KR20090029351A - 이동통신 단말기의 비선형성을 보상하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

이동통신 단말기의 비선형성을 보상하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동통신 단말기의 비선형성을 보상하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 송신 모드에서 입력되는 송신 데이터를 변조하여 변조된 데이터를 출력하는 모뎀과, 기지국으로부터 수신되는 MAP 정보를 이용하여 전력 레벨 및 할당된 전송 심볼의 위치 정보를 획득하고, 상기 송신 모드에서 상기 획득된 정보를 이용하여 DPD(Digital PreDistortion)의 전원 온/오프(ON/OFF)를 결정하는 DPD 모드 제어부와, 상기 DPD 모드 제어부의 제어에 따라 전원 온/오프되며, 전원 오프될 시, 상기 모뎀으로부터 입력되는 변조 데이터를 그대로 출력하고, 전원 온될 시, 상기 모뎀으로부터 입력되는 변조 데이터를 디지털 전치왜곡하여 출력하는 것을 특징으로 하는 DPD를 포함하여, 기존의 폐쇄 루프(Close Loop) 사용으로 인한 부가적인 부품(커플러, 믹서, ADC) 추가에 따른 비용 증가와 전력효율 감소 등의 문제를 해소하고 비선형 특성이 생기는 특정 고 전력(High Power) 구간에서 DPD가 동작하게 하여 전력을 최소화하도록 구성할 수 있는 이점이 있다.
단말기, 비선형성, DPD, 전치 왜곡, TDD

Description

이동통신 단말기의 비선형성을 보상하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR COMPENSATING NONLINEARITY IN PORTABLE COMMUNICATION TERMINAL}
본 발명은 이동통신 단말기에 관한 것으로, 특히 TDD(Time Division Duplex) 방식의 이동통신 단말기에서 송신단의 비선형성을 보상하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
기존의 음성(Voice) 통신에서 데이터(Data) 통신으로 진화함에 따라 상향링크(Uplink)의 높은 데이터 성능(high Data throughput)이 요구되고 있다. 이에 따라, 밧데리를 사용하는 단말기에서는 전력 소모를 최소화하는 방향으로 기술의 발전이 이루어지고 있다. 상기 단말기의 전력 소모 중 가장 큰 전력 소모를 차지하는 것은 고 전력 증폭기(High Power Amplifier)이며, 따라서 상기 고 전력 증폭기의 효율은 단말기의 효율에 중요한 영향을 미친다. 하지만, 상기 고 전력 증폭기의 선형(Linear) 특성과 효율은 트레이드 오프(trade-off) 관계에 있다.
이동통신 시스템(Portable Communication Systems)에서 널리 사용되는 고 전력 증폭기는 효율을 극대화하기 위해 비선형 증폭을 일으키는 1dB 압축점(Compression Point)(이하 'P1dB'라 칭함) 근처까지 동작을 요한다. 하지만, 상기 P1dB 근처에서의 비선형 증폭은 출력신호에 상호 변조(Inter Modulation) 성분을 가함으로써 신호의 왜곡을 초래한다. 이는 같은 대역 내(In-band) 신호에서 SNR(Signal to Noise Ratio)의 열화로 나타나고, 인접 채널(Adjacent Channel)에는 간섭(Interference)으로 작용하게 된다.
이러한 비선형 성분을 제거하기 위해 많은 선형화 기법들이 연구되어 왔다. 널리 사용된 기술중의 하나로 피드-포워드(Feed-forward) 증폭기를 들 수 있다. 상기 피드-포워드 증폭기는 두 개의 파워앰프(Power Amp.)를 직렬로 연결함으로써 두 파워앰프의 비선형 특성을 서로 보완할 수 있도록 설계된 증폭기이다. 상기 피드-포워드 증폭기의 경우, 좋은 선형화 특성을 얻을 수는 있으나 두 개의 파워앰프를 사용함으로써 비용과 전력효율 측면에서 많은 단점을 가지고 있다. 다른 기술로는 전치왜곡 선형화(Predistortion) 기술이 있다. 상기 전치왜곡 선형화 기술은 비선형 증폭기에서 나온 출력신호의 왜곡 정도를 미리 예측하여 입력신호에 역으로 전치왜곡을 가해 증폭기로부터 생성될 왜곡을 상쇄시켜 주도록 하는 것이다. 상기 전치왜곡 선형화 기술 도입의 초반에는 다이오드와 같은 비선형 소자를 이용한 아날로그적 전치왜곡 선형화 기법이 주를 이루었으나 선형화 성능이 매우 제한적인 단점을 보여 왔다. 최근 들어, 디지털 기술의 급속한 발전으로 디지털부의 속도가 빨라짐에 따라 디지털부와의 연동을 통한 선형화 기법인 디지털 전치왜곡 선형화(Digital Predistortion) 기술의 급속한 발전이 이루어지고 있다.
