KR20080108340A

KR20080108340A - 피크 투 애버리지 전력비의 제어를 위한 클리핑

Info

Publication number: KR20080108340A
Application number: KR1020087026961A
Authority: KR
Inventors: 토마스 썬; 라구라만 크리시나모르티
Original assignee: 퀄컴 인코포레이티드
Priority date: 2006-04-03
Filing date: 2007-04-03
Publication date: 2008-12-12
Also published as: JP2009532995A; US8280420B2; EP2002628A2; KR101024508B1; CN101461206A; US20070232250A1; WO2007118104A2; WO2007118104A3

Abstract

청구물은 포화에 관련된 영향을 감소시키면서 임계 피크 투 애버리지 전력비를 강화하는 것에 관련된다. 이것은, 예를 들어, 임계 피크 투 애버리지 전력비에 적어도 부분적으로 기초하는 이상적 포화 영역의 조각별 선형 근사치에 액세스함으로써 달성될 수 있다. 그 후, 그 신호에 관련된 전력이 그 조각별 선형 근사치에 의해 둘러싸인 영역 외부에 존재하면, 바람직하게 송신된 신호는 포화될 수 있다.

PAR, OFMA, 클리핑, FLO 시스템

Description

피크 투 애버리지 전력비의 제어를 위한 클리핑{CLIPPING FOR CONTROL OF PEAK TO AVERAGE POWER RATIO}

배경기술

I. 기술분야

다음 설명은 일반적으로 통신 시스템에 대한 것이고, 더 상세하게는, 주어진 피크 투 애버리지 전력비 제한의 영향을 감소시키는 것이다.

II. 배경기술

무선 네크워킹 시스템은 전세계 다른 사람들과 통신하는 보편적 수단이 되고 있다. 고객의 요구를 충족시키고 휴대성 및 편이성을 개선하기 위해, 셀룰러 전화, 개인 휴대 정보 단말 등과 같은 무선 통신 디바이스는 더 소형화되고 더 강력해지고 있다. 고객들은, 신뢰할 수 있는 서비스, 확장된 커버리지 영역, 부가적 서비스들 (예를 들어, 웹 브라우징 능력) 및 이러한 디바이스의 사이즈 및 비용에서의 지속적 감소를 요구하며, 이러한 디바이스에 의존하고 있다.

(예를 들어, 주파수 분할 기술, 시분할 기술 및 코드 분할 기술을 이용하는) 통상적 무선 통신 네트워크는, 가입자에게 커버리지 영역을 제공하는 하나 이상의 기지국뿐만 아니라 그 커버리지 영역 내에서 데이터를 송신 및 수신할 수 있는 이동 (예를 들어, 무선) 디바이스를 포함한다. 통상적 기지국은 브로드캐스트, 멀티캐스트 및/또는 유니캐스트 서비스를 위해 다중 데이터 스트림을 다수의 디바 이스에 동시에 송신할 수 있으며, 데이터 스트림은 사용자 디바이스에 대한 독립적 수신물일 수 있는 데이터의 스트림이다. 그 기지국의 커버리지 영역 내의 사용자 디바이스는 수신하는 데이터 스트림, 2 이상의 데이터 스트림 또는 합성 스트림에 의해 반송되는 모든 데이터 스트림에 관심이 있을 수 있다. 유사하게, 사용자 디바이스는 기지국 또는 또 다른 사용자 디바이스에 데이터를 송신할 수 있다.

순방향 링크 전용 (FLO; Forward Link Only) 기술은 최고 품질의 성능을 달성하기 위해 시스템 설계에서 최신의 진보 기술을 이용하는 무선 통신 서비스 제공자의 산업 그룹에 의해 개발되었다. FLO 기술은 이동 멀티미디어 환경에 의도되며, 이동 사용자 디바이스에서의 사용에 적합하다. FLO 기술은 실시간 (스트리밍) 컨텐츠 및 다른 데이터 서비스 모두에 대해 고품질 수신을 달성하기 위해 설계된다. FLO 기술은 전력 소모를 희생시키지 않으면서 강건한 이동 성능 및 높은 용량을 제공할 수 있다. 또한, 이 기술은, 필수적으로 이용되는 기지국 송신기의 수를 감소시킴으로써 멀티미디어 컨텐츠를 전달하는 네트워크 비용을 감소시킨다. 또한, FLO 기술 기반 멀티미디어 멀티캐스팅은 무선 조작자의 셀룰러 네트워크 데이터 및 음성 서비스에 우호적이며, 셀룰러 네트워크 데이터는 FLO 기술을 이용하여 멀티미디어 컨텐츠를 수신하는 동일한 디바이스에 전달될 수 있다.

기지국 및 이동 디바이스 모두에서 송신기의 성능은, 일반적으로 무선 시스템의 성공, 특히 FLO 기술에 관련하여 결정적이다. 또한, 전술한 바와 같이, 무선 시스템 내의 송신기에 대해 낮은 비용을 유지하는 것이 바람직하다. 따라서, 이동 디바이스 제조자 및 무선 서비스 제공자는 이러한 송신기의 성능을 실질 적으로 악화시키 않으면서 송신기에서의 피크 투 애버리지 전력비 (피크 전력 레벨 대 시간 평균 전력 레벨의 비) 를 제한하여, 송신기의 사이즈 및 비용을 감소시키기를 원한다. 더 상세하게는, 송신기에 대해 높은 피크 투 애버리지 비가 존재하면, 전력 증폭기는 더 넓은 범위에 걸쳐 선형이 되어야 하며, 이것은 열을 방출하기 위해 추가적 공간을 요구하는 더 크고 더 비싼 전력 증폭기를 야기한다.

요약

다음으로, 이러한 실시형태들의 기본적 이해를 제공하기 위해, 하나 이상의 실시형태들의 단순화된 요약을 제공한다. 이 요약은 모든 포괄적 실시형태들의 전체적인 개관이 아니며, 모든 실시형태들의 중요한 또는 결정적 엘리먼트들을 식별하거나 임의의 또는 모든 실시형태들의 범주를 한정하려는 의도가 아니다. 그 유일한 목적은, 추후에 제공되는 더 상세한 설명에 대한 서두로서 하나 이상의 실시형태들의 몇몇 개념들을 단순화된 형태로 제공하는 것이다.

청구물은 임계 피크 투 애버리지 전력비 (PAR) 를 강화하는 것에 연관된 부정적 영향을 최소화하는 것에 관련된다. 이를 위해, 임계 PAR 에 기초하는 이상적 포화 영역의 멀티레벨의 조각별 (piecewise) 선형 근사치의 이용을 통해 신호가 포화 (클리핑) 된다. 멀티레벨의 조각별 선형 근사치를 이용하는 것은, 수신 신호에 관련된 전력 파라미터들이 (임계 PAR 을 유지하기 위해 이론적으로 클리핑이 요구되지 않는) 이상적 포화 영역 내에 존재할 확률을 감소시키지만, 클리핑에 종속된다 (통상적으로 동위상 및 직교 위상 값들이 독립적으로 클리핑됨). 수신 신호의 전력 파라미터들은 멀티레벨의 조각별 선형 근사치에 관련된 임계값에 비교될 수 있고, (예를 들어, 수신 신호의 동위상 및 직교 위상 값들이 그 임계값에 의해 정의된 영역 외부에 존재하면) 수신 신호는 그 비교에 적어도 부분적으로 기초하여 포화될 수 있다.

일 양태에 따르면, 무선 통신 환경에서 임계 피크 투 애버리지 전력비를 강화하는 방법이 기술된다. 이 방법은, 이상적 포화 영역의 조각별 선형 근사치를 액세스하는 단계를 포함하며, 그 이상적 포화 영역은 피크 투 애버리지 비에 적어도 부분적으로 기초한다. 그 후, 그 신호에 관련된 전력 파라미터들이 조각별 선형 근사치에 의해 둘러싸인 영역 외부에 존재하면, 바람직하게 송신된 신호가 포화된다.

또 다른 양태에 따르면, 여기서 기술하는 무선 통신 장치는, 이상적 포화 영역의 조각별 선형 근사치에 대한 임계값을 보유하는 메모리를 포함한다. 원형 경계를 갖는 이상적 포화 영역은 임계 피크 투 애버리지 전력비에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다. 프로세서는 바람직하게 송신된 신호와 관련된 전력 파라미터들을 그 임계값에 의해 정의된 영역과 비교한다. 그 후, 프로세서는, 그 바람직하게 송신된 신호가 그 비교에 적어도 부분적으로 기초하여 포화되어야 하는지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 이동 디바이스 및/또는 기지국은 무선 통신 장치를 포함할 수 있다.

또 다른 양태에 따르면, 여기서 기술하는 무선 통신 장치는 송신기에 관련된 임계 피크 투 애버리지 전력비를 수신하는 수단을 포함한다. 또한, 이 무선 통신 장치는 이상적 포화 영역의 조각별 선형 근사치를 액세스하는 수단을 포함하며, 그 이상적 포화 영역의 파라미터들은 그 수신된 임계 피크 투 애버리지 전력비의 파라미터들에 적어도 부분적으로 기초한다. 이 무선 통신 장치는 추가적으로, 관련 전력이 조각별 선형 근사치에 의해 둘러싸인 영역 외부에 존재하면, 바람직하게 송신된 신호를 포화시키는 수단을 포함한다.

