KR20170003837A - 빔포밍을 위한 송신 배열 시스템 및 출력 전력 제어 방법 - Google Patents

빔포밍을 위한 송신 배열 시스템 및 출력 전력 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 빔포밍 송신 배열 시스템은 입력 신호를 복수의 분배 신호들로 분배하는 전력 분배기, 분배 신호들 중 하나를 각각 증폭할 수 있도록, 위상 천이기, 가변 이득 증폭기 및 전력 증폭기를 각각 포함하는 복수의 빔포밍 증폭 라인들, 기준 전압의 크기에 따라 생성된 구동 전압을 빔포밍 증폭 라인들 내의 각각의 전력 증폭기에 공급하는 구동 전압 생성부 및 분배 신호들로부터 복수의 빔포밍 신호들을 생성할 수 있도록, 복수의 빔포밍 증폭 라인들 각각마다 위상 천이기의 천이 위상 크기 및 가변 이득 증폭기의 가변 이득을 제어하고, 출력 전력 설정치에 따라 기준 전압을 생성하여 구동 전압 생성부에 제공하는 빔포밍 제어부를 포함할 수 있다.

Description

빔포밍을 위한 송신 배열 시스템 및 출력 전력 제어 방법{TRANSMISSION ARRAY SYSTEM FOR BEAMFORMING AND METHOD FOR CONTROLLING OUTPUT POWER}
본 발명은 빔포밍 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 빔포밍 송신 배열 시스템의 출력 전력 제어 기술에 관한 것이다.
빔포밍은 안테나의 방향성을 강화시켜 낮은 전력으로 잡음에 강하면서 고속의 무선 통신을 가능하게 하는 안테나 기술이다. 다수의 안테나들을 배열하고 각 안테나에서 송신되는 신호의 위상과 진폭을 적절히 조절하면, 하나의 안테나에서 신호를 송신하는 경우에는 얻을 수 없는, 강한 방향성을 가진 전자기 빔을 생성할 수 있다. 특히, 기존보다 훨씬 높은 주파수 대역에서 구동되는 차세대 이동통신 시스템에서, 신호의 파장이 짧아 개별 안테나의 크기가 작아지고 동일한 기판 면적에 더 많은 안테나들이 실장될 수 있기 때문에, 다수의 안테나들에 기반하는 빔포밍 기술을 이용하면 전송 효율을 극대화할 수 있다.
빔포밍을 위한 송신 배열 시스템은 반송파 신호의 진폭과 위상 차이를 이용하여 빔의 형태와 방향을 조절하기 때문에, 안테나 배열을 구성하는 각각의 안테나마다 개별적으로 위상 천이기, 가변 감쇄기 내지 가변 이득 증폭기 등의 능동 제어 소자들이 필요하다.
이러한 능동 제어 소자들을 통해 크기와 위상이 가변된 RF 신호가 전력 증폭기를 통해 증폭되고 안테나에 인가된다. 통상적으로 전력 증폭기들은 입력되는 신호의 크기에 따라 효율의 변화가 큰 속성을 가진다. 안테나들 각각에 증폭된 RF 신호를 공급하는 전력 증폭기들은 최대 출력 전력을 고려하여 높은 구동 전압으로 동작한다. 만약 낮은 출력 전력이 필요한 때에는 전력 증폭기 앞단의 가변 감쇄기에서 입력 전력에 강제적으로 손실을 줌으로써, 출력 신호의 전력을 낮출 수 있다. 출력 신호의 전력이 낮아지면 전체 무선 통신 시스템의 소비 전력이 낮아질 수 있다.
한국공개특허공보 제10-2013-0104370호(2013.09.25)는 송신 측의 전체적인 소비 전력이나 수신 측의 안테나 개수 등에 따라 출력 신호의 전력 크기를 최적화함으로써 전체적인 소비 전력 효율을 개선하는 구성이 제시되어 있다.
통상적으로, 전력 증폭기들은, 포화 영역에서는 고효율로 동작하는 반면에, 최대 전력점보다 낮은, 즉 백오프(back-off)된 영역에서는 효율이 좋지 않다. 따라서, 낮은 출력 전력을 위해 가변 감쇄기가 입력 전력을 낮추어 전력 증폭기들이 심한 백오프 영역에서 동작하게 되면, 전력 증폭기들의 효율은 아주 나빠질 수 있다.
