KR20180048076A - 전원 변조기 및 이를 포함하는 통신 장치 - Google Patents

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Abstract

본 개시에 일 실시예에 따른 전원 변조기는 서로 다른 레벨을 갖는 다수의 전압들을 각각 출력하는 다수의 출력단들을 포함하고, 제1 포락선 신호에 대응되는 선택 제어 신호에 응답하여, 상기 다수의 전압들 중 적어도 하나를 제1 선택 공급 전압으로 선택하고, 전원 전압을 DC-DC 변환하여 상기 제1 선택 공급 전압을 생성하는 전압 생성부 및 상기 제1 포락선 신호에 대응되는 연결 제어 신호에 응답하여, 상기 다수의 출력단들 중 상기 제1 선택 공급 전압을 출력하는 출력단을 제1 전력 증폭기와 연결하는 스위치부를 포함한다.

Description

전원 변조기 및 이를 포함하는 통신 장치{Supply modulator and communication device including the same}
본 개시의 기술적 사상은 전원 변조기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서로 다른 레벨을 갖는 다수의 구동 전압들을 생성하는 전원 변조기 및 이를 포함하는 통신 장치에 관한 것이다.
스마트폰, 태블릿, IOT(Internet of Things) 기기와 같은 무선 통신 기기에서는, 고속 통신을 위해 WCDMA(3G) 및 LTE, LTE Advanced(4G) 기술을 사용하고 있다. 통신 기술이 발달할 수록 송/수신 신호의 높은 PAPR(Peak-to-Average Ratio) 및 높은 대역폭(Bandwidth)을 요구하기 때문에 송신단의 전력 증폭기의 전원이 배터리에 연결되어 있는 경우, 전력 증폭기의 효율이 낮아지게 된다. 높은 PAPR 및 높은 대역폭에서 전력증폭기의 효율을 향상시키기 위해서, 평균 전력 추적 기술(APT, Average Power Tracking)이나 포락선 추적 변조 기술(ET, Envelope Tracking)이 사용된다. 포락선 추적 변조기술을 사용하게 되면 전력 증폭기의 효율과 선형성을 향상시킬 수 있다. 이러한 평균 전력 추적 기술 및 포락선 추적 변조 기술을 지원하는 칩을 전원 변조기(SM, Supply Modulator)라 한다.
본 개시의 기술적 사상이 해결하려는 과제는 전원 변조기에 대한 회로 설계 면적을 줄이고, 전원 변조시의 전력 소모를 줄일 수 있는 전원 변조기 및 이를 포함하는 통신 장치를 제공하는 데에 있다.
본 개시에 일 실시예에 따른 전원 변조기는 서로 다른 레벨을 갖는 다수의 전압들을 각각 출력하는 다수의 출력단들을 포함하고, 제1 포락선 신호에 대응되는 선택 제어 신호에 응답하여, 상기 다수의 전압들 중 적어도 하나를 제1 선택 공급 전압으로 선택하고, 전원 전압을 DC-DC 변환하여 상기 제1 선택 공급 전압을 생성하는 전압 생성부 및 상기 제1 포락선 신호에 대응되는 연결 제어 신호에 응답하여, 상기 다수의 출력단들 중 상기 제1 선택 공급 전압을 출력하는 출력단을 제1 전력 증폭기와 연결하는 스위치부를 포함한다.
본 개시의 다른 실시예에 따른 통신 장치는 송신 신호 및 상기 송신 신호에 대응되는 포락선 신호를 생성하는 모뎀(Modem), 상기 송신 신호를 수신하여, RF 신호를 생성하는 RF 블록, 서로 다른 레벨을 갖는 다수의 전압들을 각각 생성하는 다수의 전압 생성 회로들을 구비하고, 제1 공급 전압 선택 타이밍에 상기 포락선 신호를 기반으로 상기 다수의 전압 생성 회로들 중 어느 하나를 제1 선택 전압 생성 회로로 선택하고, 상기 제1 선택 전압 회로를 이용하여, 제1 선택 공급 전압을 생성하는 전원 변조기 및 상기 제1 선택 공급 전압을 이용하여 상기 RF 신호를 증폭하여 RF 출력 신호를 생성하는 전력 증폭기를 포함한다.
본 개시의 기술적 사상에 따르면, 전원 변조기는 SIMO 컨버터 등으로 구현되어 전원 변조기의 회로 설계 면적을 줄일 수 있으며, 또한, 선택 공급 전압만을 생성함으로써, 전원 변조 동작을 수행할 때의 전력 소모를 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 통신 장치를 대략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 전원 변조기의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 3는 도 1의 전원 증폭기의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 전원 변조기를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 개시의 다른 실시예에 따른 전원 변조기를 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 전원 변조기에 포함된 SIMO 컨버터를 나타내는 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 개시의 일 실시예에 따른 도 4의 전원 변조기의 전원 변조 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따라 다수의 전력 증폭기들에 각각 선택 공급 전압을 제공하는 전원 변조기를 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 개시의 다른 실시예에 따른 도8의 전원 변조기의 전원 변조 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 다수의 전력 증폭기들에 선택 공급 전압을 제공하는 전원 변조기를 나타내는 블록도이다.
도 11은 DVS(Dynamic Voltage Scaling) 기능을 지원하는 SIMO 컨버터를 포함하는 전원 변조기를 나타내는 블록도이다.
도 12는 본 개시의 다른 실시예에 따라 전원 변조기에 포함된 DVS 기능을 지원하는 SIMO 컨버터를 나타내는 도면이다.
도 13은 도 12의 SIMO 컨버터의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 14는 본 개시의 다른 실시예에 따라 다수의 전력 증폭기들에 각각 선택 공급 전압을 제공하며, DVS 기능을 지원하는 전원 변조기를 나타내는 블록도이다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른 도 14의 전원 변조기의 전원 변조 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 다수의 전력 증폭기들에 선택 공급 전압을 제공하고 DVS 기능을 지원하는 전원 변조기를 나타내는 블록도이다.
도 17은 본 개시의 일 실시예에 따른 IoT(Internet Of Things) 기기를 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 통신 장치를 대략적으로 나타내는 블록도이다 .
도 1을 참조하면, 통신 장치(100)는 모뎀(110), 전원 변조기(Supply Modulator)(130), RF 블록(150) 및 전력 증폭기(Power Amplifier, PA)(170)를 포함할 수 있다. 모뎀(110)은 통신 장치(100)에서 송수신하는 기저 대역 신호를 처리할 수 있다. 구체적으로, 모뎀(110)은 디지털 신호를 생성하고, 생성된 디지털 신호로부터 디지털 송신 신호 및 디지털 송신 신호에 대응하는 디지털 포락선 신호를 생성할 수 있다. 이 때, 디지털 포락선 신호는 디지털 송신 신호의 진폭 성분으로부터 생성될 수 있다. 모뎀(110)은 디지털 송신 신호 및 디지털 포락선 신호에 대해 디지털/아날로그 변환을 수행하여 송신 신호(TX) 및 포락선 신호(ENB)를 각각 RF 블록(150) 및 전원 변조기(130)에 제공할 수 있다. 다만, 모뎀(110)이 전원 변조기(130)에 제공하는 포락선 신호(ENB)는 아날로그 신호에 국한되지 않으며, 디지털 신호에 해당될 수 있다.
