KR100884191B1 - 온칩 포토다이오드 어레이를 갖는 무선 주파수 송신기 - Google Patents

온칩 포토다이오드 어레이를 갖는 무선 주파수 송신기 Download PDF

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Abstract

무선 송신기 집적 회로(radio transmitter integrated circuit)는 포토다이오드 어레이 회로(photodiode array circuit), 디지털 변환 모듈(digital conversion module), 송신기 기저대역 처리 모듈(transmit baseband processing module), 아날로그 변환 모듈(analog conversion module), 상향 변환 모듈(up-conversion module), 전력 증폭기 회로(power amplifier circuit)를 포함한다. 포토다이오드 어레이 회로는 수신된 광을 전기적 이미지 신호들(electrical image signals)로 변환하도록 결합된다. 디지털 변환 모듈은 전기적 이미지 신호들을 디지털 이미지 신호들로 변환하도록 결합된다. 송신 기저대역 처리 모듈은 디지털 이미지 신호들을 디지털 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들로 변환하도록 결합된다. 아날로그 변환 모듈, 상향 변환 모듈, 및 전력 증폭기 회로는 디지털 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들을 송신 무선 주파수(RF) 신호들로 변환하도록 결합된다.
Figure R1020070087110
포토다이오드, 무선통신, 무선주파수(RF), RFIC, RTIC

Description

온칩 포토다이오드 어레이를 갖는 무선 주파수 송신기{RADIO FREQUENCY TRANSMITTER WITH ON-CHIP PHOTODIODE ARRAY}
본 발명은 일반적으로 무선 통신 시스템들(wireless communication systems)에 관한 것으로서 더 상세하게는 무선 주파수 집적 회로(radio frequency integrated circuits)에 관한 것이다.
통신 시스템들은 무선 또는 유선 통신 장치들 사이에 무선 내지 유선 통신을 지원한다. 이러한 통신 시스템들은 국내 내지 국제 셀룰러 전화 통신 시스템으로부터 인터넷이나, 포인트-투-포인트 가정용 무선 네트워크(point-to-point in-home wireless networks)에 이른다. 각 형태의 통신 시스템은 하나 또는 그 이상의 통신 표준을 준수하여 제조되고 또한 그렇게 운용된다. 예를 들어, 무선 통신 시스템들은 IEEE 802.11, 블루투스(Bluetooth), AMPS(advanced mobile phone services), 디지털 AMPS, GSM(global system for mobile communications), CDMA(code division multiple access), LMDS(local multi-point distribution systems), MMDS(multi- channel-multi-point distribution systems), RFID(radio frequency identification) 내지 각각의 변형들을 포함하는 하나 또는 그 이상의 표준들을 준수하여 동작할 수 있으며, 위 표준들은 위 예에 제한되는 것은 아니다.
무선 통신 시스템의 유형에 의존하여, 셀룰러 전화기, 양 방향 무선장치(two-way radio), 개인 디지털 보조장치(personal digital assistant;PDA), 개인용 컴퓨터(personal computer;PC), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 가정용 오락기기(home entertainment equipment), RFID 리더(reader), RFID 태그(tag), 등과 같은 무선 통신 장치는 직접적으로 또는 간접적으로 다른 무선 장치들과 통신한다. 직접적인 통신들(또한 포인트-투-포인트 통신들로 알려진)을 위하여, 관여하는(participating) 무선 통신 장치들은 그들의 수신기들 및 송신기들을 동일한 채널 또는 채널들(예를 들면, 무선 통신 시스템의 복수의 무선 주파수(RF) 캐리어들 중의 하나 또는 몇몇 시스템들을 위한 특정 RF 주파수)에 동조(tune)하고 그 채널(들)을 통해 통신한다. 간접적인 무선 통신들을 위하여, 각 무선 통신 장치는 관련된(associated) 기지국(base station)(예를 들면, 셀룰러 서비스(cellular services)를 위한) 및/또는 관련 억세스 포인트(access point)(예를 들면, 가정용 또는 실내용 무선 통신망을 위한)과 할당된 채널을 통하여 직접적으로 통신한다. 무선 통신 장치들 사이의 통신 연결을 완성하기 위해, 관련된 기지국들 및/또는 관련된 억세스 포인트들은, 시스템 제어기(system controller)를 통하여, 공중 교환 전화망(public switch telephone network)을 통하여, 인터넷을 통하여, 및/또는 몇몇의 다른 광역 통신망(wide area network)을 통하여, 서로 간에 직접적으로 통신 한다.
각각의 무선 통신 장치가 무선 통신들에 관여하기 위하여, 그것은 내장 무선 송수신기(built-in radio transceiver)(예를 들면, 수신기 및 송신기(receiver and transmitter))를 포함하거나 관련된 무선 송수신기(예를 들면, 가정용 및/또는 실내용 무선 통신 망들을 위한 스테이션(station), RF 모뎀 등)에 결합된다. 알려진 바와 같이, 수신기는 안테나에 결합되고 저잡음 증폭기(low noise amplifier), 하나 또는 그 이상의 중간 주파수 스테이지들(intermediate frequency stages), 필터링 스테이지(filtering stage), 및 데이터 복원 스테이지(data recovery stage)를 포함한다. 저잡음 증폭기는 안테나를 통해 인바운드(inbound) RF 신호들을 수신하고 그 후 증폭한다. 하나 또는 그 이상의 중간 주파수 스테이지들은 증폭된 RF 신호를 기저대역 신호들 또는 중간 주파수(IF) 신호들)로 변환하기 위해 하나 또는 그 이상의 국부 발진들과 믹싱(mix)한다. 필터링 스테이지(filtering stage)는 대역 신호들로부터 원치 않는 신호들을 감쇠시키고 필터링된 신호들을 만들어내기 위해 기저대역 신호들 또는 IF 신호들을 필터링(filter)한다. 데이터 복원 스테이지는 특정 무선 통신 표준에 따라 필터링된 신호들로부터 비가공 데이터(raw data)를 복원한다.
알려진 바와 같이, 송신기는 데이터 변조 스테이지, 하나 또는 그 이상의 중간 주파수 스테이지들, 및 전력 증폭기를 포함한다. 데이터 변조 스테이지는 비가 공 데이터를 특정 무선 통신 표준에 따라 기저대역 신호들로 변환한다. 하나 또는 그 이상의 중간 주파수 스테이지들은 RF 신호들을 만들어내기 위해 그 기저대역 신호들을 하나 또는 그 이상의 국부 발진들과 믹싱한다. 전력 증폭기는 안테나를 통한 전송(transmission)에 앞서 RF 신호들을 증폭한다.
무선 송수신기의 여러 애플리케이션들에서, 송신 및/또는 수신되는 비가공 데이터는 디지털화된(digitized) 비디오 이미지 신호들(video image signals)(예를 들면, MPEG(motion picture expert group) 파일들, JPEG(joint picture expert group), 및/또는 그들의 조합)을 포함한다. 알려진 바와 같이, 이미지 센서는 아날로그 이미지 신호들을 캡쳐(capture)하기 위해 사용된다. 이미지 센서는 캡쳐된 아날로그 이미지 신호들을 특정 레벨로 바이어싱(bias)하고, 그들을 증폭하고, 그 후 그들을 디지털화한다(예를 들면, 아날로그 신호들을 디지털 신호들로 변환하고, 이는 JPEG 또는 MPEG 스펙에 따라 행해질 수 있다).
최근에, 이미지 센서들은 포토다이오드 어레이(photodiode array)를 사용하여 집적 회로들로 구현되어 왔다. 집적 이미지 센서 칩들은 통신 장치 제조업자들(manufacturers)에게 스몰러 폼 팩터들(smaller form factors)을 제공하지만, 그 칩들은 여전히 인쇄 회로 기판(printed circuit board;PCB) 공간 및 PCB 상에 다른 집적 회로들에 및/또는 다른 집적 회로들로부터의 연결들을 요구하는 분리된(separate) 요소들(components)이다.
그러므로, 온칩 이미지 센서(on-chip image sensor)를 포함하는 무선 주파수 집적 회로를 위한 요구가 존재한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 종래의 문제점들을 개선하기 위한 온칩 포토다이오드 어레이(radio frequency transmitter with on-chip photodiode array)를 갖는 무선 주파수 송신기(radio frequency transmitter)를 제공하는 것에 있다.
본 발명은 이하의 도면들의 간단한 설명, 본 발명의 상세한 설명, 및 청구항들에서 더 설명되는 동작의 장치 및 방법들로 정해진다.