상기 디지털 전치왜곡 선형화 기술은 파워앰프의 출력단 신호를 커플러(Coupler)를 통해 추출하고, 믹서(Mixer)를 통해 상기 추출된 신호를 다운컨버젼(Down-conversion)하며, ADC(Analog-to-Digital Converter)를 통해 다운컨버젼된 신호를 디지털 신호로 변환한 후, 지연(Delay)된 입력신호와 출력단으로부터의 신호의 차이를 이용하여 왜곡 정도를 측정하고, 전치왜곡을 위한 파라미터를 추출하여 LUT(Look-Up-Table)에 저장하며, 입력신호에 따라 필요한 전치왜곡을 LUT로부터 읽어 입력신호에 가해줌으로써 파워앰프에서 겪게 될 왜곡을 사전에 보상하게 된다.
상기 종래의 전치왜곡 선형화 기술은 그 적용의 범위가 기지국용 파워앰프에 제한되어왔다. 상기 종래 기술의 구조를 살펴보면, 폐쇄 루프(Close Loop)를 사용하여 출력신호를 추출하고, 이를 기저대역신호로 변화한 후 다시 디지털신호로 변화해야 하기 때문에 부가적인 커플러, 믹서(Mixer), ADC 등이 필요하게 된다. 게다가, 각 부품(Component)들이 만족하여야 할 대역폭 등의 성능요구사항(Requirement)이 수신단(Receiving part) 등에 사용되는 타 부품들에 비해 훨씬 높은 문제가 있다. 이러한 문제점이 종래 기술을, 최소한의 비용(Cost)과 크기(Size) 등을 필요로 하는, 단말기용 파워앰프에 적용시킬 수 없게 한 하나의 이유가 되어왔다. 또한, 부가된 부품들에서 요구되는 전력의 양이, 기지국용 파워앰프의 소모전력 양과 비교하였을 경우에는 미비하나, 단말기용 파워앰프의 소모전력 양과 비교하였을 경우에는 파워앰프의 전력효율에 급격한 저하를 가져올 만큼 크다. 단말기의 중요 경쟁요소인 전력효율의 열화는 단말기용 파워앰프에 종래 기 술의 적용을 불가능하게 한 보다 큰 이유가 되고 있다.
위에 설명한 많은 문제점으로 인해 단말기용 파워앰프에 전치왜곡 선형화 기법의 적용은 여태껏 이루어지지 않아 왔다. 하지만, 최근 와이맥스(Wimax), LTE(Long Term Evolution)와 같은 새로운 표준들에 도입되고 있는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기술의 한가지 특성인 고(High) PAPR (Peak-to-Average Power Ratio)은 선형화 기법 도입의 중요성을 재고시키고 있다. 고 PAPR 신호가 왜곡없이 파워앰프를 통과하기 위해서는 1dB 압축점으로부터 더욱 많은 백오프(Back-off)를 필요로 하게 되고 이는 앰프의 급격한 전력효율 저하를 가져온다. 파워앰프 자체의 효율향상 기술인 EER(Envelop Elimination and Restoration) 기법이나 DSM(Delta-Sigma Modulation) 기법 등은 시스템이 요구하는 채널 대역폭이 갈수록 넓어지는 현 추세에 따라 기술 도입이 더더욱 어려워지고 있는 실정이다. 또한, 주파수 사용이 갈수록 혼잡해짐에 따라 타 시스템과의 간섭이 보다 민감한 이슈가 되고 있고, 이는 스팩트럼 마스크를 더욱 타이트(tight)하게 함으로써, 단말기에서의 선형성 요구사항도 심화되고 있는 실정이다.
