KR20090022069A

KR20090022069A - 이동통신 단말기용 송신기 및 그것의 송신 방법

Info

Publication number: KR20090022069A
Application number: KR1020070087121A
Authority: KR
Inventors: 최병건; 현석봉
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2007-08-29
Filing date: 2007-08-29
Publication date: 2009-03-04
Also published as: KR100927650B1; US20090061797A1; US8204457B2

Abstract

여기에 개시된 이동통신 단말기용 송신기는, 폴라송신기 및 직접변환송신기 중 어느 하나로서 구동되는 송신회로, 그리고 출력신호의 크기에 따라 상기 송신회로의 동작을 제어하는 제어회로를 포함한다. 본 발명의 이동통신 단말기용 송신기는, 낮은 전력의 신호를 송신할 때에는 다이나믹 레인지가 높은 선형 전력증폭기를 이용하는 직접변환송신기로서 동작하고, 중간 전력 및 높은 전력의 신호를 송신할 때에는 효율이 높은 스위칭 전력증폭기를 이용하는 폴라송신기로서 동작한다. 따라서, 두 종류의 송신기들의 장점인 높은 효율과 높은 다이나믹 레인지를 모두 지원할 수 있게 되어, 개인휴대통신기기의 배터리 사용 기간이 증대되고, 다이나믹 레인지가 높은 다양한 통신 규격을 만족시킬 수 있는 복합 단말기를 구현할 수 있게 된다.

폴라송신기, 클래스 제어, 스위칭 전력증폭기, 직접변환송신기

Description

이동통신 단말기용 송신기 및 그것의 송신 방법{MOBILE WIRELESS TRANSMITTER AND TRANSMITTING METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 이동통신 단말기용 송신기에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 적어도 두 가지 송신 모드로 동작 가능한 이동통신 단말기용 송신기 및 그것의 송신 방법에 관한 것이다.

본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT신성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호 : 2005-S-017-03, 과제명 : 초저전력 RF/HW/SW 통합 SoC].

무선 단말기에 요구되는 항목으로 저전력, 저가격, 소형화, 고전송률(High data rate), 다중표준지원 기능(Soft defined radio ; SDR) 등이 있다. 전력증폭기 설계 측면에서 볼 때, 소형화와 저가격을 달성하기 위해서는 GaAs 보다는 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 공정을 이용하는 것이 바람직하다. 그리고, 외부 SMT(Surface mounting) 부품들을 줄이고, 부품들이 가능한 메인 RF(Radio Frequency) 칩에 내장되도록 해야 한다.

고전송률의 송신단 설계를 위해서는 높은 선형성을 가진 전력증폭기가 요구 된다. 그러나, CMOS 전력증폭기는 GaAs 전력증폭기보다 선형성이 떨어지기 때문에 이를 보완하기 위한 송신단 구조가 필요하다. 그 중의 하나가 폴라 송신기(Polar transmitter)이다. 폴라 송신기의 구성 예는 2005년 5월, Nilsson에 의해 취득된 미국 특허, 6,892,057호, "METHOD AND APPARATUS FOR REDUCING DYNAMIC RANGE OF A POWER AMPLIFIER" 등에 게재되어 있다.

일반적으로, 폴라 송신기는 크기신호(amplitude signal ; R(t))와 위상신호(phase signal ; θ(t))를 분리하여 처리한다. 예를 들면, 크기신호는 스위칭 전력증폭기(Switching Power Amplifier)의 바이어스 회로로 공급하고, 위상신호는 스위칭 전력증폭기의 신호입력부로 공급한다. 그리고 나서, 스위칭 전력증폭기를 통해 크기신호와 위상신호를 증폭하고 합쳐준다. 스위칭전력증폭기의 바이어스 회로에 입력되는 크기신호의 최대 범위는 전원전압의 크기에 의해 제한된다. 이처럼 폴라 전송기는 다이나믹 레인지가 작기 때문에, GSM(Global System for Mobile communication) 방식과 같이 송신 신호의 크기신호가 일정하거나, 출력 다이나믹 레인지가 작은 통신방식에 사용 가능하다. 반면에, 폴라 송신기는 광대역코드분할다중접속(Wideband Code Division Multiple Access ; WCDMA)과 같이 높은 다이나믹 레인지를 가지는 통신규격에는 사용이 제한된다. 따라서, WCDMA 등의 통신규격을 따르는 송신기에서는 직접변환방식으로 클래스-AB 혹은 클래스-A 타입의 선형 전력증폭기를 사용한다. 그러나, 이러한 선형 전력증폭기는 낮은 효율로 인해 스위칭 전력증폭기에 비해 높은 전력소모가 요구되는 문제점이 있다.

