KR102040546B1 - 무선 주파수 증폭기 회로 및 이를 구비하는 이동 단말기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른, 이동 단말기는 제1 경로(path) 및 제2 경로를 통해 제1주파수 대역의 제1신호를 증폭하여 전송하도록 구성된 주 전송부 (main transmitter), 및 제3경로를 통해 제2주파수 대역의 제2 신호를 증폭하여 전송하도록 구성된 보조 전송부(auxiliary transmitter)를 구비한다. 또한, 상기 증폭된 제1신호에 의해 상기 제1주파수 대역에 인접한 주파수 대역으로 왜곡 신호가 발생되면, 상기 증폭된 제1 신호 및 상기 증폭된 제2 신호가 결합되도록 제어하는 제어부를 더 포함하여, 비선형성 특성이 개선된 RF 프론트 엔드 및 이동 단말기를 제공할 수 있다.

Description

무선 주파수 증폭기 회로 및 이를 구비하는 이동 단말기

본 발명은 무선 신호를 증폭하는 무선 주파수 증폭기 회로를 구비하는 이동 단말기에 관한 것이다. 보다 상세하게는 무선 주파수 증폭기의 왜곡(distortion) 특성을 개선하는 무선 주파수 증폭기 회로를 구비하는 이동 단말기에 관한 것이다.

단말기는 이동 가능여부에 따라 이동 단말기(mobile/portable terminal) 및 고정 단말기(stationary terminal)으로 나뉠 수 있다. 다시 이동 단말기는 사용자의 직접 휴대 가능 여부에 따라 휴대(형) 단말기(handheld terminal) 및 거치형 단말기(vehicle mounted terminal)로 나뉠 수 있다.

이동 단말기의 기능은 다양화 되고 있다. 예를 들면, 데이터와 음성통신, 카메라를 통한 사진촬영 및 비디오 촬영, 음성녹음, 스피커 시스템을 통한 음악파일 재생 그리고 디스플레이부에 이미지나 비디오를 출력하는 기능이 있다. 일부 단말기는 전자게임 플레이 기능이 추가되거나, 멀티미디어 플레이어 기능을 수행한다. 특히 최근의 이동 단말기는 방송과 비디오나 텔레비전 프로그램과 같은 시각적 컨텐츠를 제공하는 멀티캐스트 신호를 수신할 수 있다.

이와 같은 단말기(terminal)는 기능이 다양화됨에 따라 예를 들어, 사진이나 동영상의 촬영, 음악이나 동영상 파일의 재생, 게임, 방송의 수신 등의 복합적인 기능들을 갖춘 멀티미디어 기기(Multimedia player) 형태로 구현되고 있다.

이러한 단말기의 기능 증대를 위해, 단말기의 구조적인 부분 및/또는 소프트웨어적인 부분을 개량하는 것이 고려될 수 있다.

상기 시도들에 더하여, 최근 이동 단말기는 LTE 통신 기술을 이용한 무선 통신 시스템이 상용화되어 다양한 서비스를 제공하고 있다. 또한, 향후에는 5G 통신 기술을 이용한 무선 통신 시스템이 상용화되어 다양한 서비스를 제공할 것으로 기대된다. 이와 관련하여, RF 주파수 대역에서 동작하는 증폭기에 높은 입력 신호가 인가되면 인접 주파수 대역으로 비선형 출력 신호가 발생하여 통신 시스템의 성능을 저하시킨다는 문제점이 있었다.

특히, 5G 통신 시스템과 같이 보다 높은 주파수 대역에서 동작하는 증폭기는 포화 입력 전력(saturated input power)가 기존 LTE 통신 시스템보다 더 낮다. 따라서, 5G 통신 시스템과 같이 보다 높은 주파수 대역에서 동작하는 증폭기는 비선형 출력 신호가 따른 통신 시스템의 성능 저하가 더 크다는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은 증폭기의 선형성 성능이 향상된 이동 단말기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은 인접 주파수 대역에서의 비선형성 문제를 해결할 수 있는 RF 프론트 엔드 구조를 갖는 이동 단말기를 제공하기 위한 것이다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 이동 단말기는 제1 경로(path) 및 제2 경로를 통해 제1주파수 대역의 제1신호를 증폭하여 전송하도록 구성된 주 전송부 (main transmitter), 및 제3경로를 통해 제2주파수 대역의 제2 신호를 증폭하여 전송하도록 구성된 보조 전송부(auxiliary transmitter)를 구비한다. 또한, 상기 증폭된 제1신호에 의해 상기 제1주파수 대역에 인접한 주파수 대역으로 왜곡 신호가 발생하면, 상기 증폭된 제1 신호 및 상기 증폭된 제2 신호가 결합되도록 제어하는 제어부를 더 포함하여, 비선형성 특성이 개선된 RF 프론트 엔드 및 이동 단말기를 제공할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 제어부는 상기 인접한 주파수 대역으로 왜곡 신호가 발생하지 않으면, 상기 주 전송부만을 통해 상기 증폭된 제1 신호를 기지국으로 전송하도록 제어할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 제어부는 전력 전송 모드가 저전력 전송 모드(low power transmission mode)인 것으로 판단되면, 상기 보조 전송부만을 통해 상기 증폭된 제2 신호를 상기 기지국 또는 주변 단말로 전송하도록 제어할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 주 전송부는 상기 제1 경로 상의 제1로컬 오실레이터(LO: local oscillator)와 연결되고, 상기 제1신호의 동위상 성분(in-phase component)을 증폭하도록 구성된 제1 증폭기(amplifier), 및 상기 제2 경로 상의 제2 로컬 오실레이터와 연결되고, 상기 제1신호의 직교위상 성분(quadrature-phase component)을 증폭하도록 구성된 상기 제2 증폭기를 포함한다. 또한, 상기 주 전송부는 상기 제1신호의 상기 증폭된 동위상 성분과 상기 증폭된 직교위상 성분을 합성하도록 구성된 신호 합성부를 더 포함한다. 이와 관련하여, 제1 LO 및 제2 LO는 하나의 로컬 오실레이터로부터 유도되는 다수의 신호들을 갖는 하나의 로컬 오실레이터로 구현될 수 있다. 예를 들어, 다수의 신호들은 위상 천이된 복소 신호들 I 및 Q (동위상 및 직교 위상)이다.

