KR100748812B1

KR100748812B1 - 인터-시스템 스캔과 관련된 주파수 에러들을 감소시키기위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100748812B1
Application number: KR1020057005160A
Authority: KR
Inventors: 알란 앤드류 스미스
Original assignee: 콸콤 인코포레이티드
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2003-09-24
Publication date: 2007-08-13
Also published as: GB2393611B; ATE363158T1; GB0222379D0; WO2004030232A1; EP1543626B8; US7561645B2; JP2006500847A; CN100448173C; AU2003269200A1; GB2393611A; GB2393611B8; DE60313984T2; EP1543626B1; JP3774226B2; DE60313984D1; CN1736032A; EP1543626A1; US20060111141A1; KR20060035572A

Abstract

다중-모드 수신기(10)는 제1 통신 시스템(예를 들면, WCDMA)의로부터의 신호들 및 상이한 제2 통신 시스템(예를 들면, GSM)으로부터의 신호들을 수신할 수 있다. 수신기(10)는 제1 통신 시스템의 신호들을 수신하는 제1 수신기 체인(13,15,17,19) 및 제2 통신 시스템의 신호들을 수신하는 제2 수신기 체인(12,14,16,18)을 포함한다. 기준 발진기는 제1 수신기 체인 및 제2 수신기 체인에 대한 기준 신호를 발생시키도록 배열된다. 수신기는 또한 발진기(24)가 제1 통신 시스템의 신호들 또는 제2 통신 시스템의 신호들과 관련된 주파수에서 발진하도록 기준 발진기(24)를 제어하는 제어기(22)를 포함한다. 제어기(22)는 제2 통신 시스템의 신호들과 관련된 주파수로의 변경으로 기인하는 발진기(24)의 주파수 변경 및 제2 통신 시스템의 신호들이 제2 수신기 체인에 의해 수신되는 시간 주기를 기록한다. 그리고 나서, 제어기(22)는 이러한 기록된 변경 및 기록된 시간 주기로부터 에러 벡터를 계산하고, 기준 발진기(24)의 파라미터들을 변경시키며, 이는 계산된 에러 벡터를 적용하는 것을 포함하며, 이를 통해 발진기는 제1 통신 시스템의 신호들과 관련된 주파수들에서 발진한다.

Description

인터-시스템 스캔과 관련된 주파수 에러들을 감소시키기 위한 방법 및 장치{METHOD OF AND APPARATUS FOR REDUCING FREQUENCY ERRORS ASSOCIATED WITH AN INTER-SYSTEM SCAN}

본 발명은 인터-시스템 스캔과 관련된 주파수 에러들을 감소시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 예를 들어, WCDMA 시스템과 같이 연속적인 주파수 분할 듀플렉스 시스템과 예를 들어, GSM과 같은 시분할 듀플렉스 시스템 사이에서의 인터시스템 스캔을 수행할 때 주파수 에러를 감소시키는데 특히 유용하지만, 이러한 애플리케이션으로 제한되는 것은 아니다.

아래에서, WCDMA 및 GSM 표준들이 참조되지만, 당업자는 본 발명이 이러한 표준들로 제한되지 않고, 다른 상이한 통신 시스템들 사이에서의 인터-시스템 스캔에 적용될 수 있음을 잘 이해할 것이다. "이동 유닛" 및 "이동 전화" 라는 용어는 이동성을 갖는 전화기들을 지칭하기 위해 사용되지만, 음성 또는 정보 데이터를 전달하기 위해 셀룰러 시스템과 통신할 수 있는 다른 장치들을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

통신 시스템들에서 사용되는 장치들의 대부분은 통신 시스템 내의 다른 장치들의 동작 타이밍과의 정렬을 위해 그 장비가 그 동작 타이밍을 조정할 수 있도록 조정가능한 내부 주파수 기준 회로를 포함한다. 예를 들어, 셀룰러 전화 시스템에서, 이동 유닛들은 기준 주파수 회로를 포함하며, 이러한 기준 주파수 회로는 서빙 셀 또는 네트워크의 타이밍과 이동 유닛 내의 타이밍이 정렬될 수 있도록 제어 전압 입력을 사용하여 특정 범위내에서 조정될 수 있는 조정가능한 발진기이다. 주파수 기준 회로는 위상 동기 루프에 기반하는 일반적으로 전압제어 온도보상형 수정발진기(VCTCXO), 즉 백만분율(ppm)의 관점에서 그 범위가 규정될 수 있는 정확한 발진기이다.

이동 유닛은 물론, 이동 유닛이 호 동안 활성화 상태이면, 시스템과 통신하게 될 것이다. 시스템은 이동 유닛이 호를 송신 또는 수신하지 않는 경우 인입 메세지들이 이동 유닛으로 전달될 수 있도록 하기 위해서 이동 유닛의 위치를 "파악" 하여야 한다. 따라서, 이동 유닛은 호가 이뤄지지 않는 유휴(idle) 모드에서도 동작을 계속하여, 데이터가 이동 유닛으로 종종 페이징될 수 있도록 한다. 이동 유닛은 이동 유닛에 대한 시스템으로부터의 데이터 페이징을 정확히 모니터링하기 위해서, WCDMA 시스템과의 시간 정렬(alignment)을 유지하여야 한다. VCTCXO 및 위상 동기 루프는 일반적으로 매우 정확하고, 매우 작은 보정들만이 필요하며, 본질적으로 전화가 시스템과 활성 또는 유휴 통신 상태에 존재하는 경우에도 일정한 주파수에서 유지된다.

임의의 상황들, 예를 들어 내부 시스템의 커버리지 영역을 이탈하여 새로운 시스템의 커버리지 영역으로 진입하는 경우에 있어서, 제어된 핸드오프가 2개의 시스템들 사이에서 이뤄질 수 있도록 새로운 시스템에 속하는 주변 셀들의 신호들을 모니터링하는 것이 필요하다. 이는 시스템내에서 이뤄질 수 있지만, 이러한 방법은 시스템에 과도한 부담을 발생시키는데, 왜냐하면, 활성 및 유휴 이동 유닛들 모두를 모니터링하여야 하기 때문이다. 따라서, 이동 유닛들 스스로가 이러한 모니터링을 수행한다.

