KR101309856B1 - 자체 진단 트랜스시버 아키텍처 및 관련된 방법 - Google Patents

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Abstract

자체-진단 트랜스시버는 수신기, 및 전력 증폭기(power amplifier; PA) 및 복수의 송신기 프리-PA 스테이지들(transmitter pre-PA stages)을 포함하는 송신기;를 포함한다. 상기 복수의 송신기 프리-PA 스테이지들은 상기 트랜스시버의 수신 주파수에서 통신 신호를 생성하도록 구성되며, 상기 수신기는 상기 트랜스시버의 송신 주파수에서 다른 통신 신호를 처리하도록 구성되고, 그에 의해 트랜스시버가 자체-진단을 할 수 있다. 자체-진단을 위해 트랜스시버에 의한 사용을 위한 방법은 상기 트랜스시버의 송신기에 의해 상기 트랜스시버의 송신 주파수에서 제1 통신 신호를 생성하는 단계, 상기 트랜스시버의 수신기에 의해 상기 제1 통신 신호를 처리하는 단계, 상기 송신기에 의해 상기 트랜스시버의 수신 주파수에서 제2 통신 신호를 생성하는 단계, 및 상기 수신기에 의해 상기 제2 통신 신호를 처리하는 단계를 포함한다. 상기 제1 및 제2 통신 신호들의 상기 설명된 생성하는 단계 및 처리하는 단계는 그 결과로 상기 트랜스시버에 의해 자체-진단한다.

Description

자체 진단 트랜스시버 아키텍처 및 관련된 방법{SELF-TESTING TRANSCEIVER ARCHITECTURE AND RELATED METHOD}
본 발명은 전반적으로 전자 회로들 및 시스템들의 분야이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 통신 회로들 및 시스템들의 분야이다.
트랜스시버(transceiver)들은 전형적으로, 예를 들면, 셀룰러 전화 또는 다른 이동 통신 장치에서 무선 주파수(radio frequency; RF)로 공통 안테나를 통해 통신 신호들의 송신 및 수신을 둘 다 지원하기 위한 통신 시스템들에 사용된다. 트랜스시버의 부분으로서 구현된 종래의 수신기는 전형적으로 기결정된 RF 수신 주파수 범위 내에서 수신 신호를 증폭 및 처리하기 위한 몇 가지 단계들을 이용한다. 예를 들면, 수신기 "프론트-앤드(front-end)"에서 믹서 단계(mixer stage)에 의해 상기 수신 신호를 RF로부터 기저대역(baseband)으로 하향 변환하기 전에 증가시키기 위해 저잡음 증폭기(low noise amplifier; LNA)가 사용될 수 있다. 그런 다음 종래의 수신기 "백-앤드(back-end)"에서, 상기 기저대역 신호는 상기 종래의 수신기 설계에서 실질적인 추가 게인(gain) 제어를 제공하는 고-차수(high-order) 저역 통과 필터(low-pass filter; LPF)에 의해 필터링된다. 더구나, 그러한 종래의 트랜스시버에서 구현된 송신기는 전형적으로 상기 송신 신호를 전력 증폭기(power amplifier; PA)로 통과시키기 전에 송신 신호를 유지시키고 전치 증폭(preamplify)시키기 위해 개방-루프(open-loop) 설계를 사용하여 구성된 몇 가지 처리 단계들을 이용한다.
훨씬 더 작고, 더 강력하고, 더 값싼 이동 통신 장치들에 대한 소비자 요구가 증가함에 따라, 비용이 덜 들고 더 효율적인 트랜스시버 제품을 만들기 위해 전략들이 계속적으로 찾아지고 있다. 전통적으로, 이러한 전략들은 상기 트랜스시버 시스템에서 구현된 송신기 및/또는 수신기를 특성화시키는 물리적인 측정가능한 것들을 줄이는 증가하는 회로 집적 및 다른 접근 방법들에 주로 초점이 맞춰진다. 그러나, 배치(layout) 및 치수 요소들에 추가하여, 트랜스시버 제조에서 비용의 또 다른 원천은 시스템에 검사 및 캘리브레이션(calibration)을 수행하기 위한 종래의 접근 방법들로부터 나온다. 예를 들면, 트랜스시버의 전형적인 공장 검사 및 캘리브레이션, 즉 상기 트랜스시버의 송신기 및 수신기 서브시스템들의 각각의 공장 검사 및 캘리브레이션은 시간을 소비하고 전용의 외부 검사 장비의 사용을 필요로 한다. 추가로, 공장 검사 및 캘리브레이션에 의해 부과된 자원 요구들이 트랜스시버 공정을 위해 이용되는 기술 노드와 상당히 독립적일 수 있기 때문에, 검사 시간에 대한 이러한 요구들과 검사 장치 이용은 전형적으로 비용-효율적인 생산에서 종래의 공장 검사 및 캘리브레이션이 점점 더 상당한 제한이 되도록 치수 감소들로 스케일링하지 않는다.
그러므로, 이동 장치 트랜스시버의 부분으로서 구현을 위해 적합한 자체-진단 트랜스시버 아키텍쳐(self-testing transceiver architecture)를 제공함으로써 기술에서의 결점들 및 결함들을 극복할 필요가 있다.