폴라 송신기는 높은 전력 효율을 가지지만 다이나믹 레인지가 작기 때문에, 송신 신호의 크기신호가 일정하거나 출력 다이나믹 레인지가 작은 통신방식에만 사용 가능하고, WCDMA와 같이 다이나믹 레인지가 큰 통신 규격에서는 사용이 제한되는 문제점이 있다.

다이나믹 레인지가 큰 통신 규격에서는 폴라 송신기 대신에 클래스-AB 혹은 클래스-A 타입의 선형 전력증폭기를 사용하는 직접변환 송신기가 사용되고 있다. 그러나, 이러한 선형 전력증폭기는 전력 효율이 낮기 때문에, 전력소모가 많이 발생되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 스위칭전력증폭기의 장점인 높은 효율과 선형증폭기의 장점인 높은 다이나믹 레인지 특성을 모두 제공할 수 있는 송신기 및 그것의 송신 방법을 제공하는 데 있다.

상기의 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 송신기는, 폴라송신기 및 직접변환송신기 중 어느 하나로서 구동되는 송신회로; 그리고 출력신호의 크기에 따라 상기 송신회로의 동작을 제어하는 제어회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 실시예에 있어서, 상기 송신회로는 상기 출력신호의 크기가 중전력 이상일 경우 상기 폴라송신기로서 구동되고, 상기 출력신호의 크기가 상기 중전력 미만 일 경우 상기 직접변환송신기로서 구동되는 것을 특징으로 한다.

이 실시예에 있어서, 상기 송신회로는 아날로그 타입의 베이스밴드 신호를 발생하는 베이스밴드프로세서; 상기 베이스밴드 신호에 응답해서 위상신호를 발생하는 위상신호 발생부; 상기 베이스밴드 신호에 응답해서 크기신호를 발생하는 크기신호 발생부; 상기 위상신호 및 상기 크기신호 중 적어도 하나에 응답해서 상기 출력신호를 발생하되 상기 제어회로의 제어에 의해 클래스가 제어되는 전력증폭기; 그리고 상기 출력신호를 상기 제어회로로 피드백하는 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 실시예에 있어서, 상기 전력증폭기는, 상기 송신기가 상기 폴라송신기로서 구동되는 경우 높은 전력 효율을 갖는 스위칭 전력증폭기로서 구동되는 것을 특징으로 한다.

이 실시예에 있어서, 상기 전력증폭기는, 상기 송신기가 상기 폴라송신기로서 구동되는 경우 클래스 E 타입의 비선형증폭기로서 구동되는 것을 특징으로 한다.

이 실시예에 있어서, 상기 전력증폭기는, 상기 송신기가 상기 직접변환송신기로서 구동되는 경우 높은 다이나믹 레인지를 갖는 고선형 전력증폭기로서 구동되는 것을 특징으로 한다.

이 실시예에 있어서, 상기 전력증폭기는, 상기 송신기가 상기 직접변환송신기로서 구동되는 경우 클래스 A 타입 및 클래스 AB 타입 중 어느 하나의 선형증폭기로서 구동되는 것을 특징으로 한다.