또 다른 양태에 따르면, 머신-판독가능 매체가 기술되며, 이 머신-판독가능 매체는, 신호를 수신하고, 그 수신 신호에 관련된 동위상 및 직교 위상 값을, 송신기와 관련된 임계 피크 투 애버리지 전력비에 기초하는 이상적 포화 영역의 멀티레벨의 조각별 선형 근사치의 임계값과 비교하고, 그 비교에 적어도 부분적으로 기초하여 그 수신 신호를 클리핑할지 여부를 결정하는 명령들을 저장한다.

또 다른 양태에 따르면, 프로세서가 기술되며, 이 프로세서는, 수신 신호의 전력 파라미터들을, 송신기에 관련된 임계 피크 투 애버리지 전력비에 기초하는 이상적 포화 영역의 멀티레벨의 조각별 선형 근사치의 임계값과 비교하는 명령들을 실행한다. 이 프로세서는, 그 신호의 전력 파라미터들이 그 임계값에 의해 정의되는 영역 외부에 존재하면 그 수신 신호를 포화시키는 명령들을 또한 실행한다.

전술한 목적 및 관련 목적을 달성하기 위해, 다음의 설명 및 첨부된 도면에 관련하여 특정한 예시적인 양태들을 기술한다. 그러나, 이 양태들은, 청구물의 원리가 이용될 수도 있는 다양한 방식들의 오직 일부를 나타내며, 청구물은 이러한 모든 양태들 및 그 균등물을 포함하도록 의도된다. 다른 이점들 및 신규한 특성들은 도면과 관련하여 고려될 때 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

도면의 간단한 설명

도 1 은 임계 피크 투 애버리지 전력비를 강화하는 경우, 포화의 부정적 영향의 최소화를 용이하게 하는 시스템의 하이 레벨 블록도이다.

도 2 는 무선 통신 시스템의 예시이다.

도 3 은 이상적 포화 영역의 조각별 선형 근사치의 이용을 통해 포화를 수행할 수 있는 무선 통신 장치의 하이 레벨 블록도이다.

도 4 는 이상적 포화 영역의 종래의 근사치의 도식적 도면이다.

도 5 는 이상적 포화 영역의 2-레벨 조각별 선형 근사치의 도식적 도면이다.

도 6 은 이상적 포화 영역의 3-레벨 조각별 선형 근사치의 도식적 도면이다.

도 7 은 이상적 포화 영역의 4-레벨 조각별 선형 근사치의 도식적 도면이다.

도 8 은 이상적 포화 영역의 3-레벨 조각별 선형 근사치의 이용을 통한 복수의 신호의 포화를 도시하는 도식적 도면이다.

도 9 는 이상적 포화 영역의 4-레벨 조각별 선형 근사치의 이용을 통한 복수의 신호의 포화를 도시하는 도식적 도면이다.

도 10 은 이상적 포화 영역의 3-레벨 또는 4-레벨 조각별 선형 근사치를 실시할 수 있는 예시적인 하드웨어 구현을 도시한다.

도 11 은 멀티레벨의 조각별 선형 근사치에 따라 바람직하게 송신된 신호를 포화시키는 방법의 예시적인 흐름도를 도시한다.

도 12 는, 관련 전력 파라미터들이 이상적 포화 영역의 조각별 선형 근사치에 의해 둘러싸인 영역의 외부에 존재하면, 바람직하게 송신된 신호를 포화시키는 방법의 예시적인 흐름도를 도시한다.

도 13 은 이상적 포화 영역의 조각별 선형 근사치에 관련된 임계값을 결정하는 방법에 대한 예시적인 흐름도를 도시한다.

도 14 는 피크 투 애버리지 전력비를 유지하는 것에 대해 포화의 부정적 영향을 감소시키기 위해 이용되는 장치의 기능 블록도이다.

도 15 는 예시적인 기지국이다.

도 16 은 여기에 기술하는 다양한 시스템 및 방법에 관련하여 이용될 수 있는 무선 통신 환경의 예시이다.

상세한 설명

이제, 전체에 걸쳐 유사한 참조 번호가 유사한 엘리먼트를 지칭하도록 이용되는 도면을 참조하여 청구물을 기술한다. 다음의 기술에서는, 설명의 목적으로, 청구물의 철저한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정한 세부사항들을 기술한다. 그러나, 이러한 특정한 세부사항들 없이도 이러한 청구물이 실시될 수도 있음은 명백할 것이다. 다른 예에서, 주지의 구조 및 디바이스들은 본 청구물의 기술을 용이하게 하기 위해 블록도 형태로 도시하였다.

또한, 다양한 양태를 사용자 디바이스에 관련하여 설명한다. 사용자 디바이스은 또한 시스템, 가입자 유닛, 가입자국, 이동국, 이동 디바이스, 원격국, 원격 단말기, 액세스 단말기, 사용자 단말기, 단말기, 사용자 에이전트, 또는 사용자 장치로 지칭될 수 있다. 사용자 디바이스는 셀룰러 전화, 코드없는 전화, 세션 개시 프로토콜 (SIP) 전화, 무선 로컬 루프 (WLL) 스테이션, 개인 휴대 정보 단말기 (PDA), 무선 접속 능력을 갖는 핸드헬드 디바이스, 또는 무선 모뎀에 접속 되는 다른 프로세싱 디바이스일 수도 있다.

또한, 청구물의 양태들은 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어 또는 이들의 임의의 조합을 생성하는 표준 프로그래밍 및/또는 엔지니어링 기술을 사용하는 방법, 장치, 또는 제조품으로서 구현되어, 본 청구물의 다양한 양태들을 구현하는 컴퓨터 또는 연산 컴포넌트를 제어할 수도 있다. 여기서 사용하는 용어 "제조품" 은 임의의 컴퓨터 판독가능 디바이스, 캐리어, 또는 매체로부터 액세스가능한 컴퓨터 프로그램을 포함하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 컴퓨터 판독가능 매체는 자기 저장 디바이스 (예를 들어, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립...), 광학 디스크 (예를 들어, 컴팩트 디스크 (CD), 디지털 다기능 디스크 (DVD)...), 스마트 카드, 및 플래시 메모리 디바이스 (예를 들어, 카드, 스틱, 키 드라이브...) 를 포함할 수 있지만 이에 한정되지는 않는다. 또한, 셀룰러 네트워크와 같은 네트워크에 액세스하거나 음성 메일을 송신 및 수신하는데 이용되는 것과 같은 컴퓨터-판독가능 전자 데이터를 반송하는데 반송파가 이용될 수 있음을 인식해야 한다. 물론, 여기서 기술하는 범주 또는 사상을 벗어나지 않으면서 이러한 구성에 대해 다수의 변형이 행해질 수도 있음을 당업자는 인식할 것이다.

FLO 무선 시스템은 비실시간 서비스뿐만 아니라 실시간 오디오 및 비디오 신호를 브로드캐스트하도록 설계될 수 있다. 각각의 FLO 송신은 큰 전력의 높은 (tall, high power) 송신기를 이용하여 수행되어, 소정의 지리적 영역에서 넓은 커버리지를 보장한다. 특정 영역에서 다수의 송신기를 이용하여, FLO 신호가 소정 영역의 대부분의 사람에게 도달하는 것을 보장하는 것이 일반적이다. 통상 적으로, FLO 기술은 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 (OFDM) 을 이용한다. 그러나, 청구물은 다양한 통신 프로토콜 (무선 또는 유선, 다중 캐리어 또는 단일 캐리어) 에 적용가능하다.

OFDM 과 같은 주파수 분할 기반 기술은 통상적으로 주파수 스펙트럼을 균일한 대역폭 청크로 분할함으로써 주파수 스펙트럼을 조각별 채널들로 분리한다. 예를 들어, 무선 셀룰러 전화 통신에 할당된 주파수 스펙트럼 또는 대역은 30 개의 채널로 분할될 수 있고, 그 각각은 음성 대화 또는 디지털 서비스를 위한 디지털 데이터를 반송할 수 있다. 각각의 채널은 한번에 오직 하나의 사용자 디바이스 또는 단말기에 할당될 수 있다. OFDM 은 전체 시스템 대역폭을 다수의 직교 주파수 채널들로 효율적으로 분할한다. OFDM 시스템은 시간 분할 및/또는 시분할 멀티플렉싱을 이용하여, 다수의 단말기에 대한 다중 데이터 송신 사이에서 직교성을 달성할 수도 있다. 예를 들어, 서로 다른 채널들에 서로 다른 단말기가 할당될 수도 있고, 이러한 단말기에 할당된 채널(들)을 통해 각각의 단말기에 데이터 송신이 전송될 수도 있다. 서로 다른 단말기에 대한 분리된 또는 비중첩 채널을 이용함으로써, 다수의 단말기 사이의 간섭이 회피되거나 감소될 수도 있고, 개선된 성능이 달성될 수도 있다.

