KR102075813B1 - 증폭기 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 증폭기 어셈블리에 관한 것이다. 이 어셈블리는 입력 신호(I, Q; A, φ)를 수신하는 입력 디바이스, 제1 복소 중간 출력 신호(S₁)와 제2 복소 중간 출력 신호(S₂)를 생성하며, 상기 입력 신호(I, Q; A, φ)에 기초하여 상기 제1 복소 중간 출력 신호(S1)와 상기 제2 복소 중간 출력 신호(S₂)를 생성하는 신호 성분 분리기를 포함하고, 상기 신호 성분 분리기는 복수의 진폭 레벨을 제공하고, 상기 제1 복소 중간 출력 신호(S₁)와 상기 제2 복소 중간 출력 신호(S₂)의 합이 실질적으로 입력 신호(I, Q; A, φ)에 따른 복소 입력 신호의 반영이고, 상기 제1 복소 중간 출력 신호(S₁)와 상기 제2 복소 중간 출력 신호(S₂) 사이의 위상각이 작아지도록, 상기 복수의 진폭 레벨이 선택된다. 이에 더하여, 본 어셈블리는 고주파 상태에서 신호들을 증폭시키는 증폭 디바이스와 상기 신호들을 결합시키는 결합 디바이스를 포함한다.

Description

증폭기 어셈블리{AMPLIFIER ASSEMBLY}

본 발명은 증폭기 어셈블리에 관한 것이다.

통신 기술의 많은 분야에서, 송신 처리의 선형성(linearity)은 핵심 요건 중 하나이다. 특히 송신 처리의 선형성은 디지털 송신 시스템에 관련해서는 가장 중요하다.

송신기에서의 비선형성은 원치 않는 방출(emission)을 조장하여, 다른 참여자 또는 다른 송신 서비스의 링크 품질을 악화시킨다. 이에 더하여, 비선형성은 링크 자체의 품질에 부정적인 영향을 주는 왜곡의 원인이 된다.

지금까지는, 상기 문제들은 평균 출력 전력에 대하여 고주파 출력 스테이지를 대형화시킴으로써 해결되어 왔다. 따라서 예를 들면, 요구된 선형성을 보장하기 위하여 10db 이상의 출력 전력 예비량("백 오프(back-off)")을 갖는 것은 드문 경우가 아니다.

시스템의 대형화는 많은 단점을 갖는다. 우선 첫째로는, 제조 비용이 높다. 그 다음으로는, 전력 효율이 낮은데, 즉 송신기의 효율이 백 오프의 증가에 따라 급격하게 떨어진다. 효율의 감소로 인하여, 전력 손실이 증가한다. 상응하는 냉각 시스템이 결과적 폐열(resulting waste heat)을 방출하기 위해서 제공되어야만 한다.

따라서 예를 들어, 필요한 냉각 능력이 고려되었을 때, 냉각 시스템이 설치되어야만 하는데, 기지국의 반복 동작은 기지국의 전력 균형을 더욱 악화시킨다. 현대 기지국의 효율에 대한 전형적인 값들은 상기 이유에 대하여 주로 한 자릿수 퍼센트 범위를 갖는다.

일반적으로, 모바일 기지국의 송신기 아키텍처에 대하여 상응하는 디지털 전치 왜곡(predistortion)을 갖는 대칭적(symmetry) 또는 비대칭적(asymmetry) 도허티 증폭기(Doherty amplifier)를 사용한다. 이러한 종류의 선형 송신 디바이스에서는, 신호 경로에 있는 다른 모든 서브어셈블리 뿐만 아니라 전력 증폭기도, 대부분의 선형 가능 송신 특성(linear possible transmission characteristic)을 갖는 간단한 전치 왜곡을 감안하여 설계되어야 한다.

그러나 대부분의 경우, 이것은 효율을 훼손시키면서 상부 동적 범위에서만 가능하다. 높은 파고 계수(crest factor)를 갖는 신호를 위한 종래 디지털적으로 전치 왜곡되는 도허티 증폭기를 이용하여, 출력 전력 스테이지에 비해 더 큰 효율이 클래스 AB 동작에서 달성될 수 있다.

