KR100450932B1 - 이중모드 단말기에서 가변대역 기저대역 필터링을 위한 아날로그 복조장치 - Google Patents

Abstract

서로 다른 데이터 전송율을 지원하는 이중모드 단말기에서 가변대역 기저대역 필터링을 위한 아날로그 복조 장치가 개시되어 있다. 본 발명은 이중모드 단말기의 아날로그 복조부내에 포함되어 기저대역 동상성분 신호 및 직각위상성분 신호를 필터링하는 기저대역 필터를 각 모드별로 구비시키는 대신에, 기저대역 동상성분 신호 및 직각위상성분 신호 각각에 대해서만 필터를 구비시킨다. 제1 가변대역 기저대역 필터는 대역폭 제어신호의 입력에 의해 결정되는 필터특성에 따라 기저대역의 동상성분 신호를 저역통과필터링한다. 제2 가변대역 기저대역 필터는 대역폭 제어신호의 입력에 의해 결정되는 필터특성에 따라 기저대역의 직각위상성분 신호를 저역통과필터링한다. 상기 필터들은 이중모드 단말기의 동작 상황에 따라 필터 특성의 조절이 가능한 것이다.

Description

이중모드 단말기에서 가변대역 기저대역 필터링을 위한 아날로그 복조장치 {BASEBAND ANALOG DEMODULATION DEVICE FOR PERFORMING A VARIABLE BANDWIDTH FILTERING IN DUAL MODE MOBILE STATION}

본 발명은 이동 통신시스템의 단말기에 관한 것으로, 특히 이중모드 단말기에서 가변대역 기저대역 필터링을 위한 아날로그 복조 장치에 관한 것이다.

전형적인 이동 통신시스템의 단말기(이하 "이동 단말기"라 칭함)는 어느 한 통신 방식만을 지원하는 형태이었다. 그러나 상기 이동 단말기는 효용성을 향상시키는 차원에서 서로 다른 데이터 전송율을 갖는 두 개의 시스템에서도 모두 동작하는 형태로 발전하고 있다. 이러한 단말기는 소위 이중모드 단말기(Dual Mode Mobile Station)라 불리운다. 일예로, 상기 이중모드 단말기는 AMPS(Advanced Mobile Phone Service) 방식을 지원하고, GSM(Global System for Mobile communications) 방식을 지원할 수 있다. 다른 예로, 상기 이중모드 단말기는 CDMA(Code Division Multiple Access)2000 방식을 지원하고, UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) 방식을 지원할 수 있다.

도 1을 참조하면, 일반적인 이동 단말기는 안테나(Ant.) 110, 고주파(RF: Radio Frequency) 중간주파(IF: Intermediate Frequency) 서브시스템(subsystem) 120, 기저대역 아날로그 복조부 130 및 제어부 140을 포함하여 이루어진다. 이러한 각 구성요소들은 당해 분야 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려져 있다. 그러므로, 이들의 구성 및 동작에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 하고, 하기에서는 본 발명과 관련이 있는 아날로그 복조부를 중심으로 설명하기로 한다.

도 2는 종래 기술에 따른 이중모드 단말기의 아날로그 복조부의 구성을 보여주는 도면이다. 여기서, 아날로그 복조부란 RF/IF 서브시스템 120으로부터의 IF신호를 복조(demodulation)하여 기저대역(baseband)신호로 변환하고, 그 변환된 기저대역 신호를 저역통과 필터링, 역확산 및 디지털 변환하는 구성요소를 말한다. IF신호로 기저대역신호로 변환하는 동작은 혼합기(mixer) 210,220과, 국부발진기(LO: Local Oscillator) 230과, 위상시프터(phase shifter) 240에 의해 수행된다.

