KR20140116493A - 엔벨로프 추적 증폭기의 전력 증폭기 효율을 증가시키기 위해 형상 테이블에 적용된 파고율 감소 - Google Patents

엔벨로프 추적 증폭기의 전력 증폭기 효율을 증가시키기 위해 형상 테이블에 적용된 파고율 감소 Download PDF

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Abstract

엔벨로프 추적 증폭 스테이지의 엔벨로프 변조된 전원으로의 입력을 제어하는 방법이 개시되고, 상기 방법은: 증폭될 신호의 엔벨로프를 표현하는 엔벨로프 신호를 생성하는 단계; 형상화된 엔벨로프 신호를 생성하기 위해 형상 함수를 엔벨로프 신호에 적용하는 단계로서, 고 입력 엔벨로프 값들로 형상화된 엔벨로프 신호를 클리핑(clipping)하는 단계를 포함하는, 상기 적용하는 단계; 및 입력 신호로서 형상화된 엔벨로프 신호를 엔벨로프 변조된 전원에 제공하는 단계를 포함한다.

Description

엔벨로프 추적 증폭기의 전력 증폭기 효율을 증가시키기 위해 형상 테이블에 적용된 파고율 감소{CREST FACTOR REDUCTION APPLIED TO SHAPING TABLE TO INCREASE POWER AMPLIFIER EFFICIENCY OF ENVELOPE TRACKING AMPLIFIER}
본 발명은 일정하지 않은 엔벨로프 신호(envelope signal)들의 효율적인 증폭을 성취하기 위한 기술들에 관한 것이다. 본 발명은 특히 엔벨로프 신호를 형상화하기 위한 형상 함수들을 통합시키는, 증폭을 위한 엔벨로프 추적 전원들의 이용에 관한 것이다.
본 발명은 특히, 라디오 주파수(RF) 신호들의 증폭에 관한 것이지만, 전적으로 이에 관한 것은 아니다.
많은 현대 통신 시스템들은 전형적으로 고 스펙트럼 효율을 성취하기 위해 일정하지 않은 엔벨로프 변조 기술들을 이용한다. 인접한 통신 채널들로의 스펙트럼 확산을 방지하기 위해, 고 선형성 라디오 주파수(RF) 증폭이 요구된다. 전통적인 고정 바이어스 증폭기들은 증폭기를 '백 오프(back off)'함으로써 요구된 선형성을 단지 성취할 수 있어서, 그것이 그것의 피크 전력 능력 훨씬 아래의 전력에서 정상적으로 동작하게 한다. 불행하게도, 이 영역에서의 DC 대 RF 전력 변환 효율은 매우 낮다. 결과적으로, 이들 설계들은 휴대용 애플리케이션들에서 이용될 때, 상당한 열을 소산시키고 배터리 수명을 감소시킨다.
배터리 수명의 최대화는 예를 들면, 모바일 무선 장비에서 최고로 중요한 것이다. 가장 높은 스펙트럼 효율성 통신 표준들에 따라, 모바일 송신기는 일반적으로 최대 전력보다 훨씬 미만에서 동작한다. 이에 대한 2가지 이유들이 존재한다. 첫번째, 전력 제어는 일반적으로 평균 송신 전력을 신뢰가능한 통신을 위해 요구된 최소 레벨로 감소시키기 위해 이용되고, 두번째 대부분의 최근에 생겨난 변조 방식들은 고 피크-대-평균 전력 비를 갖는다. 따라서, 전력 증폭기가, 전력 증폭기가 일반적으로 동작하는 최대치 아래의 전력들에서 고 효율성을 유지하는 것이 상당히 중요하다.
증폭기 효율성을 증가시키기 위한 공지된 기술 "엔벨로프 추적(envelope tracking; ET)"은 공급 변조기를 이용하여 입력 RF 신호의 엔벨로프에 따라 실질적으로 공급 전압을 변조한다. 가장 높은 전체적인 효율성을 성취하기 위해, 공급 변조기 그 자신의 효율성은 높아야 하고, 이는 변조기를 위해 교환 모드의 DC-DC 변환기의 이용을 요구한다. 공급 변조기의 설계는 증폭기의 시스템 성능에 대단히 중요하다. 양호한 효율성을 성취하는 것에 부가하여, 변조기는 또한 전형적으로 고 대역폭 CDMA 또는 OFDM 변조 방식들을 이용하고 또한 고 변조 정확성을 요구하는 현대의 통신 애플리케이션들에 유용하게 되도록 고 대역폭, 고 선형성 및 저 잡음을 보여야 한다.