따라서, 단말기용 파워앰프에 적합한 전치왜곡 선형화 기법의 제안이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 이동통신 단말기의 비선형성을 보상하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 TDD(Time Division Duplex) 방식의 이동통신 단말기에서 오픈 루프(Open loop) 방식으로 송신단의 비선형성을 보상하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 이동통신 단말기에서 온도와 주파수 등에 따른 비선형 인자들에 대한 비선형성 보상값을 미리 LUT로서 생성하고, 데이터 송신 시, 상기 LUT를 참조하여 비선형성을 보상하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 이동통신 단말기에서 단말기용 파워앰프의 효율을 극대화하기 위해 특정 전력 이상(ex. 20dBm 이상)에서만 DPD(Digital PreDistortion)가 동작하도록 하고, 특정 전력 미만에서는 전 송신 구간이 아닌 해당 송신 구간에서만 DPD가 동작하도록 하여 단말의 전력 소모를 최소화하기 위한 비선형성 보상 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, TDD(Time Division Duplex) 방식의 이동통신 단말기에서 비선형성을 보상하기 위한 장치는, 송신 모드에서 입력되는 송신 데이터를 변조하여 변조된 데이터를 출력하는 모뎀과, 기지국 으로부터 수신되는 MAP 정보를 이용하여 전력 레벨 및 할당된 전송 심볼의 위치 정보를 획득하고, 상기 송신 모드에서 상기 획득된 정보를 이용하여 DPD(Digital PreDistortion)의 전원 온/오프(ON/OFF)를 결정하는 DPD 모드 제어부와, 상기 DPD 모드 제어부의 제어에 따라 전원 온/오프되며, 전원 오프될 시, 상기 모뎀으로부터 입력되는 변조 데이터를 그대로 출력하고, 전원 온될 시, 상기 모뎀으로부터 입력되는 변조 데이터를 디지털 전치왜곡하여 출력하는 것을 특징으로 하는 DPD를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, TDD(Time Division Duplex) 방식의 이동통신 단말기에서 비선형성을 보상하기 위한 방법은, 기지국으로부터 수신되는 MAP 정보를 이용하여 전력 레벨 및 할당된 전송 심볼의 위치 정보를 획득하는 과정과, 송신 모드에서 상기 획득된 정보를 이용하여 DPD(Digital PreDistortion)의 전원 온/오프(ON/OFF)를 결정하는 과정과, 상기 DPD의 전원 오프가 결정될 시, 변조 데이터를 전치왜곡하지 않고, 상기 DPD의 전원 온이 결정될 시, 상기 변조 데이터를 디지털 전치왜곡하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 이동통신 단말기의 비선형성을 보상하기 위한 장치 및 방법을 제공함으로써, 기존의 폐쇄 루프(Close Loop) 사용으로 인한 부가적인 부품(커플러, 믹서, ADC) 추가에 따른 비용 증가와 전력효율 감소 등의 문제를 해소하고 비선형 특성이 생기는 특정 고 전력(High Power) 구간에서 DPD가 동작하게 하여 전력을 최소화하도록 구성할 수 있는 이점이 있다.
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 발명에 따른 이동통신 단말기의 비선형성을 보상하기 위한 장치 및 방법에 대해 설명하기로 한다.
본 발명에서는 종래 기술의 피드백을 위한 폐쇄 루프를 끊음(Open)으로써 피드백 단에 사용되었던 커플러, 믹서, ADC의 필요성을 제거하였다. 이는 추가부품을 위한 비용부담을 제거 하여주고 믹서와 ADC에서 사용되는 전류를 없애 줌으로써 전력효율 감소를 최소화해준다. 하지만, 폐쇄 루프가 끊김으로써 온도변화 등에 따른 전치왜곡 파라미터의 업데이트(Update)을 이루어 줄 새로운 방법이 요구되어 지며, 이는 LUT(Look-Up-Table) 상에 온도 변화를 고려한 전치왜곡 파라미터를 미리 결정(Pre-determined)하여 저장해 놓음으로써 문제를 해결할 수 있다. 기지국용 파워앰프에 비해 단말기용 파워앰프는 절대(Absolute) 출력전력(Output Power)의 변화정도가 훨씬 작으며 온도에 따른 특성 변화 또한 상대적으로 작은 편이다. 이러 한 단말기용 파워앰프의 특성이, 요구되어지는 파라미터 증가를 최소화 해주고, 이는 최소한의 LUT 사이즈 증가를 통해 본 발명의 목적을 달성할 수 있게 해준다. 동시에 메모리 기술의 발전으로 LUT 사이즈를 증가시키는 데 필요한 비용, 절대면적 또한 최소화 되어가고 있다.