이 실시예에 있어서, 상기 크기신호 발생부는 상기 베이스밴드 신호에 포함된 I(t) 신호 및 Q(t) 신호를 합하여 제 1 크기신호를 발생하는 아날로그 I/Q 합성기; 그리고 상기 제 1 크기신호를 모듈레이션하여 상기 크기신호로서 출력하는 크기변환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 실시예에 있어서, 상기 위상신호 발생부는 국부발진 신호와 상기 베이스밴드 신호를 혼합하여, 상향 주파수 변환을 수행하는 상향주파수혼합기; 그리고 상기 상향주파수혼합기의 출력을 크기가 일정하고 위상신호만 실린 RF 신호로 합성하는 RF 신호합성/리미터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 실시예에 있어서, 상기 RF 신호합성/리미터는, 상기 제어회로의 제어에 응답해서 상기 송신회로가 상기 폴라송신기로 구동되는 경우 신호합성기와 리미터로서의 역할을 수행하고, 상기 송신회로가 상기 직접변환송신기로 구동되는 경우 상기 신호합성기로서의 역할을 수행하는 것을 특징으로 한다.

이 실시예에 있어서, 상기 송신회로가 상기 직접변환송신기로서 구동되는 경우, 상기 제어회로의 제어에 응답해서 상기 크기신호 발생부, 상기 아날로그-디지털 변환기, 및 상기 RF 신호합성/리미터의 리미터 기능이 비활성화되는 것을 특징으로 한다.

이 실시예에 있어서, 상기 제어회로는, 상기 피드백된 신호에 응답해서 상기 크기신호와 상기 위상신호의 시간오차를 보정하는 시간오차보정부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 실시예에 있어서, 상기 송신회로가 상기 직접변환송신기로서 구동되는 경 우, 상기 시간오차보정부는 상기 제어회로의 제어에 응답해서 비활성화되는 것을 특징으로 한다.

상기의 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 송신방법은, 출력신호의 크기에 따라 동작모드를 결정하는 단계; 그리고 상기 동작모드에 응답해서 송신회로가 폴라송신기 및 직접변환송신기 중 어느 하나로서 구동되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 실시예에 있어서, 상기 송신회로는 상기 출력신호의 크기가 중전력 이상일 경우 상기 폴라송신기로서 구동되고, 상기 출력신호의 크기가 상기 중전력 미만일 경우 상기 직접변환송신기로서 구동되는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명의 이동통신 단말기용 송신기에 따르면, 낮은 전력의 신호를 송신할 때에는 다이나믹 레인지가 높은 선형 전력증폭기를 이용하는 직접변환송신기로서 동작하고, 중간 전력 및 높은 전력의 신호를 송신할 때에는 효율이 높은 스위칭 전력증폭기를 이용하는 폴라송신기로서 동작할 수 있게 된다. 따라서, 본 발명의 송신기 구조에 따르면 두 종류의 송신기들의 장점인 높은 효율과 높은 다이나믹 레인지를 모두 지원할 수 있다. 그 결과, 개인휴대통신기기의 배터리 사용 기간이 증대되고, 다이나믹 레인지가 높은 다양한 통신 규격을 만족시킬 수 있는 복합 단말기를 구현할 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하 기로 한다. 이하의 실시예는 이 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서, 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 신규한 이동통신 단말기용 송신기는, 낮은 전력의 신호를 송신할 때에는 다이나믹 레인지가 높은 선형 전력증폭기를 이용하는 직접변환송신기로서 동작하고, 중간 전력 및 높은 전력의 신호를 송신할 때에는 효율이 높은 스위칭 전력증폭기를 이용하는 폴라송신기로서 동작한다. 이와 같은 구성에 따르면, 하나의 송신기 구조를 가지고도 두 종류의 송신기들의 장점인 높은 효율과 높은 다이나믹 레인지를 모두 지원할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 단말기용 송신기의 전체 구성을 보여주는 블록도이다. 본 발명의 이동통신 단말기용 송신기는 출력 전력의 크기에 따라서 직접변환송신기 및 폴라송신기의 기능을 선택적으로 수행하는 구성을 갖는다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 이동통신 단말기용 송신기는 베이스밴드 프로세서(baseband processor ; 100), 아날로그 I/Q 합성기(110), I-상향주파수혼합기(120), Q-상향주파수혼합기(130), 90도 위상변환기(140), 국부발진기(150), RF 신호합성/리미터(160), 크기변환기(amplitude modulator ; 170), 클래스제어가 가능한 전력증폭기(180), 그리고 아날로그-디지털 변환기(190)를 포함한다.