향상된 선형 접근법은 엔벨로프 전압을 이용하여 RF 증폭기로부터 일정한 이득을 성취하기 위해 전압 매핑(또는 형상) 기능을 구현하고, 이에 의해 사전-왜곡 또는 피드백을 위한 요구를 감소시킨다. 엔벨로프 전압과 공급 전압 사이의 매핑(또는 형상) 기능은 지속적인 기능을 이용할 수 있고, 엔벨로프 전압은 공급 전압의 지식으로부터 유일하게 얻어질 수 있다.
본 발명의 목적은 형상 함수가 변조된 전원에 제공된 엔벨로프 신호를 형상화하기 위해 이용되는 향상된 엔벨로프 추적 전원 증폭기 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 엔벨로프 추적 증폭 스테이지의 엔벨로프 변조된 전원으로의 입력을 제어하는 방법이 제공되고, 상기 방법은: 증폭될 신호의 엔벨로프를 표현하는 엔벨로프 신호를 생성하는 단계; 형상화된 엔벨로프 신호를 생성하기 위해 형상 함수를 엔벨로프 신호에 적용하는 단계로서, 고 입력 엔벨로프 값들로 형상화된 엔벨로프 신호를 클리핑(clipping)하는 단계를 포함하는, 상기 적용하는 단계; 및 입력 신호로서 형상화된 엔벨로프 신호를 엔벨로프 변조된 전원에 제공하는 단계를 포함한다.
형상화된 엔벨로프로의 클리핑을 도입하는 단계는 바람직하게 증폭기 출력 신호의 파고율(crest factor)의 감소를 야기한다. 형상화된 엔벨로프로의 클리핑을 도입하는 단계는 바람직하게 증가된 평균 전력 및 증가된 전력 증폭기 효율성을 야기한다.
방법은 또한 클리핑의 선예도(sharpness)를 조정하는 단계를 포함한다.
형상화된 엔벨로프 신호의 클리핑 레벨은 평균 송신기 전력에 의존하여 조정될 수 있다.
형상화된 엔벨로프 신호의 클리핑 레벨은 송신기 평균 전력이 감소될 때 감소될 수 있다.
형상화된 엔벨로프로의 클리핑을 도입하는 단계는 형상 테이블로의 입력 및/또는 상기 형상 테이블로부터의 출력을 스케일링(scaling)하는 단계를 포함할 수 있다.
형상화된 엔벨로프로의 클리핑을 도입하는 단계는 기존의 형상 함수를 수정된 형상 함수로 대체하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 엔벨로프 변조된 전원을 포함하는 엔벨로프 추적 증폭 스테이지를 제어하는 방법을 제공하고, 상기 방법은: 엔벨로프 변조된 전원을 제어하기 위해 엔벨로프 신호를 형상화하는 부분으로서 엔벨로프 신호에 적용될 클리핑 레벨을 결정하는 단계를 포함한다.
방법은 또한 클리핑 레벨의 선예도를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
클리핑 레벨은 주파수 왜곡 요구조건들을 초과하지 않고 적용될 수 있는 가장 낮은 가능한 클리핑 레벨일 수 있다.
본 발명은 또한 엔벨로프 변조된 전원 및 증폭기를 포함하는 엔벨로프 추적 증폭 스테이지를 제공하고, 상기 엔벨로프 추적 증폭 스테이지는: 형상화된 엔벨로프 신호를 생성하기 위해 증폭될 신호의 엔벨로프를 표현하는 신호에 형상 함수를 적용하기 위한 형상 테이블을 포함하고, 형상 테이블은 고 입력 엔벨로프 값들로 형상화된 엔벨로프 신호를 클리핑하도록 적응된다.
청구항 제 12 항의 엔벨로프 추적 증폭 스테이지에 있어서, 형상화된 엔벨로프로의 클리핑의 도입은 증폭기 출력 신호의 파고율의 감소를 야기한다.
형상화된 엔벨로프로의 클리핑의 도입은 바람직하게 증가된 평균 전력 및 증가된 전력 증폭기 효율성을 야기한다.