널리 이용되는 GSM 표준 및 WCDMA 를 포함하는 새로운 CDMA 표준들과 같이 셀룰러 통신들에서 가용할 수 있는 많은 수의 상이한 표준들이 존재한다. 시스템 사용자는 그들이 가입한 서비스 회사의 커버리지 영역 외부에서 로밍하는 경우에도 연속적인 서비스를 가지기를 기대한다. 이러한 기대를 만족시키기 위해서, 소위 다중-모드 전화기들이 개발되었고, 이러한 다중 모드 전화기들은 WCDMA 및 GSM 표준들 모두에서 통신을 수행할 수 있다.

WCDMA 신호들의 연속적인 속성은 다른 시스템들로부터의 신호들에 대한 스캐닝을 허용하는 신호들내의 자연적인 중단(break)이 존재하지 않는다는 것을 의미한다. 또한, WCDMA 및 GSM 시스템 사이에서의 공유 동기화가 존재하지 않는다. 상이한 시스템들은 이러한 시스템 신호들의 타이밍 및 위상 사이에 미리 정의된 관계가 존재하지 않는다는 점에서 비동기적이다.

이를 극복할 수 있는 일 방법은 사후-수신 위상 보정을 디코딩이 수행되기 전에 데이터에 적용하는 것이다. 이는 수신된 데이터가 샘플링될 때 위상 오프셋을 보정하기 위해서, 즉 샘플을 수신하고, 이를 로테이팅 시키고, 그리고 나서 이를 디코딩을 위해 메모리에 저장하는 하드웨어 로테이터(rotator)를 사용하여 이뤄진다. 이러한 방법의 문제점은 하드웨어 로테이터가 추가적인 하드웨어를 필요로 하기 때문에, 여분의 실리콘 영역을 사용하고, 이로 인해 추가적인 비용 및 (ASIC 형태로 제공되는) 회로 복잡성을 증가시킨다는 것이다.

또 다른 방법은 디코딩이 이뤄지기 전에 메모리에서 수신된 샘플들을 로테이팅 시키는 것으로서, 즉 모든 샘플들을 가지고 와서 로테이션 알고리즘을 적용하는 것이다. 이러한 방법의 문제점은 이와 같은 신호 처리 로테이션 알고리즘이 기록될 코드, 이를 저장할 메모리, 및 요구되는 시간에서 이를 실행할 만큼 충분히 강력한 DSP(디지털 신호 처리기)를 필요로 한다는 것이다. 따라서, 이러한 방법은 DSP 메모리 및 배터리로부터의 에너지를 소모한다.

이러한 문제점을 극복하기 위해 WCDMA 표준들을 위한 하나의 제안된 방법은 수신기가 다른 시스템들에 대해 스캔하기 위해 수신기가 재-구성(re-configure)되는 "자유-공간(free-space)" 기간을 생성하기 위해 압축 모드로 알려진 방법을 사용하는 것이다. 따라서, 이러한 자유 공간 기간동안, 수신기는 GSM 채널로 튜닝되고, 그 채널의 특성들에 대한 측정이 이뤄진다. "자유-공간" 기간의 종료시에, 수신기는 중단없는 서비스를 보장하기 위해서 원래 시스템의 WCDMA 채널로 복귀하도록 구성되어야 한다. 이를 위해서, 수신기는 수신이 시도되기 전에 위상 동기(locked)되어야 한다. 따라서, 위상 동기 루프(또는 다른 기준 발진기)는 통화를 WCDMA에서 GSM 으로 변경할 때 및 통화를 GSM 에서 다시 WCDMA 로 변경할 때 모두 재-튜닝 및 재-동기화되어야 한다.

전화기가 다른 서빙 시스템들을 스캔하기 위해서 재튜닝되는 경우, 다수의 활동들이 발생하여야 한다:

1. 수신기의 초기화 및 PLL 을 새로운(GSM) 주파수들로 재-프로그래밍

2. 대략적인 주파수 동기화를 제공하기 위해서 데이터 스캐닝

3. 정교한 주파수 보정을 위해서 데이터 스캐닝

4. GSM 시스템 접속 파라미터들의 디코딩

5. 수신기 재-구성 및 PLL 을 원래(WCDMA) 주파수들로 재-프로그래밍

6. WCDMA 시스템으로의 재-포착 및 재-동기화

이러한 재튜닝은 WCDMA 시스템으로의 전화기의 동기화에서 도입되는 주파수 에러를 초래하여, WCDMA 채널로의 재튜닝시에 재-포착이 보다 힘들어지게 한다. GSM 과 WCDMA 모드들 사이에서의 스위칭시에 이러한 문제점을 감소시키는 하나의 제안된 방법은 GSM 스캔을 위해 가능한 한 자유 공간 기간들을 연장시키고, 회로들의 응답 시간을 최소화시키며, 주파수 또는 시간 트랙킹 자동 주파수 제어(AFC) 알고리즘을 사용하여 수신기가 재동기화하도록 하는 것이다.

그러나, 이러한 방법은 적어도 다음과 같은 이유로 완전히 만족스럽지는 않다. 데이터에 대한 스캐닝이 상기 활동 2 및 3에서 이뤄지는 경우, 위상 동기 루프는 제어 전압 입력을 사용하여 정밀-튜닝된다. 이러한 정밀-튜닝은 전화기가 상기 활동 5에서 WCDMA 시스템으로 리턴하도록 구현되는 경우에 동기화에서 도입되는 주파수 에러를 초래한다. 결과적으로, 상기 활동 6에서의 재-포착이 보다 어려워진다.

본 발명은 상술한 관련 문제점들을 해결하기 위한 것이다.

