KR20170012275A - 개선된 선형성을 갖는 rf 송수신기 프런트 엔드 모듈 - Google Patents

개선된 선형성을 갖는 rf 송수신기 프런트 엔드 모듈 Download PDF

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Abstract

전력 증폭기 시스템 프런트 엔드는 RF 송신 신호와 연관되는 순방향 및 역방향 전력 둘 다를 측정한다. 프로세서는 전력 증폭기 시스템의 하나 이상의 메모리 효과들을 보상하도록 RF 송신 신호를 조정하기 위해 측정된 순방향 및 역방향 전력 출력으로부터 유도되는 측정들을 사용하도록 구성된다.

Description

개선된 선형성을 갖는 RF 송수신기 프런트 엔드 모듈{RF TRANSCEIVER FRONT END MODULE WITH IMPROVED LINEARITY}
임의의 우선권 출원들을 참고로 통합
필요하다면, 해외 또는 국내 우선권 주장이 본 출원의 출원 데이터 시트에서 식별되는 임의의 및 모든 출원들은 이로써 37 CFR 1.57 하에 참조로 포함된다.
분야
본 발명의 실시예들은 전자 시스템들에 관한 것으로, 특히 무선 주파수(radio frequency)(RF) 전자 장치들에 대한 전력 증폭기들을 포함하는 시스템들에 관한 것이다.
전력 증폭기들은 안테나를 통한 송신을 위해서 RF 신호를 증폭하도록 모바일 디바이스들에 포함될 수 있다. 예를 들어, 모바일 통신 시스템(Global System for Mobile Communications)(GSM), 코드 분할 다중 액세스(code division multiple access)(CDMA), 및 광대역 코드 분할 다중 액세스(wideband code division multiple access)(W-CDMA) 시스템들에서 발견되는 것들과 같은, 시간 분할 다중 액세스(time division multiple access)(TDMA) 아키텍처를 갖는 모바일 디바이스들에서, 전력 증폭기는 비교적 낮은 전력을 갖는 RF 신호를 증폭하기 위해 사용될 수 있다. 전력 증폭기들은 또한 듀플렉서들, 안테나 스위치 모듈들, 및 커플러들을 포함하는 모바일 디바이스 프런트 엔드 모듈들에 포함될 수 있다. 기존의 프런트 엔드 모듈들은 저하된 선형성을 포함하는, 특정 상황들 하에 상당한 성능 손상을 경험할 수 있다.
실시예들은 이러한 및 다른 문제들을 처리하기 위해 본원에 설명된다. 예를 들어, 저하된 선형성은 다수의 주파수 대역들에 걸쳐 및 다수의 모드들, 예컨대 평균 전력 추적(average power tracking)(APT) 모드, 포락선 추적(envelope tracking)(ET) 모드, 디지털 전치 왜곡(digital pre-distortion)(DPD) 모드(예를 들어, 고정 공급 또는 ET DPD 모드들) 등 중 하나 이상에서 동작하는 프런트 엔드 모듈들에 대해 특별히 중요할 수 있다. 하나의 문제는 미스매치가 안테나에 제공될 때 저하된 선형성(예를 들어, 인접 채널 누설비(adjacent channel leakage ration)[ACLR])이다. 이것은 전력 증폭기가 광대역 신호 예컨대 50 자원 블록 롱 텀 에볼루션 신호(50 RB LTE)로 구동될 때 특히 ET DPD 모드 하의 경우일 수 있다. 그러한 경우에, 10 데시벨(Decibels)(dB)의 저하는 예를 들어 5:1 전압 정재파 비(voltage standing wave ratio)(VSWR)가 안테나에 제공될 때 존재할 수 있다. 그러한 저하는 변조 대역폭이 증가될 때 점진적으로 악화될 수 있다. 따라서, 그것은 ET 및 높은 변조 대역폭 경우들 하에 이러한 저하를 보상하는데 특히 유익할 수 있다.
성능 저하는 예컨대 시스템이 ET 모드에 있을 때 듀플렉서에 의해 악화될 수 있다. 예를 들어, 나쁜 매치와 조합되는 듀플렉서에 내재하는 그룹 지연은 메모리 효과들을 야기할 수 있으며, 예를 들어 시스템 이득 형상(예를 들어, AM-AM/AM-PM)은 송신된 RB 대역폭(즉, 채널)에 걸쳐 변화된다. 더욱이, AM-AM(진폭 대 진폭) 및/또는 AM/PM(진폭 대 위상) 응답 변화들은 미스매치를 통한 PA 압축 지점 변화로 인해 다양한 미스매치 조건들에 걸쳐(심지어 협대역 신호들에 대해) 종종 경험된다. 전형적인 개방 루프, 메모리리스 DPD는 송신된 대역폭 내에서 이득 형상 변화를 처리하기에 종종 불충분하다. 따라서, 본원에 개시되는 특정 실시예들은 안테나에서의 특정 미스매치 상태뿐만 아니라 메모리에 대한 DPD를 조정하고 다른 방법으로 메모리(즉 채널에 걸친 이득 형상 변화)를 처리한다. 게다가, 변조기와 RF 신호 사이에서(ET 동작에 대해) 인가되는 적절한(예를 들어, 최적) 지연은 또한 VSWR 상태의 함수이고 TX 채널 내에서 변화된다. 따라서, 본원에 설명되는 특정 실시예들은 또한 송신된 대역폭 내에서 그러한 지연을 적응시킨다.
본 개시내용의 특정 양태들에 따르면, 시스템들 및 방법들은 미스매치를 통해 모바일 디바이스 프런트 엔드 모듈 성능(예를 들어, 선형성)을 개선하기 위해 제공된다. 이것은 공칭 조건들 하에 성능의 상당한 부가 손실을 발생시키는 것 없이 달성될 수 있다. 특정 구현에 따라, 본원에 제공되는 실시예들은 ET 모드, APT 모드, DPD 모드, 또는 그것의 조합들, 예컨대 조합된 DPD/ET 모드에서 이러한 이득들을 제공할 수 있다.
전력 증폭기 시스템은 본 개시내용의 적어도 하나의 양태에 따라 제공된다. 시스템은 무선 주파수(RF) 송신 신호 및 프런트 엔드 모듈을 발생시키도록 구성되는 변조기를 포함한다. 프런트 엔드 모듈은 RF 송신 신호를 증폭하여 증폭된 RF 송신 신호를 발생시키도록 구성되는 전력 증폭기를 포함할 수 있다. 프런트 엔드 모듈은 또한 안테나와 전력 증폭기 사이에 위치하는 커플러를 포함할 수 있다. 커플러는 RF 송신 신호와 연관되는 순방향 및 역방향 전력 둘 다의 측도를 출력하도록 구성될 수 있다. 커플러는 일부 실시예들에서 이중 방향성 커플러이다. 시스템은 등화기 테이블을 저장하는 비휘발성 메모리를 부가적으로 포함할 수 있다. 등화기 테이블은 프런트 엔드 모듈의 사전 특성화 동안에 발생되는 복수의 엔트리들을 가질 수 있다. 시스템은 또한 (a) 커플러에 의해 출력되는 순방향 및 역방향 전력으로부터 유도되는 전압 정재파 비(VSWR) 측정들을 수신하고, (b) VSWR 측정들에 적어도 부분적으로 기초하여 등화기 테이블 내의 엔트리들에 액세스하고, (c) 전력 증폭기 시스템에 존재하는 하나 이상의 메모리 효과들을 보상하기 위해 액세스된 엔트리들에 기초하여 RF 송신 신호를 조정하도록 구성되는 프로세서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 시스템은 디지털 전치 왜곡 테이블(DPD)을 포함할 수 있으며, 프로세서는 등화기 테이블 내의 액세스된 엔트리들에 기초하여 DPD 테이블에서 값들을 적응시킴으로써 RF 송신 신호를 조정하도록 구성된다. 시스템은 모바일 디바이스의 형태일 수 있으며, 모바일 디바이스는 프런트 엔드 모듈로부터 증폭된 RF 신호를 수신하도록 구성되는 안테나를 더 포함할 수 있다.
전력 증폭기 시스템의 프런트 엔드 모듈은 여러 가지 상이한 방식들로 구성될 수 있다. 등화기 테이블은 일부 경우들에서, 프런트 엔드 모듈을 원하는 VSWR 지점들에 동조하기 위해 프로그램가능 안테나 동조기를 사용하여 발생된다. 일부 상황들에서, 프런트 엔드 모듈은 통합된 안테나 동조기를 포함하지 않는다. 프로그램가능 안테나 동조기는 일부 구현들에서 프런트 엔드 모듈에 포함되고 안테나와 커플러 사이에 위치될 수 있다. 프로그램가능 안테나 동조기는 전력 증폭기 시스템 내에 비선형성의 대략적인 정정을 제공하기 위해 전력 증폭기에 의해 보여지는 임피던스를 동조하도록 조정가능할 수 있다. 액세스된 엔트리들에 기초한 RF 송신 신호의 조정은 전력 증폭기 시스템 내에 비선형성의 미세한 정정을 제공할 수 있다. 프런트 엔드 모듈은 전력 증폭기와 이중 방향성 커플러 사이에 위치하는 하나 이상의 듀플렉서들을 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 듀플렉서들은 메모리 효과들 중 적어도 일부에 기여한다.
전력 증폭기 시스템은 성형된 포락선 신호에 기초하여 전력 증폭기의 전압 레벨을 제어하기 위해 전력 공급 제어 신호를 전력 증폭기에 제공하도록 구성되는 포락선 추적 시스템을 부가적으로 포함할 수 있다. 프로세서는 일부 경우들에서, 액세스된 등화기 테이블 엔트리들에 포함되는 지연 값들에 기초하여 RF 송신 신호와 공급 제어 신호 사이의 지연을 조정하도록 더 구성된다.
무선 디바이스의 프런트 엔드 모듈을 특성화하는 방법은 본 개시내용의 부가 양태들에 따라 제공된다. 방법은 복수의 프런트 엔드 모듈 특성화 상태들 중 제1 특성화 상태와 연관되는 전압 정재파 비(VSWR) 값을 달성하기 위해 프런트 엔드 모듈의 전력 증폭기의 출력에서 임피던스 부하를 동조하도록 프로그램가능 안테나 동조기를 사용하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한 RF 송신 신호로 프런트 엔드 모듈을 구동하는 단계를 포함할 수 있다. RF 송신 신호는 제1 특성화 상태와 연관되는 하나 이상의 부가 파라미터 값들에 따라 구동될 수 있다. 방법은 프런트 엔드 모듈이 RF 송신 신호에 의해 구동되고 VSWR 값들에 동조되는 동안에 프런트 엔드 모듈의 거동과 연관되는 하나 이상의 변수들을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 기록된 변수들은 전력 증폭기 압축, 최대 포락선 전력, 및/또는 전력 증폭기에 대한 전력 제어 신호와 RF 송신 신호 사이의 지연을 포함할 수 있다. 방법은 또한 비휘발성 메모리 내의 테이블 내에 제1 특성화 상태와 연관시켜 하나 이상의 측정된 변수들을 기록하는 단계를 포함할 수 있다. 사용, 구동, 측정, 및 기록을 행하는 단계들은 복수의 프런트 엔드 모듈 특성화 상태들 중 복수의 부가 특성화 상태들에 대해 반복될 수 있다. 프로그램가능 안테나 동조기는 일부 경우들에서 프런트 엔드 모듈로부터 분리되며, 프런트 엔드 모듈은 안테나 동조기를 포함하지 않는다. 프로그램가능 안테나 동조기는 일부 다른 구현들에서 프런트 엔드 모듈에 통합된다.