그러므로, 본 발명의 목적은 트랜스시버로 하여금 자체-진단을 할 수 있도록 하는 자체 진단 트랜스시버 아키텍처 및 관련된 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 실질적으로 도면들 중 적어도 하나와 관련하여 이에 도시되고 및/또는 이에 관련하여 기술된 바와 같이, 그리고 청구항들에서 더 완전하게 설명된 바와 같이, 자체-진단 트랜스시버 아키텍처와 직접적인 관계가 있다.
본 발명의 일 측면에 따라서, 자체-진단 트랜스시버는,
수신기;
전력 증폭기(power amplifier; PA) 및 복수의 송신기 프리-PA 스테이지들(transmitter pre-PA stages)을 포함하는 송신기;를 포함하며,
상기 복수의 송신기 프리-PA 스테이지들은 상기 트랜스시버의 수신 주파수에서 통신 신호를 생성하도록 구성되며, 상기 수신기는 상기 트랜스시버의 송신 주파수에서 또 다른 통신 신호를 처리하도록 구성되고, 그에 의해 트랜스시버로 하여금 자체-진단을 할 수 있도록 한다.
바람직하게는, 상기 수신기는 프론트-앤드가 프론트-앤드 게인을 출력하도록 하고, 백-앤드가 백-앤드 게인을 출력하도록 하는 콤팩트 저 전력 수신기(compact low-power receiver)이며, 상기 프론트-앤드는,
디지털 게인 제어를 제공하고, 증폭된 수신 신호를 출력하는 트랜스컨덕턴스(transconductance) 증폭기;
상기 증폭된 수신 신호로부터 하향-변환된 신호를 생성하기 위한 믹서;
상기 하향-변환된 신호를 증폭하기 위해 게인 제어를 제공하여 프론트-앤드 출력 신호를 생성하는 트랜스임피던스(transimpedance) 증폭기(TIA);를 포함하며,
상기 프론트-앤드 게인은 실질적으로 상기 백-앤드 게인보다 더 크다.
바람직하게는, 상기 복수의 송신기 프리-PA 스테이지들은 폐쇄-루프(closed-loop) 아키텍처를 사용하여 구현된다.
바람직하게는, 상기 복수의 송신기 프리-PA 스테이지들은 디지털 전치 증폭 게인 제어를 제공하도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 복수의 송신기 프리-PA 스테이지들은 적어도 약 80dB의 디지털 전치 증폭 게인 제어를 제공하도록 구성된 PA 드라이버를 포함한다.
바람직하게는, 상기 수신기 및 상기 복수의 송신기 프리-PA 스테이지들은 단일 반도체 다이(die)에서 제작된 집적 회로(integrated circuit; IC)로서 구현된다.
바람직하게는, 상기 자체-진단 트랜스시버는 무선 주파수(RF) 트랜스시버를 포함한다.
바람직하게는, 상기 자체-진단 트랜스시버는 복수의 통신 모드들을 지원하도록 구성된 멀티-모드 트랜스시버이다.
바람직하게는, 상기 자체-진단 트랜스시버는 이동 통신 장치의 부분으로서 구현된다.
일 측면에 따라서, 방법은 자체-진단을 위한 트랜스시버에 의한 사용을 위해 제공되며, 상기 방법은,
상기 트랜스시버의 송신기에 의해 상기 트랜스시버의 송신 주파수에서 제1 통신 신호를 생성하는 단계;
상기 트랜스시버의 수신기에 의해 상기 제1 통신 신호를 처리하는 단계;
상기 송신기에 의해 상기 트랜스시버의 수신 주파수에서 제2 통신 신호를 생성하는 단계; 및
상기 수신기에 의해 상기 제2 통신 신호를 처리하는 단계를 포함하며,
상기 제1 및 제2 통신 신호들의 상기 생성하는 단계 및 처리하는 단계는 그 결과로 상기 트랜스시버에 의해 자체-진단한다.
바람직하게는, 상기 수신기는 프론트-앤드 게인을 생성하는 프론트-앤드 및 백-앤드 게인을 생성하는 백-앤드를 갖는 콤팩트 저-전력 수신기이며, 상기 프론트-앤드는,
디지털 게인 제어를 제공하고, 증폭된 수신 신호를 출력시키는 트랜스컨덕턴스 증폭기;
상기 증폭된 수신 신호로부터 하향-변환된 신호를 생성하기 위한 믹서;
상기 하향-변환된 신호를 증폭하기 위해 게인 제어를 제공하여 프론트-앤드 출력 신호를 생성하는 트랜스임피던스 증폭기(TIA)를 포함하며,
상기 프론트-앤드 게인은 실질적으로 상기 백-앤드 게인보다 더 크다.
바람직하게는, 상기 송신기는 전력 증폭기(PA) 및 폐쇄-루프 아키텍처를 사용하여 구현된 복수의 송신기 프리-PA 스테이지들을 포함한다.
바람직하게는, 상기 송신기는 디지털 전치 증폭 게인 제어를 제공하도록 구성된 복수의 송신기 프리-PA 스테이지들을 포함한다.
바람직하게는, 상기 송신기는 적어도 약 80dB의 디지털 전치 증폭 게인 제어를 제공하도록 구성된 PA 드라이버를 포함하는 복수의 송신기 프리-PA 스테이지들을 포함한다.
바람직하게는, 상기 송신기는 복수의 송신기 프리-PA 스테이지들을 포함하며, 상기 수신기 및 상기 복수의 송신기 프리-PA 스테이지들은 단일 반도체 다이에서 제작된 집적 회로(IC)로서 구현된다.
