KR101146165B1 - 수신기용 추적 필터 - Google Patents

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KR101146165B1
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퀄컴 인코포레이티드
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06—Receivers
    • H04B1/16—Circuits
    • H04B1/18—Input circuits, e.g. for coupling to an antenna or a transmission line

Abstract

수신기에서 대역외 신호 및 인접 채널 신호를 감쇠하는 추적 필터를 설명한다. 하나의 예시적인 설계에서, 장치는 추적 필터, LNA, 및 다운컨버터를 포함한다. 추적 필터는 합산기, 필터, 및 업컨버터를 포함한다. 합산기는 입력 신호에서 피드백 신호를 감산하여 제 1 신호를 제공한다. LNA 는 제 1 신호를 증폭하여 제 2 신호를 제공한다. 다운컨버터는 제 2 신호를 주파수-다운컨버팅하여 출력 신호를 제공한다. 필터는 출력 신호를 필터링 (예를 들어, 미분) 하여 제 3 신호를 제공한다. 필터는 원하는 신호를 차단하고 대역외 신호 컴포넌트를 통과시킨다. 업컨버터는 제 3 신호를 주파수-업컨버팅하여 제 2 신호를 제공하며, 이로부터 피드백 신호가 유도된다. 추적 필터는 원하는 신호의 주파수에 기초하여 결정된 가변 중심 주파수 및 등가의 대역통과 필터 응답을 가진다.

Description

수신기용 추적 필터{TRACKING FILTER FOR A RECEIVER}
배경기술
Ⅰ. 기술분야
본 개시물은 일반적으로 일렉트로닉스에 관한 것으로, 더 상세하게는 수신기용 필터에 관한 것이다.
Ⅱ. 배경기술
무선 통신 디바이스 (예를 들어, 셀룰러 폰) 는 송수신기를 이용하여 무선 통신 시스템과의 양방향 통신을 달성할 수도 있다. 송수신기는 데이터 송신용 송신기 및 데이터 수신용 수신기를 포함할 수도 있다. 데이터 송신을 위해, 송신기는 데이터로 무선 주파수 (RF) 반송파 신호를 변조하여 변조된 신호를 획득할 수도 있다. 송신기는 또한 변조된 신호를 증폭하여, 출력된 RF 신호를 획득한 후, 이 신호를 무선 채널을 통해 무선 시스템의 기지국으로 송신한다. 데이터 수신을 위해, 수신기는 기지국으로부터 RF 신호를 수신할 수도 있고, 수신된 RF 신호를 컨디셔닝 및 프로세싱하여 기지국에 의해 전송된 데이터를 획득할 수도 있다.
무선 디바이스는 상이한 무선 시스템과 통신할 수도 있고/있거나 다중 주파수 대역에 대한 동작을 지원할 수도 있다. 이들 능력은 무선 디바이스가 더 많은 시스템으로부터 통신 서비스를 수신하게 하고 더 우수한 커버리지를 향유하게 할 수도 있다. 무선 디바이스는 지원되는 모든 주파수 대역 및 시스템을 위해 수신기에서 다수의 수신 경로를 가질 수도 있다. 각 수신 경로는 대역통과 필터, LAN (low noise amplifier) 등과 같은 회로 블록의 세트를 포함할 수도 있다. 각 수신 경로에 대한 회로 블록은 특별히 수신 경로에 의해 지원되는 주파수 대역(들) 및/또는 시스템(들)을 위해 설계될 수도 있다. 무선 디바이스는 다중 주파수 대역 및/또는 다중 시스템을 지원하기 위해 많은 수신 경로 및 많은 회로 블록을 가질 수도 있다. 이들 많은 수신 경로는 무선 디바이스의 전력 소비, 비용, 사이즈 및/또는 복잡도를 증가시킬 수도 있는데, 이들 모두는 바람직하지 않을 수도 있다.
도 1 은 다중 시스템과 통신하는 무선 디바이스를 도시한다.
도 2 는 무선 디바이스의 예시적인 설계의 블록도를 도시한다.
도 3 은 무선 디바이스의 다른 예시적인 설계의 블록도를 도시한다.
도 4 는 RF 백-엔드의 블록도를 도시한다.
도 5 는 추적 필터와 수신 경로의 블록도를 도시한다.
도 6 은 추적 필터와 다른 수신 경로의 블록도를 도시한다.
도 7 은 다른 추적 필터와 수신 경로의 블록도를 도시한다.
도 8 은 또 다른 추적 필터와 수신 경로의 블록도를 도시한다.
도 9 는 미분기의 블록도를 도시한다.
도 10 은 추적 필터를 사용한 수신된 신호의 프로세싱을 도시한다.
상세한 설명
단어 "예시적인"은 "실시예, 예, 또는 예시의 역할을 하는"을 의미하는 것으로 본 명세서에서 이용된다. 본 명세서에서 설명된 임의의 예시적인 실시형태는 반드시 다른 예시적인 실시형태보다 유리하거나 바람직하다고 해석되는 것은 아니다.
본 명세서에서 설명된 추적 필터는 다양한 무선 및 유선 통신 디바이스에 이용될 수도 있는데, 이는 임의의 수의 통신 시스템 및 임의의 수의 주파수 대역을 지원할 수도 있다. 예를 들어, 추적 필터는 CDMA (Code Division Multiple Access) 시스템, TDMA (Time Division Multiple Access) 시스템, FDMA (Frequency Division Multiple Access) 시스템, OFDMA (Orthogonal FDMA) 시스템, SC-FDMA (Single-Carrier FDMA) 시스템, WLAN (wireless local area network), 브로드캐스트 시스템, GPS (satellite positioning system) 등을 위한 무선 통신 디바이스에 이용될 수도 있다. CDMA 시스템은 UTRA (Universal Terrestrial Radio Access), cdma2000 등과 같은 무선 기술을 구현할 수도 있다. UTRA 는 W-CDMA (Wideband-CDMA) 및 다른 CDMA 버전을 포함한다. cdma2000 은 IS-2000, IS-95 및 IS-856 표준을 커버한다. TDMA 시스템은 GSM (Global System for Mobile Communications) 과 같은 무선 기술을 구현할 수도 있다. OFDMA 시스템은 E-UTRA (Evolved UTRA), UMB (Ultra Mobile Broadband), IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802.20, Flash-OFDM® 등과 같은 무선 기술을 구현할 수도 있다. UTRA 및 E-UTRA 는 UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) 의 일부이다. UTRA, E-UTRA, UMTS 및 GSM 은 "3GPP (3rd Generation Partnership Project)" 명칭의 단체로부터의 문헌에서 설명된다. cdma2000 및 UMB 는 "3GPP2 (3rd Generation Partnership Project 2)" 명칭의 단체로부터의 문헌에서 설명된다. 이들 다양한 무선 기술 및 표준은 당업계에 알려져 있다.
도 1 은 다수의 무선 통신 시스템 (120 및 122) 과 통신할 수 있는 무선 통신 디바이스 (110) 를 도시한다. 무선 시스템 (120) 은 W-CDMA 또는 cdma2000 을 구현할 수도 있는 CDMA 일 수도 있다. 무선 시스템 (122) 은 GSM 시스템일 수도 있다. 단순화를 위해, 도 1 은 하나의 기지국 (130) 및 하나의 MSC (mobile switching center; 140) 를 포함하는 무선 시스템 (120), 및 하나의 기지국 (132) 및 하나의 RNC (radio network controller) 를 포함하는 시스템 (122) 을 도시한다. 일반적으로, 각 시스템은 임의의 수의 기지국 및 네트워크 엔티티의 임의의 세트를 포함할 수도 있다. 시스템 (120) 에서, 기지국 (130) 은 무선 디바이스에 대한 무선 통신을 그 커버리지 하에서 지원하고, MSC (140) 는 MSC 에 커플링된 기지국에 대한 제어 및 조정을 제공한다. 시스템 (122) 에서, 기지국 (132) 은 무선 디바이스에 대한 무선 통신을 그 커버리지 하에서 지원하고, RNC (142) 는 RNC 에 커플링된 기지국에 대한 제어 및 조정을 제공한다. 기지국은 또한 노드 B, 진화된 노드 B (eNB), 액세스 포인트 등으로 지칭될 수도 있다. MSC (140) 및 RNC (142) 는 또한 몇몇 다른 용어로 지칭될 수도 있다.