본 발명의 일 측면에 따라, 무선 주파수 집적 회로(radio frequency integrated circuit;RFIC)는:
수신된 광(light)을 전기적 이미지 신호들(electrical image signals)로 변환하도록 결합된 포토다이오드 어레이 회로(photodiode array circuit);
상기 RFIC가 송신 모드(transmit mode)에 있을 때 전기적 이미지 신호들을 디지털 이미지 신호들로 변환하고 상기 RFIC가 수신 모드(receive mode)에 있을 때 하향 변환된 신호들(down-converted signals)을 디지털 수신 기저대역(digital receive baseband) 또는 저(low) 중간 주파수(intermediate frequency;IF) 신호들로 변환하도록 결합된 디지털 변환 모듈(digital conversion module);
상기 디지털 이미지 신호들을 디지털 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들로 변환하도록 결합된 송신 기저대역 처리 모듈(transmit baseband processing module);
상기 디지털 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들을 아날로그 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들로 변환하도록 결합된 아날로그 변환 모듈(analog conversion module);
송신 국부 발진(transmit local oscillation)에 근거하여 상기 아날로그 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들을 상향 변환된 신호들로 변환하도록 결합된 상향 변환 모듈(up-conversion module);
송신 무선 주파수(RF) 신호들을 만들어내기 위해 상기 상향 변환된 신호들을 증폭하도록 결합된 전력 증폭기 회로(power amplifier circuit);
증폭된 수신 RF 신호들을 만들어내기 위해 수신 RF 신호들을 증폭하도록 결합된 저잡음 증폭기 회로(low noise amplifier circuit);
수신 국부 발진(receive local oscillation)에 근거하여 상기 증폭된 수신 RF 신호들을 하향 변환된 신호들로 변환하도록 결합된 하향 변환 모듈(down-conversion module); 및
상기 디지털 수신 기저대역 또는 저 IF 신호들을 상기 디지털 신호들로 변환하도록 결합된 수신 기저대역 처리 모듈(receive baseband processing module)을 포함한다.
바람직하게는, 상기 포토다이오드 어레이 회로는
상기 수신된 광으로부터 복수의 흑백(black and white) 전기적 신호 들(electrical signals)을 만들어내기 위한 복수의 포토다이오드들;
상기 수신된 광을 상기 복수의 포토다이오드들로 제공하기 위해 배치(position)된 복수의 렌즈들(lens);
복수의 컬러(color) 전기적 신호들을 만들어내기 위해 상기 복수의 흑백 전기적 신호들을 필터링하도록 결합된 복수의 컬러 필터들(color filters); 및
상기 전기적 이미지 신호들을 만들어내기 위해 상기 복수의 컬러 전기적 신호들을 처리하도록 결합된 처리 모듈(processing module)을 포함하되,
상기 처리는 타이밍(timing), 노출 제어(exposure control), 셔터 제어(shutter control), 백색 밸런스(white balance), 및 이득 조정(gain adjust) 중의 적어도 하나를 포함한다.
바람직하게는, 상기 포토다이오드 어레이 회로는 복수의 액티브 픽셀 센서들(active pixel sensors)을 포함한다.
바람직하게는, 상기 디지털 변환 모듈은
상기 RFIC가 송신 모드에 있을 때 증폭된 전기적 이미지 신호들을 만들어내기 위해 상기 전기적 이미지 신호들을 증폭하고 상기 RFIC가 수신 모드에 있을 때 증폭된 하향 변환된 신호들을 만들어 내기 위해 상기 하향 변환된 신호들을 증폭하도록 결합된 증폭기;
상기 RFIC가 송신 모드에 있을 때 상기 증폭된 전기적 이미지 신호들을 디지털 신호들로 변환하고 상기 RFIC가 수신 모드에 있을 때 상기 증폭된 하향 변환된 신호들을 상기 디지털 수신 기저대역 또는 저 IF 신호들로 변환하도록 결합된 아날 로그 디지털 변환 모듈(analog to digital conversion module); 및
상기 디지털 신호들을 상기 디지털 이미지 신호들로 변환하도록 결합된 이미지 인코딩 모듈(image encoding module)을 포함한다.
바람직하게는, 상기 이미지 인코딩 모듈은
초기 이미징 처리 모듈(initial imaging processing module);
JPEG 인코딩 모듈(joint picture expert group encoding module);
MPEG 인코딩 모듈(motion picture expert group encoding module); 및
이미지 인코딩 모듈(image encoding module) 중의 적어도 하나를 포함한다.
바람직하게는, 상기 디지털 변환 모듈은
상기 RFIC가 상기 송신 모드에 있을 때 증폭된 전기적 이미지 신호들을 만들어내기 위해 상기 전기적 이미지 신호들을 증폭하도록 결합되는 증폭기;
상기 RFIC가 상기 송신 모드에 있을 때 상기 증폭된 전기적 이미지 신호들을 디지털 신호들로 변환하도록 결합된 제1 아날로그 디지털 변환 모듈;
상기 RFIC가 상기 수신 모드에 있을 때 상기 하향 변환된 신호들을 상기 디지털 수신 기저대역 또는 저 IF 신호들로 변환하도록 결합된 제2 아날로그 디지털 변환 모듈; 및
상기 디지털 신호들을 상기 디지털 이미지 신호들로 변환하도록 결합된 이미지 인코딩 모듈을 포함한다.
바람직하게는, 상기 디지털 변환 모듈은
상기 하향 변환된 신호들을 상기 디지털 수신 기저대역 또는 저 IF 신호들로 변환하는 상기 제2 아날로그 디지털 변환 모듈에 앞서 상기 하향 변환된 신호들을 증폭하도록 결합된 제2 증폭기를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 디지털 변환 모듈은 상기 디지털 수신 기저대역 또는 저 IF 신호들을 증폭하도록 결합된 디지털 증폭기를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 디지털 변환 모듈은
증폭된 전기적 이미지 신호들을 만들어내기 위해 상기 전기적 이미지 신호들을 증폭하도록 결합된 증폭기;
결합된 신호들(combined signals)을 만들어내기 위해 증폭된 전기적 이미지 신호들을 하향 변환된 신호들과 결합(combine)하도록 결합된 결합 모듈(combining module);
결합된 신호들을 디지털 결합된 신호들로 변환하도록 결합된 아날로그 디지털 변환 모듈;
디지털 결합된 신호들을 디지털 신호들 및 디지털 수신 기저대역 또는 저 IF 신호들로 분리(separate)하도록 결합된 분리 모듈(separation module);
디지털 신호들을 디지털 이미지 신호들로 변환하도록 결합된 이미지 인코딩 모듈(image encoding module)을 포함하되, 여기서 상기 RFIC가 동시에 송신 모드 및 수신 모드에 있도록 상기 송신 RF 신호들은 송신 주파수 대역 내에 있고 상기 수신 RF 신호들은 수신 주파수 대역 내에 있다.
본 발명의 일 측면에 따라, 무선 송신기 집적 회로(radio transmitter integrated circuit;RTIC)는:
수신된 광을 전기적 이미지 신호들로 변환하도록 결합된 포토다이오드 어레이 회로;
상기 전기적 이미지 신호들을 디지털 이미지 신호들로 변환하도록 결합된 디지털 변환 모듈;
상기 디지털 이미지 신호들을 디지털 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들로 변환하도록 결합된 송신 기저대역 처리 모듈;
상기 디지털 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들을 아날로그 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들로 변환하도록 결합된 아날로그 변환 모듈;
송신 국부 발진에 근거하여 상기 아날로그 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들을 상향 변환된 신호들로 변환하도록 결합된 상향 변환 모듈; 및
송신 무선 주파수(RF) 신호들을 만들어내기 위해 상기 상향 변환된 신호들을 증폭하도록 결합된 전력 증폭기를 포함한다.
바람직하게는, 상기 포토다이오드 어레이 회로는
복수의 흑백 전기적 신호들을 상기 수신된 광으로부터 만들어내기 위한 복수의 포토다이오드들;
상기 수신된 및을 상기 복수의 포토다이오드들로 제공하도록 결합된 복수의 렌즈들;
복수의 컬러 전기적 신호들을 만들어내기 위해 상기 복수의 흑백 전기적 신호들을 필터링하도록 결합된 복수의 컬러 필터들; 및
상기 전기적 이미지 신호들을 만들어내기 위해 상기 복수의 컬러 전기적 신호들을 처리하도록 결합된 처리 모듈을 포함하되,
상기 처리는 타이밍, 노출 제어, 셔터 제어, 백색 밸런스, 및 이득 조정 중의 적어도 하나를 포함한다.
바람직하게는, 상기 포토다이오드 어레이 회로는 복수의 액티브 픽셀 센서들을 포함한다.
바람직하게는, 상기 디지털 변환 모듈은
증폭된 전기적 이미지 신호들을 만들어내기 위해 상기 전기적 이미지 신호들을 증폭하도록 결합된 증폭기;
상기 증폭된 전기적 이미지 신호들을 디지털 신호들로 변환하도록 결합된 아날로그 디지털 변환 모듈;
상기 디지털 신호들을 상기 디지털 이미지 신호들로 변환하도록 결합된 이미지 인코딩 모듈을 포함한다.