가장 높은 가능한 효율을 제공하기 위해서, 매우 복잡한 증폭기 모델이 디지털 전치 왜곡의 실시간 구현을 위하여 개발되어야 한다. 이것은 또한 노화 영향 및 환경 변수들을 허용할 수 있어야 한다. 이것이 매우 복잡하기 때문에, 도허티 개념의 잠재력이 완전하게 활용될 수 없다.

예를 들어, 비선형 증폭기로 진폭 변조된 신호를 증폭하는 기술인, LINC 개념과 같은 그 밖의 개념들은, 멀티레벨 LINC 시스템의 경우에는, 단지 낮은 효율을 갖거나, 또는 높은 복잡성을 갖는다.

파워 서플라이 전압 변조기의 사용으로 인하여, 전체 설계의 효율이 사용되는 전압 변조기의 손실에 의해 감소된다. 따라서 이러한 손실들을 작게 하기 위해서는, 이상적으로 고정되고 미리 규정된, 제한된 개수의 전압 레벨만이 구현될 수 있다. 멀티표준 멀티밴드 송신기들은, 따라서, 한다 하더라도, 유연성과 높은 효율의 요구된 조합이 어렵게 겨우 달성될 수 있다.

종종 "아웃페이징 송신기(outphasing transmitter)"로도 칭해지는 LINC 송신기에서는, 복소 입력 신호(complex input signal)가 일정한 포락선 곡선을 갖는 2개의 상-변조 신호로 변환되고, 상기 두 신호의 벡터 가산이 원래의 입력 신호를 다시 만들어낸다. 2개의 상-변조 신호는 따라서 동일한 출력 레벨을 갖는다. 이 원리는 도 1의 위상 다이어그램으로서 도시되어 있다. 아웃페이징 각도 θ는 대형 출력 전력의 경우에는 작지만(예컨대, 왼쪽), 아주 작은 출력 신호의 경우에는, 아웃페이징 각도 θ가 180°에 근접한다(예컨대, 오른쪽)는 것을 알 수 있다.

2개의 상-변조 신호는 이제 고효율 포화된(high-efficiency saturated) 또는 스위치드(switched) 증폭기로 처리될 수 있고, 이러한 증폭기의 고효율성이 이용될 수 있다. 종래 기술로부터의 상응하는 LINC 송신기의 블록도가 도 2에 도시되어 있다. 따라서 피크 출력 전력을 위하여, 이 증폭기 아키텍처는 매우 효율적인 설계가 된다.

그러나, 도 3에 도시된 바와 같이, 입력 신호의 경우 파고 계수의 증가에 따라, 효율성이 급격히 감소한다. 클래스 A 또는 클래스 AB 동작에서, 전력 증폭기와 같은 선형 증폭기 설계의 경우보다, LINC 설계의 에너지 효율이 백-오프의 증가에 따라 상당히 더 급격하게 감소한다. 이것은 출력 결합기가 출력단에서, 2개의 신호 중 더 낮은 전력을 갖는 신호와 최대 출력 전력을 합성(synthesize)한다는 사실에 기인한 것이다. 초과 전력은 이 경우에 전력 결합기에서 소멸된다. 이는 결국에는 낮은 출력 전력에 대해 낮은 시스템 효율을 갖게 한다.

비절연성 결합기의 이용이 효율 증가를 제공할 수는 있지만, 이것은 낮은 선형성을 감수해야만 가능하다.

하나의 해결책은 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같은 멀티레벨 LINC 설계에 의해 제공된다. 여기에서는, 낮은 전력을 갖는 출력 신호들을 합성하는 동안, 가능한 한 작은 아웃페이징 각도를 유지하도록, 추가적인 출력 레벨들이 2개의 증폭기에 인가되며, 이로써 전력 결합기에서의 손실을 최소화한다. 이 원리는 3개의 출력 레벨을 갖는 멀티레벨 LINC 시스템에 대하여 도 5에 도시된 위상 다이어그램에서 예로서 도시되어 있다.