이하, 본 발명은 단말기용 파워엠프의 효율을 극대화하기 위해 송신 전력의 크기에 따라 전원을 온/오프(ON/OFF)하고, 이와 더불어, 한층 더 효율적인 시스템 동작을 위한 타이밍 컨트롤을 제안하고자 한다. 다시 말해, 단말기용 파워앰프는 특정 전력(Power) 이상(ex. 20dBm 이상)에서 비선형성이 되므로 비선형이 되는 전력에서만 DPD(Digital PreDistortion)가 동작하게 하여 단말의 전력 소모를 최소화하도록 구성하고, 특정 전력 미만에서는 전 송신 구간이 아닌 해당 송신 구간에서만 DPD가 동작하도록 하여 단말의 전력 소모롤 최소화하도록 구성한다. 또한, 본 발명은 온도와 주파수 등에 따른 비선형 인자들에 대한 비선형성 보상값을 미리 LUT로서 생성하고, 데이터 송신 시, 상기 LUT를 참조하여 비선형성을 보상한다.
이하, 본 발명은 TDD(Time Division Duplex) 방식의 이동통신 단말기를 예로 들어 설명할 것이나, 다양한 방식의 이동통신 단말기에 적용 가능함은 물론이다.
도 1은 본 발명에 따른 개방 루프 DPD(Digital PreDistortion)가 적용된 이동통신 단말기의 구성을 도시한 블럭도이다.
도시된 바와 같이, 상기 이동통신 단말기는 모뎀(Modulator & Demodulator : Modem)(100)과 수신단(도시하지 않음) 및 송신단으로 구성되며, 상기 송신단은 DPD 모드 제어부(110), DPD(120), DAC(Digital-to-Analog Converter)(130), 변조기 및 업컨버터(140), 파워앰프(이하 'PA'라 칭함)(150)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 DPD(120)는 크기 및 위상 조절기(111), 온도 보상기(113), 제 1 LUT(115), 온도 센서(117), 제 2 LUT(119)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 DPD 모드 제어부(110)의 기능은 상기 모뎀(100) 내에 포함될 수도 있으며, 상기와 같이 각각 다른 블럭으로 구성할 수도 있다.
상기 도 1을 참조하면, 먼저, 상기 모뎀(100)은 수신 모드에서 수신단으로부터 입력되는 수신 데이터를 복조하여 복조된 데이터를 출력하고, 송신 모드에서 입력되는 송신 데이터를 변조하여 변조된 데이터를 송신단의 상기 DPD(120)로 출력한다. 또한, 상기 모뎀(100)은 MAP 정보 수신부(도시하지 않음)로부터 파워앰프를 통해 출력되어야 하는 전력 레벨, 할당된 전송 심볼의 위치 정보를 입력받고, 상기 송신 모드에서 상기 정보를 상기 DPD 모드 제어부(110)로 출력한다. 여기서, 상기 MAP 정보 수신부(도시하지 않음)는 하향링크에서 기지국으로부터 MAP을 수신하고, 상기 MAP으로부터 파워앰프를 통해 출력되어야 하는 전력 레벨, 할당된 전송 심볼의 위치 정보를 획득한 후, 상기 획득된 정보를 상기 모뎀(100)으로 출력한다.
상기 DPD 모드 제어부(110)는 상기 모뎀(100)으로부터 상기 파워앰프를 통해 출력되어야 하는 전력 레벨, 할당된 전송 심볼의 위치 정보가 입력될 시, 상기 전력 레벨이 특정 전력 레벨, 예를 들어 20dBm보다 작은지 여부를 검사하고, 상기 전력 레벨이 20dBm보다 작을 시, DPD를 바이패스(Bypass) 모드로 제어, 즉 상기 DPD(120)의 동작으로 인한 전력 소모가 최소화되도록 DPD 전원을 오프(OFF)한다. 반면, 상기 전력 레벨이 20dBm보다 작지 않을 시, 상기 할당된 전송 심볼의 위치가 상향링크(UL) 전 구간인지 여부를 검사한다. 만약, 상기 할당된 전송 심볼의 위치가 상향링크(UL) 전 구간일 시, 상기 DPD 모드 제어부(110)는 상기 DPD(120)를 정상모드로 제어, 즉 전 송신 구간에서 상기 DPD 전원을 온(ON)하며, 상기 할당된 전송 심볼의 위치가 상향링크(UL) 전 구간이 아닐 시, 상기 단말은 전력 소모를 줄이기 위해 상기 DPD(120)를 전력 절약 모드로 제어, 즉 해당 송신 구간에서만 상기 DPD 전원을 온(ON)하도록 제어한다.