일 실시 예에서, 상기 보조 전송부는, 상기 제3 경로 상의 제3 로컬 오실레이터와 연결되고, 상기 제2 신호를 증폭하도록 구성된 제3 증폭기를 더 포함한다. 한편, 상기 왜곡 신호가 발생하면, 상기 신호 합성부는 상기 증폭된 제2신호를 상기 증폭된 제1 신호와 합성할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 제1주파수 대역에 인접한 주파수 대역에서 상기 증폭된 제1 신호와 상기 증폭된 제2 신호가 상쇄(cancel)되도록, 상기 제2신호의 위상 값을 제어하는 위상 제어부; 및 상기 제1 경로 내지 상기 제3 경로와 로컬 오실레이터와의 연결을 제어하는 스위치를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 전력 전송 모드가 저전력 전송 모드(low power transmission mode)인 것으로 판단되면, 상기 스위치를 통해 상기 제3 경로가 상기 제3 로컬 오실레이터와 연결될 수 있다. 한편, 전력 전송 모드가 고전력 전송 모드(high power transmission mode)이고 상기 왜곡 신호가 발생하지 않으면, 상기 스위치를 통해 상기 제1 경로 및 상기 제2 경로가 상기 제1 로컬 오실레이터 및 상기 제2 로컬 오실레이터와 연결될 수 있다. 한편, 전력 전송 모드가 고전력 전송 모드(high power mode)이고 상기 왜곡 신호가 발생되면, 상기 스위치를 통해 상기 제1 경로 내지 상기 제3 경로가 상기 제1 오실레이터 내지 상기 제3오실레이터와 연결될 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 주 전송부는 협대역(narrow band)인 상기 제1 주파수 대역에서 동작하도록 구성되고, 상기 보조 전송부는 광대역(wide band)인 상기 제2 주파수 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 제2 주파수 대역은 상기 제1주파수 대역을 포함하도록 설정될 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 제어부는 상기 제1주파수 대역에 인접한 주파수 대역 내의 특정 주파수에서, 상기 증폭된 제2신호의 레벨이 상기 증폭된 제1신호의 레벨과 일치하도록 상기 제3 전력 증폭기의 이득을 조정(adjust)할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 제1신호의 동위상 성분 및 직교위상 성분을 상기 제1주파수 대역에서 통과하도록 구성된 제1 필터, 및 상기 제2 신호의 동위상 성분 및 직교위상 성분을 상기 제2 주파수 대역에서 통과하도록 구성된 제2 필터를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 제어부는 상기 증폭된 제1신호 또는 상기 증폭된 제2신호에 의한 상기 보조 전송부 내의 수신부로의 간섭(interference)이 특정 임계치를 넘을 것으로 판단되면, 상기 제2필터의 통과대역을 상기 제2주파수 대역보다 좁은 제3 주파수 대역으로 가변할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터와 각각 연결된 제1 DAC (Digital Analog Converter) 및 제2 DAC를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 DAC 및 상기 제2 DAC는 디지털 전치 왜곡(DPD: Digital Pre-Distortion) 보상부와 연결될 수 있다. 또한, 상기 DPD 보상부는 상기 주 전송부 내의 증폭기 또는 안테나를 급전하는 전력 증폭기(PA: Power Amplifier)의 비선형(non-linear) 특성을 보상하도록 구성될 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 제어부는 상기 제1주파수 대역에 인접한 주파수 대역 내의 특정 주파수에서, 상기 증폭된 제2신호의 레벨이 상기 증폭된 제1신호의 레벨과 일치하도록 상기 제3 증폭기의 이득을 조정하고, 상기 조정된 제3 증폭기의 이득을 상기 DPD 보상부로 전달할 수 있다. 이에 따라, 상기 DPD 보상부는 상기 전달된 이득에 기반하여, 상기 주 전송부 내의 전력 증폭기의 비선형(non-linear) 특성을 보상하도록 구성될 수 있다.

일 실시 예에서, 제1 배열 안테나(array antenna) 내지 제n 배열 안테나를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 주 전송부는 상기 제1 배열 안테나 내지 상기 제n 배열 안테나에 각각 연결되는 제1 주 전송부 내지 제n 주 전송부를 포함하고, 상기 제1 주 전송부 내지 제n 주 전송부는 상기 증폭된 제1신호를 상기 제1 배열 안테나 내지 상기 제n 배열 안테나로 전달할 수 있다. 한편, 상기 제어부는, 상기 왜곡 신호가 발생하면, 상기 증폭된 제1 신호 및 상기 증폭된 제2 신호의 일부가 결합되도록 제어할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 이동 단말기의 제어 방법은, 제1 경로(path) 및 제2 경로를 통해 제1주파수 대역의 제1신호를 증폭하도록 주 전송부 (main transmitter)를 제어하는 제1 신호 증폭 제어 과정, 제3경로를 통해 제2주파수 대역의 제2 신호를 증폭하도록 보조 전송부(auxiliary transmitter)를 제어하는 제2 신호 증폭 제어 과정; 및 상기 증폭된 제1신호에 의해 상기 제1주파수 대역에 인접한 주파수 대역으로 왜곡 신호가 발생할 것인지 여부를 판단하는 왜곡 발생 판단 과정을 포함한다. 또한, 상기 인접한 주파수 대역으로 왜곡 신호가 발생되면, 상기 증폭된 제1 신호 및 상기 증폭된 제2 신호가 결합되도록 하여 왜곡 신호를 제어하는 왜곡 신호 제어 과정을 더 포함한다.

일 실시 예에서, 상기 인접한 주파수 대역으로 왜곡 신호가 발생하지 않으면, 전력 전송 모드가 저전력 전송 모드인지 여부를 판단하는 저전력 전송 모드 판단 과정을 더 포함할 수 있다. 한편, 상기 전력 전송 모드가 저전력 전송 모드(low power transmission mode)인 것으로 판단되면, 상기 보조 전송부만을 통해 상기 증폭된 제2 신호를 상기 기지국 또는 주변 단말로 전송하도록 제어하는 저전력 신호 전송 제어 과정을 수행할 수 있다. 반면에, 상기 전력 전송 모드가 고전력 전송 모드(high power transmission mode)인 것으로 판단되면, 상기 주 전송부만을 통해 상기 증폭된 제1 신호를 기지국으로 전송하도록 제어하는 고전력 신호 전송 제어 과정을 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 이동 단말기 및 증폭기를 포함하는 전송부의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 비선형성 특성이 개선된 RF 프론트 엔드 및 이동 단말기를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 광대역에서 동작하는 보조 전송부와 협대역에서 동작하는 주 전송부를 이용하여 전력 증폭기의 비선형성 특성을 개선하면서, 수신 대역 잡음 특성을 유지할 수 있다.

나아가, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 복수의 안테나를 포함하는 구조에서도 비선형성 특성이 개선되면서 배치 영역을 감소시킬 수 있는 RF 프론트 엔드를 포함하는 이동 단말기를 제공할 수 있다.

본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.

도 1a는 본 발명과 관련된 이동 단말기를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1b 및 1c는 본 발명과 관련된 이동 단말기의 일 예를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 주 전송부 (main transmitter)와 보조 전송부(auxiliary transmitter)를 구비하는 이동 단말기를 도시한다.
도 3는 본 발명에 따른 주 전송부와 보조 전송부를 구비하는 이동 단말기의 상세한 구성을 도시한다.
도 4는 도 3의 주 전송부와 보조 전송부의 신호 경로 상의 신호들에 대한 주파수 대역에서의 크기를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 주 전송부, 보조 전송부, 및 복수의 배열 안테나를 구비하는 이동 단말기의 일 예시를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 증폭기 회로의 비선형성을 개선하는 방법의 흐름도를 나타낸다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 설명되는 이동 단말기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)) 등이 포함될 수 있다.

그러나, 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은 이동 단말기에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등과 같은 고정 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.

도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 도 1a는 본 발명과 관련된 이동 단말기를 설명하기 위한 블록도이고, 도 1b 및 1c는 본 발명과 관련된 이동 단말기의 일 예를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도이다.

상기 이동 단말기(100)는 무선 통신부(110), 입력부(120), 센싱부(140), 출력부(150), 인터페이스부(160), 메모리(170), 제어부(180) 및 전원 공급부(190) 등을 포함할 수 있다. 도 1a에 도시된 구성요소들은 이동 단말기를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 이동 단말기는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 구성요소들 중 무선 통신부(110)는, 이동 단말기(100)와 무선 통신 시스템 사이, 이동 단말기(100)와 다른 이동 단말기(100) 사이, 또는 이동 단말기(100)와 외부서버 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 통신부(110)는, 이동 단말기(100)를 하나 이상의 네트워크에 연결하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.