도 6으로부터 알 수 있는 것처럼, 멀티레벨 LINC(ML-LINC) 시스템의 출력 스테이지의 출력 전력을 조정함으로써, 전체 효율과 동적 범위 모두가 높은 파고 계수를 갖는 신호의 증폭면에서 순수 LINC 아키텍쳐에 비해 향상된다.

다른 기술들도 원하는 추가 출력 레벨을 생성하는데 사용될 수 있다.

임의의 주어진 순간에 입력 전력에 의존하는 방식으로의 출력 전력에 대한 레귤레이션(regulation)은 예를 들어, 입력 전력의 레귤레이션 또는 비 레귤레이션으로 포화된 출력 스테이지의 파워 서플라이 전압의 거친(rough) 트래킹, 또는 출력 트랜지스터의 효율성 범위에 대한 동적 스케일링, 또는 부하 변조(load modulation)에 의해 달성될 수 있다. 이 처리에서는, LINC 시스템의 양쪽 경로가 동시에, 동일한 방식으로 스케일되어, 즉, 대칭적 전력 레벨을 사용하여, 설계가 매우 단순하게 유지될 수 있다.

대안적으로, 비록 더 높은 시스템 복잡성을 감수해야 하지만, 비대칭적 전력 레벨의 사용이 효율을 더욱 높일 수 있다.

그러나 멀티레벨 LINC 시스템에서는 출력 전력 레귤레이션과 상응하는 위상-변조 신호의 정확한 시간적 일치(correct temporal coincidence)가 신호의 선형성 및 품질을 위해 가장 중요하다. 서로 다른 정보 부분들은 서로 다른 시스템 경로에서 처리되어야 하기 때문에, 다른 것들 중에서, 원치 않는 방출을 가져올 수 있는 신호 왜곡을 최소화하기 위해, 2개의 정보 부분이 출력단에서 동시에 재결합(reunit)되도록 단계들이 적용되어야 한다.

상기 상황에 기초하여, 본 발명의 목적은 낮은 복잡성과 함께 높은 효율을 가능하게 하는 새로운 증폭기 어셈블리를 제공하는 것이다. 이에 더하여, 본 발명의 하나의 목적은 다른 유형의 변조에 대해서도 선형성 및 에너지 효율을 개별적으로 설정할 수 있게 하는 새로운 증폭기 어셈블리를 제공하는 것이다.

상기 목적은 청구항 1에 따른 증폭기 어셈블리에 의해 달성된다. 추가적으로 유리한 특징들은 특히 종속 청구항들의 주제이다.

본 발명에 따르면, 낮은 복잡성과 함께 높은 효율을 갖는 새로운 증폭기 어셈블리를 제공할 수 있다.

본 발명은 도면들을 참조하여, 보다 상세하게 설명된다.
도 1은 위상 다이어그램의 개략도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 LINC 송신기의 개략 블록도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 LINC 설계의 효율에 대한 시스템 출력 전력의 함수의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티레벨 LINC 송신기의 개략 블록도이다.
도 5는 종래 기술에 따른 멀티레벨 LINC 송신기의 위상 다이어그램의 개략도이다.
도 6은 멀티레벨 LINC 송신기에서 여러 레벨의 사용을 통한 하나의 가능한 효율 증가를 나타낸 도면이다.
도 7은 WCDMA 신호에 대한 측정가능 인접-채널 전력 및 효율을 사용되는 멀티레벨의 함수로서 나타낸 도면이다.
도 8은 사용된 레벨 수에 따른 WCDMA 신호의 측정가능 출력 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 9는 20MHz LTE 신호에 대한 측정가능 인접-채널 전력 및 효율을 사용되는 멀티레벨의 함수로서 나타낸 도면이다.
도 10은 예시적 도허티 증폭기의 측정가능 드레인 효율(measurable drain efficiency) 및 효율을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 증폭기 어셈블리의 개략도이다.