상기 DPD(120)는 상기 DPD 모드 제어부(110)의 모드 제어에 따라 상기 모뎀(100)으로부터 입력되는 데이터를 상기 DAC(130)로 바로 출력하거나 혹은 디지털 전치왜곡하여 상기 DAC(130)로 출력한다. 상기 디지털 전치 왜곡을 수행할 경우, 상기 DPD(120)의 크기 및 위상 조절기(111)는 상기 모뎀(100)으로부터 입력되는 데이터의 크기(Amplitude) 및 위상(Phase)을 확인하고, 상기 제 1 LUT(115)를 참조하여 전력 레벨 및 주파수를 만족하는 LUT를 검색한 후, 상기 검색된 LUT에서 상기 입력 데이터의 크기 및 위상에 해당하는 보상값을 추출하여, 상기 추출된 보상값으로 상기 입력 데이터의 크기 및 위상을 보상하고, 상기 보상된 데이터를 상기 온도 보상기(113)로 출력한다. 여기서, 상기 제 1 LUT(115)는 주파수 별 하나 이상의 LUT를 저장하고 있으며, 각 LUT는 해당 주파수에서의 전력 레벨별 데이터 크기 및 위상의 보상값을 저장하고 있다.
상기 온도 보상기(113)는 데이터가 입력될 시, 상기 온도 센서(117)를 이용하여 현재의 PA(150)의 온도를 측정하며, 상기 제 2 LUT(119)에서 상기 측정된 온 도에 해당하는 비선형성 보상값을 추출한 후, 상기 추출된 비선형성 보상값을 이용하여 해당 온도에 따른 비선형성을 보상하고, 상기 보상된 데이터를 상기 DAC(130)로 출력한다. 여기서, 상기 온도 센서(117)는 상기 PA(150) 가까이에 위치하여, 상기 PA(150)의 온도를 측정하고, 상기 제 2 LUT(119)는 온도별 비선형성 보상값을 저장하고 있다.
상기 DAC(130)는 입력되는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 상기 변조기 및 업컨버터(140)로 출력한다. 상기 변조기 및 업컨버터(140)는 입력되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 변환하여 상기 PA(150)로 출력한다. 상기 PA(150)는 송신 신호의 전력을 증폭하여 송신 안테나를 통해 전송한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 단말기의 DPD 모드 제어 방법의 절차를 도시한 흐름도이다. 이하, 상기 이동통신 단말기는 TDD 방식을 사용하는 이동통신 단말기를 예로 들어 설명할 것이며, 송신 모드에서는 DPD가 포함되어 있는 송신단이 온(ON)되고 수신단은 오프(OFF)되며, 수신 모드에서는 수신단이 온(ON)되고 DPD가 포함되어 있는 송신단은 오프(OFF)된다.
상기 도 2를 참조하면, 단말은 201단계에서 하향링크에서 기지국으로부터 MAP을 수신하고, 203단계에서 상기 수신된 MAP을 이용하여 송신 시 파워앰프를 통해 출력되어야 하는 전력 레벨, 할당된 전송 심볼의 위치 정보를 획득한다. 이후, 상기 단말은 205단계에서 하향링크에서 수신 모드로 상기 기지국으로부터의 데이터를 수신한다.
이후, 상기 단말은 207단계에서 송신 모드인지 여부, 즉 상기 기지국으로 데이터를 전송하기 위한 상향링크인지 여부를 검사한다. 상기 송신 모드일 시, 상기 단말은 209단계에서 상기 전력 레벨, 즉 안테나 송신 전력이 특정 전력 레벨, 예를 들어 20dBm보다 작은지 여부를 검사하고, 상기 전력 레벨이 20dBm보다 작을 시, 상기 단말의 파워앰프는 선형성을 유지하므로 비선형성을 보상할 필요가 없음을 판단하고, 207단계로 진행하여 DPD를 바이패스(Bypass) 모드로 제어하여, 즉 상기 DPD의 동작으로 인한 전력 소모가 최소화되도록 DPD 전원을 오프(OFF)하여 디지털 전치왜곡되지 않은 데이터를 송신한 후, 상기 201단계로 돌아가 이하 단계를 반복 수행한다.