바람직하게는, 상기 이미지 인코딩 모듈은
초기 이미징 처리 모듈;
JPEG 인코딩 모듈;
MPEG 인코딩 모듈; 및
이미지 인코딩 모듈 중의 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 첨부되는 도면들을 참조하여 설명되는 본 발명의 상세한 설명으로부터 분명해 질 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 온칩 포토다이오드 어레이를 갖는 무선 주파수 송신기(radio frequency transmitter with on-chip photodiode array)를 제공함으로써 종래 기술의 문제점들을 개선하는 효과를 갖는다.
도 1은 복수의 기지국들(base stations) 및/또는 억세스 포인트들(12, 16), 복수의 무선 통신 장치들(18-32) 및 통신망 하드웨어 구성요소(network hardware component)(34)를 포함하는 통신 시스템(10)을 보여주는 개략적인 블록 다이어그램이다. 통신망 하드웨어(34)는 라우터(router), 스위치(switch), 브리지(bridge), 모뎀(modem), 시스템 제어기(system controller), 등일 수 있고, 통신 시스템(10)을 위하여 광역 통신망 연결(wide area network connection)(42)을 제공한다. 나아가 무선 통신 장치(18-32)는 내장된 무선 송수신기(radio transceiver)를 포함하고/포함하거나 관련된 무선 송수신기를 갖는 랩탑 호스트 컴퓨터들(18 및 26), 개인 디지털 보조장치 호스트들(20 및 30), 개인용 컴퓨터 호스트들(24 및 32) 및/또는 셀룰러 전화기 호스트들(22 및 28)일 수 있다. 무선 송수신기의 상세 부분은 도 2-8을 참조하여 더 상세하게 설명될 것이다.
무선 통신 장치들(22, 23, 및 24)은 IBSS(independent basic service set) 영역 내에서 위치하고 직접적으로(예를 들면, 포인트 투 포인트(point to point))통신한다. 이 구성에서, 이들 장치들(22, 23, 및 24)은 단지 서로 간에 통신할 수 있다. 시스템(10) 내에서 다른 무선 통신 장치들과 통신하기 위해 또는 시스템(10)의 외부로 통신하기 위해, 디바이스들(22, 23, 및/또는 24)은 기지국들 또는 억세스 포인트들(12 또는 16) 중의 하나와 관계를 맺을(affiliate) 필요가 있다.
기지국들 또는 억세스 포인트들(12, 16)은 BSS(basic service set) 영역들(11 및 13) 내에 각각 위치하고, 근거리 통신망 연결들(local area network connections)(36, 38)을 통해 네트워크 하드웨어(34)에 동작적으로(operably) 결합된다. 그러한 연결은 기지국 또는 억세스 포인트(12, 16)에게 시스템(10) 내에서의 다른 장치들에 대한 연결성(connectivity)을 제공하고 WAN 연결(42)을 통한 다른 통신망들에 대한 연결성을 제공한다. 그의 BSS 11 또는 13 내에서 무선 통신 장치들과 통신하기 위해, 기지국들 또는 억세스 포인트들 12-16 각각은 관련된 안테나 또는 안테나 어레이를 갖는다. 예를 들면, 기지국 또는 억세스 포인트(12)는 무선 통신 장치들(18 및 20)과 무선으로 통신하는 반면 기지국 또는 억세스 포인트(16)는 무선 통신 장치들(26-32)과 무선으로 통신한다. 전형적으로, 무선 통신 장치들은 통신 시스템(10)으로부터 서비스들을 수신하도록 특정 기지국 또는 억세스 포인트(12, 16)로써 레지스터(register)한다.
전형적으로, 기지국들은 셀룰러 전화기 시스템들 및 유사 유형 시스템들을 위하여 사용되고, 반면에 억세스 포인트들, 또는 마스터 송수신기들(master transceivers)은 가정용(in-home) 또는 실내용(in-building) 무선 통신망들(예를 들면, IEEE 802.11 및 그들의 버젼들(versions), 블루투스, RFID, 및/또는 통신망 프로토콜에 근거한 어떤 다른 유형의 무선 주파수)을 위하여 사용된다. 특정 유형의 통신 시스템들에 상관없이 각 무선 통신 장치는 내장 무선장치를 포함하고/포함하거나 무선장치에 결합된다. 하나 또는 그 이상의 무선 통신 장치들은 RFID 리더(reader) 및/또는 RFID 태그(tag)를 포함할 수 있다.
도 2는 도 1의 무선 통신 장치들 중의 어떤 것에 또는 오디오 신호들이 송신 및/또는 수신되는 어떤 다른 RF 애플리케이션을 위하여 무선 주파수 송수신기로서 사용될 수 있는 무선 주파수 집적 회로(RFIC)의 개략적인 블록 다이어그램이다. RFIC는 포토다이오드 어레이 회로(100), 디지털 변환 모듈(102), 송신 기저대역 모듈(104), 아날로그 변환 모듈(106), 상향 변환 모듈(108), 전력 증폭기 회로(110), 저잡음 증폭기 회로(112), 하향 변환 모듈(114), 및 수신 기저대역 처리 모듈(115)을 포함한다.
포토다이오드 어레이 회로(100)(이의 일 실시예는 도 3을 참조하여 더 상세히 설명될 것이다)는 수신된 광(118)을 전기적 이미지 신호들(120)로 변환하도록 결합된다. 수신된 광(118)은 캡쳐(capture)될 물체(들)(object(s))로부터 반사되 고, 이는 포토다이오드 어레이 셀 내에서 복수의 포토다이오드들에 의해 전압들로 미리 결정된 시구간 동안 캡쳐된다. 전압들은 전기적 이미지 신호들(120)을 만들어내기 위해 필터링되고 처리될 수 있다. 전압들의 처리는 타이밍(timing), 노출 제어(exposure control), 셔터 제어(shutter control), 백색 밸런스(white balance), 및/또는 이득 조정(gain adjust)을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 다른 실시예에서, 포토다이오드 어레이 회로는 복수의 액티브 픽셀 센서들(active pixel sensors)을 포함한다.
디지털 변환 모듈(102)(이의 실시예들은 도 4-7을 참조하여 더 상세히 설명될 것이다)은 RFIC 가 송신 모드(transmit mode)에 있을 때 전기적 이미지 신호들(120)을 디지털 이미지 신호들(122)로 변환하도록 결합된다. 디지털 이미지 신호들(122)은 MPEG, JPEG, 또는 다른 표준화된 비디오 이미지 인코딩과 같은 하나 또는 그 이상의 인코딩 스킴들(encoding schemes)에 따라 인코딩될 수 있다. RFIC는 송신/수신 모드 신호(124)를 통해 송신 모드에 있을 수 있고, RFIC의 송신 경로 및 수신 경로가 무선 통신 리소스(resource)(예를 들면, 하나 또는 그 이상의 RF 채널들, 동일한 RF 캐리어 주파수 사용, 주파수 호핑 스킴(frequency hopping scheme) 등)를 공유하는 하프 듀플렉스 스킴(half duplex scheme)에 따라 송신 모드에 있을 수 있고, 및/또는 RFIC가 송신 경로가 수신 경로와는 다른 무선 통신 리소스를 이용하는 풀 듀플렉스 스킴(full duplex scheme)을 지원할 때 수신 모드와 함께 동시에 송신 모드에 있을 수 있다.
송신 기저대역 처리 모듈(104)은 하나 또는 그 이상의 무선 통신 표준들에 따라 상기 디지털 이미지 신호들(122)을 디지털 송신 기저대역 또는 저(low) 중간 주파수(intermediate frequency;IF) 신호들(126)로 변환하도록 결합된다. 디지털 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들(126)로의 변환을 달성하기 위해, 송신 기저대역 처리 모듈(104)은 디지털 송신 오디오 신호들(122) 상에 하나 또는 그 이상의 송신기 기능들(transmitter functions)을 수행할 수 있다. 송신기 기능들은 스크램블링(scrambling), 인코딩, 펑춰링(puncturing), 맵핑(mapping), 변조, 및/또는 디지털 기저대역에서 IF 변환을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 기저대역 또는 저 IF TX 신호들(126)은 디지털 기저대역 신호들(예를 들면, 제로(zero) IF) 또는 디지털 저 IF 신호들일 수 있고, 여기서 저 IF는 전형적으로 백 킬로헤르츠(kilohertz)에서부터 수 메가헤르츠(megahertz)의 주파수 범위에 있을 것이다. 나아가, 송신 기저대역 처리 모듈(104) 및 수신 기저대역 처리 모듈(115)은 공유된 처리 장치, 개별(individual) 처리 장치들, 또는 복수의 처리 장치들을 사용하여 구현될 수 있고, 나아가 관련된 메모리를 포함할 수 있다. 그러한 처리 장치는 마이크로프로세서(microprocessor), 마이크로컨트롤러(microcontroller), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, 중앙 처리 유닛(central processing unit), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field programmable gate array), 프로그래머블 로직 장치(programmable logic device), 상태 기계(state machine), 로직 회로(logic circuitry), 아날로그 회로(analog circuitry), 디지털 회로(digital circuitry), 및/또는 동작적 명령들에 근거하여 신호들(아날로그 및/또는 디지털)을 처리(manipulate)하는 어떤 장치일 수 있다. 관련된 메모리는 하나의 메모리 장치 또는 복수의 메모리 장치들일 수 있다. 그러한 메모리 장치는 읽기 전용 메모리(read-only memory), 랜덤 억세스 메모리(random access memory), 휘발성 메모리(volatile memory), 비휘발성 메모리(non-volatile memory), 스테틱 메모리(static memory), 다이나믹 메모리(dynamic memory), 플래쉬 메모리(flash memory), 및/또는 디지털 정보를 저장하는 어떤 장치일 수 있다. 처리 모듈(104 및/또는 115)이 상태 기계, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 로직 회로를 통하여 그의 기능들 중의 하나 또는 그 이상을 구현할 때, 상응하는 동작적 명령들을 저장하는 메모리는 상태 기계, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 로직 회로를 포함하여 그 회로에 내장(embedded)된다.
