KR100931081B1

KR100931081B1 - 이동 전화 송수신기

Info

Publication number: KR100931081B1
Application number: KR1020000081732A
Authority: KR
Inventors: 스미스도날드이.; 레저스티븐
Original assignee: 텍사스 인스트루먼츠 인코포레이티드
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2009-12-10
Also published as: KR20010062693A; EP1113584A3; EP1113584A2; US6912376B1; JP2001217745A

Abstract

다중-대역 송수신기(10)는 고정 주파수 오실레이터(34)를 사용하여 각각의 주파수 대역에 대해 수신 모드 및 송신 모드 양쪽 모드로 기준 신호를 발생시킨다. 신호를 수신 및 송신 모드로 튜닝하기 위해 이중-대역 가변 오실레이터(26)가 사용된다. 양쪽 모드 및 양쪽 대역내의 고정 주파수 오실레이터의 사용은 오실레이터 구성 요소의 수를 감소시키고, 회로를 간단하게 하며 필요한 전력을 저감시킨다.

이중 대역 송수신기, GSM, DCS, 기준 신호, 단일 오실레이터

Description

이동 전화 송수신기{MOBILE PHONE TRANSCEIVER}

본 발명 및 그 이점의 보다 완전한 이해를 위하여, 첨부 도면과 함께 다음 설명을 참조로 한다.

도 1은 송수신기의 제1 실시예를 도시한다.

도 2는 송수신기의 제2 실시예를 도시한다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

22 : LNA (Low Noise Amplifier)

28 : IF 필터

32 : 복조기

36 : 변조기

40 : 로우 패스 필터(Low pass filter)

42 : 고조파 필터(harmonics filter)

50 : 루프 필터(Loop filter)

본 발명은 일반적으로 통신에 관한 것이며, 좀 더 구체적으로는, 이동 전화 기를 위한 효율적인 송수신기 설계에 관한 것이다.

이동 전화 통신은 현재 전 세계를 통해 일반적이다. 그러나, 이동 전화가 서로 다른 주파수 대역을 사용하여 통신하는 몇개의 통신 표준이 있다. 예를 들면, 유럽에서는 925 - 960 MHz의 주파수 범위를 사용하는 GSM(Global System for Mobile)900 및 1805 내지 1880 MHz의 주파수를 사용하는 DCS(Digital Cellular System)1800의 두가지 셀룰러 표준이 이용가능하다.

이동 통신 장비의 제조자에 있어서는, 다중 주파수 대역을 커버하는 단일 송수신기를 사용하여 어느 한 표준으로 사용될 수 있는 장비를 공급하는 것이 바람직하다. 그러나, 2개 이상의 분리된 주파수 대역내에서 동작 주파수의 넓은 범위를 커버하기 위해서 다중 대역 셀룰러 전화기가 요구될 경우, RF 및 IF 주파수에서 여러개의 오실레이터 및 합성기(synthesizer)를 사용하여야 한다. 따라서, 송수신기는 커지고 복잡해지며 상당한 양의 전력을 사용하게 된다. 배터리 수명이 셀룰러 전화기 구매에서 주요한 고려할 사항이기 때문에, 셀룰러 송수신기 회로가 소비하는 전력의 양을 저감시키는 것이 매우 바람직하다.

따라서, 저감된 회로를 요구하는 이동 전화 송수신기에 대한 필요성이 있다.

본 발명에서, 송수신기는 복수의 주파수 대역중의 하나에서 입력 신호를 수신하기 위한 회로, 입력 신호를 공통 중간 주파수 신호로 튜닝하기 위한 회로, 알려진 주파수에서 기준 신호를 발생시키는 고정 주파수 오실레이터, 기준 신호에 응답하는 중간 주파수 신호를 복조하기 위한 회로 및 기준 신호에 의해 제어되는 주파수에서 데이터를 전송하기 위한 회로를 포함한다.