본 발명의 일 양상에 따르면, 본 발명은 제1 통신 시스템의 신호들을 수신하면서, 제2 통신 시스템의 신호들을 스캐닝하는 수신기와 관련된 주파수 에러를 감소시키기 위해서 다중-모드 수신기를 제어하는 방법을 제공하며, 이러한 수신기는 제1 통신으로부터의 신호들 및 상이한 제2 통신으로부터의 신호들을 수신할 수 있고, 상기 방법은

발진기가 제2 통신 시스템의 신호들과 관련된 주파수에서 발진하도록 수신기의 기준 발진기 파라미터를 변경하는 단계;

이러한 조정으로부터 초래된 발진기의 주파수 변경을 기록하는 단계;

하나의 시간 주기 동안 제2 통신 시스템의 신호들을 수신하는 단계;

이러한 하나의 시간 주기를 기록하는 단계;

상기 기록된 변경 및 기록된 시간 주기로부터 에러 벡터를 계산하는 단계; 및

계산된 에러 벡터를 적용하는 것을 포함하며, 기준 발진기의 파라미터를 변경하여, 발진기가 제1 통신 시스템의 신호들과 관련된 주파수에서 발진하도록 기준 발진기 파라미터를 변경하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 제1 통신 시스템으로부터의 신호들 및 상이한 제2 통신 시스템으로부터의 신호들을 수신하는 다중-모드 수신기 장치가 제공되며, 상기 장치는

제1 통신 시스템의 신호들을 수신하기 위한 제1 수신기 체인;

제2 통신 시스템의 신호들을 수신하기 위한 제2 수신기 체인;

제1 수신기 체인 및 제2 수신기 체인에 대한 기준 신호를 발생시키는 기준 발진기; 및

제어기를 포함하며, 상기 제어기는

발진기가 제2 통신 시스템의 신호들과 관련된 주파수들에서 발진하도록 기준 발진기의 파라미터들을 변경시키고,

이러한 조정으로부터 발생된 발진기의 주파수 변경을 기록하며,

제2 통신 시스템의 신호들이 제2 수신기 체인에 의해 수신되는 시간 주기를 기록하며,

이러한 기록된 변경 및 기록된 시간 주기로부터 에러 벡터를 계산하며,

계산된 에러 벡터를 적용하는 것을 포함하여, 발진기가 제1 통신 시스템의 신호들에 관련된 주파수에서 발진하도록 기준 발진기의 파라미터들을 변경하는 기능을 수행한다.

본 발명의 또 다른 추가적인 양상에 따르면, 제1 통신 시스템의 신호들 및 제2 통신 시스템의 신호들을 수신하는 수신기가 제공되고, 상기 수신기는 제1 및 제2 통신 시스템들의 신호들을 수신하기 위해 튜닝가능하며, 상기 수신기는 제1 통신 시스템의 신호들을 수신하기 위해 튜닝되는 동안, 제1 통신 시스템의 신호들을 다시 수신하기 위해 튜닝 백 되기 전에 제2 통신 시스템의 신호들을 수신하도록 재튜닝될 수 있도록 배열되며, 이를 통해 제2 통신 시스템의 신호들을 수신 및 재튜닝하는 동안 이뤄지는 튜닝 변경들 및 이러한 변경들의 기간에 기반하여 제1 통신 시스템의 신호들로 다시 튜닝 백 될 때 보정(교정)이 이뤄진다.

본 발명은 또한 제1 통신 시스템 신호들 및 제2 통신 시스템 신호들을 수신하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 제1 통신 시스템의 신호들을 수신하기 위해 수신 회로를 튜닝하는 단계, 제2 통신 시스템의 신호들을 수신하기 위해 수신 회로를 재튜닝하는 단계, 제1 통신 시스템의 신호들을 다시 수신하기 위해 수신 회로를 다시 튜닝 백 하는 단계, 제2 통신 시스템의 신호들을 수신 및 재튜닝하는 동안 이뤄지는 튜닝 변경들 및 이러한 변경들의 기간을 결정하는 단계, 이러한 변경들 및 이러한 변경들의 기간으로부터 튜닝에 대해 이뤄지는 교정치를 계산하는 단계, 및 제1 통신 시스템의 신호들로 다시 튜닝 백 할 때 이러한 계산된 교정치를 적용하는 단계를 포함한다.

본 발명이 구현되는 수신기의 하기 기술로부터 인지되는 바와 같이, 기준 발진기가 새로운 시스템과의 위상 동기를 달성하고 정상적으로 샘플들을 수신하는 것이 일시적으로 허가되면, 즉 기준 발진기가 데이터 수신된 데이터 샘플링을 개시하기 전에 위상 동기되도록 하는 것이 일시적으로 허가되면, 수신된 샘플들은 정확한 위상을 가지게 될 것이며, 어떠한 사후 보정도 요구되지 않을 것이다. 이러한 방법은 회로 복잡성, 메모리 공간 및 에너지 소모에 있어서 매우 적은 오버헤드만을 필요로 할 것이다.

또한, 일시적으로 GSM 시스템과의 위상 동기를 달성하면서 연속적인 주파수 분할 듀플렉스(예를 들면, WCDMA)와의 위상 동기를 유지하는 문제점이 극복되거나, 또는 적어도 WCDMA 시스템이 재포착되기 전에 보정을 적용하기 위해서 시분할 듀플렉스(예를 들어, GSM) 시스템으로 재튜닝함으로써 도입되는 에러를 추정함으로써 완화될 수 있다. 이러한 보정은 인터-시스템 스캔 전(또는 동안)에 계산되고, 수신기 재-구성 기간 동안 인가될 수 있으며, 이를 통해 WCDMA 시스템이 재-포착되는 경우, 에러는 이미 실질적으로 감소될 것이다.

상술한 본 발명은 특징 및 장점들은 첨부된 도면을 참조로 하여 바람직한 실시예를 통해 상술될 것이다.

도1은 이동 유닛의 듀얼 모드 수신기의 도식적인 회로 다이아그램이다.

도2는 도1의 수신기에서 위상 동기된 루프의 도식적인 회로 다이아그램이다.

도3은 PN 공간에서 위상 다이아그램이다.