형상 테이블은 또한 클리핑의 선예도를 조정하도록 적응될 수 있다.
형상 테이블은 평균 송신기 전력에 의존하여 형상화된 엔벨로프 신호의 클리핑 레벨을 조정하도록 적응될 수 있다.
형상 테이블은 송신기 평균 전력이 감소될 때 형상화된 엔벨로프 신호의 클리핑 레벨을 조정하도록 적응될 수 있다.
엔벨로프 추적 증폭 스테이지는 또한 형상 테이블로의 입력 및/또는 상기 형상 테이블로부터의 출력을 클리핑하기 위한 스케일링 블록을 포함할 수 있다.
엔벨로프 추적 증폭 스테이지는 기존의 형상 함수를 수정된 형상 함수로 대체하도록 적응될 수 있다.
본 발명은 이제 첨부된 도면들을 참조하여 예로서 설명된다.
도 1은 본 발명 및 그것의 실시예들에 따라 향상들이 구현될 수 있는 일 예시적인 증폭 시스템을 도시한 도면.
도 2a 및 도 2b는 예시적인 선형 및 비-선형 증폭기들에 대한 출력 전력 대비 입력 전력의 플롯(plot)들을 도시한 도면들.
도 3a 내지 도 3c는 예시적인 신호들의 스펙트럼 특성들을 도시한 도면들.
도 4a 및 도 4b는 예시적인 증폭기들에 대한 출력 전력 및 신호 확률 밀도 함수들 대비 효율성의 플롯들을 도시한 도면들.
도 5는 일 예시적인 형상 함수를 도시한 도면.
도 6은 본 발명이 구현되는 일 예시적인 엔벨로프 추적 전력 증폭기의 이득을 도시한 도면.
도 7은 일 예시적인 실시예에 따른 도 1의 증폭 시스템의 수정을 도시한 도면.
도 8은 최대 전력 및 백 오프된 전력에서의 본 발명의 형상 함수의 비교를 도시한 도면.
도 9는 본 발명이 구현되는 백 오프된 전력에서 동작하는 일 예시적인 엔벨로프 추적 전력 증폭기의 확률 밀도 함수를 도시한 도면.
본 발명은 이제 예시적인 장치들을 참조하여 예로서 설명된다. 본 발명은 분명하게 언급되지 않는 한 임의의 설명된 장치의 상세들로 제한되지 않는다. 예시적인 장치들의 양태들은 상이한 조합들로 구현될 수 있고, 본 발명은 본 발명을 설명하는 목적들을 위해 일 예시적인 조합의 제공으로 인해 특징들의 특정 조합으로 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따라 향상들이 구현될 수 있는 일 예시적인 엔벨로프 추적 라디오 주파수(RF) 전력 증폭기 시스템(100)을 도시한다. 엔벨로프 추적 전력 증폭기 시스템(100)은 전력 증폭기(102), 업-변환기(104), 엔벨로프 검출기(106), 형상 테이블(108), 및 엔벨로프 변조된 전원(110)을 포함한다.
라인(112) 상의 입력 I/Q 신호는 업-변환기(104)로의 입력을 형성하고, 상기 업-변환기(104)는 라인(122) 상에 RF 전력 증폭기에 대한 RF 입력 신호를 생성한다. 입력 I/Q 신호의 순시 전력(instantaneous power)은 PIN으로 나타낸다. 라인(112) 상의 입력 I/Q 신호는 또한 엔벨로프 검출기(106)로의 입력을 형성하고, 상기 엔벨로프 검출기(106)는 라인(116) 상의 그것의 출력부에서 입력 I/Q 신호의 엔벨로프를 표현하는 엔벨로프 신호를 생성한다. 엔벨로프 검출기(106)는 도 1의 장치에서 도시된 바와 같이, 부가적으로 형상 테이블(108)로의 라인(107) 상에 제어 신호를 생성할 수 있다. 일 대안적인 장치에서, 형상 테이블에 대한 이 제어 신호는 기저대역 처리 회로(도시되지 않음)로부터 직접적으로 제공될 수 있다. 라인(116) 상의 엔벨로프 신호는 입력으로서 형상 테이블(108)에 제공된다. 라인(118) 상의 형상 테이블의 출력부는 입력을 엔벨로프 변조된 전원에 제공하고, 상기 엔벨로프 변조된 전원은 그에 의존하여 공급 전원을 라인(120) 상의 RF 전력 증폭기에 제공한다. RF 전력 증폭기는 라인(114) 상의 그것의 출력부에서 증폭된 RF 출력 신호를 생성한다. RF 출력 신호의 순시 전력은 POUT으로 나타낸다.