베이스밴드 프로세서(100)는 제어부(101)와 디지털-아날로그 변환기(107)를 포함하고, 제어부(101)는 시간오차보정부(time mismatch compensation unit ; 103) 와 클래스/모드 제어부(class/mode control unit ; 105)를 포함한다. 클래스/모드 제어부(105)는 출력 전력의 크기에 따라서, 송신기를 폴라송신기(polar transmitter)로 구동할지 또는 직접변환송신기(direct-conversion transmitter)로 구동할지 여부를 결정한다. 그리고, 결정 결과에 따라서 아날로그-디지털 변환기(190), 아날로그 I/Q 합성기(110), RF 신호합성/리미터(160), 크기변환기(170), 및 전력증폭기(180)로 클래스/모드 제어신호를 보낸다. 그리고, 시간오차보정부(103)는 피드백된 출력 RF 신호에 응답해서, 위상신호와 크기신호의 시간오차(즉, 위상신호경로와 크기신호경로의 시간오차)를 보정한다. 아래에서 상세히 설명되겠지만, 본 발명에 따른 송신기의 출력 RF 신호의 일부는 아날로그-디지털 변환기(190)를 통해 디지털 신호로 변환되어, 베이스밴드 프로세서(100)로 피드백된다. 본 발명에 따른 송신기의 동작원리는 도 2와 도 3에서 상세히 설명될 것이다.

도 2는 도 1에 도시된 송신기가 중전력/고전력 출력시 폴라송신기로 사용되는 경우의 동작원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 베이스밴드 프로세서(100)는 클래스/모드 제어부(105)를 통해 출력 전력의 크기에 따라 송신기를 폴라송신기로 구동할지 또는 직접변환송신기로 구동할지 여부를 결정한다. 그리고, 클래스/모드 제어부(105)는 결정된 결과에 따라서 아날로그-디지털 변환기(190), 아날로그 I/Q 합성기(110), RF 신호합성/리미터(160), 크기변환기(170), 및 전력증폭기(180)로 클래스/모드 제어신호를 발생한다.

예를 들면, 출력 전력의 크기가 중전력/고전력에 해당될 경우, 본 발명의 송 신기는 클래스/모드 제어부(105)로부터 발생된 클래스/모드 제어신호에 응답해서, 폴라 송신기로서 동작하게 된다. 이 경우 전력증폭기(180)는 높은 전력 효율을 갖는 스위칭모드 전력증폭기(예를 들면, 클래스 E 급의 비선형 증폭기)로 동작하게 된다. 반대로, 출력 전력의 크기가 저전력에 해당될 경우, 본 발명의 송신기는 클래스/모드 제어부(105)로부터 발생된 클래스/모드 제어신호에 응답해서, 직접변환 송신기로서 동작하게 된다. 이 경우 전력증폭기(180)는 높은 다이나믹 레인지 특성을 갖는 선형전력증폭기로 동작하게 된다. 즉, 본 발명에 사용되는 전력증폭기(180)는 출력 신호의 크기에 따라서 비선형 증폭기 또는 선형증폭기로서의 기능을 선택적으로 수행하게 된다. 전력증폭기(180)가 높은 다이나믹 레인지를 갖는 선형전력증폭기로 사용되는 경우는 도 3를 참조하여 설명될 것이다.

