KR101267690B1 - 다대역 무선 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 통신 단말기에서 여러 대역을 수용하도록 구성된 무선 모듈에 관한 것이다. 무선 모듈은 안테나에 접속 가능한 안테나 포트(2), 및 송수신기(1)의 전송부에 접속 가능한 입력 포트를 구비한 전력 증폭기 모듈(1); 송수신기의 수신부 및 안테나 포트에 접속 가능한 수신 전단 모듈(8)을 포함하는데, 상기 전력 증폭기 모듈 및 상기 전단 모듈은 상기 안테나 포트를 통해 다수의 주파수 및/또는 변조 대역을 커버할 수 있다.
안테나 포트, 전력 증폭기 모듈, 수신 전단 모듈

Description

다대역 무선 모듈{MULTIBAND RADIO MODULE}
본 발명은 전기 통신 단말기에서 여러 대역을 수용하도록 구성된 무선 모듈에 관한 것이다.
이동 전화기와 같은 전기 통신 단말기는 종종 하나 이상의 주파수 대역에서 통신할 수 있고, 또한 WCDMA 및 GSM과 같은 여러 전송 방법을 사용할 수 있는 무선 인터페이스가 제공된다. EDGE(Enhanced Data rates for Global Evolution)는 384kbps에 이르는 데이터 전송을 제공하는 GSM 및 TDMA 디지털 셀룰러 전화 시스템이다. WCDMA 및 EDGE 둘 다에 의해서 높은 데이터 레이트를 지원하는 WEDGE를 위한 기존 솔루션에서, 단지 몇몇 대역이 여러 대역들, 기존 PA-전력 증폭기 솔루션, 공간 및 비용 사이에서 매우 복잡한 스위칭으로 인해 사용될 수 있다.
본 발명은 단지 하나의 안테나 포트를 갖는 무선 모듈, 및 RF 스위치에 의해 모든 네 개의 GSM 대역 및 여덟 개의 WCDMA 대역을 지원하는 다대역 디자인의 구현을 해결한다. 솔루션은 최소한의 것이며, 또한 공간 제약 없는 전화기에서 특정한 PA 솔루션(다대역 GSM, EDGE; 동일한 PA 모듈에서 WCDMA) 및 RF 스위치에 의해서 (동시적이지는 않게) TDMA 및 CDMA 모드 둘 다에서 수신 RX 및 전송 TX의 가능성을 제공한다.
제 1 양상에서, 본 발명은 다대역 무선 모듈을 포함하는데, 이는:
송수신기의 전송부에 접속 가능한 입력 포트 및 안테나에 접속 가능한 안테나 포트가 구비된 전력 증폭기 모듈;
송수신기의 수신부 및 안테나 포트에 연결 가능한 전단 모듈을 포함하는데, 상기 전력 증폭기 모듈 및 상기 전단 모듈은 상기 안테나 포트를 통해 다수의 주파수 대역을 커버할 수 있다.
일 실시예에서, 전력 증폭기 모듈은 저주파수 및 고주파수 각각에 대한 필터 및 전력 증폭기가 구비된 적어도 두 개의 전송 브랜치를 포함한다.
바람직하게는, 전력 증폭기 모듈의 입력부는 어떤 대역이 송수신기로부터 전송되는지 제어하는 다수의 필터 및 스위치 수단을 포함한다.
일 실시예에서, 전단 모듈은 저주파수 및 고주파수 각각에 대한 필터가 구비된 적어도 두 개의 브랜치를 포함한다.
바람직하게는, 전단 모듈은 어떤 대역이 송수신기에 전송되는지 제어하는 다수의 필터 및 스위치 수단을 포함한다.
제 2 양상에서, 본 발명은 전기 통신 장치를 제공하는데, 이는:
송수신기의 전송부에 접속 가능한 입력 포트 및 안테나에 접속 가능한 안테나 포트가 구비된 전력 증폭기 모듈;
송수신기의 수신부 및 안테나 포트에 접속 가능한 전단 모듈을 포함하는데, 상기 전력 증폭기 모듈 및 상기 전단 모듈은 상기 안테나 포트를 통해 다수의 주파수 대역을 커버할 수 있다.
장치는 휴대 전화기, 페이저, 통신기, 스마트폰, 또는 전자 오거나이저 또는 PC 카드일 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 후술될 것이다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 다대역 무선 모듈의 개략도.
본 발명은 휴대 전화기, 페이저, 통신기, 스마트폰 또는 전자 오거나이저와 같은 전기 통신 단말기에 적합한 무선 모듈에 관하여 설명될 것이다. 본 발명은 또한 "PCMCIA 카드", 즉, (Personal Computer Memory Card International Association, San Jose, CA에 의해 표준화된) 휴대용 컴퓨터에 무선 송수신기를 부착하는데 사용되는 PC 카드에 통합될 수 있다. 이러한 규정은 본 발명에 관한 구성 요소에 초점이 맞춰질 것이지만, 다른 구성 요소가 전형적일 수 있다.