반면, 상기 전력 레벨이 20dBm보다 작지 않을 시, 상기 단말의 파워앰프가 선형성을 유지하지 못하므로 비선형성을 보상할 필요가 있음을 판단하고, 211단계에서 상기 할당된 전송 심볼의 위치가 상향링크(UL) 전 구간인지 여부를 검사한다. 상기 할당된 전송 심볼의 위치가 상향링크(UL) 전 구간일 시, 상기 단말은 213단계에서 상기 DPD를 정상모드로 제어하여, 즉 전 송신 구간에서 상기 DPD 전원을 온(ON)하여 디지털 전치왜곡된 데이터를 송신한 후, 상기 201단계로 돌아가 이하 단계를 반복 수행한다. 반면, 상기 할당된 전송 심볼의 위치가 상향링크(UL) 전 구간이 아닐 시, 상기 단말은 전력 소모를 줄이기 위해 215단계에서 상기 DPD를 전력 절약 모드로 제어하여, 즉 해당 송신 구간에서만 상기 DPD 전원을 온(ON)하여 디지털 전치왜곡된 데이터를 송신한 후, 상기 201단계로 돌아가 이하 단계를 반복 수행한다. 대부분의 경우, 상기 단말은 상향링크 구간의 일부분만을 할당받게 되며, 해 당 송신 구간에서만 DPD 전원을 온(ON)함으로써, 전력 소모를 줄일 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 단말기에서 DPD의 디지털 전치왜곡 방법의 절차를 도시한 흐름도이다.
상기 도 3을 참조하면, DPD 301단계에서 모뎀으로부터 입력되는 데이터가 존재하는지 여부를 검사하고, 상기 모뎀으로부터 입력되는 데이터가 존재할 시, 상기 DPD는 303단계에서 상기 입력 데이터의 크기(Amplitude) 및 위상(Phase)을 확인한다.
이후, 상기 DPD는 305단계로 진행하여 제 1 LUT에서 전력 레벨 및 주파수를 만족하는 LUT를 검색한다. 여기서, 상기 전력 레벨은 기지국으로부터 수신되는 MAP 정보를 통해 확인할 수 있으며, 상기 주파수는 기지국 혹은 중계국과의 협상 시 획득되는 정보이다. 상기 제 1 LUT는 주파수 별 하나 이상의 LUT를 저장하고 있으며, 각 LUT는 해당 주파수에서의 전력 레벨별 데이터 크기 및 위상의 보상값을 저장하고 있다. 즉, 각 LUT는 20dBm 이상의 전력에서 보상해야하는 크기 및 위상의 보상값을 저장하고 있다.
이후, 상기 DPD는 307단계에서 상기 검색된 LUT에서 상기 입력 데이터의 크기 및 위상에 해당하는 보상값을 추출하고, 309단계로 진행하여 상기 추출된 보상값으로 상기 입력 데이터의 크기 및 위상을 보상, 즉 디지털 전치왜곡한다.
이후, 상기 DPD는 311단계에서 파워앰프의 온도를 측정하고, 313단계에서 제 2 LUT에서 상기 측정된 온도에 해당하는 비선형성 보상값을 추출한다. 여기서, 상 기 제 2 LUT는 온도별 비선형성 보상값을 저장하고 있으며, 상기 파워앰프의 온도는 앰프 가까이에 위치시킨 온도 센서를 이용하여 측정할 수 있다. 이후, 상기 DPD는 315단계에서 상기 추출된 비선형성 보상값을 이용하여 해당 온도에 따른 비선형성을 보상한다.
이후, 상기 DPD는 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
도 4는 TDD 시스템의 대표적인 프레임(Frame) 구조를 도시한 도면이다.