전체 무선 통신 시스템의 전력 소모량에서 전력 증폭기가 차지하는 부분이 적지 않기 때문에, 전력 증폭기의 나쁜 효율은 전체 무선 통신 시스템의 효율에 영향을 미칠 수 있다.
따라서, 필요에 따라 출력 전력을 낮추면, 공중으로 방사되는 에너지가 줄어드므로 전체적인 소비 전력이 분명히 줄어들기는 하지만, 전력 증폭기의 효율이 나빠지면서 전력 증폭기들이 자체적으로 소비하는 전력은 그다지 줄지 않으므로, 전체 소비 전력은 기대만큼 개선되지 않을 수 있다.
한국공개특허공보 10-2013-0104370 (2013.09.25)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 빔포밍을 위한 송신 배열 시스템 및 출력 전력 제어 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 빔포밍을 위한 송신 배열 시스템에서 전력 증폭기들의 전력 효율이 최적화되도록 출력 전력을 제어할 수 있는 출력 전력 제어 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 빔포밍을 위한 송신 배열 시스템에서 출력 전력의 크기에 따라 적응적으로 전력 증폭기들의 전력 효율을 최적화함으로써 전체 무선 송신 시스템의 소비 전력을 줄일 수 있는 출력 전력 제어 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 빔포밍 송신 배열 시스템은 입력 신호를 복수의 분배 신호들로 분배하는 전력 분배기; 상기 분배 신호들 중 하나를 각각 증폭할 수 있도록, 위상 천이기, 가변 이득 증폭기 및 전력 증폭기를 각각 포함하는 복수의 빔포밍 증폭 라인들; 기준 전압의 크기에 따라 생성된 구동 전압을 상기 빔포밍 증폭 라인들 내의 각각의 전력 증폭기에 공급하는 구동 전압 생성부; 및 상기 분배 신호들로부터 복수의 빔포밍 신호들을 생성할 수 있도록, 상기 복수의 빔포밍 증폭 라인들 각각마다 상기 위상 천이기의 천이 위상 크기 및 상기 가변 이득 증폭기의 가변 이득을 제어하고, 출력 전력 설정치에 따라 상기 기준 전압을 생성하여 상기 구동 전압 생성부에 제공하는 빔포밍 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 빔포밍 제어부는 출력 전력 설정치에 따라 상기 복수의 빔포밍 증폭 라인들 각각의 가변 이득 증폭기의 가변 이득을 제어하고 상기 기준 전압을 생성하도록 동작할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 빔포밍 제어부는 출력 전력 설정치에 따라 연속적으로 가변하도록 상기 기준 전압을 생성할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 빔포밍 제어부는 출력 전력 설정치에 따라 이산적으로 가변하도록 상기 기준 전압을 생성할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 빔포밍 송신 배열 시스템은 상기 복수의 빔포밍 증폭 라인들 중 적어도 하나는, 상기 전력 증폭기와 안테나 사이에 개재되어, 상기 전력 증폭기에서 상기 안테나로 전달되는 빔포밍 신호의 전력의 일부를 추출하는 방향성 커플러를 더 포함하고, 상기 빔포밍 제어부는 상기 방향성 커플러에서 추출되는 전력의 일부에 기초하여 출력 전력 측정치를 결정하고, 상기 출력 전력 설정치에 상기 출력 전력 측정치가 수렴하도록 상기 기준 전압을 생성할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 무선 송수신 장치는 본 발명의 실시예들에 따른 빔포밍 송신 배열 시스템 및 복수의 안테나들을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 빔포밍 송신 배열 시스템의 출력 전력 제어 방법은 (a) 입력 신호를 분배하여 생성된 복수의 분배 신호들을, 위상 천이기, 가변 이득 증폭기 및 전력 증폭기를 각각 포함하는 복수의 빔포밍 증폭 라인들에 인가하는 단계; (b) 상기 복수의 빔포밍 증폭 라인들 각각마다 상기 위상 천이기의 천이 위상 크기 및 상기 가변 이득 증폭기의 가변 이득을 제어하는 단계; (c) 출력 전력 설정치에 따라 기준 전압을 생성하고, 상기 기준 전압의 크기에 따라 생성된 구동 전압을 상기 빔포밍 증폭 라인들 내의 각각의 전력 증폭기에 공급하는 단계; 및 (d) 상기 분배 신호들을 상기 복수의 빔포밍 증폭 라인들을 통해 각각 증폭하여, 복수의 빔포밍 