아날로그 변환 모듈(106)은 RFIC가 송신 모드에 있을 때 디지털 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들(126)을 아날로그 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들(128)을 변환하도록 결합된다. 상향 변환 모듈(108)은 송신 국부 발진(130)에 근거하여 아날로그 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들(128)을 상향 변환된 신호들(132)로 변환하도록 결합되고, 여기서 아날로그 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들은 동상 성분들(in-phase components) 및 직교위상 성분들(quadrature components)을 포함할 수 있다. 상향 변환 모듈(108)은 송신 국부 발진(130)이 아날로그 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들(128)과 송신 RF 신호들(134)의 캐리어 주파수 사이의 차이에 상응하는 직접 변환 모듈일 수 있다. 다르게는, 상향 변환 모듈(108)은 송신 국부 발 진(130)이 두 개의 발진들, 즉, 하나는 아날로그 기저대역 또는 저 IF 신호들(128)을 중간 주파수 신호들로 변환하기 위한 것이고 다른 하나는 중간 주파수 신호들을 송신 RF 신호들(134)의 캐리어 주파수를 갖는 신호들로 변환하기 위한 것임, 을 포함하는 수퍼헤테로다인 모듈(superheterodyne module)일 수 있다. 아날로그 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들(128)이 동상 성분들 및 직교위상 성분들을 포함할 때, 송신 국부 발진(130)은, 송신 국부 발진의 직교위상 성분이 아날로그 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들(128)의 직교위상 성분들과 믹싱되고 송신 국부 발진의 동상 성분은 아날로그 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들(128)의 동상 성분들과 믹싱되도록, 동상 성분 및 직교위상 성분을 포함한다.
전력 증폭기 회로(110)는 송신 무선 주파수(RF) 신호들(134)을 만들어내기 위해 상향 변환된 신호들(132)을 증폭하도록 결합된다. 전력 증폭기 회로(110)는 하나 또는 그 이상의 전력 증폭기들 및/또는 직렬로, 병렬로 또는 그들의 조합으로 결합된 하나 또는 그 이상의 전치 증폭기들(pre-amplifiers)을 포함할 수 있다. 전력 증폭기 회로(110)에 의해 제공되는 증폭은 바람직한 송신 전력에 의존하고 거기에서 오프-칩(off-chip) 전력 증폭기가 사용된다. 전력 증폭기 회로(110)는 공중 상 전송(over-the-air transmission)을 위하여 안테나 구조에 송신 RF 신호들(134)을 제공한다.
안테나 구조는 RFIC의 수신 경로 및 송신 경로를 위하여 분리된 안테나(들)을 포함할 수 있거나 송신 및 수신 경로들은 송신/수신 스위치 및/또는 트랜스포머 밸룬(transformer balun)을 통하여 안테나(들)을 공유할 수 있다. 다른 실시예에서, 수신 및 송신 경로들은 다이버시티 안테나 구조(diversity antenna structure)를 공유할 수 있다. 다른 실시예에서, 수신 및 송신 경로들은 각자가 그 자신의 다이버시티 안테나 구조를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 수신 및 송신 경로들은 다중입력 다중출력(MIMO) 안테나 구조를 공유할 수 있다. 따라서, RFIC에 결합되거나 그 상에 집적된 안테나 구조는 무선 송수신기가 따르는 특정 표준(들)에 의존할 것이다.
저잡음 증폭기(low noise amplifier;LNA) 회로(112)는 증폭된 수신 RF 신호들(138)을 만들어내기 위해 수신 RF 신호들(136)을 증폭하도록 결합된다. LNA 회로(112)는 하나 또는 그 이상의 증폭기들 및/또는 이득 셋팅(gain setting)에 근거하여 수신 RF 신호들(136)을 증폭하기 위해 직렬로, 병렬로, 또는 그들의 조합으로 결합된 하나 또는 그 이상의 전치 증폭기들을 포함할 수 있다. 이득 셋팅은 수신 RF 신호들(136)의 신호 세기 및 수신 경로의 바람직한 동작 범위에 적어도 특별히 의존한다.
하향 변환 모듈(114)은 수신 국부 발진(140)에 근거하여 증폭된 수신 RF 신호들(138)을 하향 변환된 신호들(142)로 변환하도록 결합된다. 하향 변환된 모듈(114)은 수신 국부 발진(140)이 하향 변환된 신호들(142)의 IF(예를 들면, 제로 IF 또는 수 메가헤르츠 또는 그보다 적은 저 IF)와 수신 RF 신호들(136)의 캐리어 주파수 사이의 차이에 상응하는 직접 변환 모듈일 수 있다. 다르게는, 하향 변환 모듈(114)은 수신 국부 발진(140)이 두 개의 발진들(즉, 하나는 수신 RF 신호들(136)을 중간 주파수 신호들로 변환하기 위한 것이고, 다른 하나는 중간 주파수 신호들을 하향 변환된 신호들(142)로 변환하기 위한 것임)을 포함하는 수퍼헤테로다인 모듈일 수 있다. LNA 회로(112)는 하향 변환 모듈(114)에 증폭된 수신 RF 신호들(138)의 동상 성분들 및 직교위상 성분들을 제공할 수 있다. 이 경우에, 수신 국부 발진(140)은, 수신 국부 발진(140)의 직교위상 성분은 증폭된 RF 신호들(138)의 직교위상 성분들과 믹싱되고 수신 국부 발진(140)의 동상 성분은 증폭된 수신 RF 신호들(138)의 동상 성분들과 믹싱되도록, 동상 성분 및 직교위상 성분을 포함한다.
디지털 변환 모듈(102)은, RFIC가 수신 모드에 있을 때 하향 변환된 신호들(142)을 디지털 수신 기저대역 또는 저 중간 주파수(IF) 신호들(144)로 변환한다. RFIC는 송신/수신 모드 신호(124)를 통해 수신 모드에 있을 수 있고, RFIC의 송신 경로 및 수신 경로가 무선 통신 리소스(예를 들면, 하나 또는 그 이상의 RF 채널들, 동일한 RF 캐리어 주파수 사용, 주파수 호핑 스킴 등)를 공유하는 하프 듀플렉스 스킴에 따른 수신 모드에 있을 수 있고, 및/또는 RFIC가 송신 경로가 수신 경로와는 다른 무선 통신 리소스를 이용하는 풀 듀플렉스 스킴을 지원하는 송신 모드와 동시에 수신 모드에 있을 수 있다.
수신 기저대역 처리 모듈(115)은 디지털 수신 기저대역 또는 저 IF 신호들(144)을 디지털 신호들(146)로 변환하도록 결합된다. 디지털 신호들(146)로의 변환을 달성하기 위해, 수신 기저대역 처리 모듈(115)은 디지털 수신 기저대역 또는 저 IF 신호들(144) 상에서 하나 또는 그 이상의 수신기 기능들을 수행할 수 있다. 수신기 기능들은 기저대역 변환으로의 디지털 중간 주파수, 복조(demodulation), 디맵핑(demapping), 디펑춰링(depuncturing), 디코딩, 및/또는 디스크램블링(descrambling)을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 디지털 수신 기저대역 또는 저 IF 신호들(144)은 디지털 기저대역 신호들(예를 들면, 제로 IF) 또는 디지털 저 IF 신호들일 수 있고, 여기서 저 IF는 전형적으로 100 킬로헤르츠에서 수 메가헤르츠까지의 주파수 범위에 있을 것이다.