무선 디바이스 (110) 는 셀룰러 폰, 개인 휴대용 정보 단말기 (PDA), 무선-인에이블 컴퓨터, 무선 모뎀, 핸드헬드 디바이스, 랩톱 컴퓨터, 코드리스 폰 등일 수도 있다. 무선 디바이스 (110) 는 또한 사용자 장비 (UE), 이동국, 단말기, 액세스 단말기, 가입자 유닛, 국 등으로 지칭될 될 수도 있다. 무선 디바이스 (110) 에는 임의의 수의 안테나가 구비될 수도 있다. 하나의 예시적인 설계에서, 무선 디바이스 (110) 는 하나의 외부 안테나 및 하나의 내부 안테나를 포함한다. 다수의 안테나는 페이딩, 다중경로, 간섭 등과 같은 유해한 경로 효과에 대한 다이버시티를 제공하는데 이용될 수도 있다.
무선 디바이스 (110) 는 또한 방송국으로부터 신호를 수신가능할 수도 있다. 단순화를 위해, 하나의 방송국 (134) 만이 도 1 에 도시되어 있다. 무선 디바이스 (110) 는 MediaFLOTM, DVB-H (Digital Video Broadcasting for Handhelds), ISDB-T (Integrated Services Digital Broadcasting for Terrestrial Television Broadcasting), 및/또는 다른 지상 방송 시스템을 지원할 수도 있다.
무선 디바이스 (110) 는 또한 위성 (150) 으로부터 신호를 수신가능할 수도 있다. 위성 (150) 은 미국의 GPS (Global Positioning System), 유럽의 갈릴레오 시스템, 러시아의 GLONASS 시스템 등과 같은 SPS (satellite positioning system) 에 속할 수도 있다. 각 GPS 위성은 지상의 GPS 수신기가 GPS 신호의 TOA (time of arrival) 를 측정하게 하는 정보로 인코딩된 GPS 신호를 송신한다. 충분한 수의 GPS 위성에 대한 측정치가 GPS 수신기에 대한 정확한 3차원 위치 추정치를 획득하는데 이용될 수도 있다.
일반적으로, 무선 디바이스 (110) 는 임의의 무선 기술, 예를 들어, W-CDMA, cdma2000, GSM, GPS 등을 통해 임의의 수의 무선 시스템과 통신가능할 수도 있다. 명확화를 위해, 이하의 설명 중 많은 부분이 무선 디바이스 (110) 가 GSM 및 CDMA (예를 들어, W-CDMA 및/또는 cdma2000) 시스템과 통신하고 GPS 신호를 수신할 수 있다. 무선 디바이스 (110) 는 또한 임의의 수의 주파수 대역을 지원할 수도 있다.
도 2 는 도 1 의 무선 디바이스 (110) 의 하나의 예시적인 설계인 무선 디바이스 (110a) 의 블록도를 도시한다. 무선 디바이스 (110a) 는 아날로그 섹션 (210) 및 디지털 섹션 (260) 을 포함한다. 아날로그 섹션 (210) 은 GSM 및 CDMA 에 대한 다중 주파수 대역 및 GPS 에 대한 일 주파수 대역을 집합적으로 지원하는 RF 프론트-엔드 (220) 및 RF 백-엔드 (250) 를 포함한다. GSM 은 TDD (time division duplexing) 를 이용하고, 동일한 주파수 채널은 상이한 시간 인터벌로 송수신하는데 이용된다. CDMA 는 FDD (frequency division duplexing) 를 이용하고, 상이한 주파수 채널은 동시에 송수신하는데 이용된다.
RF 프론트-엔드 (220) 내에서, 안테나 (Ant) 스위치 모듈 (222) 은 스위칭을 수행하여 RF 프론트-엔드 (220) 가 GSM 또는 CDMA 중 어느 하나를 프로세싱하게 한다. 모듈 (222) 은 또한, RF 프론트-엔드 (220) 가 GSM 을 프로세싱하는 경우에 송수신 사이에서의 스위칭을 수행한다. 모듈 (222) 은 1차 안테나 (202) 에 커플링된 안테나 포트와 듀플렉서 (240) 에 커플링된 입력 포트들, 전력 증폭기 (PA; 228), 및 표면 탄성파 (SAW) 필터 (230a 내지 230d) 를 가진다. 모듈 (222) 은 임의의 주어진 순간에 입력 포트들 중 하나에 안테나 포트를 커플링한다.
GSM 의 경우, 모듈 (222) 은 송신 주기 동안에는 PA (228) 로부터의 송신 GSM 신호를 안테나 (202) 에 커플링하고, 수신 주기 동안에는 안테나 (202) 로부터 수신된 RF 신호를 SAW 필터 (230a 내지 230d) 중 하나에 커플링한다. 각 SAW 필터 (230) 는 개개의 주파수 대역에 대한 입력 RF 신호를 필터링한다. SAW 필터 (230a 내지 230d) 는 LNA (232a 내지 232d) 에 각각 필터링된 RF 신호를 제공한다. 각 LNA (232) 는 그 필터링된 RF 신호를 증폭하여, 증폭된 RF 신호를 RF 백-엔드 (250) 에 제공한다. 송신 경로에 있어서, RF 백-엔드 (250) 로부터의 출력 GSM 신호는 필터 (226) 에 의해 필터링되고 PA (228) 에 의해 증폭되어 송신 GSM 신호를 획득하는데, 이 PA 는 모듈 (222) 에 의해 안테나 (202) 에 커플링된다.
CDMA 의 경우, 모듈 (222) 은 듀플렉서 (240) 에 안테나 (202) 를 커플링한다. 듀플렉서 (240) 는 PA (248) 로부터의 송신 CDMA 신호를 모듈 (222) 로 라우팅하고, 또한 모듈 (222) 로부터 수신된 RF 신호를 LNA (242) 로 라우팅한다. 수신 경로에 있어서, 듀플렉서 (240) 로부터 수신된 RF 신호는 LNA (242) 에 의해 증폭되고 필터 (244) 에 의해 필터링되어, 입력 CDMA 신호를 획득하며, 이는 RF 백-엔드 (250) 에 제공된다. 송신 경로에 있어서, RF 백-엔드 (250) 로부터의 출력 CDMA 신호는 필터 (246) 에 의해 필터링되고 PA (248) 에 의해 증폭되어, 송신 CDMA 신호를 획득하며, 이는 듀플렉서 (240) 를 통해 라우팅되고 모듈 (222) 에 의해 안테나 (202) 에 커플링된다. 단순화를 위해, 도 2 는 CDMA 에 대한 일 주파수 대역을 위한 듀플렉서 (240), LNA (242), 필터 (244 및 246), 및 PA (248) 의 일 세트를 도시한다. 이들 회로 블록의 다수 세트는 CDMA 에 대한 다중 주파수 대역을 지원하는데 이용될 수도 있다.
안테나 스위치 모듈 (224) 은 다이버시티/2차 안테나 (204) 에 커플링된 안테나 포트와 SAW 필터 (230e 내지 230h) 에 커플링된 입력 포트들을 가진다. 모듈 (224) 은 임의의 주어진 순간에 SAW 필터 (230e 내지 230h) 중 하나에 안테나 (204) 로부터 수신된 RF 신호를 커플링한다. 각 SAW 필터 (230) 는 개개의 주파수 대역에 대한 입력 RF 신호를 필터링한다. SAW 필터 (230e 내지 230h) 는 필터링된 RF 신호를 LNA (232e 내지 232h) 에 각각 제공한다. 각 LNA (232) 는 그 필터링된 RF 신호를 증폭하여, 증폭된 RF 신호를 RF 백-엔드 (250) 에 제공한다.