바람직하게는, 상기 송신기는 무선 주파수(RF) 트랜스시버를 포함한다.
바람직하게는, 상기 트랜스시버는 복수의 통신 모드들을 지원하도록 구성되는 멀티-모드 트랜스시버이다.
바람직하게는, 상기 트랜스시버는 이동 통신 장치의 부분으로서 구현된다.
그러므로, 본 발명은 자체-진단 트랜스시버에 의해 공정 진단 및 캘리브레이션을 위해 필요한 시간 및 전용의 외부 검사 장비를 실질적으로 줄일 수 있으며, 그에 의해 시스템의 효율적이고 비용 효과적인 생산이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 자체-진단 트랜스시버의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 1에서 도시된 자체-진단 트랜스시버 내에서의 구현을 위해 적합한 콤팩트 저-전력 수신기 아키텍처의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라, 효과적인 전치 증폭 게인 제어를 가능하게 하고, 도 1에서 도시된 자체-진단 트랜스시버 내에서의 구현을 위해 적합한 송신기 프리-전력 증폭기(pre-PA)를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라, 자체-진단을 수행하도록 구성된 트랜스시버에 의한 사용을 위한 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명은 자체-진단 트랜스시버 아키텍처 및 관련된 방법과 직접적인 관계가 있다. 본 발명이 비록 특정 실시예들과 관련되어 설명되지만, 여기에 첨부된 청구항들에 의해 정의되는 바와 같이, 본 발명의 원리들은 여기에 설명된 본 발명의 구체적으로 설명된 실시예들을 넘어서 명백하게 적용될 수 있다. 더구나, 본 발명의 실시예에서, 일부 상세들은 본 발명의 독창적인 양태들을 불분명하도록 하지 않기 위하여 배제되었다. 배제된 상세들은 당업계의 통상의 기술자들의 지식 내에 있다.
본 발명의 도면들 및 그들의 첨부된 상세한 설명은 본 발명의 단지 예시적인 실시예들과 직접적인 관계가 있다. 간결함을 유지하기 위해, 본 발명의 원리들을 이용한 본 발명의 다른 실시예들은 본 발명 출원서에 구체적으로 설명되지 않으며, 본 발명의 도면들에 의해 구체적으로 도시되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라, 종래의 설계들과 관련된 결점들 및 결함들을 극복할 수 있는 자체-진단 트랜스시버의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 상기 도면에 도시된 바와 같이, 자체-진단 트랜스시버(self-testing transceiver; 1000)는 안테나(antenna; 1002), 트랜스시버 입력/출력 라우팅 스위치들(1003a 및 1003b), 듀플렉서(duplexer; 1004), 송신/수신(transmit/receive; T/R) 스위치(1005), 전력 증폭기(power amplifier; PA)(1006), 및 자체-진단 트랜스시버 집적 회로(integrated circuit; IC)(1010)를 포함한다. 도 1에 더 도시된 바와 같이, 자체-진단 트랜스시버 IC(1010)는 수신기(1100), 송신기 프리-PA 스테이지들(1200), 수신기(1100) 및 송신기 프리-PA 스테이지들(1200)로 내부의 믹서 회로들에 공급되도록 구성된 국부 발진기 생성기(local oscillator generator; LOGEN)(1028)(믹서들은 도 1에서 도시되지 않음), 및 LOGEN(1028)을 위해 예시적인 전원 장치(power supply)로서 제공하는 로우-드롭아웃 레귤레이터(low-dropout regulator; LDO)(1029)를 포함한다. 비록 도 1에서와 같이 명확하게 도시되지는 않았으나, 송신기 프리-PA 스테이지들(1200)은 폐쇄-루프 아키텍처를 사용하여 구성되고, 정확하고 효율적인 디지털 전치 증폭 게인 제어를 제공하도록 구성된 복수의 송신기 체인 처리 스테이지들을 포함한다.
자체-진단 트랜스시버(1000)는 수신기(1100)를 포함하는 수신기 부분과 PA(1006) 및 송신기 프리-PA 스테이지들(1200)을 포함하는 송신기 부분을 포함하는 것처럼 보일 수 있다. 자체-진단 트랜스시버(1000)는, 예를 들면, 무선 통신 장치, 셀룰러 전화, 블루투스 가능 장치, 컴퓨터, 위성 셋톱 박스, RF 트랜스시버, 개인용 휴대 단말기(personal digital assistant; PDA), 또는 현대 전자 어플리케이션들에서 트랜스시버로서 이용된 어떤 다른 종류의 시스템, 장치, 구성요소 또는 모듈에서 구현될 수 있다. 더 구체적인 예로서, 자체-진단 트랜스시버(1000)는 약 0.8GHz 내지 약 2.2GHz의 주파수 범위에서와 같이 무선 주파수(radio frequency; RF)에서 통신하는 셀룰러 전화 또는 다른 이동 장치에 이용될 수 있다.