당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 알 수 있는 바와 같이, RFIC는 단일 다이(single die) 상에서 제조(fabricate)될 수 있고 통상의 집적 회로(IC) 패키지(예를 들면, 볼 그리드 어레이(ball grid array), 표면 실장(suface mount) 등) 내에서 위치할 수 있다. 다르게는, RFIC는 단일의 종래 IC 패키지 내에서 위치한 두 개의 다이들 상에서 제조될 수 있다. 예를 들면, 제1 다이는 송신 어쿠스틱 변환기 회로(transmit acoustic transducer circuit)(100), 디지털 변환 모듈(102), 송신 기저대역 처리 모듈(104), 아날로그 변환 모듈(106), 수신 기저대역 처리 모듈(115), 및 수신 어쿠스틱 변환기 회로(116)를 지원할 수 있고 제2 다이는 상향 변환 모듈(108), 전력 증폭기 회로(110), 저전력 증폭기 회로(112), 및 하향 변환 모듈(114)을 지원할 수 있다. 다른 실시예에서와 같이, RFIC는 분리된 종래의 IC 패키지에서 위치한 두 개의 다이들 상에서 제조될 수 있다.
도 3은 복수의 렌즈들(154-156), 복수의 포토다이오드들(150-152), 복수의 컬러 필터들(158-160), 및 처리 모듈(162)을 포함하는 포토다이오드 어레이 회로(100)의 일 실시예의 개략적인 블록 다이어그램이다. 처리 모듈(162)은 송신 및 수신 기저대역 처리 모듈들(104 및 105)로부터의 분리된 처리 장치들일 수 있고 송신 및 수신 기저대역 처리 모듈들(104 및 115) 중의 하나 또는 둘 다의 부분일 수 있다.
동작시, 복수의 렌즈들(154-156)은 복수의 포토다이오드들에게 수신된 광을 제공하기 위해서 위치한다. 보여지는 바와 같이, 하나의 렌즈(154)는 수신된 광(118)을 포커싱(focus)하기 위해 복수의 포토다이오드들(150-152) 중의 상응하는 하나(150)에 인접하여 위치하고 그것을 상응하는 포토다이오드에 제공한다.
복수의 포토다이오드들(150-152)은 복수의 흑백(black and white) 전기적 신호들을 수신된 광으로부터 만들어내기 위해 열들 및 행들의 어레이(array)로 배열(arrange)된다. 처리 모듈(162)은 흑백 전기적 신호들을 만들어내는 포토다이오드들의 노출(exposure) 및 다른 측면들을 제어한다. 복수의 컬러 필터들(158-160)은 복수의 컬러 전기적 신호들을 만들어내기 위해 복수의 흑백 전기적 신호들을 필 터링한다. 처리 모듈(162)은 전기적 이미지 신호들을 만들어내기 위해 복수의 컬러 전기적 신호들을 처리하고, 여기서 처리는 타이밍(timing), 노출 제어(exposure control), 셔터 제어(shutter control), 백색 밸런스(white balance), 및 이득 조정(gain adjust) 중의 적어도 하나를 포함한다.
도 4는 멀티플렉서(multiplexer)(176), 증폭기(170), 아날로그 디지털 변환 모듈(174), 멀티플렉서(178), 및 이미지 인코딩 모듈(image encoding module)(180)을 포함하는 디지털 변환 모듈의 일 실시예의 개략적인 블록 다이어그램이다. 멀티플렉서들(176 및 178)은 스위치들, 게이트들, 연결 노드들, 및/또는 멀티플렉서들일 수 있고, 송신/수신 모드 신호(124)의 상태에 의해 제어된다. RFIC가 하프 듀플렉스 모드에 있을 때, 송신/수신 모드 신호(124)는 송신 경로가 액티브(active)이거나 수신 경로가 액티브인지에 근거하여 RFIC에서 고유(inherent)할 수 있다. 이 경우에, 멀티플렉서들(176 및 178)은 연결 노드들(즉, RFIC 하프 듀플렉스 동작에 따라 액티브인 하나의 라인 및 인액티브인 다른 하나와의 전기적 연결)으로 구현될 수 있다.
RFIC가 송신 모드에 있을 때, 멀티플렉서(176)는 증폭기(170)로 전기적 이미지 신호들(120)을 제공한다. 증폭기(170)는 증폭된 전기적 이미지 신호들(182)을 만들어내기 위해 미리 설정된 이득 셋팅(gain setting) 또는 자동적 이득 제어 셋팅에 따라 전기적 이미지 신호들(120)을 증폭한다. 아날로그 디지털 변환 모 듈(174)은 하나 또는 그 이상의 아날로그 디지털 변환기들을 포함할 수 있고 증폭된 전기적 이미지 신호들(182)을 디지털 신호들(184)로 변환하도록 결합된다. 멀티플렉서(178)는 이미지 인코딩 모듈(180)에 디지털 신호들(184)을 제공한다.
이미지 인코딩 모듈(180)은 송신 기저대역 처리 모듈(104)로부터 분리된 처리 장치일 수 있거나, 송신 기저대역 처리 모듈(104)과 처리 장치를 공유할 수 있거나, 송신 기저대역 처리 모듈(104) 내에서의 어떤 모듈일 수 있다. 특정 구현에도 불구하고, 이미지 인코딩 모듈(180)은 디지털 이미지 신호들(122)을 만들어내기 위해 디지털 신호들(184) 상에서 하나 또는 그 이상의 이미지 인코딩 유형들을 수행한다. 그러한 인코딩은 MPEG, JPEG, 및/또는 다른 비디오 이미지 인코딩 표준들을 포함한다.
RFIC가 수신 모드에 있을 때, 멀티플렉서(176)는 증폭기(170)에게 하향 변환된 신호들을 제공한다. 증폭기(170)는 증폭된 하향 변환된 신호들(186)을 만들어내기위해 자동 이득 제어 셋팅에 따라 하향 변환된 신호들(142)을 증폭한다. 만약 하향 변환된 신호들(142)이 동상 성분들 및 직교위상 성분들을 포함한다면, 증폭기(170)는 동상 성분들을 증폭하기 위한 동상 증폭기 및 직교위상 성분들을 증폭하기 위한 직교위상 증폭기를 포함한다.
아날로그 디지털 변환기(174)는 증폭된 하향 변환된 신호들(186)을 디지털 수신 기저대역 또는 저 IF 신호들(144)로 변환한다. 하향 변환된 신호들(142)이 동상 성분들 및 직교위상 성분들을 포함할 때, 아날로그 디지털 변환 모듈(174)은 동상 성분들을 변환하기 위한 동상 아날로그 디지털 변환기 및 직교위상 성분들을 변환하기 위한 직교위상 아날로그 디지털 변환기를 포함한다. 멀티플렉서(178)는 수신 기저대역 처리 모듈(115)에게 디지털 수신 기저대역 또는 저 IF 신호들(142)을 제공한다.
도 5는 증폭기(170), 아날로그 디지털 변환(ADC) 모듈(174), 아날로그 디지털 변환 모듈(194), 및 이미지 인코딩 모듈(180)을 포함하는 디지털 변환 모듈(102)의 일 실시예의 개략적인 블록 다이어그램이다. 이 실시예에서, RFIC가 송신 모드에 있을 때, 증폭기(170), ADC 모듈(174), 및 이미지 인코딩 모듈(180)은 액티브이고, 반면에 ADC 모듈(194)은 인액티브이며, RFIC가 수신 모드에 있을 때, 증폭기(170), ADC 모듈(174), 및 이미지 인코딩 모듈(180)은 인액티브이고, 반면에 ADC 모듈(194)은 액티브이다.
RFIC가 송신 모드에 있을 때, 증폭기(170)는 증폭된 전기적 이미지 신호들(182)을 만들어내기 위해 미리 설정된 이득 셋팅 또는 자동적 이득 제어 셋팅에 따라 전기적 이미지 신호들(120)을 증폭한다. 아날로그 디지털 변환 모듈(174)은 하나 또는 그 이상의 아날로그 디지털 변환기들을 포함하고, 증폭된 전기적 이미지 신호들(182)을 디지털 신호들(184)로 변환하도록 결합된다. 이미지 인코딩 모 듈(180)은 디지털 이미지 신호들(122)을 만들어내기 위해 송신 디지털 신호들(184) 상에 이미지 인코딩의 하나 또는 그 이상의 유형들을 수행한다.
RFIC가 수신 모드에 있을 때, 아날로그 디지털 변환 모듈(194)은 하향 변환된 신호들(142)을 디지털 수신 기저대역 또는 저 IF신호들(144)로 변환한다. 하향 변환된 신호들(142)은 동상 성분들 및 직교위상 성분들을 포함하고, 아날로그 디지털 변환 모듈(194)은 동상 성분들을 변환하기 위한 동상 아날로그 디지털 변환기 및 직교위상 성분들을 변환하기 위한 직교위상 아날로그 디지털 변환기를 포함한다.