또 다른 양태들에 따른 전력 증폭기 시스템은 RF 송신 신호를 증폭하여 증폭된 RF 송신 신호를 발생시키도록 구성되는 전력 증폭기를 포함하는 프런트 엔드 모듈을 포함한다. 프런트 엔드 모듈은 또한 안테나에 결합되는 프로그램가능 안테나 동조기를 포함할 수 있다. 프런트 엔드 모듈의 커플러는 전력 증폭기와 안테나 동조기 사이에 위치될 수 있으며, 커플러는 RF 신호와 연관되는 순방향 및 역방향 전력 둘 다의 측도를 출력하도록 구성된다. 안테나 동조기는 전력 증폭기 시스템 내에 비선형성의 대략적인 정정을 제공하기 위해 전력 증폭기에 의해 보여지는 임피던스를 동조하도록 조정가능할 수 있다. 시스템은 프런트 엔드 모듈의 사전 특성화 동안에 발생되는 복수의 엔트리들을 갖는 등화기 테이블을 저장하는 비휘발성 메모리를 더 포함할 수 있다. 시스템은 또한 (a) 커플러에 의해 출력되는 순방향 및 역방향 전력으로부터 유도되는 전압 정재파 비(VSWR) 측정들을 수신하고, (b) VSWR에 적어도 부분적으로 기초하여 등화기 테이블 내의 엔트리들에 액세스하고, (c) 액세스된 엔트리들에 기초하여 RF 송신 신호를 조정하도록 구성되는 프로세서를 포함할 수 있다. 프런트 엔드 모듈은 일부 구성들에서 듀플렉서를 부가적으로 포함할 수 있다.
도 1은 무선 주파수(RF) 신호를 증폭하는 전력 증폭기 모듈의 개략도이다.
도 2는 예시적 무선 디바이스의 개략 블록도이다.
도 3은 특정 실시예들에 따른 송수신기 및 프런트 엔드 모듈을 포함하는 전력 증폭기 시스템의 일 예의 개략 블록도이다.
도 4a는 통합된 안테나 동조기 없이 프런트 엔드 모듈의 일 실시예의 개략도이다.
도 4b는 통합된 프로그램가능 안테나 동조기를 갖는 프런트 엔드 모듈의 일 실시예의 개략도이다.
도 5는 프런트 엔드 모듈을 사전 특성화하는 프로세스를 도시하는 흐름도이다.
도 6a 내지 도 6b는 상이한 특성화 상태들에서 선택 변수들에 대한 사전 특성화된 값들을 나타내는 예시적 프런트 엔드 모듈에 대한 부분 등화기 룩업 테이블들의 예들을 도시한다.
도 7a는 등화기 룩업 테이블을 사용하여 프런트 엔드 모듈 동작을 보상하는 프로세스를 묘사하는 흐름도를 도시한다.
도 7b는 통합된 안테나 동조기에 의한 대략적인 동조 및 등화기 룩업 테이블을 사용하는 미세한 동조의 조합된 사용을 통해 프런트 엔드 모듈 동작을 보상하는 다른 프로세스를 묘사하는 흐름도를 도시한다.
도 8a 내지 도 8c는 각각 고정 공급 전압 모드, 평균 전력 추적 모드, 및 포락선 추적 모드에서 동작하는 전력 증폭기들에 대한 전력 증폭기 신호 및 공급 파형들을 도시한다.
도 9는 복소 임피던스를 결정하는 프로세스의 일 실시예를 도시한다.
본원에 제공되는 표제들은 필요하다면, 편의만을 위한 것이고 청구된 발명의 범위 또는 의미에 반드시 영향을 미치는 것은 아니다.
도 1은 무선 주파수(RF) 신호를 증폭하는 전력 증폭기 모듈(PAM)(10)의 개략도이다. 예시된 전력 증폭기 모듈(10)은 증폭된 RF 신호(RF_OUT)를 발생시키기 위해 RF 신호(RF_IN)를 증폭하도록 구성될 수 있다. 본원에 설명되는 바와 같이, 전력 증폭기 모듈(10)은 하나 이상의 전력 증폭기들을 포함할 수 있다.
도 2는 도 1의 전력 증폭기 모듈들(10) 중 하나 이상을 포함할 수 있는 예시적 무선 디바이스(11)의 개략 블록도이다. 무선 디바이스(11)는 본 개시내용의 하나 이상의 특징들을 구현하는 전력 증폭기들(17) 및 RF 프런트 엔드(12)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에 따른 전력 증폭기들(17) 및 RF 프런트 엔드(12)는 전력 증폭기들(17)에 의해 보여지는 임피던스 미스매치에서 기인하는 메모리 효과들에 의해 야기되는 것들을 포함하는, 비선형성들을 보상하도록 구성된다. 특히, 출력 전력 증폭기들(17)에 결합되는 듀플렉서들은 대응 주파수 응답 성분들을 다른 왜곡 외에 시스템에 추가하는 필터들을 포함하거나 필터들로 동작할 수 있어, 메모리 효과들을 생성한다. 예를 들어, 듀플렉서들은 송신 채널/대역에 걸쳐 평탄하지 않은 미스매치를 제공할 수 있어, 비선형 전력 증폭기 거동(non-linear power amplifier behavior)을 야기한다.
그러한 보상은 룩업 테이블 또는 다른 데이터 구조의 이용을 수반할 수 있으며, 적절한 룩업 테이블 엔트리들은 동작 동안에 취해지는 측정들, 예컨대 전력 증폭기들(17)에 의해 보여지는 복소 임피던스에 관한 전압 정재파 비(VSWR) 측정들 또는 다른 측정들에 기초하여 액세스된다. 특정 구현들에 따른 룩업 테이블 내의 값들은 특성화 위상 동안에 획득되며, 프로그램가능 안테나 동조기는 시스템의 거동을 특성화하는 특정 변수들을 기록하기 위해 사용된다. 예를 들어, 전력 증폭기(17)에 대한 AM-AM 및/또는 AM-PM 응답 곡선들은 다양한 동작 상태들에 걸쳐 캡처될 수 있다. 그러한 기술들 및 연관된 구성부분은 본원에 더 상세히 설명될 것이다.
전력 증폭기들(17) 및 RF 프런트 엔드(12)가 일부 경우들에서 개별 구성요소들로 설명되지만, 전력 증폭기들(17)의 일부 또는 전부는 또한 예컨대 RF 프런트 엔드(12)가 전력 증폭기들(17)을 포함하는 고집적된 구성요소인 실시예들에서, RF 프런트 엔드(12)의 일부를 형성할 수 있다. 전력 증폭기들(17) 및 RF 프런트 엔드(12)의 조합은 프런트 엔드 모듈로 함께 언급될 수 있다.
도 2에 도시되는 예시적 무선 디바이스(11)는 다중 대역 및/또는 다중 모드 디바이스 예컨대 다중 대역/다중 모드 모바일 전화를 나타낼 수 있다. 예들로서, 모바일 통신 시스템(GSM) 표준은 세계의 많은 부분들에 이용되는 디지털 셀룰러 통신의 모드이다. GSM 모드 모바일 전화들은 4개의 주파수 대역들 중 하나 이상에서 동작할 수 있다: 850 MHz(대략 Tx에 대해 824-849 MHz, Rx에 대해 869-894 MHz), 900 MHz(대략 Tx에 대해 880 내지 915 MHz, Rx에 대해 925 내지 960 MHz), 1800 MHz(대략 Tx에 대해 1710 내지 1785 MHz, Rx에 대해 1805 내지 1880 MHz), 및 1900 MHz(대략 Tx에 대해 1850 내지 1910 MHz, Rx에 대해 1930 내지 1990 MHz). GSM 대역들의 변화들 및/또는 지방/국가 구현들은 또한 세계의 상이한 부분들에 이용된다.
코드 분할 다중 액세스(CDMA)는 모바일 전화 디바이스들로 구현될 수 있는 다른 표준이다. 특정 구현들에서, CDMA 디바이스들은 800 MHz, 900 MHz, 1800 MHz 및 1900 MHz 대역들 중 하나 이상에서 동작할 수 있는 반면에, 특정 W-CDMA 및 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution)(LTE) 디바이스들은 예를 들어 대략 22 무선 주파수 스펙트럼 대역들을 통해 동작할 수 있다.
본 개시내용의 하나 이상의 특징들은 전술한 예시적 모드들 및/또는 대역들, 및 다른 통신 표준들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 3G 및 4G는 그러한 표준들의 비제한 예들이다.
예시된 무선 디바이스(11)는 RF 프런트 엔드(12), 송수신기(13), 안테나(14), 전력 증폭기들(17), 제어 구성요소(18), 컴퓨터 판독가능 매체(19), 프로세서(20), 배터리(21), 및 공급 제어 블록(22)을 포함한다.
송수신기(13)는 안테나(14)를 통한 송신을 위해서 RF 신호들을 발생시킬 수 있다. 더욱이, 송수신기(13)는 안테나(14)로부터 착신 RF 신호들을 수신할 수 있다.
RF 신호들의 송신 및 수신과 연관되는 다양한 기능성들은 송수신기(13)로서 도 2에 집합적으로 표현되는 하나 이상의 구성요소들에 의해 달성될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 예를 들어, 단일 구성요소는 송신 및 수신 기능성들 둘 다를 제공하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 송신 및 수신 기능성들은 개별 구성요소들에 의해 제공될 수 있다.
유사하게, RF 신호들의 송신 및 수신과 연관되는 다양한 안테나 기능성들은 안테나(14)로 도 2에 집합적으로 표현되는 하나 이상의 구성요소들에 의해 달성될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 예를 들어, 단일 안테나는 송신 및 수신 기능성들 둘 다를 제공하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 송신 및 수신 기능성들은 개별 안테나들에 의해 제공될 수 있다. 또 다른 예에서, 무선 디바이스(11)와 연관되는 상이한 대역들에는 상이한 안테나들이 제공될 수 있다.
도 2에서, 송수신기(13)로부터의 하나 이상의 출력 신호들은 하나 이상의 송신 경로들(15)을 통해 안테나(14)에 제공되는 것으로 도시된다. 도시된 예에서, 상이한 송신 경로들(15)은 상이한 대역들 및/또는 상이한 전력 출력들과 연관되는 출력 경로들을 표현할 수 있다. 예를 들어, 도시되는 2개의 예시적 전력 증폭기들(17)은 상이한 전력 출력 구성들과 연관되는 증폭들(예를 들어, 낮은 전력 출력 및 높은 전력 출력), 및/또는 상이한 대역들과 연관되는 증폭들을 표현할 수 있다. 도 2는 2개의 송신 경로들(15)을 포함하는 것으로 무선 디바이스(11)를 예시하지만, 무선 디바이스(11)는 더 많거나 더 적은 송신 경로들(15)을 포함하도록 적응될 수 있다.
도 2에서, 안테나(14)로부터의 하나 이상의 검출된 신호들은 하나 이상의 수신 경로들(16)을 통해 송수신기(13)에 제공되는 것으로 도시된다. 도시된 예에서, 상이한 수신 경로들(16)은 상이한 대역들과 연관되는 경로들을 표현할 수 있다. 예를 들어, 도시되는 4개의 예시적 경로들(16)은 일부 무선 디바이스들에 제공되는 쿼드 밴드 능력을 표현할 수 있다. 도 2는 4개의 수신 경로들(16)을 포함하는 것으로 무선 디바이스(11)를 예시하지만, 무선 디바이스(11)는 더 많거나 더 적은 수신 경로들(16)을 포함하도록 적응될 수 있다.