이러한 무선 통신부(110)는, 방송 수신 모듈(111), 이동통신 모듈(112), 무선 인터넷 모듈(113), 근거리 통신 모듈(114), 위치정보 모듈(115) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

입력부(120)는, 영상 신호 입력을 위한 카메라(121) 또는 영상 입력부, 오디오 신호 입력을 위한 마이크로폰(microphone, 122), 또는 오디오 입력부, 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 사용자 입력부(123, 예를 들어, 터치키(touch key), 푸시키(mechanical key) 등)를 포함할 수 있다. 입력부(120)에서 수집한 음성 데이터나 이미지 데이터는 분석되어 사용자의 제어명령으로 처리될 수 있다.

센싱부(140)는 이동 단말기 내 정보, 이동 단말기를 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(140)는 근접센서(141, proximity sensor), 조도 센서(142, illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문인식 센서(finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor, 예를 들어, 카메라(121 참조)), 마이크로폰(microphone, 122 참조), 배터리 게이지(battery gauge), 환경 센서(예를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서 등), 화학 센서(예를 들어, 전자 코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 본 명세서에 개시된 이동 단말기는, 이러한 센서들 중 적어도 둘 이상의 센서에서 센싱되는 정보들을 조합하여 활용할 수 있다.

출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 디스플레이부(151), 음향 출력부(152), 햅팁 모듈(153), 광 출력부(154) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 디스플레이부(151)는 터치 센서와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린을 구현할 수 있다. 이러한 터치 스크린은, 이동 단말기(100)와 사용자 사이의 입력 인터페이스를 제공하는 사용자 입력부(123)로써 기능함과 동시에, 이동 단말기(100)와 사용자 사이의 출력 인터페이스를 제공할 수 있다.

인터페이스부(160)는 이동 단말기(100)에 연결되는 다양한 종류의 외부 기기와의 통로 역할을 수행한다. 이러한 인터페이스부(160)는, 유/무선 헤드셋 포트(port), 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이동 단말기(100)에서는, 상기 인터페이스부(160)에 외부 기기가 연결되는 것에 대응하여, 연결된 외부 기기와 관련된 적절할 제어를 수행할 수 있다.

또한, 메모리(170)는 이동 단말기(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(170)는 이동 단말기(100)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 이동 단말기(100)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다. 또한 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 이동 단말기(100)의 기본적인 기능(예를 들어, 전화 착신, 발신 기능, 메시지 수신, 발신 기능)을 위하여 출고 당시부터 이동 단말기(100)상에 존재할 수 있다. 한편, 응용 프로그램은, 메모리(170)에 저장되고, 이동 단말기(100) 상에 설치되어, 제어부(180)에 의하여 상기 이동 단말기의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.

제어부(180)는 상기 응용 프로그램과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 이동 단말기(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(180)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.

또한, 제어부(180)는 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, 도 1a와 함께 살펴본 구성요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 제어부(180)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, 이동 단말기(100)에 포함된 구성요소들 중 적어도 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.

전원공급부(190)는 제어부(180)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 이동 단말기(100)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원공급부(190)는 배터리를 포함하며, 상기 배터리는 내장형 배터리 또는 교체가능한 형태의 배터리가 될 수 있다.

상기 각 구성요소들 중 적어도 일부는, 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들에 따른 이동 단말기의 동작, 제어, 또는 제어방법을 구현하기 위하여 서로 협력하여 동작할 수 있다. 또한, 상기 이동 단말기의 동작, 제어, 또는 제어방법은 상기 메모리(170)에 저장된 적어도 하나의 응용 프로그램의 구동에 의하여 이동 단말기 상에서 구현될 수 있다.

도 1 b 및 1c를 참조하면, 개시된 이동 단말기(100)는 바 형태의 단말기 바디를 구비하고 있다. 다만, 본 발명은 여기에 한정되지 않고 와치 타입, 클립 타입, 글래스 타입 또는 2 이상의 바디들이 상대 이동 가능하게 결합되는 폴더 타입, 플립 타입, 슬라이드 타입, 스윙 타입, 스위블 타입 등 다양한 구조에 적용될 수 있다. 이동 단말기의 특정 유형에 관련될 것이나, 이동 단말기의 특정유형에 관한 설명은 다른 타입의 이동 단말기에 일반적으로 적용될 수 있다.

여기에서, 단말기 바디는 이동 단말기(100)를 적어도 하나의 집합체로 보아 이를 지칭하는 개념으로 이해될 수 있다.

이동 단말기(100)는 외관을 이루는 케이스(예를 들면, 프레임, 하우징, 커버 등)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 이동 단말기(100)는 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102)를 포함할 수 있다. 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102)의 결합에 의해 형성되는 내부공간에는 각종 전자부품들이 배치된다. 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102) 사이에는 적어도 하나의 미들 케이스가 추가로 배치될 수 있다.

단말기 바디의 전면에는 디스플레이부(151)가 배치되어 정보를 출력할 수 있다. 도시된 바와 같이, 디스플레이부(151)의 윈도우(151a)는 프론트 케이스(101)에 장착되어 프론트 케이스(101)와 함께 단말기 바디의 전면을 형성할 수 있다.

이동 단말기(100)에는 디스플레이부(151), 제1 및 제2 음향 출력부(152a, 152b), 근접 센서(141), 조도 센서(142), 광 출력부(154), 제1 및 제2 카메라(121a, 121b), 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b), 마이크로폰(122), 인터페이스부(160) 등이 구비될 수 있다.

이하에서는, 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 단말기 바디의 전면에 디스플레이부(151), 제1음향 출력부(152a), 근접 센서(141), 조도 센서(142), 광 출력부(154), 제1카메라(121a) 및 제1조작유닛(123a)이 배치되고, 단말기 바디의 측면에 제2 조작유닛(123b), 마이크로폰(122) 및 인터페이스부(160)이 배치되며, 단말기 바디의 후면에 제2 음향 출력부(152b) 및 제2 카메라(121b)가 배치된 이동 단말기(100)를 일 예로 들어 설명한다.

다만, 이들 구성은 이러한 배치에 한정되는 것은 아니다. 이들 구성은 필요에 따라 제외 또는 대체되거나, 다른 면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 단말기 바디의 전면에는 제1조작유닛(123a)이 구비되지 않을 수 있으며, 제2 음향 출력부(152b)는 단말기 바디의 후면이 아닌 단말기 바디의 측면에 구비될 수 있다.

디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)에서 구동되는 응용 프로그램의 실행화면 정보, 또는 이러한 실행화면 정보에 따른 UI(User Interface), GUI(Graphic User Interface) 정보를 표시할 수 있다.

디스플레이부(151)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉서블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)의 구현 형태에 따라 2개 이상 존재할 수 있다. 이 경우, 이동 단말기(100)에는 복수의 디스플레이부들이 하나의 면에 이격되거나 일체로 배치될 수 있고, 또한 서로 다른 면에 각각 배치될 수도 있다.