일반적으로, 수신기는 임의의 주파수 대역 및 임의의 수의 주파수 대역에 대한 임의의 수의 SAW 필터를 포함할 수도 있다. 도 2 에 도시된 예시적인 설계에서, SAW 필터 (230a 내지 230d) 는 GSM850, GSM900, GSM1800 및 GSM1900 대역을 각각 지원한다. GSM850 및 GSM1900 대역은 보통 미국에서 이용되고, GSM900 및 GSM1800 대역은 보통 유럽에서 이용된다. SAW 필터 (230e 내지 230f) 는 셀룰러, PCS, 및 IMT-2000 대역을 각각 지원하며, 이들은 보통 CDMA 에 이용된다. SAW 필터 (230g) 는 GPS 대역을 지원한다. SAW 필터 (230a 내지 230h) 는 또한 GSM 450, 2600 등과 같은 다른 주파수 대역을 지원할 수도 있다.
RF 백-엔드 (250) 는 다운컨버터, 가변 이득 증폭기 (VGA), 증폭기, 버퍼, 저역통과 필터 등과 같은 다양한 회로 블록을 포함할 수도 있다. RF 백-엔드 (250) 는 LNA (232a 내지 232h) 및 필터 (244) 로부터의 RF 신호를 주파수-다운컨버팅할 수도 있다. RF 백-엔드 (250) 는 또한 다운컨버팅된 신호를 증폭 및 필터링하여, 기저대역 신호를 디지털 섹션 (260) 에 제공할 수도 있다. RF 백-엔드 (250) 는 또한 기저대역 GSM 및 CDMA 신호를 증폭, 필터링 및 주파수-업컨버팅하고, 출력된 GSM 및 CDMA 신호를 각각 필터 (226 및 246) 에 제공할 수도 있다.
디지털 섹션 (260) 내에서, 변조기/복조기 (모뎀) 프로세서 (270) 는 GSM 및 CDMA 에 대한 모뎀 프로세싱을 수행할 수도 있다. 모뎀 프로세서 (270) 는 기저대역 신호를 디지털화하여 샘플을 획득할 수도 있고, 또한 이 샘플을 프로세싱 (예를 들어, 복조 및 디코딩) 하여 디코딩된 데이터를 획득할 수도 있다. GSM 및 W-CDMA 에 대한 모뎀 프로세싱은 3GPP 문헌에서 설명되고, cdma2000 에 대한 모뎀 프로세싱은 3GPP2 문헌에서 설명된다. 3GPP 및 3GPP2 문헌은 공개적으로 이용가능하다. 컨트롤러/프로세서 (280) 는 RF 백-엔드 (250) 및 모뎀 프로세서 (270) 의 동작을 제어할 수도 있다. 메모리 (282) 는 모뎀 프로세서 (270) 및 컨트롤러/프로세서 (280) 에 대한 데이터 및 프로그램 코드를 저장할 수도 있다.
RF 프론트-엔드 (220) 및 RF 백-엔드 (250) 의 전부 또는 일부는 하나 이상의 RFIC, 혼합 신호 IC 등 상에서 구현될 수도 있다. 예를 들어, LNA (232a 내지 232h) 및 RF 백-엔드 (250) 는 단일 RFIC 상에서 구현될 수도 있다. 모듈 (222 및 224), 듀플렉서 (240), 및 SAW 필터 (230a 내지 230h) 는 외부 이산 컴포넌트로 구현될 수도 있다. 모뎀 프로세서 (270), 컨트롤러/프로세서 (280), 및 메모리 (282) 는 하나 이상의 주문형 반도체 (ASIC) 상에서 구현될 수도 있다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 무선 디바이스 (110a) 는 다수의 시스템, 다중 주파수 대역, 및/또는 다수의 안테나를 지원하기 위해 많은 SAW 필터를 포함할 수도 있다. SAW 필터는, 보통 재머 (jammer) 또는 블로커로 지칭되는 큰 진폭 대역외 신호를 감쇠하는데 이용될 수도 있다. 재머는 진폭이 원하는 신호보다 훨씬 클 수도 있다. 따라서, LNA 및 후속 믹서는 원하는 신호와 재머의 상호 변조를 완화하기 위해 높은 선형 요건을 가질 수도 있다. 이 상호 변조는, 원하는 신호 대역폭 내에 있으며 성능을 열화시킬 수 있는 잡음의 역할을 할 수도 있는 상호 변조 왜곡 성분을 야기할 수도 있다. SAW 필터로 재머를 감쇠함으로써, 믹서 및 LNA 의 선형 요건이 완화될 수도 있다. 그러나, SAW 필터는 무선 디바이스 (110a) 의 비용 및 면적을 증가시킨다.
일 양태에서, 추적 필터는 LNA 이전에 대역외 신호 및 인접 채널 신호를 감쇠하는데 이용될 수도 있고, LNA 및 후속 회로 블록의 선형 요건을 완화가능할 수도 있다. 추적 필터는 또한 튜너블 필터, 튜너블 대역통과 필터 등으로 지칭될 수도 있다. 추적 필터는, 수신기의 설계를 크게 단순화할 수도 있는 회로 컴포넌트의 동일한 세트를 갖는 다중 시스템 및/또는 다중 주파수 대역을 지원할 수도 있다. 추적 필터는 또한 능동 회로 컴포넌트로 구현될 수도 있고, RF 집적 회로 (RFIC) 상에서 효율적으로 구현되어 면적과 비용 둘 다를 감소시킬 수도 있다.
도 3 은 도 1 의 무선 디바이스 (110) 의 다른 예시적인 설계인 무선 디바이스 (110b) 의 블록도를 도시한다. 무선 디바이스 (110b) 는 아날로그 섹션 (310) 및 디지털 섹션 (360) 을 포함한다. 아날로그 섹션 (310) 은 다수의 시스템, 예를 들어, GSM, CDMA 및 GPS 에 대한 다중 주파수 대역을 집합적으로 지원하는 RF 프론트-엔드 (320) 및 RF 백-엔드 (350) 를 포함한다.
RF 프론트-엔드 (320) 는, RF 프론트-엔드 (320) 가 GSM 이나 CDMA 중 어느 하나를 프로세싱하게 하는 스위칭을 수행하는 안테나 스위치 모듈 (322) 을 포함한다. CDMA 의 경우, 모듈 (322) 은 듀플렉서 (340) 에 1차 안테나 (302) 를 커플링한다. 수신 경로에 있어서, 듀플렉서 (340) 로부터 수신된 RF 신호는 LNA (342) 에 의해 증폭되고 필터 (344) 에 의해 필터링되어, 입력 CDMA 신호를 획득하며, 이는 RF 백-엔드 (350) 에 제공된다. 송신 경로에 있어서, RF 백-엔드 (350) 로부터 출력된 CDMA 신호는 필터 (346) 에 의해 필터링되고 PA (348) 에 의해 증폭되어, 송신 CDMA 신호를 획득하며, 이는 듀플렉서 (340) 를 통해 라우팅되고 모듈 (322) 에 의해 안테나 (302) 에 커플링된다. 일반적으로, RF 프론트-엔드 (320) 는 CDMA 에 대한 임의의 수의 주파수 대역을 위한 듀플렉서 (340), LNA (342), 필터 (344 및 346), 및 PA (348) 의 임의의 수의 세트를 포함할 수도 있다.