수신 및 송신 경로들 사이의 스위칭을 용이하게 하기 위해, RF 프런트 엔드(12) 내의 하나 이상의 스위치들은 안테나(14)를 선택된 송신 또는 수신 경로에 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 따라서, 스위치들은 무선 디바이스(11)의 동작과 연관되는 다수의 스위칭 기능성들을 제공할 수 있다. 특정 실시예들에서, 스위치들은 예를 들어 상이한 대역들 사이의 스위칭, 상이한 전력 모드들 사이의 스위칭, 송신 및 수신 모드들 사이의 스위칭, 또는 그것의 일부 조합과 연관되는 기능성들을 제공하도록 구성되는 다수의 스위치들을 포함할 수 있다. 스위치들은 또한 신호들의 필터링 및/또는 듀플렉싱을 포함하는, 부가 기능성을 제공하도록 구성될 수 있다.
도 2는 특정 실시예들에서, 제어 구성요소(18)가 RF 프런트 엔드, 전력 증폭기들(17), 공급 제어(22), 및/또는 다른 동작 구성요소들의 동작들과 연관되는 다양한 제어 기능성들을 제어하기 위해 제공될 수 있는 것을 도시한다. 제어 구성요소(18)는 일부 경우들에서 예를 들어 도 2에 도시된 다른 구성요소, 예컨대 송수신기(13) 내에 포함될 수 있다.
특정 실시예들에서, 프로세서(20)는 본원에 설명되는 다양한 프로세스들의 구현을 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 특정 구현들에서, 프로세서(20)는 컴퓨터 프로그램 명령어들을 사용하여 동작할 수 있다. 특정 실시예들에서, 이러한 컴퓨터 프로그램 명령어들은 또한 컴퓨터 또는 다른 프로그램가능 데이터 처리 장치에 특정 방식으로 동작하라고 명령할 수 있는 컴퓨터 판독가능 메모리(19)에 저장될 수 있다. 예를 들어, 설명의 목적을 위해, 본 개시내용의 실시예들은 또한 방법들, 장치(시스템들) 및 컴퓨터 프로그램 제품들의 흐름도 도해들 및/또는 블록도들을 참조하여 설명될 수 있다. 흐름도 도해들 및/또는 블록도들의 각각의 블록, 및 흐름도 도해들 및/또는 블록도들 내의 블록들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 명령어들에 의해 구현될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램 명령어들은 머신을 생성하기 위해 일반 목적 컴퓨터, 특수 목적 컴퓨터, 또는 다른 프로그램가능 데이터 처리 장치의 프로세서에 제공될 수 있어, 컴퓨터 또는 다른 프로그램가능 데이터 처리 장치의 프로세서를 통해 실행하는 명령어들은 흐름도 및/또는 블록도 블록 또는 블록들에 지정되는 행위들을 구현하는 수단을 생성한다.
특정 실시예들에서, 이러한 컴퓨터 프로그램 명령어들은 또한 컴퓨터 또는 다른 프로그램가능 데이터 처리 장치에 특정 방식으로 동작하라고 명령할 수 있는 컴퓨터 판독가능 메모리(19)에 저장될 수 있어, 컴퓨터 판독가능 메모리에 저장되는 명령어들은 흐름도 및/또는 블록도 블록 또는 블록들에 지정되는 행위들을 구현하는 명령어 수단을 포함하는 제조 물품을 생성한다. 컴퓨터 프로그램 명령어들은 또한 일련의 동작들이 컴퓨터 또는 다른 프로그램가능 장치 상에 수행되어 컴퓨터 구현 프로세스를 생성하게 하기 위해 컴퓨터 또는 다른 프로그램가능 데이터 처리 장치로 로딩될 수 있어 컴퓨터 또는 다른 프로그램가능 장치 상에서 실행하는 명령어들은 흐름도 및/또는 블록도 블록 또는 블록들에 지정되는 행위들을 구현하는 단계들을 제공한다.
공급 제어 블록(22)은 배터리(21)에 전기적으로 연결될 수 있고, 공급 제어 블록(22)은 예를 들어 증폭되는 RF 신호의 포락선에 기초하여 전력 증폭기들(17)에 제공되는 전압을 변경하도록 구성될 수 있다. 배터리(21)는 예를 들어 리튬 이온 배터리를 포함하는, 무선 디바이스(11)에서의 사용을 위한 임의의 적절한 배터리일 수 있다. 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 전력 증폭기들에 제공되는 전력 증폭기 공급 전압의 전압 레벨을 제어함으로써, 배터리(21)의 전력 소비가 감소될 수 있는 것에 의해, 무선 디바이스(11)의 성능을 개선한다. 도 2에 예시된 바와 같이, 포락선 신호는 송수신기(13)로부터 공급 제어 블록(22)으로 제공될 수 있다. 그러나, 포락선은 다른 방식들로 결정될 수 있다. 예를 들어, 포락선 또는 다른 타입의 공급 제어 신호는 RF 신호를 처리함으로써(예를 들어, 임의의 적절한 포락선 검출기를 사용하여 포락선을 검출함으로써) 결정될 수 있다.
전력 증폭기의 전력 소비를 감소시키는 하나의 기술은 포락선 추적(ET), 전력 증폭기의 전력 공급의 전압 레벨은 RF 신호의 포락선에 관해 변경된다. 예를 들어, RF 신호의 포락선이 증가할 때, 전력 증폭기의 전력 공급의 전압 레벨이 증가될 수 있다. 마찬가지로, RF 신호의 포락선이 감소할 때, 전력 증폭기의 전력 공급의 전압 레벨은 전력 소비를 축소하기 위해 감소될 수 있다. 다른 형태의 전력 추적은 포락선 추적과 유사한, 전력 증폭기(17)의 전력 공급의 전압 레벨이 포락선에 관해 변경되는 평균 전력 추적(APT)이다. 그러나, APT 동작 모드에서, 전력 공급은 포락선의 평균 레벨에 기초한 2개 이상의 별개 값들 사이에서 변경된다. 예를 들어, 전력 레벨은 슬롯별로 변경될 수 있으며, 각각의 슬롯은 상이한 전력 제어 레벨에 대응한다. 이것은 ET 추적보다 더 높은 레벨들에서 더 적은 전력 절약들을 야기하는 동안에 낮은 전력으로 효율을 개선할 수 있다. 전력 공급 제어의 다른 모드는 고정 공급 또는 직접적인 배터리 연결이며, 전력 증폭기(17)에의 전력 공급은 고정량으로, RF 신호의 포락선의 최대 레벨로 또는 최대 레보다 높게 유지된다. 예시적 고정 전력 공급, 평균 전력 추적, 및 포락선 추적 동작들 동안에 발생되는 예시적 전력 및 신호 파형들은 각각 도 8a, 도 8b, 및 도 8c에 도시된다.
도 3은 전력 증폭기 시스템(26)의 일 예의 개략 블록도이다. 예를 들어, 전력 증폭기 시스템(26)은 무선 디바이스(11)에 통합될 수 있다. 예시된 전력 증폭기 시스템(26)은 RF 프런트 엔드(12), 안테나(14), 배터리(21), 공급 제어 드라이버(30), 전력 증폭기(17), 및 송수신기(13)를 포함한다. 예시된 송수신기(13)는 기저대역 프로세서(34), 공급 성형 블록 또는 회로(35), 지연 구성요소(33), 디지털-아날로그 컨버터(digital-to-analog converter)(DAC)(36), 직각(I/Q) 변조기(37), 혼합기(38), 및 아날로그-디지털 컨버터(analog-to-digital converter)(ADC)(39)를 포함한다. 공급 성형 블록(35), 지연 구성요소(33), DAC(36), 및 공급 제어 드라이버(30)는 공급 성형 브랜치(48)를 함께 형성한다.
기저대역 프로세서(34)는 사인파의 신호 성분들 또는 원하는 진폭, 주파수, 및 위상의 신호에 대응하는 I 신호 및 Q 신호를 발생시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, I 신호는 사인파의 동상 성분을 표현하기 위해 사용될 수 있고 Q 신호는 사인파의 등가 표현일 수 있는, 사인파의 직각 성분을 표현하기 위해 사용될 수 있다. 특정 구현들에서, I 및 Q 신호들은 디지털 포맷으로 I/Q 변조기(37)에 제공될 수 있다. 기저대역 프로세서(34)는 기저대역 신호를 처리하도록 구성되는 임의의 적절한 프로세서일 수 있다. 예를 들어, 기저대역 프로세서(34)는 디지털 신호 프로세서, 마이크로프로세서, 프로그램가능 코어, 또는 그것의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 더욱이, 일부 구현들에서, 2개 이상의 기저대역 프로세서들(34)은 전력 증폭기 시스템(26)에 포함될 수 있다.
I/Q 변조기(37)는 RF 신호를 발생시키기 위해 기저대역 프로세서(34)로부터 I 및 Q 신호들을 수신하고 I 및 Q 신호들을 처리하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, I/Q 변조기(37)는 I 및 Q 신호들을 아날로그 포맷으로 변환하도록 구성되는 DAC들, I 및 Q 신호들을 무선 주파수로 업컨버트하는 혼합기들, 및 업컨버트된 I 및 Q 신호들을 전력 증폭기(17)에 의한 증폭에 적절한 RF 신호로 조합하는 신호 결합기를 포함할 수 있다. 특정 구현들에서, I/Q 변조기(37)는 그 안에서 처리되는 신호들의 주파수 성분을 필터링하도록 구성되는 하나 이상의 필터들을 포함할 수 있다.
공급 성형 블록(35)은 실시예에 따라, I 및 Q 신호들과 연관되는 포락선 또는 진폭 신호를 성형된 전력 공급 제어 신호, 예컨대 평균 전력 추적(APT) 신호 또는 포락선 추적(ET) 신호로 변환하기 위해 사용될 수 있다. 기저대역 프로세서(34)로부터 포락선 신호를 성형하는 것은 전력 증폭기 시스템(26)의 성능을 증대시키는 것을 원조할 수 있다. 특정 구현들에서, 예컨대 공급 성형 블록이 포락선 추적 기능을 구현하도록 구성되는 경우에, 공급 성형 블록(35)은 디지털 성형된 포락선 신호를 발생시키도록 구성되는 디지털 회로이고, DAC(36)는 디지털 성형된 포락선 신호를 공급 제어 드라이버(30)에 의한 사용에 적절한 아날로그 성형된 포락선 신호로 변환하기 위해 사용된다. 그러나, 다른 구현들에서, DAC(36)는 포락선 신호의 추가 처리에서 공급 제어 드라이버(30)를 원조하기 위해 공급 제어 드라이버(30)에 디지털 포락선 신호를 제공하는 것에 유리하게 생략될 수 있다.
공급 제어 드라이버(30)는 송수신기(13)로부터 공급 제어 신호(예를 들어, 아날로그 성형된 포락선 신호 또는 APT 신호)를 수신하고 배터리(21)로부터 배터리 전압(VBATT)을 수신할 수 있고, 송신 신호에 관해 변경되는 전력 증폭기(17)에 대한 전력 증폭기 공급 전압(VCC _PA)을 발생시키기 위해 공급 제어 신호를 사용할 수 있다. 전력 증폭기(17)는 송수신기(13)의 I/Q 변조기(37)로부터 RF 송신 신호를 수신할 수 있고, 증폭된 RF 신호를 RF 프런트 엔드(12)를 통해 안테나(14)에 제공할 수 있다. 다른 경우들에서, 고정 전력 증폭기 공급 전압(VCC _PA)은 전력 증폭기(17)에 제공된다. 일부 그러한 실시예들에서, 공급 성형 블록(35), DAC(36), 및 공급 제어 드라이버(30) 중 하나 이상이 포함되지 않을 수 있다. 전력 증폭기 공급 전압(VCC _PA) 및 대응 RF 송신 신호들의 예시적 파형들은 각각 고정 공급, APT, 및 ET 전력 공급 제어 동작들을 위해 도 8a, 도 8b, 및 도 8c에 도시된다. 일부 실시예들에서, 전력 증폭기 시스템(26)은 2개 이상의 공급 제어 기술들을 수행할 수 있다. 예를 들어, 전력 증폭기 시스템(26)은 ET, APT, 및 고정 전력 공급 제어 모드들 중 2개 이상에 대한 선택을 (예를 들어, 펌웨어 프로그래밍 또는 다른 적절한 메커니즘을 통해) 허용한다. 그러한 경우들에서, 기저대역 프로세서 또는 다른 적절한 컨트롤러 또는 프로세서는 공급 성형 블록(35)에 적절한 선택 모드에 진입하도록 명령할 수 있다.