일 실시예는 네 개의 GSM(GPRS 및 EDGE 둘 다) 및 여덟 개의 WCDMA 대역을 제공하기 위한 최소한의 솔루션을 포함한다.
25.101 UTRAN FDD에서 WCDMA에 의해 규정된 대역이 아래에 제공된다:
Figure 112008055928911-pct00001
UL=업링크
DL=다운링크
UE=사용자 장비
여덟 개의 이러한 대역에 네 개의 GSM 대역을 더하는 것을 커버하기 위해서, 무선 모듈은 일반적으로 높은 등급의 디자인, 높은 비용 및 많은 에어리어를 필요로 할 것이다. 오늘날 사용되는 여러 디자인은 각각의 또는 단지 두 개의 이러한 열두 개의 대역에 대해 듀플렉서 및 전력 증폭기(PA:s)를 사용한다. 종래 스위치는 더욱 복잡해진다.
제안된 솔루션은 에어리어를 최소화하고, 비용을 감소시키며 동일한 무선 주파수(RF) 모듈과 거의 모든 대역 결합을 사용하는 가능성을 제공한다.
솔루션은 EDGE/WCDMA 표준뿐만 아니라 GPRS(General Packet Radio Service) 을 커버할 수 있는 전력 증폭기(저대역 및 고대역 둘 다)에 기초한다. 바람직하게는 선형 및 포화 모드 둘 다에서 동일한 PA의 GSMK/8PSK/QPSK/16QAM 변조를 사용하여 신호를 증폭시킬 수 있는 소위 멀티모드 PA가 사용된다. 이러한 유형의 전력 증폭기가 시장에 존재한다.
도면을 참조하여 후술되는 바와 같이 PA 모듈에서 이러한 PA:s를 가질 수 있는 가능성이 있다.
다대역 무선 모듈의 실시예는 도1에 도시된다.
무선 모듈은 EDGE, WCDMA 및 GSMK 변조와 함께 신호를 전송하고 수신할 수 있는 송수신기(11)와 공동 동작하도록 구성된다. 송수신기는 각각의 다수의 LNA(Low Noise Amplifier) 포트에서 수신된 GSMK/8PSK/QPSK/16QAM 변조를 복조할 수 있어야만 한다.
송수신기(11)는 안테나에 접속을 위해 안테나 포트(2)(ANT)가 구비된 전력 증폭기 모듈(1)(PAM)에 접속된다. 듀플렉서(3)는 두 개의 브랜치로 고대역(WCDMA 1,2,3,4,7,9, 블루투스, WLAN 등뿐만 아니라 DCS 1800 및 PCS 1900)으로부터 저 대역(WCDMA 5,6,8 및 GSM 900 및 850)을 분리시키는데 사용된다.
이러한 듀플렉서는 고조파 및 가상 방출을 최소화시킬 실제 높은 절연 및 약 0.3dB 삽입 손실을 적절히 가진다.
안테나 포트(2) 이후에, 두 개의 브랜치는 두 개의 듀플렉서(4a,4b)에 의해 상술된 바와 같이 고대역 및 저대역을 위한 수신측(RX) 및 전송측(TX)으로 분리된다. 이러한 두 개의 듀플렉서를 위해 설정된 요구 조건은 높지 않다. 로우 듀플렉 서(4a)는 TX 저대역(824-915 MHz), 및 TX 및 RX 사이에서 매우 높지 않은 절연 및 삽입 손실(최대 0.5dB로 추정)을 갖는 RX 저대역(869-960MHx)을 커버한다. 동일한 요구 조건은 TX 고대역(1710-1980)MHz 및 RX 대역(1805-2180)MHz을 커버해야만 하는 고대역 듀플렉서(4b)에 적용된다.
추정된 TX 삽입 손실은 모든 TX 모드에서 모든 GSM/EDGE 및 WCDMA에 대해 최대 약 1dB 일 것이다.
안테나 포트(2)로부터 수신 브랜치는 WCDMA 5&6/GSM 850 및 WCDMA 8/GSM 900 사이에서 RX 저대역 브랜치에 대해서, 및, WCDMA 3&9/DCS 1800; WCDMA 2/PCS 및 WCDMA 4 및 1(상기 정의된 WCDMA 대역) 사이에서 RX 고대역 브랜치에 대해서, 스위칭 가능성을 허용할 각각의 브랜치를 위한 필터(10) 및 스위치(9a,9b)를 갖는 전단 모듈(FEM)(8)에 접속된다. 그러므로 도시된 실시예에서, 브랜치 상에서 수신 신호는 열두 개의 주파수/변조 대역을 수용하는 스위치(9a,9b)에 의해 다섯 개의 주파수 그룹으로 분리된다.