도 6은 증폭기(170), 아날로그 디지털 변환 모듈(174), 이미지 인코딩 모듈(180), 아날로그 디지털 변환 모듈(194), 증폭기(190) 또는 디지털 증폭기(196)를 포함하는 디지털 변환 모듈(102)의 일 실시예의 개략적인 블록 다이어그램이다. 이 실시예에서, RFIC가 송신 모드에 있을 때, 증폭기(170), ADC 모듈(174), 및 이미지 인코딩 모듈(180)은 액티브이고, 반면에 ADC 모듈(194) 및 증폭기(190) 또는 디지털 증폭기(196)는 인액티브이며, RFIC가 수신 모드에 있을 때, 증폭기(170), ADC 모듈(174), 및 이미지 인코딩 모듈(180)은 인액티브이고, 반면에 ADC 모듈(194) 및 증폭기(190) 또는 디지털 증폭기(196)은 액티브이다.
RFIC가 송신 모드에 있을 때, 증폭기(170)는 증폭된 전기적 이미지 신호 들(182)을 만들어내기 위해 미리 설정된 이득 셋팅 또는 자동적 이득 제어 셋팅에 따라 전기적 이미지 신호들(120)을 증폭한다. 아날로그 디지털 변환 모듈(174)은 하나 또는 그 이상의 아날로그 디지털 변환기들을 포함할 수 있으며, 증폭된 전기적 신호들(182)을 디지털 신호들(184)로 변환하도록 결합된다. 이미지 인코딩 모듈(180)은 디지털 이미지 신호들(122)을 만들어내기 위해 디지털 신호들(184) 상에서 이미지 인코딩의 하나 또는 그 이상의 유형들을 수행한다.
RFIC가 수신 모드에 있을 때, 증폭기(190)는 증폭된 하향 변환된 신호들(186)을 만들어내기 위해 하향 변환된 신호들(142)을 증폭한다. 아날로그 디지털 변환 모듈(194)은 증폭된 하향 변환된 신호들(186)을 디지털 수신 기저대역 또는 저 IF 신호들(144)로 변환한다. 하향 변환된 신호들(142)은 동상 성분들 및 직교위상 성분들을 포함할 때, 아날로그 디지털 변환 모듈(194)은 동상 성분들을 변환하기 위한 동상 아날로그 디지털 변환기 및 직교위상 성분들을 변환하기 위한 지교 위상 아날로그 디지털 변환기를 포함한다. 다른 일 실시예에서, 아날로그 디지털 변환 모듈(194)은 증폭된 하향 변환된 신호들(196)을 미리 증폭된 디지털 수신 기저대역 또는 저 IF 신호들로 변환한다. 디지털 증폭기(196)는 디지털 수신 기저대역 또는 저 IF 신호들(144)을 만들어내기 위해 미리 증폭된 디지털 수신 기저대역 또는 저 IF 신호들을 증폭한다.
도 7은 증폭기(170), 결합 모듈(combining module)(200), 아날로그 디지털 변환 모듈(174), 분리 모듈(separation module)(202), 및 이미지 인코딩 모듈(180)을 포함하는 디지털 변환 모듈(102)의 일 실시예의 개략적인 블록 다이어그램이다. 이 실시예에서, RFIC는 송신 경로가 수신 경로와는 다른 주파수 범위를 사용하는 풀 듀플렉스 모드(즉, 동시에 수신 모드 및 송신 모드에 있음)이다.
이 실시예에서, 증폭기(170)는 증폭된 전기적 이미지 신호들(120)을 만들어내기 위해 미리 설정된 이득 셋팅 및/또는 자동적 이득 제어 셋팅에 근거하여 전기적 이미지 신호들(120)을 증폭한다. 결합 모듈(200)은 결합된 신호들(204)을 만들어내기 위해 증폭된 전기적 이미지 신호들을 하향 변환된 신호들(142)과 결합한다. 예를 들면, 결합된 신호들(2cos1/2(αt + ωIFt)cos1/2(αt - ωIFt) = cos2αt - sin2ωIFt)를 만들어내기 위해 증폭된 전기적 이미지 신호들(예를 들면, cos(αt))를 하향 변환된 신호들(142)(예를 들면, cos(ωIFt))과 합하는 합산 모듈(summation module)일 수 있다. 만약 하향 변환된 신호들(142)이 동상 및 직교위상 성분들을 포함한다면, 결합 모듈(200)은 증폭된 전기적 이미지 신호들을 동상 성분들 및/또는 직교위상 성분들과 결합할 수 있다.
아날로그 디지털 변환 모듈(174)은 결합된 신호들(204)을 디지털 결합된 신호들로 변환한다. 분리 모듈(202)은 디지털 결합된 신호들을 디지털 신호들(184) 및 디지털 수신 기저대역 또는 저 IF 신호들(144)로 분리한다. 일 실시예에서, 분리 모듈(200)은 제1 디지털 필터 및 제2 디지털 필터를 포함할 수 있다. 제1 디지털 필터는 결합된 신호들(204)의 cos2αt 성분을 통과시키도록 튜닝되는 반면 실질적으로 결합된 신호들(204) 중의 sin2ωIFt를 감쇠시키며, 제2 디지털 필터는 결합된 신호들(204)의 sin2ωIFt 성분을 통과시키도록 튜닝되는 반면 실질적으로 결합된 신호들(204) 중의 cos2αt 성분을 감쇠시킨다. 분리 모듈(200)은 cosαt 및 sinωIFt를 얻기 위해 디지털 제곱근(square root) 기능을 더 포함할 수 있고 cosωIFt를 얻기 위해 sinωIFt를 위상 천이(phase shift)시키기 위한 디지털 90°위상 천이 모듈을 더 포함할 수 있다. 이미지 인코딩 모듈(180)은 디지털 이미지 신호들(122)을 만들어내기 위해 디지털 신호들(184) 상에 이미지 인코딩의 하나 또는 그 이상의 유형들을 수행한다.
도 8은 포토다이오드 어레이 회로(100), 디지털 변환 모듈(240), 송신 기저대역 모듈(104), 아날로그 변환 모듈(106), 상향 변환 모듈(108), 및 전력 증폭기 회로(110)를 포함하는 무선 송신기 집적 회로(radio transmitter integrated circuit;RTIC)의 개략적인 블록 다이어그램이다.
포토다이오드 어레이 회로(100)는 수신된 광(118)을 전기적 이미지 신호들(120)로 변환하도록 결합된다. 수신된 광(118)은 캡쳐될 물체(들)로부터 반사되고, 이는 포토다이오드 어레이 셀 내에서 복수의 포토다이오드들에 의해 전압들로 미리 결정된 시구간 동안 캡쳐된다. 그 전압들은 전기적 이미지 신호들(120)을 만들어내기 위해 필터링되고 처리될 수 있다. 전압들의 처리는 타이밍, 노출 제어, 셔터 제어, 백색 밸런스, 및/또는 이득 조정을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 본 발명의 다른 일 실시예에서, 포토다이오드 어레이 회로(100)는 복수의 액티브 픽셀 센서들을 포함한다.
디지털 변환 모듈(240)은, 하향 변환된 신호들(142)의 디지털 변환이 없이 도 4-7의 디지털 변환 모듈(102)의 실시예들 중의 하나에 따라 구현될 수 있고, 전기적 이미지 신호들(120)을 디지털 이미지 신호들(122)로 변환하도록 결합된다. 디지털 이미지 신호들(122)은 MPEG, JPEG, 또는 다른 표준화된 비디오 이미지 인코딩과 같은 하나 또는 그 이상의 인코딩 스킴들에 따라 인코딩될 수 있다.
송신 기저대역 처리 모듈(104)은 하나 또는 그 이상의 무선 통신 표준들에 따라 디지털 이미지 신호들(122)을 디지털 송신 기저대역 또는 저 중간 주파수(IF) 신호들(126)로 변환하도록 결합된다. 디지털 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들(126)로의 변환을 달성하기 위해, 송신 기저대역 처리 모듈(104)이 디지털 송신 오디오 신호들(122) 상에서 하나 또는 그 이상의 송신기 기능들을 수행할 수 있다. 송긴기 기능들은 스크램블링, 인코딩, 펑춰링, 맵핑, 변조, 및/또는 IF 변환에의 디지털 기저대역을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 기저대역 또는 저 IF TX 신호들(126)은 디지털 기저대역 신호들(예를 들면, 제로 IF를 갖는) 또는 디지털 저 IF 신호들일 수 있고, 여기서 저 IF는 전형적으로 100 킬로헤르츠에서 수 메가헤르츠까지의 주파수 범위에 있을 것이다. 나아가 송신 기저대역 처리 모듈(104)은 공유된 처리 장치, 개별 처리 장치들, 또는 복수의 처리 장치들을 사용하여 구현될 수 있고, 관련된 메모리를 더 포함할 수 있다. 그러한 처리 장치는 마이크로프로세서, 마이크로 컨트롤러, 디지털 신호 프로세서, 마이크로컴퓨터, 중앙 처리 유닛, 필드 프로그래머블 게이트 어레이, 프로그래머블 로직 장치, 상태 기계, 로직 회로, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 동작적 명령들에 근거한 신호들(아날로그 및/또는 디지털)을 처리하는 어떤 장치일 수 있다. 관련된 메모리는 단일 메모리 장치 또는 복수의 메모리 장치들일 수 있다. 그러한 메모리 장치는 읽기 전용 메모리, 랜덤 억세스 메모리, 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 스태틱 메모리, 다이나믹 메모리, 플래쉬 메모리, 및/또는 디지털 정보를 저장하는 어떤 장치일 수 있다. 처리 모듈(104)이 상태 기계, 아날로그, 디지털 회로, 및/또는 로직 회로를 통하여 그의 기능들의 하나 또는 그 이상을 구현할 때, 상응하는 동작적 명령들을 저장하는 메모리는 상태 기계, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 로직 회로를 포함하는 회로를 가지고 내장될 수 있다.