업-변환기(104)는 라인(112) 상의 입력 I/Q 신호를 증폭을 위한 RF 신호로 변환한다. 엔벨로프 검출기는 라인(112) 상의 I/Q 신호를 수신하고, 입력 신호의 엔벨로프를 표현하는, 그것의 출력부에서 엔벨로프 신호를 생성하고 즉, 엔벨로프 신호의 크기를 표현하는 신호를 제공한다.
엔벨로프 변조된 전원(110)의 구현은 본 발명의 범위 밖에 있고, 당업자는 그것이 복수의 방식들로 구현될 수 있음을 인식할 것이다. 전형적으로, 엔벨로프 변조된 전원(110)은 복수의 공급 전압들 중 하나의 전압이 형상 테이블에 의해 제공된 엔벨로프 신호의 순시 크기에 의존하여 선택될 수 있는 교환된 전압 공급을 포함한다. 효율적인 증폭 방식으로, 선택된 공급 전압은 그 다음 또한, 공급 전압으로서 RF 전력 증폭기에 제공되기 전에, 순시 엔벨로프 신호의 더 정확한 표현을 제공하도록 조정될 수 있다. 본 발명은 엔벨로프 변조된 전원의 임의의 특정 구현으로 제한되지 않는다.
전력 증폭기(102)는 단일 스테이지 또는 멀티-스테이지 증폭기로서 구현될 수 있다.
형상 테이블(108)은 엔벨로프 신호를 형상화하기 위한 기능적 블록이고, 라인(118) 상에 형상화된 엔벨로프 신호를 제공하기 위해 형상 함수를 라인(116) 상의 엔벨로프 신호에 적용한다. 적용된 형상 함수는 라인(107) 상의 엔벨로프 검출기로부터 - 도면의 예시적인 장치에서 - 수신된 제어 신호에 의해 결정된다. 제어 신호는 복수의 형상 함수들 중에서 어떤 형상 함수가 엔벨로프 신호에 적용되는지를 결정할 수 있다. 제어 신호는 단순하게 라인(112) 상의 I/Q 입력 신호의 평균 전력을 표현하는 신호일 수 있다. 엔벨로프 신호의 형상화는 전력 증폭기(102)의 효율성 및 선형성에 영향을 미친다.
증폭 스테이지(100)는 특정 시스템 목적들을 충족시키기 위해 주어진 입력 (I/Q) 신호 레벨에 대해 최적의 순시 공급 전압 레벨을 결정하도록 사전-동작 단계에서 특성화된다.
증폭 스테이지(100)의 이 특성화는 증폭 스테이지의 다중 전력 스윕(power sweep)들을 요구할 수 있다. 이 특성화는 공급 전압; 바이어스 전압; RF 이득; RF 위상; 공급 전류; RF 입력 전력; 및 RF 출력 전력을 포함하는, 다양한 전력 증폭기 파라미터들의 측정을 포함할 수 있다.
일반적으로, 특정 성능 특성 또는 목적을 결정하기 위해 필요한 디바이스의 파라미터들이 측정된다. 예를 들면, 증폭 스테이지의 이득을 최적화하는 것이 바람직하다면, 이득을 결정하기 위해 필요한 그들 파라미터들은 상이한 입력 (엔벨로프) 신호 및 공급 신호 조합들을 위해 측정된다.
따라서, 주어진 증폭 스테이지에 대한 측정 데이터베이스는 특성화 처리 다음에 확립될 수 있다. 결과로 발생하는 측정 데이터베이스는 순시 입력 파라미터들 및 형상 함수의 선택에 기초하여, 디바이스의 동작 시스템 성능을 예측하기 위해 이용될 수 있다. 이용 중에, 증폭기로의 입력 신호의 평균 전력과 같은, 증폭기로의 입력 신호의 특성에 의존하여, 특성화 동작에서 얻어진 데이터는 엔벨로프 변조된 전원에 대한 형상화된 엔벨로프 신호가 결정된 성능 특성을 충족시키기 위해 최적화됨을 보장하도록 입력 신호에 적용하기 위한 최상의 형상 함수를 결정하기 위해 획득된다.