GSM 의 경우, 모듈 (322) 은 송신 주기 동안에는 안테나 (302) 에 PA (328) 로부터의 송신 GSM 신호를 커플링하고, 수신 주기 동안에는 추적 필터 (330a) 에 안테나 (302) 로부터 수신된 제 1 RF 신호를 커플링한다. 추적 필터 (330a) 는, 원하는 신호의 중심 주파수를 추적하거나 따라가는 주파수 응답에 기초하여 수신된 제 1 RF 신호를 필터링하여, 필터링된 제 1 RF 신호를 제공한다. LNA (332a) 는 필터링된 제 1 RF 신호를 증폭하여, 증폭된 제 1 RF 신호를 RF 백-엔드 (350) 에 제공한다. 유사하게, 추적 필터 (330b) 는 다이버시티/2차 안테나 (304) 로부터 수신된 제 2 RF 신호를 수신하고, 수신된 제 2 RF 신호를 원하는 신호의 중심 주파수를 추적하는 주파수 응답에 기초하여 필터링하며, 필터링된 제 2 RF 신호를 제공한다. LNA (332b) 는 필터링된 제 2 RF 신호를 증폭하여, 증폭된 제 2 RF 신호를 RF 백-엔드 (350) 에 제공한다.
추적 필터 (330a 및 330b) 는 독립적으로 동작될 수도 있다. 추적 필터 (330a 및/또는 330b) 는 임의의 주어진 순간에 능동적일 수도 있다. 추적 필터 (330a 및 330b) 는 동일하거나 상이한 시스템으로부터 그리고 동일하거나 상이한 주파수 대역 상에서 RF 신호를 수신할 수도 있다. 추적 필터 (330a 및 330b) 는 또한 동일하거나 상이한 설계를 가질 수도 있다. 예를 들어, 추적 필터 (330a 및 330b) 는 동일하거나 상이한 대역폭, 동일하거나 상이한 필터 계수 및 주파수 응답 등을 가질 수도 있다. 추적 필터 (330a 및 330b) 의 수개의 예시적인 설계를 후술한다.
RF 백-엔드 (350) 는 믹서, VGA, 증폭기, 버퍼, 저역통과 필터 등과 같은 다양한 회로 블록을 포함할 수도 있다. RF 백-엔드 (350) 는 LNA (332a, 332b) 및 필터 (344) 로부터의 RF 신호를 주파수-다운컨버팅하고, 다운컨버팅된 신호를 증폭 및 필터링하며, 기저대역 신호를 디지털 섹션 (360) 에 제공한다.
디지털 섹션 (360) 내에서, 모뎀 프로세서 (370) 는 기저대역 신호를 디지털화하여 샘플을 획득할 수도 있고, 또한 이 샘플을 프로세싱하여 디코딩된 데이터를 획득할 수도 있다. 컨트롤러/프로세서 (380) 는 모뎀 프로세서 (370) 및 RF 백-엔드 (350) 의 동작을 제어할 수도 있다. 메모리 (382) 는 모뎀 프로세서 (370) 및 컨트롤러/프로세서 (380) 에 대한 데이터 및 프로그램 코드를 저장할 수도 있다.
RF 프론트-엔드 (320) 및 RF 백-엔드 (350) 의 전부 또는 일부는 하나 이상의 RFIC, 혼합 신호 IC 등 상에서 구현될 수도 있다. 예를 들어, 추적 필터 (330a 및 330b), LNA (332a 및 332b), 및 RF 백-엔드 (350) 는 단일 RFIC 상에서 구현될 수도 있다. 모뎀 프로세서 (370), 컨트롤러/프로세서 (380) 및 메모리 (382) 는 하나 이상의 ASIC 상에서 구현될 수도 있다.
도 2 및 도 3 에 도시된 바와 같이, 무선 디바이스 (110) 내의 수신기는 SAW 필터 (230) 를 대신하여 추적 필터 (330) 를 이용하여 단순화될 수도 있다. 도 2 및 도 3 에 도시된 예시적인 설계에 있어서, 추적 필터 (330) 의 이용은 8 개의 SAW 필터, 6 개의 LNA, 하나의 안테나 스위치 모듈, 및 가능하다면 IC 핀 및 패드의 제거를 허용할 수도 있다. 따라서, 추적 필터 (330) 의 이용은 수신기의 비용 및 면적을 크게 감소시킬 수도 있다.
일반적으로, 수신기는 슈퍼-헤테로다인 아키텍처 또는 다이렉트-컨버전 아키텍처로 구현될 수도 있다. 슈퍼-헤테로다인 아키텍처에서, 신호는 다수 스테이지에서 RF 로부터 기저대역으로, 예를 들어, 하나의 스테이지에서 RF 로부터 중간 주파수 (IF) 로, 다음에 다른 스테이지에서 IF 로부터 기저대역으로 주파수-다운컨버팅된다. 제로-IF (ZIF) 로도 지칭되는 다이렉트-컨버전 아키텍처에서, 신호는 하나의 스테이지에서 RF 로부터 직접 기저대역으로 주파수-다운컨버팅된다. 슈퍼-헤테로다인 및 다이렉트-컨버전 아키텍처는 상이한 회로 블록을 이용하고/하거나 상이한 요건을 가질 수도 있다. 추적 필터는 슈퍼-헤테로다인 아키텍처와 다이렉트-컨버전 아키텍처 둘 다에 이용될 수도 있다. 명확화를 위해, 다이렉트-컨버전 아키텍처에 대한 추적 필터의 이용을 후술한다.
도 4 는 다이렉트-컨버전 아키텍처를 구현하는 RF 백-엔드 (350) 의 일부의 예시적인 설계의 블록도를 도시한다. RF 백-엔드 (350) 내에서, 다운컨버터 (352a) 는 LO (local oscillator) 발생기 (354a) 로부터의 제 1 LO 신호와 함께 LNA (332a) 로부터 증폭된 제 1 RF 신호를 수신 및 주파수-다운컨버팅하여, 다운컨버팅된 제 1 신호를 제공한다. 저역통과 필터 (356a) 는 다운컨버팅된 제 1 신호를 필터링하여, 필터링된 제 1 신호를 제공한다. 증폭기 (Amp; 358a) 는 필터링된 제 1 신호를 증폭하여, 제 1 기저대역 신호 POUT 을 제공한다. 유사하게, 믹서 (352b) 는 LO 발생기 (354b) 로부터의 제 2 LO 신호와 함께 LNA (332b) 로부터 증폭된 제 2 RF 신호를 수신 및 주파수-다운컨버팅하여, 다운컨버팅된 제 2 신호를 제공한다. 저역통과 필터 (356b) 는 다운컨버팅된 제 2 신호를 필터링하여, 필터링된 제 2 신호를 제공한다. 증폭기 (358b) 는 필터링된 제 2 신호를 증폭하여, 제 2 기저대역 신호 DOUT 을 제공한다.
도 4 는 특정한 RF 백-엔드 설계를 도시한다. 일반적으로, 수신기에서의 신호의 컨디셔닝은 증폭기, 필터, 믹서 등의 하나 이상의 스테이지에 의해 수행될 수도 있다. 이들 회로 블록은 도 4 에 도시된 구성과 상이하게 배열될 수도 있다. 게다가, 도 4 에 도시되지 않은 다른 회로 블록 (예를 들어, VGA) 은 또한 수신기에서 신호를 컨디셔닝하는데 이용될 수도 있다. 도 4 의 몇몇 회로 블록이 또한 생략될 수도 있다.
도 5 는 추적 필터 (330x) 와 수신 경로 (500) 의 예시적인 설계의 블록도를 도시한다. 수신 경로 (500) 는 1차 또는 다이버시티 안테나에 이용될 수도 있다. 추적 필터 (330x) 는 도 3 및 도 4 의 추적 필터 (330a 및 330b) 각각에 이용될 수도 있다. 도 5 에 도시된 예시적인 설계에서, 추적 필터 (330x) 내의 합산기 (522) 는 추적 필터에 대한 입력 신호 VIN 및 피드백 신호 VFB 를 수신하고, 이 피드백 신호를 입력 신호로부터 감산하여, 제 1 신호 V1 을 제공한다. 입력 신호 VIN 은 도 3 에서 1차 안테나 (302) 로부터 수신된 제 1 RF 신호 및 다이버시티 안테나 (304) 로부터 수신된 제 2 RF 신호에 대응할 수도 있다. LNA (332) 는 제 1 신호 V1 을 증폭하여 제 2 신호 V2 를 제공한다. 다운컨버터 (352) 는 LO 신호 VLO 와 함께 제 2 신호 V2 를 주파수-다운컨버팅하여, 출력 신호 VOUT 을 제공하며, 이는 기저대역 또는 IF 주파수에 있을 수도 있다.