도4는 PN 공간에서 에너지 곡선들을 보여주는 그래프이다.

도5는 도1의 수신기에 의해 수행되는 인터-시스템 스캔에 대한 시간라인의 예를 보여주는 도이다.

도1은 이동 유닛에 대한 듀얼 모드 수신기(10)를 보여주는 회로 다이아그램이다. 설명을 위해, 듀얼 모드 수신기(10)는 WCDMA 및 GSM 신호들을 수신할 수 있는 것으로 예시된다. 다른 수신가능한 신호들의 조합들이 사용될 수 있음을 주의하여야 한다. 안테나(11)에서 수신되는 신호들은 스위칭 컴포넌트(12)에 의해 WCDMA 수신기 체인(도1의 상위부) 또는 GSM 수신기 체인(도1의 하위부)으로 스위칭된다. 이러한 두개의 수신기 체인들 모두는 수신된 신호가 밴드패스 필터(BPF)(13,14)에 의해 필터링되고, 저잡음 증폭기(15,16)에 의해 증폭되며, 다운 컨버터(17,18)에 의해 베이스밴드 주파수로 다운컨버팅되며, 베이스밴드 회로 및 제어기(22)로 추가 처리를 위해 입력되기 전에 필터링된다는 점에서 동일한 방식으로 동작한다.

수신기(10)는 또한 전압 제어 온도 보상형 수정 발진기(VCTCXO)를 포함하며, 상기 발진기는 기준 주파수 신호를 위상 동기 루프로 제공한다. 위상 동기 루프는 위상 동기된 루프 집적 회로(PLL)(25)(하기에서 상술됨), 루프 필터(26) 및 전압 제어된 발진기(27)를 포함한다. 위상 동기 루프는 적절한 주파수에서 신호를 발생시켜 WCDMA 및 GSM 수신기 체인들의 다운 컨버터(17,18)가 수신된 신호들을 베이스밴드 레벨로 다운컨버팅하도록 하여준다. 이러한 위상 동기 루프의 사용은 공지되어 있으며, 하기에서 상술되지 않는다.

다운 컨버팅된 신호들의 상술한 처리뿐만 아니라, 베이스밴드 회로 및 제어기(22)는 또한 수신기(10)의 동작을 제어한다. 베이스밴드 회로 및 제어기(22)는 일반적으로 요구되는 시간에서 WCDMA 체인 및 GSM 체인 사이에서 안테나 스위칭 컴포넌트(12)가 스위칭하도록 하는 신호를 발생시키는 제어 프로세서(미도시)를 포함한다. 제어기에 의해 발생된 신호들은 다른 것들 중에서 안테나 스위칭 컴포넌트(12) 및 위상 동기 루프의 동작을 제어하는 PLL 스위칭 제어기(28)로 인가된다.

일반적으로, 듀얼 모드 수신기 회로는 WCDMA 및 GSM 수신기 체인들 각각에 대해 개별적인 위상 동기 루프를 필요로 한다. 그러나, 도1에 제시된 바와 같이, 국제특허출원 PCT/GB01/05610에 제시된 종류와 같은 하나의 스위칭 가능한 위상 동기 루프가 하나의 신호를 WCDMA 및 GSM 수신기 체인들의 다운 컨버터들(17,18) 중 하나에 제공하기 위해서 사용될 수 있는데, 왜냐하면 2개의 수신기 체인들이 동시 에 동작하는 것이 절대 요구되지 않기 때문이다.

도2는 도1의 PLL(25)를 보다 상세히 보여주는 도이다. 도2에 제시된 PLL(25)은 상기 국제특허출원 PCT/GB01/05610에 제시된 것과 본질적으로 동일하다. PLL(25)은 프로그램가능한 R-제산 카운터(divide-by-R counter)(31), 프로그램가능한 N-제산 카운터(divide-by-N counter)(32) 및, 위상 검출기(33)를 포함한다. R-제산 카운터(31)는 VCTCXO에 의해 구동된다(도1 참조). 2개의 레지스터들 세트(35,36)는 각각 PLL(25)에 대한 각각의 구성을 정의한다. 각각의 레지스터들 세트(35,36)는 베이스밴드 회로 및 제어기(22)로부터 직렬 데이터 인터페이스(39)를 통해 직렬로 데이터를 수신하기 위해 접속되는 관련 직렬/병렬 컨버터(37,38)를 갖는다. 각각의 레지스터 세트(37,38)는 R-제산 카운터(31)에 대한 데이터를 유지하는 레지스터(37R,38R), N-제산 카운터(32)에 대한 데이터를 유지하는 레지스터(37N,38N), 및 위상 검출기(33)에 대한 데이터를 유지하는 레지스터(37P,38P)를 포함한다. 레지스터(37P,38P)내의 위상 검출기 데이터는 위상 검출기(33)에 의해 인가되는 이득을 정의한다.

도2에는 PLL이 요구되는 주파수에 대해 로킹되는 경우, 즉 안정화되는 경우에 베이스 밴드 회로 및 제어기(22)에 표시를 제공하기 위해 위상 검출기(33)에 연결되는 로킹(lock) 검출기(40)가 제시된다. 스위치들(42,43,44)은 2개의 레지스터들 세트(37,38) 사이에서 R-제산 카운터(31), N-제산 카운터(32), 및 위상 검출기(33)를 스위칭하기 위해 제공된다. 추가적인 스위치(45)는 2개의 직렬 대 병렬 컨버터들(37,38) 사이에서 베이스밴드 회로 및 제어기(22)로부터의 직렬 데이터 인터 페이스(39)를 스위칭하기 위해서 제공된다. 모든 스위치들(42-45)은 베이스밴드 회로 및 제어기(22)에 의해 발생되는 구성 선택 제어 신호(46)에 의해 제어된다.