신호들을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 (b) 단계는 출력 전력 설정치에 따라 상기 복수의 빔포밍 증폭 라인들 각각의 가변 이득 증폭기의 가변 이득을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 (c) 단계는 출력 전력 설정치에 따라 연속적으로 가변하도록 상기 기준 전압을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 (c) 단계는 출력 전력 설정치에 따라 이산적으로 가변하도록 상기 기준 전압을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 복수의 빔포밍 증폭 라인들 중 적어도 하나는, 상기 전력 증폭기와 안테나 사이에 개재되어, 상기 전력 증폭기에서 상기 안테나로 전달되는 빔포밍 신호의 전력의 일부를 추출하는 방향성 커플러를 더 포함하고, 상기 (c) 단계는 상기 방향성 커플러에서 추출되는 전력의 일부에 기초하여 출력 전력 측정치를 결정하고, 상기 출력 전력 설정치에 상기 출력 전력 측정치가 수렴하도록 상기 기준 전압을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 빔포밍을 위한 송신 배열 시스템 및 출력 전력 제어 방법에 따르면, 빔포밍을 위한 송신 배열 시스템에서 전력 증폭기들의 전력 효율을 최적화할 수 있다.
본 발명의 빔포밍을 위한 송신 배열 시스템 및 출력 전력 제어 방법에 따르면, 빔포밍을 위한 송신 배열 시스템에서 출력 전력 설정치에 따라 적응적으로 전력 증폭기들의 전력 효율을 최적화함으로써 전체 무선 송신 시스템의 소비 전력을 줄일 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔포밍을 위한 송신 배열 시스템 및 이를 포함하는 무선 송수신 장치를 예시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔포밍을 위한 송신 배열 시스템에서 출력 전력 설정치에 따라 전력 증폭기들의 구동 전압을 가변함으로써 전력 효율이 최적화되는 양상을 예시한 전력 효율 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔포밍을 위한 송신 배열 시스템의 출력 전력 제어 방법을 예시한 순서도이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔포밍을 위한 송신 배열 시스템 및 이를 포함하는 무선 송수신 장치를 예시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 무선 송수신 장치(10)는 빔포밍 송신 배열 시스템(100), 변조부(11) 및 복수의 안테나들(12)을 포함한다.
변조부(11)는 소정의 변조 알고리즘에 따라 변조된 입력 신호(RF_IN)를 생성한다.
빔포밍 송신 배열 시스템(100)은 입력 신호(RF_IN)를 입력받아 복수의 빔포밍 신호들(RF_BM)을 생성하고, 빔포밍 신호들(RF_BM)의 각각을 복수의 안테나들(12)의 각각에 전달한다.
이를 위해, 빔포밍 송신 배열 시스템(100)은 전력 분배기(110), 빔포밍 증폭 라인들(120), 구동 전압 생성부(130) 및 빔포밍 제어부(140)를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 빔포밍 송신 배열 시스템(100)은 적어도 하나의 전력 검출기(150)를 더 포함할 수 있다.
전력 분배기(110)는 입력 신호(RF_IN)를 후단의 빔포밍 증폭 라인들(120)에 각각 균등분하여 인가할 수 있도록, 예를 들어, 윌킨슨 전력 분배기(Wilkinson Power Divider)로 구현될 수 있다. 저항 사다리의 각 저항 소자의 양단에 걸리는 전압이 입력 신호(RF_IN)로부터 균등 분배된 분배 신호들(RF_DIV)이다.
빔포밍 증폭 라인들(120)은 분배 신호들(RF_DIV) 중 하나를 각각 증폭할 수 있도록, 위상 천이기(121), 가변 이득 증폭기(122) 및 전력 증폭기(PA)(123)를 각각 포함할 수 있다.
위상 천이기(121)는 분배 신호(RF_DIV)의 위상을 소정의 천이 위상 크기만큼 지연시켜 조절한다.
가변 이득 증폭기(122)는 위상 천이된 분배 신호의 크기를 소정의 가변 이득만큼 증폭한다. 만약 필요한 가변 이득이 1보다 작다면, 가변 이득 증폭기(122)는 능동 회로가 아닌 수동 소자를 이용하여 가변 감쇄기로서 구현될 수도 있다.