일 실시예에 따라, 도 2, 3 및 4를 참조함으로써 더 상세하게 설명될 수 있는 바와 같이, 송신기 프리-PA 스테이지들(1200)이 자체-진단 트랜스시버(1000)의 수신 주파수에서 통신 신호들을 생성하도록 하기 위하여, 그리고 수신기(1100)가 자체-진단 트랜스시버(1000)의 송신 주파수에서 통신 신호들을 처리하도록 하기 위하여 LOGEN(1028)은 수신기(1100) 및 송신기 프리-PA 스테이지들(1200)로 내부의 믹서 회로들의 각각의 범위들을 확장시키도록 구성될 수 있다. 결과적으로, 듀플렉서(1004) 및 T/R 스위치(1005)에 의해 제공된 분리 때문에, 송신기 프리-PA 스테이지들(1200)은 수신기(1100)를 검사하도록 사용될 수 있고, 반면 수신기(1100)는 송신기 프리-PA 스테이지들(1200)의 동작을 검사하도록 사용될 수 있어서, 그에 의해 트랜스시버(1000)의 자체-진단이 가능하게 된다.
이제 도 2로 되돌아 가면, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 1에 도시된 자체-진단 트랜스시버(1000) 내에서 구현을 위해 적합한 콤팩트 저-전력 수신기 아키텍처(compact low-power receiver architecture)의 블록도이다. 도 2에서 콤팩트 저-전력 수신기(2100)는 도 1에서의 수신기(1100)에 대응된다. 콤팩트 저-전력 수신기(2100)는 수신기 프론트-앤드(2120) 및 수신기 백-앤드(2130)를 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 수신기 프론트-앤드(2120)는 디지털 게인 제어를 제공하도록 구성된 적응적(adjustable) 트랜스컨덕턴스 증폭기(2123)를 포함하는 저잡음 증폭기(LNA)(2122), 국부 발진기(도 1에서 LOGEN(1028)과 같은)에 의해 제공된 동-위상(in-phase(I)) 및 직교-위상(quadrature-phase(Q)) 신호들 각각에 접속하여 동작하는 믹서(mixer)들(2124a 및 2124b), 및 각각 전류 모드 버퍼(current mode buffer)들(2125a 및 2125b)을 포함하는 트랜스임피던스 증폭기들(transimpedance amplifiers; TIAs)(2126a 및 2126b)을 포함한다. 또한 도 2에 도시된 바와 같이, 수신기 백-앤드(2130)는 상기 각 I 및 Q 신호 성분들의 백-앤드 처리를 수행하도록 제2 차수 저역 통과 필터들(second-order low-pass filters; 2nd-order LPFs)(2132a 및 2132b), 아날로그-디지털 변환기들(analog-to-digital converters; ADCs)(2140a 및 2140b), 및 디지털 처리기들(digital processors)(2150a 및 2150b)을 포함한다.
도 2에 의해 지적된 바와 같이, 상기 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 프론트-앤드 게인의 형태로 콤팩트 저-전력 수신기(2100)에 의해 제공된 전체적인 게인의 실질적인 대부분을 출력한다. 다시 말해서, 수신기 프론트-앤드(2120)는 상기 전체적인 수신기 게인의 50dB를 기여하도록 구성되며, 반면 제2-차수 LPF들(2132a 및 2132b)를 포함하는 수신기 백-앤드 LPF 스테이지(2132)는 실질적으로 더 작은 게인 기여, 예컨대, 약 15dB의 게인을 위해 담당한다. 결과적으로, 콤팩트 저-전력 수신기(2100)에 의해 출력된 상기 프론트-앤드 게인은 콤팩트 저-전력 수신기(2100)에 의해 출력된 상기 백-앤드 게인보다 약 두 배 이상, 심지어는 그 이상일 수 있다.
예를 들면, 수신 신호의 하향-변환에 앞서 디지털 게인 제어를 제공하기 위해 적응적 트랜스컨덕턴스 증폭기(2123)를 포함하는 LNA(2122)를 이용하고, 상기 하향-변환된 신호들을 증폭하기 위해 추가적인 게인 제어를 제공하기 위해 각각의 전류 모드 버퍼들(2125a 및 2125b)을 포함하는 TIA들(2126a 및 2126b)을 이용함으로써, 도 2의 실시예는 종래의 수신기 설계들의 그것과 비교하여 콤팩트 저-전력 수신기(2100)의 프론트-앤드 게인을 증가시킨다. 콤팩트 저-전력 수신기(2100)에 의해 제공된 프론트-앤드 게인에서의 증가는 본 발명의 실시예에 따라 백-앤드 게인에서의 의존을 감소시킨다. 결국, 그러한 극복은 수신기 백-앤드(2130)에서 필터링을 위해 사용된 상기 LPF들에서의 잡음 요구를 완화시킨다. 결론적으로, 제2 차수 LPF들(2132a 및 2132b)은 수신기 백-앤드(2130)에서 구현될 수 있다.
도 2에서 실시된 구현에서와 두드러진 대조로서, 종래의 수신기 백-앤드에서 기저대역 신호는 전형적으로 고-차수 LPF(high-order LPF), 예를 들면, 제4-차수(4th-order) 또는 제5-차수(5th-order) LPF에 의해 필터링 되며, 이러한 종래의 수신기 설계에서 출력된 전체적인 게인 제어의 실질적인 부분을 제공한다. 그러한 종래의 수신기에서, 예를 들면, 전체로서 수신기에 의해 제공된 게인 제어는 그 게인의 중요한 부분을 기여하는 상기 고-차수 LPF를 갖는 상기 수신기 백-앤드에 의해 주로 출력될 수 있다. 게다가, 상기 고-차수 LPF들에 부과된 엄격한 요구들 때문에, 이러한 특징들은 전형적으로 훨씬 많은 전력을 소비하고, 상기 수신기를 구현하는데 필요한 대부분의 영역을 차지한다.