이러한 스위치들은 제1 레지스터 세트(35)가 R-제산 카운터(31), N-제산 카운터(32), 및 위상 검출기(33)에 커플링되고, 제2 레지스터 세트(36)가 스위치(45)를 통해 호스트 마이크로제어기로부터 직렬 데이터 인터페이스(39)와 커플링되며, 제2 레지스터 세트(36)가 N-제산 카운터(17) 등에 접속될 때, 제1 레지스터 세트(35)가 직렬 데이터 인터페이스(39)에 연결되도록 배열된다. 이러한 방식에서, 레지스터들(36,37) 중 하나의 세트는 다른 레지스터들(36,37) 세트가 N-제산 카운터(31) 등의 동작을 제어하는 동안 새로운 데이터로 로딩될 수 있다. 이는 PLL 이 비활성 상태인 시간량을 감소시킴으로써 상이한 주파수들 사이에서의 효율적인 스위칭 방법을 제공한다.

도3은 PN 공간에서의 위상 다이아그램이며, 여기서 원(50)의 원주는 전체 PN 시퀀스를 나타낸다. PN 시퀀스의 단지 일부만이 이동 유닛에 할당되며, 이러한 부분은 탐색 윈도우(W)내에 중심을 갖는다. 위상 동기 루프에 의해 발생된 신호의 위상(PN 공간 에서)이 코드 위치(β)에서 윈도우(W) 상에 중심을 두면, 수신 신호의 에너지(Eb/No)는 최대가 될 것이다. 이는 도4의 에너지 곡선(E1)에 의해 표현된다. 위상 동기 루프의 신호 위상이 변경되어 위치(β-△e)에서 윈도우(W)의 중심으로부터 이격되며, 수신 신호의 에너지(Eb/No)는 도4의 곡선(E2)으로 표현된 바와 같이 보다 낮은 레벨을 가질 것이다. 위상 동기 루프로부터의 신호 위상이 탐색 윈도우(W) 외부로 이동하지 않는 한, 신호는 보다 낮은 전력 레벨에서 조차도 복구가능하다. 그러나, 신호가 탐색 윈도우(W)의 외부에 위치할 정도로 위상이 변경되면, 수신기는 더 이상 수신 신호에 로킹될 수 없고 수신이 상실될 것이다. 다른 방식으로, △e는 1/2 W 보다 커서는 안 된다.

도1의 수신기는 WCDMA 신호들로부터 정확한 데이터를 추출하기 위해서 수신된 WCDMA 신호들의 PN 시퀀스들을 내부적으로 발생된 PN 시퀀스들과 상관시키는 상관기(미도시)를 포함한다. 상관기(즉 위상 동기 루프)의 클록 소스가 필요한 것보다 빠르게 동작하면, PN 발생기들은 너무 빨리 앞서 진행하고, 상관 피크가 시간상으로 뒤이어 나타날 것이다. 클록이 너무 느리게 동작하면, 상관 피크는 시간상으로 앞서서 나타나게 되는데, 왜냐하면 PN 발생기들은 기대보다 늦은 속도로 동작하게 될 것이기 때문이다. 이는 안테나 시스템 스캔에 의해 도입되는 순수 주파수 에러에 비례하는 양만큼 탐색 윈도우에서 그 정렬된 위치로부터 다른 위치로의 상관 피크 '점핑" 으로서 간주될 수 있다.

이동 유닛이 스탠바이 상태이면, VCTCXO 의 주파수 및 그에 따른 위상 동기 루프는 WCDMA 시스템의 주파수로부터 드리프트 어웨이(drift away)될 것이다. 이는 제조 허용오차 및 이동 유닛이 위치하는 환경의 변경으로 인해 발생되게 될 것이다. 이러한 드리프트가 1/2W 보다 큰 위상 드리프트를 초래하지 않는 한, 이동 유닛은 스탠바이 상태로부터 벗어날 때 그 시스템과 동기화될 수 있을 것이다. 이동 유닛들은 이러한 드리프트가 1/2W 보다 작게 되도록 설계된다.

전술한 바와 같이, WCDMA 신호들의 연속적인 속성은 다른 시스템들로부터의 신호들에 대한 스캐닝을 허용하는 신호들내의 자연적인 중단(break)이 존재하지 않 는다는 것을 의미한다. 이동 유닛에게 새로운 시스템의 셀들로부터의 신호 강도를 모니터링할 것이 요구되는 경우, 이동 유닛은 새로운 시스템의 주변 셀들로부터의 신호들을 수신 및 디코딩하고, 이러한 신호들에 의해 전달되는 네트워크 정보를 처리하여야 한다. 이를 위해, 수신기는 수신이 시도되기 전에 위상 동기되거나, 또는 디코딩이 이뤄지기 전에 그 데이터에 대한 사후-수신 위상 보정을 적용하는 것이 필요하다.

이는 수신 데이터 샘플링을 개시하기 전에 GSM 신호들과의 위상 동기를 달성하기 위해서 일시적으로 위상 동기 루프를 허용함으로써 도1의 수신기에서 이뤄진다. 이는 샘플들이 정확한 위상을 가지며 어떠한 사후 보정도 요구되지 않는다는 것을 보장한다. 이동 유닛이 정상 WCDMA 유휴 상태인 경우, VCTCXO 및 위상 동기 루프는 주파수 및 위상 모두 WCDMA 시스템에 로킹된다. 유휴 상태에서, 이동 유닛은 주기적으로 "웨이크 업" 하여, WCDMA 시스템으로부터 그에게 할당된 페이징 메세지들을 모니터링한다. 따라서, GSM 신호들을 스캐닝할 때, 임의의 유도된 주파수 에러 및 주변 셀 스캔들에 의해 기준 발진기 상에서 도입된 위상 에러는 이동 유닛이 WCDMA 시스템 페이징 메세지를 모니터링하기 위해 다음에 "웨이크 업" 하기 전에 수정되어야만 한다.