지연 구성요소(33)는 공급 제어 경로에서 선택가능 지연을 구현한다. 더 상세히 설명되는 바와 같이, 이것은 신호 저하의 비선형성들 및/또는 다른 잠재적 소소들을 보상하는 일부 경우들에 유용할 수 있다. 예시된 지연 구성요소는 송수신기(13)의 일부로 디지털 도메인에 도시되고, FIFO 또는 다른 타입의 메모리 기반 지연 요소를 포함할 수 있다. 그러나, 지연 구성요소(33)는 예를 들어 임의의 적절한 방식으로 구현될 수 있고, 다른 실시예들에서 공급 성형 블록(35)의 일부로 통합될 수 있거나, DAC(36) 뒤에 아날로그 도메인으로 구현될 수 있다.
RF 프런트 엔드(12)는 전력 증폭기(17)의 출력을 수신하고, 하나 이상의 듀플렉서들, 스위치들(예를 들어, 안테나 스위치 모듈로 형성됨), 방향성 커플러들 등을 포함하는 다양한 구성요소들을 포함할 수 있다. 호환성 RF 프런트 엔드들의 상세한 예들은 도 4a 및 도 4b에 대해 도시되고 아래에 설명된다.
RF 프런트 엔드(12) 내의 방향성 커플러(도시되지 않음)는 감지된 출력 신호를 혼합기(38)에 제공할 수 있는 이중 방향성 커플러 또는 다른 적절한 커플러 또는 다른 디바이스일 수 있다. 예시된 실시예를 포함하는 특정 실시예들에 따르면, 방향성 커플러는 입사 및 반사 신호들(예를 들어, 순방향 및 역방향 전력) 둘 다를 혼합기(38)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 방향성 커플러는 적어도 4개의 포트를 가질 수 있으며, 이 포트들은 전력 증폭기(17)에 의해 발생되는 신호들을 수신하도록 구성되는 입력 포트, 안테나(14)에 결합되는 출력 포트, 순방향 전력을 혼합기(38)에 제공하도록 구성되는 제1 측정 포트, 및 역방향 전력을 혼합기(38)에 제공하도록 구성되는 제2 측정 포트를 포함할 수 있다.
혼합기(38)는 감지된 출력 신호의 주파수 스펙트럼을 다운시프트하기 위해 감지된 출력 신호에 제어된 주파수의 참조 신호(도 3에 예시되지 않음)를 곱할 수 있다. 다운시프트된 신호는 ADC(39)에 제공될 수 있으며, ADC(39)는 다운시프트된 신호를 기저대역 프로세서(34)에 의한 처리에 적절한 디지털 포맷의 피드백 신호(47)로 변환할 수 있다. 더 상세히 논의되는 바와 같이, 전력 증폭기(17)의 출력과 기저대역 프로세서(34)의 입력 사이에 피드백 경로를 포함함으로써, 기저대역 프로세서(34)는 전력 증폭기 시스템(26)의 동작을 최적화하기 위해 I 및 Q 신호들 및/또는 I 및 Q 신호들과 연관되는 전력 제어 신호를 동적으로 조정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 이러한 방식으로 전력 증폭기 시스템(26)을 구성하는 것은 전력 증폭기(32)의 전력 부가 효율(power added efficiency)(PAE) 및/또는 선형성을 제어하는 것을 원조할 수 있다. 혼합기(38), ADC(39) 및/또는 다른 적절한 구성부분은 일부 실시예들에서 일반적으로 직각(I/Q) 복조 기능을 수행할 수 있다.
전력 증폭기 시스템(26)이 단일 전력 증폭기를 포함하는 것으로 예시되지만, 본원에서의 교시들은 예를 들어 다중 모드 및/또는 다중 모드 전력 증폭기 시스템들을 포함하는, 다수의 전력 증폭기들을 포함하는 전력 증폭기 시스템들에 적용가능하다.
부가적으로, 도 3이 송수신기의 특정 구성을 예시하지만, 예를 들어 송수신기(13)가 더 많거나 더 적은 구성요소들 및/또는 상이한 배열의 구성요소들을 포함하는 구성들을 포함하는 다른 구성들이 가능하다.
도시된 바와 같이, 기저대역 프로세서(34)는 디지털 전치 왜곡(DPD) 테이블(40), 등화기 테이블(41), 및 복소 임피던스 검출기(44)를 포함할 수 있다. DPT 테이블(40)은 기저대역 프로세서(34)에 의해 액세스가능한 송수신기(34)의 비휘발성 메모리(예를 들어, 플래시 메모리, 판독 전용 메모리(read only memory)(ROM) 등)에 저장될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 기저대역 프로세서(34)는 전력 증폭기(17)를 선형화하는 것을 원조하기 위해 DPD 테이블(40) 내의 엔트리들에 액세스한다. 예를 들어, 기저대역 프로세서(34)는 감지된 피드백 신호(47)에 기초하여 DPD 테이블(40) 내의 적절한 엔트리들을 선택하고, 송신 신호를 I/Q 변조기(37)에 출력하기 전에, 송신 신호를 적절히 조정한다. 예를 들어, DPD는 예를 들어 신호 성상도 왜곡 및/또는 신호 스펙트럼 확산을 포함하는, 전력 증폭기(17)의 특정 비선형 효과들을 보상하기 위해 사용될 수 있다. 예시된 실시예를 포함하는 특정 실시예들에 따르면, DPD 테이블(40)은 메모리리스 DPD를 구현하며, 예를 들어 DPD 정정된 송신 신호의 전류 출력은 전류 입력에만 의존한다.
RF 프런트 엔드를 사전 특성화함으로써 획득되는 값들을 갖는 룩업 테이블을 사용하는 등화의 개요
특정 인자들은 DPD 테이블(40)을 통해 전적으로 메모리리스 DPD를 사용하는 것을 처리하기 어려운 메모리 효과들, 예컨대 전력 증폭기(17)에 의해 보여지는 나쁜 임피던스 매칭과 조합되는 RF 프런트 엔드(12)의 듀플렉서에 내재하는 그룹 지연에 기여할 수 있다. 비선형성들 또는 다른 신호 저하에 기여하는 그러한 메모리 효과들 및/또는 다른 인자들을 보상하기 위해, 전력 증폭기 시스템(26)은 등화기 테이블(41)을 이용할 수 있다. 등화기 테이블(41)은 비휘발성 메모리(예를 들어, 플래시 메모리, 판독 전용 메모리(ROM) 등)에 저장될 수 있으며, 비휘발성 메모리는 실시예에 따라, DPD 테이블(40)이 저장되는 동일한 메모리, 또는 상이한 메모리일 수 있다. DPD 테이블(40) 및 등화기 테이블(41)이 도해의 목적들을 위해 기저대역 프로세서(34) 내에 상주하는 것으로 도시되지만, 테이블들을 포함하는 메모리 디바이스들은 송수신기(13) 상의 임의의 적절한 위치에 상주하거나, 무선 디바이스(11)의 다른 곳에 상주할 수 있다.
등화기 테이블(41)은 특성화 위상 동안에 파퓰레이션되며, 특성화 위상은 제조의 지점에서 수행될 수 있으며, 예를 들어 전력 증폭기 시스템(26)은 선택 입력 조건들 하에 특성화된다. 특성화 동안에, 전력 증폭기 시스템(26)은 선택 복소 임피던스 지점들에서 특성화될 수 있으며, 특정 변수들은 각각의 복소 임피던스 지점에 기록된다. 예를 들어, 프로그램가능 안테나 동조기는 원하는 복소 임피던스 지점들을 설정하기 위해 특성화 동안에 전력 증폭기 시스템(26)에 연결될 수 있다. 시스템은 다른 적절한 파라미터들에 걸쳐 부가적으로 특성화될 수 있다. 일 예로서, 일부 실시예들에서, 변수들은 상이한 채널들 및 대역들에 걸쳐 부가적으로 기록되며, 그것은 다른 이득들 중에서, 송신 채널에 걸친 듀플렉서 리플에 대한 전력 증폭기 시스템(26)의 적응(예를 들어, DPT 테이블(40)의 적응)을 허용하여 일부 메모리 효과들을 처리할 수 있다. 이중 방향성 커플러 또는 다른 적절한 구성요소는 각각의 설정점(예를 들어, 위상, VSWR, 채널, 및 대역의 각각의 특성화된 조합)에서 전력 증폭기 시스템(26)의 거동을 캡처하기 위해 사용될 수 있다. 기록된 변수들 각각은 대응하는 특성화 설정점 값들과 함께 테이블에 저장될 수 있다.
각각의 설정점에 대한 특성화 정보를 형성하는 기록된 변수들은 (1) 전력 증폭기(17)에 전달되는 RF 신호와 공급 제어 브랜치(48)를 통과하는 공급 성형 신호 사이의 원하는(예를 들어, 최적) 상대적 지연; (2) 전력 증폭기(17)가 피크 포락선 전력 동안에 동작하고 있는 압축의 정도에 대응할 수 있는, 전력 증폭기(17)의 압축 레벨; 및 (3) 최대 포락선 전력 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 도 6a 내지 도 6b는 전력 증폭기 시스템의 실시예들을 특성화하는 기록된 변수들을 포함하는 테이블들의 부분들(600, 650)의 예들을 제공한다. 그러한 테이블들은 예를 들어 등화기 테이블(41)의 일부를 형성하거나 일부를 발생시키기 위해 사용될 수 있다. 특성화 프로세스는 본원에서, 예를 들어 도 4a, 도 4b, 도 5, 및 도 6a 내지 도 6b에 대해 더 상세히 설명될 것이다.
동작 동안, 복소 임피던스(예를 들어, VSWR 및/또는 위상)는 임피던스 검출기(44)로 검출된다. 임피던스 검출기(44)는 임의의 적절한 방식으로 구현될 수 있고, 디지털 또는 아날로그 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 임피던스 검출기(44)의 일부 또는 전부는 도시된 바와 같이 기저대역 프로세서(34) 내에 구현될 수 있다. 다른 실시예들에서, 임피던스 검출기의 일부 또는 전부는 기저대역 프로세서(34) 외부의 피드백 경로에 상주한다. 복소 임피던스를 검출하는 호환성 구성요소들의 일부 예들은 발명의 명칭이 "Integrated VSWR Detector for Monolithic Microwave Integrated Circuits"인 미국 특허 번호 8,723,531에 제공되며, 미국 특허는 본원에 참조로 포함된다. 복소 임피던스를 결정하는 프로세스의 일 실시예는 도 9에 대해 도시되고 설명된다.