통신 기술들이 40nm 기술 노드로 표현되는 바와 같이 훨씬 더 작은 크기를 갖고 훨씬 더 낮은 전력 소모 제한들을 채택함에 따라, 예를 들면, 종래의 수신기 아키텍처들의 상대적인 벌크(bulk) 및 높은 전력 소비는 점점 더 희망하지 않게 되었다. 백-앤드 게인에서의 그러한 종래의 의존을 제거함으로써, 본 발명의 실시예들은 콤팩트한 예컨대, 구현을 위해 더 적은 회로 영역을 필요로 하며 동시에 종래의 설계들보다 더 적은 전력을 소모하는 수신기를 구현할 수 있다. 그러므로, 도 1에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 콤팩트 저-전력 수신기, 예컨대, 수신기(1100)는 예를 들면, 40nm 처리 기술을 사용하여, 단일 반도체 다이에서 제작된 자체-진단 트랜스시버 IC(1010) 내로 송신기 프리-PA 스테이지들(1200), LOGEN(1028) 및 LDO(1029)와 함께 집적될 수 있다.
도 3으로 되돌아가서, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라, 효율적인 디지털 전치 증폭 게인 제어가 가능하고 도 1에서 도시된 자체-진단 트랜스시버(1000)에서의 구현을 위해 적합한 송신기 프리-PA 스테이지들(3200)을 나타내는 블록도이다. 도 3에서 송신기 프리-PA 스테이지들(3200)은 도 1에서 송신기 프리-PA 스테이지들(1200)에 대응되며, 이전 도면에서 PA(1006)과 함께, 자체-진단 트랜스시버(1000)의 송신기 부분으로서 구성된다.
도 3으로부터 보여질 수 있는 바와 같이, 송신기 프리-PA 스테이지들(3200), 및 그러므로 전체로서 자체-진단 트랜스시버(1000)는 다중 송신 모드들 및/또는 다중 송신 주파수들을 지원하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 송신기 프리-PA 스테이지들(3200)은 약 0.8GHz 및 1.1GHz 사이의 저-대역 송신 주파수 영역뿐만 아니라, 약 1.8GHz 및 2.2GHz 사이의 영역에서 고-대역 송신 주파수들을 지원하도록 구성될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 송신기 프리-PA 스테이지(3200)는 각각 디지털-아날로그 변환기들(digital-to-analog converters; DACs)(3222a 및 3222b)에 I 및 Q 출력 신호들을 제공하는 디지털 블록(3212)을 포함하는 프론트-앤드를 포함한다. 도 3에 더 도시된 바와 같이, 송신기 프리-PA 스테이지들(3200)은 적응적 LPF들(3224a 및 3224b)을 포함한다. 저-대역 주파수 채널들뿐만 아니라 고-대역 주파수 채널들을 지원하기 위해, 송신기 프리-PA 스테이지(3200)들은, 예를 들면, 수동 회로들(passive circuits)로서 구현될 수 있는 각각의 고-대역 믹서(3226a) 및 저-대역 믹서(3226b)를 포함한다. 추가로, 송신기 프리-PA 스테이지들(3200)은 상기 PA(도 3에서 PA는 명확히 도시되지 않음)로 전치 증폭된 송신 신호를 제공하는 고-대역 가변 게인 제어 PA 드라이버(3230a) 및 저-대역 가변 게인 제어 PA 드라이버(3230b)를 포함한다.
또한, 도 3에는 피크 검출기(peak detector; 3250)를 포함하는 피드백 캘리브레이션 스테이지(3240) 및 디지털 블록(3212)으로 디지털 캘리브레이션 피드백을 제공하는 아날로그-디지털 변환기(ADC; 3290)뿐만 아니라 송신기 위상 고정 루프(phase-locked loop)(TX PLL)(3227) 및 LOGEN(3238)이 도시된다. 비록 TX PLL(3227) 및 LOGEN(3228)이 분명한 표현을 목적으로 도 3에서 중복하여 도시되었으나, 실질적으로, TX PLL(3227) 및 LOGEN(3228)의 단일 조합이 가변 게인 제어 PA 드라이버들(3230a 및 3230b) 둘 다에 연결될 수 있으며, 또한 고-대역 및 저-대역 믹서들(3226a 및 3226b)의 각각에 의해 공유될 수 있다. 더구나, 일 실시예에 따라, LOGEN(3228)은 도 1에서의 수신기(1100)와 같이, 수신기에 의해 더 공유될 수 있으며, 그러므로 이전 도면에서의 LOGEN(1028)에 대응되는 것으로 보여질 수 있다. 도 3으로부터 명확히 될 수 있는 바와 같이, 송신기 프리-PA 스테이지들(3200)은 피드백 캘리브레이션 스테이지(3240)를 통해 디지털 블록(3212)으로 피드백에 의해 표현되는 폐쇄-루프 아키텍처를 사용하여 전치 증폭 게인 제어를 구현한다. 더구나, 송신기 프리-PA 스테이지들(3200)은 디지털 게인 제어를 제공하도록 구성되며, 상기 디지털 전치 증폭 게인 제어의 적어도 약 80dB가 가변 게인 제어 PA 드라이버들(3230a 및 3230b)의 각각에 의해 제공될 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 도 3의 실시예는 다중의 통신 모드들을 지원하도록 구현될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에 따라, 송신기 프리-PA 스테이지(3200)를 포함하는 자체-진단 트랜스시버는 광대역 코드 분할 다중 접속(Wideband Code Division Multiple Access; W-CDMA) 모드, 유럽식 디지털 이동통신방식(Global System for Mobile communications; GSM) 모드, 및 GSM 에볼루션을 위한 증가된 데이터 레이트들(Enhanced data rates for GSM evolution; EDGE) 모드 통신들을 지원하도록 구성될 수 있다. 결과적으로, 송신기 프리-PA 스테이지들(3200)은 자체-진단 트랜스시버, 예컨대, 도 1에서 자체-진단 트랜스시버(1000)로서 구현될 때, 음성-대역 및 데이터-대역 통신들을 제공하는 다중의 통신 모드들을 선택적으로 지원하도록 구성될 수 있다.