전원 변조기(130)는 포락선 신호(ENB)를 기반으로, 전력 증폭기(170)에 제공하는 공급 전압(Vcc)의 전압 레벨을 변조할 수 있다. 구체적으로, 전원 변조기(130)는 전원 변조 컨트롤러(131), 전압 생성부(133) 및 스위치부(135)를 포함할 수 있다. 다만, 전원 변조 컨트롤러(131)는 전원 변조기(130)에 포함되는 것으로 도시되었으나, 이는 예시적 실시예에 불과한 바, 이에 국한되지 않으며, 전원 변조 컨트롤러(131)는 모뎀(110)에 포함될 수 있으며, 별도의 블록으로 구현될 수 도 있다. 본 실시예에서, 전원 변조 컨트롤러(131)는 모뎀(110)으로부터 수신한 포락선 신호(ENB)를 기반으로 변조 제어 신호(M_CS1, M_CS2)를 생성하여, 전압 생성부(133) 및 스위치부(135)에 제공할 수 있다. 일 실시예로, 전원 변조 컨트롤러(131)는 전력 증폭기(170)에 제공하는 공급 전압을 선택하는 주기, 즉 공급 전압 선택 주기마다 포락선 신호(ENB)을 기반으로 변조 제어 신호(M_CS1, M_CS2)를 생성하여, 전압 생성부(133) 및 스위치부(135)에 제공할 수 있다. 전원 변조 컨트롤러(131)는 포락선 신호(ENB)에 대응되는 아날로그 송신 신호(TX) 또는 RF 신호(RFIN)의 주파수 대역폭 크기를 기반으로 공급 전압 선택 주기를 설정할 수 있다. 예를 들면, 전원 변조 컨트롤러(131)는 포락선 신호(ENB)에 대응되는 RF 신호(RFIN)의 주파수 대역폭 크기가 클수록 공급 전압 선택 주기를 짧게 설정할 수 있다. 또한, 전원 변조 컨트롤러(131)는 포락선 신호(ENB)에 대응되는 아날로그 송신 신호(TX) 또는 RF 신호(RFIN)의 주파수 대역폭 크기를 기반으로 공급 전압 선택 주기마다 생성되는 선택 공급 전압간 최소 레벨 차이를 설정할 수 있다. 예를 들면, 전원 변조 컨트롤러(131)는 포락선 신호(ENB)에 대응되는 RF 신호(RFIN)의 주파수 대역폭 크기가 클수록 선택 공급 전압간 최소 레벨 차이를 작게 설정할 수 있다.
전압 생성부(133)는 배터리 전압(VBATT , 이하 전원 전압(VDD)이라 지칭함)을 이용하여 서로 다른 레벨을 갖는 다수의 전압들을 생성할 수 있다. 또한, 전압 생성부(133)는 전원 변조 컨트롤러(131)로부터 수신한 선택 제어 신호(M_CS1)에 응답하여, 전압 생성부(133)가 생성 가능한 다수의 전압들 중 적어도 하나를 선택 공급 전압(Vsel)으로 선택하고, 전원 전압(VDD)을 DC-DC 변환하여 선택 공급 전압(Vsel)만을 생성할 수 있다. 일 예로, 선택 제어 신호(M_CS1)에 의하여, 선택 공급 전압(Vsel)을 생성하기 위한 전압 생성부(133) 내의 회로 또는 블록만이 인에이블될 수 있다.
전원 생성부(133)는 다수의 전압들을 각각 출력하는 다수의 출력단들을 포함할 수 있으며, 다수의 출력단들은 스위치부(135)와 연결될 수 있다. 스위치부(135)는 다수의 스위치 소자들을 포함할 수 있으며, 전원 변조 컨트롤러(131)로부터 수신한 연결 제어 신호(M_CS2)에 응답하여, 전압 생성부(133)의 다수의 출력단들 중 선택 공급 전압(Vsel)을 생성하는 출력단을 전력 증폭기(170)와 스위칭 동작을 통하여 연결할 수 있다. 일 실시예로, 전원 생성부(133)는 단일 인덕터 다중 출력 변환기(Single Inductor Multiple Output converter, 이하 SIMO 컨버터로 지칭함)를 포함할 수 있으며, 다른 실시예로, 전원 생성부(133)는 다수의 전압들 각각을 생성하는 다수의 DC-DC 컨버터들을 포함할 수 있다.
RF 블록(150)은 아날로그 송신 신호(TX)를 상향 변환(up-conversion)하여 RF 신호(RFIN)를 생성할 수 있다. 전력 증폭기(170)는 선택 공급 전압(Vsel)에 의해 구동될 수 있고, RF 신호(RFIN)의 전력을 증폭하여 RF 출력 신호(RFOUT)를 생성할 수 있다. RF 출력 신호(RFOUT)는 안테나에 제공될 수 있다.
본 실시예에서, 전원 변조기(130)는 다수의 전압들 중 적어도 하나의 전압을 선택 공급 전압(Vsel)으로 선택하고, 생성한 선택 공급 전압(Vsel)을 전력 증폭기(170)에 제공함으로써, 포락선 신호(ENB)에 적응적으로 전력 증폭기(170)에 제공하는 공급 전압의 전압 레벨을 변조할 수 있다. 구체적으로, 전원 변조기(130)는 포락선 신호(ENB)의 레벨이 낮은 경우 낮은 전압을 선택 공급 전압(Vsel)으로서 전력 증폭기(170)에 공급하고, 포락선 신호(ENB)의 레벨이 높은 경우 높은 전압을 선택 공급 전압(Vsel)으로서 전력 증폭기(170)에 공급할 수 있다. 따라서, 전원 변조기(130)는 전력 소비의 효율성을 증대시킬 수 있고, 배터리의 사용 시간을 증가시킬 수 있다. 이와 같이, 포락선 신호(ENB)를 기반으로 적응적으로 공급 전압의 전압 레벨을 변조하는 기술은 포락선 추적(Envelope Tracking, ET) 기술이라고 한다.
더 나아가, 전원 변조기(130)는 포락선 신호(ENB)를 기반으로 소정의 TTI(Trasmission Time Interval)마다 포락선 신호(ENB)의 가장 높은 전압을 기준으로 공급 전압의 전압 레벨을 변조하는 평균 전력 추적(Average Power Tracking, APT) 동작을 수행할 수 있다. 전원 변조기(130)는 전원 변조기(130)를 포함하는 통신 장치에 설정된 신호 송신 전력에 기반하여 평균 전력 추적 동작 또는 포락선 추적 동작을 선택적으로 수행할 수 있다. 이하에서는, 전원 변조기(130)는 포락선 추적 동작을 수행하는 것을 중심으로 서술하나, 본 개시의 사상은 APT 추적 동작에도 적용될 수 있음은 분명하다.
본 개시에 따른 전원 변조기(130)는 SIMO 컨버터 등으로 구현되어 전원 변조기(130)의 회로 설계 면적을 줄일 수 있으며, 또한, 선택 공급 전압(Vsel)만을 생성함으로써, 전원 변조 동작을 수행할 때의 전력 소모를 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 2는 도 1의 전원 변조기의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 2를 참조하면, 전원 변조기는 포락선 신호(ENB)를 기반으로 전력 증폭기에 제공하는 공급 전압(VCC)을 서로 다른 레벨을 갖는 DC 전압들을 이용하여 변조할 수 있다. 이때, 전력 증폭기에 제공하는 공급 전압(Vcc)은 바이어스 전압이라고 지칭할 수도 있다.
도 3는 도 1의 전원 증폭기의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 3을 참조하면, 통신 장치에 대해 엔벨로프 트랙킹 기술을 적용하지 않고 전력 증폭기에 고정 전원, 예를 들어, 배터리 전압(VBATT)을 제공하는 경우, RF 출력 신호(RFOUT)와 고정 전원 사이의 전압 차이는 상대적으로 클 수 있다. 상기 전압 차이는 배터리 수명을 감소시키고, 통신 장치에서 생성되는 열을 증가시킬 수 있는 손실 에너지로 나타날 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 통신 장치는 ET 기술 또는 APT 기술을 적용하여 전력 증폭기에 가변 공급 전압(Vcc)을 제공할 수 있다. 이에 따라, RF 출력 신호(RFOUT)와 가변 공급 전압(Vcc) 사이의 전압 차이를 감소시킴으로써 에너지 낭비를 최소화하고 배터리 수명을 증가시킬 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 전원 변조기를 나타내는 블록도이다 .