증폭 스테이지의 특성화는 복수의 방식들로 실행될 수 있고, 본 발명은 특정 특성화 기술로 제한되지 않는다. 가장 편리하게, 특성화는 자동화된 테스트 장비를 이용하여 실행될 수 있다.
도 2a는 선형 증폭기에 대한 순시 입력 전력(PIN) 대비 순시 출력 전력(POUT)의 플롯(202)을 도시한다. 도 2a는 또한 증폭기로의 입력 신호의 확률 밀도 함수의 플롯(204)을 도시한다. 입력 신호의 파고율(PIN ( PK )/PIN ( AV ))(즉, 평균 입력 전력에 대한 피크 입력 전력의 비) 및 출력 신호의 파고율(POUT ( PK )/POUT ( AV ))(즉, 평균 출력 전력에 대한 피크 출력 전력의 비)은 이러한 선형 증폭기에서 동일하다.
도 2b는 고 전력에서의 압축을 보여주는 증폭기에 대한 순시 입력 전력(PIN) 대비 순시 출력 전력(POUT)의 플롯(206)을 도시한다. 출력 신호의 파고율(POUT(PK)/POUT(AV))은 이제 입력 신호의 파고율(PIN(PK)/PIN(AV))보다 낮다. 비-선형 증폭기는 따라서, 선형 증폭기 장치에 관한 입력 신호의 파고율을 감소시켰고, 따라서 파고율 감소(CFR)를 구현한 것으로 고려될 수 있다.
용어 압축은 다음으로서 이해될 수 있다. 도 2b에서 도시된 바와 같이, 일단 출력 전력이 레벨(POUT ( PK )/)에 도달하면, 그것은 입력 전력이 상승하는 바로 그 순간에 전혀 더 상승하지 않고, 증폭기는 그 다음 압축 상태에 있다. 증폭기의 동작의 압축 영역에서, 증폭기의 출력 전력은 공급 전압에 의존한다. 동작의 선형 영역에서, 증폭기는 증폭기로의 입력 전력에 의존한다.
상기 설명된 원리들은 종래의 고정된 공급 증폭기들 뿐만 아니라, 엔벨로프 추적 증폭기들을 포함하는, 임의의 증폭기 시스템에 적용된다. 고정된 공급 증폭기의 경우에, 압축 특성은 증폭기 기술의 기본적인 특성들(예를 들면, CMOS, 바이폴라 등)에 의해 주로 결정되고, 증폭기 설계자가 압축 특성의 형태에 영향을 미치는 제한된 범위가 존재한다.
본 발명에 따른 엔벨로프 추적 증폭기에 대해, 디바이스의 특성화를 통해 얻어진 데이터는 고 순시 출력 전력에서 제어된 진폭 압축을 부과하는 형상 함수를 도출하기 위해 이용된다.
고정된 공급 증폭기와는 반대로, 엔벨로프 추적 증폭기의 압축 특성의 형태는 엔벨로프 형상 테이블에 의해 직접적으로 제어될 수 있고, '소프트 프로그래밍가능한' 것으로서 간주될 수 있다. 예를 들면, 형상 테이블 값들은 일정한 증폭기 이득을 성취하거나, 고 전력에서 이득 압축을 성취하기 위해 선택될 수 있다.
압축 특성의 형태가 '프로그래밍가능'하기 때문에, 결과로 발생하는 전력 증폭기 왜곡의 주파수 도메인 특성이 또한 제어될 수 있다.
이들 고려들을 도시하기 위해, 도 3a는 이상적인 선형 증폭기의 스펙트럼 특성들을 나타낸다. 도 3b는 소프트 압축 특성을 갖는 증폭기의 스펙트럼 특성들을 나타낸다. 도 3c는 소프트 압축 특성들을 갖는 증폭기의 스펙트럼 특성들을 나타낸다. 소프트 압축은 RF 반송파에 가까운 저 차수 왜곡을 야기하는 반면에, 하드 압축은 더 넓은 대역폭에 걸쳐 왜곡을 퍼뜨린다.