기지국 (및 이동 디바이스) 송신기 성능은 무선 시스템의 전체 성능, 특히 FLO 기술을 사용하는 무선 시스템에 결정적이다. 그러나, 이러한 송신기를 설계 및 구현하는 비용을 최소화하는 것이 또한 바람직하다. 예를 들어, 제조자는 더 작거나 더 값싼 전력 증폭기를 이용함으로써 낮은 비용을 유지하기를 원할 수도 있다. 그러나, 이러한 증폭기의 사이즈 및 비용은 임계 피크 투 애버리지 전력비 (PAR) 에 의존한다. 예를 들어, PAR 이 증가함에 따라, 더 넓은 범위에서 선형이어야 하기 때문에 더 크고 비싼 전력 증폭기가 요구된다. 또한, 전력 증폭기에 관련된 열을 방출하기 위해 요구되는 공간은 전력 증폭기의 사이즈 및 능력이 증가함에 따라 확대되어야 한다.

이제, 도 1 을 참조하면, 바람직하게 송신된 신호에 대한 클리핑 (포화) 를 수행하는데 용이한 시스템 (100) 이 설명된다. 시스템 (100) 은, 기지국 및/또는 이동 유닛에 데이터를 송신하는데 이용되는 송신기 (102) 를 포함한다. 즉, 송신기 (102) 는, 예를 들어, 휴대 전화에 무선 수단에 의해 바람직하게 송신된 신호를 수신할 수 있다. 데이터는 음성 데이터, 그래픽 데이터, 또는 임의의 다른 적절한 데이터일 수 있고, 또한 FLO 시스템을 이용하여 송신될 수 있다. 그러나, 임의의 적절한 무선 시스템을 이용한 데이터의 송신은 여기에 첨부한 청구항의 범주 내에 속하는 것으로 고려되고 의도됨을 이해한다.

송신기 (102) 는, 신호의 수신 및 포화기 (106) 에 이러한 신호의 제공을 용이하게 하는 인터페이스 (104) 를 포함한다. 예를 들어, 수신 신호는 아날로그 형태로 도달할 수도 있고, 인터페이스 (104) 는, 그 아날로그 신호를 포화기 (106) 에 의해 해석될 수 있는 비트들로 변환하는 아날로그/디지털 변환기를 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 인터페이스 (104) 는 마이크로폰 또는 다른 적절한 디바이스로부터 신호의 수신을 용이하게 하는 회로를 포함할 수 있다. 포화기 (106) 는 송신기 (102) 에 대한 바람직한 피크 투 애버리지 전력비 (PAR) 를 유지 하기 위해 이용된다. PAR 은, 파라미터에 관련하여 시간 평균된 값에 대한 신호 파라미터 (예를 들어, 전력) 의 최대 크기로서 정의될 수 있다. 포화기 (106) 에 제공된 신호가 임계 PAR 을 초과하게 되면, 포화기 (106) 는, 그 임계 PAR 이 초과되지 않도록 이러한 샘플을 포화 또는 "클리핑" 을 위해 이용될 수 있다.

임계 PAR 의 크기는 경험적 수단 및 최적화를 통해 결정될 수 있다. 예를 들어, 송신기 (102; 및 다른 비선형 컴포넌트) 내의 전력 증폭기에 관련된 사이즈 및 비용 제한뿐만 아니라 특정한 시간 주기 동안 포화될 수 있는 샘플의 특정 퍼센티지가 주어지면, 임계 PAR 이 결정될 수 있다. 높은 PAR 은 시스템 성능에 부정적으로 영향을 미칠 수 있는 간섭에 관련되기 때문에, OFDM 시스템에 관련된 주요 문제점은 PAR 을 제어하는 것이다. 통상적으로, 클리핑 또는 포화는 PAR 을 감소시키도록 착수되고, 이러한 클리핑은 동위상 및 직교 위상 값 (I 및 Q 값) 에 대해 독립적으로 착수된다. 즉, 수신 신호에 관련된 전력에 의해 PAR 이 소정의 임계값보다 증가하게 되면, 이러한 샘플은 클리핑될 수 있으며, 그 클리핑은 I 값을 감소시키고 그 후 (필요하다면) Q 값을 감소시킴으로써 달성된다. 이상적으로, 복소 샘플의 I 값 및 Q 값을 독립적으로 고려하고 이러한 독립적 고려에 기초하여 포화를 수행하는 것보다, 클리핑은, 복소 값들이 (도식적으로 원으로 표현될 수 있는) PAR 임계값 내에 존재할 때까지 복소 기저대역 파형의 크기 (총괄적 I 및 Q 값) 에 기초하여 그 파형을 포화시켜야 한다. 그러나, 이러한 방식의 포화를 착수하는 것은 쉽지 않다. 그러나, 클리핑은 대역외 잡음 플로어 (floor) 재성장을 유발하기 때문에, 불필요한 클리핑을 회피하는 것이 바람직하다.

PAR 제한을 엄격하게 충족하도록 고속 푸리에 역변환 (IFFT) 의 출력에서 더 큰 피크 투 애버리지 파형을 제공하기 위해, 이상적 포화에 대한 근사가 포화기 (106) 에 의해 구현될 수 있다. 일 예에 따르면, 이상적 (원형) 포화 영역의 조각별 선형 근사치가 포화기 (106) 에 의해 이용될 수 있다. 이러한 조각별 선형 근사치는 경험적 값들을 분석함으로써 결정될 수 있고, 샘플들 (I 및 Q 샘플) 은 독립 동일 분포 (i.i.d.; independently and identically distributed) 가우시안일 수 있다. 즉, 이상적 포화 영역의 멀티레벨인 조각별 선형 근사치에 관련된 파라미터들은 공지된 샘플들의 확률 분포를 분석함으로써 결정될 수 있다. (I 및 Q 값들을 포함하는) 샘플들의 이러한 확률 분포를 이용하여, 조각별 선형 근사치 영역의 다양한 레벨의 파라미터들이 (예를 들어, 최적화를 통해) 확인될 수 있다. 이상적 포화 영역에 관련하여 조각별 선형 근사치의 도식적 표현은 후술한다.

또 다른 예에서, 조각별 선형 근사치와 관련된 파라미터들은 결합 확률 분포의 추정을 통해 결정될 수 있다. 예를 들어, 히스토그램이 모니터링될 수 있고, 확률 분포는 이러한 모니터링을 통해 추정될 수 있다. 또한, 조각별 선형 근사치를 이용하여 이상적 (원형) 포화 영역을 근사하는 것에 관련하여 기하학적 접근방식이 이용될 수 있다. 즉, 조각별 선형 근사치에 관련된 파라미터들은, 그 근사치에 의해 커버되는 영역이 이상적 포화 영역에 가장 근접하게 유사하도록 선택될 수 있다.

포화기 (106) 는, 근사치들이 임계 PAR 에 부합하도록 수신 신호를 포화시키는 것에 관련하여 이러한 방법들 중 임의의 방법 (및 다른 적절한 방법) 을 통해 생성된 근사치를 이용할 수 있다. 수신 신호와 관련된 전력이, 신호가 이상적 포화 영역 내에 존재하지만 그러한 영역의 조각별 선형 근사치에는 존재하지 않게 되는 인스턴스가 존재할 것이지만, 그러한 인스턴스는 종래 포화 (클리핑) 기술에 비해 현저하게 감소될 것이다. 신호가 포화기 (106) 에 의해 프로세싱되면, 신호는 디지털/아날로그 변환기 (DAC; 미도시) 에 제공될 수 있고, 그 후, 기지국 또는 이동 유닛 (108) 에 제공될 수 있다. 이상적 포화 영역의 조각별 선형 근사치의 레벨의 수를 결정하는데 관련하여 트레이드오프가 존재하며, 즉, 레벨의 수가 증가함에 따라 이상적 포화 영역의 근사치는 개선되지만, 이러한 레벨의 구현의 복잡성은 증가됨을 이해한다.

이제, 도 2 를 참조하면, 예시적인 무선 통신 시스템 (200) 이 도시된다. 시스템 (200) 은, 무선 통신 신호를 서로 및/또는 하나 이상의 이동 디바이스 (204) 와 수신, 송신, 중계 등을 행하는 하나 이상의 기지국 (202) 을 하나 이상의 섹터에 포함할 수 있다. 기지국은 단말기와 통신하는데 이용되는 고정국일 수도 있고, 또한, 액세스 포인트, 노드 B, 또는 다른 용어로 지칭될 수도 있다. 당업자가 인식하는 바와 같이, 각각의 기지국 (202) 은 신호 송신 및 수신과 관련된 복수의 컴포넌트 (예를 들어, 프로세서, 변조기, 멀티플렉서, 복조기, 디멀티플렉서, 안테나, ...) 를 각각 차례로 포함할 수 있는 송신기 체인 및 수신기 체인을 포함할 수 있다. 이동 디바이스 (204) 는, 예를 들어, 셀룰러폰, 스마트폰, 랩 탑, 핸드헬드 통신 디바이스, 핸드헬드 연산 디바이스, 위성 라디오, 글로벌 측위 시스템, PDA, 및/또는 무선 시스템 (200) 을 통해 통신하기 위한 임의의 다른 적절한 디바이스일 수 있다. 또한, 각각의 이동 디바이스 (204) 는 다중입력 다중출력 (MIMO) 시스템에 이용되는 것과 같은 하나 이상의 송신기 체인 및 수신기 체인을 포함할 수 있다. 당업자가 인식하는 바와 같이, 각각의 송신기 및 수신기 체인은, 신호 송신 및 수신에 관련된 복수의 컴포넌트 (예를 들어, 프로세서, 변조기, 멀티플렉서, 복조기, 디멀티플렉서, 안테나, ...) 를 포함할 수 있다.