상기 도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 아날로그 복조부는 서로 다른 데이터 전송율(또는 대역폭)을 갖는 두 개의 시스템에서 동작하기 위하여 동일한 기능을 하는 구성요소들이 두 개씩 구비되어 있다. 참조부호 250A는 어느 한 시스템에서 동작하기 위한 구성요소들이 포함된 블록을 나타내고, 참조부호 250B는 다른 한 시스템에서 동작하기 위한 구성요소들이 포함된 블록을 나타낸다. 상기 각 블록에서, 저역통과필터(LPF: Low Pass Filter) 261,262는 기저대역의 동상(In phase)성분 I신호를 저역통과 필터링하고, LPF 263,264는 기저대역의 직각위상(Quadrature phase)성분 Q신호를 저역통과 필터링한다. 아날로그/디지털 변환기(ADC: Analog-to-Digital Converter) 271,272는 기저대역 필터링된 동상성분 아날로그신호를 디지털신호로 변환하고, ADC 283,284는 기저대역 필터링된 직각위상성분 아날로그신호를 디지털신호로 변환한다.

이와 같은 구조는 두 개의 시스템 각각에 사용되던 아날로그 복조부를 이중모드 단말기에서 사용하기 위하여 단지 물리적으로 합치기만 한 것으로, 전류소모와 크기의 측면에서 이동 단말기가 추구하는 방향에 정면으로 위배되는 것이다. 왜냐하면, 이동 단말기는 적은 크기, 그리고 적은 전류소모를 가지는 것이 바람직한데, 위와 같이 동일한 기능을 수행하는 구성요소들이 두 개씩 구비되어 있기 때문이다. 특히, 기저대역 필터에 사용되는 인덕터와 캐패시터는 기저대역 필터의 낮은 주파수 특성을 구현하기 위하여 큰 값을 갖게 되는 것이 일반적이므로, 두 개의 기저대역 필터를 사용하는 것은 칩의 크기에 결정적으로 영향을 미치게 된다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 구성되는 종래 기술에 따른 이중모드 단말기의 아날로그 복조부는 두 개의 시스템 각각을 위한 구성요소들이 별도로 구분되어 있기 때문에 아날로그 복조부의 크기를 크게 하고, 전류소모를 크게 한다는 단점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 이중모드 단말기의 아날로그 복조장치를 소형화하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 이중모드 단말기의 크기를 소형화하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 이중모드 단말기의 아날로그 복조장치에서 소모되는 전류량을 줄이는데 있다.

이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 이중모드 단말기의 아날로그 복조부내에 포함되어 기저대역 동상성분 신호 및 직각위상성분 신호를 필터링하는 기저대역 필터를 각 모드별로 구비시키는 대신에, 기저대역 동상성분 신호 및 직각위상성분 신호 각각에 대해서만 필터를 구비시킨다. 제1 가변대역 기저대역 필터는 대역폭 제어신호의 입력에 의해 결정되는 필터특성에 따라 기저대역의 동상성분 신호를 저역통과필터링한다. 제2 가변대역 기저대역 필터는 대역폭 제어신호의 입력에의해 결정되는 필터특성에 따라 기저대역의 직각위상성분 신호를 저역통과필터링한다. 상기 필터들은 이중모드 단말기의 동작 상황에 따라 필터 특성의 조절이 가능하도록 하는 것이다.

도 1은 일반적인 이동 단말기의 구성을 보여주는 도면.

도 2는 종래 기술에 따른 이중모드 단말기의 아날로그 복조부의 구성을 보여주는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 이중모드 단말기의 아날로그 복조부의 구성을 보여주는 도면.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제1실시 예에 따른 가변대역 저역통과필터의 구성을 보여주는 도면.

도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 가변대역 저역통과필터의 구성을 보여주는 도면.