추적 필터 (330x) 내에서, 미분기 (524) 는 출력 신호 VOUT 를 수신 및 미분하여, 제 3 신호 V3 를 제공한다. 업컨버터 (528) 는 LO 신호 VLO _ TF 와 함께 제 3 신호 V3 를 주파수-업컨버팅하여, 제 4 신호 V4 를 제공한다. LO 신호 VLO 와 VLO _ TF 는 동일한 주파수를 가질 수도 있다. 유닛 (530) 은 업컨버터 (528) 로부터 제 4 신호를 수신하여, 피드백 신호 VFB 로서 제 4 신호의 실수 부분을 합산기 (522) 에 제공한다.
추적 필터 (330x) 는 다음과 같이 동작한다. 입력 신호 VIN 은 LNA (332) 에 의해 증폭되고 다운컨버터 (352) 에 의해 주파수-다운컨버팅되어, 출력 신호 VOUT 을 획득한다. 미분기 (524) 는 원하는 신호를 블로킹하는 고역통과 필터의 역할을 하고, 더 높은 주파수 컴포넌트를 전달한다. 더 높은 주파수 컴포넌트는 업컨버터 (528) 에 의해 업컨버팅되고 합산기 (522) 에 의해 입력 신호로부터 감산된다. 따라서, 추적 필터 (330x) 에 의한 대역외 소거량은 미분기 (524) 의 주파수 응답에 의해 결정될 수도 있다.
1차 미분기 (524) 의 경우, 도 5 에 도시된 바와 같이, 주파수 다운컨버전 이후의 추적 필터 (330x) 로부터의 출력 신호는
Figure 112010043914130-pct00001
와 같이 표현될 수도 있으며, 여기서 G 는 LNA (332) 의 이득이고,
k 는 미분기 (524) 의 이득이고,
Figure 112010043914130-pct00002
는 다운컨버전에 이용되는 LO 신호의 주파수이고,
Figure 112010043914130-pct00003
는 RF 에서의 주파수
Figure 112010043914130-pct00004
의 함수로서의 입력 신호이며,
Figure 112010043914130-pct00005
는 다운컨버전 이후의 주파수
Figure 112010043914130-pct00006
의 함수로서의 출력 신호이다.
수학식 (1) 은 출력 신호가 입력 신호를 다운컨버팅하고 저역통과 필터를 적용함으로써 획득될 수도 있다는 것을 표시한다. 저역통과 필터의 전달 함수
Figure 112010043914130-pct00007
는
Figure 112010043914130-pct00008
과 같이 표현될 수도 있다.
수학식 (2) 는 저역통과 필터 응답이 BWLPF = 1/Gk 의 대역폭 및 1/k 의 직류 (DC) 이득을 가진다고 표시한다. 게다가, 저역통과 필터는 다운컨버전 후에 적용되고, 저역통과 필터 대역폭은 원하는 신호 대역폭에 기초하여 설정될 수도 있다. 예를 들어, 저역통과 필터 대역폭은 GSM 에 대해서는 수백 KHz 로 또는 CDMA 에 대해서는 수 MHz 로 설정될 수도 있다. 저역통과 필터의 전달 함수는 업컨버터 (528) 에 의해 RF 로 유효하게 업컨버팅되고, 등가의 대역통과 필터를 관측하는 입력 신호 VIN 을 야기한다. 등가의 저역통과 필터의 응답 및 대역폭은 저역통과 필터의 응답 및 대역폭에 의해 결정된다. 등가의 대역통과 필터의 양호도 (quality factor)
Figure 112010043914130-pct00009
는
Figure 112010043914130-pct00010
과 같이 표현될 수도 있다.
저역통과 필터 대역폭 BWLPF 는 원하는 신호 대역폭에 기초하여 설정될 수도 있으며, 이는 수백 KHz 또는 수 MHz 일 수도 있다. LO 주파수
Figure 112010043914130-pct00011
는 원하는 신호의 중심 주파수에 의해 결정되고, 수백 MHz 또는 수 GHz 일 수도 있다. 따라서, 매우 높은
Figure 112010043914130-pct00012
는 등가의 대역통과 필터에 대해 달성될 수도 있다. 게다가, 높은
Figure 112010043914130-pct00013
는 높은
Figure 112010043914130-pct00014
리액턴스를 나타내는 컴포넌트 (예를 들어, 인덕터) 의 필요 없이, 능동 회로 컴포넌트 (예를 들어, 트랜지스터) 를 이용하여 달성될 수도 있다.
도 5 에 도시된 예시적인 설계에서, 피드백 신호 VFB 는 LNA (332) 이전에 입력 신호 VIN 으로부터 감산된다. 합산기 (522) 로부터의 제 1 신호 V1 은 보다 낮은 대역외 신호 레벨을 가질 수도 있으며, 이는 다운컨버터 (352) 및 LNA (332) 의 선형 요건을 완화할 수도 있다. 피드백 신호는 또한 다운컨버터 (352) 이전에 다른 위치에서 적용될 수도 있다.
도 6 은 추적 필터 (330x) 와 수신 경로 (600) 의 예시적인 설계의 블록도를 도시한다. 수신 경로 (600) 는 1차 또는 다이버시티 안테나에 이용될 수도 있다. 도 6 에 도시된 예시적인 설계에서, 광대역 대역통과 필터 (612) 는 수신된 신호 VRX 를 수신 및 필터링하여, 필터링된 신호를 제공한다. 수신된 신호 VRX 는 도 3 에서 1차 안테나 (302) 로부터 수신된 제 1 RF 신호 또는 다이버시티 안테나 (304) 로부터 수신된 제 2 RF 신호에 대응할 수도 있다. 필터 (612) 는 광대역 주파수 선택도를 제공할 수도 있고, 필터 (612) 의 대역폭은 수십 또는 수백의 MHz 일 수도 있다. 필터 (612) 는 또한 임피던스 매칭을 제공할 수도 있다. 도 5 의 LNA (332) 는 증폭기 (614 및 616) 로 구현될 수도 있다. 증폭기 (614) 는 G1 의 이득으로 필터 (612) 로부터 필터링된 신호를 증폭하여, 추적 필터 (330x) 에 대한 입력 신호 VIN 을 제공한다. 합산기 (522) 는 입력 신호 VIN 에서 피드백 신호 VFB 를 감산하여, 제 1 신호 V1 을 제공한다. 증폭기 (616) 는 G2 의 이득으로 제 1 신호 V1 을 증폭하여, 제 2 신호 V2 를 다운컨버터 (352) 에 제공한다.
도 5 의 LNA (332) 는 각각 증폭기 (614) 의 이득 G1 과 증폭기 (616) 의 이득 G2 사이에서 분할될 수도 있는 G 의 이득을 가질 수도 있다. 증폭기 (614) 는 작은 이득을 제공할 수도 있고, 가능한 큰 대역외 신호 컴포넌트를 핸들링하도록 설계될 수도 있다. 증폭기 (616) 는 나머지 이득을 제공할 수도 있고, 완화된 선형 요건으로 설계될 수도 있다. 합산기 (522) 는 증폭기 (614) 이후에 더욱 쉽게 구현될 수도 있다. 예를 들어, IFB 를 역으로 하고 합산 노드에서 역으로 된 IFB 와 IIN 을 합산함으로써, 유닛 (530) 으로부터의 출력 전류 IFB 는 증폭기 (614) 로부터의 출력 전류 IIN 에서 감산될 수도 있다.