그러므로, 송신기 프리-PA 스테이지(3200), 및 보다 일반적으로 자체-진단 트랜스시버(1000)는 예를 들면, 극 변조(polar modulation)을 수행하는 통신 모드들뿐만 아니라 직교 변조(quadrature modulation) 기술들을 수행하는 통신 모드들을 지원하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 3에서, 직교 변조를 수행하는 송신 모드들은 디지털 블록(3212)의 I 및 Q 출력들이 각각의 DAC/적응적 LPF/믹서 조합들(3222ab/3224ab/3226a 및 3222ab/3224ab/3226b)을 통해 가변 게인 제어 PA 드라이버들(3230a 및 3230b)로 연결되는 실선 신호 경로들로 연결될 수 있다. 마찬가지로, 극 변조를 수행하는 송신 모드들은 디지털 블록(3212)이 TX PLL(3227)을 통해 가변 게인 제어 PA 드라이버들(3230a 및 3230b)로 연결되는 점선 신호 경로들로 연결될 수 있다.
비록 도 3에 도시된 송신기 프리-PA 신호 경로들이 단순화를 위해 단일 선들로서 표시되었으나, 많은 그러한 신호들은 쌍으로 된 다른 신호들을 포함할 수 있음을 주목해야 한다. 그러므로, 믹서들(3226a 및 3226b)로 통과된 디지털 블록(3212)의 I 및 Q 출력들, 믹서들(3226a 및 3226b)의 출력들, 및 TX PLL(3227)을 통해 가변 게인 제어 PA 드라이버들(3230a 및 3230b)로 통과된 디지털 블록(3212)의 극 모드 출력들, 및 예를 들면 ADC(3290)에 의해 디지털 블록(3212)으로 되돌아 가는 피드백 캘리브레이션 신호는 상이한 신호들을 포함할 수 있다. 피드백 캘리브레이션 스테이지(3240)로 그 가변 게인 제어 PA 드라이버들에 의해 나누어진 피드백 신호들 및 피크 검출기(3250)의 출력들(3258a 및 3258b)뿐만 아니라 가변 게인 제어 PA 드라이버들(3230a 및 3230b)로의 내부 신호 경로들은 다른 신호들을 포함할 수 있음을 더 주목해야 한다.
도 3에 더 도시된 바와 같이, 각각의 DAC들(3222a 및 3222b) 및 적응적 LPF들(3224a 및 3224b)에 의해 제공되는 I 및 Q 신호 경로들은 고-대역 및 저-대역 송신 신호들 사이에서 공유될 수 있다. 더구나, 디지털 블록(3212), TX PLL(3227), LOGEN(3228), 피크 검출기(3250)를 포함하는 피드백 캘리브레이션 스테이지(3240), ADC(3290), 및 상기 PA(도 3에서는 도시되지 않음)는 모든 송신 모드들 및 모든 송신 주파수 대역들에 의해 공통으로 공유될 수 있다. 결과적으로, 송신기 프리-PA 스테이지(3200)를 포함하는 송신기는 예를 들면, 40nm 노드 및 그 이상으로의 공정 기술들의 전이로서 증가하는 정밀한 치수 및 더 낮은 전력 소비 제약들을 만족시키기 위해 특히 매우 적합할 수 있다.
도 1에서 자체-진단 트랜스시버(1000)의 동작은, 이제 자체-진단을 수행하도록 구성된 트랜스시버에 의한 사용을 위한 방법의 일 실시예를 설명하는 흐름도(400)를 나타내는 도 4를 참조함으로써 더 설명될 것이다. 당업계의 통상의 숙련된 기술자들에게 분명한 어떤 상세들 및 특징들은 흐름도(400)로부터 배제되었다. 예를 들면, 단계는 하나 이상의 서브 단계들을 포함할 수 있으며, 당 업계에서 알려진 바와 같이, 특정한 장치 또는 물질들을 포함할 수 있다. 흐름도(400)에서 지적된 단계들 410 내지 440은 본 발명의 일 실시예를 설명하는데 충분한 반면, 본 발명의 다른 실시예들은 흐름도(400)에 도시된 것들로부터 다른 단계들을 이용할 수 있으며, 또는 더 많은 또는 더 적은 단계들을 포함할 수도 있다.