도 6은 본 발명에 따른 제어부가 가변대역 저역통과필터로 제어신호를 발생하는 처리흐름을 보여주는 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 이중모드 단말기의 아날로그 복조부의 구성을 보여주는 도면이다. 본 발명에 따른 아날로그 복조부는 도 2에 도시된 종래 기술에 따른 아날로그 복조부와 같이 4개의 기저대역 필터를 포함하는 것이 아니라, 단지 2개의 기저대역 필터(가변대역 저역통과필터)(VBLPF: Variable Bandwidth Low Pass Filter) 300A,300B만을 포함하여 이루어진다. 그러나 상기 2개의 VBLPF 300A,300B는 도 2에 도시된 4개의 LPF 261∼264와 동일한 동작을 수행한다는 사실에 유의하여야 할 것이다. 즉, VBLPF 300A는 도 2의 LPF 261,262에 대응하는 것이고, VBLPF 300B는 도 2의 LPF 263,264에 대응하는 것이다.

상기 도 3을 참조하면, 혼합기(mixer) 210은 RF/IF 서브시스템 120으로부터의 IF신호와 국부발진기 230에 의해 발진된 국부발진 주파수를 혼합하여 기저대역의 동상(In phase)성분 I신호를 출력한다. 상기 국부발진기 230에 의해 발진된 국부발진 주파수는 위상시프터 240을 거쳐 π/2(90。)만큼 시프트된 후 혼합기 220으로 인가된다. 상기 혼합기 220은 RF/IF 서브시스템 120으로부터의 IF신호와 위상시프터 240으로부터 출력되는 위상시트트된 국부발진 주파수를 혼합하여 기저대역의 직각위상(Quadrature phase)성분 Q신호를 출력한다.

VBLPF 300A는 기저대역의 동상성분 신호를 도 1에 도시된 제어부 140에서 발생된 대역폭 제어신호 BW_CONTROL에 따라 저역통과필터링하여 출력한다. VBLPF 300B는 기저대역의 직각위상성분 신호를 상기 제어부 140에서 발생된 대역폭 제어신호 BW_CONTROL에 따라 저역통과필터링하여 출력한다. 상기 대역폭 제어신호 BW_CONTROL은 서로 다른 두 개의 데이터 전송율(또는 대역폭) 각각에 대응하는 신호로서, 제어부 140에 의해 발생된 후 VBLPF 300A,300B로 인가된다. 이에 따라 VBLPF 300A,300B는 어느 한 데이터 전송율을 지원하는 기저대역의 저역통과필터 또는 다른 한 데이터 전송율을 지원하는 기저대역의 저역통과필터로서 선택적으로 동작하게 된다. 상기 VBLPF 300A,300B의 구체적인 동작은 후술될 도 4a, 도 4b 및 도 5와 관련되어 구체적으로 설명될 것이다.

아날로그/디지털 변환기(ADC: Analog-to-Digital Converter) 271,272는 기저대역 필터링된 동상성분 아날로그신호를 디지털신호로 변환하여 제어부 140으로 출력하고, ADC 283,284는 기저대역 필터링된 직각위상성분 아날로그신호를 디지털신호로 변환하여 제어부 140으로 출력한다. 이중모드 단말기가 어느 한 데이터 전송율을 지원하는 경우, VBLPF 300A,300B으로부터의 기저대역 필터링된 동상성분 신호는 ADC1 271,273을 거쳐 제어부 140으로 출력된다. 상기 이중모드 단말기가 다른 한 데이터 전송율을 지원하는 경우, VBLPF 300A,300B으로부터의 기저대역 필터링된 동상성분 신호는 ADC2 272,274를 거쳐 제어부 140으로 출력된다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제1실시 예에 따른 가변대역 저역통과필터의 구성을 보여주는 도면이다. 즉, 도 3에 도시된 VBLPF 300A,300B는 상기 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다.

상기 도 4a를 참조하면, VBLPF 300A,300B는 반전단자(-), 비반전단자(+) 및 출력단자를 가지는 연산증폭기(OP: OPerational amplifier) 310을 포함한다. 상기 연산증폭기 310의 반전단자와 입력단(In)의 사이에는 저항 R1이 접속되고, 상기 연산증폭기 310의 반전단자와 출력단자의 사이에는 캐패시터 C1이 접속된다. 상기 연산증폭기 310의 비반전단자(+)는 접지단에 접속되고, 출력단자는 출력단(Out)에 접속된다. 상기 연산증폭기 310, 저항 R1, 캐패시터 C1은 저역통과필터를 구성한다.