도 4를 참조하면, 전원 변조기(200a)는 전원 변조 컨트롤러(210a), SIMO 컨버터(230a) 및 스위치부(250a)를 포함할 수 있다. 전원 변조 컨트롤러(210a)는 외부로부터 포락선 신호(ENB)를 수신하고, 포락선 신호(ENB)를 기반으로 선택 제어 신호(M_CS1)를 생성하여, SIMO 컨버터(230a)에 제공하고, 연결 제어 신호(M_CS2)를 생성하여 스위치부(250a)에 제공할 수 있다. 전원 변조 컨트롤러(210a)는 공급 전압 선택 주기마다 선택 제어 신호(M_CS1) 및 연결 제어 신호(M_CS2)를 생성할 수 있다.
SIMO 컨버터(230a)는 서로 다른 일정한 DC 레벨을 갖는 다수의 전압들(V1~VN)을 생성할 수 있는 다수의 전압 생성 회로들을 포함할 수 있다. SIMO 컨버터(230a)는 선택 제어 신호(M_CS1)에 응답하여 다수의 전압들(V1~VN) 중 적어도 하나를 선택 공급 전압으로 선택하고, 선택 공급 전압을 생성할 수 있다. 일 실시예로, SIMO 컨버터(230a)의 다수의 전압 생성 회로들 중 선택 제어 신호(M_CS1)에 응답하여 선택 공급 전압을 생성하는 전압 생성 회로만이 인에이블 될 수 있으며, 나머지 전압 생성 회로들은 디스에이블 될 수 있다. 다만, 이는 일 실시예로, SIMO 컨버터(230a)의 다수의 전압 생성 회로들 중 선택 제어 신호(M_CS1)에 응답하여 선택 공급 전압을 생성하는 전압 생성 회로와 다음에 선택 공급 전압을 생성할 것이 예정되어 있는 적어도 하나의 전압 생성 회로가 인에이블되어 전원 전압(VDD)을 변조하기 위해 필요한 시간을 미리 확보할 수 있다. 예를 들면, 제1 전압(V1)이 전력 증폭기(PA)에 선택 공급 전압(Vsel)으로서 공급된 후에, 바로 제2 전압(V2)이 전력 증폭기(PA)에 선택 공급 전압(Vsel)으로서 공급되는 것이 예정되어 있는 경우, 선택 제어 신호(M_CS1)에 응답하여 제1 전압(V1)을 생성하는 제1 전압 생성 회로 및 제2 전압(V2)을 생성하는 제2 전압 생성 회로가 인에이블 되고, 나머지 전압 생성 회로들을 디스에이블 될 수 있다.
스위치부(250a)는 다수의 스위치 소자들(SW1a~SWNa)을 포함할 수 있다. 스위치부(250a)의 스위치 소자들(SW1a~SWNa)은 다수의 전압들(V1~VN)을 출력하는 SIMO 컨버터(230a)의 출력단들과 각각 일대일로 연결될 수 있다. 스위치부(250a)는 연결 제어 신호(M_CS2)에 응답하여, 선택 공급 전압(Vsel)을 출력하는 SIMO 컨버터(230a)의 출력단과 전력 증폭기(PA)와 연결할 수 있다.
도 5는 본 개시의 다른 실시예에 따른 전원 변조기를 나타내는 블록도이다 .
도 5를 참조하면, 전원 변조기(200b)는 전원 변조 컨트롤러(210b), 다수의 DC-DC 컨버터들(230b) 및 스위치부(250b)를 포함할 수 있다. 도 4와 달리, 전원 변조기(200b)는 서로 다른 레벨을 갖는 전압을 생성하는 다수의 DC-DC 컨버터들(230b)을 포함할 수 있다. 이하, 도 4와 구별되는 전원 변조기(200b)의 동작을 중심으로 서술한다. 다수의 DC-DC 컨버터들(DC-DC converter1~N, 230b)은 선택 제어 신호(M_CS1)에 응답하여 다수의 전압들(V1~VN) 중 적어도 하나를 선택 공급 전압으로 선택하고, 선택 공급 전압을 생성할 수 있다. 일 실시예로, 다수의 DC-DC 컨버터들(230b) 중 선택 제어 신호(M_CS1)에 응답하여 선택 공급 전압을 생성하는 DC-DC 컨버터만 인에이블되고, 나머지 DC-DC 컨버터들은 디스에이블 될 수 있다. 예를 들어, 선택 공급 전압(Vsel)으로 제 N 전압(VN)이 선택된 때에, 선택 제어 신호(M_CS1)에 의하여 제1 내지 제N-1 DC-DC 컨버터(DC-DC converter 1~N-1)는 디스에이블되고, 제N DC-DC 컨버터(DC-DC converter N)는 인에이블될 수 있다. 일 실시예로, 각각의 DC-DC 컨버터들(DC-DC converter 1~N)은 전원 전압(VDD)과 스위치 소자를 통해 연결될 수 있으며, 선택 제어 신호(M_CS1)에 응답하여 인에이블되는 DC-DC 컨버터와 전원 전압(VDD) 사이의 스위치 소자는 온될 수 있으며, 디스에이블되는 DC-DC 컨버터와 전원 전압(VDD) 사이의 스위치 소자는 오프될 수 있다.
다른 실시예로, 다수의 DC-DC 컨버터들(230b) 중 선택 제어 신호(M_CS1)에 응답하여, 선택 공급 전압을 생성하는 DC-DC 컨버터와 다음에 선택 공급 전압을 생성할 것이 예정되어 있는 적어도 하나의 DC-DC 컨버터가 인에이블될 수 있다.
스위치부(250b)는 다수의 스위치 소자들(SW1b~SWNb)을 포함할 수 있으며, 각각의 스위치 소자들(SW1b~SWNb)은 DC-DC 컨버터들(230b)과 일대일로 연결될 수 있다. 스위치부(250b)는 연결 제어 신호(M_CS2)에 응답하여, 선택 공급 전압(Vsel)을 출력하는 DC-DC 컨버터와 전력 증폭기(PA)를 연결할 수 있다. 이하에서는, SIMO 컨버터를 포함하는 전원 변조기를 중심으로 서술하도록 한다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 전원 변조기에 포함된 SIMO 컨버터를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, SIMO 컨버터(300)는 SIMO 컨트롤러(310), 다수의 비교기들(330a~330n), 다수의 전압 생성 회로들(350a~350n), 인덕터(L) 및 스위치 소자들(SW1c, SW2c, SW3c)을 포함할 수 있다. SIMO 컨터버(300)는 서로 다른 레벨의 다수의 전압들을 생성하여, 전압 생성 회로(350a~350n)의 각각의 출력단(351a~351n)을 통해 출력할 수 있다.