소프트 압축은 소프트 클리핑에 의해 성취되고 하드 압축은 하드 클리핑에 의해 성취된다. PA 공급 전압의 클리핑 레벨은 도 5의 자취(216)에 의해 표시된다. 형상 함수(214)는 일단 클리핑 레벨에 도달되면, 입력 전력의 상승에 대해 공급 전압의 어떠한 더 이상의 상승도 없음을 보여준다. 소프트 클리핑의 경우에, 중간 전력에서 형상 함수의 클리핑되지 않은 영역으로부터 고 전력에서 형상 함수의 클리핑된 영역으로의 전이는 점진적이다. 하드 클리핑의 경우에, 이 전이는 갑작스럽다.
형상 테이블을 통해 주파수 도메인 왜곡 특성을 제어하는 능력은 가치 있는 것인데, 이는 그것이 규제 송신 방출 요구조건들 및 효율성과 같은 핵심 시스템 파라미터들 사이의 트레이드-오프(trade-off)의 제어를 허용하기 때문이다. 이것은 증폭기의 효율성이 파고율 감소의 이용을 통해 증가되도록 허용한다. 파고율 감소의 양 및 클리핑 특성의 형태는 여전히 송신기 스펙트럼 방출 요구조건들을 충족시키는 것에 비례하는 효율성을 최대화하기 위해 최적화될 수 있다.
피트-대-평균 전력 비(PAPR)에 대한 효율성의 의존은 이제 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명된다.
도면들(4a 및 4b)에서 참조 부호(211)에 의해 표시된 자취들은 다양한 고정된 공급 전압들에서 RF 증폭기의 효율성 대 출력 전력을 보여준다. 도면들(4a 및 4b)에서의 자취(210)는 공급 전압이 순시 RF 전력을 동적으로 추적하는 엔벨로프 추적 RF 증폭기의 효율성 대 출력 전력을 보여준다.
도 4a의 자취(212)는 전형적인 3G/4G 파형의 확률 밀도를 도시한다. 도 4a에서, 형상 테이블의 값들은 선형 진폭 응답을 성취하기 위해 선택되었다. 어떠한 클리핑도 발생하지 않고, 신호의 파고율은 PPK/PAVG1이다.
도 4b에서, 형상 테이블의 값들은 소프트-클리핑을 의도적으로 도입하기 위해 선택되었다. 출력의 확률 밀도 함수는 자취(213)에 의해 도시된다. 도 4b의 증폭기의 피크 전력은 도 4b의 피크 전력과 동일하지만, 피크들은 더 자주 발생한다. 도 4b의 증폭기의 평균 전력(PAVG2)은 도 4a의 증폭기의 평균 전력(PAVG1)보다 높고, 따라서 파고율(PPK/PAVG2)이 감소된다.
도 4b의 증폭기의 평균 효율(EAVG2)이 도 4a의 증폭기의 평균 효율(EAVG1)보다 높음을 알 수 있다.
도 5는 입력 전력을 전력 증폭기 공급 전압에 매핑(mapping)하는 일 예시적인 형상 함수(214)를 도시한다. 파고율 감소를 성취하기 위해, 도 3b 또는 도 3c의 스펙트럼 특성들을 제공하는, 상기 도 2b와 같은 장치와 연관될 클리핑을 표현하는 클리핑 레벨(216)이 도시된다. 결과로 발생하는 전력 증폭기 AM/AM (이득) 특성은 도 6에 도시된다.
따라서, 본 발명에 따라, 파고율 감소는 적절한 형상 테이블 값들을 선택함으로써 구현될 수 있다. 파고율 감소의 구현 시에, 소프트-클리핑 또는 하드-클리핑이 이용될 수 있다. 디바이스의 특성화는 주파수 도메인에서의 스펙트럼 왜곡에 관한 규제 요구조건을 여전히 따르는 것에 영향을 받는 (평균 전력을 증가시키기 위해) 얻어질 수 있는 가장 낮은 가능한 파고율 감소를 결정하기 위해, 클리핑의 레벨(즉, 파고율 감소의 범위) 뿐만 아니라, 클리핑의 선예도(소프트/하드)를 변화시키는 것을 포함할 수 있다.
또한, 형상 테이블을 이용하여 파고율 감소를 구현하는 것은 전력 증폭기 효율성을 증가시킴이 보여진다.