도시된 바와 같이, 등화기 테이블(41)은 tx 테이블(42) 및 공급 제어 테이블(43) 중 하나 또는 둘 다를 포함할 수 있다. tx 테이블(42)은 미스매치, 비선형성 등을 설명하기 위해 DPD 테이블(40)을 보상하도록 사용될 수 있는 반면에, 공급 제어 테이블(43)은 예를 들어 RF 송신 신호(49)와 공급 성형 신호 사이의 원하는 상대적 지연에 기초하여 공급 제어 브랜치(48)의 지연 구성요소(33)의 지연을 제어하기 위해 사용될 수 있다.
tx 테이블(42)로부터 tx 신호(49)로 연장되는 파선에 의해 표현되는 바와 같이, tx 테이블(42)은 DPT 테이블(40)을 보상하는 대신에 또는 보상하는 것에 더하여 tx 신호(49)를 직접 보상하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 일부 경우들에서, 전력 증폭기 시스템(26)은 DPD가 턴 오프되는 모드에 배치될 수 있고, tx 테이블(42)은 tx 신호(49)를 보상하기 위해 사용된다. 일 예로서, DPD 및 포락선 추적은 특정 송신 전력 레벨(예를 들어, 100 밀리와트)이 도달될 때까지 디스에이블되며, 그 지점에서 포락선 추적 및 DPD를 턴 온하는 것은 더 많은 에너지 비효율적이다. 더욱이, 일부 경우들에서, tx 테이블(42) 및 공급 제어 테이블(43) 중 하나만이 임의의 주어진 시간에 이용된다. 예를 들어, 공급 제어 테이블(43)은 일부 실시예들에서 전력 증폭기 시스템(26)이 포락선 추적 모드에 배치될 때에만 이용되고, 전력 증폭기 시스템(26)이 포락선 추적 모드에 있지 않는 동안에(예를 들어, APT 또는 고정 공급 모드들에 있는 동안에), tx 테이블(42)만이 이용된다. 일부 실시예들에서, 등화기 테이블(41)은 tx 테이블(42) 및 공급 제어 테이블(43) 중 하나만을 포함한다. 더욱이, 등화기 테이블(41)에 포함되는 정보는 여러 가지 상이한 방식들로 조직화될 수 있다. 예를 들어, 개별 테이블들로 도시되지만, tx 테이블(42) 및 공급 제어 테이블(43)은 단일 테이블로 조합될 수 있거나, 다른 실시예들에서, 등화기 테이블(41)에서 제공되는 정보는 DPD 테이블(40)과 함께 조합된다.
광대역 신호들 예컨대 50 자원 블록(resource block)(RB) LTE 신호들에 대해, 메모리 효과들은 RB 주파수 스팬에 걸친 부하선 및 지연 변화들로 인해 특별히 중요한 문제가 될 수 있다. 2:1 이상의 VSWR에서, 메모리리스 DPD 테이블(40)은 채널에 걸쳐 AM-AM/AM-PM 응답 변화를 처리하기에 불충분할 수 있다. 그러한 경우들에서, 기저대역 송신 신호(예를 들어, I/Q 신호)의 등화는 예를 들어 등화기 테이블(41)을 사용하여 적절해질 수 있으며, 그것은 메모리 계수들로 DPD 테이블(41)을 증대시킬 수 있다. 등화기 테이블(41)의 사용은 전력 증폭기(17)의 압축 레벨을 동등하게 하고 및/또는 대역에 걸쳐 전력 증폭기(17)의 원하는(예를 들어, 최적) 지연을 달성하는 등화기 기능을 구현할 수 있다. 따라서, 채널들에 걸쳐 추출되는 상기 설명된 변수들을 포함할 수 있는 등화기 테이블(41)은 큰 RB 신호(예를 들어, 50 또는 100 RB 또는 업링크 CA 40 메가헤르츠 폭)에 등화기 기능을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 특정 실시예들에 따르면, 등화는 다양한 특성화된 조건들(예를 들어, 특성화된 VSWR 조건들) 하의 작업에 DPD를 적응시킬 뿐만 아니라 메모리 효과 보상을 메모리리스 DPD에 추가하는 이중 역할을 제공할 수 있다. 설명되는 바와 같이, 등화기 기능은 2개의 경로를 가질 수 있으며, 하나는 예를 들어 TX 테이블(42)의 사용을 통해 RF 송신 신호(49)를 위한 것이고, 하나는 (예를 들어, 공급 제어 테이블(43)의 사용을 통해) 예를 들어 포락선 추적기일 수 있는 공급 제어 경로(48)를 위한 것이다.
일부 구현들에 따르면, 등화 테이블(41)은 RF 송신 신호(49)에만 적용되는, 각각의 개별 RB에 대한 개별 이득 및 지연들을 포함하고, 공급 제어 경로(48)에 대한 개별 등화가 없다. 다른 실시예에서, 등화 테이블(41)은 2개의 개별 경로들을 통해 불완전한(truncated) 볼테라 시리즈에 접근하는 기능을 구현한다: 하나는 RF 송신 신호(49)를 위한 것이고 하나는 포락선 추적기 경로(48)를 위한 것이다. 그러한 구현은 유한 임펄스 응답(Finite Impulse Response)(FIR) 필터 그 다음에 비선형 룩업 테이블 그 다음에 다른 FIR로 구성될 수 있다. 하나의 블록은 RF 신호에 적용되는 반면에 다른 블록은 변조기 신호에 적용된다. 비선형 룩업 테이블들뿐만 아니라 FIR 계수들은 등화 테이블 및 공칭 조건 메모리리스 DPD 테이블로부터 유도된다.
예시적 프런트 엔드 모듈들
도 4a 및 도 4b는 예시적 프런트 엔드 모듈들(45)을 도시하며, 그 중 어느 하나는 도 1 내지 도 3에 도시된 시스템들과 호환가능하고 시스템들로 통합될 수 있다. 도 4a 및 도 4b 둘 다를 참조하면, 예시된 프런트 엔드 모듈들(45)은 입력 스위치(55), 한 세트의 전력 증폭기들(17), 한 세트의 듀플렉서들(50), 안테나 스위치 모듈(51), 이중 방향성 커플러(52), 및 측정 스위치(53)를 포함한다. 도 4b에 도시된 프런트 엔드 모듈(45)은 또한 통합된 안테나 동조기(54)를 포함한다.
입력 스위치(55)는 상이한 전력 증폭기들(17)과 대응 듀플렉서들(50) 사이에서 변조된 RF 송신 신호를 스위칭한다. 스위칭 인 전력 증폭기(switched-in power amplifier)(17)는 수신된 신호를 증폭하고 증폭된 신호를 듀플렉서(50)에 전송한다. 듀플렉서(50)는 송신된 신호를 안테나 스위치 모듈(51)에 전송하도록 구성된다. 단순화를 위해, 송신 경로만이 도 4a 내지 도 4b에 도시된다. 그러나, 듀플렉서(50)는 송수신기(13)와 안테나(14) 사이의 양방향 통신을 허용하도록 구성된다는 점이 이해될 것이다. 예를 들어, 듀플렉서(50)는 안테나 스위치 모듈(51)로부터 수신 신호를 수락하고 전달을 위한 수신된 신호를 송수신기(13)에 전송하도록 부가적으로 구성될 수 있다. 듀플렉서(50)는 필터링 또는 다른 적절한 기능성을 부가적으로 구현할 수 있다. 예를 들어, 듀플렉서(50)는 수신 주파수에서의 송신기 잡음의 거부, 수신 둔감화를 방지하는 분리 등을 제공할 수 있다.
안테나 스위치 모듈(51)은 안테나(14)를 선택된 송신 또는 수신 경로에 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 따라서, 안테나 스위치 모듈(51)은 프런트 엔드 모듈(45)의 동작과 연관되는 다수의 스위칭 기능성들을 제공할 수 있다. 특정 실시예들에서, 안테나 스위치 모듈(51)은 예를 들어 상이한 대역들 사이의 스위칭, 상이한 전력 모드들 사이의 스위칭, 송신 및 수신 모드들 사이의 스위칭, 또는 그것의 일부 조합과 연관되는 기능성들을 제공하도록 구성되는 다수의 스위치들을 포함할 수 있다. 안테나 스위치 모듈(51)은 또한 신호들의 필터링 및/또는 듀플렉싱을 포함하는, 부가 기능성을 제공하도록 구성될 수 있다.
예시된 실시예는 감지된 출력 신호를 측정 스위치(53)에 제공할 수 있는 이중 방향성 커플러(52)를 포함한다. 측정 스위치(53)는 예를 들어 단극 쌍투형(single pole, double throw)(SPDT) 스위치일 수 있다. 예시된 실시예를 포함하는 특정 실시예들에 따르면, 방향성 커플러는 송신 경로에 입사 및 반사 신호들(예를 들어, 순방향 및 역방향 전력) 둘 다의 측도(measure)를 제공할 수 있다. 예를 들어, 이중 방향성 커플러(52)는 적어도 4개의 포트를 가질 수 있으며, 4개의 포트는 전력 증폭기(17)에 의해 발생되는 신호들을 수신하도록 구성되는 입력 포트, 안테나(14)에 결합되는 출력 포트, 순방향 전력을 측정 스위치(53)에 제공하도록 구성되는 제1 측정 포트, 및 역방향 전력을 측정 스위치(53)에 제공하도록 구성되는 제2 측정 포트를 포함할 수 있다. 예시된 실시예가 이중 방향성 커플러(53)를 포함하지만, 디바이스들의 다른 타입들 또는 디바이스들의 조합들은 다른 실시예들에 사용될 수 있다. 일반적으로, 송신 경로에서 입사 및 반사 신호들(예를 들어, 순방향 및 역방향 전력) 둘 다를 검출할 수 있는 임의의 디바이스가 사용될 수 있다. 이중 방향성 커플러(52)는 전달을 위한 송신 신호를 안테나에 출력하고 순방향 및 역방향 전력 신호들을 측정 스위치(53)에 출력한다. 측정 스위치(53)는 2개의 포트 사이를(예를 들어, 검출된 순방향 및 역방향 전력 신호들 사이를) 스위칭하고, 전달을 위한 스위칭된 출력을 임피던스 검출기에 전송한다.
도 4b에 도시된 프런트 엔드 모듈(45)과 대조적으로, 도 4a에 도시된 프런트 엔드 모듈(45)은 프로그램가능 안테나 동조기를 포함하지 않는다. 그러한 실시예에서, 메모리 효과들 예컨대 미스매치로 인한 것들은 통합된 안테나 동조기의 사용 없이, 등화기 테이블(41)을 적절히 사용하여 보상될 수 있는 것에 의해, 비용 및 복잡성을 감소시키고, 또한 안테나 동조기의 통합에 의해 야기될 수 있는 손실들을 회피한다. 그러한 경우들에서, 프로그램가능 안테나 동조기는 시스템에, 예를 들어 시스템을 특성화하기 위해 이중 방향성 커플러(52)와 안테나 사이에 일시적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 안테나 동조기는 각각의 특성화 설정점에 대한 복소 임피던스 값들을 설정하기 위해 제조 동안에 사용될 수 있다. 도 4a에 도시된 구성은 적어도 6 dB의 선형성 개선을 달성하기 위해 일부 실시예들에 따른 사전 특성화된 등화기 테이블(41)과 조합하여 사용될 수 있다.
도 4b에 도시된 것과 같은 일부 다른 실시예들에서, 통합된 안테나 동조기(54)는 프런트 엔드 모듈(45) 내에 제공된다. 안테나 동조기(54)는 일부 실시예들에서 pi-네트워크 및/또는 T-네트워크를 포함하는 회로를 포함한다. 안테나 동조기(54)는 임피던스 동조를 제공하기 위해 프로그램가능할 수 있고 일부 실시예들에서 메모리 효과들을 보상하기 위해 등화기 테이블(41)과 조합하여 사용된다. 예를 들어, 프로그램가능 안테나 동조기(54)는 특정 비선형성들(예를 들어, AM-AM 및/또는 AM-PM 응답 변화, 메모리 효과들 등)의 대략적인 정정을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 안테나 동조기(54)는 임피던스 동조 기능을 제공하기 위해 조정될 수 있어, 전력 증폭기(17)는 원하는 값(예를 들어, 50 ohms)에 더 가까운 특정 임피던스를 인식하는 것에 의해, VSWR 보상을 제공한다. 등화기 테이블(41)은 다른 한편, 특정 비선형성들(예를 들어, AM-AM 및/또는 AM-PM 응답 변화, 메모리 효과들 등)을 위한 미세한 정정을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 통합된 안테나 동조기(54)를 포함하는 것은 이중 방향성 커플러(52)의 교정을 제공하는 부가 이득을 제공할 수 있다. 예를 들어, 커플러(52)의 방향성은 디임베딩(de-embedding), 선형 변환 등에 의한 교정 후에 증대되는 소프트웨어 또는 펌웨어일 수 있다. 통합된 동조기(54)는 또한 서버 미스매치 조건들 하에 개선된 성능을 제공할 수 있다.