또한, (여러 주파수/변조 대역 조합을 위한 LNA 입력과 같은) 더 낮은 잡음 증폭기(LNA) 입력을 갖는 송수신기를 위한 더 높은 등급의 스위치를 사용할 가능성이 있다.
RX 스위치(9a,9b)는 블로킹 요구 조건을 충족시키기 위해서 낮은 삽입 손실(전형적으로 0.5dB) 및 낮은 상호 변조 왜곡(IMD)-이하-100 dBm을 갖는 것이 바람직하다.
RX 저대역을 위한 스위치(9a)(스위치3)는 단일 극성, 두 개의 작업 처리 량(SP2T)이며, RX 고대역을 위한 스위치(9b)(스위치4)는 단일 극성, 세 개의 작업 처리량(SP3T)이고, 이는 세 개의 제어 신호가 두 개의 스위치(9a,9b)에 필요로 된다는 것을 의미한다.
제어 신호는 기저대 프로세서에 의해 스위치될 수 있다. 예를 들어, GSM/EDGE(TDMA) 또는 WCDMA TDD(시분할 듀플렉스)가 사용된다면, 시스템은 동시에 전송 및 수신을 행하지 않을 것이고, 스위치는 제어 신호에 의한 수신 및 전송 전에 열리고 닫히는 반면, WCDMA 모드(CDMA-FDD(주파수 분할 듀플렉스)에서, 전송 및 수신은 동시에 행해지며, 스위치는 (각각의 WCDMA 대역에 관하여)바람직한 RX 및 TX 경로가 열리도록 할 것이다. 설명된 시스템은 또한 압축 해제 모드뿐만 아니라 WCDMA 압축 모드 둘 다를 처리할 수 있다. 압축 모드는 이동 전화기가 GSM 모드로 가며, 다른 기지국으로부터 정보를 판독하거나 로밍 동안 다른 WCDMA 주파수를 탐색하도록 할 것이다. 압축 해제 모드에서, WCDMA의 동작은 연속적이다.
RX 스위치(9a,9b) 이후에, 디자인은 대역에서 낮은 파동 및 대역을 벗어난 높은 감쇠를 획득하기 위해 대역 통과 필터(10)(예컨대, 표면 탄성파(SAW); 벌크 탄성파(BAW) 또는 필름 벌크 탄성 공진기(FBAR))를 사용한다. 대역 통과 필터(10)는 송수신기의 수신부의 송수신기(1)의 입력, 바람직하게는 LNA 입력에 라인(13)을 통해 접속된다.
저대역 및 고대역 기대되는 삽입 손실 및 LNA 입력은 최대 4dB일 것이다.
송수신기(11)의 전송부로부터 전송 TX 브랜치는 두 개의 스위치: 저대역(스위치1)을 위한 하나의 스위치(7a) 및 고대역(스위치2)을 위한 하나의 스위치(7b)에 전력 증폭기 모듈(1)의 입력 포트에서 라인(12) 내에서 버퍼(도시되지 않음)를 통해 출력된다.
송수신기는 상기 한정된 바와 같은 모든 저대역 TX(WCDMA 5,6&8) + GSM 850/GSM900을 위한 하나의 버퍼 및 (WCDMA 1,2,3,4,9) 및 DCS 1800 및 PCS 1900을 위한 다른 TX 버퍼를 커버하는 광대역 TX 버퍼를 사용할 수 있다.
스위치(7a,7b)는 WCDMA 둘 다를 처리할 수 있거나, GMSK 및 8PSK 또는 WCDMA와 같은 TDD(시분할 듀플렉스) 변조를 위해 스위치될 수 있다.
스위치(7a,7b)(1,2)는 낮은 삽입 손실(최대 0.6dB)을 갖는 RF 스위치 유형(CMOS, PIN 다이오드, GaAs, 등)이 바람직하다.
TX 저대역을 위한 스위치(7a)(스위치1)는 단일 극성, 두 개의 작업 처리량(SP2T)이며, TX 고대역을 위한 스위치(7b)(스위치2)는 단일 극성, 세 개의 작업 처리량(SP3T)이고, 이는 세 개의 제어 신호가 두 개의 스위치(7a,7b)에 필요로 된다는 것을 의미한다. 도시된 실시예에서, 라인(12) 상에서 전송 신호는 열두 개의 주파수/변조 대역을 수용하는 스위치(7a,7b)에 의해 다섯 개의 주파수 그룹으로 나뉜다.
스위치(7a,7b) 다음은 두 개의 대역 통과 필터 및 세 개의 대역 통과 필터(예컨대, SAW;BAW;또는FBAR 필터) 각각을 갖는 두 개의 필터 뱅크(하나의 출력, 더 많은 입력)(5a,5b)이다.