각각의 전압 생성 회로(350a~350n)는 스위치 소자(SW1b~SWNb), 커패시터(C1~CN), 부하(ILOAD1~ILOADN) 및 출력단(351a~351n)을 각각 포함할 수 있다. 일 실시예로, 각각의 전압 생성 회로(350a~350n)는 서로 다른 커패시턴스를 갖는 커패시터 및 서로 다른 부하를 포함할 수 있다. 각각의 비교기들 (330a~330n)은 기준 전압(VREF1~VREFN) 및 전압 생성 회로(350a~350n)의 출력단(351a~351n)로부터 피드백 신호를 수신하여 제어 신호를 생성하고, SIMO 컨트롤러(310)에 제공할 수 있다. SIMO 컨트롤러(310)는 다수의 비교기들(330a~330n)로부터 수신한 제어 신호들을 이용하여 인덕터(L)의 일단에 연결된 스위치 소자들(SW1c, SW2c, SW3c) 및 각각의 전압 생성 회로들(350a~350n)의 스위치 소자(SW1b~SWNb)들을 제어함으로써, 도 4와 같이 서로 다른 레벨의 전압들(V1~VN)을 생성할 수 있다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 일 실시예로, 전원 변조 컨트롤러(SMC)는 포락선 신호를 기반으로 선택 제어 신호(M_CS1)를 생성하여 SIMO 컨버터(310)에 제공할 수 있다. SIMO 컨트롤러(310)는 선택 제어 신호(M_CS1)에 응답하여 다수의 전압들(V1~VN) 중 어느 하나를 선택 공급 전압으로 선택할 수 있다. 예를 들어, SIMO 컨트롤러(310)는 선택 제어 신호(M_CS1)에 응답하여 제1 전압(V1)을 선택 공급 전압으로 선택할 수 있으며, 제1 전압(V1)은 제1 전압 생성 회로(350a)로부터 생성되는 것을 가정하면, SIMO 컨트롤러(310)는 제1 전압 생성 회로(350a)를 인에이블시켜 제1 전압 생성 회로(350a)의 스위치 소자(SW1b)의 온/오프를 스위칭함으로써, 제1 전압 생성 회로(350a)가 제1 전압(V1)을 생성하도록 제어할 수 있다. 이 때, SIMO 컨트롤러(310)는 제1 전압 생성 회로(350a)를 제외한 나머지 전압 생성 회로들(350b~350n)의 스위치 소자(SW2b~SWNb)를 오프 상태로 제어하여, 나머지 전압 생성 회로들(350b~350n)이 디스에이블되도록 제어할 수 있다. 스위치부(250a)는 연결 제어 신호(M_CS2)에 응답하여, 제1 전압 생성 회로(350a)의 출력단(351a)을 전력 증폭기(PA)와 연결하여, 제1 전압(V1)을 선택 공급 전압(Vsel)으로서 전력 증폭기(PA)에 제공할 수 있다.
이와 같이, SIMO 컨버터(310)를 포함하는 전원 변조기를 통해 다수의 전압들을 생성하기 위하여 하나의 인덕터(L)만을 필요로하는 바, 전원 변조기의 회로 설계 면적이 줄어들 수 있으며, SIMO 컨버터(310)를 통하여 선택 공급 전압만을 생성하도록 제어함으로써, 전원 변조 동작시에 소모되는 전력을 줄일 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는 본 개시의 일 실시예에 따른 도 4의 전원 변조기의 전원 변조 동작을 설명하기 위한 도면이다. 이하에서, 도 4의 SIMO 컨버터(230a)는 레벨이 서로 다른 7개의 전압을 생성할 수 있는 것을 가정한다(N=7임을 가정).
도 4 및 도 7a를 참조하면, 0~t1 구간에서 전원 변조기(200a)는 제1 전압(V1)을 선택 공급 전압(Vsel)으로 전력 증폭기(PA)에 제공할 수 있다. t1~t2 구간에서 전원 변조기(200a)는 제2 전압(V2)을 선택 공급 전압(Vsel)으로 전력 증폭기(PA)에 제공할 수 있다. t2~t3 구간에서 전원 변조기(200a)는 제5 전압(V5)을 선택 공급 전압(Vsel)으로 전력 증폭기(PA)에 제공할 수 있다. t3~t4 구간에서 전원 변조기(200a)는 제7 전압(V7)을 선택 공급 전압(Vsel)으로 전력 증폭기(PA)에 제공할 수 있다. t4~t5 구간에서 전원 변조기(200a)는 제6 전압(V6)을 선택 공급 전압(Vsel)으로 전력 증폭기(PA)에 제공할 수 있다. t5~t6 구간에서 전원 변조기(200a)는 제3 전압(V3)을 선택 공급 전압(Vsel)으로 전력 증폭기(PA)에 제공할 수 있다. 각각의 구간은 동일한 길이를 가질 수 있으며, 각각의 전압(V1~V7)은 일정한 단위 레벨만큼 차이날 수 있다.
전원 변조 컨트롤러(210a)는 RF 신호(RFIN)에 대응하는 포락선 신호(ENB)를 기반으로 공급 전압 선택 주기(select period, SP) 및 선택 공급 전압(Vsel)간 최소 레벨 간격(Minimum Level Gap, MLG)을 설정할 수 있다. 일 예로, 전원 변조 컨트롤러(210a)는 RF 신호(RFIN)의 주파수 대역폭 크기가 클수록 공급 전압 선택 주기(SP)를 짧게, 최소 레벨 간격(MLG)을 작게 설정함으로써, 좀더 정교한 포락선 추적 동작을 제어할 수 있다. RF 신호(RFIN)의 주파수 대역폭 크기 관련 정보는 포락선 신호(ENB)에 포함될 수 있다. 다만, 전원 변조 컨트롤러(210a)가 공급 전압 선택 주기(SP) 및 최소 레벨 간격(MLG)을 설정하기 위해 기초하는 정보는 RF 신호(RFIN)의 주파수 대역폭 크기에 한정되지 않으며, RF 신호(RFIN)를 통해 송신하려는 데이터 양 등의 다양한 정보를 이용할 수 있다.
구체적으로, 전원 변조 컨트롤러(210a)는 전력 증폭기(PA)에 선택 공급 전압(Vsel)을 공급하는 일 구간의 길이와 대응되도록 공급 전압 선택 주기(SP)를 설정할 수 있다. 전원 변조 컨트롤러(210a)는 공급 전압 선택 주기(SP)마다 포락선 신호(ENB)를 기반으로 선택 제어 신호(M_CS1)를 생성하여 SIMO 컨버터(230a)에 제공하고, 공급 전압 선택 주기(SP)마다 포락선 신호(ENB)를 기반으로 연결 제어 신호(M_CS2)를 생성하여 스위치부(250a)에 제공할 수 있다. 또한, 전원 변조 컨트롤러(210a)는 공급 전압 선택 주기(SP)마다 생성되는 선택 공급 전압(Vsel)간 최소 레벨 간격(MLG)을 설정할 수 있다. 일 예로, 도 7a에서와 같이, 전원 변조 컨트롤러(210a)는 최소 레벨 간격(MLG)를 하나의 단위 레벨에 해당하도록 설정할 수 있다.
도 7b를 참조하면, 전원 변조 컨트롤러(210a)는 도 7a와 달리, RF 신호(RFIN)의 주파수 대역폭 크기에 따라 선택 공급 전압(Vsel)간 최소 레벨 간격(MLG')을 두개의 단위 레벨에 해당하도록 설정할 수 있다.
도 7c를 참조하면, 전원 변조 컨트롤러(210a)는 RF 신호(RFIN)의 주파수 대역폭 크기에 따라 공급 전압 선택 주기(SP')를 도 7a와 비교하여, 더 길게 설정할 수 있다. 예를 들어, 전원 변조 컨트롤러(210a)는 0~t2 구간의 길이와 대응되는 공급 전압 선택 주기(SP')를 설정할 수 있다.
이와 같이, 전원 변조 컨트롤러(210a)는 선택 공급 전압간 최소 레벨 간격 및 공급 전압 선택 주기를 다양하게 설정함으로써, 전원 변조기의 포락선 추적 동작을 다양하게 제어할 수 있다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따라 다수의 전력 증폭기들에 각각 선택 공급 전압을 제공하는 전원 변조기를 나타내는 블록도이다 .