본 증폭기 어셈블리는 낮은 시스템 복잡성과 함께 디지털적으로 변조된 신호의 증폭을 위하여 요구된 선형성 및 달성가능한 효율 사이에서 유리한 타협을 달성할 수 있다. 제안된 증폭기 어셈블리에서는, LINC 개념의 매우 좋은 선형성 특성들이 도허티 증폭기의 높은 효율과 결합된다.

출력 스테이지로서 스위치드 증폭기를 대신하여 도허티 증폭기를 사용하는 것이 시스템 레벨에서 실질적인 이득을 가져오고, 결과적으로 전체 시스템의 뚜렷한 단순화를 가져온다.

이에 더하여, 정확하게 이러한 변형들을 갖는 낮은 시스템 복잡성을 원인으로 하거나, 상기 시스템 복잡성에도 불구하고, ML-LINC 시스템들의 이득이 유지되면서, 모든 중요 시스템 측면들(예를 들어, 2개의 서로 다른 신호 경로의 시간적 튜닝(temporal tuning))이 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 증폭기 어셈블리는 이제 도 11을 참조하여 보여질 것이다. 어셈블리는 여기서 I, Q; A, φ(phi)로 표현되는 입력 신호를 수신하는 입력 디바이스 IN을 보여준다. 이 처리에서는, 예를 들어 I와 Q만을 얻으면 된다. 이어, I와 Q로부터, 극좌표 변환기에의 직교성의 도움으로 상응하는 진폭 신호 A(t)와 위상 신호 φ(t)를 생성할 수 있다.

이에 더하여, 본 발명에 따른 증폭기 어셈블리는 신호 성분 분리기 SCS(signal component separator)를 구비하고, 이 신호 성분 분리기 SCS는 입력 신호 기호(I, Q; A, φ)에 기초하여 제1 복소 중간 출력 신호 S₁과 제2 복소 중간 출력 신호 S₂를 생성한다.

도면에서는, 진폭 신호 A(t) 및 위상 신호 φ(t)에 기초하여 도시되어 있다. 그러나 상응하는 중간 출력 신호는 상응하는 신호 처리에 의해 I 및 Q 성분들로부터도 생성될 수도 있다.

이 신호 성분 분리기는 복수의 진폭 레벨을 제공하고, 제1 복소 중간 출력 신호 S₁과 제2 복소 중간 출력 신호 S₂의 합이 실질적으로 입력 신호 기호(I, Q; A, φ)에 상응하는 복소 입력 신호의 반영이고, 제1 복소 중간 출력 신호 S₁과 제2 복소 중간 출력 신호 S₂ 사이의 위상각이 작아지도록, 복수의 진폭 레벨이 선택된다.

즉, 복수의 진폭 레벨로 인하여 상기 각도를 작게 유지할 수 있는 멀티레벨 시스템이 제공된다. 이것은 다음 결합 동안에 전력 손실을 감소시키고, 전체 효율을 증가시킨다.

이에 더하여, 본 발명에 따른 증폭기 어셈블리는 고주파 레이어에서 신호의 증폭을 위한 하나 이상의 증폭 디바이스 PA, PA₁, PA₂를 갖는다. 증폭 디바이스는 도 11에 도시된 바와 같이, 고주파 레이어에서 중간 출력 신호 각각에 적용될 수 있으며, 또는 증폭기 디바이스는 또한 고주파 레이어에서 결합된 중간 출력 신호에 적용될 수 있다.

이에 더하여, 본 발명에 따른 증폭기 어셈블리는 신호들을 결합하기 위한 결합 디바이스 CO를 가진다.

본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 증폭 디바이스는 도허티 장치(arrangement)이다.

결합 디바이스 CO는 바람직하게 절연 결합 디바이스이다. 대안적으로, 비-절연 결합 디바이스 CO의 사용이 제공된다. 소정의 선형성 손실이 고려되어야 함에도 불구하고, 비-절연 결합 디바이스 CO는 효율면에서의 증가를 허용한다.