본 발명은 많은 측면에서 종래 기술을 개선시킨다. 먼저, 단일 오실레이터는 단일 주파수에서 동작하여 수신 모드에서 데이터를 복조하고 전송 모드에서 전송 주파수를 로킹하기 위한 기준 신호를 제공한다. 단일 오실레이터는 모드(전송/수신) 또는 주파수 대역(GSM/DCS)에서의 변화에 응답하여 스위칭할 필요없이 다중 주파수 대역에서 사용되기 때문에, 회로를 감소시킨다. 또한, 고정 주파수 오실레이터가 사용되기 때문에 송수신기내의 VCO의 수가 감소되어 회로가 간단해진다.

본 발명은 다양한 도면의 유사한 구성요소에 대해 유사한 도면 부호가 사용되는 도면의 도 1 및 2에 관련하여 가장 잘 이해될 것이다.

도 1은 GSM 및 DCS 주파수 대역에서 동작하는 송수신기에 대한 본 발명의 제1 실시예를 도시한다. 그러나, 본 발명은 알려진 다른 주파수 대역에서 동작하는 송수신기 또는 2개 주파수 대역이상에서 동작하는 송수신기로 확장될 수 있다.

송수신기(10)는 아래에 좀 더 상세하게 설명될 것과 같이, 수신기(12)와 송신기(14)사이에 공유하는 회로를 구비한 수신기(12) 및 송신기(14)를 포함한다. 수신기부(12)에서, 신호가 안테너(16)로 수신되고 필터(20) 및 낮은 잡음 증폭기(low noise amplifier)(22)를 포함하는 앞부분(front end)(18)을 통해 처리된다. 앞부분(18)의 출력은 믹서(24)에 의해 수신되고 듀얼 모드 VCO(voltage controlled oscillator)의 출력과 앞부분(18)의 출력사이의 차이인 신호를 출력한다(다른 실시예에서는, VCO(26)의 출력은 믹서(24)에 의해 앞부분(18)의 출력에 부 가될 수 있다). VCO(26)로부터의 신호 출력의 주파수는 VCO(26)가 수신 모드인지 송신 모드인지 여부와 데이터가 송신 또는 수신되는 채널에 의존한다. 믹서(24)의 출력은 중간 주파수(IF)이다. 중간 주파수는 대역패스 필터(28)로 필터되어 중간 주파수 부근의 작은 대역의 주파수를 통과시킨다. IF 필터(28)의 출력은 IF 증폭기(30)에 의해 증폭된다. 증폭기(30)의 출력은 고정 주파수 오실레이터(34)로부터의 기준 주파수와 함께 복조기(32)에 의해 수신된다. 복조기(32)는 오실레이터(34)로부터 기준 신호를 2의 인자로 분리하고 90도로 오프셋된 2개 신호를 발생하여 IF 신호로부터 I(실수) 및 Q(허수) 데이터 성분을 유도한다. 일반적으로, I 및 Q 성분은 프로세싱을 위해 DSP(Digital Signal Processor)로 송신된다.

송신기(14)는 DSP 또는 변조기(36)내의 다른 프로세서로부터 I 및 Q 성분을 수신한다. I 및 Q 성분은 VCO(26)의 출력과 VCO(40)의 출력의 차이(또는 선택적으로, 합)인, 믹서(38)로부터의 신호를 사용하여 변조된다. 믹서(38)의 출력은 로우 패스 필터(40)로 연결된다. 로우 패스 필터(40)의 출력은 변조기(36)내의 위상 천이 회로로 연결되어, 90도의 위상차를 갖는 2개 신호를 발생시킨다. 변조기(36)의 변조된 출력은 필터(42)로 수신되어, 신호로부터 고조파(harmonis)를 필터한다. 필터(42)의 출력은 분주기(divider)(44)로 수신되어, 송수신기가 동작하는 주파수 대역(GSM 또는 DCS)에 따른 인자로 신호의 주파수를 분할한다. 분주기(44)의 출력은 위상-주파수 검출기(PFD)(46)로 연결된다. 위상 주파수-검출기(46)는 또한 분주기(48)(본 실시예에서는 분주기들이 주파수 대역에 상관없이 고정비를 가지나 다른 실시예는 각각의 주파수 대역에 대해 서로 다른 분주비(divide ratio)를 사용할 수 있다)를 통해 오실레이터(34)로부터 기준 신호를 수신한다. 위상 주파수 검출기(46)의 출력은 루프 필터(50)로 연결된다. 루프 필터(50)의 출력은 VCO(40)로 연결된다. VCO(40)의 출력은 전력 증폭기(54) 뿐만 아니라 믹서(38)로 연결된다. 전력 증폭기(54)는 전송 신호를 안테너(16)로 출력한다.