기지국 (202) 및 이동 디바이스 (204) 각각은, 다른 기지국 및 이동 디바이스에 신호를 송신하는데 이용되는 하나 이상의 송신기를 포함할 수 있다. 송신기는, 전력 증폭기와 관련하여 사이즈 또는 비용을 증가시키지 않으면서 무선 시스템 (200) 의 성능이 향상되도록, 포화기 (106; 도 1) 를 포함할 수 있다. 하나의 특정 예에서, 포화기 (106) 는, 포화기 (106) 에 의해 프로세싱된 신호가 송신을 위해 디지털/아날로그 변환기에 (그리고 후속적으로 안테나에) 직접 전달되도록 위치될 수 있다.

이제, 도 3 을 참조하면, 무선 통신 시스템 내에서 이용되는 무선 통신 장치 (300) 가 도시된다. 더 상세하게는, 무선 통신 장치 (300) 는 특정 PAR 을 유지하는 것과 관련하여 포화의 영향을 감소시키기 위해 이용될 수 있다. 무선 통신 장치 (300) 는, 포화가 이상적 포화 영역의 조각별 선형 근사치에 기초하여 수행되게 하는 로직, 코드 등을 저장할 수 있는 메모리 (302) 를 포함한다. 추가적으로 메모리 (302) 는 이상적 포화 영역의 조각별 선형 근사치에 관련된 임계 값을 포함할 수 있다. 조각별 선형 근사치는 2 개의 레벨, 3 개의 레벨, 4 개의 레벨 및/또는 임의의 다른 적절한 수의 레벨을 포함할 수 있다. 따라서, 메모리 (302) 는 다수의 레벨들을 정의하는 다수의 임계값들을 포함할 수 있다. 다양한 레벨을 갖는 조각별 선형 근사치의 도식적 표현이 도시되어 있으며 여기서 기술한다.

무선 통신 장치 (300) 는 추가적으로, (I 및 Q 값의 형태의) 수신 신호를 분석할 수 있고, 그 수신 신호가 (임계값에 의해 정의된) 조각별 선형 근사치에 의해 둘러싸인 포화 영역 외부에 존재하는지 여부를 결정할 수 있다. 프로세서 (306) 가 그 수신 신호를 클리핑할 필요가 없는 것으로 결정하면, 이러한 신호는, 예를 들어, 디지털/아날로그 변환기에 전달될 수 있다. 프로세서 (306) 가, 그 수신 신호가 클리핑되어야 하는 것으로 (예를 들어, 조각별 선형 근사치에 의해 둘러싸인 영역 외부에 존재하는 것으로) 결정하면, 그 신호의 I 및 Q 값이 메모리 (304) 내의 하나 이상의 임계값에 일치하도록 그 신호를 포화시킬 수 있다.

이제, 도 4 를 참조하면, 이상적 포화 영역의 근사를 위한 종래 방식의 도식적 표현 (400) 이 도시된다. 그래픽 표현 (400) 은 수신 신호의 직교위상 값 (Q) 을 나타내는 축 및 수신 신호의 동위상 값 (I) 을 나타내는 축을 포함한다. 표현 (400) 은, 주어진 소정의 임계 PAR 에 대한, 본질적으로 원형인 이상적 포화 영역 (402) 을 또한 도시한다. 즉, 이상적 포화 영역 (402) 에 속하는 임의의 복소 신호는 포화될 필요가 없다. 그러나, 실제로 이상적 포화 영역 (402) 내에 존재하는 모든 수신 신호가 클리핑되지 않도록 포화 시스템을 구현하는 것은 복 잡하다. 통상적으로, 수신 신호의 I 및 Q 값은 독립적으로 클리핑되어, 사각형으로 표현되는 근사 포화 영역 (404) 을 형성한다. 따라서, 이상적 포화 영역 (402) 의 내부지만 근사 포화 영역 (404) 외부에 속하는 바람직하게 송신된 신호는 불필요하게 클리핑되며, 따라서, 대역외 잡음 플로어를 증가시켜 시스템 성능을 감소시킨다.

이제, 도 5 를 참조하면, 임계 PAR 에 대해 이상적 포화 영역의 2-레벨 조각별 선형 근사치의 도식적 표현 (500) 이 도시된다. 전술한 바와 같이, 표현 (500) 은 I 값에 대한 축 및 Q 값에 대한 축을 포함한다. 이상적 포화 영역 (502) 은 RF 신호 및 그 크기와 관련하여 본질적으로 원형이다. 근사된 영역 (504) 은 이상적 영역 내에 존재하며, 근사된 영역 (504) 은 2-레벨 조각별 선형 근사치를 포함한다. 이러한 근사치와 관련된 파라미터들 (임계값) 은, 공지된 확률 분포를 분석하고 그 후 그 분포에 대한 최적화를 수행함으로써 결정될 수 있다.

이제, 도 6 을 참조하면, 임계 PAR 에 대한 이상적 포화 영역의 3-레벨 조각별 선형 근사치에 대한 도식적 표현 (600) 이 도시된다. 임계 PAR 을 정의하는 것은, 이러한 영역 외부에 속하는 신호들이 그 영역의 에지로 클리핑되어, 그 PAR 이 임계값을 초과하지 않을 것을 보장하도록 이상적 포화 영역 (602) 의 이론적 생성을 유도한다. 그러나, 전술한 바와 같이, 이상적 포화 영역 (602) 의 구현 및 강화는 매우 복잡한 작업이다. 이상적 포화 영역 (602) 의 3-레벨 조각별 선형 근사치 (604) 가 이상적 포화 영역 (602) 에 관련하여 도시되어, 포화 신호의 종래의 시스템/방법을 통한 구현을 도시한다. 레벨의 수가 증가함에 따라, 조각별 선형 근사치는 더 정확해진다.

이제, 도 7 을 참조하면, 이상적 포화 영역의 4-레벨 조각별 선형 근사치에 대한 도식적 표현 (700) 이 도시된다. 도식적 표현 (700) 은 이상적 포화 영역 (702) 의 표현을 포함하며, 이것은 전력에 대한 임계 PAR 에 적어도 부분적으로 기초한다. 이러한 이상적 포화 영역 (702) 내에는, 이상적 포화 영역 (702) 의 4-레벨 조각별 선형 근사치 (704) 가 도시된다. 이러한 근사치의 이용은, 수신 신호가 그 이상적 포화 영역 (702) 에는 속하지만 선형 근사치 (704) 의 외부에 존재할 확률을 낮게 한다.

다양한 레벨의 조각별 선형 근사치를 도식적으로 도시하는 도 5 내지 도 7 을 종합적으로 참조하면, 이상적 포화 반경이 단위값 (즉, 1) 인 경우 정확한 선형 근사 영역을 정의할 수 있는 예시적인 파라미터들을 설명하는 표가 아래에 나타나 있다.

레벨의 수	임계 레벨
1	(0.707)
2	(0.828, 0.559)
3	(0.883, 0.707, 0.469)
4	(0.914, 0.784, 0.621, 0.407)

임계값은 특정 PAR 임계값에 대해 경험적으로 결정되고, 이러한 값은 소정의 상이한 제한을 변경할 수도 있음을 유의해야 한다. 임계 레벨이, 신호가 이상적 포화 영역 내에 존재하면서 조각별적인 근사의 외부에 속할 (따라서, 임계 PAR 을 유지하기 위해 클리핑될 필요가 없을) 확률을 최소화하게 선택되도록, 상기 표에 관련된 파라미터들은 다수의 OFDM 샘플들의 분석으로 통해 결정될 수 있다. 이상 적 포화 영역의 사이즈가 변경됨에 따라, 전술한 임계값은 그에 따라 스케일링될 수 있다. 아래의 표는 소정의 특정 PAR 임계값 (예를 들어, 12.6 dB) 에 대해 상이한 근사치 레벨에 대한 포화 확률을 나타낸다. 그러나, 청구물은 임의의 적절한 PAR 임계값에 대해 이용될 수 있다. 조각별적 선형 포화를 구현함으로써 (예를 들어, 조각별 선형 근사치를 이용하여 포화함으로써) PAR 제한을 변경하지 않고 포화 확률이 크기에서 2 자리수 만큼 감소될 수 있다. 시뮬레이션 결과는 아래의 이론적 값들에 근사된다.