도 8을 참조하면, 전원 변조기(400)는 전원 변조 컨트롤러(410), SIMO 컨버터(430), 제1 스위치부(450a) 및 제2 스위치부(450b)를 포함할 수 있다. 전원 변조 컨트롤러(410)는 외부로부터 제1 포락선 신호(ENB1)를 수신하고, 제1 포락선 신호(ENB1)를 기반으로 제1 선택 제어 신호(M_CS1a)를 생성하여, SIMO 컨버터(430)에 제공하고, 제1 연결 제어 신호(M_CS2a)를 생성하여 제1 스위치부(450a)에 제공할 수 있다. 이를 통해, SIMO 컨버터(430)는 제1 선택 제어 신호(M_CS1a)에 응답하여, 다수의 전압들(V1~VN) 중 적어도 하나를 제1 선택 공급 전압(Vsel1)으로 선택하고, 제1 스위칭부(450a)는 제1 연결 제어 신호(M_CS2a)를 기반으로 제1 선택 공급 전압(Vsel1)을 공급 전압(Vcc1)으로서 제1 전력 증폭기(PA#1)에 제공하도록 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 또한, 전원 변조 컨트롤러(410)는 외부로부터 제2 포락선 신호(ENB2)를 수신하고, 제2 포락선 신호(ENB2)를 기반으로 제2 선택 제어 신호(M_CS1b)를 생성하여, SIMO 컨버터(430)에 제공하고, 제 2 연결 제어 신호(M_CS2b)를 생성하여 제2 스위치부(450b)에 제공할 수 있다. 이를 통해, SIMO 컨버터(430)는 제2 선택 제어 신호(M_CS1b)에 응답하여, 다수의 전압들(V1~VN) 중 적어도 하나를 제2 선택 공급 전압(Vsel2)으로 선택하고, 제2 스위칭부(450b)는 제2 연결 제어 신호(M_CS2b)를 기반으로 제2 선택 공급 전압(Vsel2)을 공급 전압(VCC2)으로서 제2 전력 증폭기(PA#2)에 제공하도록 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따라 제1 전력 증폭기(PA#1)는 전원 변조기(400)로부터 제공받은 공급 전압(Vcc1)을 이용하여 제1 RF 신호(RFIN1)를 제1 RF 출력 신호(RFOUT1)로 증폭할 수 있다. 제2 전력 증폭기(PA#2)는 전원 변조기(400)로부터 제공받은 공급 전압(Vcc2)을 이용하여 제2 RF 신호(RFIN2)를 제2 RF 출력 신호(RFOUT2)로 증폭할 수 있다. 본 개시에 따른 통신 장치는, 제1 전력 증폭기(PA#1) 및 제2 전력 증폭기(PA#2)를 포함할 수 있고, 통신 장치는 제1 전력 증폭기(PA#1) 및 제2 전력 증폭기(PA#2)를 이용하여 캐리어 어그리게이션(Carrier Aggregation, CA) 동작을 수행할 수 있다.
이 때에, 제1 전력 증폭기(PA#1)가 수신하는 제1 RF 신호(RFIN1)의 주파수 대역폭과 제2 전력 증폭기(PA#2)에서 출력하는 제2 RF 신호(RFIN2)의 주파수 대역폭은 캐리어 어그리게이션의 동작 조건에 따라 동일하거나 상이할 수 있다. 일 실시예로, 제1 RF 신호(RFIN1)의 주파수 대역폭과 제2 RF 신호(RFIN2)의 주파수 대역폭이 상이한 때에, 전원 변조 컨트롤러(410)는 전원 변조기(400)의 제1 전력 증폭기(PA#1)에 대한 포락선 추적 동작과 제2 전력 증폭기(PA#2)에 대한 포락선 추적 동작을 다르게 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1 RF 신호(RFIN1)의 주파수 대역폭 크기가 제2 RF 신호(RFIN2)의 주파수 대역폭 크기보다 큰 때에, 전원 변조 컨트롤러(410)는 제1 전력 증폭기(PA#1)에 제공하는 제1 선택 전압 레벨(Vsel1)간 최소 레벨 간격은 제2 전력 증폭기(PA#2)에 제공하는 제2 선택 전압 레벨(Vsel2)간 최소 레벨 간격보다 작게 설정할 수 있다. 또한, 전원 변조 컨트롤러(410)는 제1 RF 신호(RFIN1)의 주파수 대역폭 및 제2 RF 신호(RFIN2)의 주파수 대역폭 중 더 큰 주파수 대역폭 신호를 기반으로 공급 전압 선택 주기를 설정할 수 있다. 전원 변조 컨트롤러(410)는 설정된 공급 전압 선택 주기마다 제1 및 제2 선택 제어 신호(M_CS1a, M_CS2a), 제1 및 제2 연결 제어 신호(M_CS2a, M_CS2b)를 생성하고, SIMO 컨버터(430) 및 스위칭부(450a, 450b)에 각각 제공할 수 있다.
도 9는 본 개시의 다른 실시예에 따른 도8의 전원 변조기의 전원 변조 동작을 설명하기 위한 도면이다. 이하에서, 도 8의 SIMO 컨버터(430)는 레벨이 서로 다른 7개의 전압을 생성할 수 있는 것을 가정한다(N=7임을 가정).
도 8 및 도 9를 참조하면, 0~t1 구간에서 전원 변조기(400)는 제1 전압(V1)을 제1 선택 공급 전압(Vsel1)으로서 제1 전력 증폭기(PA#1)에 제공하고, 제4 전압(V4)을 제2 선택 공급 전압(Vsel2)으로서 제2 전력 증폭기(PA#2)에 제공할 수 있다. 수 있다. t1~t2 구간에서 전원 변조기(400)는 제2 전압(V2)을 제1 선택 공급 전압(Vsel1)으로서 제1 전력 증폭기(PA#1)에 제공하고, 제5 전압(V5)을 제2 선택 공급 전압(Vsel2)으로서 제2 전력 증폭기(PA#2)에 제공할 수 있다. t2~t3 구간에서 전원 변조기(400)는 제5 전압(V5)을 제1 선택 공급 전압(Vsel1)으로서 제1 전력 증폭기(PA#1)에 제공하고, 제3 전압(V3)을 제2 선택 공급 전압(Vsel2)으로서 제2 전력 증폭기(PA#2)에 제공할 수 있다. t3~t4 구간에서 전원 변조기(400)는 제7 전압(V7)을 제1 선택 공급 전압(Vsel1)으로서 제1 전력 증폭기(PA#1)에 제공하고, 제1 전압(V1)을 제2 선택 공급 전압(Vsel2)으로서 제2 전력 증폭기(PA#2)에 제공할 수 있다. t4~t5 구간에서 전원 변조기(400)는 제6 전압(V6)을 제1 선택 공급 전압(Vsel1)으로서 제1 전력 증폭기(PA#1)에 제공하고, 제2 전압(V2)을 제2 선택 공급 전압(Vsel2)으로서 제2 전력 증폭기(PA#2)에 제공할 수 있다. t5~t6 구간에서 전원 변조기(400)는 제3 전압(V3)을 제1 선택 공급 전압(Vsel1)으로서 제1 전력 증폭기(PA#1)에 제공하고, 제4 전압(V4)을 제2 선택 공급 전압(Vsel2)으로서 제2 전력 증폭기(PA#2)에 제공할 수 있다. 각각의 구간은 동일한 길이를 가질 수 있으며, 각각의 전압(V1~V7)은 일정한 단위 레벨만큼 차이날 수 있다.