또한 상기 저역통과필터의 캐패시터 C1에 대해 병렬로 캐패시터 C2가 접속된다. 상기 캐패시터 C2의 일측과 상기 캐패시터 C1의 일측 사이에는 전계효과트랜지스터(FET: Field Effect Transistor) J1이 접속되고, 상기 캐패시터 C2의 다른 일측과 상기 캐패시터 C1의 다른 일측 사이에는 FET J2가 접속된다. 상기 캐패시터 C2의 일측과 접지단의 사이에는 FET J3가 접속되고, 상기 캐패시터 C2의 다른 일측과 접지단의 사이에는 FET J4가 접속된다. 상기 FET J1,J2는 도 1에 도시된 제어부 140으로부터의 대역폭 제어신호 BW_CONTROL2에 의해 제어되어 동작하게 되며, 상기FET J3,J4는 상기 제어부 140으로부터의 대역폭 제어신호 BW_CONTROL1에 의해 제어되어 동작하게 된다. 이러한 구성요소들, 즉 캐패시터 C2, FET J1∼J4는 입력되는 대역폭 제어신호의 주파수에 따라 가변되는 레지스턴스(Resistance)(저항값)를 가지는 스위치드 캐패시터(Switched Capacitor)로서 동작하는 요소들이다.

상기 도 4a에 도시된 바와 같이 구성되는 VBLPF를 등가화하면, 도 4b와 같이 도시될 수 있다.

상기 도 4b를 참조하면, 도 4a에서 스위치드 캐패시터로서 동작하는 요소들이 가변저항 VR로 대체되어 도시되어 있음을 알 수 있다. 즉, 스위치드 캐패시터는 가변저항 VR로서의 역할을 하게 되는 것이다. 이때 가변저항 VR의 레지스턴스는 제어부 140으로부터 제공되는 대역폭 제어신호 BW_CONTROL1 또는 BW_CONTROL2의 주파수에 의해 결정된다. 이와 같이 입력되는 제어신호의 주파수에 따라 스위치드 캐패시터의 레지스턴스가 가변된다는 사실은 당해 분야 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진 사실이므로, 그에 따른 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

이중모드 단말기의 제1모드에 대응하는 제1 대역폭 제어신호 BW_CONTROL1가 입력되는 경우, 스위치드 캐패시터는 상기 입력된 제1 대역폭 제어신호 BW_CONTROL1의 주파수에 따라 결정되는 레지스턴스를 가지게 된다. 이중모드 단말기의 제2모드에 대응하는 제2 대역폭 제어신호 BW_CONTROL2가 입력되는 경우, 스위치드 캐패시터는 상기 입력된 제2 대역폭 제어신호 BW_CONTROL2의 주파수에 따라 결정되는 레지스턴스를 가지게 된다. 이때 제1 대역폭 제어신호 BW_CONTROL1과 제2 대역폭 제어신호 BW_CONTROL2는 이중모드 단말기의 어느 한 데이터 전송율(또는 대역폭)을 결정하기 위한 서로 상보적인 신호이다. 상기 양 대역폭 제어신호들의 주파수는 서로 차이가 있다. 그러므로 어떠한 대역폭 제어신호가 입력되느냐에 따라 캐패시터 C1에 병렬 접속되는 레지스턴스는 달라지게 되고, 이와 같이 달라지는 레지스턴스에 의해 결과적으로 연산증폭기 310, 캐패시터 C1, 저항 R1으로 구성되는 저역통과필터의 특성도 가변되게 된다.

도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 가변대역 저역통과필터의 구성을 보여주는 도면으로, 도 3에 도시된 VBLPF 300A,300B는 상기 도 5에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다.