디스플레이부(151)는 터치 방식에 의하여 제어 명령을 입력 받을 수 있도록, 디스플레이부(151)에 대한 터치를 감지하는 터치센서를 포함할 수 있다. 이를 이용하여, 디스플레이부(151)에 대하여 터치가 이루어지면, 터치센서는 상기 터치를 감지하고, 제어부(180)는 이에 근거하여 상기 터치에 대응하는 제어명령을 발생시키도록 이루어질 수 있다. 터치 방식에 의하여 입력되는 내용은 문자 또는 숫자이거나, 각종 모드에서의 지시 또는 지정 가능한 메뉴항목 등일 수 있다.

제1음향 출력부(152a)는 통화음을 사용자의 귀에 전달시키는 리시버(receiver)로 구현될 수 있으며, 제2 음향 출력부(152b)는 각종 알람음이나 멀티미디어의 재생음을 출력하는 라우드 스피커(loud speaker)의 형태로 구현될 수 있다.

디스플레이부(151)의 윈도우(151a)에는 제1음향 출력부(152a)로부터 발생되는 사운드의 방출을 위한 음향홀이 형성될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 사운드는 구조물 간의 조립틈(예를 들어, 윈도우(151a)와 프론트 케이스(101) 간의 틈)을 따라 방출되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 외관상 음향 출력을 위하여 독립적으로 형성되는 홀이 보이지 않거나 숨겨져 이동 단말기(100)의 외관이 보다 심플해질 수 있다.

광 출력부(154)는 이벤트의 발생시 이를 알리기 위한 빛을 출력하도록 이루어진다. 상기 이벤트의 예로는 메시지 수신, 호 신호 수신, 부재중 전화, 알람, 일정 알림, 이메일 수신, 애플리케이션을 통한 정보 수신 등을 들 수 있다. 제어부(180)는 사용자의 이벤트 확인이 감지되면, 빛의 출력이 종료되도록 광 출력부(154)를 제어할 수 있다.

제1카메라(121a)는 촬영 모드 또는 화상통화 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(151)에 표시될 수 있으며, 메모리(170)에 저장될 수 있다.

제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 이동 단말기(100)의 동작을 제어하기 위한 명령을 입력 받기 위해 조작되는 사용자 입력부(123)의 일 예로서, 조작부(manipulating portion)로도 통칭될 수 있다. 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 터치, 푸시, 스크롤 등 사용자가 촉각적인 느낌을 받으면서 조작하게 되는 방식(tactile manner)이라면 어떤 방식이든 채용될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 근접 터치(proximity touch), 호버링(hovering) 터치 등을 통해서 사용자의 촉각적인 느낌이 없이 조작하게 되는 방식으로도 채용될 수 있다.

본 도면에서는 제1조작유닛(123a)이 터치키(touch key)인 것으로 예시하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1조작유닛(123a)은 푸시키(mechanical key)가 되거나, 터치키와 푸시키의 조합으로 구성될 수 있다.

제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)에 의하여 입력되는 내용은 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1조작유닛(123a)은 메뉴, 홈키, 취소, 검색 등의 명령을 입력 받고, 제2 조작유닛(123b)은 제1또는 제2 음향 출력부(152a, 152b)에서 출력되는 음향의 크기 조절, 디스플레이부(151)의 터치 인식 모드로의 전환 등의 명령을 입력 받을 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 무선 주파수 증폭기 회로 및 이를 구비하는 이동 단말기와 관련된 실시 예들에 대해 첨부된 도면을 참조하여 살펴보겠다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

도 2는 본 발명에 따른 주 전송부 (main transmitter)와 보조 전송부(auxiliary transmitter)를 구비하는 이동 단말기를 도시한다. 도 2를 참조하면, 이동 단말기(1000)는 주 전송부(1100), 보조 전송부(1200), 제어부(1300), 및 안테나(1400)를 포함한다. 주 전송부(1100)와 보조 전송부(1100)는 적어도 하나의 증폭기(1110, 1210)를 구비한다. 이와 관련하여, 적어도 하나의 증폭기(1110, 1210)는 전력 증폭기(PA)의 후단에 배치되는 전치-전력 증폭기(PPA: Pre-Power Amplifier)에 대응한다. 본 발명에서, "증폭기(amplifier)"는 전치-전력 증폭기(PPA)를 나타내고, "전력 증폭기"는 고전력 증폭기(HPA: High Power Amplifier)를 나타낼 수 있다. 또는, "전력 증폭기"는 전치-전력 증폭기(PPA)를 나타내고, "고전력 증폭기"는 고전력 증폭기(HPA)를 나타낼 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 주 전송부(1100) 및 보조 전송부(1200)는 도 1a의 무선 통신부(110)에 대응할 수 있다. 이에 따라, 무선 통신부(110)는, 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈인 주 전송부(1100) 및 보조 전송부(1200)를 포함할 수 있다. 따라서, 주 전송부(1100) 및 보조 전송부(1200)를 통해, 이동 단말기(1000)와 무선 통신 시스템 사이, 이동 단말기(1000)와 다른 이동 단말기(100) 사이, 또는 이동 단말기(1000)와 외부서버 사이에서 무선 통신이 수행될 수 있다.

한편, 도 1a의 방송 수신 모듈(111), 이동통신 모듈(112), 무선 인터넷 모듈(113), 근거리 통신 모듈(114)에 대해, 주 전송부(1100) 및 보조 전송부(1200)를 이용하여 무선 통신을 수행할 수 있다. 따라서, 주 전송부(1100) 및 보조 전송부(1200)를 이용하여 증폭기(1110)의 비선형성 특성을 개선하여, 전술된 통신 모듈의 통신 성능을 향상시킬 수 있다.

이와 관련하여, 증폭기(1110, 1210)의 후단(back-end)에 증폭기로의 입력 신호를 온/오프(on/off)하도록 제어하는 제1 스위치(1130, 1230)가 연결된다. 또는, 증폭기(1110, 1210)의 전단에 증폭기로부터의 출력 신호가 안테나(1400)로 전달되는 것을 온/오프하도록 제어하는 제2 스위치(1170, 1270)가 연결될 수 있다. 따라서, 주 전송부(1100), 보조 전송부(1200)를 통해 증폭된 제1 신호 및/또는 제2 신호는 제1 스위치(1130, 1230) 또는 제2 스위치(1170, 1270)에 의해 안테나(1400)로 전달될 수 있다. 이와 관련하여, 제2 스위치(1170, 1270)는 제1 스위치(1130, 1230)와 독립적으로, 또는 이를 대체하여 RF 출력의 온/오프 동작을 수행할 수 있다.

한편, 도 3는 본 발명에 따른 주 전송부와 보조 전송부를 구비하는 이동 단말기의 상세한 구성을 도시한다. 도 3을 참조하면, 주 전송부(1100)는 제1 증폭기(1111), 제2 증폭기(1112), 제1 로컬 오실레이터(LO: local oscillator, 1121), 제2 로컬 오실레이터(1122)를 포함한다. 또한, 주 전송부(1100)는 스위치(1130), 제1 위상 제어부(1140), 제1 필터(1150), 제1 DAC (Digital Analog Converter, 1160)를 더 포함할 수 있다.

또한, 보조 전송부(1200)는 제3 전력 증폭기(1210), 제3 로컬 오실레이터(1220)를 포함한다. 또한, 보조 전송부(1200)는 제2 위상 제어부(1240), 제2 필터(1250), 제2 DAC(1260)를 더 포함할 수 있다.