송수신기(10)의 동작은 도 1에 도시된 실시예에 나타난 주파수 규격과 연관하여 가장 잘 이해된다. 여기서, 송수신기(10)는 GSM 대역과 DCS 대역을 구비한 듀얼 모드 동작을 한다. 그러나, 송수신기는 서로 다른 주파수 대역의 조합을 사용할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 본 발명의 이해를 돕기 위하여 도 1에는 특정 주파수가 제공되었으나, 다른 실시예들은 서로 다른 주파수들을 사용할 수 있다.

채널에 따라서, 수신되는 신호는 GSM의 경우 925-960 MHz의 범위이고 DCS의 경우 1805와 1880 MHz 사이의 범위이다. 데이터가 채널 "1"로 수신되는 것을 가정하면, GSM 신호의 주파수는 925 MHz이다. VCO의 출력은 현재 채널에 의존한다. 수신 모드의 채널 "1"에 대해, VCO(26)으로부터의 신호의 주파수는 1207 MHz가 될 것이다. 믹서(24)의 출력의 주파수는 그 차이 또는 282 MHz가 될 것이다. 임의의 채널에 대해, VCO(26)는 282 MHZ에서 IF가 변조되도록 하는 주파수를 갖는 신호를 출력하도록 제어된다. 그러므로, 복조기는 282 MHz의 주파수를 사용하여 데이터를 복조한다. 이러한 주파수는 고정 오실레이터(34)의 출력을 2로 나눔으로써 얻어진다. 또한 주파수 분배기는 90도로 오프셋된 2개 신호를 자동적으로 제공한다.

DCS신호는 1805 - 1880 MHz의 범위내에서 변조될 것이고 VCO(26)는 수신되는 채널에 따라 1523 - 1598의 주파수를 출력한다. 데이터가 채널 "1"로 수신된다고 가정하면, DCS 주파수는 1805MHz가 될 것이고, VCO(26)로부터의 신호는 1523MHz가 될 것이다. 믹서(24)의 출력 주파수는 다시 282MHz가 된다. 복조기는 고정 오실레이터(34)의 출력을 2로 나누어 얻어진 282MHz의 주파수를 사용하여 DCS 데이터를 복조한다. 따라서, 양쪽 주파수 데이터내의 데이터를 복조하는데 동일한 회로가 사용될 수 있다.