상기 도 4를 참조하면, 하나의 프레임은 상향링크(Up Link : UL) 구간과 하향링크(Down Link : DL) 구간으로 구성되며, 상기 하향링크 구간의 앞부분에는 MAP이 존재한다. 상기 MAP 정보를 확인하면, 이어지는 상향링크 구간에서 사용되어질 전력 레벨과 정보가 실리게 될 전송 심볼들의 위치 정보를 확인할 수 있다. 본 발명에서는 상기 정보를 활용하여 DPD의 동작시간을 최소화할 수 있고, 이는 상기 DPD에서 소모되어지는 전력을 최소화하여 전체 시스템의 효율을 극대화할 수 있다. 상기 도 4에서는 본 발명에서 언급한 DPD 모드 제어를 위한 3가지 경우에 대한 예시를 도시하고 있으며, 그 중 경우(Case) I은 상기 정보가 실리게 될 전송 심볼들의 위치가 상향링크 전 구간인 경우를 도시하고 있다.
하지만, 실제 통신 시스템상에서 하나의 기지국이 다수의 단말기를 커버하고 단말기간에 시간 공유(time sharing)가 존재하기 때문에 상기 경우 I의 상황은 자주 발생하기 어렵다. 이에 반해, 경우 II와 같이, 데이터보다는 단말기의 상태를 알려주는 CQI 시그널 등의 전송만을 위한 상향링크의 앞 구간만이 할당된 경우, 또 는 경우 III과 같이, 특정 심볼들에 데이터를 실어 송신할 수 있도록 중간 몇 심볼만이 할당된 경우들이 더 자주 발생하게 된다. 이러한 상황 하에서 상기 DPD를 적응적으로(Adaptive) 제어해줌으로써 효율 극대화를 이룰 수 있게 된다.
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.
도 1은 본 발명에 따른 이동통신 단말기에서 개방 루프 DPD(Digital PreDistortion)가 적용된 송신단 구성을 도시한 블럭도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 단말기의 DPD 모드 제어 방법의 절차를 도시한 흐름도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 단말기에서 DPD의 디지털 전치왜곡 방법의 절차를 도시한 흐름도, 및
도 4는 TDD 시스템의 대표적인 프레임(Frame) 구조를 도시한 도면.

Claims (14)

  1. TDD(Time Division Duplex) 방식의 이동통신 단말기에서 비선형성을 보상하기 위한 장치에 있어서,
    송신 모드에서 입력되는 송신 데이터를 변조하여 변조된 데이터를 출력하는 모뎀과,
    기지국으로부터 수신되는 MAP 정보를 이용하여 전력 레벨 및 할당된 전송 심볼의 위치 정보를 획득하고, 상기 송신 모드에서 상기 획득된 정보를 이용하여 DPD(Digital PreDistortion)의 전원 온/오프(ON/OFF)를 결정하는 DPD 모드 제어부와,
    상기 DPD 모드 제어부의 제어에 따라 전원 온/오프되며, 전원 오프될 시, 상기 모뎀으로부터 입력되는 변조 데이터를 그대로 출력하고, 전원 온될 시, 상기 모뎀으로부터 입력되는 변조 데이터를 디지털 전치왜곡하여 출력하는 것을 특징으로 하는 DPD를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 DPD 모드 제어부는,
    상기 전력 레벨이 특정 전력 레벨보다 작은지 여부를 검사하고, 상기 전력 레벨이 상기 특정 전력 레벨보다 작을 시, 상기 DPD 전원의 오프(OFF)를 결정하며, 상기 전력 레벨이 상기 특정 전력 레벨보다 작지 않을 시, 상기 할당된 전송 심볼 의 위치가 상향링크 전 구간인지 여부를 검사하고, 상기 할당된 전송 심볼의 위치가 상향링크 전 구간일 시, 상기 상향링크 전 구간에서 상기 DPD 전원의 온(ON)을 결정하며, 상기 할당된 전송 심볼의 위치가 상향링크 전 구간이 아닐 시, 해당 구간에서만 상기 DPD 전원의 온(ON)을 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 특정 전력 레벨은 20dBm임을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 DPD는,
    상기 모뎀으로부터 입력되는 데이터의 크기(Amplitude) 및 위상(Phase)을 확인하고, 제 1 LUT(Look-Up-Table)를 참조하여 전력 레벨 및 주파수를 만족하는 LUT를 검색한 후, 상기 검색된 LUT에서 상기 입력 데이터의 크기 및 위상에 해당하는 보상값을 추출하여, 상기 추출된 보상값으로 상기 입력 데이터의 크기 및 위상을 보상하고, 상기 보상된 데이터를 출력하는 크기 및 위상 조절기와,
    주파수 별 하나 이상의 LUT를 저장하고 있으며, 각 LUT는 해당 주파수에서의 전력 레벨별 데이터 크기 및 위상의 보상값을 저장하고 있는 상기 제 1 LUT를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 DPD는,