일 실시예에 따라, SIMO 컨버터(400)의 다수의 전압 생성 회로들 중 제1 및 제2 선택 제어 신호(M_CS1, M_CS2)에 응답하여 제1 선택 공급 전압(Vsel1) 및 제2 선택 공급 전압(Vsel2)을 생성하는 적어도 하나의 전압 생성 회로만이 인에이블 될 수 있으며, 나머지 전압 생성 회로들은 디스에이블 될 수 있다. 예를 들면, t0~t1 구간에서 제1 전압(V1)을 생성하는 전압 생성 회로와 제4 전압(V4)을 생성하는 전압 생성 회로는 제1 및 제2 선택 제어 신호(M_CS1, M_CS2)에 응답하여 인에이블 될 수 있으며, 나머지 전압 생성 회로들은 디스에이블 될 수 있다.
즉, 전원 변조 컨트롤러(410)는 SIMO 컨버터(400)의 다수의 전압 생성 회로들 중 다수의 전력 증폭기들에 제공하는 선택 공급 전압을 생성하는 전압 생성 회로들만이 인에이블되도록 제어할 수 있다. 이를 통해, 전원 변조기(400)의 포락선 추적 동작시의 전력 소모를 줄일 수 있다.
도 10은 다수의 전력 증폭기들에 선택 공급 전압을 제공하는 전원 변조기를 나타내는 블록도이다 .
도 10을 참조하면, 전원 변조기(500)는 전압 생성부(510) 및 스위치부(520)를 포함할 수 있다. 전압 생성부(510)는 전술한 바와 같이, SIMO 컨버터로 구현될 수 있고, 다수의 DC-DC 컨버터들로 구현될 수 있다. 전압 생성부(510)는 외부로부터 수신한 변조 제어 신호들(M_CS)을 기반으로, 서로 레벨이 다른 다수의 전압들 중 적어도 하나를 선택 공급 전압을 선택하고 선택 공급 전압만을 생성하여 N-level ET 기술 또는 APT 기술을 적용하여 다수의 전력 증폭기들(PA#1~PA#M)에 가변 공급 전압을 제공할 수 있다.
도 11은 DVS (Dynamic Voltage Scaling) 기능을 지원하는 SIMO 컨버터를 포함하는 전원 변조기를 나타내는 블록도이다 .
도 11을 참조하면, 전원 변조기(600)는 전원 변조 컨트롤러(610), DVS 기능을 지원하는 SIMO 컨버터(630) 및 스위치부(650)를 포함할 수 있다. 도 4의 SIMO 컨버터(230a)와 비교하여, SIMO 컨버터(630)의 다수의 전압 생성 회로들은 각각 다양한 레벨의 전압을 생성할 수 있다. 전원 변조 컨트롤러(610)는 포락선 신호(ENB)를 기반으로 전압 변경 제어 신호(M_CS3)를 생성하여 SIMO 컨버터(630)에 제공할 수 있다. SIMO 컨버터(630)의 전압 생성 회로는 전압 변경 제어 신호(M_CS3)에 응답하여 생성하는 전압의 레벨을 변경할 수 있다. 도 4의 SIMO 컨버터(230a)와 비교하여, SIMO 컨버터(630)는 보다 적은 개수의 전압 생성 회로들을 포함하여도 다양한 레벨의 전압들을 생성할 수 있다. 구체적인 전원 변조기(600)의 동작은 후술한다.
도 12는 본 개시의 다른 실시예에 따라 전원 변조기에 포함된 DVS 기능을 지원하는 SIMO 컨버터를 나타내는 도면이며, 도 13은 도 12의 SIMO 컨버터의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 12를 참조하면, SIMO 컨버터(700)는 SIMO 컨트롤러(710), 제1 및 제2 비교기(730a, 730b), 제1 및 제2 전압 생성 회로(750a, 750b), 인덕터(L) 및 스위치 소자들(SW1c, SW2c, SW3c)을 포함할 수 있다. SIMO 컨버터(700)는 DVS 기능을 통해 서로 다른 레벨의 다수의 전압들을 생성하여, 전압 생성 회로(750a, 750b)의 각각의 출력단(751a, 751b)을 통해 출력할 수 있다.
전원 변조 컨트롤러(SMC)는 포락선 신호를 기반으로 전압 변경 제어 신호(M_CS3)를 생성하고, 전압 변경 제어 신호(M_CS3)를 이용하여 제1 비교기(730a)에 입력되는 제1 기준 전압(V'REF1) 및 제2 비교기(740a)에 입력되는 제2 기준 전압(V'REF2) 중 적어도 하나를 변경할 수 있다. 일 예로, 전원 변조 컨트롤러(SMC)는 전압 변경 제어 신호(M_CS3)를 통해 제1 기준 전압(V'REF1)을 제1 레벨에서 제2 레벨로 변경할 수 있으며, 그 결과 제1 전압 생성 회로(750a)는 종전과 다른 레벨의 전압을 생성할 수 있다. 설명의 편의상, 전원 변조 컨트롤러(SMC)가 직접 기준 전압(V'REF1, V'REF2)을 변경하는 것으로 도시하였으나 이에 국한되지 않고, SIMO 컨트롤러(710)를 통하여 변경할 수 도 있다. 또한, 기준 전압(V'REF1, V'REF2)을 변경하여 전압 생성 회로(750a, 750b)가 생성하는 전압을 변경함으로써, DVS 기능을 지원하는 것은 예시적 실시예에 불과한 바, 이에 국한되지 않으며, 다양한 방법을 통하여, 전압 생성 회로(750a, 750b)가 생성하는 전압을 변경할 수 있다. 이하에서는, 구체적인 전원 변조기(700)의 동작은 서술한다.
도 13에서 제1 전압 생성 회로(750a)에서 출력되는 전압을 751a 로 도시하고, 제2 전압 생성 회로(750b)에서 출력되는 전압을 751b로 도시하며, 스위치부를 통해 전력 증폭기에 제공되는 공급 전압을 Vcc로 도시하였다.
도 12 및 도 13을 참조하면, SIMO 컨트롤러(710)는 전원 변조 컨트롤러(SMC)로부터 수신한 선택 제어 신호(M_CS1)를 기반으로 제1 공급 전압 선택 타이밍(TM1)에 제1 전압 생성 회로(750a)를 제1 선택 공급 전압 회로로 선택하고, 제2 전압 생성 회로(750b)를 제2 선택 공급 전압 회로로 선택할 수 있다. 선택된 제1 전압 생성 회로(750a) 및 제2 전압 생성 회로(750b)는 인에이블 될 수 있다. 여기서, 제1 선택 공급 전압 회로는 소정의 공급 전압 타이밍에 바로 선택 공급 전압을 생성하여 전력 증폭기에 제공하는 회로이고, 제2 선택 공급 전압 회로는 다음 공급 전압 타이밍에 선택 공급 전압을 생성하여 전력 증폭기에 제공할 것이 예정된 회로일 수 있다.
즉, 전원 변조 컨트롤러(SMC)는 0~t1 구간에서 제1 전압 생성 회로(750a)가 제1 전압(V1)을 생성하도록 제어하고, 제2 전압 생성 회로(750b)와 관련된 제2 기준 전압(V'REF2)의 레벨을 변경하여 제2 전압 생성 회로(750b)가 제2 전압(V2)을 생성하도록 제어할 수 있다. 전원 변조 컨트롤러(SMC)는 0~t1 구간에서 스위칭부를 제어하여, 제1 전압 생성 회로(750a)와 전력 증폭기를 연결함으로써, 생성된 제1 전압(V1)은 전력 증폭기에 제공될 수 있고, 제2 전압 생성 회로(750b)와 전력 증폭기를 디스커넥트함으로써 생성된 제2 전압(V2)은 전력 증폭기에 제공되지 않을 수 있다. 이와 같이, 전원 변조 컨트롤러(SMC)는 미리 제2 전압 생성 회로(750b)에서 생성하는 전압 레벨이 변경되도록 제어할 수 있다.