도 2에서, 송신기의 동작시 베이스밴드 프로세서(100) 내부에서는 제어부(101)의 제어에 의해 디지털 형태의 베이스밴드 신호 I(n), Q(n)가 생성된다. 생성된 디지털 베이스밴드 신호 I(n), Q(n)는 디지털-아날로그 변환기(107)를 통해 아날로그 형태의 베이스밴드 신호 I(t), Q(t)로 변환된다. 변환된 아날로그 형태의 베이스밴드 신호 I(t), Q(t) 중 I(t)는 I-상향주파수혼합기(120)로 제공되고, Q(t)는 Q-상향주파수혼합기(130)로 제공된다. I-상향주파수혼합기(120)와 Q-상향주파수혼합기(130)는 국부발진기(150)와 90도 위상변환기(140)로부터 공급되는 국부발진(Local Oscillator ; LO)신호와 아날로그 베이스밴드 신호 I(t), Q(t)를 혼합하여, 상향 주파수 변환을 수행한다. 상향 주파수 변환된 RF 신호는 RF 신호합성/리미터(160)를 통해 크기가 일정하고 위상신호만 실린 RF 신호로 합쳐지게 된다. 이 와 같은 RF 신호합성/리미터(160)의 신호합성 및 리미팅 결과는 위상신호 θ(t)에 해당되며, 상기 위상신호 θ(t)는 전력증폭기(180)의 신호 입력부로 입력된다. 앞에서 설명한 I-상향주파수혼합기(120), Q-상향주파수혼합기(130), 90도 위상변환기(140), 국부발진기(150), 및 RF 신호합성/리미터(160)는 위상신호 θ(t)를 발생하기 위한 위상신호 발생회로로서의 기능을 수행하며, 상기회로들의 신호 경로는 위상신호 θ(t)를 처리하기 위한 위상신호 경로에 해당된다.

한편, 베이스밴드 프로세서(100)로부터 발생된 아날로그 형태의 베이스밴드 신호 I(t), Q(t)는 아날로그 I/Q 합성기(110)에서 합쳐져 크기신호(amplitude signal) R(t)를 생성한다. 아날로그 I/Q 합성기(110)로부터 생성된 크기신호 R(t)는 크기변환기(170)를 통해 크기가 변환(즉, 모듈레이션)된다. 크기가 변환된 크기신호 R(t)는 전력증폭기(180)의 바이어스 회로로 제공된다. 전력증폭기(180)로 제공되는 크기신호 R(t)는 전력증폭기(180)의 출력 크기를 제어하는데 사용된다. 앞에서 설명한 아날로그 I/Q 합성기(110) 및 크기변환기(170)는 크기신호 R(t)를 발생하기 위한 크기신호 발생회로로서의 기능을 수행하며, 상기회로들의 신호 경로는 크기신호 R(t)를 처리하기 위한 크기신호 경로에 해당된다.

전력증폭기(180)는 위상신호 경로로부터 제공된 위상신호 θ(t)와, 크기신호 경로로부터 제공된 크기신호 R(t)를 각각 입력받아, 위상신호 θ(t)와 크기신호 R(t)가 합쳐진 RF 신호를 출력하게 된다. 출력 RF 신호의 크기신호와 위상신호의 시간 불일치는 피드백을 통해 보정된다. 즉, 전력증폭기(180)로 출력되는 출력 RF 신호의 일부는 피드백 경로 상에 형성된 아날로그-디지털 변환기(190)를 통해 디지 털 신호로 변환되어, 베이스 밴드 프로세서(100)로 제공된다. 베이스 밴드 프로세서(100)는 시간오차보정부(103)를 통해 위상신호 경로와 크기신호 경로의 시간오차를 보정한다. 시간 오차가 보정되고 난 후, 클래스/모드 제어부(105)는 송신기의 각 회로들로 클래스/모드 제어신호를 보낸다.

도 3은 도 1에 도시된 송신기가 저전력 출력시에 직접변환송신기로 사용되는 경우의 동작원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 출력 전력의 크기가 작은 경우 본 발명의 송신기는 직접변환송신기로 구동된다. 송신기를 직접변환송신기로 구동하는 경우, 베이스밴드 프로세서(100)에 구비된 클래스/모드 제어부(105)는 클래스/모드 제어신호를 통해 아날로그-디지털 변환기(190), 아날로그 I/Q 합성기(110), 크기변환기(170), 및 전력증폭기(180)의 구동을 차단시키고, RF 합성/리미터(160)의 리미터 기능을 차단시킨다. 이 경우, RF 합성/리미터(160)는 리미터 기능이 제외된 합성기로서만 동작하게 된다. 본 발명의 송신기를 직접변환송신기로 구동하는 경우, 실제 구동되지 않는 구성들은 도 3에서 점선으로 표시되어 있다.