전력 증폭기(123)는 위상과 크기가 조절된 분배 신호(RF_DIV)를 입력받고, 이를 소정의 구동 전압(VDD)에 따라 증폭하여 빔포밍 신호(RF_BM)를 생성하며, 증폭된 빔포밍 신호를 안테나(12)로 출력한다.
구동 전압 생성부(130)는 기준 전압(VREF)의 크기에 따라 생성된 구동 전압(VDD)을 빔포밍 증폭 라인들(120) 내의 각각의 전력 증폭기(123)에 공급한다.
빔포밍 제어부(140)는 분배 신호들(RF_DIV)로부터 복수의 빔포밍 신호들(RF_BM)을 생성할 수 있도록, 복수의 빔포밍 증폭 라인들(120) 각각마다 위상 천이기(121)의 천이 위상 크기 및 가변 이득 증폭기(122)의 가변 이득을 제어하고, 기준 전압(VREF)을 생성하여 구동 전압 생성부(130)에 제공할 수 있다.
실시예에 따라, 빔포밍 제어부(140)는 외부에서 설정되는 출력 전력 설정치에 따라 복수의 빔포밍 증폭 라인들(120) 각각의 가변 이득 증폭기(121)의 가변 이득을 제어하고 또한 출력 전력 설정치에 따라 기준 전압(VREF)을 생성할 수 있다.
실시예에 따라, 빔포밍 제어부(140)는 출력 전력 설정치에 따라 연속적으로 가변하도록 기준 전압(VREF)을 생성할 수 있다.
실시예에 따라, 빔포밍 제어부(140)는 외부에서 설정되는 출력 전력 설정치에 따라 이산적으로 가변하도록 기준 전압(VREF)을 생성할 수 있다.
한편, 빔포밍 제어부(140)가 가변 이득의 크기 또는 기준 전압(VREF)을 조절하기 위한 기준이 되는 출력 전력 설정치는 통상적으로 외부에서 주어질 수 있다.
이 경우에, 빔포밍 제어부(140)는 실제 출력되는 무선 출력 신호의 출력 전력 측정치를 피드백하여 기준 전압(VREF)을 동적으로 조절할 수 있다.
이를 위해, 실시예들에 따라, 복수의 빔포밍 증폭 라인들(120) 중 적어도 하나는, 전력 증폭기(123)와 안테나(12) 사이에 개재되어, 전력 증폭기(123)에서 안테나(12)로 전달되는 빔포밍 신호(RF_BM)의 전력의 일부를 추출하는 방향성 커플러(124)를 더 포함할 수 있다. 방향성 커플러(124)는 커플드 라인 커플러(coupled line coupler), 쿼드러쳐 하이브리드 커플러(quadrature hybrid coupler), 링 하이브리드 커플러(ring hybrid coupler) 또는 랭 커플러(Lange coupler) 등으로 구현될 수 있다.
이 경우에, 빔포밍 제어부(140)는 방향성 커플러(124)에서 추출되는 전력의 일부에 기초하여 출력 전력 측정치를 결정하고, 주어진 출력 전력 설정치와 결정된 출력 전력 측정치를 비교한 결과에 따라, 예를 들어, 주어진 출력 전력 설정치에 결정된 출력 전력 측정치가 수렴하도록 기준 전압(VREF)을 동적으로 생성할 수 있다.
예를 들어, 방향성 커플러(124)의 입력 포트(input port)에 전력 증폭기(123)가 연결되고, 방향성 커플러(124)의 통과 포트(through port)에 안테나(12)가 연결되면, 방향성 커플러(124)의 커플드 아웃(coupled out) 포트에서는 입력 포트에서 통과 포트로 전달되는 빔포밍 신호(RF_BM)의 극히 작은 일부가, 예를 들어 -20 dB 또는 -30 dB 만큼의 전력을 가진 커플드 아웃 신호가 출력된다.
이렇게 방향성 커플러(124)에서 추출된 커플드 아웃 신호의 전력 크기로부터 역산하여 빔포밍 신호(RF_BM)의 출력 전력 측정치를 결정할 수 있다. 예를 들어, 방향성 커플러(124)가 30 dB 커플러이고 추출된 커플드 아웃 신호의 전력 크기가 -20 dBm이라면, 빔포밍 신호(RF_BM)의 출력 전력 측정치는 애초에 10 dBm이라고 할 수 있다.