본 발명의 일반성을 제한하지 않고, 증폭 디바이스는 대칭적 또는 비대칭적 도허티 증폭기 어셈블리일 수 있다. 대칭적 도허티 증폭기 설계에서는, 사용되는 (두 개의) 트랜지스터가 비슷한 크기인 반면, 비대칭적 도허티 증폭기 어셈블리에서는, 사용되는 (두 개의) 트랜지스터는 서로 다른 크기이다. 그 결과, 약 6dB의 효율 수준(plateau)이 대칭적 도허티 증폭기 어셈블리로 얻어질 수 있으며, 비대칭적 도허티 증폭기 어셈블리에서는, 약 6dB의 효율 수준이 얻어진다. 비대칭적 도허티 증폭기 어셈블리는 효율 또는 동적 범위에서의 개선을 허용한다.

대안적 또는 추가적으로, 증폭기 디바이스는 하나 이상의 멀티경로 또는 멀티레벨 도허티 증폭기를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 증폭기 어셈블리는 제1 복소 중간 출력 신호 S₁과 제2 복소 중간 출력 신호 S₂에 기초하여 상향-변환(upward-converted) 신호를 생성하는 변환 디바이스 UP를 구비하며, 변환 디바이스 UP는 상향 믹서(upward mixer)이고, 상향 변환 신호는 증폭 디바이스 PA; PA₁, PA₂로 인가된다.

본 발명의 대안적 실시예에서, 증폭기 어셈블리는 제1 복소 중간 출력 신호 S₁과 제2 복소 중간 출력 신호 S₂에 기초하여 상향-변환 신호를 생성하는 변환 디바이스 UP를 구비하며, 변환 디바이스 UP는 가변 이득 또는 가변 감쇠(variable attenuation) 특성의 요소를 갖는 위상 변조기를 갖는다.

본 발명의 일 실시예에서는, 신호 성분 분리기 SCS가 제1 복소 중간 출력 신호 S₁과 제2 복소 중간 출력 신호 S₂의 최소 진폭 및 또는 최대 진폭의 제한을 추가로 제공한다. 이러한 방식으로, 왜곡이 회피될 수 있고, 전체 효율이 증가될 수 있다. 특히, 최소 진폭을 제한하는 것은 효율을 위해서 뿐만 아니라 선형성을 위해서도 중요하다. 최소 진폭을 도입함으로써, 제로 라인을 넘어가는(cross) 것이 방지되고, 그로 인해 신호 대역폭이 감소된다. 이에 더하여, 동적 범위가 확대된다.

본 발명의 일 실시예에서는, 증폭기 어셈블리는 전치 왜곡을 추가로 제공한다. 전치 왜곡은 존재하는 비선형성을 보상할 수 있고, 이로써 원하는 선형성을 유지할 수 있다. 이것이 효율을 증가시킬 수 있는데, 이는 비보상 동작(uncompensated operation)에서, 효율이 높은 레벨일 때, 비선형성이 송신 시스템에서 허용하는 것보다 일반적으로 더 높을 수 있기 때문이다.

본 발명의 일 실시예에서, 신호 성분 분리기 SCS는 증폭 디바이스 PA; PA₁, PA₂의 동적 이득을 제어하는 신호를 추가로 제공한다. 신호 성분 분리기 SCS는 타겟 신호가 그것의 진폭면에서 달성되었는지를 판정할 수 있기 때문에, 증폭 디바이스 PA; PA₁, PA₂는 또한 이 방식으로 효율적으로 조정될 수 있다. 증폭 디바이스 PA; PA₁, PA₂를 조정할 수 있기 때문에, 증폭 디바이스 PA; PA₁, PA₂의 효율은 또한 적합한 범위에서 높은 선형성 및 효율로 유지될 수 있어, 전체 증폭기 어셈블리의 높은 전체 효율 및 높은 선형성을 보장한다.

본 발명의 일 실시예에서, 신호 성분 분리기 SCS는 제1 복소 중간 출력 신호 S₁과 제2 복소 중간 출력 신호 S₂를 위한 적어도 부분적으로 서로 다른 진폭 레벨을 제공하는데, 이는 동적 범위를 확대할 수 있다.