도 7 은 추적 필터 (330y) 와 수신 경로 (700) 의 예시적인 설계의 블록도를 도시한다. 수신 경로 (700) 는 1차 또는 다이버시티 안테나에 이용될 수도 있다. 추적 필터 (330y) 는 도 3 및 도 4 의 추적 필터 (330a 및 330b) 각각에 이용될 수도 있다. 수신 경로 (700) 에서, 광대역 대역통과 필터 (712) 는 수신된 신호 VRX 를 수신 및 필터링하여, 추적 필터 (330y) 에 대한 입력 신호 VIN 을 제공한다.
도 7 에 도시된 예시적인 설계에서, 추적 필터 (330y) 는, 도 5 의 추적 필터 (330x) 에서 합산기 (522), 업컨버터 (528), 및 실수 유닛 (530) 과 유사한 방식으로 커플링된 합산기 (722), 업컨버터 (728), 및 실수 유닛 (730) 을 포함한다. 추적 필터 (330y) 는 고역통과 필터 (724) 및 광대역 저역통과 필터 (726) 를 더 포함한다. 고역통과 필터 (724) 는 다운컨버터 (352) 로부터 출력 신호 VOUT 을 수신 및 필터링하여, 제 3 신호 V3 을 제공한다. 고역통과 필터 (724) 는 원하는 신호를 블로킹하고, 대역외 신호 컴포넌트를 통과시킬 수도 있다. 고역통과 필터 (724) 는 임의의 적절한 대역폭 및 필터 계수, 예를 들어, 1차, 2차, 3차, 또는 그보다 높은 계수를 가질 수도 있다. 더 높은 계수는 후술하는 바와 같이 더 높은 미분 계수로 달성될 수도 있다. 저역통과 필터 (726) 는 제 3 신호 V3 를 수신 및 필터링하여, 필터링된 제 3 신호를 업컨버터 (728) 에 제공한다. 저역통과 필터 (726) 는 넓은 대역폭을 가질 수도 있고, LO 신호의 조화함수뿐만 아니라
Figure 112010043914130-pct00015
컴포넌트를 억제할 수도 있다. 이들 LO 컴포넌트는 피드백 신호와 비교하여 상대적으로 클 수도 있다. 따라서, 이들 LO 컴포넌트를 억제하는 것은 입력 신호의 대역폭 신호 컴포넌트의 감쇠를 개선할 수도 있다.
도 5, 도 6 및 도 7 은 몇몇 예시적인 추적 필터, 및 추적 필터를 통합하는 몇몇 예시적인 수신기 경로 설계를 나타낸다. 추적 필터 및/또는 수신 경로는 성능을 개선할 수도 있는 다른 회로 블록을 포함할 수도 있다. 예를 들어, DC 오프셋 제거 블록은 도 5 에서 미분기 (524) 전후, 도 7 에서 고역통과 필터 (724) 이후, 업컨버터 (528 또는 728) 이전 등에 삽입될 수도 있다. DC 오프셋 제거 블록은 DC 오프셋을 추정 및 제거할 수도 있으며, 이는 성능을 개선할 수도 있다.
도 8 은 추적 필터 (330z) 와 수신 경로 (800) 의 예시적인 설계의 블록도를 도시한다. 수신 경로 (800) 는 1차 또는 다이버시티 안테나에 이용될 수도 있다. 추적 필터 (330z) 는 또한 도 3 및 도 4 의 추적 필터 (330a 및 330b) 각각에 이용될 수도 있다. 추적 필터 (330z) 내에서, 합산기 (822) 는 추적 필터에 대한 입력 신호 VIN 에서 피드백 신호 VFB 를 감산하여, 제 1 신호 V1 을 제공한다. LNA (332) 는 제 1 신호 V1 을 증폭하여, 제 2 신호 V2 를 다운컨버터 (352) 에 제공한다. 다운컨버터 (352) 내에서, 믹서 (852a) 는 코사인 신호
Figure 112010043914130-pct00016
로 제 2 신호 V2 를 다운컨버팅하여, 동위상 출력 신호 IOUT 을 제공한다. 믹서 (852b) 는 사인 신호
Figure 112010043914130-pct00017
로 제 2 신호 V2 를 다운컨버팅하여, 쿼드러처 출력 신호 QOUT 을 제공한다.
추적 필터 (330z) 내에서, 미분기 (824a 및 824b) 는 IOUT 및 QOUT 신호를 미분하여, 각각 I3 및 Q3 를 제공한다. 업컨버터 (828) 내에서, 믹서 (830a) 는 코사인 신호
Figure 112010043914130-pct00018
로 I3 신호를 업컨버팅하고, 믹서 (830b) 는 사인 신호
Figure 112010043914130-pct00019
로 Q3 신호를 업컨버팅한다. 합산기 (832) 는 믹서 (830a 및 830b) 의 출력을 합산하여, 피드백 신호 VFB 를 합산기 (822) 에 제공한다. 업컨버터 (828) 는 I3 및 Q3 로 구성된 복합 제 3 신호와
Figure 112010043914130-pct00020
및
Figure 112010043914130-pct00021
으로 구성된 복합 LO 신호를 승산하여, 결과적인 곱의 실수 부분을 제공한다.
LO 발생기 (354) 는
Figure 112010043914130-pct00022
의 원하는 LO 주파수에서 코사인 및 사인 신호를 발생시킨다. 버퍼 (854a 및 854b) 는 LO 발생기 (354) 로부터 코사인 및 사인 신호를 버퍼링하여, 버퍼링된 코사인 및 사인 신호를 각각 믹서 (852a 및 852b) 에 제공한다. 버퍼 (856a 및 856b) 는 LO 발생기 (354) 로부터의 코사인 및 사인 신호를 버퍼링하여, 버퍼링된 코사인 및 사인 신호를 각각 믹서 (830a 및 830b) 에 제공한다. 따라서, 다운컨버전에 이용되는 복합 LO 신호는 업컨버전에 이용되는 복합 LO 신호와 동일한 주파수를 가진다.
믹서 (830a, 830b, 852a 및 852b) 는 당업계에 알려진 다양한 설계로, 예를 들어, 길버트 승산기로 구현될 수도 있다.
Figure 112010043914130-pct00023
잡음을 감소시키기 위해, 믹서 (830a 및 830b) 는 수동 믹서, 예를 들어, 스위치 FET (field effect transistor) 로 구현될 수도 있다.
추적 필터는 안정된 동작을 보장하도록 설계될 수도 있다. 이는 최고 높은 동작 주파수에 대한 충분한 폐-루프 위상 마진을 보장함으로써 달성될 수도 있다. 안정된 동작을 보장하기 위해, 필요에 따라 추적 필터 내의 적절한 위치에 지연 유닛이 삽입될 수도 있다. 예를 들어, 믹서 (830a 및 830b) 에 제공된 코사인 및 사인 신호의 위상 또는 지연을 조절하기 위해 버퍼 (856a 및 856b) 이전 또는 이후에 지연 유닛이 삽입될 수도 있다.
도 9 는 도 5 의 미분기 (524), 도 7 의 고역통과 필터 (724), 및 도 8 의 각각의 미분기 (824a 및 824b) 에 이용될 수도 있는 미분기 (900) 의 예시적인 설계의 블록도를 도시한다. 미분기 (900) 내에서, 다운컨버터로부터의 출력 신호 VOUT 은 미분기 (912a 내지 912n) 에 제공된다. 미분기 (912a) 는 1차 미분기, 미분기 (912b) 는 2차 미분기 등이며, 미분기 (912n) 는 n차 미분기인데, 여기서 n 은 임의의 정수 값 1 또는 그 이상일 수도 있다. 미분기 (912a 내지 912n) 의 출력은 각각 k1 내지 kn 의 계수 인자로 승산기 (914a 내지 914n) 에 의해 스케일링된다. 합산기 (916) 는 승산기 (914a 내지 914n) 의 출력을 합산하여, 제 3 신호 V3 를 제공한다. 일반적으로, 미분기 (900) 는 임의의 차수의 임의의 수의 미분기를 구현할 수도 있다.
