력 증폭기(미도시) 등을 포함할 수 있다. 복수의 출력 단자들(250_1~250_8) 중 제1 내지 제3 출력 단자(250_1~250_3)는 각각 제1 내지 제3 낮은 대역(LB1~LB3)에 대응될 수 있고, 제4 내지 제7 출력 단자(250_4~250_7)는 각각 제1 내지 제4 중간 대역(MB1~MB4)에 대응될 수 있으며, 제8 출력 단자(250_8)는 높은 대역(HB)에 대응될 수 있다. 다만, 도 10의 무선 통신 장치(200)의 구성은 예시적인 실시 예에 불과한 바, 이에 국한되지 않고, 더 다양한 주파수 대역의 통신을 지원할 수 있도록 구현될 수 있다.
디지털 신호 프로세서(210)는 시분할 이중 통신 방식(Time Division Duplex)으로 동작할 때에 제1 내지 제q RF 송신기(220_1~220_q) 중 어느 하나를 선택하여 선택된 RF 송신기에 기저대역의 디지털 신호를 제공할 수 있다. 선택된 RF 송신기는 기저대역의 디지털 신호에 대한 주파수 상향 변환 및 디지털-아날로그 변환을 수행하여 RF 출력 신호를 생성하고, 이를 연결된 와이드밴드 튜너블 매칭 네트워크로 출력할 수 있다. 연결된 와이드밴드 튜너블 매칭 네트워크는 수신한 RF 출력 신호를 이용하여 RF 아날로그 신호를 생성할 수 있으며, 멀티플렉서(240)를 통해 복수의 출력 단자들(250_1~250_8) 중 RF 아날로그 신호의 주파수 대역에 부합하는 출력 단자로 출력할 수 있다. 디지털 신호 프로세서(210)는 멀티플렉서(240)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
디지털 신호 프로세서(210)는 주파수 분할 이중 통신 방식(Frequency Division Duplex)으로 동작할 때에 제1 내지 제q RF 송신기(220_1~220_q) 중 복수의 RF 송신기들을 선택하여 선택된 RF 송신기들 각각 디지털 신호를 제공할 수 있다. 선택된 복수의 RF 송신기들은 병렬적으로 동작하여 각각 RF 출력 신호를 생성하고, 이를 각각에 연결된 와이드밴드 튜너블 매칭 네트워크로 출력할 수 있다. 와이드밴드 튜너블 매칭 네트워크들은 각각 RF 아날로그 신호를 생성할 수 있으며, 멀티플렉서(240)를 통해 복수의 출력 단자들(250_1~250_8) 중 RF 아날로그 신호의 주파수 대역에 부합하는 출력 단자로 출력할 수 있다. 이를 통해, 무선 통신 장치(200)는 복수의 주파수 대역들을 동시에 이용한 RF 아날로그 신호 전송이 가능할 수 있다.
도 11은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 무선 통신 시스템(1000)을 나타내는 도면이다.
도 11을 참조하면, 무선 통신 시스템(1000)은 제1 내지 제3 무선 통신 장치(1100a~1100c) 및 기지국(1200)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 무선 통신 장치(1100a~1100c)는 도 1 내지 도 10에서 서술된 본 개시의 실시 예들이 적용된 것일 수 있다. 제1 무선 통신 장치(1100a)는 기지국(1200)과 가장 멀리 떨어져 있는 관계로 통신 상태가 도 8의 제1 조건을 만족하지 않을 수 있으며, 이에 따라, 고전력 출력 모드로 동작할 수 있다. 제1 무선 통신 장치(1100a)는 고전력 DAC 회로를 이용하여 제1 출력 전력 조절 범위를 갖는 제1 RF 출력 신호를 생성하고, 제1 RF 출력 신호를 증폭하여 제1 RF 아날로그 신호(AS1)로서 기지국(1200)에 출력할 수 있다.
제2 무선 통신 장치(1100b)는 기지국(1200)과 제1 무선 통신 장치(1100a)보다 가깝게 위치하였으며, 통신 상태는 도 8의 제1 조건을 만족할 수 있다. 제2 무선 통신 장치(1100b)는 저전력 DAC 회로를 이용하여 제2 출력 전력 조절 범위를 갖는 제2 RF 출력 신호를 생성하고, 제2 RF 출력 신호를 증폭하여 제2 RF 아날로그 신호(AS2)로서 기지국(1200)에 출력할 수 있다. 제2 무선 통신 장치(1100b)의 제2 출력 전력 조절 범위는 제1 무선 통신 장치(1100a)의 제1 출력 전력 조절 범위보다 더 낮은 출력 전력을 커버할 수 있다.