따라서, 위상 동기 루프는 공지된 자동 주파수 제어(AFC) 기술들을 사용하여 로킹을 달성하는 것이 허용되며, 이를 수행하면서, 도입된 에러들(에러 벡터)의 진폭 및 방향이 에러들이 인가되는 기간들과 함께 모니터링된다. 이러한 에러 벡터들을 합산함으로서, 결과적인 에러 벡터가 발견되고, 그리고 나서 이는 동일하고 반대 극성의 진폭을 VCTCXO에 적용하여 소거하는데 사용된다(도1 참조). 따라서, 이동 유닛이 WCDMA 시스템 페이징 데이터를 모니터링하기 위해서 다음 번에 "웨이크 업" 해야 하는 시간까지, VCTCXO 및 위상 동기 루프는 어떠한 다른 활동도 발생하지 않은 것처럼 다시 한번 더 WCDMA 시스템에 정렬된다.

도5는 도1의 수신기에 의해 수행되는 인터-시스템 스캔에 대한 시간라인의 일 예를 보여주는 도이다. 시간 라인은 초기 상태(51) 및 7개의 인터벌들(52-58)을 커버한다. 라인들(61 및 62)은 주파수(VCTCXO) 및 시간 축을 각각 나타낸다. 초기 상태(51)에서, 수신기는 WCDMA 신호들을 수신하도록 튜닝되어, WCDMA 신호들을 수신한다. 이러한 상태에서, 주파수는 WCDMA 신호에 대한 수신 주파수인, fw 이다.

시간 주기 T_PLL1 동안 지속되는 인터벌(52)에서, 도1의 수신기는 뒤이어 GSM 수신기 체인이 GSM 시스템으로부터의 신호들을 수신할 수 있도록 하는 데이터로 초기화된다. 시간 주기 T_PLL1 은 위상 동기 루프의 특성들에 의존하지만, 위상 동기 루프가 지정되면, 이러한 주기는 본질적으로 일정하게 될 것이다. 인터벌(53)은 수신기가 초기(대략적인) 주파수 보정(또는 교정) 데이터를 수신하는데 걸리는 시간(Tfc)을 나타낸다. 이러한 정보를 수신하는데 걸리는 시간(Tfc) 길이는 외부 영향들에 의존하고, 따라서 비 결정적이다. 일단 데이터가 수신되면, 이러한 데이터는 보다 신속한 접속을 위해서 제어 회로에 저장되고, 저장된 데이터는 때때로 현재 상태로 유지되도록 소스(일반적으로 시스템 제어기 또는 기지국)로부터의 갱 신 데이터와 비교된다. 인터벌(52 및 53)에서, 주파수는 WCDMA 시스템의 수신 주파수 fw 로 유지된다.

인터벌(53)의 끝에서, 대략적인 주파수 조정이 수신 데이터에 기반하여 이뤄지고, 이러한 수신 데이터는 위상 동기 루프로 인가된다. 이는 △f1 만큼 위상 동기 루프로부터 출력된 데이터의 주파수를 오프셋시켜서, 주파수가 대략 GSM 신호들의 주파수와 동일하도록 하여준다. 이러한 주파수 오프셋은 도5에서 양의 수량으로 제시되지만, 음의 수량이 될 수도 있다. 이러한 주파수 오프셋(△f1)은 인터벌(54) 전체에 대해 인가되고, 이러한 인터벌은 시간 주기(T1)에 상응하며, 이러한 시간 주기동안 보다 정확한 동기 데이터가 수신되고 보다 양호한 주파수 오프셋 추정이 계산된다. 인터벌(54)의 끝에서, 일단 정밀한 주파수 오프셋(△f2)(양의 값 또는 음의 값일 수 있음)이 계산되면, 정밀한 주파수 오프셋(△f2)은 위상 동기 루프에 인가된다. 이러한 정밀한 주파수 오프셋은 (△f1)만큼 위상 동기 루프로부터 출력된 신호의 주파수를 오프셋시켜서, 주파수가 GSM 신호들의 주파수와 실질적으로 동일하게 만든다.

이는 시간(T2) 동안 지속되는 인터벌(55)의 시작을 마킹한다. 인터벌(55)동안, 수신기는 GSM 신호 영역을 스캐닝하고, GSM 시스템 정보를 수신 및 디코딩한다. 인터벌(54 및 55) 기간동안의 신호 수신의 비동기 특성으로 인해, T1 및 T2 값들은 고정되지 않지만, T1 및 T2는 이들이 발생할 때 제어기에 의해 측정될 수 있다. 따라서, 제어기는 또한 인터벌(54 및 55) 동안 도입된 에러인 축적된 주파수 에러를 계산하고, 교정 주파수 오프셋(△fc)이 이러한 축적된 주파수 에러를 소 거하는데 얼마만큼의 시간이 걸리는지를 계산한다. 이러한 교정 주파수 오프셋(△fc)는 따라서 Tc 초의 주기 동안 인터벌(56)에 인가된다.

인터벌(56)의 끝에 이르기까지, 위상 동기 루프 동작에서의 어떠한 주파수 에러도 실질적으로 존재하지 않을 것이다. 따라서, 인터벌(57)에서, 수신기는 WCDMA 수신기 체인이 WCDMA 시스템으로부터 WCDMA 신호들을 다시 수신할 수 있도록 재구성된다. 수신기가 정상 상태로 세틀링되기 전까지 짧은 시간 지연이 존재하고, 이는 시간 주기(T_PLL2)로 표현된다. T_PLL1과 같이, 시간 주기 T_PLL2 는 위상 동기 루프의 특성들에 의존하지만, 본질적으로 일정하다.

교정 주파수 오프셋(△fc)은 다음과 같이 계산된다. 인터벌(54 및 55)동안 도입된 누적 에러(△β)는 주파수 및 시간 모두의 함수이다. 따라서,

△β=T1*△f1+T2*△f2 이다.

이는 Tc에 의해 밸런스화된다. 따라서, 다음과 같다.