도 10 은 추적 필터로 신호를 프로세싱하는 프로세스 (1000) 의 예시적인 설계를 도시한다. 입력 신호로부터 피드백 신호를 감산하여, 제 1 신호를 획득할 수도 있다 (블록 1012). (예를 들어, LNA 로) 제 1 신호를 증폭하여, 제 2 신호를 획득할 수도 있다 (블록 1014). 제 2 신호를 다운컨버팅하여 출력 신호를 획득할 수도 있다 (블록 1016). 출력 신호를 필터링 (예를 들어, 미분) 하여, 제 3 신호를 획득할 수도 있다 (블록 1018). 제 3 신호를 업컨버팅하여 제 4 신호를 획득할 수도 있다 (블록 1020). 제 1 LO 신호에 기초하여 제 2 신호를 다운컨버팅할 수도 있고, 제 1 LO 신호와 동일한 주파수를 갖는 제 2 LO 신호에 기초하여 제 3 신호를 업컨버팅할 수도 있다. 제 4 신호에 기초하여 피드백 신호를 유도할 수도 있다 (블록 1022).
블록 1018 에 있어서, 필터링은 출력 신호를 미분하고, 출력 신호를 고역통과-필터링 등을 함으로써 달성될 수도 있다. 블록 1018 에서의 필터링은 원하는 신호가 수신되는 것을 차단하고 대역외 신호 컴포넌트를 통과시킬 수도 있다. 제 3 신호는 또한 다운컨버전 및 업컨버전에 이용된 LO 신호로 인해 스퓨리어스 (spurious) 컴포넌트를 제거하기 위해 저역통과-필터링될 수도 있다.
입력 신호는, 예를 들어, 도 5 및 도 7 에 도시된 바와 같이 안테나로부터일 수도 있다. 입력 신호는 또한, 예를 들어, 도 6 및 도 8 에 도시된 바와 같이 안테나로부터 수신된 신호를 증폭 및/또는 대역통과 필터링함으로써 획득될 수도 있다. 추적 필터는 GSM 및/또는 다른 시스템에서 다중 주파수 대역에 대한 입력 신호를 필터링하는데 이용될 수도 있다. 추적 필터는 또한 1차 안테나 또는 다이버시티 안테나로부터의 신호를 필터링할 수도 있다.
일반적으로, 장치는 추적 필터, LNA, 및 다운컨버터를 포함할 수도 있다. 추적 필터는 합산기, 필터, 및 업컨버터를 포함할 수도 있다. 합산기는 입력 신호에서 피드백 신호를 감산하여, 제 1 신호를 제공할 수도 있다. LNA 는 제 1 신호를 증폭하여, 제 2 신호를 제공할 수도 있다. 다운컨버터는 제 2 신호를 주파수-다운컨버팅하여, 출력 신호를 제공할 수도 있다. 필터는 출력 신호를 필터링 (예를 들어, 미분) 하여, 제 3 신호를 제공할 수도 있다. 필터는 원하는 신호가 수신되는 것을 차단하고, 대역외 신호 컴포넌트를 통과시킬 수도 있다. 업컨버터는 제 3 신호를 주파수-업컨버팅하여, 제 4 신호를 제공할 수도 있는데, 이로부터 피드백 신호가 유도된다. 주파수-다운컨버전은 제 1 LO 신호에 기초할 수도 있고, 주파수-업컨버전은 제 1 LO 신호와 동일한 주파수를 갖는 제 2 LO 신호에 기초할 수도 있다. 추적 필터는 원하는 신호의 주파수에 기초하여 결정될 수도 있는 가변 중심 주파수 및 등가의 대역폭 필터 응답을 가질 수도 있다.
본 명세서에서 설명된 추적 필터는, 상이한 성능 요건을 가질 수도 있는 다양한 시스템에 이용될 수도 있다. GSM 의 경우, 수신기는 대략적으로 -112 dBm 에서 원하는 신호를 수신하는 동안에 0 dBm 의 전력 레벨로 대역외 블로커를 핸들링할 수 있어야만 한다. 추적 필터는 LNA 이전에 블로커를 충분히 감쇠가능할 수도 있는데, 이후 LNA 및 후속 회로의 선형 요건을 완화하고 이들 회로 블록이 더 적은 전력으로 동작되게 할 수도 있다.
CDMA 1차 안테나의 경우, 수신기는 무선 디바이스 내의 송신기에 의해 발생된 송신 RF 신호를 충분히 감쇠할 수 있어야 한다. 도 3 을 다시 참조하면, PA (348) 로부터의 송신 CDMA 신호는 듀플렉서 (340) 및 모듈 (322) 을 통해 1차 안테나 (302) 로 라우팅되고, 1차 안테나에서 +23 dBm 만큼 높을 수도 있다. 모듈 (322) 은 또한 1차 안테나 (302) 로부터 수신된 RF 신호를 추적 필터 (330a) 로 라우팅한다. 송신 CDMA 신호는 TX 입력으로부터 RX 입력까지 모듈 (322) 을 통해 리크 (leak) 될 수도 있다. 추적 필터 (330a) 는 송신 CDMA 신호 리크를 충분히 감쇠가능할 수도 있는데, 이후 LNA (332a) 및 후속 회로의 선형 요건을 완화할 수도 있다.
CDMA 2차 안테나 및 GPS 의 경우, 수신기는 송신기에 의해 발생된 송신 RF 신호를 충분히 감쇠할 수 있어야 한다. 1차 안테나와 2차 안테나 사이의 격리는 10 내지 15 dB 일 수도 있고, 수신기는 2차 안테나에서 -5 내지 0 dBm 의 송신 RF 신호 컴포넌트를 핸들링할 수 있어야 한다. 추적 필터 (330b) 는 송신 RF 신호 컴포넌트를 충분히 감쇠가능할 수도 있는데, 이후 LNA (332b) 및 후속 회로의 선형 요건을 완화할 수도 있다.
본 명세서에서 설명된 추적 필터는 IC, RFIC, 혼합 신호 IC, ASIC, 인쇄 회로 기판 (PCB), 전자 디바이스 등 상에서 구현될 수도 있다. 추적 필터는 또한 상보형 MOS (CMOS), N-채널 MOS (N-MOS), P-채널 MOS (P-MOS), BJT (bipolar junction transistor), 양극성 CMOS (BiCMOS), 실리콘 게르마늄 (SiGe), 갈륨 비소 (GaAs) 등과 같은 다양한 IC 프로세스 기술로 제조될 수도 있다.
본 명세서에서 설명된 추적 필터를 구현하는 장치는 자립형 디바이스일 수도 있거나 대형 디바이스의 일부일 수도 있다. 디바이스는 (ⅰ) 자립형 IC, (ⅱ) 데이터 및/또는 명령을 저장하는 메모리 IC 를 포함할 수도 있는 하나 이상의 IC 의 세트, (ⅲ) RF 수신기 (RFR) 또는 RF 송신기/수신기 (RTR) 와 같은 RFIC, (ⅳ) 이동국 모뎀 (MSM) 과 같은 ASIC, (ⅴ) 다른 디바이스 내에 임베딩될 수도 있는 모듈, (ⅵ) 수신기, 셀룰러 폰, 무선 디바이스, 핸드셋, 또는 이동 유닛, (ⅶ) 등일 수도 있다.
본 개시물의 이전의 설명은 당업자가 본 개시물을 제조 또는 이용할 수 있게 제공된다. 본 개시물의 다양한 변경은 당업자에게는 매우 명백할 것이고, 본 명세서에서 정의된 일반 원리는 본 개시물의 범위를 벗어나지 않고 다른 변형물에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 개시물은 본 명세서에서 설명된 설계 및 실시예에 제한되는 것은 아니며, 본 명세서에서 개시된 신규 특징 및 원리에 일관된 최광의 범위에 따르는 것으로 의도된다.