SIMO 컨트롤러(710)는 선택 제어 신호(M_CS1)를 기반으로 제2 공급 전압 선택 타이밍(TM2)에 제2 전압 생성 회로(750b)를 제1 선택 공급 전압 회로로 선택하고, 제1 전압 생성 회로(750a)를 제2 선택 공급 전압 회로로 선택할 수 있다. 즉, 전원 변조 컨트롤러(SMC)는 t1~t2 구간에서 제2 전압 생성 회로(750b)가 제2 전압(V2)을 유지하도록 제어하고, 제1 전압 생성 회로(750a)와 관련된 제1 기준 전압(V'REF1)의 레벨을 변경하여 제1 전압 생성 회로(750a)가 제4 전압(V4)을 생성하도록 제어할 수 있다. 전원 변조 컨트롤러(SMC)는 t1~t2 구간에서 스위칭부를 제어하여, 제2 전압 생성 회로(750b)와 전력 증폭기를 연결함으로써 생성된 제2 전압(V2)은 전력 증폭기에 제공될 수 있고, 제1 전압 생성 회로(750a)와 전력 증폭기를 디스커넥트함으로써 생성된 제4 전압(V4)은 전력 증폭기에 제공되지 않을 수 있다.
이와 같은 방식으로, SIMO 컨버터(700)는 각각의 구간(t2~t3, t3~t4, t4~t5, t5~t6)에서 동작을 할 수 있으며, SIMO 컨버터(700)는 제1 및 제2 전압 생성 회로(750a, 750b)만을 이용하여 도 7a와 같은 포락선 추적 동작을 수행할 수 있다.
도 14는 본 개시의 다른 실시예에 따라 다수의 전력 증폭기들에 각각 선택 공급 전압을 제공하며, DVS 기능을 지원하는 전원 변조기를 나타내는 블록도이다 .
도 14를 참조하면, 전원 변조기(800)는 전원 변조 컨트롤러(810), DVS 기능을 지원하는 SIMO 컨버터(830), 제1 스위치부(850a) 및 제2 스위치부(850b)를 포함할 수 있다. 또한, SIMO 컨버터(830)는 4개의 전원 생성 회로들을 포함하고 각각의 출력단(OT1~OT4)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제2 출력단(OT1, OT2)을 통해 제1 전력 증폭기(PA#1)에 공급 전압(VCC1)을 제공할 수 있으며, 제3 내지 제4 출력단(OT3, OT4)을 통해 제2 전력 증폭기(PA#2)에 공급 전압(VCC2)을 제공할 수 있다.
전원 변조 컨트롤러(810)는 외부로부터 제1 포락선 신호(ENB1)를 수신하고, 제1 포락선 신호(ENB1)를 기반으로 제1 선택 제어 신호(M_CS1a) 및 제1 전압 변경 신호(M_CS3a)를 생성하여, SIMO 컨버터(830)에 제공하고, 제1 연결 제어 신호(M_CS2a)를 생성하여 제1 스위치부(850a)에 제공할 수 있다. 이를 통해, SIMO 컨버터(830)는 제1 선택 제어 신호(M_CS1a) 및 제1 전압 변경 신호(M_CS3a)에 응답하여, 다수의 전압들 중 적어도 하나를 제1 선택 공급 전압(Vsel1)으로써 생성하고, 제1 스위칭부(450a)는 제1 연결 제어 신호(M_CS2a)를 기반으로 제1 선택 공급 전압(Vsel1)을 공급 전압(Vcc1)으로서 제1 전력 증폭기(PA#1)에 제공하도록 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 또한, 전원 변조 컨트롤러(810)는 외부로부터 제2 포락선 신호(ENB2)를 수신하고, 제2 포락선 신호(ENB2)를 기반으로 제2 선택 제어 신호(M_CS1b) 및 제2 전압 변경 신호(M_CS3b)를 생성하여, SIMO 컨버터(830)에 제공하고, 제2 연결 제어 신호(M_CS2b)를 생성하여 제2 스위치부(850b)에 제공할 수 있다. 이를 통해, SIMO 컨버터(830)는 제2 선택 제어 신호(M_CS1b) 및 제2 전압 변경 신호(M_CS3b)에 응답하여, 다수의 전압들 중 적어도 하나를 제2 선택 공급 전압(Vsel2)으로써 생성하고, 제2 스위칭부(850b)는 제2 연결 제어 신호(M_CS2b)를 기반으로 제2 선택 공급 전압(Vsel2)을 공급 전압(Vcc2)으로서 제2 전력 증폭기(PA#2)에 제공하도록 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른 도 14의 전원 변조기의 전원 변조 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 15에서 제1 전압 생성 회로의 출력단(OT1)을 통해 출력되는 전압을 OT1로 도시하고, 제2 전압 생성 회로의 출력단(OT2)을 통해 출력되는 전압을 OT2로 도시하고, 제1 스위치부(850a)를 통해 출력되는 공급 전압을 VCC1으로 도시하였다. 제3 전압 생성 회로의 출력단(OT3)을 통해 출력되는 전압을 OT3로 도시하고, 제4 전압 생성 회로의 출력단(OT4)을 통해 출력되는 전압을 OT4로 도시하고, 제2 스위치부(850b)를 통해 출력되는 공급 전압을 VCC2로 도시하였다.
도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 전원 변조기(800)는 DVS 기능을 통해 제1 전력 증폭기(PA#1) 및 제2 전력 증폭기(PA#2)에 개별적으로 각각 공급 전압(VCC1, VCC2)을 제공할 수 있다. 전원 변조기(800)의 구체적인 동작은 도 13에서 서술된 바, 이하 생략한다.
도 16은 다수의 전력 증폭기들에 선택 공급 전압을 제공하고 DVS 기능을 지원하는 전원 변조기를 나타내는 블록도이다 .
도 16을 참조하면, 전원 변조기(700)는 전압 생성부(710) 및 스위치부(720)를 포함할 수 있다. 전압 생성부(710)는 전술한 바와 같이, DVS 기능을 지원하는 SIMO 컨버터로 구현될 수 있고, 또한, DVS를 지원하는 다수의 DC-DC 컨버터들로 구현될 수 있다. 전압 생성부(710)는 외부로부터 수신한 변조 제어 신호들(M_CS)을 기반으로, 서로 레벨이 다른 다수의 전압들 중 적어도 하나를 선택 공급 전압을 선택하고 선택 공급 전압만을 생성하여 N-level ET 기술 또는 APT 기술을 적용하여 다수의 전력 증폭기들(PA#1~PA#M)에 가변 공급 전압을 제공할 수 있다.
도 17은 본 개시의 일 실시예에 따른 IoT (Internet Of Things) 기기를 나타내는 블록도이다 .
도 17를 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 전원 변조기(SM)은 IoT 기기(1000)에 포함될 수 있다. IoT는 유/무선 통신을 이용하는 사물 상호 간의 네트워크를 의미할 수 있다. IoT 기기는 접근 가능한 유선 또는 무선 인터페이스를 가지며, 유선 또는 무선 인터페이스를 통하여 적어도 하나 이상의 다른 기기와 통신하여, 데이터를 송신 또는 수신하는 기기들을 포함할 수 있다. 상기 접근 가능한 인터페이스는 유선 근거리통신망(Local Area Network; LAN), Wi-fi와 같은 무선 근거리 통신망(Wireless Local Area Network; WLAN), 블루투스와 같은 무선 개인 통신망(Wireless Personal Area Network; WPAN), 무선 USB(Wireless Universal Serial Bus), Zigbee, NFC, RFID (Radio-frequency identification), PLC(Power Line communication), 또는 3G, 4G, LTE 등 이동 통신망(mobile cellular network)에 접속 가능한 모뎀 통신 인터페이스 등을 포함할 수 있다. 상기 블루투스 인터페이스는 BLE(Bluetooth Low Energy)를 지원할 수 있다.