아날로그 변환 모듈(106)은 RFIC가 송신 모드에 있을 때 디지털 송신 기저대 역 또는 저 IF 신호들(126)을 아날로그 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들(128)로 변환하도록 결합된다. 상향 변환 모듈(108)은 동상 성분들 및 직교위상 성분들을 포함할 수 있는 아날로그 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들(128)을 송신 국부 발진(130)에 근거하여 상향 변환된 신호들(132)로 변환하도록 결합된다. 상향 변환 모듈(108)은 송신 국부 발진(130)이 아날로그 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들(128)의 IF와 송신 RF 신호들(134)의 캐리어 주파수 사이의 차이에 상응하는 직접 변환 모듈일 수 있다. 다르게는, 상향 변환된 모듈(108)은 송신 국부 발진(130)이 두 개의 발진들, 즉, 하나는 아날로그 기저대역 또는 저 IF 신호들(128)을 중간 주파수 신호들로 변환하기 위한 것이고, 다른 하나는 중간 주파수 신호들을 송신 RF 신호들(134)의 캐리어 주파수를 갖는 신호들로 변환하기 위한 것임, 을 포함하는 수퍼헤테로다인 모듈일 수 있다. 아날로그 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들(128)이 동상 성분들 및 직교위상 성분들을 포함할 때, 송신 국부 발진의 직교위상 성분은 아날로그 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들(128)의 직교위상 성분들과 믹싱되고 송신 국부 발진의 동상 성분은 아날로그 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들(128)의 동상 성분들과 믹싱되도록, 송신 국부 발진(130)은 동상 성분 및 직교위상 성분을 포함한다.
전력 증폭기 회로(110)는 송신 무선 주파수(RF) 신호들(134)을 만들어내기 위해 상향 변환된 신호들을 증폭하도록 결합된다. 전력 증폭기 회로(110)는 하나 또는 그 이상의 전력 증폭기들 및/또는 직렬, 병렬 또는 그들의 조합으로 결합된 하나 또는 그 이상의 전치 증폭기들을 포함할 수 있다. 전력 증폭기 회로(110)에 의해 제공되는 증폭은 오프-칩 전력 증폭기(off-chip power amplifier)가 사용되는가에 따라 바람직한 송신 전력에 의존한다. 전력 증폭기 회로(110)는 공중상 전송을 위하여 안테나 구조에 송신 RF 신호들(134)을 제공한다.
안테나 구조는 RFIC의 수신 경로 및 송신 경로를 위하여 분리된 안테나(들)을 포함할 수 있거나, 송신 및 수신 경로들이 송신/수신 스위치 및/또는 트랜스포머 벌룬을 통하여 안테나(들)을 공유할 수 있다. 다른 실시예에서, 수신 및 송신 경로들은 다이버시티 안테나 구조를 공유할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 수신 및 송신 경로들은 각각 그 자신의 다이버시티 안테나 구조를 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 수신 및 송신 경로들은 다중입력 다중출력(MIMO) 안테나 구조를 공유할 수 있다. 따라서, RFIC에 결합되거나 집적된 안테나 구조는 무선 송수신기가 따르는 특정 표준(들)에 의존할 것이다.
당해 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자가 이해할 수 있듯이, "실질적으로(substantially)" 또는 "근사적으로(approximately)"와 같은 용어는, 본 명세서에서 사용되었을 수 있는데, 명세서 내의 관련된 표현에 대해 업계에서 용인되는 정도의 관용도(tolerance)를 부여하며, 또 항목들 사이에 상대적 관계를 제공할 수 있다. 이러한 업계에서 용인되는 정도의 관용도란 1 퍼센트보다 작은 정도에서 50 퍼센트에 이를 수 있는 것으로서, 부속품의 각종 수치들, 집적 회로 공정의 변화 량, 온도 변화량, 상승 또는 하강 시간, 열잡음 등이 이에 해당하는데, 이런 것들에 한정되지는 않는다. 항목들 간의 상대적 관계는 몇 퍼센트의 차이 정도에서 몇 배 수준의 차이(magnitude differences)에 이를 수 있다. 당해 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자가 또한 이해할 수 있듯이, "결합된(coupled to)" 또는 "결합하는(coupling)"과 같은 용어는, 본 명세서에서 사용되었을 수 있는데, 개체들(items) 사이의 직접 결합과, 중간 개재 개체(intervening item)(구성 성분(component), 요소(element), 회로 또는 모듈 등을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다)를 통해 개체들 사이를 간접적으로 결합하는 것을 포함한다. 이때, 간접적 결합의 경우에, 중간 개재 개체는 어떤 신호가 갖는 정보를 변경하지는 않지만, 그 신호의 전류 레벨, 전압 레벨, 또는 전력 레벨 등을 조절할 수는 있다. 당해 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자가 역시 이해할 수 있듯이, 추론적 결합(inferred coupling, 즉 어떤 요소가 추론(inference)에 의해 다른 요소에 결합되는 경우)도 "결합된" 경우와 동일한 방법으로 두 요소들 사이를 직접적으로 및 간접적으로 결합하는 것을 포함한다. 당해 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자가 또한 이해할 수 있듯이, "~할 수 있는(operable to)"이라는 표현은, 이 명세서에서 사용되었을 수 있는데, 이는 어떤 개체가 하나 또는 그 이상의 상관된 기능들을 수행하도록 하나 또는 그 이상의 전력 연결, 입력(들), 출력(들) 등을 포함하며, 추가로 하나 또는 그 이상의 다른 개체들과 추론적으로 결합되는 것을 더 포함할 수 있다는 것이다. 당해 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자가 또한 이해할 수 있듯이, "~과 연계된(associated with)"이라는 표현은, 이 명세서에서 사용되었을 수 있는데, 이는 분리된 개체들의 직접 또는 간접적인 결합 관계와, 한 개체가 다른 개체 내부에 내장되어 있는 관계를 포함한다. 당해 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자가 또한 이해할 수 있듯이, "유리한 것으로 비교되다(compares favorably)"는 표현은, 이 명세서에서 사용되었을 수 있는데, 이는 바람직한 상호 관계를, 둘 또는 그 이상의 요소들, 개체들, 신호들 등 사이의 비교가 제공함을 뜻한다. 예를 들어, 신호 1이 신호 2에 비해 더 큰 크기를 갖는 것이 원하는 상호 관계이라면, 신호 1의 크기가 신호 2의 크기보다 크다고 할 경우나, 신호 2의 크기가 신호 1의 크기보다 작다고 할 경우에 유리한 비교가 이뤄질 수 있다.
본 발명은 지금까지 특정된 기능들의 수행 및 이들 사이의 관계들을 예시한 방법 단계들을 이용하여 위와 같이 설명되었다. 이러한 기능적인 구성 블록들 및 방법 단계들의 경계 및 순서(boundaries and sequences)는 설명의 편의를 위해 임의적으로 설명되었다. 이러한 특정 기능들 및 이들 사이의 관계들이 적절하게 수행되는 한, 그와 다른 경계 및 순서도 정의될 수 있다. 그러한 어떠한 다른 경계 또는 순서들도 청구 범위에 기재된 발명의 영역 및 사상 내에 포함된다.