또한, 이동 단말기(1000)는 주 전송부(1100)와 보조 전송부(1200)에서의 신호를 선택적으로 합성하기 위한 신호 합성부(1350)를 더 구비할 수 있다. 또한, 이동 단말기(1000)는 주 전송부 내의 전력 증폭기의 비선형(non-linear) 특성을 보상하도록 구성되는 디지털 전치 왜곡(DPD: Digital Pre-Distortion) 보상부(1500)을 더 구비할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 전력 증폭기의 비선형성을 개선하는 방식에 대하여 자세히 살펴보기로 한다. 이와 관련하여, 도 4는 도 3의 주 전송부와 보조 전송부의 신호 경로 상의 신호들에 대한 주파수 대역에서의 크기를 나타낸다.

주 전송부(1100)는 제1 경로(path) 및 제2 경로를 통해 제1 주파수 대역의 제1신호를 증폭하여 전송하도록 구성된다. 여기서, 제1 경로는 제1 전력 증폭기(1111)를 통과하는 신호의 신호 경로이고, 제2 경로는 제2 전력 증폭기(1112)를 통과하는 신호의 신호 경로이다. 보조 전송부(1200)는 제3 경로를 통해 제2 주파수 대역의 제2 신호를 증폭하여 전송하도록 구성된다. 여기서, 제3 경로는 제3 증폭기(1210)를 통과하는 신호의 신호 경로이다. 다시 말하면, 주 전송부(1100)는 협대역(narrow band)인 제1 주파수 대역에서 동작하도록 구성되고, 보조 전송부(1200)는 광대역(wide band)인 제2 주파수 대역에서 동작하도록 구성된다. 이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 주파수 대역은 제1주파수 대역을 포함하도록 설정된다.

도 4를 참조하면, 주 전송부(1100)는 제1 주파수 대역에서 G1의 이득(gain)을 가지고, 보조 전송부(1200)는 제2 주파수 대역에서 G2의 이득을 갖는다. 여기서, 고출력 전력(high output power)을 위하여 제1 및 제2 경로에 해당하는 주 경로(main path)가 사용되고, 주 경로는 수신 대역(RX band)에서 낮은 잡음(low noise)를 갖는다. 이러한 수신 경로상의 낮은 잡음을 위하여 기저대역(baseband) IQ(BBIQ) 필터링이 요구된다.

저출력 전력(low output power)을 위하여 보조 경로(auxiliary path)가 사용된다. 이와 관련하여, 보조 경로상의 신호는 주 경로상의 신호보다 특정 수준, 예컨대, 약 30dB 낮은 신호일 수 있다. 따라서, 수신 대역에서의 잡음 요구사항도 동일한 수준, 약 30dB만큼 감소한다. 이는 보조 경로 상의 BBIQ 필터, 즉 제3 및 제4 필터(1251, 1252)의 대역폭을 증가시켜도 시스템 잡음 특성에 영향을 미치지 않음을 의미한다. 한편, 제1 필터(1150)의 대역폭은 제1 주파수 대역의 대역폭(BW1)에 해당할 수 있다. 또한, 제2 필터(1250)의 대역폭을 제2 주파수 대역의 대역폭(BW2)만큼 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 필터(1250)의 대역폭은 제1 필터(1150)의 대역폭의 3배 이상 일 수 있다. 이에 따라 제2 필터(1250)의 대역폭으로부터 발생하는 전치 왜곡 신호(pre-distortion signal)가 보조 경로를 통하여 피딩(feeding)될 수 있다. 따라서, 주 경로 및 보조 경로들을 함께 이용함으로써 선형성이 향상된 고출력 전력을 전송하는 것이 가능하다. 또한, 보조 경로만을 이용하여 저출력 전력을 전송하는 것이 가능하다. 제1 및 제2 증폭기(1111, 1112)로부터 생성된 왜곡은 전술된 전치 왜곡 신호를 통해 개선 가능하다. 이러한 왜곡은 고출력 전력 신호의 특정 수준을 넘지 않으며, 예를 들어, 고출력 전력 신호보다 30dBc 이하의 값을 갖는다. 따라서, 보조 전송부(1200)로부터의 출력은 원하지 않는 스펙트럼 성분을 제거하기에 충분하다. 이러한 전치 왜곡 방식은 결과적으로 추가적인 실리콘 영역 없이 전송부를 구현할 수 있으며, 수신 대역에서 잡음 특성을 저하시키지 않는다는 장점이 있다.

한편, 제어부(1300)는 전술한 주 전송부(1100)와 보조 전송부(1200)의 구체적인 동작을 제어한다. 즉, 제어부(1300)는 증폭된 제1신호에 의해 제1주파수 대역에 인접한 주파수 대역으로 왜곡 신호가 발생되면, 증폭된 제1 신호 및 상기 증폭된 제2 신호가 결합되도록 제어한다.

여기서, 도 4를 참조하면 인접한 주파수 대역은 제1주파수 대역의 좌측과 우측 주파수 영역이고, 해당 주파수 영역에서 G2 내지 G2-DG의 크기를 갖는 왜곡 신호가 발생한다. 이와 관련하여, G1은 주 전송부의 이득이고, G2는 보조 전송부의 이득이다. 한편, 주 전송부 출력에서 발생하는 신호는 부엽(sidelobe)을 갖는 신호이고, 대시 라인으로 표현된다. 부엽들은 주 전송부 비선형성 또는 주 전송부의 PA의 비선형성의 결과이다. 보조 전송부는 이득 G2와, BW1보다 넓은 대역폭 BW2를 갖기 때문에, 보조 전송부로 전치왜곡 신호를 생성하는 것이 가능하고, 이로 인하여 부엽들에 반대되는 신호를 생성할 것이다. 결과적인 파형은 이상적으로는 도면과 같이 부엽이 없는 굵은 라인으로 표현된다.

보다 구체적으로, 해당 주파수 영역에서 증폭된 제1 신호와 제2 신호의 차이는 DG 이하가 된다. 따라서, 해당 주파수 영역에서 왜곡 신호 량이 최대 G2에서 최대 DG로 감소함에 따라, 전력 증폭기의 선형성이 개선된다. 이를 위하여, 제어부(1300)는 제1주파수 대역에 인접한 주파수 대역 내의 특정 주파수에서, 증폭된 제2 신호의 레벨이 증폭된 제1 신호의 레벨과 일치하도록 제3 증폭기(1210)의 이득을 조정(adjust)한다. 예를 들어, 제1주파수 대역의 좌측 및 우측 경계 주파수(fc)에서 증폭된 제2신호의 레벨이 증폭된 제1신호의 레벨과 일치하도록 제3 증폭기(1210)의 이득을 조정할 수 있다. 즉, 좌측 및 우측 경계 주파수(fc)에서 제3 증폭기(1210)의 이득을 G2에 비례하는 값으로 조정하여, 증폭된 제1 및 제2 신호의 레벨이 G2로 일치할 수 있다.

한편, 전술한 필터의 대역폭에 따른 잡음 특성에 대해 살펴보면 다음과 같다. 이와 관련하여, 제1 필터(1150)는 각각 제1신호의 동위상 성분 및 직교위상 성분을 제1주파수 대역에서 통과하도록 구성된다. 또한, 제2 필터(1250)는 각각 제2 신호의 동위상 성분 및 직교위상 성분을 제2 주파수 대역에서 통과하도록 구성된다. 여기서, 제1 및 제2 주파수 대역은 기저대역에서의 주파수 대역으로, 증폭기에서의 RF 주파수 대역과는 상이할 수 있다.