이를 위해, 전력 검출기(150)가 방향성 커플러(124)와 빔포밍 제어부(140) 사이에 개재되어, 방향성 커플러(124)에서 추출된 커플드 아웃 신호의 전력 크기를 획득할 수 있다.
실시예에 따라, 복수의 방향성 커플러들(124)이 모든 빔포밍 증폭 라인들(12)마다 구비될 수 있고, 빔포밍 제어부(140)는 빔포밍 신호들(RF_BM)에서 추출된 커플드 아웃 신호의 전력 크기 값들 중의 최대값에 따라 빔포밍 신호들(RF_BM)의 출력 전력 측정치를 획득할 수 있다. 빔포밍 제어부(140)는 실시간적으로 측정된 커플드 아웃 신호의 전력 크기 값들에 따라 빔포밍 신호들(RF_BM)의 출력 전력 측정치를 결정할 수도 있지만, 소정 시구간 동안 측정된 커플드 아웃 신호의 전력 크기 값들을 추적하여 빔포밍 신호들(RF_BM)의 출력 전력 측정치를 결정할 수도 있다.
한편, 출력 전력 설정치 및 출력 전력 측정치의 변동에 따라 빔포밍 제어부(140)가 생성한 기준 전압(VREF)은 구동 전압 생성부(130)에 인가된다.
구동 전압 생성부(130)는 예를 들어 DC-DC 벅 컨버터(Buck Converter)로 구현되며, 기준 전압(VREF)의 크기에 따라 전원 전압을 변환하여 구동 전압(VDD)을 생성할 수 있다. 생성된 구동 전압(VDD)에 따라, 빔포밍 증폭 라인들(120) 내의 각각의 전력 증폭기(123)가 동작한다.
구동 전압과 출력 전력 설정치 및 전력 효율 간의 관계를 설명하기 위해 도 2를 참조할 수 있다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔포밍을 위한 송신 배열 시스템에서 출력 전력 설정치 및 출력 전력 측정치에 따라 전력 증폭기들의 구동 전압을 가변함으로써 전력 효율이 최적화되는 양상을 예시하기 위한 전력 효율 그래프이다.
도 2에서, 출력 전력 설정치가 P1일 경우를 살펴보자.
만약 전력 증폭기들(123)이 높은 구동 전압으로 동작하면 전력 효율 곡선 A 상의 지점 A3에서 동작하게 되고, 극히 나쁜 전력 효율을 가진다.
만약 전력 증폭기들(123)이 중간 정도의 구동 전압으로 동작하여 전력 효율 곡선 B 상의 지점 B2에서 동작하게 되면, 출력 전력 설정치 P1을 만족하는 출력 전력 측정치를 얻을 수 있지만, 전력 효율은 좋지 않다.
만약 전력 증폭기들(123)이 전력 효율 곡선 C에 상응하는 낮은 구동 전압으로 동작한다면, 전력 효율 곡선 C 상의 지점 C1에서 동작하게 되고, 출력 전력 설정치 P1을 만족하는 출력 전력 측정치를 얻을 수 있으면서 동시에 대체로 양호한 전력 효율도 얻을 수 있다.
출력 전력 설정치가 P2일 경우를 살펴보면, 만약 전력 증폭기들(123)이 높은 구동 전압으로 동작하면 전력 효율 곡선 A 상의 지점 A2에서 동작하게 되고, 좋지 않은 전력 효율을 나타낸다.
만약 전력 증폭기들(123)이 중간 정도의 구동 전압으로 동작하여 전력 효율 곡선 B 상의 지점 B1에서 동작하게 되면, 출력 전력 설정치 P2를 만족하는 출력 전력 측정치를 얻을 수 있으면서 동시에 상당히 양호한 전력 효율도 얻을 수 있다.
다만, 전력 증폭기들(123)은 전력 효율 곡선 C에 상응하는 낮은 구동 전압으로 동작할 수는 없다.
출력 전력 설정치가 P3일 경우를 살펴보면, 만약 전력 증폭기들(123)이 높은 구동 전압으로 동작하면 전력 효율 곡선 A 상의 지점 A1에서 동작하게 되고, 출력 전력 설정치 P3를 만족하는 출력 전력 측정치를 얻을 수 있으면서 동시에 매우 양호한 전력 효율을 얻을 수 있다.