절연 결합기를 구비한 종래 LINC 시스템의 높은 선형성 및 낮은 효율에서부터 시작하면, 에너지 효율은 멀티레벨 LINC 송신기에서 레벨 수를 증가시킴으로써 선형성은 훼손시키면서 증가될 수 있다.

이것은 3.8㎒ WCDMA 신호에 대하여 도 7에 도시된 예로서 도시되어 있다. 사용되는 증폭기의 피크 효율은 55%이다.

동일한 신호에 대해 측정된 "원거리 잡음(far-away noise)"은, 최적화 레벨 수의 함수로서, 도 8에 도시되어 있다.

시스템 파라미터를 조정함으로써, 동일한 장치로 다른 모바일 무선 표준이 또한 처리될 수 있는데, 즉, 증폭기 어셈블리는 높은 유연성을 갖으며, 따라서 송신 시스템들의 다양성을 위해 사용될 수 있다. 도 9는 20㎒ LTE 신호의 신호 통계에 대하여 측정된 인접-채널 전력 및 효율을 최적화된 레벨 수의 함수로서, 나타낸다. 여기에서도, 사용된 증폭기의 피크 효율은 55%이다.

도 7 내지 도 9의 각각에서, 위상-동기(phase-coherent) 상향 혼합에 기초하지 않는다는 점을 고려해야 한다. 이것의 영향은 예를 들어, 도 9의 측정을 위해 사용되는 20㎒ LTE 신호와 같은 광대역 신호들에 대한 과도한 인접-채널 잡음으로서 특히 뚜렷하다. 위상-동기 주파수 변환을 사용함으로써-많은 수의 선택된 레벨의 경우에도- 광대역 신호의 스펙트럼 방출 마스크가 유지된다.

결과적으로, 제안된 설계로, 높은 레벨의 효율을 갖는 광대역 플렉서블 멀티표준 및 멀티밴드 송신기가 실현될 수 있다.

도 10에 도시된 도허티 증폭기의 효율들을 비교해 보면, 아래 있는 곡선은 효율 즉, 전력 부가 효율(Power Added Efficiency)에 상응하고, 위에 있는 곡선은 동일한 증폭기의 드레인 효율(Drain Efficiency)에 상응한다. 이것은 55%의 도허티 출력 스테이지의 피크 효율에 대해 측정되는 얻어진 평균 효율이 매우 높다는 것을 알 수 있을 것이다.

따라서 본 발명은 멀티레벨 LINC 설계에서 출력 및/또는 드라이버 스테이지로서 효율적 도허티 증폭기를 사용할 수 있게 한다.

이러한 방식으로, 전체 송신 트레인(entire transmission train)의 디지털 선형화가 LINC 구조를 통해 제공된다.

이 접근법 덕분에, 양쪽 기술의 각각의 단점을 해결할 필요없이, 양쪽 기술의 장점을 유지할 수 있다. 따라서 제안된 증폭기 어셈블리는 대칭적/비대칭적 도허티 증폭기의 증가된 효율과 결합된 종래 LINC 또는 멀티레벨 LINC 송신기의 선형성을 제공한다.

이와 동시에, 출력 전력 제어가 도허티-기반 능동 부하 변조(Doherty-based active load modulation)의 원리에 따라서 연속적으로 조정될 수 있기 때문에, 시스템 복잡성은 도허티 증폭기를 사용함으로써 감소될 수 있다.

도허티 구성의 일부가 될 수 있는 보조 증폭기(auxiliary amplifier)는, 입력단에서 존재하는 신호를 이용하여 전체 설계의 출력 전력을 변조할 수 있다. 주 증폭기(primary amplifier)는 최대 가능 동적 범위(대칭적 설계에 대해서는 6dB, 비대칭적 설계에 대해서는 최대 12dB 이상)에 걸쳐서 전압 포화 모드에서 동작될 수 있고, 주 증폭기가 요구된 출력 전력을 충족할 만큼의 전류를 부하로 인가할 수 있도록, 주 증폭기의 부하는 조정될 수 있다. 따라서 실질적인 효율 향상이 달성된다.