한편, 제어부(1300)는 증폭된 제1신호 또는 증폭된 제2신호에 의한 보조 전송부(1200) 내의 수신부로의 간섭(interference)이 특정 임계치를 넘을 지 여부를 판단한다. 이때, 제어부(1300)는 수신부로의 간섭이 특정 임계치를 넘는다고 판단되면, 제2 필터(1250)의 통과대역을 제2주파수 대역보다 좁은 제3 주파수 대역으로 가변할 수 있다. 이때, 제3 주파수 대역은 제2주파수 대역보다 좁고 제1 주파수 대역보다 넓도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 4를 참조하면 제3 주파수 대역은 왜곡 신호가 발생되는 주파수 영역을 포함하도록 구성될 수 있다.

한편, 제어부(1300)는 인접한 주파수 대역으로 왜곡 신호가 발생하지 않으면, 주 전송부(1100)만을 통해 증폭된 제1 신호를 기지국으로 전송하도록 제어할 수 있다. 한편, 제어부(1300)는 저전력 전송 모드(low power transmission mode)에서 보조 전송부(1200)만을 통해 전송할 수 있다. 즉, 제어부(1300)는 전력 전송 모드가 저전력 전송 모드인 것으로 판단되면, 보조 전송부(1200)만을 통해 증폭된 제2 신호를 기지국 또는 주변 단말로 전송하도록 제어할 수 있다.

한편, 도 2를 참조하면, 제1 증폭기(1111)는 제1 경로 상의 제1 로컬 오실레이터(1121)와 연결되고, 제1신호의 동위상 성분(in-phase component)을 증폭하도록 구성된다. 또한, 제2 증폭기(1112)는 제2 경로 상의 제2 로컬 오실레이터(1122)와 연결되고, 제1신호의 직교위상 성분(quadrature-phase component)을 증폭하도록 구성된다. 한편, 전술한 바와 같이, 주 전송부(1100)와 보조 전송부(1200)에서의 신호를 선택적으로 합성하기 위한 신호 합성부(1350)는 신호를 다양한 방식으로 합성할 수 있다. 이와 관련하여, 신호 합성부(1350)는 제1신호의 상기 증폭된 동위상 성분과 증폭된 직교위상 성분을 합성하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 LO(1121) 및 제2 LO(1122)는 하나의 로컬 오실레이터로부터 유도되는 다수의 신호들을 갖는 하나의 로컬 오실레이터로 구현될 수 있다. 예를 들어, 다수의 신호들은 위상 천이된 복소 신호들 I 및 Q (동위상 및 직교 위상)이다.

또한, 신호 합성부(1350)는 보조 전송부(1200)로부터의 신호도 합성하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제3 증폭기(1210)는 제3 경로 상의 제3 로컬 오실레이터(1220)와 연결되고, 제2 신호를 증폭하도록 구성된다. 이때, 제어부(1300)는 왜곡 신호가 발생되면, 신호 합성부(1350)로 하여금 증폭된 제2신호를 증폭된 제1 신호와 합성하도록 할 수 있다. 여기서, "왜곡 신호가 발생"한다는 의미는 왜곡 신호가 이미 발생한 경우뿐만 아니라, 왜곡 신호가 발생 여부를 미리 판단히는 경우도 포함한다. 이와 관련하여, 주 전송부(1100)의 입력 전력 값에 따른 출력 전력 값을 예측하여 왜곡 신호 발생 여부를 미리 판단할 수 있다.

한편, 스위치(1130)는 제1 경로 내지 상기 제3 경로와 제1 내지 제3 로컬 오실레이터(1121, 1122, 1220)와의 연결을 제어한다. 이와 관련하여, 스위치(1130)는 전력 전송 모드와 왜곡 발생에 따라 연결 상태를 제어할 수 있다. 전력 전송 모드가 저전력 전송 모드(low power transmission mode)인 것으로 판단되면, 스위치(1130)를 통해 제3 경로가 제3 로컬 오실레이터(1220)와 연결될 수 있다. 반면에, 전력 전송 모드가 고전력 전송 모드(high power transmission mode)이고 왜곡 신호가 발생하지 않으면, 스위치(1130)를 통해 제1 경로 및 제2 경로가 제1 로컬 오실레이터(1121) 및 제2 로컬 오실레이터(1122) 와 연결될 수 있다. 또한, 전력 전송 모드가 고전력 전송 모드(high power mode)이고 왜곡 신호가 발생되면, 스위치(1130)를 통해 제1 경로 내지 상기 제3 경로가 제1 내지 제3오실레이터(1121, 1122, 1220)와 연결될 수 있다.

한편, 제1 DAC(1160) 및 제2 DAC(1260)는 제1 필터(1150) 및 제2 필터와 각각 연결되고, 디지털 전치 왜곡(DPD: Digital Pre-Distortion) 보상부(1500)와 연결된다. 또한, DPD 보상부(1500)는 보조 경로의 DAC와 연결될 수 있다. DPD 보상부(1500)는 주 전송부(1100) 내의 전력 증폭기의 비선형(non-linear) 특성을 보상하도록 구성된다. 이와 관련하여, 제어부(1300)는 제1주파수 대역에 인접한 주파수 대역 내의 특정 주파수에서, 증폭된 제2신호의 레벨이 증폭된 제1신호의 레벨과 일치하도록 제3 전력 증폭기의 이득을 조정할 수 있다. 또한, 제어부(1300)는 조정된 제3 전력 증폭기의 이득 또는 이와 연관된 값을 DPD 보상부(1500)로 전달할 수 있다. 이에 따라, DPD 보상부(1500)는 전달된 이득 또는 이와 연관된 값에 기반하여, 주 전송부(1100) 내의 전력 증폭기의 비선형(non-linear) 특성을 보상하도록 구성될 수 있다. 따라서, DPD 보상부(1500)와 보조 전송부(1200)를 모두 이용함에 따라, 주 전송부(1100) 내의 전력 증폭기의 비선형(non-linear) 특성을 좀 더 효과적으로 향상시킬 수 있다. 또한, DPD 보상부(1500)는 보조 전송부(1200) 내의 전력 증폭기의 이득 값과 연관된 값으로 단순화된 피드백 제어를 가능하게 하는 피드백 인자라는 장점이 있다.

한편, 본 발명에 따른 전력 증폭기의 왜곡 특성 개선 방법은 4세대(4G) 통신 시스템 이외에, 5세대(5G) 차세대 통신 시스템에서도 활용 가능하다. 한편, 4세대(4G) 통신 시스템에서는 2개 이상의 안테나(1400)가 다중-입력 다중-출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)을 지원할 수 있다. 반면에, 5세대(5G) 차세대 통신 시스템에서는 2개 이상의 배열 안테나(1400)가 다중-입력 다중-출력(MIMO)과 함께 빔포밍(beamforming)을 지원할 수 있다. 이와 관련하여, 도 5는 본 발명에 따른 주 전송부, 보조 전송부, 및 복수의 배열 안테나를 구비하는 이동 단말기의 일 예시를 도시한다. 도 5를 참조하면, 복수의 배열 안테나는 제1 배열 안테나(1400-1), 제2 배열 안테나(1400-2), 내지 제n 배열 안테나(1400-n)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 내지 제n 배열 안테나(1400-1 내지 1400-n)를 이용하여 n x n MIMO를 지원할 수 있다. 한편, 제1 내지 제n 배열 안테나(1400-1 내지 1400-n)의 각각은 복수의 안테나 소자(element)를 포함할 수 있고, 이에 따라 복수의 안테나 소자에 인가되는 위상을 조절하여 빔포밍을 수행할 수 있다.