Tc*△fc=T1*△f1+T2*△f2

시간 주기(T1 및 T2)는 GSM 동기 및 시스템 데이터 수신을 보장할 만큼 충분히 길게 설정되고, 따라서 알려진다. 시간 주기(T_PLL1 및 T_PLL2)는 본질적으로 일정하고, 인터벌(57)(WCDMA 신호들의 수신의 재개할 때)의 끝은 알려진 시간 포인트이다. Tc 는 인터벌(57)의 끝에서 인터벌(55)의 끝까지의 동작 시간으로 계산된다. 시간 주기(T2)는 필요에 따라 요구되는 시간에서(즉, 인터벌(57)의 끝에서) WCDMA의 재접속이 필요하다는 것을 보장하기 위해서 증가 또는 감소될 수 있다. 수신기 의 코드 위상이 도3의 윈도우(W)의 외부에서 드리프트할 만큼 △fc가 크지 않게 보장하는 것은 단순한 설계상의 문제이다. 따라서, 이상적으로는, GSM 스캔이 수행되는 시간 주기동안의 누적 주파수 에러 및 이동 유닛이 단순히 스탠바이 상태에 머무르는 경우의 누적 주파수 에러 사이에는 차이가 존재하지 않는다. 실제로, 제조 허용오차는 약간의 차이를 도입하지만, 이와 같은 동일한 허용오차들은 수신기가 임의의 작은 차이들을 잘 처리할 수 있도록 하고, 따라서 이러한 차이들은 무시될 수 있다.

전술한 바와 같이, 기준 발진기는 수신기가 GSM 신호 영역을 스캔하고 정확한 위상으로 GSM 데이터를 수신하여, 어떠한 사후 보정도 필요로 하지 않도록, 새로운 시스템과의 위상 동기를 일시적으로 달성하는 것이 허용된다. 이러한 방법은 회로 복잡도, 메모리 공간 및 에너지 소비에 있어서 매우 적은 오버헤더만을 필요로 한다. 이러한 에러 추정은 WCDMA 시스템으로 리턴하기 전에 결정되어, 수신기 구성 주기동안 인가됨으로써, WCDMA 시스템이 재-포착되는 경우, 에러는 완전히 제거되지는 않더라도 실질적으로 감소된다.

본 발명은 당업자가 본 발명을 보다 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 통해 기술되었지만, 이는 단지 예시일 뿐이며, 상기 실시예들의 다양한 변형들이 가능함을 당업자는 잘 이해할 것이다.

Claims

제1 통신 시스템의 신호들을 수신하면서 제2 통신 시스템의 신호들을 스캐닝하는 수신기와 관련된 주파수 에러들을 감소시키기 위해서, 제1 통신으로부터의 신호들 또는 상이한 제2 통`신 시스템으로부터의 신호들을 수신할 수 있는 다중-모드 수신기를 제어하는 방법으로서,

기준 발진기가 제2 통신 시스템의 신호들과 관련된 주파수들에서 발진하도록 상기 수신기의 상기 기준 발진기의 파라미터들을 변경시키는 단계;

이러한 조정으로부터 발생되는 발진기의 주파수 변경을 기록하는 단계;

하나의 시간 주기 동안 상기 제2 통신 시스템의 신호들을 수신하는 단계;

상기 시간 주기를 기록하는 단계;

상기 기록된 주파수 변경 및 상기 기록된 시간 주기로부터 에러 벡터를 계산하는 단계; 및

상기 발진기가 상기 제1 통신 시스템 신호들과 관련된 주파수에서 발진하도록 상기 계산된 에러 벡터를 인가하는 것을 포함하여 상기 기준 발진기의 파라미터들을 변경시키는 단계를 포함하는,

다중-모드 수신기 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 제2 통신 시스템 신호들의 주파수들에 관련된 데이터를 수신하는 단계; 및

상기 기준 발진기가 상기 제2 통신 시스템 신호들과 관련된 대략적인 주파수들에서 발진하도록 상기 기준 발진기의 파라미터들을 상기 주파수들과 관련한 상기 수신 데이터로부터 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중-모드 수신기 제어 방법.
제2항에 있어서,

제2 통신 시스템 신호들의 주파수들에 관련된 데이터를 추가로 수신하는 단계; 및

상기 기준 발진기가 상기 제2 통신 시스템 신호들과 관련된 주파수들에서 실질적으로 발진하도록 상기 기준 발진기의 상기 파라미터들에 인가될 교정치(corrections)를 상기 수신된 데이터로부터 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중-모드 수신기 제어 방법.
제3항에 있어서,

상기 기록된 주파수 변경은 상기 제2 통신 시스템 신호들과 관련된 상기 주파수들에서 대략적으로 발진하는 것과 관련된 변경, 및 제2 통신 시스템 신호들과 관련된 주파수들에서 실질적으로 발진하는 것과 관련된 변경을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중-모드 수신기 제어 방법.
제3항 또는 제4항에 있어서,

상기 시간 주기는 상기 제2 통신 시스템의 신호들과 관련된 상기 주파수들에서 대략적으로 발진하는데 걸리는 시간, 및 상기 제2 통신 시스템 신호들과 관련된 주파수에서 실질적으로 발진하는데 걸리는 시간 모두를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중-모드 수신기 제어 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

제2 시스템에 속하는 정보를 포함하는 상기 제2 통신 시스템의 신호들을 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중-모드 수신기 제어 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스캐닝은 상기 수신기가 유휴(idle) 모드에 있는 동안 실행되는 다중-모드 수신기 제어 방법.
제1 통신 시스템으로부터의 신호들 또는 상이한 제2 통신 시스템으로부터의 신호들을 수신하는 다중-모드 수신기 장치로서,

상기 제1 통신 시스템의 신호들을 수신하는 제1 수신기 체인;

상기 제2 통신 시스템의 신호들을 수신하는 제2 수신기 체인;

상기 제1 수신기 체인 및 상기 제2 수신기 체인에 대한 기준 신호를 발생시키는 기준 발진기; 및

상기 발진기가 상기 제2 통신 시스템 신호들에 관련된 주파수들에서 발진하도록 기준 발진기의 파라미터들을 변경시키며, 이러한 조정으로부터 야기된 상기 발진기의 주파수 변경을 기록하며, 제2 통신 시스템의 신호들이 상기 제2 수신기 체인에 의해 수신되는 시간 주기를 기록하며, 상기 기록된 주파수 변경 및 상기 기록된 시간 주기로부터 에러 벡터를 계산하며, 그리고 상기 발진기가 상기 제1 통신 시스템 신호들과 관련된 주파수들에서 발진하도록 상기 계산된 에러 벡터를 인가하는 것을 포함하여, 기준 발진기의 파라미터들을 변경하도록 기능하는 제어기를 포함하는,