흐름도(400)의 단계(410)는 상기 트랜스시버의 송신기에 의해 트랜스시버의 송신 주파수에서 통신 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 도 3을 참조하면, 단계(410)는 송신기 프리-PA 스테이지들(3200)에 의해 제공되는 기능에 대응되는 것으로 보일 수 있다. 예를 들면, 위에서 설명된 바와 같이, 송신기 프리-PA 스테이지들(3200)은 약 1.9GHz 및 2.2GHz 사이의 주파수 영역에서 고-대역 송신 주파수 통신 신호를 생성하도록 또는 약 0.8GHz 및 1.1GHz 사이의 주파수 영역에서 저-대역 송신 주파수 통신 신호를 생성하도록 구성될 수 있다.
도 4에서 단계(420)로 계속하여, 흐름도(400)의 단계(420)는 상기 트랜스시버의 수신기에 의해 단계(410)에서 생성된 송신 주파수 통신 신호를 처리하는 단계를 포함한다. 도 1로 되돌아 가서, 단계(420)는 LOGEN(1028)의 지원으로 수신기(1100)에 의해 수행될 수 있다. 다시 말하면, 이제 도 1뿐만 아니라 도 2로 되돌아가서, LOGEN(1028)에 의해 믹서들(2124a 및 2124b)로 공급되는 신호의 주파수 범위는 수신 주파수들뿐만 아니라 송신 주파수들을 포함하여 확장될 수 있으며, 그에 의해 콤팩트 저-전력 수신기(2100)가 단계(410)에서 송신기 프리-PA 스테이지(3200)에 의해 생성된 통신 신호, 예컨대, 효과적으로는 "수신" 신호를 처리하도록 할 수 있다.
도 4의 단계(430)로 되돌아가서, 흐름도(400)의 단계(430)는 상기 트랜스시버의 송신기에 의해 트랜스시버의 수신 주파수에서 통신 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 도 3으로 되돌아가서, 단계(410)에 대해 마찬가지였던 바와 같이, 단계(430)는 송신기 프리-PA 스테이지들(3200)에 의해 수행될 수 있다. 예를 들면, 직교 변조 통신 모드에서의 동작을 위해, LOGEN(3228)에 의해 믹서들(3226a 및 3226b)로 공급되는 주파수들의 범위는 송신기 프리-PA 스테이지들(3200)이 자체-진단 트랜스시버(1000)의 수신 주파수에서 통신 신호, 예컨대, 효과적으로는 "송신" 신호를 생성하도록 하기 위하여 확장될 수 있다.
흐름도(400)의 단계(440)로 계속하여, 흐름도(400)의 단계(440)는 상기 트랜스시버의 수신기에 의해 단계(430)에서 생성된 수신 주파수 통신 신호를 처리하는 단계를 포함한다. 도 1로 되돌아 가서, 단계(440)는 수신기(1100)에 의해 수행될 수 있으며, 그것의 정상적인 동작의 부분으로서 수신 주파수 신호들을 처리하도록 구성되는 것으로 이해될 수 있다. 자체-진단 트랜스시버(1000)에 의한 단계들(410 내지 440)의 수행은 결과로서 송신기 프리-PA 스테이지들(1200)이 수신기(1100)의 동작을 검사하도록 이용될 뿐만 아니라, 수신기(1100)가 송신기 프리-PA 스테이지들(1200)을 포함하는 송신기 부분의 동작을 검사하도록 이용된다. 바꾸어 말하면, 단계들(410 내지 440)의 실행을 통해 수행된 통신 신호 생성 및 처리는 결과적으로 트랜스시버(1000)에 의해 그것의 수신기 및 송신기 부분들을 자체-진단한다. 더구나, 트랜스시버(1000)가 자체-진단되도록 구성되기 때문에, 공정 검사 및 캘리브레이션을 위해 더 적은 시간 및 전용 외부 검사 장비가 요구되어, 종래의 기술과 비교할 때 자체-진단 트랜스시버(1000)의 생산 비용을 감소시키고 생산 효율을 증가시킨다.
그러므로, 트랜스시버의 송신 주파수에서 통신 신호들을 처리하도록 구성되는 수신기를 구현함으로써, 본 발명의 실시예들은 그러한 트랜스시버가 그것의 송신 부분의 자체-진단을 수행하도록 할 수 있다. 상기 트랜스시버의 수신 주파수에서 통신 신호들을 생성하도록 상기 송신기를 더 구성함으로써, 본 발명의 실시예들은 또한 상기 트랜스시버가 그것의 수신기의 동작을 자체-검사하도록 할 수 있다. 결과적으로, 자체-진단 트랜스시버는 공정 진단 및 캘리브레이션을 위해 필요한 시간 및 전용의 외부 검사 장비를 실질적으로 줄이도록 제공되며, 그에 의해 시스템의 효율적이고 비용 효과적인 생산이 가능하게 된다.
본 발명의 상기 설명으로부터 다양한 기술들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 본 발명의 개념들을 구현하기 위해 사용될 수 있음은 분명하다. 더구나, 본 발명이 어떤 실시에들에 대해 특정한 참조들과 함께 설명된 반면, 당업계의 통상적인 기술의 당업자는 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 형태와 상세에서 변경들이 행해질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 상기 설명된 실시예들은 실례로서 모든 측면들에서 고려되어지며, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한 본 발명은 그 안에 설명된 특정 실시예들에 제한되지 않으며, 오히려 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 많은 재배열들, 변경들, 및 대체들을 할 수 있음은 이해될 수 있다.