한편, 도 2의 주 전송부(1100)는 복수의 배열 안테나의 개수에 따라 도 5의 제1 내지 제n 주 전송부(1100-1 내지 1100-n)를 포함하도록 구성된다. 즉, 주 전송부는 제1 배열 안테나 내지 제n 배열 안테나(1400-1 내지 1400-n)에 각각 연결되는 제1 주 전송부 내지 제n 주 전송부(1100-1 내지 1100-n)를 포함한다. 반면에, 보조 전송부(1200)는 복수의 배열 안테나의 개수에 따라 제1 내지 제n 보조 전송부(1200-1 내지 1200-n)를 포함하도록 구성될 수 있다. 또는 도 5에 도시된 바와 같이 하나의 보조 전송부(1200)만을 포함하도록 구성될 수 있다. 이때, 제어부(1300)는 증폭된 제1신호에 의해 제1주파수 대역에 인접한 주파수 대역으로 왜곡 신호가 발생되면, 증폭된 제1 신호 및 증폭된 제2 신호의 일부가 결합되도록 제어할 수 있다. 여기서, "제2 신호의 일부"의 의미는 하나의 보조 전송부(1200)에서 출력되는 제2 신호를 전력 분배기(1360)을 통해 분배된 신호를 의미한다. 따라서, 도 5에 도시된 하나의 보조 전송부(1200)만을 이용하는 공통 보조 전송부(common AUX TRANSIMITTER) 구조는 복수의 보조 전송부 구조에 비해, 회로가 차지하는 면적이 감소된다는 장점을 갖는다. 뿐만 아니라, 하나의 공통 보조 전송부(1200)를 통해 복수의 제1 주 전송부 내지 제n 주 전송부(1100-1 내지 1100-n)에 대한 통합적인 감시 및 제어가 가능하다는 장점을 갖는다.

이상에서는 본 발명의 일 양상에 따른 전력 증폭기 회로 및 이를 구비하는 이동 단말기에 대해 살펴보았다. 다음에서는, 본 발명의 다른 양상에 따른 전력 증폭기 회로를 제어하는 방법에 대해 살펴보기로 한다. 한편, 전술된 전력 증폭기 회로 및 이를 구비하는 이동 단말기에서 설명된 내용은 아래의 제어 방법과 결합되어 사용될 수 있다.

이와 관련하여, 도 6은 본 발명에 따른 전력 증폭기 회로의 비선형성을 개선하는 방법의 흐름도를 나타낸다. 도 6을 참조하면, 전력 증폭기 회로의 비선형성 개선 방법은 제어부(1300)에 의해 수행될 수 있다. 이때, 제어부(1300)는 프로세서 또는 모뎀에 해당하며, 해당 동작들은 통신 프로세서(CP: Communication Processor), 또는 어플리케이션 프로세서(AP: Communication Processor)에 의해 수행될 수 있다. 한편, 전력 증폭기 회로의 비선형성 개선 방법은 제1 신호 증폭 제어 과정(S110), 제2 신호 증폭 제어 과정(S120), 왜곡 발생 판단 과정(S130), 왜곡 신호 제어 과정(S140)을 포함한다. 또한, 전력 증폭기 회로의 비선형성 개선 방법은 저전력 전송 모드 판단 과정(S150), 저전력 신호 전송 제어 과정(S160), 고전력 신호 전송 제어 과정(S170)을 더 포함할 수 있다. 한편, 전술된 과정은 나열된 순서에 한정되는 것이 아니라, 응용에 따라 자유롭게 순서를 변경하여 수행될 수 있다.

제1 신호 증폭 제어 과정(S110)에서, 제1 경로(path) 및 제2 경로를 통해 제1주파수 대역의 제1신호를 증폭하도록 주 전송부 (main transmitter)를 제어한다. 한편, 제2 신호 증폭 제어 과정(S120)에서, 제3경로를 통해 제2주파수 대역의 제2 신호를 증폭하도록 보조 전송부(auxiliary transmitter)를 제어한다. 이때, 왜곡 발생 판단 과정(S130)에서, 증폭된 제1신호에 의해 제1주파수 대역에 인접한 주파수 대역으로 왜곡 신호가 발생할 것인지 여부를 판단한다.

한편, 왜곡 신호 제어 과정(S140)은, 인접한 주파수 대역으로 왜곡 신호가 발생되면, 증폭된 제1 신호 및 증폭된 제2 신호가 결합되도록 하여 왜곡 신호를 제어한다. 반면에, 인접한 주파수 대역으로 왜곡 신호가 발생하지 않으면, 전력 전송 모드가 저전력 전송 모드인지 여부를 판단하는 저전력 전송 모드 판단 과정(S150)을 수행한다. 이때, 전력 전송 모드가 저전력 전송 모드(low power transmission mode)인 것으로 판단되면, 보조 전송부만을 통해 상기 증폭된 제2 신호를 상기 기지국 또는 주변 단말로 전송하도록 제어하는 저전력 신호 전송 제어 과정(S160)을 수행한다. 반면에, 전력 전송 모드가 고전력 전송 모드(high power transmission mode)인 것으로 판단되면, 주 전송부만을 통해 증폭된 제1 신호를 기지국으로 전송하도록 제어하는 고전력 신호 전송 제어 과정(S170)을 수행한다.

이상에서는, 본 발명에 따른 전력 증폭기 회로 및 이를 구비하는 이동 단말기 및 이의 제어 방법의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 비선형성 특성이 개선된 RF 프론트 엔드 및 이동 단말기를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 광대역에서 동작하는 보조 전송부와 협대역에서 동작하는 주 전송부를 이용하여 전력 증폭기의 비선형성 특성을 개선하면서, 수신 대역 잡음 특성을 유지할 수 있다.

나아가, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 복수의 안테나를 포함하는 구조에서도 비선형성 특성이 개선되면서 배치 영역을 감소시킬 수 있는 RF 프론트 엔드를 포함하는 이동 단말기를 제공할 수 있다.

본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.

전술한 본 발명과 관련하여, 전력 증폭기를 포함하는 주 전송부와 보조 전송부의 설계 및 이의 구동은 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 제어부(180)를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (14)