다중 모드 수신기 장치.
제8항에 있어서,

상기 제2 통신 시스템 신호들의 주파수들에 관련된 데이터를 수신하는 수단을 더 포함하며, 상기 제어기는 상기 기준 발진기가 대략적으로 상기 제2 통신 시스템 신호들과 관련된 주파수들에서 발진하도록 기준 발진기의 파라미터들을 상기 주파수들과 관련한 수신 데이터로부터 결정하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 다중 모드 수신기 장치.
제9항에 있어서,

상기 제2 통신 시스템 신호들의 주파수들에 관련된 데이터를 수신하는 수단을 더 포함하며, 상기 제어기는 상기 기준 발진기가 실질적으로 상기 제2 통신 시스템 신호들과 관련된 주파수들에서 발진하도록 상기 기준 발진기의 상기 파라미터들에 인가될 교정치들을 상기 주파수들과 관련한 상기 수신 데이터로부터 결정하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 다중 모드 수신기 장치.
제10항에 있어서,

상기 제어기는 대략적으로 제2 통신 시스템의 신호들과 관련된 주파수들에서 발진하는 것과 관련된 변경, 및 실질적으로 제2 통신 시스템의 신호들과 관련된 상기 주파수들에서 발진하는 것과 관련된 변경을 포함하는 주파수 변경들을 기록하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 다중 모드 수신기 장치.
제10항 또는 제11항에 있어서,

상기 제어기는 상기 제2 통신 시스템 신호들과 관련된 주파수들에서 대략적으로 발진하는데 걸리는 시간, 및 상기 제2 통신 시스템 신호들과 관련된 주파수들에서 실질적으로 발진하는데 걸리는 시간 모두로부터의 시간 주기를 계산하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 다중 모드 수신기 장치.
제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제어기는 상기 수신기가 유휴 모드인 동안 동작 가능한 것을 특징으로 하는 다중 모드 수신기 장치.
제1 통신 시스템의 신호들 및 제2 통신 시스템의 신호들을 수신하는 수신기로서,

상기 수신기는 상기 제1 및 제2 통신 시스템들의 신호들을 수신하기 위해 튜닝가능한 수신 회로를 포함하며,

상기 수신기는, 상기 제1 통신 시스템 신호들을 수신하기 위해 튜닝되는 동안, 상기 제1 통신 시스템 신호들을 다시 수신하도록 튜닝 백되기 전에 상기 제2 통신 시스템 신호들을 수신하도록 간단히 재튜닝(retuning)될 수 있으며, 이로 인해 상기 제2 통신 시스템 신호들의 재튜닝 및 수신 동안 이뤄지는 튜닝 변경들 및 이러한 변경들의 기간에 기반하여 상기 제1 통신 시스템 신호들로 튜닝 백될 때 교정이 이뤄지는,

수신기.
제14항에 있어서,

상기 수신 회로는 제1 통신 시스템 신호들을 수신하도록 동작하는 제1 수신기 체인 및 제2 통신 시스템 신호들을 수신하도록 동작하는 제2 수신기 체인을 포함하는 수신기.
제15항에 있어서,

제1 수신기 체인 및 제2 수신기 체인과 관련된 위상 동기 루프 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
제16항에 있어서,

상기 위상 동기 루프 회로는 상기 제1 통신 시스템 신호들과 관련된 제1 주파수에서 신호를 출력하거나, 또는 상기 제2 통신 시스템 신호들과 관련된 제2 주파수에서 신호를 출력하도록 구현되는 단일의 위상 동기 루프를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
제16항 또는 제17항에 있어서,

상기 위상 동기 루프 회로는 상기 교정이 이뤄지는 전압 제어 온도 보상형 수정 발진기(VCTCXO)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1 수신기 체인은 연속적인 주파수 분할 듀플렉스 시스템의 신호들을 수신하도록 구현되는 수신기.
제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제2 수신기 체인은 시분할 듀플렉스 시스템의 신호들을 수신하도록 구현되는 수신기.
제19항에 있어서,

상기 제1 수신기 체인은 WCDMA 신호들을 수신하도록 구현되는 수신기.
제20항에 있어서,

상기 제2 수신기는 GSM 신호들을 수신하도록 구현되는 수신기.
제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

제1 및 제2 통신 시스템 신호들 사이에서 상기 수신기 회로가 튜닝할 수 있도록 상기 수신기 회로를 제어하는 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어기.
제23항에 있어서,

상기 제어기는 제2 통신 시스템 신호들로의 재튜닝 및 수신 동안 이뤄지는 튜닝 변경들 및 이러한 변경들의 기간으로부터 교정치를 계산하여 이러한 교정치를 상기 수신기 회로에 인가하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 수신기.
제1 통신 시스템 신호들 및 제2 통신 시스템 신호들을 수신하는 방법으로서,

상기 제1 통신 시스템의 신호들을 수신하기 위해 수신 회로를 튜닝하는 단계;

상기 제2 통신 시스템의 신호들을 수신하기 위해 수신 회로를 재튜닝하는 단계;

상기 제1 통신 시스템의 신호들을 다시 수신하기 위해 수신 회로를 다시 튜닝 백 하는 단계;

상기 제2 통신 시스템의 신호들의 수신 및 재튜닝 동안 이뤄지는 튜닝 변경들 및 이러한 변경들의 기간을 결정하는 단계;

이러한 변경들 및 이러한 변경들의 기간으로부터 튜닝에 대해 이뤄지는 교정치를 계산하는 단계; 및

상기 제1 통신 시스템의 신호들로 다시 튜닝 백 할 때 이러한 계산된 교정치를 적용하는 단계를 포함하는 방법.
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