프런트 엔드 모듈(45)의 특성화는 각 부분을 차례 차례로, 또는 교정 비용들을 감소시키기 위해, 로트 당 하나의 부분으로 또는 수개의 로트들 당 하나의 부분으로를 포함하여, 임의의 원하는 주파수로 수행될 수 있다.
프런트 엔드 모듈들을 사전 특성화하는 방법들의 예들
도 5는 프런트 엔드 모듈을 사전 특성화하는 프로세스를 도시하는 흐름도(500)이다. 프로세스(500)는 각각의 개별 특성화 상태에 대한 AM-AM 및/또는 AM-PM 응답 곡선들의 측정을 야기할 수 있다. 무선 디바이스의 하나 이상의 프로세서들 및/또는 다른 적절한 구성요소들은 프로세스의 특정 부분들을 구현할 수 있다. 예를 들어, 프로세스의 특정 부분들은 도 3 및 도 4a 내지 도 4b에 도시된 디바이스들의 특정 구성요소들을 사용하여 구현되는 것으로 도해의 목적들을 위해 설명되지만, 프로세스는 도 1의 무선 디바이스(11), 또는 임의의 다른 호환성 무선 디바이스(11)를 사용하여 구현될 수 있다.
블록(502)에서, 프로세스는 프로그램가능 안테나 동조기를 사용하여 VSWR을 현재 특성화 설정점 상태에 대한 적절한 값에 설정하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 도 6a에 도시된 예시적 부분 등화기 룩업 테이블(600)에 도시되는 제1 행(602)을 참조하면, 안테나 동조기를 사용하여, VSWR을 현재 특성화 설정점 상태에 대응하는 값(1.2)에 설정할 수 있다. 통합된 안테나 동조기(54)가 프런트 엔드 모듈(45)에 제공되는 경우에(도 4b), 통합된 동조기(54)를 사용하여 VSWR을 조정할 수 있다. 통합된 동조기가 제공되지 않는 경우에(도 4a), 안테나 동조기는 특성화의 목적들을 위해, 일시적으로 프런트 엔드 모듈(45)에 부착될 수 있다. 안테나 동조기는, 설정점에 도달할 때까지, 통합된 임피던스 검출기(44) 또는 다른 검출기를 사용하여 VSWR 지점을 감시하는 동안 조정될 수 있다.
블록(504)에서, 현재 특성화 설정점에 대응하는 다른 파라미터들은 적절한 값들에 설정된다. 예를 들어, 도 6a에 도시된 부분 룩업 테이블(600) 내의 제1 행(602)에 대응하는 예시적 설정점을 다시 참조하면, 복소 임피던스의 위상, 채널, 및 대역은 적절한 값들(0도, 20525, B5)에 설정될 수 있다. 이러한 설정점들의 일부 또는 전부는 신호 발생기 또는 다른 적절한 툴을 사용하여 테스트 입력 신호를 조정함으로써 달성될 수 있다.
블록(506)에서, 시스템은 전류 특성화 상태에서 특성화된다. 예를 들어, 프런트 엔드 모듈(45)의 거동과 연관되는 한 세트의 변수들은 506에서 기록된다. 변수들은 일반적으로 프런트 엔드 모듈(45)의 비선형성을 보상하기 위해 사용될 수 있는 임의의 적절한 변수 또는 측정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 6a에 도시된 부분 테이블(600)의 제1 행(602)을 다시 참조하면, 변수들은 그러한 예시적 실시예에서 (1) 전력 증폭기(17)에 전달되는 RF 신호와 공급 제어 브랜치(48)를 통과하는 공급 성형 신호 사이의 측정된 원하는(예를 들어, 최적) 상대적 지연(1.11 나노초[ns]); (2) 전력 증폭기(17)가 피크 포락선 전력 동안에 동작하고 있는 압축의 정도에 대응할 수 있는, 전력 증폭기(17)의 압축 레벨(2.0 dB); 및 (3) 최대 포락선 전력(29 데시벨-밀리와트[dBm])을 포함한다. 부분 룩업 테이블(650)의 다른 예를 포함하는 도 6b를 참조하면, 기록된 변수들은 또한 AM-AM 및 AM-PM 응답 곡선들을 특성화하는 AM-AM 계수들(Var B) 및 AM-PM 계수들(Var C)을 포함할 수 있다.
블록(508)에서, 변수들은 룩업 테이블(41)로 기록되거나, 다른 방법으로 비휘발성 메모리에 저장된다. 특정 구현들에서, 변수들은 (예를 들어, 등화기 테이블(41)을 형성하기 위해) 특성화 시에 송수신기(13) 내의 비휘발성 메모리로 직접 기록된다. 다른 경우들에서, 변수들은 일부 개별 저장 매체(예를 들어, 플래시 드라이브, 디스크 드라이브 등)에 기록되고, 나중의 시점에 무선 디바이스(11) 내의 기저대역 프로세서(34) 또는 다른 적절한 위치로 다운로드된다. 예를 들어, 일부 경우들에서, 프런트 엔드 모듈(12)은 무선 디바이스(11)의 어셈블리 전에 특성화되고, 기록된 값들은 기저대역 프로세서(34)에 의해 액세스가능한 비휘발성 메모리로 다운로드되거나 무선 디바이스(11)의 어셈블리의 지점 또는 그것의 일부에서 무선 디바이스(11) 내의 일부 다른 적절한 위치에 다운로드된다.
그 다음, 프로세스는 다음 특성화 설정점에 대해 반복된다. 도 6a를 다시 참조하면, 다음 설정점은 부분 테이블(600) 내의 제2 행(604)에 대응할 수 있으며, 위상 값은 45도에 설정된다.
도 6a는 위상이 다른 설정점 파라미터들(VSWR, 채널, 및 대역)을 일정하게 유지하는 동안에 증가하는 값들로 스윕되는 특성화 테이블의 일만을 도시한다. 특성화를 완료함으로써 등화 테이블(41)에서의 사용을 위한 기록된 값들의 완전한 세트를 획득하기 위해, 위상은 부가 값들을 통해(예를 들어, 360도를 통해) 스윕될 수 있고, 다른 설정점 파라미터들 각각은 또한 다른 파라미터들의 일부 또는 전부를 일정하게 유지하는 동안에 스윕될 수 있다는 점이 이해될 것이다.
도 6a 내지 도 6b에 도시된 부분 테이블들(600, 650)이 등화기 테이블(41)의 일부를 형성하는 것으로 본원에 언급되지만, 부분 테이블들(600, 650) 내의 값들은 일부 경우들에서 등화기 테이블(41)에 실제로 직접 저장되지 않는다. 그 대신에, 테이블들(600, 650)로부터의 기록된 값들은 등화기 테이블(41)에 포함되는 값들을 유도하기 위해 사용된다. 예를 들어, 도 6b의 부분 테이블(650)에 도시된 AM-AM 계수들(Var B) 및 AM-PM 계수들(Var C)은 특성화 동안에 기록되는 다른 변수들로부터 유도될 수 있다.
특정 실시예들에 따르면, 특성화 프로세스(500)의 일부 또는 전부는 DPD가 디스에이블되는 동안에 수행된다.
도 7a 및 도 7b는 프런트 엔드 모듈의 특성화 동안에 획득되는 값들을 갖는 등화기 테이블을 사용하여 프런트 엔드 모듈 동작을 보상하는 예시적 프로세스들을 도시한다. 예를 들어, 프로세스들은 도 3에 도시된 등화기 테이블(41)의 사용을 수반할 수 있으며, 등화기 테이블(41)은 도 5에 도시된 프로세스, 또는 유사한 프로세스를 사용하여 획득될 수 있다. 프로세스의 특정 부분들은 도 3의 전력 증폭기 시스템(26)의 송수신기(13) 내의 기저대역 프로세서(34)에 의해 구현되는 것으로 도해의 목적들을 위해 설명되지만, 프로세스는 임의의 다른 적절한 프로세서, 예컨대 도 3의 전력 증폭기 시스템(26)의 송수신기(13) 내의 다른 프로세서, 도 2의 무선 디바이스(11) 내의 임의의 프로세서 등에 의해 .
도 7a를 참조하면, 블록(702)에서, 기저대역 프로세서(34)는 신호 송신 동안에 임피던스 검출기(44)에 의해 감지되는 복소 임피던스 값(예를 들어, VSWR 및/또는 위상)을 수신한다.
블록(704)에서, 기저대역 프로세서(34)는 등화기 테이블(41)로부터의 적절한 기록에 액세스하기 위해 감지된 임피던스 값을 사용한다. 예를 들어, 도 6a 내지 도 6b에 도시된 부분 테이블들(600, 650)을 참조하면, VSWR은 등화기 테이블(41)을 인덱싱하기 위해 다른 특성화 설정점 파라미터들(예를 들어, 위상, 채널, 및 대역 정보)과 함께 사용될 수 있다. 위상, 채널 및 대역 정보는 무선 디바이스(11)의 현재 동작 설정들에 기초하여 기저대역 프로세서(34)에 의해 알려져 있을 수 있거나, 일부 경우들에서, 위상, 채널, 및 대역 중 하나 이상은 감지된 피드백 신호로부터 유도될 수 있다.
블록(706)에서, 기저대역 프로세서(34)는 액세스된 기록에 기초하여 정정을 적용한다. 실시예에 따라, 등화 테이블(41)로부터의 액세스된 기록은 특성화 동안에 기록되는 변수들(예를 들어, RF 대 포락선 추적기 지연, 압축 레벨, 및 Pmax) 중 하나 이상에 대한 값들을 포함할 수 있다. 그러한 경우들에서, 기저대역 프로세서(34)는 적절한 정정을 적용하기 위해 변수를 처리할 수 있다. 전력 증폭기 압축을 일 예로서 취하면, 기저대역 프로세서(34)는 원하는 압축 레벨을 달성하기 위해 입력 신호를 조정할 수 있다. 예를 들어, 2.0 dBm의 압축 레벨이 액세스된 기록에 지정되고, 전류 이득이 2.7 dBm인 것으로 결정되면, 기저대역 프로세서(34)는 입력 신호 레벨을 적절히 낮출 수 있다. 지연 오프셋 양에 대해, 기저대역 프로세서(34)는 액세스된 기록에 지정되는 지연 오프셋에 따라 지연 구성요소(33)의 프로그램가능 지연을 설정할 수 있다.
인덱싱된 기록은 일부 경우들에서 변수들로부터 유도되는 값들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기록은 DPD 테이블을 보상하기 위해 사용되는 경우에, 정정 값들은 기록된 변수들로부터 유도되고 등화기 테이블(41)에 저장될 수 있다.
도 7b는 사전 특성화 룩업 테이블을 사용하여 프런트 엔드 모듈 동작을 보상하는 다른 프로세스(750)를 도시한다. 도 7a의 프로세스(700)와 유사하게, 기저대역 프로세서(34)는 블록(752)에서 감지된 복소 임피던스 값을 수신한다.
블록(754)에서, 대략적인 동조 기능은 프런트 엔드 모듈(45) 내에 통합되는 안테나 동조기(54)를 사용하여 수행된다. 도 4b에 대해 이전에 설명된 바와 같이, 프로그램가능 안테나 동조기(54)는 감지된 미스매치를 어느 정도 보상하기 위해, 예를 들어 원하는 값에 더 가까운(예를 들어, 50 ohms에 더 가까운) 전력 증폭기(17)에 의해 보여지는 임피던스 부하를 동조하기 위해 동조될 수 있음으로써, VSWR을 감소시킨다.