1. 이동 단말기에 있어서,
   제1 경로(path) 및 제2 경로를 통해 제1 주파수 대역의 제1신호를 증폭하여 전송하도록 구성된 주 전송부 (main transmitter);
   제3 경로를 통해 제2 주파수 대역의 제2 신호를 증폭하여 전송하도록 구성된 보조 전송부(auxiliary transmitter); 및
   상기 증폭된 제1신호에 의해 상기 제1 주파수 대역에 인접한 주파수 대역으로 왜곡 신호가 발생하면, 상기 증폭된 제1 신호 및 상기 증폭된 제2 신호가 결합되도록 하여 상기 왜곡 신호를 제어하는 제어부를 포함하고,
   상기 주 전송부는 협대역(narrow band)인 상기 제1 주파수 대역에서 동작하도록 구성되고,
   상기 보조 전송부는 광대역(wide band)인 상기 제2 주파수 대역에서 동작하도록 구성되고,
   상기 제2 주파수 대역은 상기 제1 주파수 대역을 포함하도록 설정되는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 인접한 주파수 대역으로 왜곡 신호가 발생하지 않으면, 상기 주 전송부만을 통해 상기 증폭된 제1 신호를 기지국으로 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제어부는 전력 전송 모드가 저전력 전송 모드(low power transmission mode)인 것으로 판단되면, 상기 보조 전송부만을 통해 상기 증폭된 제2 신호를 상기 기지국 또는 주변 단말로 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 주 전송부는,
   상기 제1 경로 상의 제1 로컬 오실레이터(LO: local oscillator)와 연결되고, 상기 제1신호의 동위상 성분(in-phase component)을 증폭하도록 구성된 제1 증폭기;
   상기 제2 경로 상의 제2 로컬 오실레이터와 연결되고, 상기 제1신호의 직교위상 성분(quadrature-phase component)을 증폭하도록 구성된 제2 증폭기; 및
   상기 제1신호의 상기 증폭된 동위상 성분과 상기 증폭된 직교위상 성분을 합성하도록 구성된 신호 합성부를 포함하는, 이동 단말기.
5. 제4항에 있어서,
   상기 보조 전송부는,
   상기 제3 경로 상의 제3 로컬 오실레이터와 연결되고, 상기 제2 신호를 증폭하도록 구성된 제3 증폭기를 더 포함하고,
   상기 왜곡 신호가 발생되면, 상기 신호 합성부는 상기 증폭된 제2신호를 상기 증폭된 제1 신호와 합성하는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 주파수 대역에 인접한 주파수 대역에서 상기 증폭된 제1 신호와 상기 증폭된 제2 신호가 상쇄(cancel)되도록, 상기 제2신호의 위상 값을 제어하는 위상 제어부; 및
   상기 제1 경로 내지 상기 제3 경로와 로컬 오실레이터와의 연결을 제어하는 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
7. 제6항에 있어서,
   전력 전송 모드가 저전력 전송 모드(low power transmission mode)인 것으로 판단되면, 상기 스위치를 통해 상기 제3 경로가 상기 제3 로컬 오실레이터와 연결되고,
   상기 전력 전송 모드가 고전력 전송 모드(high power transmission mode)이고 상기 왜곡 신호가 발생하지 않으면, 상기 스위치를 통해 상기 제1 경로 및 상기 제2 경로가 상기 제1 로컬 오실레이터 및 상기 제2 로컬 오실레이터와 연결되고,
   상기 전력 전송 모드가 고전력 전송 모드(high power mode)이고 상기 왜곡 신호가 발생되면, 상기 스위치를 통해 상기 제1 경로 내지 상기 제3 경로가 상기 제1 로컬 오실레이터 내지 상기 제3 로컬 오실레이터와 연결되는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
8. 제5항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제1 주파수 대역에 인접한 주파수 대역 내의 특정 주파수에서, 상기 증폭된 제2신호의 레벨이 상기 증폭된 제1신호의 레벨과 일치하도록 상기 제3 증폭기의 이득을 조정(adjust)하는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
9. 제5항에 있어서,
   상기 제1신호의 동위상 성분 및 직교위상 성분을 상기 제1 주파수 대역에서 통과하도록 구성된 제1 필터; 및
   상기 제2 신호의 동위상 성분 및 직교위상 성분을 상기 제2 주파수 대역에서 통과하도록 구성된 제2 필터를 더 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 증폭된 제1신호 또는 상기 증폭된 제2신호에 의한 상기 보조 전송부 내의 수신부로의 간섭(interference)이 특정 임계치를 넘을 것으로 판단되면, 상기 제2 필터의 통과대역을 상기 제2 주파수 대역보다 좁은 제3 주파수 대역으로 가변하는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 필터 및 상기 제2 필터와 각각 연결된 제1 DAC (Digital Analog Converter) 및 제2 DAC를 더 포함하고,
    상기 제1 DAC 및 상기 제2 DAC는 디지털 전치 왜곡(DPD: Digital Pre-Distortion) 보상부와 연결되고,
    상기 DPD 보상부는 상기 주 전송부 내의 전력 증폭기의 비선형(non-linear) 특성을 보상하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 주파수 대역에 인접한 주파수 대역 내의 특정 주파수에서, 상기 증폭된 제2신호의 레벨이 상기 증폭된 제1신호의 레벨과 일치하도록 상기 제3 증폭기의 이득을 조정하고, 상기 조정된 제3 증폭기의 이득을 상기 DPD 보상부로 전달하고,
    상기 DPD 보상부는 상기 전달된 이득에 기반하여, 상기 주 전송부 내의 전력 증폭기의 비선형(non-linear) 특성을 보상하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
12. 제1항에 있어서,
    제1 배열 안테나(array antenna) 내지 제n 배열 안테나를 더 포함하고,
    상기 주 전송부는 상기 제1 배열 안테나 내지 상기 제n 배열 안테나에 각각 연결되는 제1 주 전송부 내지 제n 주 전송부를 포함하고,
    상기 제1 주 전송부 내지 제n 주 전송부는 상기 증폭된 제1신호를 상기 제1 배열 안테나 내지 상기 제n 배열 안테나로 전달하고,
    상기 제어부는, 상기 왜곡 신호가 발생하면, 상기 증폭된 제1 신호 및 상기 증폭된 제2 신호의 일부가 결합되도록 제어하는, 이동 단말기.
13. 이동 단말기의 제어 방법에 있어서,
    제1 경로(path) 및 제2 경로를 통해 제1 주파수 대역의 제1신호를 증폭하도록 주 전송부 (main transmitter)를 제어하는 제1 신호 증폭 제어 과정;
    제3 경로를 통해 제2 주파수 대역의 제2 신호를 증폭하도록 보조 전송부(auxiliary transmitter)를 제어하는 제2 신호 증폭 제어 과정;
    상기 증폭된 제1신호에 의해 상기 제1 주파수 대역에 인접한 주파수 대역으로 왜곡 신호가 발생할 것인지 여부를 판단하는 왜곡 발생 판단 과정; 및
    상기 인접한 주파수 대역으로 상기 왜곡 신호가 발생되면, 상기 증폭된 제1 신호 및 상기 증폭된 제2 신호가 결합되도록 하여 상기 왜곡 신호를 제어하는 왜곡 신호 제어 과정을 포함하고,
    상기 주 전송부는 협대역(narrow band)인 상기 제1 주파수 대역에서 동작하도록 구성되고,
    상기 보조 전송부는 광대역(wide band)인 상기 제2 주파수 대역에서 동작하도록 구성되고,
    상기 제2 주파수 대역은 상기 제1 주파수 대역을 포함하도록 설정되는, 이동 단말기의 제어 방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 인접한 주파수 대역으로 왜곡 신호가 발생하지 않으면, 전력 전송 모드가 저전력 전송 모드인지 여부를 판단하는 저전력 전송 모드 판단 과정을 더 포함하고,
    상기 전력 전송 모드가 저전력 전송 모드(low power transmission mode)인 것으로 판단되면, 상기 보조 전송부만을 통해 상기 증폭된 제2 신호를 기지국 또는 주변 단말로 전송하도록 제어하는 저전력 신호 전송 제어 과정을 수행하고,
    상기 전력 전송 모드가 고전력 전송 모드(high power transmission mode)인 것으로 판단되면, 상기 주 전송부만을 통해 상기 증폭된 제1 신호를 상기 기지국으로 전송하도록 제어하는 고전력 신호 전송 제어 과정을 수행하는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기의 제어 방법.

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