송신측에서, 데이터는 GSM의 경우 800 - 915 MHz 및 DCS의 경우 1710 - 1785 MHz의 범위에서 변조된다. GSM 전송에 있어서, VCO(26)는 사용되는 채널에 따라 1162 - 1197 MHz의 범위내의 주파수를 갖는 신호를 발생시킨다. DCS 전송에 있어서, VCO(26)는 1522 - 1597 MHz의 범위내의 주파수를 갖는 신호를 발생시킨다. 그 후, 믹서(38)의 출력은 GSM의 경우 282MHz에서, DCS의 경우 188 MHz가 될 것이다. 로우 패스 필터는 282MHz이상의 노이즈를 필터링한다. 필터된 신호는 변조기(36)내의 데이터를 변조하는데 사용된다. 변조기(36)의 출력으로부터의 고조파(harmonics)는 고조파 필터(42)에 의해 필터된다. 이 신호는 GSM의 경우 3의 인자로, DCS의 경우 2의 인자로 분주되어 양쪽 주파수 대역에 대해 94MHz 신호를 생성한다. 오실레이터(34)에 의해 발생된 신호는 (GSM 및 DCS 모두) 6의 인자로 분주되어 94MHz의 기준 신호를 생성한다. 분주기(44, 48)의 출력은 위상-주파수 검출기(46)내에서 비교되며, 이는 2개 신호사이의 위상 및 주파수내의 차이에 응답하는 전압을 발생시킨다. 루프 필터(50)를 통과한 후에 이 신호는 VCO(40)를 구동하여 전력 증폭기(54)에 의해 증폭된 출력 신호를 발생한다. 믹서(38)를 통한 피드백은 적당한 주파수에서 신호를 로크한다.

도 1에 도시된 회로는 종래의 기술을 많은 측면에서 개선시킨다. 먼저, 오실레이터(34)는 단일 주파수(수신된 중간 주파수의 2배)에서 동작하여 모드 변경(전송/수신) 또는 주파수 대역(GSM/DCS)에 응답하여 스위칭할 필요 없이 수신 모드의 복조용 기준 신호 및 전송 모드의 출력 주파수를 로킹하기 위한 기준 신호 모두를 제공한다. 또한, 고정 주파수가 사용되기 때문에 회로가 간단해지고 송수신기내의 VCO의 수가 감소된다.

도 2는, 서로 다른 주파수가 VCO(26)와 고정 주파수 오실레이터(34)와 연관될 수 있는 것을 도시하는, 이중 대역 GSM/DCS 송수신기를 위한 본 발명의 제2 실시예를 나타낸다. 본 실시예에서, 고정 주파수 오실레이터(34)는 492MHz의 주파수를 갖는 신호를 발생시키고 이중 대역 오실레이터(26)는 GSM 수신 모드의 경우 1171 - 1206 MHz, GSM 송신 모드의 경우 1126 - 1161 MHz, DCS 수신 모드의 경우 1559 - 1634 MHz, DCS 송신 모드의 경우 1546 - 1621 MHz의 범위내의 신호를 발생시킨다.

도 2의 송수신기의 동작은 서로 다른 IF 주파수 및 서로 다른 기준 주파수를 갖는 도 1의 송수신기의 동작과 기본적으로 동일하다. 다시 한번, 채널에 따라 수신되는 신호는 GSM의 경우 925 - 960 MHz, DCS의 경우 1805 - 1880 MHz의 범위에 있다. 데이터가 채널 "1"로 수신되는 것을 가정하면, GSM 주파수는 925 MHz가 된다. 수신 모드의 채널 "1"에 있어서, VCO(26)로부터의 신호의 주파수는 1171 MHz이다. 믹서(24)의 출력 주파수는 그 차이 또는 246 MHz이다. 복조기는 246 MHz의 주파수를 사용하여 데이터를 복조하는데, 이는 고정 오실레이터(34)의 출력을 2로 나눔으로써 얻어진다.

1805 - 1880 MHz의 범위에서 변조된 DCS 신호에 대해, VCO(26)는 1559 - 1634 MHz의 주파수를 출력하여 246 MHz의 중간 주파수를 발생시킨다. 복조기는 고정 오실레이터(34)의 출력을 2로 나누어 얻어진 246 MHz의 주파수를 사용한다.