제3 무선 통신 장치(1100b)는 기지국(1200)과 제2 무선 통신 장치(1100b)보다 가깝게 위치하였으며, 통신 상태는 제2 무선 통신 장치(1100b)보다 좋을 수 있다. 제3 무선 통신 장치(1100c)는 저전력 DAC 회로를 이용하여 제2 무선 통신 장치(1100b)의 제2 출력 전력 조절 범위보다 더 낮은 출력 전력을 커버하는 제2 출력 전력 조절 범위를 갖는 제2 RF 출력 신호를 생성하고, 제2 RF 출력 신호를 증폭하여 제3 RF 아날로그 신호(AS3)로서 기지국(1200)에 출력할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시 예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시 예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 복수의 라인들을 통해 수신된 입력 신호들로부터 제1 출력 전력 조절 범위를 갖는 제1 RF 출력 신호 또는 제2 출력 전력 조절 범위를 갖는 제2 RF 출력 신호를 선택적으로 생성하도록 구성된 SC-DAC(Switched Capacitor-Digital to Analog Converter); 및
    상기 제1 RF 출력 신호 또는 상기 제2 RF 출력 신호를 출력하도록 구성된 출력 단자를 포함하고,
    상기 SC-DAC는,
    출력단이 상기 출력 단자와 연결되고, 상기 제1 RF 출력 신호를 생성하도록 구성된 제1 커패시터 열;
    일단이 상기 출력 단자와 연결되는 전력 감쇄 커패시터;
    제1 스위치 소자; 및
    출력단이 상기 제1 스위치 소자를 통해 상기 전력 감쇄 커패시터의 타단과 선택적으로 연결되고, 상기 제2 RF 출력 신호를 생성하도록 구성된 제2 커패시터 열을 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 송신기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 커패시터 열에 포함된 제1 커패시터들의 개수는, 상기 제2 커패시터 열에 포함된 제2 커패시터들의 개수보다 많은 것을 특징으로 하는 RF 송신기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 커패시터들은, 상기 복수의 라인들에 각각 연결되도록 구성되고,
    상기 제2 커패시터들은, 상기 복수의 라인들 중 일부에 각각 연결되도록 구성된 것을 특징으로 하는 RF 송신기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 SC-DAC는, 제2 스위치 소자를 더 포함하고,
    상기 전력 감쇄 커패시터의 상기 타단은, 상기 제2 스위치 소자를 통해 그라운드에 선택적으로 연결되도록 구성된 것을 특징으로 하는 RF 송신기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 출력 전력 조절 범위는, 상기 제2 출력 전력 조절 범위보다 더 높은 출력 전력을 커버하는 것을 특징으로 하는 RF 송신기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 출력 전력 조절 범위는, 상기 제2 출력 전력 조절 범위와 중첩되는 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 송신기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 SC-DAC는,
    복수의 제3 스위치 소자들;
    상기 제2 출력 전력 조절 범위를 조정(adjust)하도록 상기 복수의 제3 스위치 소자들과 연결된 제3 커패시터 열을 더 포함하고,
    상기 전력 감쇄 커패시터의 타단은, 상기 복수의 제3 스위치 소자들을 통해 상기 제3 커패시터 열의 일단과 선택적으로 연결되도록 구성되고,
    상기 제3 커패시터 열의 타단은, 상기 제2 커패시터 열의 출력단과 연결되도록 구성된 것을 특징으로 하는 RF 송신기.
  8. 디지털 데이터를 변조하여 디지털 신호들을 출력하도록 구성된 모뎀; 및
    상기 디지털 신호들에 부합하는 복수의 입력 신호들로부터 통신 상태를 기반으로 제1 출력 전력 조절 범위를 갖는 제1 RF 출력 신호 또는 제2 출력 전력 조절 범위를 갖는 제2 RF 출력 신호를 선택적으로 출력하도록 구성된 RF 송신기를 포함하고,
    상기 RF 송신기는,
    상기 복수의 입력 신호들을 수신한 때에, 제1 출력 전력 조절 범위를 갖는 상기 제1 RF 출력 신호를 생성하도록 구성된 제1 커패시터 열이 구비된 고전력 SC-DAC(Switched Capacitor-Digital to Analog Converting) 회로; 및
    상기 복수의 입력 신호들 중 일부를 수신한 때에, 제2 출력 전력 조절 범위를 갖는 상기 제2 RF 출력 신호를 생성하도록 구성된 제2 커패시터 열이 구비된 저전력 SC-DAC 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 저전력 SC-DAC 회로는,
    일단이 상기 제1 커패시터 열의 출력단과 연결되고, 타단이 상기 제2 커패시터 열의 출력단 또는 그라운드에 선택적으로 연결되도록 구성된 전력 감쇄 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 저전력 SC-DAC 회로는,
    상기 제2 출력 전력 조절 범위를 조정하기 위해 복수의 스위치 소자들과 각각 연결된 제3 커패시터 열을 더 포함하고,
    상기 제3 커패시터 열의 일단이 상기 전력 감쇄 커패시터의 타단과 상기 복수의 스위치 소자들을 통해 선택적으로 연결되고, 상기 제3 커패시터 열의 타단은 상기 제2 커패시터 열의 출력단과 연결되도록 구성된 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
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