다만, 전력 증폭기들(123)은 전력 효율 곡선들 B 및 C에 상응하는 구동 전압으로는 동작할 수 없다.
이때, 전력 효율이 가장 좋게 나타나는 구동 전압에서는 전력 효율은 좋더라도 출력되는 신호가 비선형 왜곡되는 경향이 있다. 따라서, 실제로는 전력 효율이 최대인 구동 전압보다 약간 낮은 영역, 즉 백오프 영역에서 구동 전압이 결정될 수 있다.
이렇게 하여, 출력 전력 설정치에 따라, 빔포밍 송신 배열 시스템(100)은 가장 유리한 전력 효율을 얻을 수 있는 구동 전압을 결정할 수 있다. 만약, 출력 전력 설정치의 변화에 추종하여 구동 전압이 연속적으로 조절될 수 있다면, 전력 효율은 지점 A1, B1 및 C1을 잇는 점선과 같이 나타날 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔포밍을 위한 송신 배열 시스템의 출력 전력 제어 방법을 예시한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 단계(S31)에서, 빔포밍 송신 배열 시스템은 입력 신호를 분배하여 생성된 복수의 분배 신호들을, 위상 천이기, 가변 이득 증폭기 및 전력 증폭기를 각각 포함하는 복수의 빔포밍 증폭 라인들에 인가할 수 있다.
단계(S32)에서, 빔포밍 송신 배열 시스템은 복수의 빔포밍 증폭 라인들 각각마다 위상 천이기의 천이 위상 크기 및 가변 이득 증폭기의 가변 이득을 제어할 수 있다.
실시예에 따라, 단계(S32)는 빔포밍 송신 배열 시스템이 출력 전력 설정치에 따라 상기 복수의 빔포밍 증폭 라인들 각각의 가변 이득 증폭기의 가변 이득을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
단계(S33)에서, 빔포밍 송신 배열 시스템은 출력 전력 설정치에 따라 기준 전압을 생성하고, 기준 전압의 크기에 따라 생성된 구동 전압을 빔포밍 증폭 라인들 내의 각각의 전력 증폭기에 공급할 수 있다.
실시예에 따라, 기준 전압은 출력 전력 설정치에 따라 연속적으로(continuously) 가변하도록 생성될 수 있다.
실시예에 따라, 기준 전압은 출력 전력 설정치에 따라 이산적으로(discretely) 또는 불연속적으로 가변하도록 생성될 수 있다.
실시예에 따라, 빔포밍 송신 배열 시스템의 복수의 빔포밍 증폭 라인들 중 적어도 하나는, 전력 증폭기와 안테나 사이에 개재되어, 전력 증폭기에서 안테나로 전달되는 빔포밍 신호의 전력의 일부를 추출하는 방향성 커플러를 더 포함할 수 있다.
이 경우에, 단계(S33)는 빔포밍 송신 배열 시스템이 방향성 커플러에서 추출되는 커플드 아웃 신호의 전력 크기에 기초하여 출력 전력 측정치를 결정하고, 주어진 출력 전력 설정치에 결정된 출력 전력 측정치가 수렴하도록 기준 전압을 생성할 수 있다.