송신 모드에서, 데이터는 GSM의 경우 800 - 915 MHz, DCS의 경우 1710 - 1785 MHz의 범위에서 변조된다. GSM송신에 있어서, VCO(26)는 사용되는 채널에 따라서 1126 - 1161 MHz의 범위의 주파수를 갖는 신호를 발생시킨다. DCS 송신에 있어서, VCO(26)는 1546 - 1621 MHz의 범위내의 주파수를 갖는 신호를 발생시킨다. 그 후, 믹서(38)의 출력은 GSM의 경우 246 MHz, DCS의 경우 164 MHz가 될 것이다. 복조기(36)로부터의 신호는 GSM의 경우 3의 인자로, DCS의 경우 2의 인자로 나누어져 양쪽 주파수 대역내에서 82 MHz 신호를 발생시킨다. 오실레이터(34)에 의해 발생된 신호는 (GSM/DCS 모두) 6의 인자로 나누어져 82 MHz 기준 신호를 발생시킨다.

도 1과 같이, 송수신기는 단일 고정 주파수 오실레이터를 사용하여 IF 신호의 복조용 기준 신호 및 원하는 주파수에서 송신 데이터 스트림을 로크하기위한 기준 신호를 발생시킨다.

상기 구현에 사용된 주파수의 선택은 많은 인자에 의존한다. 하나의 인자는 오실레이터에 의해 발생되는 고조파이다. 이러한 고조파는 송수신기내의 신호에 영향을 줄 수 있다. 도 1 및 2에 도시된 것에 부가하여 다른 주파수들이 선택될 수 있고, 서로 다른 분주비가 복조기(32) 및 주파수 분주기(44, 48)내에 사용될 수 있다. PFD(46)로의 주파수가 GSM과 DCS 양쪽 모드에서 반드시 동일하지 않아도 되나, 주파수가 가까운것이 이익이다. 왜냐하면, 양쪽 모드내의 주파수를 비교하는데 단일 회로가 사용될 수 있기 때문이다.

또한, 고정 주파수 오실레이터는 IF 신호의 주파수의 2배인 주파수에서 동작하는 것이 이익이다. 왜냐하면, 이것은 복조기(32)내의 주파수 분주기의 출력으로부터 자동 직각(automatic quadrature)을 제공할 수 있기 때문이다.

일정한 예시적인 실시예에 대해 본 발명의 상세한 설명이 이루어졌으나 본 발명의 다양한 실시예들 뿐만 아니라 선택적 실시예들도 본 기술 분야의 당업자에게 제시될 것이다. 본 발명은 청구범위의 영역내에 해당되는 임의의 변형 또는 선택적 실시예들을 포함한다.

Claims

송수신기에 있어서,

복수의 주파수 대역중의 하나의 입력 신호를 수신하기 위한 회로;

상기 입력 신호를 공통(common) 중간 주파수 신호로 튜닝하기 위한 회로;

기준 주파수로 기준 신호를 발생시키는 고정 주파수 오실레이터;

상기 기준 신호에 의해 제어되는 상기 중간 주파수 신호를 복조하기 위한 회로; 및

상기 기준 신호에 의해 제어되는 주파수로 데이터를 송신하기 위한 회로

를 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신기.
제1항에 있어서,

상기 튜닝 회로는,

원하는 주파수를 갖는 신호를 발생시키기 위한 전압 제어 오실레이터; 및

상기 전압 제어 오실레이터 및 상기 입력 신호로 연결되는 믹서(mixer)를 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신기.
제2항에 있어서,

상기 중간 주파수 신호의 주파수는 각각의 주파수 대역내의 입력 신호에 대해 일정한 것을 특징으로 하는 송수신기.
제1항에 있어서,

상기 기준 주파수는 상기 중간 주파수 신호의 주파수의 2배인 것을 특징으로 하는 송수신기.
제1항에 있어서,

상기 송신 회로는,

상기 기준 신호를 제1의 미리 정해진 인자로 분주(dividing)하기 위한 제1 주파수 분주 회로;

소정 주파수의 신호로 데이터를 변조하기 위한 회로;

상기 소정 주파수의 상기 신호를 제2의 미리 정해진 인자로 분주하기 위한 제2 주파수 분주 회로; 및

상기 제1 주파수 분주 회로의 출력과 상기 제2 주파수 분주 회로의 출력사이의 위상 및 주파수 차이에 대해 출력 응답을 발생하기 위한 차동 회로(difference circuitry)를 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신기.
제5항에 있어서,