레벨의 수	포화 확률 (이론적)
1	5×10^-5
2	2.3×10^-6
3	5.3×10^-7
4	2.3×10^-7
이상적	2×10^-8

이제, 도 8 을 참조하면, 포화기 (106; 도 1) 내에 포함될 수 있는 3-레벨 조각별 선형 근사치의 동작을 도시하는 도식적 표현 (800) 이 도시된다. 일반화의 손실없이, 오직 일사분면이 이 도면에 도시되어 있다. 굵은 실선 (802) 은, 도시된 일사분면에 관련된 영역을 커버하는 입력 신호의 동적 범위를 나타낸다. 원형 라인은 이상적 포화 영역 (804) 을 나타내며, 그 이상적 포화 영역 (804) 에 속하는 복소 입력은 포화될 필요가 없고 그 이상적 포화 영역 (804) 외부에 속하는 복소 입력은 임계 PAR 을 유지하도록 포화되어야 한다. 이상적 포화 영역 (804) 의 3-레벨 조각별 선형 근사치 (806) 는 도식적 표현 (800) 내의 점선으로 표현되며, 그 근사치 (806) 외부에 존재하는 신호는 (이상적 포화 영역 (804) 에 속하든 아니든) 클리핑된다. 조각별 선형 근사치 (806) 에 관련된 3 개의 포화 임계값 (Th0, Th1, Th2) 은 그 일사분면을 16 개의 조각별 영역으로 분할한다. 복소 입력이 근사치 (806) 내의 6 개 영역 중 하나에 속하면, 포화는 발생하지 않는다. 복소 입력이 다른 10 개의 영역 중 하나에 속하면, 복소 입력은 (도시된 바와 같이) 포화될 것이다. 디스플레이된 신호 중 몇몇이 Q 및 I 값 모두에 대해 클리핑되는 동안, 임의의 적절한 포화가 발생할 수 있음을 쉽게 인식할 수 있다. 예를 들어, Q 에 대해 단독으로 및/또는 I 에 대해 단독으로 신호에 대한 포화가 발생할 수 있다. Q 및 I 모두에 대한 포화가 더 큰 양의 전력의 클리핑을 유도하지만, (I 또는 Q 단독으로 클리핑되는 것이 배해) 위상은 덜 영향받을 수도 있다.

이제, 도 9 를 참조하면, 4-레벨 조각별 선형 근사치를 이용하는 포화기의 동작을 도시하는 도식적 표현 (900) 이 도시되어 있다. 이 예시적인 표현 (900) 은 한정된 입력 동적 범위를 갖는 포화기의 방식을 도시한다. 예를 들어, 입력 신호는 IFFT 블록과 같은 상부 스트림 블록에서의 범위에 한정될 수 있다. 제 4 임계값 (Th3) 인 한계는, 이상적 포화 영역의 위치를 나타내는 라인 (902) 의 반경보다 작다. 전술한 바와 같이, 3 개의 포화 임계값은 도시된 사분면을 16 개의 영역들로 분할하지만, 복소 입력이 이상적 포화 영역의 4-레벨 조각별 선형 근사치 (904) 내의 10 개 영역 중 하나에 속하면, 임계 PAR 을 유지하기 위해 어떠한 포화도 필요하지 않다. 입력이 4 레벨 근사치의 외부 영역의 6 개 영역 중 하나에 속하면, (도시된 바와 같이) 포화가 착수될 수 있다.

이제, 도 10 을 참조하면, 3 레벨의 포화기 및/또는 4 레벨의 포화기의 예시 적인 하드웨어 구현 (1000) 이 도시된다. 3 레벨의 비교기는 I 및/또는 Q 입력을, 예를 들어, Th2 > Th1 > Th0 인 3 개의 포화 임계값에 비교한다. 이러한 임계 레벨들은 레지스터 (1004 내지 1008) 내에 보유될 수 있다. 3 레벨 비교기 (1002) 는 입력 샘플이 4 개의 영역 중 어느 영역 내에 존재하는지를 나타낸다. 2 가지 상이한 방식 (방식 1 및 방식 2) 에 대해 2 개의 상이한 결합 로직 컴포넌트 (1010 및 1012) 가 존재한다. 하나 이상의 멀티플렉서 (1014 내지 1020) 에 제공된 방식 신호는 방식 1 또는 방식 2 에 대한 출력을 선택하는데 이용되고, 이러한 출력은 4 입력 1 출력 (four to one) 멀티플렉서 (1022) 를 제어하는데 관련하여 차례로 이용되어, 정확한 포화 결과 (O_I 및/또는 O_Q) 를 출력할 수 있다. 그 후, 이러한 포화 결과는, 출력 포화 결과에 관련하여 수신 신호가 분석되게 하는 로직 엘리먼트 (1024) 에 제공되어, 포화된 출력 I 및 Q (I_out 및/또는 Q_out) 를 생성할 수 있다.

아래는 예시적인 하드웨어 구현 (1000) 에 관련된 예시적인 진리표이다. 전술한 바와 같이, 이것은, (임계 PAR 에 기초하여) 이상적 포화 영역의 3 개 또는 4-레벨 조각별 선형 근사치와 관련하여 이용될 수 있는 하나의 가능한 하드웨어 구현이고, 다수의 다른 가능한 구현들이 존재할 수도 있으며, 이들은 여기에 첨부된 청구항의 범주에 속하는 것으로 의도된다.

도 11 내지 도 13 을 참조하면, 임계 PAR 에 따른 수신 신호를 포화시키는 것에 관련된 방법들이 도시된다. 단순한 설명을 위해, 이 방법들은 일련의 동작으로 도시되고 설명되지만, 이 방법들은 그 동작 순서에 한정되지 않으며, 하나 이상의 실시형태에 따라 상이한 순서로 발생할 수도 있고, 그리고/또는 여기에 도시되고 설명된 것과는 다른 동작들과 동시에 발생할 수도 있음을 이해하고 인식해야 한다. 예를 들어, 하나의 방법은 대안적으로, 상태도에서와 같이 일련의 상호관련 상태 또는 이벤트로서 표현될 수 있음을 당업자는 이해하고 인식할 것이다. 또한, 청구물에 따른 방법을 구현하기 위해 모든 예시된 동작들이 이용되지는 않을 수도 있다.

특히 도 11 을 참조하면, 임계 PAR 에 따라 신호를 포화시키는 방법 (1100) 이 도시된다. 이 방법 (1100) 은 1102 에서 시작하고, 1104 에서 신호가 수신된다. 수신 신호는 아날로그 형태일 수도 있고 디지털 형태일 수도 있으며, 임의의 적절한 소스로부터 기인할 수 있다. 예를 들어, 이 신호는 볼러 (bowler) 코어, 마이크로폰, 또는 임의의 적절한 엘리먼트/회로로부터 수신될 수 있다. 또한, 수신 신호는 본질적으로 복소수일 수도 있기 때문에 동위상 (I) 및 직교위상 (Q) 성분을 포함할 수 있다. 또한, 신호는 바람직하게는 OFDM 시스템을 통해 송신될 수 있다. 또한, 수신 신호는 바람직하게는 이동 디바이스로부터 또는 기지국으로부터 송신될 수도 있다.

1106 에서, 수신 신호는 이상적 포화 영역의 조각별 선형 근사치에 관련하여 분석되고, 이러한 이상 포화 영역은 최대 임계 PAR 에 적어도 부분적으로 기초한다. 이 임계값은, 무선 통신 시스템의 원하는 성능뿐만 아니라 송신기의 사이즈 및 비용을 포함하는 설계 제한들을 고려하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 임계 PAR 이 감소됨에 따라, 임계 PAR 이 초과되지 않는 것을 보장하기 위해 더 많은 클리핑이 발생해야 하고, 따라서, (더 많은 양의 잡음의 도입을 통해) 무선 시스템 성능에 부정적 영향을 미친다. 그러나, 임계 PAR 이 낮아짐에 따라, 전력 증폭기의 사이즈 및 송신기에 관련된 비용이 감소된다. 임계 PAR 이 크면, 전력 증폭기 (및 송신기) 의 사이즈 및 비용이 증가함에 따라 시스템 성능은 증가할 것이다. 또한, 이동 유닛에서, 임계 PAR 이 크면, 배터리 수명은 부정적으로 영향받는다.

도시된 바와 같이, 임계 PAR 에 관련된 이상적 포화 영역은 원형으로 도식적으로 표현될 수 있다. 그러나, 이러한 이상적 포화 영역에 부합하는 로직을 구현하는 것은 쉽지 않으며 이론적으로 무한한 양의 하드웨어를 요구할 것이다. 따라서, 이러한 이상적 포화 영역의 조각별 선형 근사치는 신호를 분석하는데 관련하여 이용될 수 있고, 그 조각별 선형 근사치는 임의의 적절한 수의 레벨을 포함할 수 있다. 조각별 선형 근사치에 관련된 임계값은 기하학 분석 등을 통해 경험적으로 결정될 수 있다. 이 분석은, 수신 신호가 조각별 선형 근사치에 의해 포함된 영역 내에 속하는지 여부를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 동작시에, 하나 이상의 비교기, 멀티플렉서 등이 이용되어, 수신 신호가 조각별 선형 근사치에 의해 둘러싸인 영역 내에 속하는지 여부를 결정할 수 있다.

1108 에서, 포화가 바람직한지 여부에 대한 결정이 행해진다. 더 상세하게는, 1104 에서 수신된 신호에 관련된 전력이 조각별 선형 근사치에 둘러싸인 영역에 속하면, 포화는 바람직하지 않고, 1110 에서 신호는 디지털/아날로그 변환기 (DAC) 로 출력될 수 있다 (그리고, 그 후 송신될 수 있다). 수신 신호에 관련된 전력이 조각별 선형 근사치에 의해 둘러싸인 영역에 속하지 않으면, 포화가 바람직하다. 포화가 바람직하면, 1112 에서 수신 신호는 조각별 선형 근사치에 따라 포화된다. 예를 들어, 수신 신호가 클리핑되어 전력 감소를 최소화할 수 있다 (그리고, I 값 또는 Q 값에 대해서만 클리핑이 발생한다). 또 다른 예에서, 수신 신호는 I 및 Q 모두에 대해 포화되어, (추가 전력을 감소시키는 대신) 수신 신호에 관련된 위상의 교번을 감소시키는 것을 보조할 수 있다. 신호가 포 화된 이후, 1110 에서 이러한 신호는 DAC 로 출력될 수 있다. 그 후, 방법 (1100) 은 1114 에서 완료된다.