    상기 크기 및 위상 조절기로부터 데이터가 입력될 시, 온도 센서를 이용하여 파워앰프의 온도를 측정하고, 제 2 LUT에서 상기 측정된 온도에 해당하는 비선형성 보상값을 추출한 후, 상기 추출된 비선형성 보상값을 이용하여 해당 온도에 따른 비선형성을 보상하고, 상기 보상된 데이터를 출력하는 온도 보상기와,
    온도별 비선형성 보상값을 저장하고 있는 상기 제 2 LUT를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 전치왜곡된 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 DAC(Digital-to-Analog Converter)와,
    상기 아날로그 신호로 변환된 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 변환하여 출력하는 변조기 및 업컨버터와,
    상기 RF 대역 신호로 변환된 신호의 전력을 증폭하여 송신 안테나를 통해 전송하는 파워앰프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. TDD(Time Division Duplex) 방식의 이동통신 단말기에서 비선형성을 보상하 기 위한 방법에 있어서,
    기지국으로부터 수신되는 MAP 정보를 이용하여 전력 레벨 및 할당된 전송 심볼의 위치 정보를 획득하는 과정과,
    송신 모드에서 상기 획득된 정보를 이용하여 DPD(Digital PreDistortion)의 전원 온/오프(ON/OFF)를 결정하는 과정과,
    상기 DPD의 전원 오프가 결정될 시, 변조 데이터를 전치왜곡하지 않고, 상기 DPD의 전원 온이 결정될 시, 상기 변조 데이터를 디지털 전치왜곡하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 DPD의 전원 온/오프를 결정하는 과정은,
    상기 전력 레벨이 특정 전력 레벨보다 작은지 여부를 검사하는 과정과,
    상기 전력 레벨이 상기 특정 전력 레벨보다 작을 시, 상기 DPD 전원의 오프(OFF)를 결정하는 과정과,
    상기 전력 레벨이 상기 특정 전력 레벨보다 작지 않을 시, 상기 할당된 전송 심볼의 위치가 상향링크 전 구간인지 여부를 검사하고, 상기 할당된 전송 심볼의 위치가 상향링크 전 구간일 시, 상기 상향링크 전 구간에서 상기 DPD 전원의 온(ON)을 결정하며, 상기 할당된 전송 심볼의 위치가 상향링크 전 구간이 아닐 시, 해당 구간에서만 상기 DPD 전원의 온(ON)을 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 특정 전력 레벨은 20dBm임을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 디지털 전치왜곡 과정은,
    상기 변조 데이터의 크기(Amplitude) 및 위상(Phase)을 확인하는 과정과,
    제 1 LUT(Look-Up-Table)를 참조하여 전력 레벨 및 주파수를 만족하는 LUT를 검색하는 과정과,
    상기 검색된 LUT에서 상기 입력 데이터의 크기 및 위상에 해당하는 보상값을 추출하는 과정과,
    상기 추출된 보상값으로 상기 입력 데이터의 크기 및 위상을 보상하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 LUT는, 주파수 별 하나 이상의 LUT를 저장하고 있으며, 각 LUT는 해당 주파수에서의 전력 레벨별 데이터 크기 및 위상의 보상값을 저장하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    온도 센서를 이용하여 파워앰프의 온도를 측정하는 과정과,
    제 2 LUT에서 상기 측정된 온도에 해당하는 비선형성 보상값을 추출하는 과정과,
    상기 추출된 비선형성 보상값을 이용하여, 상기 크기 및 위상이 보정된 데이터에 대해 해당 온도에 따른 비선형성을 보상하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 LUT는 온도별 비선형성 보상값을 저장하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 디지털 전치왜곡된 신호를 아날로그 신호로 변환하는 과정과,
    상기 아날로그 신호로 변환된 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 변환하는 과정과,
    상기 RF 대역 신호로 변환된 신호의 전력을 증폭하여 송신 안테나를 통해 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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