상기 도 5를 참조하면, VBLPF 300A,300B는 반전단자(-), 비반전단자(+) 및 출력단자를 가지는 연산증폭기(OP: OPerational amplifier) 310을 포함한다. 상기 연산증폭기 310의 반전단자와 입력단(In)의 사이에는 저항 R1이 접속되고, 상기 연산증폭기 310의 반전단자와 출력단자의 사이에는 가변용량 다이오드(Varactor Diode) VD가 접속된다. 상기 연산증폭기 310의 비반전단자(+)는 접지단에 접속되고, 출력단자는 출력단(Out)에 접속된다. 상기 연산증폭기 310, 저항 R1, 가변용량 다이오드 VD는 저역통과필터를 구성한다. 상기 가변용량 다이오드 VD는 잘 알려진 바와 같이 입력 전압의 레벨에 따라서 캐패시턴스를 달리하는 소자이다. 그러므로 도 1의 제어부 140으로부터 이중모드 단말기의 동작모드를 결정하기 위해 입력되는 서로 상보적인 대역폭 제어신호 BW_CONTROL1 또는 BW_CONTROL2의 전압 레벨에 따라서 상기 가변용량 다이오드 VD의 캐패시턴스는 달라지게 된다. 결과적으로 가변용량 다이오드 VD의 캐패시턴스가 달라지게 되면, 연산증폭기 310, 저항 R1 및 가변용량 다이오드 VD로 구성되는 저역통과필터의 특성도 달라지게 된다. 즉, 제어부 140으로부터 제1 대역폭 제어신호 BW_CONTROL1가 입력되는 경우 저역통과필터는 그에 대응하는 필터특성을 가지게 되며, 제2 대역폭 제어신호 BW_CONTROL2가 입력되는 경우 저역통과필터는 그에 대응하는 필터특성을 가지게 된다.

도 6은 본 발명에 따른 제어부 140이 이중모드 단말기의 동작모드에 따라 서로 상보적인 대역폭 제어신호 BW_CONTROL1, BW_CONTROL2를 발생하는 처리흐름을 보여주는 도면이다.

상기 도 6을 참조하면, 제어부 140은 610단계에서 이중모드 단말기의 동작모드를 판단하고, 제1동작모드인 경우에는 620단계에서 제1 대역폭 제어신호 BW_CONTROL1을 발생한다. 이와 달리 상기 610단계에서 판단된 이중모드 단말기의 동작모드가 제2동작모드인 경우에는 630단계에서 제2 대역폭 제어신호 BW_CONTROL2를 발생한다. 상기 발생된 제1 대역폭 제어신호 BW_CONTROL1 또는 제2 대역폭 제어신호 BW_CONTROL2는 VBLPF 300A,300B로 입력된다. 그러면 VBLPF300A,300B는 각각 입력된 제어신호에 따라 결정된 필터특성에 따라 기저대역의 동상성분 신호 및 직각위상성분 신호를 필터링하도록 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 이중모드 단말기를 위한 아날로그 복조부에 있어서 하나의 가변대역 기저대역 필터만을 사용함으로써 두 개의 시스템에서 동작하는 아날로그 복조부를 구현할 수 있다. 전체 아날로그 복조부로 볼 때는 I,Q 각각의 신호에 대한 기저대역 필터가 있으므로, 총 2개의 기저대역 필터를 줄일 수 있는 것이다. 이와 같이 아날로그 복조부를 구현함에 있어서 큰 비중을 차지하는 기저대역 필터의 수를 줄임으로써 전체적인 칩의 크기 및 나아가서 단말기의 크기를 줄일 수 있다는 이점이 있다. 또한 기저대역 필터의 수를 줄임으로써 단말기에서 소모되는 전류량을 줄일 수 있다는 이점이 있다.