상기 송신 회로는 상기 차동 회로에 응답하는 주파수로 신호를 발생시키기 위한 전압 제어 오실레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신기.
신호를 송신하고 수신하기 위한 방법에 있어서,

복수의 주파수 대역중의 하나의 입력 신호를 수신하는 단계;

상기 입력 신호를 공통 중간 주파수 신호로 튜닝하는 단계;

기준 주파수에서 고정 주파수 오실레이터로 기준 신호를 발생시키는 단계;

상기 기준 신호에 응답하는 상기 중간 주파수 신호를 복조하는 단계; 및

상기 기준 신호에 응답하는 주파수로 데이터를 송신하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 방법.
제7항에 있어서,

상기 튜닝 단계는,

전압 제어 오실레이터를 사용하여 원하는 주파수를 갖는 신호를 발생시키는 단계; 및

믹서내에서 상기 전압 제어 오실레이터로부터의 상기 신호를 상기 입력 신호와 믹싱(mixing)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 방법.
제8항에 있어서,

상기 중간 주파수 신호의 주파수는 각각의 주파수 대역내의 입력 신호에 대해 일정한 것을 특징으로 하는 신호 송수신 방법.
제7항에 있어서,

기준 주파수로 기준 신호를 발생시키는 상기 단계는 상기 중간 주파수 신호의 주파수의 2배로 기준 신호를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 방법.
제7항에 있어서,

상기 송신 단계는,

제1의 미리 정해진 인자로 상기 기준 신호를 분주하여 제1 신호를 제공하는 단계;

소정 주파수의 신호로 데이터를 변조하는 단계;

제2의 미리 정해진 인자로 상기 소정 주파수의 상기 신호를 분주하여 제2 신호를 제공하는 단계; 및

제1 신호와 제2 신호사이의 위상 및 주파수 차이에 응답하여 출력을 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 방법.
제11항에 있어서,

상기 송신 단계는 상기 출력을 증폭하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 방법.
송수신기에 있어서,

복수의 주파수 대역중의 하나의 입력 신호를 수신하기 위한 회로;

선택된 채널에 응답하여 원하는 주파수를 갖는 신호를 생성하기 위한 전압 제어 오실레이터;

상기 전압 제어 오실레이터 및 상기 입력 신호에 연결되어 공통 중간 주파수 신호를 발생시키기 위한 믹서;

기준 주파수로 기준 신호를 발생시키는 고정 주파수 오실레이터;

상기 기준 신호에 의해 제어되는 상기 중간 주파수 신호를 복조하기 위한 회로;

상기 기준 신호에 의해 제어되는 주파수로 데이터를 송신하기 위한 회로;

상기 기준 신호를 제1의 미리 정해진 인자로 분주하기 위한 제1 주파수 분주 회로;

소정 주파수의 신호로 데이터를 변조하기 위한 회로;

상기 소정 주파수의 상기 신호를 제2의 미리 정해진 인자로 분주하기 위한 제2 주파수 분주 회로; 및

상기 제1 주파수 분주 회로의 출력과 상기 제2 주파수 분주 회로의 출력사이의 위상 및 주파수 차이에 대한 출력 응답을 발생시키기 위한 차동 회로

를 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신기.
제13항에 있어서,

상기 중간 주파수 신호의 주파수는 각각의 주파수 대역내의 입력 신호에 대해 일정한 것을 특징으로 하는 송수신기.
제13항에 있어서,

상기 기준 주파수는 상기 중간 주파수 신호의 주파수의 2배인 것을 특징으로 하는 송수신기.
제15항에 있어서,

상기 송신 회로는 상기 차동 회로에 응답하는 주파수로 신호를 발생시키기 위한 전압 제어 오실레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신기.