본 발명에 따라, 전력 증폭기 특성화 데이터베이스는 원하는 시스템 목적들을 충족시키기 위해 최적의 형상 함수를 결정하기 위해 이용된다. 파고율을 감소시킴으로써, 제어되고 고의적인 양의 왜곡의 도입은 불가피하다. 규제 제한들이 고수되면, 이것은 용인가능하다. 규제 제한들은 파고율 감소가 적용될 수 있는 범위를 결정할 수 있다.
형상 테이블은 또한 선택적으로 파고율 감소를 최대 전력으로부터 백-오프된 신호들에 적용하기 위해 이용될 수 있다. 이것은 도 7에 도시된 일 예시적인 실시예에서 도시된 바와 같이 형상 테이블 값들을 직접적으로 대체함으로써 또는 형상 테이블의 입력 및/또는 출력에 스케일 팩터를 곱함으로써 구현될 수 있다. 이 예에서, 룩업 테이블에서의 값들은 변경되지 않고 라인(107) 상의 평균 입력은 형상 제어 블록(113)에 의해 라인들(117 및 121) 상의 룩업 테이블(111) 입력 및 출력 스케일링 팩터들(m1 및 m2)에 매핑된다. 스케일링 팩터들(m1 및 m2)은 룩업 테이블(111)로의 입력 및 상기 룩업 테이블(111)로부터의 출력을 스케일링하는 곱셈기들(115 및 119)을 제어하기 위해 이용된다.
일 대안적인 장치에서, 형상 테이블 (108) 값들은 라인(107) 상의 신호에 의해 표시된 평균 입력 전력에 의존하여 직접적으로 업데이트될 수 있다. 수정된 형상 테이블 값들은 PA 특성화 데이터베이스로부터 결정된다.
도 8은 원래의 형상 함수(214) 및 수정된 형상 함수(219)를 나타낸다. 수정된 형상 함수는 더 낮은 전력 레벨에서 소프트 클리핑을 도입하고 선택적으로 또한 최소 인가 전력 증폭기 전압을 낮출 수 있다. 수정된 형상 함수는, 여전히 전력 증폭기가 규제 송신 스펙트럼 방출 제한들을 따르도록 허용하는 동안 전력 증폭기 및 공급 변조기의 백-오프 효율성을 향상시킨다.
도 9의 자취(220)는 수정된 형상 함수(예를 들면, 도 8의 219)가 이용되는 엔벨로프 추적 전력 증폭기의 확률 밀도 함수를 나타낸다.
본 발명은 임의의 엔벨로프 추적 증폭기 아키텍처에서 구현될 수 있다. 이러한 아키텍처들은 모바일 통신 시스템들에서, 무선 인프라스트럭처 송신기들, TV 송신기들에서 또는 모바일 전화 디바이스들(핸드셋들)에서 발견될 수 있다.
본 발명은 본 발명을 이해하기 위해 및 본 발명의 바람직한 구현들을 이해하기 위해 유용한 특정 예들 및 실시예들을 참조함으로써 여기서 설명되었다. 본 발명은 그러나, 임의의 주어진 실시예의 세부사항으로 제한되지 않고, 또한 상호 배타적인 임의의 실시예의 상세들로 제한되지 않는다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항들에 의해 규정된다.