저전력 출력시, 베이스밴드 프로세서(100)에서 발생된 I(t)는 I-상향주파수혼합기(120)로 제공되고, Q(t)는 Q-상향주파수혼합기(130)로 제공된다. I-상향주파수혼합기(120)와 Q-상향주파수혼합기(130)는 국부발진기(150)와 90도 위상변환기(140)로부터 공급되는 국부발진(Local Oscillator ; LO)신호와 아날로그 형태의 베이스밴드 신호 I(t), Q(t)를 혼합하여, 상향 주파수 변환을 수행한다. 상향 주파수 변환된 RF 신호는 RF 신호합성/리미터(160)를 통해 RF 신호로 합쳐지게 된다. 이 경우, RF 신호합성/리미터(160)는 합성기로서의 동작만을 수행한다. RF 신호합성/리미터(160)에서 합성된 RF 신호는 전력증폭기(180)의 신호 입력부로 입력되어 증폭된다. 이 경우, 전력증폭기(180)는 큰 다이나믹 레인지를 갖는 클래스-AB 또는 클래스-A 타입의 선형 전력증폭기로 동작하게 된다. 직접변환 송신기는 폴라 송신기처럼 크기신호 R(t)와 위상신호 θ(t)를 분리하여 처리하지 않기 때문에, 크기신호 경로와 위상신호 경로의 시간 차이가 발생하지 않게 된다. 따라서, 전력증폭기(180)의 출력은 피드백되지 않는다.

앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 송신기가 직접변환 송신기로 동작하는 경우, 송신 방식은 기존의 직접변환 송신기와 동일함을 알 수 있다. 직접변환 송신기의 송신 방식의 예는, 2007년, Kim 등에 의해 취득된 미국등록특허 7,209,526호, "APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING I/Q CHANNEL IMBALANCE IN DIRECT CONVERSION DIGITAL QUADRATURE TRANSMISSION SYSTEM" 등에 게재되어 있다.

도 4는 WCDMA 통신방식의 송신 전력 크기에 따른 확률분포와 전력증폭기 구동모드 별 효율을 보여주는 도면이다. 도 4를 참조하여 본 발명의 송신기가 WCDMA 통신방식에 사용될 경우, 클래스 제어를 통해 다이나믹 레인지가 향상되는 원리가 설명될 것이다.

도 4를 참조하면, 출력전력 크기가 -10 dBm 이하일 때를 저전력송신영역, -10 dBm에서 16 dBm의 범위를 중전력송신영역, 그리고 16 dBm 이상일 때를 고전력송신영역으로 나눌 수 있다. 각 영역별 송신빈도를 보면, 저전력송신 확률은 27%, 중간전력송신 확률은 68%, 고전력송신 확률은 5% 로서, 중간전력 송신빈도가 가장 높음을 알 수 있다.

일반적인 선형 전력증폭기의 경우(도 4에 Linear PA로 표기됨), 세 가지 송신영역 전체에서 송신할 수 있는 넓은 범위의 출력 다이나믹 레인지를 갖고 있고, 고전력송신영역에서 높은 효율을 갖다. 하지만, 송신빈도가 가장 높은 중간전력송신 영역에서는, 매우 낮은 효율을 갖는 문제점이 있다.

이와 달리, 본 발명에 따른 송신기(도 4에 Switching PA로 표기됨)는 저전력송신영역에서는 클래스-AB 또는 클래스-A 타입의 선형 전력증폭기를 사용한 직접변환송신기로서 동작을 한다. 그 결과, 저전력송신영역에서 높은 다이나믹 레인지를 가질 수 있게 된다. 그리고, 본 발명에 따른 송신기는 중전력송신영역과 고전력송신영역에서는 스위칭 전력증폭기를 사용한 폴라 송신기로서 동작을 한다. 스위칭 전력증폭기로는 클래스-E 타입의 비선형 전력증폭기 등이 사용될 수 있다. 스위칭 전력증폭기의 경우, 중전력송신영역과 고전력송신영역에서의 다이나믹 레인지는 다소 작은 값을 가지나, 전력 효율은 선형 전력증폭기에 비해 높은 값을 가지는 장점이 있다. 따라서, 본 발명에 따른 송신기와 같이 동작 모드에 따라서 직접변환 송신기로서 또는 폴라송신기로서 동작을 하게 되면, 높은 다이나믹 레인지를 유지하면서도 통신빈도가 높은 중전력송신영역에서 높은 효율을 가질 수 있게 된다. 따라서, 전체적으로 효율이 높은 송신기를 구현할 수 있게 된다.

앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 송신기는 스위칭전력증폭기를 이용한 폴라송신구조와 선형전력증폭기를 이용한 직접변환송신구조가 공유되도록 송신기를 구성한다. 본 발명에 따른 송신기는 WCDMA 방식의 개인 휴대통신규격과 같이 80 dB 이상의 큰 다이나믹 레인지를 가지는 고주파신호를 송신하는 경우(즉, 중전력 및 고전력 출력시)에는 높은 효율의 폴라송신기로 동작한다. 이 경우, 본 발명의 송신기에 구비된 전력 증폭기는, 예를 들면 클래스 E 타입의 비선형증폭기 등과 같은 스위칭 전력증폭기로서 동작하게 된다. 그리고, 본 발명에 따른 송신기는 저전력 출력시에는 직접변환송신기로서 동작하게 된다. 이 경우, 본 발명의 송신기에 구비된 전력 증폭기는 클래스-AB 타입 또는 클래스-A 타입의 선형 전력증폭기로서 동작하게 된다. 그 결과, 본 발명의 송신기는 두 가지 형태의 송신기의 장점인 높은 효율과 다이나믹 레인지를 모두 가질 수 있게 된다. 이러한 장점은 개인휴대통신기기의 배터리 사용기간 증대 뿐 아니라 다이나믹 레인지가 높은 다양한 규격의 통신이 가능한 복합 단말를 구현할 수 있게 된다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 단말기용 송신기의 전체 구성을 보여주는 블록도이다.

도 4는 WCDMA 통신방식의 송신 전력 크기에 따른 확률분포와 전력증폭기 구동모드 별 효율을 보여주는 도면이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100: 베이스밴드 프로세서 101 : 제어부

103 : 시간오차보정부 105 : 클래스/모드 제어부

110: 아날로그 I/Q 합성기 120: I-상향주파수혼합기

130: Q-상향주파수혼합기 140: 90도 위상변환기

150: 국부발진기 160: RF 신호합성/리미터

170: 크기변환기 180: 전력증폭기

190: 아날로그-디지털 변환기

Claims

폴라송신기 및 직접변환송신기 중 어느 하나로서 구동되는 송신회로; 그리고

출력신호의 크기에 따라 상기 송신회로의 동작을 제어하는 제어회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
제 1 항에 있어서,

상기 송신회로는 상기 출력신호의 크기가 중전력 이상일 경우 상기 폴라송신기로서 구동되고, 상기 출력신호의 크기가 상기 중전력 미만일 경우 상기 직접변환송신기로서 구동되는 것을 특징으로 하는 송신기.
제 1 항에 있어서,

상기 송신회로는,

아날로그 타입의 베이스밴드 신호를 발생하는 베이스밴드프로세서;

상기 베이스밴드 신호에 응답해서 위상신호를 발생하는 위상신호 발생부;

상기 베이스밴드 신호에 응답해서 크기신호를 발생하는 크기신호 발생부;

상기 위상신호 및 상기 크기신호 중 적어도 하나에 응답해서 상기 출력신호를 발생하되 상기 제어회로의 제어에 의해 클래스가 제어되는 전력증폭기; 그리고

상기 출력신호를 상기 제어회로로 피드백하는 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
제 3 항에 있어서,

상기 전력증폭기는, 상기 송신기가 상기 폴라송신기로서 구동되는 경우 높은 전력 효율을 갖는 스위칭 전력증폭기로서 구동되는 것을 특징으로 하는 송신기.
제 3 항에 있어서,