이제 도 12 를 참조하면, PAR 이 임계값에 한정되는 경우 포화의 영역을 최소화하는 방법 (1200) 이 도시된다. 이 방법 (1200) 은 1202 에서 시작하고, 1204 에서 임계 PAR 이 수신된다. 예를 들어, 이 임계값은 레지스터 내에 보유되고, 사용자에 의해 제공되고, 최적화기로부터 제공되고, 전력 증폭기 및/또는 다른 비선형 회로 컴포넌트에 관련된 분석 파라미터들로부터 인식될 수 있다. 1206 에서, 이상적 포화 영역의 조각별 선형 근사치가 액세스되고, 이상적 포화 영역은 임계 PAR 에 적어도 부분적으로 기초한다. 수신된 조각별 선형 근사치는 멀티레벨 근사치일 수 있어서, I 및 Q 값을 독립적으로 클리핑하는 종래 메커니즘에 비해 이상적 포화 영역의 더 정확한 근사치를 가능하게 할 수 있다. 조각별 선형 근사치는, 비교기, 멀티플렉서 등과 같은 다양한 회로 컴포넌트 내에서 구현될 수 있다. 이상적 포화 영역의 멀티레벨의 조각별 선형 근사치의 구현의 일 예는 전술한 도 10 에 제공된다.

1208 에서, 이러한 신호에 관련된 전력이 조각별 선형 근사치에 의해 둘러싸인 영역 외부에 존재하면, 바람직하게 송신된 신호가 포화된다. 전술한 바와 같이, 포화는 일 차원 (dimension) 에서 발생하여, 전력의 최소량이 손실되도록 신호를 클리핑할 수 있다. 추가적으로 또는 다른 방법으로, 바람직하게 송신된 신호는, 그 신호가 작은 양의 위상 왜곡에 관련되도록 클리핑될 수 있다. 관련 전력이 조각별 선형 근사치 내에 존재하도록, 바람직하게 송신된 신호를 클리핑하 는 임의의 적절한 방식은 여기에 첨부된 청구항의 범주에 속하는 것으로 고려되고 의도된다. 그 후, 방법 (1200) 은 1210 에서 완료된다.

이제 도 13 을 참조하면, 최대 PAR 임계값이 도입되는 경우 포화의 영향을 최소화하는 포화기를 구현하는 방법 (1300) 이 도시된다. 이 방법 (1300) 은 1302 에서 시작하고, 1304 에서, 복수의 수신 샘플들이 분석을 위해 수신된다. 예를 들어, 이 샘플들은, 관련 파라미터들 (예를 들어, 이러한 샘플들에 관련된 I 및 Q 값들) 을 결정하기 위한 시간 동안 수신된 OFDM 신호일 수 있다. 1306 에서, 수신 샘플들에 관련된 결합 확률 분포가 결정된다. 예를 들어, 이러한 샘플들이 속하는 곳, 그 샘플들이 특정한 이상적 포화 영역의 외부에 속하는지 여부 등에 관련된 확률 분포는 수신 샘플들을 분석함으로써 결정될 수 있다.

1308 에서, 소정의 이상적 포화 영역의 멀티레벨의 조각별 선형 근사치에 대한 임계값을 결정하기 위해 최적화가 수행된다. 더 상세하게는, 샘플들이 속할 가능성이 가장 높은 (또는 가장 작은) 이상적 포화 영역 내의 영역을 결정하기 위해 확률 분포가 분석될 수 있다. 그 후, 멀티레벨의 조각별 선형 근사치가, 샘플들이 존재할 가능성이 더 높은 영역을 포함하도록 (따라서, 수신 신호에 대한 클리핑의 양을 감소시키도록) 최적화가 수행될 수 있다. 1310 에서, 결정된 임계 레벨을 갖는 멀티레벨의 조각별 선형 근사치에 적어도 부분적으로 기초하여 포화기가 구현된다. 그 후, 1312 에서 방법 (1300) 이 완료된다.

이제 도 14 를 참조하면, 임계 PAR 이 송신기에 대해 구현되는 경우 포화의 영향을 감소시키기에 용이한 시스템 (1400) 이 도시된다. 시스템 (1400) 은, 프로세서, 소프트웨어 또는 그 조합 (예를 들어, 펌웨어) 에 의해 구현되는 기능들을 나타낼 수 있는 일련의 상호관련 기능 블록들로서 표현된다. 시스템 (1400) 은 다양한 설계 제한의 분석을 통해 결정될 수 있는 임계값 PAR 을 수신하는 수단 (1402) 을 포함한다. 또한, 시스템 (1400) 은 이상적 포화 영역 (1404) 의 조각별 선형 근사치에 액세스하는 수단을 포함하며, 그 조각별 선형 근사치는 다수의 레벨들을 포함할 수 있다. 이상적 포화 영역은 임계 PAR 에 의존할 수 있다. 또한, 이러한 신호에 관련된 전력이 전술한 근사치의 외부에 존재하면, 시스템 (1400) 은 바람직하게 송신된 신호 (1406) 를 포화시키는 (클리핑시키는) 수단을 포함한다. 포화는 I 값, Q 값 또는 그 조합에 대해 발생할 수 있다.

도 15 는 통신 환경에서 신호의 포화를 제공하는 시스템 (1500) 의 도면이다. 시스템 (1500) 은, 하나 이상의 수신 안테나 (1506) 를 이용하여 하나 이상의 사용자 디바이스 (1504) 로부터 신호(들)을 수신하는 수신기 (1510) 를 갖는 기지국 (1502) 을 포함하며, 하나 이상의 안테나 유닛 (1508) 을 통해 그 하나 이상의 사용자 디바이스 (1504) 에 송신한다. 하나 이상의 실시형태에서, 수신 안테나 (1506) 및 송신 안테나 (1508) 는 단일 세트의 안테나를 이용하여 구현될 수 있다. 수신기 (1510) 는 수신 안테나 (1506) 로부터 정보를 수신하고, 수신된 정보를 복조하는 복조기 (1512) 에 동작적으로 관련된다. 당업자가 인식하는 바와 같이, 수신기 (1510) 는, 예를 들어, 레이크 수신기 (예를 들어, 복수의 기저대역 상관기 등을 이용하여 다중 경로 신호 성분을 조각별적으로 프로세싱하는 기술), MMSE 기반 수신기, 또는 할당된 사용자 디바이스들을 분리하는 몇몇 다른 적절한 수신기일 수 있다. 다양한 양태들에 따르면, 다수의 수신기가 이용될 수 있고 (예를 들어, 수신 안테나당 하나), 이러한 수신기는 서로 통신하여 사용자 데이터의 개선된 추정치를 제공할 수 있다. 복조된 심볼들은 프로세서 (1514) 에 의해 분석된다. 프로세서 (1514) 는, 수신기 컴포넌트 (1510) 에 의해 수신된 분석 정보를 분석하고 그리고/또는 송신기 (1516) 에 의한 송신을 위해 정보를 생성하는데 전용하는 프로세서일 수 있다. 프로세서 (1514) 는, 기지국 (1502) 의 하나 이상의 컴포넌트들을 제어하는 프로세서, 및/또는 수신기 (1510) 에 의해 수신된 정보를 분석하고, 송신기 (1516) 에 의한 송신을 위해 정보를 생성하고, 기지국 (1502) 의 하나 이상의 컴포넌트들을 제어하는 프로세서일 수 있다. 각각의 안테나에 대한 수신기 출력은 수신기 (1510) 및/또는 프로세서 (1514) 에 의해 함께 프로세싱될 수 있다. 변조기 (1518) 는 송신기 (1516) 에 의해 송신 안테나 (1508) 를 통한 사용자 디바이스 (1504) 로의 송신을 위해 신호를 멀티플렉싱할 수 있다. 프로세서 (1514) 는, 하나 이상의 조각별적 사용자 디바이스 (1504) 와 관련된 FLO 정보의 프로세싱을 용이하게 할 수 있는 FLO 채널 컴포넌트 (1520) 에 커플링될 수 있다.

송신기 (1516) 는 추가적으로, 전력에 대한 임계 PAR 에 따라 신호를 포화시키는데 이용되는 포화기 (1522) 를 포함할 수 있다. 포화기 (1524) 는 신호를 클리핑하는 것과 관련하여 이상적 포화 영역의 조각별 선형 근사치를 이용하여, 최대 PAR 이 바람직하게 강화되는 경우 포화의 영향을 감소시킬 수 있다.