이러한 본 발명에 따른 구조는 AMPS-GSM, CDMA2000-UMTS 등 서로 다른 데이터 전송율을 갖는 두 개의 시스템을 지원하는 이중모드 단말기에 사용될 수 있다.

Claims (6)

1. 이중모드 단말기의 아날로그 복조장치에 있어서,

   데이터 전송율이 서로 다른 제1모드와 제2모드 각각에 대응하는 대역폭 제어신호를 발생하는 제어부와,

   가변적인 필터특성을 가지며, 상기 제어부에서 선택적으로 발생된 상기 대역폭 제어신호의 입력에 의해 결정되는 필터특성에 따라 상기 제1모드 또는 상기 제2모드에 대응하는 기저대역의 동상성분 신호를 저역통과필터링하는 제1 가변대역 기저대역 필터와,

   가변적인 필터특성을 가지며, 상기 제어부에서 선택적으로 발생된 대역폭 제어신호의 입력에 의해 결정되는 필터특성에 따라 상기 제1모드 또는 상기 제2모드에 대응하는 기저대역의 직각위상성분 신호를 저역통과필터링하는 제2 가변대역 기저대역 필터를 포함함을 특징으로 하는 아날로그 복조장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 상기 제2 가변대역 기저대역 필터는, 상기 제어부로부터 선택적으로 발생되는 상기 대역폭 제어신호의 전압에 따라 캐패시턴스가 변화되어 필터특성이 가변되는 것을 특징으로 하는 아날로그 복조장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 상기 제2 가변대역 기저대역 필터는,

   입력단에 접속되는 반전단자, 접지단에 접속되는 비반전단자 및 출력단에 접속되는 출력단자를 가지는 연산증폭기와,

   상기 입력단과 상기 연산증폭기의 반전단자의 사이에 접속되어 상기 기저대역 신호를 입력하는 저항과,

   상기 연산증폭기의 반전단자와 출력단자의 사이에 접속되며, 상기 제어부로부터 선택적으로 발생되는 상기 대역폭 제어신호의 전압에 따라 변화하는 캐패시턴스를 가지는 가변용량 다이오드를 포함함을 특징으로 하는 아날로그 복조장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 상기 제2 가변대역 기저대역 필터는, 상기 제어부로부터 선택적으로 발생되는 상기 대역폭 제어신호의 주파수에 따라 레지스턴스가 변화되어 필터특성이 가변되는 것을 특징으로 하는 아날로그 복조장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 제1 및 상기 제2 가변대역 기저대역 필터는,

   입력단에 접속되는 반전단자, 접지단에 접속되는 비반전단자 및 출력단에 접속되는 출력단자를 가지는 연산증폭기와,

   상기 입력단과 상기 연산증폭기의 반전단자의 사이에 접속되어 상기 기저대역 신호를 입력하는 저항과,

   상기 연산증폭기의 반전단자와, 출력단자의 사이에 접속되는 캐패시터와,

   상기 캐패시터에 대해 병렬로 접속되며, 상기 제어부로부터 선택적으로 발생되는 상기 대역폭 제어신호의 주파수에 따라 레지스턴스가 변화하는 스위치드 캐패시터를 포함함을 특징으로 하는 아날로그 복조장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 제1 및 상기 제2 가변대역 기저대역 필터는,

   입력단에 접속되는 반전단자, 접지단에 접속되는 비반전단자 및 출력단에 접속되는 출력단자를 가지는 연산증폭기와,

   상기 입력단과 상기 연산증폭기의 반전단자의 사이에 접속되어 상기 기저대역 신호를 입력하는 저항과,

   상기 연산증폭기의 반전단자와, 출력단자의 사이에 접속되는 캐패시터와,

   상기 캐패시터에 대해 병렬로 접속되며, 상기 제어부로부터 선택적으로 발생되는 상기 대역폭 제어신호의 주파수에 따라 변화하는 레지스턴스를 가지는 가변저항을 포함함을 특징으로 하는 아날로그 복조장치.