블록(756)에서, 기저대역 프로세서(34)는 도 7a의 프로세스(700)의 블록(704)과 유사한, 등화기 테이블(41)로부터의 적절한 기록에 액세스하기 위해 감지된 임피던스 값을 사용한다. 블록(758)에서, 기저대역 프로세서(34)는 도 7b의 프로세스(700)의 블록(706)과 유사한 방식으로 액세스된 기록에 기초하여 미세한 동조 정정을 적용한다. 예를 들어, 미세한 동조는 안테나 동조기(54)를 사용하여 달성되는 대략적인 정정에 의해 처리되는 비교적 더 작은 크기의 비선형성들(예를 들어, 메모리 효과들)을 보상할 수 있다.
전력 증폭기 공급 모드들의 예들
도 8a 내지 도 8c는 각각 고정 공급 전압 모드, 평균 전력 추적(APT) 모드, 및 포락선 추적 모드에서 동작하는 전력 증폭기들에 대한 파형들을 도시한다.
도 8a에서, 그래프는 RF 신호(804)의 전압 및 전력 증폭기 공급 전압(802) 대 시간을 예시한다. RF 신호(804)는 신호 포락선(805)을 갖는다. 전력 증폭기의 전력 증폭기 공급 전압(802)은 RF 신호(804)의 것보다 더 큰 전압 레벨을 갖는 것이 중요할 수 있다. 예를 들어, 공급 전압을 RF 신호(804)의 것 미만의 크기를 갖는 전력 증폭기에 제공하는 것은 신호를 클립하는 것에 의해, 신호 왜곡 및/또는 다른 문제들을 생성한다. 따라서, 전력 증폭기 공급 전압(802)은 신호 포락선(805)의 것보다 더 큰 것이 중요하다. 그러나, 전력 증폭기 공급 전압(802)과 신호 포락선(805) 사이의 면적은 배터리 수명을 감소시키고 모바일 디바이스에서 발생되는 열을 증가시킬 수 있는 손실된 에너지를 표현할 수 있으므로, 전력 증폭기 공급 전압(802)과 RF 신호(804)의 신호 포락선(805) 사이의 전압의 차이를 감소시키는 것이 바람직할 수 있다.
도 8b는 RF 신호(810)의 신호 포락선(807)에 관해 변화되거나 변경되는 전력 증폭기 공급 전압(808)을 예시하는 그래프이다. 도 8b에 도시된 그래프는 전력 증폭기 동작의 평균 전력 추적(APT) 모드에 대응할 수 있다. 도 8a의 전력 증폭기 공급 전압(802)과 대조적으로, 도 4b의 전력 증폭기 공급 전압(808)은 파선들에 의해 설명되는, 상이한 시간 슬롯들 동안에 별개 전압 증가들로 변화된다. 특정 시간 슬롯 동안의 증폭기 공급 전압(808)은 예를 들어 그러한 시간 슬롯 동안의 포락선(807)의 평균 전력에 기초하여 조정될 수 있다. 예를 들어, 우측 상의 슬롯은 좌측 상의 슬롯보다 동작의 더 낮은 전력 모드에 대응할 수 있다. 특정 시간 슬롯들 동안에 공급 전압을 낮춤으로써, APT 동작은 도 8a에 도시된 고정 공급 동작과 비교하여 전력 효율을 개선할 수 있다.
도 8c에서, 그래프는 RF 신호(816)의 전압 및 전력 증폭기 공급 전압(814) 대 시간을 예시한다. 도 8c에 도시된 그래프는 전력 증폭기 동작의 포락선 추적 모드에 대응할 수 있다. 도 8a의 전력 증폭기 공급 전압(802)과 대조적으로, 도 8b의 전력 증폭기 공급 전압(814)은 신호 포락선(815)에 대해 변화되거나 변경된다. 도 8c의 전력 증폭기 공급 전압(814)과 신호 포락선(815) 사이의 면적은 도 8a의 전력 증폭기 공급 전압(802)과 신호 포락선(805) 사이의 면적 미만이고, 따라서 도 8c의 그래프는 더 큰 에너지 효율을 갖는 전력 증폭기 시스템과 연관될 수 있다. 포락선에 대한 공급 전압을 추적함으로써, 포락선 추적 동작은 도 8a에 도시된 고정 공급 동작 및 도 8b에 도시된 APT 모드 둘 다와 비교하여 전력 효율을 개선할 수 있다.
도 8a 내지 도 8c는 전력 증폭기 공급 전압 대 시간의 3개의 예를 예시하지만, 본원에서의 교시들은 전력 공급 발생의 다른 구성들에 적용가능하다. 예를 들어, 본원에서의 교시들은 공급 전압 모듈이 전력 증폭기 공급 전압의 최소 전압 레벨을 제한하는 구성들에 적용가능하다.
복소 임피던스를 결정하는 예시적 방법
도 9는 복소 임피던스를 결정하는 일 예시적 방법(900)의 흐름도를 도시한다. 결정된 임피던스는 예를 들어 등화기 테이블(41)에서 및/또는 특성화 프로세스 동안에 기록들에 액세스하기 위해 사용될 수 있다.
블록(902)에서, 방법(900)은 입사 송신 신호 경로를 샘플링하는 단계를 포함하며, 예를 들어 측정 스위치(53)는 이중 방향성 커플러(52)의 대응 포트로부터 순방향 전력 신호를 수신하도록 스위칭된다. 블록(904)에서, 방법은 기저대역 프로세서(34)로부터 이상적 I/Q 데이터를 획득하는 단계를 포함한다. 예를 들어, I/Q 데이터는 데이터 스트림이 프런트 엔드 모듈(45) 내의 미스매치들 및 다른 효과들에 영향을 받기 전에 송신된 데이터 스트림에 대응할 수 있다. 블록(906)에서, 기저대역 프로세서(34) 또는 다른 적절한 구성요소는 입사 경로에 대해 프런트 엔드 모듈(45)로부터 수신되는 이상적 I/Q 데이터 및 I/Q 데이터를 교차 상관시키고 시간 정렬시킨다. 예를 들어, 기저대역 프로세서(34)는 서브샘플 시프트 기술을 사용할 수 있다. 블록(908)에서, 기저대역 프로세서(34) 또는 다른 적절한 구성요소는 도 9의 블록(908)에 도시된 예시적 방정식에 따라 산출될 수 있는, 입사 신호와 연관되는 복소 페이저를 산출한다.
블록(910)에서, 전력 증폭기 시스템(26)은 스위치가 이중 방향성 커플러(52)의 대응 포트로부터 역방향 전력 신호로 결합되도록 측정 스위치(53)를 스위칭한다. 블록(912)에서, 반사 송신 신호 경로가 샘플링된다. 블록(914)에서, 방법은 기저대역 프로세서(34)로부터 이상적 I/Q 데이터를 획득하는 단계를 포함하며, 이상적 I/Q 데이터는 데이터 스트림이 프런트 엔드 모듈(45) 내의 미스매치들 및 다른 효과들에 영향을 받기 전에 송신된 데이터 스트림에 대응할 수 있다. 블록(916)에서, 기저대역 프로세서(34) 또는 다른 적절한 구성요소는 반사 경로에 대해 프런트 엔드 모듈(45)로부터 수신되는 이상적 I/Q 데이터 및 I/Q 데이터를 교차 상관시키고 시간 정렬시킨다. 예를 들어, 기저대역 프로세서(34)는 서브샘플 시프트 기술을 사용할 수 있다. 블록(918)에서, 기저대역 프로세서(34) 또는 다른 적절한 구성요소는 도 9의 블록(918)에 도시된 예시적 방정식에 따라 산출될 수 있는, 반사 신호와 연관되는 복소 페이저를 산출한다.
블록(920)에서, 기저대역 프로세서(34), 임피던스 검출기(44), 또는 다른 적절한 구성요소는 미가공 감마(예를 들어, 복소 임피던스)를 산출한다. 미가공 감마는 예를 들어 산출된 반사 복소 페이저를 입사 복소 페이즈로 나눔으로써 산출될 수 있다.
응용들
위에 설명된 실시예들의 일부는 모바일 전화들과 관련하여 예들을 제공했다. 그러나, 실시예들의 원리들 및 장점들은 전력 증폭기 시스템들에 대한 요구들을 갖는 임의의 다른 시스템들 또는 장치를 위해 사용될 수 있다.
그러한 전력 증폭기 시스템들은 다양한 전자 디바이스들로 구현될 수 있다. 전자 디바이스들의 예들은 소비자 전자 제품들, 소비자 전자 제품들의 부품들, 전자 테스트 장비 등을 포함할 수 있지만, 이들에 제한되지 않는다. 전자 디바이스들의 예들은 또한 메모리 칩들, 메모리 모듈들, 광 네트워크들 또는 다른 통신 네트워크들의 회로들, 및 디스크 드라이버 회로들을 포함할 수 있지만, 이들에 제한되지 않는다. 소비자 전자 제품들은 모바일 전화, 전화, 텔레비전, 컴퓨터 모니터, 컴퓨터, 핸드헬드 컴퓨터, 개인 휴대 정보 단말기(personal digital assistant)(PDA), 마이크로웨이브, 냉장고, 자동차, 스테레오 시스템, 카세트 레코더 또는 플레이어, DVD 플레이어, CD 플레이어, VCR, MP3 플레이어, 라디오, 캠코더, 카메라, 디지털 카메라, 휴대용 메모리 칩, 워셔, 드라이어, 워셔/드라이어, 복사기, 팩스기, 스캐너, 다기능 주변 디바이스, 손목 시계, 클록 등을 포함할 수 있지만, 이들에 제한되지 않는다. 게다가, 전자 디바이스들은 미완성 제품들을 포함할 수 있다.
결론
맥락이 상세한 설명 및 청구항들 전체에 걸쳐서, 달리 분명히 요구되지 않는 한, 단어들 "포함한다", "포함하는" 등은 배타적 또는 총망라의 의미와 대조적으로, 포함적 의미로; 즉, "포함하지만, 이에 제한되지 않는"의 의미로 해석되어야 한다. 단어 "결합된"은 일반적으로 본원에 사용되는 바와 같이, 직접 연결되거나, 하나 이상의 개재 요소들로서 연결될 수 있는 2개 이상의 요소를 언급한다. 마찬가지로, 단어 "연결된"은 일반적으로 본원에 사용되는 바와 같이, 직접 연결되거나, 하나 이상의 개재 요소들로서 연결되는 2개 이상의 요소를 언급한다. 부가적으로, 단어들 "본원에", "위에", "아래에", 및 유사한 의미의 단어들은 본 출원에 사용될 때, 본 출원을 전체로서 언급하고 본 출원의 임의의 특정 부분들을 언급하지 않을 것이다. 맥락이 허용되는 경우에, 단수 또는 복수를 사용하는 상기 상세한 설명에서의 단어들은 또한 각각 복수 또는 단수를 포함할 수 있다. 2개 이상의 항목들의 리스트에 관한 단어 "또는"은 단어의 이하의 해석들의 모두를 망라한다: 리스트 내의 항목들 중 어느 것, 리스트 내의 항목들의 모두, 및 리스트 내의 항목들의 임의의 조합.