이러한 능동 부하 변조로 출력 전력을 제어할 때, 위상 정보와 함께 진폭 정보도 전력 증폭기의 입력단으로 직접 전송된다. 따라서 진폭 및 위상 신호는 정확하게 동일한 경로를 이동하며, 2 신호간의 시간 지연을 발생시키지 않는다. 프로그램가능한 지연 요소들과 특정 전압 공급 변조기들은 따라서 필요하지 않으며, 결과적으로 보다 큰 시스템 대역폭을 가져온다.

본 시스템은 도 11에 도시된 방식으로 단순화된다. 위상 변조기를 대신하여, 종래 상향 믹서 UP가 본 시스템에서 진폭 및 위상 변조 신호의 주파수 변환을 위해 사용될 수 있다. 시스템 성능을 더욱 향상시키기 위해서, 클리퍼(clipper)에 의한 입력 신호 진폭의 제한 및 디지털 전치 왜곡이 디지털 범위에서 구현될 수 있다. 이는, 2개 경로의 위상 및 진폭 응답만이 몇 개의 개별 지점에 대해서 같아져야 하기 때문에, 선형 서브어셈블리 스루아웃(throughout)을 갖는 송신기와 비교하여, 전치 왜곡을 실질적으로 단순화시킨다. 선택된 지점들 사이에서, 본 시스템은 아웃 페이징에 의해 즉, LINC를 경유하여 선형화된다.

이에 더하여, 본 시스템은 스위치드 증폭기를 대신하여 도허티 증폭기를 사용할 수 있으므로, 제안된 증폭기 어셈블리는 비슷한 선형성에 대하여 실질적으로 더 높은 효율을 달성한다. 도허티 증폭기가 아웃페이징 시스템에서 사용되는 것과 같은 포화된 및 스위치드 증폭기보다 더 낮은 피크 효율을 가짐에도 불구하고, 도허티 증폭기는 큰 동적 범위에 걸쳐 더욱 더 높은 효율을 갖는다.

비대칭적 도허티 설계 및/또는 멀티경로 도허티 증폭기 설계의 사용을 통해, 또한, 효율의 증가도 달성될 수 있는데, 이는 이러한 증폭기 설계들이 실질적으로 6dB 이상의 동적 범위에 걸쳐 높은 효율을 갖기 때문이다. 이러한 방식으로, 제안된 증폭기 어셈블리는 상대적으로 낮은 시스템 복잡성을 갖는 디지털적으로 변조된 광대역 신호에 대하여 높은 평균 효율을 달성한다.

제안된 증폭기 어셈블리는 종래 시스템과 비교하여, 시스템 복잡성을 실질적으로 감소시킬 수 있다. 제안된 증폭기 어셈블리는, 특히 높은 파고 계수를 갖는 광대역 신호에 대하여, 알려진 시스템과 비교하여 선형성 및 효율을 향상시킨다. 이에 더하여, 제안된 증폭기 어셈블리는 사용되는 특정 송신 표준에 대한 효율 및 선형성의 동적 최적화뿐만 아니라, 다른 송신 표준으로 증폭하는 시스템의 단순 변조를 가능하게 한다. 이에 더하여, 제안된 증폭기 어셈블리는 특히 알려진 LINC 송신기와 비교하여, 도허티 증폭기의 단순화된 설계를 허용하고, 증가된 동적 범위를 가능하게 한다. 제안된 증폭기 어셈블리는, 이에 더하여, 2 경로 사이의 진폭 및 위상 응답의 편차(부정합)에 대한 시스템의 감도(sensitivity)를 감소시킨다. 따라서 종래 시스템과 비교하여 효율의 현격한 증가뿐 아니라 OPEX 및 CAPEX에서의 양호한 절감이 가능하다.

제안된 발명은 대부분의 다양한 장치에 사용될 수 있다. 예를 들어, 모바일 전화 기지국 자체뿐만 아니라 모바일 전화 기지국, 및 브로드캐스트 무선 기지국에서 본 발명을 사용할 수 있다. 특히, 본 발명은 소프트웨어 정의 무선(software defined radio) 애플리케이션에 사용하기에 적합하다.