Claims (25)

  1. 입력 신호 및 피드백 신호를 수신하여 제 1 신호를 제공하는 합산기;
    상기 제 1 신호에 기초하여 유도된 제 2 신호를 주파수-다운컨버팅하여 출력 신호를 제공하는 다운컨버터;
    상기 출력 신호를 필터링하여 제 3 신호를 제공하는 필터;
    상기 제 3 신호를 필터링하여 필터링된 제 3 신호를 제공하는 저역통과 필터; 및
    상기 필터링된 제 3 신호를 주파수-업컨버팅하여 제 4 신호를 제공하는 업컨버터를 포함하며,
    상기 제 4 신호로부터 상기 피드백 신호가 유도되고,
    상기 저역통과 필터는 상기 다운컨버터 및 상기 업컨버터에 대해 LO(local oscillator) 신호로 인한 컴포넌트를 제거하는, 통신용 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 신호를 증폭하여 상기 제 2 신호를 제공하는 저잡음 증폭기 (LNA) 를 더 포함하는, 통신용 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    안테나로부터 수신된 신호를 증폭하여 상기 입력 신호를 제공하는 제 1 증폭기; 및
    상기 제 1 신호를 증폭하여 상기 제 2 신호를 제공하는 제 2 증폭기를 더 포함하는, 통신용 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 합산기는 상기 입력 신호에 대한 제 2 전류에서 상기 피드백 신호에 대한 제 1 전류를 감산하는 합산 노드를 포함하는, 통신용 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    안테나로부터 수신된 신호를 필터링하여 상기 입력 신호를 제공하는 대역통과 필터를 더 포함하는, 통신용 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력 신호는 특정 주파수의 신호를 포함하고,
    상기 다운컨버터는 상기 특정 주파수에서 기저대역으로 상기 특정 주파수의 신호를 주파수-다운컨버팅하는, 통신용 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 다운컨버터는 제 1 LO (local oscillator) 신호에 기초하여 상기 제 2 신호를 주파수-다운컨버팅하고,
    상기 업컨버터는 상기 제 1 LO 신호와 동일한 주파수를 갖는 제 2 LO 신호에 기초하여 상기 제 3 신호를 주파수-업컨버팅하는, 통신용 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터는 특정 주파수의 신호가 수신되는 것을 차단하고 대역외 신호 컴포넌트를 통과시키는, 통신용 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터는 미분기를 포함하는, 통신용 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터는 상이한 차수의 다수의 미분기를 포함하는, 통신용 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터는 고역통과 필터를 포함하는, 통신용 장치.
  12. 삭제
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 합산기, 상기 필터, 상기 저역통과 필터 및 상기 업컨버터는 GSM (Global System for Mobile Communications) 의 다중 주파수 대역에 대해 수신된 신호를 필터링하는 추적 필터를 형성하는, 통신용 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 합산기, 상기 필터, 상기 저역통과 필터 및 상기 업컨버터는 다이버시티 안테나로부터 수신된 신호를 필터링하는 추적 필터를 형성하는, 통신용 장치.
  15. 입력 신호 및 피드백 신호를 수신하여 제 1 신호를 제공하는 합산기;
    상기 제 1 신호에 기초하여 유도된 제 2 신호를 주파수-다운컨버팅하여 출력 신호를 제공하는 다운컨버터;
    상기 출력 신호를 필터링하여 제 3 신호를 제공하는 필터;
    상기 제 3 신호를 필터링하여 필터링된 제 3 신호를 제공하는 저역통과 필터; 및
    상기 필터링된 제 3 신호를 주파수-업컨버팅하여 제 4 신호를 제공하는 업컨버터를 포함하며,
    상기 제 4 신호로부터 상기 피드백 신호가 유도되고,
    상기 저역통과 필터는 상기 다운컨버터 및 상기 업컨버터에 대해 LO(local oscillator) 신호로 인한 컴포넌트를 제거하는, 집적 회로.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 신호를 증폭하여 상기 제 2 신호를 제공하는 저잡음 증폭기 (LNA) 를 더 포함하는, 집적 회로.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 필터는 미분기를 포함하는, 집적 회로.
  18. 입력 신호를 필터링하여 제 1 신호를 제공하는 추적 필터;
    상기 제 1 신호를 증폭하여 제 2 신호를 제공하는 증폭기; 및
    상기 제 2 신호를 주파수-다운컨버팅하여 출력 신호를 제공하는 다운컨버터를 포함하며,
    상기 추적 필터는 상기 출력 신호에 기초하여 상기 입력 신호를 필터링하고,
    상기 추적 필터는,
    상기 입력 신호 및 피드백 신호를 수신하여 상기 제 1 신호를 제공하는 합산기;
    상기 출력 신호를 필터링하여 제 3 신호를 제공하는 필터;
    상기 제 3 신호를 필터링하여 필터링된 제 3 신호를 제공하는 저역통과 필터; 및
    상기 필터링된 제 3 신호를 주파수-업컨버팅하여 제 4 신호를 제공하는 업컨버터를 포함하며,
    상기 제 4 신호로부터 상기 피드백 신호가 유도되고,
    상기 저역통과 필터는 상기 다운컨버터 및 상기 업컨버터에 대해 LO(local oscillator) 신호로 인한 컴포넌트를 제거하는, 통신용 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 추적 필터는 수신되는 신호의 주파수에 기초하여 결정된 가변 중심 주파수를 갖는, 통신용 장치.
  20. 입력 신호를 프로세싱하는 방법으로서,
    상기 입력 신호에서 피드백 신호를 감산하여 제 1 신호를 획득하는 단계;
    상기 제 1 신호에 기초하여 유도된 제 2 신호를 다운컨버팅하여 출력 신호를 획득하는 단계;
    상기 출력 신호를 필터링하여 제 3 신호를 획득하는 단계;
    상기 제 3 신호를 저역통과 필터링하여 필터링된 제 3 신호를 획득하는 단계;
    상기 필터링된 제 3 신호를 업컨버팅하여 제 4 신호를 획득하는 단계; 및
    상기 제 4 신호에 기초하여 상기 피드백 신호를 유도하는 단계를 포함하고,
    상기 제 3 신호를 저역통과 필터링하는 단계는 상기 다운컨버팅 및 상기 업컨버팅에 대해 (local oscillator) 신호로 인한 컴포넌트를 제거하는, 입력 신호의 프로세싱 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 출력 신호의 필터링은 상기 출력 신호를 미분하여 상기 제 3 신호를 획득하는 단계를 포함하는, 입력 신호의 프로세싱 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 신호를 증폭하여 상기 제 2 신호를 획득하는 단계를 더 포함하는, 입력 신호의 프로세싱 방법.
  23. 입력 신호에서 피드백 신호를 감산하여 제 1 신호를 획득하는 수단;
    상기 제 1 신호에 기초하여 유도된 제 2 신호를 다운컨버팅하여 출력 신호를 획득하는 수단;
    상기 출력 신호를 필터링하여 제 3 신호를 획득하는 수단;
    상기 제 3 신호를 저역통과 필터링하여 필터링된 제 3 신호를 획득하는 수단;
    상기 필터링된 제 3 신호를 업컨버팅하여 제 4 신호를 획득하는 수단; 및
    상기 제 4 신호에 기초하여 상기 피드백 신호를 유도하는 수단을 포함하고,
    상기 제 3 신호를 저역통과 필터링하는 수단은 상기 다운컨버팅 및 상기 업컨버팅에 대해 (local oscillator) 신호로 인한 컴포넌트를 제거하는,통신용 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 출력 신호를 필터링하는 수단은 상기 출력 신호를 미분하여 상기 제 3 신호를 획득하는 수단을 포함하는, 통신용 장치.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 1 신호를 증폭하여 상기 제 2 신호를 획득하는 수단을 더 포함하는, 통신용 장치.
KR1020107015049A 2007-12-12 2008-12-11 수신기용 추적 필터 KR101146165B1 (ko)

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