100: 엔벨로프 추적 전력 증폭기 시스템 102: 전력 증폭기
104: 업-변환기 106: 엔벨로프 검출기
108: 형상 테이블
110: 엔벨로프 변조된 전원 111: 룩업 테이블
115, 119: 곱셈기

Claims (19)

  1. 엔벨로프 추적 증폭 스테이지의 엔벨로프 변조된 전원으로의 입력을 제어하는 방법에 있어서:
    a. 증폭될 신호의 엔벨로프를 표현하는 엔벨로프 신호를 생성하는 단계;
    b. 형상화된 엔벨로프 신호를 생성하기 위해 형상 함수를 엔벨로프 신호에 적용하는 단계로서,
    i. 고 입력 엔벨로프 값들로 상기 형상화된 엔벨로프 신호를 클리핑(clipping)하는 단계를 포함하는, 상기 적용하는 단계; 및
    c. 입력 신호로서 상기 형상화된 엔벨로프 신호를 상기 엔벨로프 변조된 전원에 제공하는 단계를 포함하는, 엔벨로프 변조된 전원으로의 입력을 제어하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 형상화된 엔벨로프로의 클리핑을 도입하는 단계는 증폭기 출력 신호의 파고율(crest factor)의 감소를 야기하는, 엔벨로프 변조된 전원으로의 입력을 제어하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 형상화된 엔벨로프로의 클리핑을 도입하는 단계는 증가된 평균 전력 및 증가된 전력 증폭기 효율성을 야기하는, 엔벨로프 변조된 전원으로의 입력을 제어하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클리핑의 선예도(sharpness)를 조정하는 단계를 추가로 포함하는, 엔벨로프 변조된 전원으로의 입력을 제어하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 형상화된 엔벨로프 신호의 클리핑 레벨은 평균 송신기 전력에 의존하여 조정되는, 엔벨로프 변조된 전원으로의 입력을 제어하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    송신기 평균 전력이 감소될 때, 상기 형상화된 엔벨로프 신호의 클리핑 레벨이 감소되는, 엔벨로프 변조된 전원으로의 입력을 제어하는 방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 형상화된 엔벨로프로의 클리핑을 도입하는 단계는 형상 테이블로의 입력 및/또는 상기 형상 테이블로부터의 출력을 스케일링(scaling)하는 단계를 포함하는, 엔벨로프 변조된 전원으로의 입력을 제어하는 방법.
  8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 형상화된 엔벨로프로의 클리핑을 도입하는 단계는 기존의 형상 함수를 수정된 형상 함수로 대체하는 단계를 포함하는, 엔벨로프 변조된 전원으로의 입력을 제어하는 방법.
  9. 엔벨로프 변조된 전원을 포함하는 엔벨로프 추적 증폭 스테이지를 제어하는 방법에 있어서:
    a. 상기 엔벨로프 변조된 전원을 제어하기 위해 엔벨로프 신호를 형상화하는 부분으로서 엔벨로프 신호에 적용될 클리핑 레벨을 결정하는 단계를 포함하는, 엔벨로프 추적 증폭 스테이지를 제어하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 클리핑 레벨의 선예도를 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 엔벨로프 추적 증폭 스테이지를 제어하는 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 클리핑 레벨은 주파수 왜곡 요구조건들을 초과하지 않고 적용될 수 있는 가장 낮은 가능한 클리핑 레벨인, 엔벨로프 추적 증폭 스테이지를 제어하는 방법.
  12. 엔벨로프 변조된 전원 및 증폭기를 포함하는 엔벨로프 추적 증폭 스테이지에 있어서:
    a. 형상화된 엔벨로프 신호를 생성하기 위해 증폭될 신호의 엔벨로프를 표현하는 상기 신호에 형상 함수를 적용하기 위한 형상 테이블로서, 고 입력 엔벨로프 값들로 상기 형상화된 엔벨로프 신호를 클리핑하도록 적응되는, 상기 형상 테이블을 포함하는, 엔벨로프 추적 증폭 스테이지.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 형상화된 엔벨로프로의 클리핑의 도입은 증폭기 출력 신호의 파고율의 감소를 야기하는, 엔벨로프 추적 증폭 스테이지.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 형상화된 엔벨로프로의 클리핑의 도입은 증가된 평균 전력 및 증가된 전력 증폭기 효율성을 야기하는, 엔벨로프 추적 증폭 스테이지.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 형상 테이블은 또한 상기 클리핑의 선예도를 조정하도록 적응되는, 엔벨로프 추적 증폭 스테이지.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 형상 테이블은 평균 송신기 전력에 의존하여 상기 형상화된 엔벨로프 신호의 클리핑 레벨을 조정하도록 적응되는, 엔벨로프 추적 증폭 스테이지.
  17. 제 15 항에 있어서,
    송신기 평균 전력이 감소될 때, 상기 형상 테이블은 상기 형상화된 엔벨로프 신호의 클리핑 레벨을 조정하도록 적응되는, 엔벨로프 추적 증폭 스테이지.
  18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 형상 테이블로의 입력 및/또는 상기 형상 테이블로부터의 출력을 클리핑하기 위한 스케일링 블록을 추가로 포함하는, 엔벨로프 추적 증폭 스테이지.
  19. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    기존의 형상 함수를 수정된 형상 함수로 대체하도록 적응되는, 엔벨로프 추적 증폭 스테이지.
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