Claims (12)

1. a. 입력 신호(I, Q; A, φ(phi))를 수신하는 입력 디바이스;
   b. 제1 복소 중간 출력 신호(complex intermediate output signal)(S₁)와 제2 복소 중간 출력 신호(S₂)를 생성하며, 상기 입력 신호(I, Q; A, φ)에 기초하여 상기 제1 복소 중간 출력 신호(S₁)와 상기 제2 복소 중간 출력 신호(S₂)를 생성하는 신호 성분 분리기 SCS(signal component separator);
   c: 상기 신호 성분 분리기는 복수의 진폭 레벨을 제공하고,
   d: 상기 복수의 진폭 레벨은, 상기 제1 복소 중간 출력 신호(S₁)와 상기 제2 복소 중간 출력 신호(S₂)의 합이 실질적으로 입력 신호(I, Q; A, φ)에 상응하는 복소 입력 신호의 반영(reflection)이고, 상기 제1 복소 중간 출력 신호(S₁)와 상기 제2 복소 중간 출력 신호(S₂) 사이의 위상각(phase angle)이 작아지도록, 선택된 것이고,
   e. 고주파 레이어(high-frequency layer)에서 상기 제1 복소 중간 출력 신호(S₁)와 상기 제2 복소 중간 출력 신호(S₂)를 증폭시키는 증폭 디바이스; 및
   f. 상기 증폭 디바이스에 의해 증폭된 신호들을 결합시키는 결합 디바이스를 구비하고,
   g. 상기 증폭 디바이스는 도허티 증폭기이고,
   상기 신호 성분 분리기는 상기 제1 복소 중간 출력 신호(S₁)와 상기 제2 복소 중간 출력 신호(S₂)에 대하여, 적어도 부분적으로 서로 다른 진폭 레벨을 제공하는 것을 특징으로 하는 증폭기 어셈블리.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 결합 디바이스는 절연 결합 디바이스(isolating combining device)인 것을 특징으로 하는 증폭기 어셈블리.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 결합 디바이스는 비-절연 결합 디바이스인 것을 특징으로 하는 증폭기 어셈블리.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 증폭 디바이스는 비대칭적 도허티 증폭기 어셈블리를 구비하는 증폭기 어셈블리.
5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 증폭 디바이스는 멀티경로(multipath) 도허티 증폭기 또는 멀티레벨 도허티 증폭기를 구비하는 것을 특징으로 하는 증폭기 어셈블리.
6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 증폭기 어셈블리는 상기 제1 복소 중간 출력 신호(S₁)와 상기 제2 복소 중간 출력 신호(S₂)에 기초하여 상향-변환 신호(upward-converted signal)를 생성하는 변환 디바이스를 구비하고,
   상기 변환 디바이스는 상향 믹서를 구비하고, 상기 상향-변환 신호는 상기 증폭 디바이스에서 취해지는 것임을 특징으로 하는 증폭기 어셈블리.
7. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 증폭기 어셈블리는 상기 제1 복소 중간 출력 신호(S₁)와 상기 제2 복소 중간 출력 신호(S₂)에 기초하여 상향-변환 신호를 생성하는 변환 디바이스를 구비하고,
   상기 변환 디바이스는 가변 이득(variable gain) 또는 가변 감쇠량(variable attenuation)을 갖는 하나의 요소를 구비하는 위상 변조기를 구비하는 것을 특징으로 하는 증폭기 어셈블리.
8. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 신호 성분 분리기는 상기 제1 복소 중간 출력 신호(S₁)와 상기 제2 복소 중간 출력 신호(S₂)의, 최대 진폭 및/또는 최소 진폭의 제한을 추가로 제공하는 것을 특징으로 하는 증폭기 어셈블리.
9. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 증폭기 어셈블리는 전치 왜곡(predistortion)을 추가로 제공하는 증폭기 어셈블리.
10. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호 성분 분리기는 상기 증폭 디바이스의 동적 이득(dynamic gain)을 제어하는 신호를 추가로 제공하는 증폭기 어셈블리.
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