스위치(7a)의 뒤에 잇는 저대역 TX를 위한 필터 뱅크(5a)는 하나의 대역 통과 필터에서 DSC1800/WCDMA3,4 및 다른 대역 통과 필터에서 WCDMA2/PCS1900을 커버 할 것이고, 마지막 대역 통과 필터는 WCDMA1를 커버할 것이다.
바람직하게, 필터 뱅크(5a,5b)는 대역에 걸쳐 낮은 파장 및 대역을 벗어나서 큰 감쇠를 갖는다. 삽입 손실은 주요 인자이며, 매우 높을 수 있다.
필터 뱅크(5a,5b) 다음은 개별적인 전력 증폭기(PA1,PA2)이다. TX 저대역 전력 증폭기(PA1)는 상기 한정된 바와 같은 (WCDMA5,6&8)+GSM850/GSM900을 위한 것이고, 전력 증폭기(PA2)는 TX 고대역(WCDMA1,2,3,4,9) 및 DSC1800/PCS1900을 위한 것이다.
시장에서 기존 전력 증폭기는 EDGE/GMSK 및 WCDMA 표준 둘 다를 수용할 수 있다.
전력 증폭기와 함께 스위치 및 필터 뱅크는 전력 제어를 또한 포함할 수 있는 PA 모듈 솔루션으로서 행해질 수 있다.
제어 유닛(14)(예를 들어, 무선 전화기 프로세서)는 제어 신호를 전송함으로써 스위치(7a,7b,9a,9b)를 제어한다. 특정한 주파수/변조 대역은 희망하는 전기 통신 오퍼레이터를 선택하는 동안 사용자에 의해 선택될 수 있거나, 핸드오버 절차 동안 또는 접속을 설정할 때 네트워크로부터 수신된 제어 정보에 기초하여 제어 유닛의 소프트웨어에 의해 자동으로 설정될 수 있다.
이러한 솔루션은 오늘날 사용되는 것과 동일한 방법으로 스위칭을 사용하지 않으며, 복잡한 등급의 열두 개 대역 전화기 솔루션을 감소시킨다. 종래기술과 같은 안테나 포트에서 스위칭 대신, 본 발명에서 모드는 GSM TDD 및 WCDMA의 수신 및 전송을 설정하는 송수신기에 근접하게 스위치된다. 단지 하나의 안테나 포트가 필 요로 되는 이러한 결과는 안테나 스위치의 복잡성을 감소시킨다.
도면 및 명세서에는, 본 발명의 실시예가 설명되며, 특정한 용어가 사용될지라도, 이는 일반적이며 제한적인 목적이 아닌, 설명의 목적으로 사용된 것이다. 예를 들어, 여러 대역, 특정한 무선 주파수 및 변조 방법이 변경될 수 있다. 본 발명은 하드웨어 및 소프트웨어의 적절한 조합에 의해 구현될 수 있다. 본 발명의 범위는 다음의 청구항에서 설명된다.

Claims (7)

  1. 다대역 무선 모듈에 있어서,
    안테나 포트 및 입력 포트를 가진 전력 증폭기 모듈로서, 상기 안테나 포트는 안테나에 접속 가능하고, 상기 입력 포트는 송수신기의 전송부에 접속 가능하며, 상기 전력 증폭기 모듈은 저주파수 대역을 위한 제1 브랜치 및 고주파수 대역을 위한 제2 브랜치를 포함하며, 각각의 브랜치는 각각의 브랜치를 수신 브랜치 및 전송 브랜치로 분리하도록 배치된 듀플렉서, 상기 브랜치의 주파수 대역을 위한 전력 증폭기, 및 각각의 브랜치에서 대역을 위한 스위치에 접속 가능한 필터 뱅크를 포함하는, 상기 전력 증폭기 모듈; 및
    상기 전력 증폭기 모듈의 제1 및 제2 브랜치를 통해 수신기의 수신부 및 안테나 포트에 접속 가능한 수신 전단 모듈을 포함하는데,
    상기 전력 증폭기 모듈 및 상기 전단 모듈은 상기 안테나 포트를 통해 다수의 주파수 및 변조 대역을 커버할 수 있는, 다대역 무선 모듈.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전단 모듈은 전력 증폭기 모듈의 제1 브랜치에 접속 가능한 저주파수 대역을 위한 제1 브랜치, 및 전력 증폭기 모듈의 제2 브랜치에 접속 가능한 고주파수 대역을 위한 제2 브랜치를 포함하는데, 각각의 브랜치는 저/고 주파수 대역 내에서 다수의 대역 사이에서 스위치하기 위해 스위치를 포함하는 다대역 무선 모듈.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 따른 무선 모듈을 포함하는 전기 통신 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 장치는 휴대용 전화기, 페이저, 통신기, 스마트 폰, 또는 전자 오거나이저 또는 PC 카드인 전기 통신 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
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