상기 전력증폭기는, 상기 송신기가 상기 폴라송신기로서 구동되는 경우 클래스 E 타입의 비선형증폭기로서 구동되는 것을 특징으로 하는 송신기.
제 3 항에 있어서,

상기 전력증폭기는, 상기 송신기가 상기 직접변환송신기로서 구동되는 경우 높은 다이나믹 레인지를 갖는 고선형 전력증폭기로서 구동되는 것을 특징으로 하는 송신기.
제 3 항에 있어서,

상기 전력증폭기는, 상기 송신기가 상기 직접변환송신기로서 구동되는 경우 클래스 A 타입 및 클래스 AB 타입 중 어느 하나의 선형증폭기로서 구동되는 것을 특징으로 하는 송신기.
제 3 항에 있어서,

상기 크기신호 발생부는,

상기 베이스밴드 신호에 포함된 I(t) 신호 및 Q(t) 신호를 합하여 제 1 크기신호를 발생하는 아날로그 I/Q 합성기; 그리고

상기 제 1 크기신호를 모듈레이션하여 상기 크기신호로서 출력하는 크기변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
제 3 항에 있어서,

상기 위상신호 발생부는,

국부발진 신호와 상기 베이스밴드 신호를 혼합하여, 상향 주파수 변환을 수행하는 상향주파수혼합기; 그리고

상기 상향주파수혼합기의 출력을 크기가 일정하고 위상신호만 실린 RF 신호로 합성하는 RF 신호합성/리미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
제 9 항에 있어서,

상기 RF 신호합성/리미터는, 상기 제어회로의 제어에 응답해서 상기 송신회로가 상기 폴라송신기로 구동되는 경우 신호합성기와 리미터로서의 역할을 수행하고, 상기 송신회로가 상기 직접변환송신기로 구동되는 경우 상기 신호합성기로서의 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 송신기.
제 9 항에 있어서,

상기 송신회로가 상기 직접변환송신기로서 구동되는 경우,

상기 제어회로의 제어에 응답해서 상기 크기신호 발생부, 상기 아날로그-디지털 변환기, 및 상기 RF 신호합성/리미터의 리미터 기능이 비활성화되는 것을 특징으로 하는 송신기.
제 3 항에 있어서,

상기 제어회로는, 상기 피드백된 신호에 응답해서 상기 크기신호와 상기 위상신호의 시간오차를 보정하는 시간오차보정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
제 12 항에 있어서,

상기 송신회로가 상기 직접변환송신기로서 구동되는 경우, 상기 시간오차보정부는 상기 제어회로의 제어에 응답해서 비활성화되는 것을 특징으로 하는 송신기.
출력신호의 크기에 따라 동작모드를 결정하는 단계; 그리고

상기 동작모드에 응답해서 송신회로가 폴라송신기 및 직접변환송신기 중 어느 하나로서 구동되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신방법.
제 14 항에 있어서,

상기 송신회로는 상기 출력신호의 크기가 중전력 이상일 경우 상기 폴라송신기로서 구동되고, 상기 출력신호의 크기가 상기 중전력 미만일 경우 상기 직접변환송신기로서 구동되는 것을 특징으로 하는 송신방법.
제 14 항에 있어서,

상기 송신기가 상기 폴라송신기로서 구동되는 경우, 전력증폭기는 높은 전력 효율을 갖는 스위칭 전력증폭기로서 구동되는 것을 특징으로 하는 송신방법.
제 14 항에 있어서,

상기 송신기가 상기 폴라송신기로서 구동되는 경우, 전력증폭기는 클래스 E 타입의 비선형증폭기로서 구동되는 것을 특징으로 하는 송신방법.
제 14 항에 있어서,

상기 송신기가 상기 직접변환송신기로서 구동되는 경우, 전력증폭기는 높은 다이나믹 레인지를 갖는 고선형 전력증폭기로서 구동되는 것을 특징으로 하는 송신방법.
제 14 항에 있어서,

상기 송신기가 상기 직접변환송신기로서 구동되는 경우, 전력증폭기는 클래스 A 타입 및 클래스 AB 타입 중 어느 하나의 선형증폭기로서 구동되는 것을 특징 으로 하는 송신방법.