구체적으로, IoT 기기(1000)는 외부와 통신하기 위한 통신 인터페이스(1200)를 포함할 수 있다. 통신 인터페이스(1200)는 예를 들어, 유선 근거리통신망(LAN), 블루투스, Wi-fi, Zigbee와 같은 무선 근거리 통신인터페이스, PLC 또는 3G, LTE 등 이동 통신망에 접속 가능한 모뎀 통신 인터페이스일 수 있다. 통신 인터페이스(1200)는 송신부(Transceiver) 및/또는 수신부(Receiver)를 포함할 수 있다. IoT 기기(1000)는 상기 송신부 및/또는 수신부를 통하여, 엑세스포인트 또는 게이트웨이로부터 정보를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 또한, IoT 기기(1000)는 사용자 기기 또는 다른 IoT 기기와 통신하여 IoT 기기(1000)의 제어 정보 또는 데이터를 송신 및/또는 수신 할 수 있다.
본 실시예에서, 통신 인터페이스(1200)에 포함된 송신부는 전원 변조기를 포함할 수 있고, 전원 변조기는 도 1 내지 도 16을 참조하여 상술된 내용에 따라 구현될 수 있다.
IoT 기기(1000)는 연산을 수행하는 프로세서(processor) 또는 애플리케이션 프로세서(Application Processor; 1100) 등을 더 포함할 수 있다. IoT 기기(1000)는 내부 전력 공급을 위하여 배터리를 내장하거나 외부에서 전력을 공급받는 전원 공급부를 더 포함할 수 있다. 또한, IoT 기기(1000)는 내부 상태 또는 데이터를 표시하기 위한 디스플레이(1400)를 포함할 수 있다. 사용자는 IoT 기기(1000)의 디스플레이(1400)의 UI(User Interface)를 통하여 IoT 기기(1000)를 제어할 수 있다. IoT 기기(1000)는 상기 송신부를 통하여 내부 상태 및/또는 데이터를 외부로 전송하며 상기 수신부를 통하여 외부로부터 제어 명령 및/또는 데이터를 수신할 수 있다.
메모리(1300)는 IoT 기기(1000)를 제어하는 제어 명령어 코드, 제어 데이터 또는 사용자 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(1300)는 휘발성 메모리 또는 불휘발성 메모리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 불휘발성 메모리는 ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable ROM), EPROM(Electrically Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM), 플래시 메모리, PRAM(Phase-change RAM), MRAM(Magnetic RAM), ReRAM(Resistive RAM), FRAM(Ferroelectric RAM) 등과 같은 다양한 메모리들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 휘발성 메모리는 DRAM(Dynamic RAM), SRAM(Static RAM), SDRAM(Synchronous DRAM) 등과 같은 다양한 메모리들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
IoT 기기(1000)는 저장 장치를 더 포함할 수 있다. 저장 장치는 하드디스크(HDD), 솔리드 스테이트 디스크(SSD, Solid State Disk), eMMC(embedded Multi Media Card), UFS(Universal Flash Storage)와 같은 불휘발성 매체일 수 있다. 저장 장치는 입출력부(1500)를 통해 제공된 사용자의 정보 및 센서(1600)를 통해 수집된 센싱 정보들을 저장할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 서로 다른 레벨을 갖는 다수의 전압들을 각각 출력하는 다수의 출력단들을 포함하고, 제1 포락선 신호에 대응되는 선택 제어 신호에 응답하여, 상기 다수의 전압들 중 적어도 하나를 제1 선택 공급 전압으로 선택하고, 전원 전압을 DC-DC 변환하여 상기 제1 선택 공급 전압을 생성하는 전압 생성부; 및
    상기 제1 포락선 신호에 대응되는 연결 제어 신호에 응답하여, 상기 다수의 출력단들 중 상기 제1 선택 공급 전압을 출력하는 출력단을 제1 전력 증폭기와 연결하는 스위치부를 포함하는 전원 변조기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전압 생성부는,
    상기 다수의 전압들을 생성하는 단일 인덕터 다중 출력 변환기(Single Inductor Multiple Output converter, 이하 SIMO 컨버터)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 변조기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 단일 인덕터 다중 출력 변환기는,
    상기 다수의 전압들을 생성하기 위한 다수의 전압 생성 회로들을 포함하며,
    상기 선택 제어 신호에 응답하여, 상기 다수의 전압 생성 회로들 중에서 상기 제1 선택 공급 전압을 생성하기 위한 전압 생성 회로만 인에이블되는 것을 특징으로 하는 전원 변조기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전원 변조기는,
    공급 전압 선택 주기마다 제1 RF 신호와 대응되는 상기 제1 포락선 신호를 기반으로 상기 선택 제어 신호 및 상기 연결 제어 신호를 생성하여, 각각 상기 전압 생성부 및 상기 스위치부에 제공하는 전원 변조 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 변조기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전원 변조 컨트롤러는,
    상기 제 1 RF 신호의 주파수 대역폭 크기를 기반으로 상기 공급 전압 선택 주기를 설정하는 것을 특징으로 하는 전원 변조기.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 전원 변조 컨트롤러는,
    상기 제 1 RF 신호의 주파수 대역폭 크기를 기반으로, 상기 공급 전압 선택 주기마다 생성되는 상기 제 1 선택 공급 전압간 최소 레벨 간격을 설정하는 것을 특징으로 하는 전원 변조기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전압 생성부는,
    제2 포락선 신호에 대응되는 선택 제어 신호에 응답하여, 상기 다수의 전압들중 적어도 하나를 제2 선택 구동 전압으로 선택하고, 상기 전원 전압을 DC-DC 변환하여 상기 제2 선택 구동 전압을 생성하고,
    상기 스위치부는,
    상기 제2 포락선 신호에 대응되는 연결 제어 신호에 응답하여, 상기 다수의 출력단들 중 상기 제2 선택 공급 전압을 출력하는 출력단을 제2 전력 증폭기와 연결하는 것을 특징으로 하는 전원 변조기.
  8. 송신 신호 및 상기 송신 신호에 대응되는 포락선 신호를 생성하는 모뎀(Modem);
    상기 송신 신호를 수신하여, RF 신호를 생성하는 RF 블록;
    서로 다른 레벨을 갖는 다수의 전압들을 각각 생성하는 다수의 전압 생성 회로들을 구비하고, 제1 공급 전압 선택 타이밍에 상기 포락선 신호를 기반으로 상기 다수의 전압 생성 회로들 중 어느 하나를 제1 선택 전압 생성 회로로 선택하고, 상기 제1 선택 전압 회로를 이용하여, 공급 전압을 생성하는 전원 변조기; 및
    상기 공급 전압을 이용해 상기 RF 신호를 증폭하여 RF 출력 신호를 생성하는 전력 증폭기를 포함하는 통신 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전원 변조기는,
    상기 제1 공급 전압 선택 타이밍에,
    상기 포락선 신호를 기반으로 상기 다수의 전압 생성 회로들 중 다른 하나를 제2 선택 전압 생성 회로로 선택하고, 상기 제2 선택 전압 생성 회로를 이용하여, 전압 레벨이 가변되는 공급 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전원 변조기는,
    상기 다수의 전압 생성 회로들 각각을 상기 전력 증폭기와 선택적으로 연결하는 스위치부; 및,
    상기 포락선 신호를 기반으로, 상기 제1 선택 전압 생성 회로가 상기 전력 증폭기와 연결되고, 상기 제2 선택 전압 생성 회로가 상기 전력 증폭기와 디스커넥트(disconnect)되도록 상기 스위치부를 제어하는 전원 변조 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
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