단계(S34)에서, 빔포밍 송신 배열 시스템은 분배 신호들을 복수의 빔포밍 증폭 라인들을 통해 각각 증폭하여, 복수의 빔포밍 신호들을 생성할 수 있고, 생성된 빔포밍 신호들을 안테나들에 인가할 수 있다.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
10 무선 송수신 장치
100 빔포밍 송신 배열 시스템
110 전력 분배기 120 빔포밍 증폭 라인들
121 위상 천이기 122 가변 이득 증폭기
123 전력 증폭기 124 방향성 커플러
130 구동 전압 생성부
140 빔포밍 제어부 150 전력 검출기
11 변조부 12 안테나

Claims (11)

  1. 입력 신호를 복수의 분배 신호들로 분배하는 전력 분배기;
    상기 분배 신호들 중 하나를 각각 증폭할 수 있도록, 위상 천이기, 가변 이득 증폭기 및 전력 증폭기를 각각 포함하는 복수의 빔포밍 증폭 라인들;
    기준 전압의 크기에 따라 생성된 구동 전압을 상기 빔포밍 증폭 라인들 내의 각각의 전력 증폭기에 공급하는 구동 전압 생성부; 및
    상기 분배 신호들로부터 복수의 빔포밍 신호들을 생성할 수 있도록, 상기 복수의 빔포밍 증폭 라인들 각각마다 상기 위상 천이기의 천이 위상 크기 및 상기 가변 이득 증폭기의 가변 이득을 제어하고, 출력 전력 설정치에 따라 상기 기준 전압을 생성하여 상기 구동 전압 생성부에 제공하는 빔포밍 제어부를 포함하는 빔포밍 송신 배열 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 빔포밍 제어부는 출력 전력 설정치에 따라 상기 복수의 빔포밍 증폭 라인들 각각의 가변 이득 증폭기의 가변 이득을 제어하고 상기 기준 전압을 생성하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 빔포밍 송신 배열 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 빔포밍 제어부는 출력 전력 설정치에 따라 연속적으로 가변하도록 상기 기준 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 빔포밍 송신 배열 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 빔포밍 제어부는 출력 전력 설정치에 따라 이산적으로 가변하도록 상기 기준 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 빔포밍 송신 배열 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 빔포밍 증폭 라인들 중 적어도 하나는, 상기 전력 증폭기와 안테나 사이에 개재되어, 상기 전력 증폭기에서 상기 안테나로 전달되는 빔포밍 신호의 전력의 일부를 추출하는 방향성 커플러를 더 포함하고,
    상기 빔포밍 제어부는 상기 방향성 커플러에서 추출되는 전력의 일부에 기초하여 출력 전력 측정치를 결정하고, 상기 출력 전력 설정치에 상기 출력 전력 측정치가 수렴하도록 상기 기준 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 빔포밍 송신 배열 시스템.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 청구항에 따른 빔포밍 송신 배열 시스템 및 복수의 안테나들을 포함하는 무선 송수신 장치.
  7. (a) 입력 신호를 분배하여 생성된 복수의 분배 신호들을, 위상 천이기, 가변 이득 증폭기 및 전력 증폭기를 각각 포함하는 복수의 빔포밍 증폭 라인들에 인가하는 단계;
    (b) 상기 복수의 빔포밍 증폭 라인들 각각마다 상기 위상 천이기의 천이 위상 크기 및 상기 가변 이득 증폭기의 가변 이득을 제어하는 단계;
    (c) 출력 전력 설정치에 따라 기준 전압을 생성하고, 상기 기준 전압의 크기에 따라 생성된 구동 전압을 상기 빔포밍 증폭 라인들 내의 각각의 전력 증폭기에 공급하는 단계; 및
    (d) 상기 분배 신호들을 상기 복수의 빔포밍 증폭 라인들을 통해 각각 증폭하여, 복수의 빔포밍 신호들을 생성하는 단계를 포함하는 빔포밍 송신 배열 시스템의 출력 전력 제어 방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 (b) 단계는
    출력 전력 설정치에 따라 상기 복수의 빔포밍 증폭 라인들 각각의 가변 이득 증폭기의 가변 이득을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 빔포밍 송신 배열 시스템의 출력 전력 제어 방법.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 (c) 단계는
    출력 전력 설정치에 따라 연속적으로 가변하도록 상기 기준 전압을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 빔포밍 송신 배열 시스템의 출력 전력 제어 방법.
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 (c) 단계는
    출력 전력 설정치에 따라 이산적으로 가변하도록 상기 기준 전압을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 빔포밍 송신 배열 시스템의 출력 전력 제어 방법.
  11. 청구항 7에 있어서, 상기 복수의 빔포밍 증폭 라인들 중 적어도 하나는, 상기 전력 증폭기와 안테나 사이에 개재되어, 상기 전력 증폭기에서 상기 안테나로 전달되는 빔포밍 신호의 전력의 일부를 추출하는 방향성 커플러를 더 포함하고,
    상기 (c) 단계는
    상기 방향성 커플러에서 추출되는 전력의 일부에 기초하여 출력 전력 측정치를 결정하고, 상기 출력 전력 설정치에 상기 출력 전력 측정치가 수렴하도록 상기 기준 전압을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 빔포밍 송신 배열 시스템의 출력 전력 제어 방법.
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