본 발명은 또한 몇몇 중요 기능들의 수행을 예시한 기능적인 구성 블록들을 이용하여 위와 같이 설명되었다. 이러한 구성 블록들의 경계는 설명의 편의를 위해 임의적으로 정의되었다. 상기 중요 기능들이 적절히 수행되는 한, 이와 다른 경계도 정의될 수 있다. 유사하게, 순서도의 블록들도 역시 중요한 기 능(functionality)을 예시하기 위해 정의되었다. 순서도 블록의 경계들 및 순서는 다른 식으로 정의되었어도 여전히 그러한 중요한 기능을 수행할 수 있을 것이다. 기능적인 구성 블록들과 순서도 블록들 및 순서들의 다른 형태의 정의는 따라서 청구 범위에 기재된 발명의 영역 및 사상 내에 포함된다. 당해 기술 분야의 통상의 기술을 가진 자는 또한 이러한 기능적 구성 블록들 및 이 명세서에 있는 그 밖의 예시적인 블록들, 모듈 및 구성품은, 예시된 대로 구현되거나, 또는 개별 부품, 주문형 집적 회로(application specific integrate circuits, ASIC), 적절한 소프트웨어나 이와 유사한 것을 실행하는 프로세서들, 또는 이들의 조합들에 의해 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템의 개략적인 블록 다이어그램이다.
도 2는 본 발명에 따른 무선 주파수 집적 회로(RFIC)의 개략적 블록 다이어그램이다.
도 3은 본 발명에 따른 포토다이오드 어레이 회로의 일 실시예의 개략적인 블록 다이어그램이다.
도 4는 본 발명에 따른 디지털 변환 모듈의 일 실시예의 개략적인 블록 다이어그램이다.
도 5는 본 발명에 따른 디지털 변환 모듈의 다른 실시예의 개략적인 블록 다이어그램이다.
도 6은 본 발명에 따른 디지털 변환 모듈의 또 다른 실시예의 개략적인 블록 다이어그램이다.
도 7은 본 발명에 따른 디지털 변환 모듈의 또 다른 실시예의 개략적인 블록 다이어그램이다.
도 8은 본 발명에 따른 무선 송신기 집적 회로(RTIC)의 개략적인 블록 다이어그램이다.

Claims (10)

  1. 무선 주파수 집적 회로(radio frequency integrated circuit;RFIC)에 있어서:
    수신된 광(light)을 전기적 이미지 신호들로 변환하도록 결합된 포토다이오드 어레이 회로(photodiode array circuit);
    상기 RFIC가 송신 모드(transmit mode)에 있을 때 상기 전기적 이미지 신호들을 디지털 이미지 신호들로 변환하고 상기 RFIC가 수신 모드(receive mode)에 있을 때 하향 변환된 신호들(down-converted signals)을 디지털 수신 기저대역(digital receive baseband) 또는 저(low) 중간 주파수(intermdeiate frequency;IF) 신호들로 변환하도록 결합된 디지털 변환 모듈(digital conversion module);
    상기 디지털 이미지 신호들을 디지털 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들로 변환하도록 결합된 송신 기저대역 처리 모듈(transmit baseband processing module);
    상기 디지털 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들을 아날로그 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들로 변환하도록 결합된 아날로그 변환 모듈(analog conversion module);
    송신 국부 발진(transmit local oscillation)에 근거하여 상기 아날로그 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들을 상향 변환된 신호들로 변환하도록 결합된 상향 변환 모듈(up-conversion module);
    송신 무선 주파수(RF) 신호들을 만들어내기 위해 상기 상향 변환된 신호들을 증폭하도록 결합된 전력 증폭기 회로(power amplifier circuit);
    증폭된 수신 RF 신호들을 만들어내기 위해 수신 RF 신호들을 증폭하도록 결합된 저잡음 증폭기 회로(low noise amplifier circuit);
    수신 국부 발진(receive local oscillation)에 근거하여 상기 증폭된 수신 RF 신호들을 하향 변환된 신호들로 변환하도록 결합된 하향 변환 모듈(down-conversion module); 및
    상기 디지털 수신 기저대역 또는 저 IF 신호들을 디지털 신호들로 변환하도록 결합된 수신 기저대역 처리 모듈(receive baseband processing module)을 포함하되,
    상기 포토다이오드 어레이 회로는
    상기 수신된 광으로부터 복수의 흑백(black and white) 전기적 신호들을 만들어내기 위한 복수의 포토다이오드들;
    상기 수신된 광을 상기 복수의 포토다이오드들로 제공하기 위해 배치(position)된 복수의 렌즈들(lens);
    복수의 컬러(color) 전기적 신호들을 만들어내기 위해 상기 복수의 흑백 전기적 신호들을 필터링하도록 결합된 복수의 컬러 필터들(color filters); 및
    상기 전기적 이미지 신호들을 만들어내기 위해 상기 복수의 컬러 전기적 신호들을 처리하도록 결합된 처리 모듈(processing module)을 포함하며,
    상기 처리는 타이밍(timing), 노출 제어(exposure control), 셔터 제어(shutter control), 백색 밸런스(white balance), 및 이득 조정(gain adjust) 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 집적 회로.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 포토다이오드 어레이 회로는 복수의 액티브 픽셀 센서들(active pixel sensors)을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 집적 회로.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 디지털 변환 모듈은
    상기 RFIC가 송신 모드에 있을 때 증폭된 전기적 이미지 신호들을 만들어내기 위해 상기 전기적 이미지 신호들을 증폭하고 상기 RFIC가 수신 모드에 있을 때 증폭된 하향 변환된 신호들을 만들어 내기 위해 상기 하향 변환된 신호들을 증폭하도록 결합된 증폭기;
    상기 RFIC가 송신 모드에 있을 때 상기 증폭된 전기적 이미지 신호들을 디지털 신호들로 변환하고 상기 RFIC가 수신 모드에 있을 때 상기 증폭된 하향 변환된 신호들을 상기 디지털 수신 기저대역 또는 저 IF 신호들로 변환하도록 결합된 아날로그 디지털 변환 모듈(analog to digital conversion module); 및
    상기 디지털 신호들을 상기 디지털 이미지 신호들로 변환하도록 결합된 이미지 인코딩 모듈(image encoding module)을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 집적 회로.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 이미지 인코딩 모듈은
    초기 이미징 처리 모듈;
    JPEG 인코딩 모듈;
    MPEG 인코딩 모듈; 및
    이미지 인코딩 모듈 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 집적 회로.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 디지털 변환 모듈은
    상기 RFIC가 상기 송신 모드에 있을 때 증폭된 전기적 이미지 신호들을 만들어내기 위해 상기 전기적 이미지 신호들을 증폭하도록 결합되는 증폭기;
    상기 RFIC가 상기 송신 모드에 있을 때 상기 증폭된 전기적 이미지 신호들을 디지털 신호들로 변환하도록 결합된 제1 아날로그 디지털 변환 모듈;
    상기 RFIC가 상기 수신 모드에 있을 때 상기 하향 변환된 신호들을 상기 디지털 수신 기저대역 또는 저 IF 신호들로 변환하도록 결합된 제2 아날로그 디지털 변환 모듈; 및
    상기 디지털 신호들을 상기 디지털 이미지 신호들로 변환하도록 결합된 이미지 인코딩 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 집적 회로.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 디지털 변환 모듈은
    상기 하향 변환된 신호들을 상기 디지털 수신 기저대역 또는 저 IF 신호들로 변환하는 상기 제2 아날로그 디지털 변환 모듈에 앞서 상기 하향 변환된 신호들을 증폭하도록 결합된 제2 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 집적 회로.
  8. 무선 송신기 집적 회로(radio transmitter integrated circuit;RTIC)에 있어서:
    수신된 광을 전기적 이미지 신호들로 변환하도록 결합된 포토다이오드 어레이 회로;
    상기 전기적 이미지 신호들을 디지털 이미지 신호들로 변환하도록 결합된 디지털 변환 모듈;
    상기 디지털 이미지 신호들을 디지털 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들로 변환하도록 결합된 송신 기저대역 처리 모듈;
    상기 디지털 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들을 아날로그 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들로 변환하도록 결합된 아날로그 변환 모듈;
    송신 국부 발진에 근거하여 상기 아날로그 송신 기저대역 또는 저 IF 신호들을 상향 변환된 신호들로 변환하도록 결합된 상향 변환 모듈; 및
    송신 무선 주파수(RF) 신호들을 만들어내기 위해 상기 상향 변환된 신호들을 증폭하도록 결합된 전력 증폭기를 포함하되,
    상기 포토다이오드 어레이 회로는,
    복수의 흑백 전기적 신호들을 상기 수신된 광으로부터 만들어내기 위한 복수의 포토다이오드들;
    상기 수신된 및을 상기 복수의 포토다이오드들로 제공하도록 결합된 복수의 렌즈들;
    복수의 컬러 전기적 신호들을 만들어내기 위해 상기 복수의 흑백 전기적 신호들을 필터링하도록 결합된 복수의 컬러 필터들; 및
    상기 전기적 이미지 신호들을 만들어내기 위해 상기 복수의 컬러 전기적 신호들을 처리하도록 결합된 처리 모듈을 포함하며,
    상기 처리는 타이밍, 노출 제어, 셔터 제어, 백색 밸런스, 및 이득 조정 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 송신기 집적 회로.
  9. 삭제
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 포토다이오드 어레이 회로는 복수의 액티브 픽셀 센서들을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 송신기 집적 회로.
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