기지국 (1502) 은 추가적으로, 프로세서 (1514) 에 동작적으로 커플링되며, 연접 (constellation) 영역에 관련된 정보 및/또는 여기서 설명하는 다양한 동작들 및 기능들을 수행하는데 관련된 임의의 다른 적절한 정보를 저장할 수 있는 메모리 (1524) 를 포함할 수 있다. 여기서 기술하는 데이터 저장 컴포넌트 (예를 들어, 메모리) 는 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 메모리 모두를 포함할 수도 있다. 한정이 아닌 예시로서, 비휘발성 메모리는, 판독 전용 메모리 (ROM), 프로그래머블 ROM (PROM), EPROM (electrically programmable ROM), EEPROM (electrically erasable ROM) 또는 플래시 메모리를 포함할 수 있다. 휘발성 메모리는 외부 캐시 메모리로서 동작하는 랜덤 액세스 메모리 (RAM) 를 포함할 수 있다. 한정이 아닌 예시로서, RAM 은, SRAM (synchronous RAM), DRAM (dynamic RAM), SDRAM (synchronous DRAM), DDR SDRAM (double dara rate SDRAM), ESDRAM (enhanced SDRAM), SLDRAM (Synchlink DRAM), 및 DRRAM (direct Rambus RAM) 과 같은 다양한 형태로 이용될 수 있다. 청구된 시스템 및 방법의 메모리 (1516) 는 이러한 메모리 또는 임의의 다른 적절한 타입의 메모리를 포함하는 것으로 의도되지만 이에 한정되는 것은 아니다.

도 16 은 예시적인 무선 통신 시스템 (1600) 을 도시한다. 무선 통신 시스템 (1600) 은 단순화를 위해 하나의 기지국 및 하나의 사용자 디바이스를 도시한다. 그러나, 이 시스템은 2 이상의 기지국 및/또는 2 이상의 사용자 디바이스를 포함할 수 있고, 추가적인 기지국 및/또는 사용자 디바이스는 여기서 기술하는 예시적인 기지국 및/또는 사용자 디바이스와 실질적으로 유사할 수도 있고 상이할 수도 있음을 인식해야 한다. 또한, 기지국 및/또는 사용자 디바이스는 여기서 기술하는 시스템 및/또는 방법을 이용할 수 있음을 인식해야 한다.

이제 도 16 을 참조하면, 다운링크에서는, 액세스 포인트 (1605) 에서, 송신 (TX) 데이터 프로세서 (1610) 가 트래픽 데이터를 수신, 포맷, 코딩, 인터리빙 및 변조 (또는 심볼 맵핑) 하여, 변조 심볼들 ("데이터 심볼들") 을 제공한다. 심볼 변조기 (1615) 는 그 데이터 심볼들 및 파일럿 심볼들을 수신 및 프로세싱하여 심볼들의 스트림을 제공한다. 심볼 변조기 (1615) 는 데이터 및 파일럿 심볼들을 멀티플렉싱하여, 이를 송신기 유닛 (TMTR; 1620) 에 제공한다. 각각의 송신 심볼은 데이터 심볼, 파일럿 심볼, 또는 제로의 단일값일 수도 있다. 파일럿 심볼들은 각각의 심볼 주기에서 연속적으로 전송될 수도 있다. 파일럿 심볼들은 주파수 분할 멀티플렉싱 (FDM), 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 (OFDM), 시분할 멀티플렉싱 (TDM), 주파수 분할 멀티플렉싱 (FDM) 또는 코드 분할 멀티플렉싱 (CDM) 될 수 있다.

TMTR (1620) 은 심볼들의 스트림을 수신하여 하나 이상의 아날로그 신호로 변환하고, 그 아날로그 신호를 더 컨디셔닝 (예를 들어, 증폭, 필터링 및 주파수 업컨버팅) 하여, 무선 채널을 통한 송신에 적합한 다운링크 신호를 생성한다. 그 후, 이 다운링크 신호는 안테나 (1625) 를 통해 사용자 디바이스에 송신된다. 사용자 디바이스 (1630) 에서는, 안테나 (1635) 가 그 다운링크 신호를 수신하고, 수신 신호를 수신 유닛 (RCVR; 1640) 에 제공한다. 수신기 유닛 (1640) 은 그 수신 신호를 컨디셔닝 (예를 들어, 필터링, 증폭, 및 주파수 다운컨버팅) 하고 그 컨디셔닝된 신호를 디지털화하여 샘플들을 획득한다. 심볼 복조기 (1645) 는 수신된 파일럿 심볼들을 복조하여, 채널 추정을 위해 프로세서 (1650) 에 제공한다. 심볼 복조기 (1645) 는 프로세서 (1650) 로부터 다운링크에 대한 주파수 응답 추정치를 더 수신하고, 그 수신된 데이터 심볼에 대해 데이터 복조를 수행하여 데이터 심볼 추정치 (송신된 데이터 심볼의 추정치) 를 획득하고, 그 데이터 심볼 추정치를 RX 데이터 프로세서 (1655) 에 제공하며, RX 데이터 프로세서 (1655) 는 그 데이터 심볼 추정치를 복조 (예를 들어, 심볼 디맵핑), 디인터리빙 및 디코딩하여, 수신된 트래픽 데이터를 복원한다. 심볼 복조기 (1645) 및 RX 데이터 프로세서 (1655) 는 각각 액세스 포인트 (1605) 에서의 심볼 변조기 (1615) 및 TX 데이터 프로세서 (1610) 에 의한 프로세싱에 상보적이다.

업링크에서는, TX 데이터 프로세서 (1660) 가 트래픽 데이터를 프로세싱하여 데이터 심볼들을 제공한다. 심볼 변조기 (1665) 는 그 데이터 심볼들을 수신하고 파일럿 심볼들과 멀티플렉싱하고, 변조를 수행하고, 심볼들의 스트림을 제공한다. 그 후, 송신기 유닛 (1670) 은 그 심볼들의 스트림을 수신 및 프로세싱하여, 안테나 (1635) 에 의해 액세스 포인트 (1605) 로 송신되는 업링크 신호를 생성한다.

액세스 포인트 (1605) 에서는, 사용자 디바이스 (1630) 로부터의 업링크 신호가 안테나 (1625) 에 의해 수신되고 수신기 유닛 (1675) 에 의해 프로세싱되어 샘플들을 획득한다. 그 후, 심볼 복조기 (1680) 가 그 샘플들을 프로세싱하여, 수신된 파일럿 심볼 및 업링크에 대한 데이터 심볼 추정치를 제공한다. RX 데이터 프로세서 (1685) 는 그 데이터 심볼 추정치를 프로세싱하여, 사용자 디바이스 (1630) 에 의해 송신된 트래픽 데이터를 복원한다. 프로세서 (1690) 는 업링크를 통한 각각의 활성 사용자 디바이스 송신에 대한 채널 추정을 수행한다. 다수의 사용자 디바이스는 파일럿을 각각의 할당된 파일럿 서브캐리어 세트 상에서 업링크를 통해 동시에 송신할 수도 있으며, 그 파일럿 서브캐리어 세트는 인터레이싱될 수도 있다.

프로세서 (1690 및 1650) 는 각각 액세스 포인트 (1605) 및 사용자 디바이스 (1630) 에서의 동작을 명령 (예를 들어, 제어, 통합, 관리 등) 한다. 각각의 프로세서 (1690 및 1650) 는 프로그램 코드 및 데이터를 저장하는 메모리 유닛 (미도시) 와 관련될 수 있다. 프로세서 (1690 및 1650) 는 여기서 기술하는 임의의 방법을 이용할 수 있다. 또한, 각각의 프로세서 (1690 및 1650) 는 각각 업링크 및 다운링크에 대한 주파수 및 임펄스 응답 추정치를 유도하기 위한 연산을 수행할 수 있다.

소프트웨어 구현에 있어서, 여기에서 설명된 기술은 여기에서 설명된 기능을 수행하는 (예를 들어, 절차, 함수 등과 같은) 모듈로 구현될 수도 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되고 프로세서에 의해 실행될 수도 있다. 메모리 유닛은 프로세서내에서, 또는 프로세서의 외부에서 구현될 수도 있으며, 이 경우, 당업계에 공지된 바와 같은 다양한 수단을 통해 프로세서에 통신적으로 커플링될 수 있다.

전술한 설명은 하나 이상의 실시형태의 예를 포함한다. 물론, 전술한 실시형태들을 설명하기 위해 컴포넌트 또는 방법의 모든 가능한 조합을 설명하는 것 은 불가능하지만, 다양한 실시형태의 많은 추가적 조합 및 변형이 가능함을 당업자는 인식할 것이다. 따라서, 설명한 실시형태들은, 첨부한 청구항의 사상 및 범주에 속하는 이러한 모든 변형예, 수정예 및 변경예를 포함하도록 의도된다. 또한, 용어 "포함하는 (includes)" 이 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 사용되는 경우, 그 용어는, 특허청구범위에서 전이어구로서 채용될 경우에 "구비하는 (comprising)" 이 해석되는 바와 같이 용어 "구비하는" 과 유사한 방식으로 포괄적으로 의도된다.