더욱이, 본원에 사용되는 조건 언어, 예컨대, 다른 것들 중에서, "할 수 있다", "할 수 있었다", "일 수도 있었다", "일 수도 있다", "예컨대", "예를 들어", "와 같은" 등은 달리 구체적으로 명시되지 않는 한, 또는 사용되는 바와 같이 맥락 내에서 달리 이해되지 않는 한, 일반적으로 특정 특징들, 요소들 및/또는 상태들을 특정 실시예들은 포함하고, 다른 실시예들은 포함하지 않는 것을 시사하도록 의도된다. 따라서, 그러한 조건 언어는, 특징들, 요소들 및/또는 상태들이 하나 이상의 실시예들을 위해 임의의 방식으로 요구되는 것 또는 하나 이상의 실시예들이, 저자 입력(author input) 또는 프롬프팅을 갖거나 갖지 않고, 이러한 특징들, 요소들 및/또는 상태들이 임의의 특정 실시예에 포함되거나 수행되는지를 판단하기 위한 로직을 반드시 포함하는 것을 암시하도록 일반적으로 의도되지 않는다.
본 발명의 실시예들의 상기 상세한 설명은 총망라하도록 또는 본 발명을 위에 개시된 정확한 형태에 제한하도록 의도되지 않는다. 본 발명의 특정 실시예들, 및 본 발명에 대한 예들은 예시적 목적들을 위해 위에 설명되었지만, 다양한 등가 수정들은 관련 기술분야의 통상의 기술자들이 인식하는 바와 같이, 본 발명의 범위 내에서 가능하다. 예를 들어, 프로세스들 또는 블록들이 주어진 순서로 제시되었지만, 대안 실시예들은 상이한 순서로, 단계들을 갖는 루틴들을 수행하거나, 블록들을 갖는 시스템들을 이용할 수 있고, 일부 프로세스들 또는 블록들은 삭제, 모바일, 추가, 세분, 및/또는 수정될 수 있다. 이러한 프로세스들 또는 블록들 각각은 여러 가지 상이한 방식들로 구현될 수 있다. 또한, 프로세스들 또는 블록들이 연속적으로 수행되는 것으로 때때로 도시되지만, 이러한 프로세스들 또는 블록들은 그 대신에 병렬로 수행될 수 있거나, 상이한 시간들에 수행될 수 있다.
본원에 제공되는 본 발명의 교시들은 반드시 위에 설명된 시스템은 아닌 다른 시스템들에 적용될 수 있다. 위에 설명된 다양한 실시예들의 요소들 및 행위들은 추가 실시예들을 제공하기 위해 조합될 수 있다.
본 발명들의 특정 실시예들이 설명되었지만, 이러한 실시예들은 예로서만 제시되었고, 본 개시내용의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 실제로, 본원에 설명되는 새로운 방법들 및 시스템들은 다양한 다른 형태들로 구체화될 수 있고; 더욱이, 본원에 설명되는 방법들 및 시스템들의 형태의 다양한 생략들, 치환들 및 변경들은 본 개시내용의 사상으로부터 벗어나는 것 없이 이루어질 수 있다. 첨부 청구항들 및 그들의 균등물들은 본 개시내용의 범위 및 사상 내에 있는 바와 같이 그러한 형태들 또는 수정들을 망라하도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 전력 증폭기 시스템으로서,
    무선 주파수(RF) 송신 신호를 발생시키도록 구성되는 변조기;
    상기 RF 송신 신호를 증폭하여 증폭된 RF 송신 신호를 발생시키도록 구성되는 전력 증폭기 및 안테나와 상기 전력 증폭기 사이에 위치하는 커플러를 포함하는 프런트 엔드 모듈 - 상기 커플러는 상기 RF 송신 신호와 연관되는 순방향 및 역방향 전력 둘 다의 측도(measure)를 출력하도록 구성됨 -;
    상기 프런트 엔드 모듈의 사전 특성화(pre-characterization) 동안에 발생되는 복수의 엔트리들을 갖는 등화기 테이블(equalizer table)을 저장하는 비휘발성 메모리; 및
    (a) 상기 커플러에 의해 출력되는 순방향 및 역방향 전력으로부터 유도되는 전압 정재파 비(voltage standing wave ratio; VSWR) 측정들을 수신하고, (b) 상기 VSWR 측정들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 등화기 테이블 내의 엔트리들에 액세스하고, (c) 상기 전력 증폭기 시스템에 존재하는 하나 이상의 메모리 효과들을 보상하기 위해 상기 액세스된 엔트리들에 기초하여 상기 RF 송신 신호를 조정하도록 구성되는 프로세서
    를 포함하는 전력 증폭기 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 등화기 테이블은 상기 프런트 엔드 모듈을 원하는 VSWR 지점들에 동조(tune)하기 위해 프로그램가능 안테나 동조기(programmable antenna tuner)를 사용하여 발생된 전력 증폭기 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 프런트 엔드 모듈은 통합된 안테나 동조기를 포함하지 않는 전력 증폭기 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 프런트 엔드 모듈은 상기 안테나와 상기 커플러 사이에 위치하는 프로그램가능 안테나 동조기를 더 포함하는 전력 증폭기 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 프런트 엔드 모듈은 상기 전력 증폭기와 상기 이중 방향성 커플러 사이에 위치하고 상기 메모리 효과들 중 적어도 일부에 기여하는 하나 이상의 듀플렉서들을 더 포함하는 전력 증폭기 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 프로그램가능 안테나 동조기는 상기 전력 증폭기 시스템 내의 비선형성의 대략적인 정정(coarse correction)을 제공하기 위해 상기 전력 증폭기에 의해 보여지는 임피던스를 동조하도록 조정가능하고, 상기 액세스된 엔트리들에 기초한 상기 RF 송신 신호의 조정은 상기 전력 증폭기 시스템 내의 비선형성의 미세한 정정(fine correction)을 제공하는 전력 증폭기 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 커플러는 이중 방향성 커플러인 전력 증폭기 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 디지털 전치 왜곡(digital pre-distortion; DPD) 테이블을 더 포함하며, 상기 프로세서는 상기 등화기 테이블 내의 액세스된 엔트리들에 기초하여 상기 DPD 테이블에서 값들을 적응시킴으로써 상기 RF 송신 신호를 조정하도록 구성되는 전력 증폭기 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 성형된 포락선 신호(shaped envelope signal)에 기초하여 상기 전력 증폭기의 전압 레벨을 제어하기 위해 전력 공급 제어 신호를 상기 전력 증폭기에 제공하도록 구성되는 포락선 추적 시스템을 더 포함하며, 상기 프로세서는 상기 액세스된 등화기 테이블 엔트리들에 포함되는 지연 값들에 기초하여 상기 RF 송신 신호와 상기 공급 제어 신호 사이의 지연을 조정하도록 더 구성되는 전력 증폭기 시스템.
  10. 무선 디바이스의 프런트 엔드 모듈을 특성화(characterizing)하는 방법으로서,
    복수의 프런트 엔드 모듈 특성화 상태들 중 제1 특성화 상태와 연관되는 전압 정재파 비(VSWR) 값을 달성하기 위해 프로그램가능 안테나 동조기를 사용하여 상기 프런트 엔드 모듈의 전력 증폭기의 출력에서 임피던스 부하를 동조하는 단계;
    RF 송신 신호로 상기 프런트 엔드 모듈을 구동하는 단계 - 상기 RF 송신 신호는 상기 제1 특성화 상태와 연관되는 하나 이상의 부가 파라미터 값들에 따라 구동됨 -;
    상기 프런트 엔드 모듈이 상기 RF 송신 신호에 의해 구동되고 상기 VSWR 값들에 동조되는 동안에 상기 프런트 엔드 모듈의 거동과 연관되는 하나 이상의 변수들을 측정하는 단계; 및
    비휘발성 메모리 내의 테이블 내에 상기 제1 특성화 상태와 연관된 하나 이상의 측정된 변수들을 기록하는 단계
    를 포함하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 복수의 프런트 엔드 모듈 특성화 상태들 중 복수의 부가 특성화 상태들에 대해 사용, 구동, 측정, 및 기록을 행하는 상기 단계들을 반복하는 단계를 더 포함하는 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 프로그램가능 안테나 동조기는 상기 프런트 엔드 모듈로부터 분리되고, 상기 프런트 엔드 모듈은 안테나 동조기를 포함하지 않는 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 프로그램가능 안테나 동조기는 상기 프런트 엔드 모듈에 통합되는 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 하나 이상의 기록된 변수들은 전력 증폭기 압축을 포함하는 방법.
  15. 제10항에 있어서, 상기 하나 이상의 기록된 변수들은 최대 포락선 전력을 포함하는 방법.
  16. 제10항에 있어서, 상기 하나 이상의 기록된 변수들은 상기 전력 증폭기에 대한 전력 제어 신호와 상기 RF 송신 신호 사이의 지연을 포함하는 방법.
  17. 모바일 디바이스로서,
    무선 주파수(RF) 송신 신호를 발생시키도록 구성되는 변조기;
    상기 RF 송신 신호를 증폭하여 증폭된 RF 신호를 발생시키도록 구성되는 전력 증폭기 및 상기 증폭된 신호를 수신하도록 구성되는 커플러를 포함하는 프런트 엔드 모듈 - 상기 전력 증폭기는 전력 증폭기에 전력을 공급하기 위해 전력 증폭기 공급 전압을 수신하도록 구성되며, 상기 커플러는 상기 RF 송신 신호와 연관되는 순방향 및 역방향 전력 둘 다의 측도를 출력하도록 구성됨 -;
    상기 프런트 엔드 모듈로부터 상기 증폭된 RF 신호를 수신하도록 구성되는 안테나;
    상기 프런트 엔드 모듈의 사전 특성화 동안에 발생되는 복수의 엔트리들을 갖는 등화기 테이블을 저장하는 비휘발성 메모리; 및
    (a) 상기 커플러에 의해 출력되는 상기 순방향 및 역방향 전력으로부터 유도되는 전압 정재파 비(VSWR) 측정들을 수신하고; (b) 상기 VSWR 측정들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 등화기 테이블 내의 엔트리들에 액세스하고; (c) 전력 증폭기 시스템에 존재하는 하나 이상의 메모리 효과들을 보상하기 위해 상기 액세스된 엔트리들에 기초하여 상기 RF 송신 신호를 조정하도록 구성되는 프로세서
    를 포함하는 모바일 디바이스.
  18. 제17항에 있어서, 상기 프런트 엔드 모듈은 상기 하나 이상의 메모리 효과들 중 적어도 일부에 기여하는 하나 이상의 듀플렉서들을 더 포함하는 모바일 디바이스.
  19. 전력 증폭기 시스템으로서,
    RF 송신 신호를 증폭하여 증폭된 RF 송신 신호를 발생시키도록 구성되는 전력 증폭기, 안테나에 결합되는 프로그램가능 안테나 동조기, 및 상기 전력 증폭기와 상기 안테나 동조기 사이에 위치하는 커플러를 포함하는 프런트 엔드 모듈 - 상기 커플러는 상기 RF 신호와 연관되는 순방향 및 역방향 전력 둘 다의 측도를 출력하도록 구성되며, 상기 안테나 동조기는 상기 전력 증폭기 시스템 내의 비선형성의 대략적인 정정을 제공하기 위해 상기 전력 증폭기에 의해 보여지는 임피던스를 동조하도록 조정가능함 -;
    상기 프런트 엔드 모듈의 사전 특성화 동안에 발생되는 복수의 엔트리들을 갖는 등화기 테이블을 저장하는 비휘발성 메모리; 및
    (a) 상기 커플러에 의해 출력되는 상기 순방향 및 역방향 전력으로부터 유도되는 전압 정재파 비(VSWR) 측정들을 수신하고, (b) 상기 VSWR에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 등화기 테이블 내의 엔트리들에 액세스하고, (c) 상기 액세스된 엔트리들에 기초하여 상기 RF 송신 신호를 조정하도록 구성되는 프로세서
    를 포함하는 전력 증폭기 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 프런트 엔드 모듈은 듀플렉서를 더 포함하는 전력 증폭기 시스템.
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