Claims

무선 통신 환경에서 임계 피크 투 애버리지 전력비를 강화하는 방법으로서,

상기 임계 피크 투 애버리지 전력비에 적어도 부분적으로 기초하는 이상적 포화 영역의 조각별 (piecewise) 선형 근사치에 액세스하는 단계; 및

바람직하게 송신된 신호에 관련된 전력이 상기 조각별 선형 근사치에 의해 둘러싸인 영역 외부에 존재하면, 상기 바람직하게 송신된 신호를 포화시키는 단계를 구비하는, 임계 피크 투 애버리지 전력비 강화 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 바람직하게 송신된 신호를 포화시키는 단계는, 상기 바람직하게 송신된 신호에 관련된 동위상 값만을 포화시키는 단계를 구비하는, 임계 피크 투 애버리지 전력비 강화 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 바람직하게 송신된 신호를 포화시키는 단계는, 상기 바람직하게 송신된 신호에 관련된 직교위상 값만을 포화시키는 단계를 구비하는, 임계 피크 투 애버리지 전력비 강화 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 바람직하게 송신된 신호를 포화시키는 단계는, 상기 바람직하게 송신된 신호에 관련된 동위상 값 및 직교위상 값 모두를 포화시키는 단계를 구비하는, 임계 피크 투 애버리지 전력비 강화 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 바람직하게 송신된 신호를 포화시키는 단계는, 상기 바람직하게 송신된 신호가 상기 조각별 선형 근사치에 의해 둘러싸인 영역 내에 존재하도록, 동위상 값 및 직교위상 값 중 하나 이상을 포화시키는 단계를 구비하는, 임계 피크 투 애버리지 전력비 강화 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 조각별 선형 근사치는 멀티레벨의 조각별 선형 근사치인, 임계 피크 투 애버리지 전력비 강화 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 조각별 선형 근사치는 3-레벨 조각별 선형 근사치인, 임계 피크 투 애버리지 전력비 강화 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 3-레벨 조각별 선형 근사치의 임계값은, 0.883:1, 0.707:1 및 0.469:1 인 근사치 비율에 관련되는, 임계 피크 투 애버리지 전력비 강화 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 조각별 선형 근사치는 4-레벨 조각별 선형 근사치인, 임계 피크 투 애버리지 전력비 강화 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 4-레벨 조각별 선형 근사치의 임계값은, 0.914:1, 0.784:1, 0.621:1 및 0.407:1 인 근사치 비율에 관련되는, 임계 피크 투 애버리지 전력비 강화 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 조각별 선형 근사치는 적어도 5 개의 레벨에 관련되는, 임계 피크 투 애버리지 전력비 강화 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 조각별 선형 근사치의 실시를 가능하게 하는 하드웨어를 이동 디바이스가 구비하는, 임계 피크 투 애버리지 전력비 강화 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 조각별 선형 근사치의 실시를 가능하게 하는 하드웨어를 기지국이 구비 하는, 임계 피크 투 애버리지 전력비 강화 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 바람직하게 송신된 신호는 FLO (Forward Link Only) 시스템에 관련되어 송신되는 것이 바람직한, 임계 피크 투 애버리지 전력비 강화 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 바람직하게 송신된 신호는 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 에 의해 송신되는 것이 바람직한, 임계 피크 투 애버리지 전력비 강화 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 조각별 선형 근사치의 실시를 가능하게 하는 하드웨어를 송신기가 구비하는, 임계 피크 투 애버리지 전력비 강화 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 바람직하게 송신된 신호가 포화된 이후, 상기 바람직하게 송신된 신호를 디지털/아날로그 변환기로 중계하는 단계를 더 구비하는, 임계 피크 투 애버리지 전력비 강화 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 조각별 선형 근사치에 관련된 임계값은 복수의 수신 신호에 관련된 결합 확률 분포에 대한 최적화에 적어도 부분적으로 기초하는, 임계 피크 투 애버리지 전력비 강화 방법.
임계 피크 투 애버리지 전력비에 적어도 부분적으로 기초하는 이상적 포화 영역의 조각별 선형 근사치에 대한 임계값을 보유하는 메모리; 및

바람직하게 송신된 신호에 관련된 전력 파라미터들을 상기 임계값에 의해 정의되는 영역과 비교하고, 상기 비교에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 바람직하게 송신된 신호가 포화되어야 하는지 여부를 결정하는 프로세서를 구비하는, 무선 통신 장치.
제 19 항에 있어서,

상기 프로세서는, 상기 바람직하게 송신된 신호가 상기 바람직하게 송신된 신호의 동위상 파라미터에 대해서만 포화되어야 한다고 결정하는, 무선 통신 장치.
제 19 항에 있어서,

상기 프로세서는, 상기 바람직하게 송신된 신호가 상기 바람직하게 송신된 신호의 직교위상 파라미터에 대해서만 포화되어야 한다고 결정하는, 무선 통신 장치.
제 19 항에 있어서,

상기 프로세서는, 상기 바람직하게 송신된 신호가 상기 바람직하게 송신된 신호의 동위상 파라미터 및 직교위상 파라미터에 모두에 대해 포화되어야 한다고 결정하는, 무선 통신 장치.
제 19 항에 있어서,

상기 메모리 및 상기 프로세서를 송신기가 구비하는, 무선 통신 장치.
제 19 항에 있어서,

상기 메모리 및 상기 프로세서를 이동 디바이스가 구비하는, 무선 통신 장치.
제 19 항에 있어서,

상기 메모리 및 상기 프로세서를 기지국이 구비하는, 무선 통신 장치.
제 19 항에 있어서,

상기 조각별 선형 근사치는 3 개 이상의 레벨에 관련되는, 무선 통신 장치.
송신기에 관련된 임계 피크 투 애버리지 전력비를 수신하는 수단;

이상적 포화 영역의 조각별 선형 근사치에 액세스하는 수단으로서, 상기 이상적 포화 영역의 파라미터들은 상기 수신된 임계 피크 투 애버리지 전력비의 파라미터들에 적어도 부분적으로 기초하는, 상기 액세스하는 수단; 및

관련 전력이 상기 조각별 선형 근사치에 의해 둘러싸인 영역의 외부에 존재하면, 바람직하게 송신된 신호를 포화시키는 수단을 구비하는, 무선 통신 장치.
제 27 항에 있어서,

상기 바람직하게 송신된 신호에 관련된 동위상 값만을 포화시키는 수단을 더 구비하는, 무선 통신 장치.
제 27 항에 있어서,

상기 바람직하게 송신된 신호에 관련된 직교위상 값만을 포화시키는 수단을 더 구비하는, 무선 통신 장치.
제 27 항에 있어서,

상기 바람직하게 송신된 신호에 관련된 동위상 값 및 상기 바람직하게 송신된 신호에 관련된 직교위상 값을 포화시키는 수단을 더 구비하는, 무선 통신 장치.
제 27 항에 있어서,

상기 조각별 선형 근사치는 멀티레벨의 조각별 선형 근사치인, 무선 통신 장 치.
제 27 항에 있어서,

이동 디바이스인, 무선 통신 장치.
제 32 항에 있어서,

휴대 전화인, 무선 통신 장치.
제 27 항에 있어서,

상기 바람직하게 송신된 신호는 FLO 시스템에 의해 송신되는 것이 바람직한, 무선 통신 장치.
신호를 수신하고;

상기 수신된 신호에 관련된 동위상 값 및 직교위상 값을, 송신기에 관련된 임계 피크 투 애버리지 전력비에 기초하는 이상적 포화 영역의 멀티레벨의 조각별 선형 근사치의 임계값과 비교하고;

상기 비교에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 수신된 신호를 클리핑할지 여부를 결정하는 머신-실행가능 명령들을 저장하는, 머신-판독가능 매체.
제 35 항에 있어서,

상기 머신-실행가능 명령들은,

상기 신호의 결과로서 생성된 (resultant) 동위상 값 및 직교위상 값이 상기 임계값에 일치하도록 상기 수신 신호를 클리핑하는 것을 더 구비하는, 머신-판독가능 매체.
제 36 항에 있어서,

상기 머신-실행가능 명령들은,

상기 클리핑된 신호의 동위상 값 및 직교위상 값이 상기 임계값에 일치하도록, 상기 수신 신호를 동위상 값에 대해서만 클리핑하는 것을 더 구비하는, 머신-판독가능 매체.
제 36 항에 있어서,

상기 머신-실행가능 명령들은,

상기 클리핑된 신호의 동위상 값 및 직교위상 값이 상기 임계값에 일치하도록, 상기 수신 신호를 직교위상 값에 대해서만 클리핑하는 것을 더 구비하는, 머신-판독가능 매체.
제 36 항에 있어서,

상기 머신-실행가능 명령들은,

상기 클리핑된 신호의 동위상 값 및 직교위상 값이 상기 임계값에 일치하도 록, 상기 수신 신호를 동위상 값 및 직교위상 값 모두에 대해 클리핑하는 것을 더 구비하는, 머신-판독가능 매체.
제 35 항에 있어서,

상기 이상적 포화 영역의 상기 멀티레벨의 조각별 선형 근사치는 3 개의 임계값을 포함하는, 머신-판독가능 매체.
제 35 항에 있어서,

상기 이상적 포화 영역의 상기 멀티레벨의 조각별 선형 근사치는 4 개의 임계값을 포함하는, 머신-판독가능 매체.
수신 신호의 전력 파라미터들을, 송신기에 관련된 임계 피크 투 애버리지 전력비에 기초하는 이상적 포화 영역의 멀티레벨의 조각별 선형 근사치의 임계값과 비교하고;

상기 신호의 전력 파라미터들이 상기 임계값에 의해 정의되는 영역 외부에 있으면 상기 수신 신호를 포화시키는 명령들을 실행하는, 프로세서.
제 42 항에 있어서,

상기 조각별 선형 근사치는 적어도 2 개의 임계값을 갖는, 프로세서.
제 42 항에 있어서,

상기 조각별 선형 근사치는 적어도 4 개의 임계값을 갖는, 프로세서.