Claims (19)

  1. 자체-진단 트랜스시버(self-testing transceiver)에 있어서,
    수신기;
    전력 증폭기(power amplifier; PA) 및 복수의 송신기 프리-PA 스테이지들(transmitter pre-PA stages)을 포함하는 송신기;를 포함하며,
    상기 복수의 송신기 프리-PA 스테이지들은 트랜스시버의 수신 주파수에서 통신 신호를 생성하도록 구성되며, 상기 수신기는 상기 트랜스시버의 송신 주파수에서 다른 통신 신호를 처리하도록 구성되고, 그에 의해 트랜스시버가 자체-진단을 할 수 있고,
    상기 자체-진단 트랜스시버는 복수의 통신 모드들을 지원하도록 구성된 멀티-모드 트랜스시버인, 자체-진단 트랜스시버.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 수신기는 프론트-앤드가 프론트-앤드 게인을 출력하도록 하고, 백-앤드가 백-앤드 게인을 출력하도록 하는 콤팩트 저 전력 수신기이며, 상기 프론트-앤드는,
    디지털 게인 제어를 제공하고, 증폭된 수신 신호를 출력하는 트랜스컨덕턴스(transconductance) 증폭기;
    상기 증폭된 수신 신호로부터 하향-변환된 신호를 생성하기 위한 믹서;
    상기 하향-변환된 신호를 증폭하기 위해 게인 제어를 제공하여 프론트-앤드 출력 신호를 생성하는 트랜스임피던스(transimpedance) 증폭기(TIA);를 포함하며,
    상기 프론트-앤드 게인은 상기 백-앤드 게인보다 더 큰, 자체-진단 트랜스시버.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 송신기 프리-PA 스테이지들은 폐쇄-루프(closed-loop) 아키텍처를 사용하여 구현된, 자체-진단 트랜스시버.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 송신기 프리-PA 스테이지들은 디지털 전치 증폭 게인 제어(digital preamplification gain control)를 제공하도록 구성된, 자체-진단 트랜스시버.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 송신기 프리-PA 스테이지들은 적어도 80dB의 디지털 전치 증폭 게인 제어를 제공하도록 구성된 PA 드라이버를 포함하는, 자체-진단 트랜스시버.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 수신기 및 상기 복수의 송신기 프리-PA 스테이지들은 단일 반도체 다이에서 제작된 집적 회로(integrated circuit; IC)로서 구현된, 자체-진단 트랜스시버.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 자체-진단 트랜스시버는 무선 주파수(RF) 트랜스시버를 포함하는, 자체-진단 트랜스시버.
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 자체-진단 트랜스시버는 이동 통신 장치의 부분으로서 구현된, 자체-진단 트랜스시버.
  10. 자체-진단을 위해 트랜스시버에 의한 사용을 위한 방법으로서,
    상기 트랜스시버의 송신기에 의해 상기 트랜스시버의 송신 주파수에서 제1 통신 신호를 생성하는 단계;
    상기 트랜스시버의 수신기에 의해 상기 제1 통신 신호를 처리하는 단계;
    상기 송신기에 의해 상기 트랜스시버의 수신 주파수에서 제2 통신 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 수신기에 의해 상기 제2 통신 신호를 처리하는 단계를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 통신 신호들의 상기 생성하는 단계 및 처리하는 단계는 상기 트랜스시버에 의한 자체-진단으로 귀결되고,
    상기 트랜스시버는 복수의 통신 모드들을 지원하도록 구성된 멀티-모드 트랜스시버인, 방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 수신기는 프론트-앤드 게인을 생성하는 프론트-앤드 및 백-앤드 게인을 생성하는 백-앤드를 갖는 콤팩트 저-전력 수신기이며, 상기 프론트-앤드는,
    디지털 게인 제어를 제공하고, 증폭된 수신 신호를 출력시키는 트랜스컨덕턴스 증폭기;
    상기 증폭된 수신 신호로부터 하향-변환된 신호를 생성하기 위한 믹서;
    상기 하향-변환된 신호를 증폭하기 위해 게인 제어를 제공하여 프론트-앤드 출력 신호를 생성하는 트랜스임피던스 증폭기(TIA)를 포함하며,
    상기 프론트-앤드 게인은 상기 백-앤드 게인보다 더 큰, 방법.
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 송신기는 전력 증폭기(PA) 및 폐쇄-루프 아키텍처를 사용하여 구현된 복수의 송신기 프리-PA 스테이지들을 포함하는, 방법.
  13. 청구항 10에 있어서, 상기 송신기는 디지털 전치 증폭 게인 제어를 제공하도록 구성된 복수의 송신기 프리-PA 스테이지들을 포함하는, 방법.
  14. 청구항 10에 있어서, 상기 송신기는 적어도 80dB의 디지털 전치 증폭 게인 제어를 제공하도록 구성된 PA 드라이버를 포함하는 복수의 송신기 프리-PA 스테이지들을 포함하는, 방법.
  15. 청구항 10에 있어서, 상기 송신기는 복수의 송신기 프리-PA 스테이지들을 포함하며, 상기 수신기 및 상기 복수의 송신기 프리-PA 스테이지들은 단일 반도체 다이에서 제작된 집적 회로(IC)로서 구현된. 방법.
  16. 청구항 1 에 있어서,
    상기 복수의 통신 모드들은 음성-대역 통신 모드 및 데이터-대역 통신모드를 지원하거나 또는 극 변조(polar modulation) 통신 모드 및 직교 변조(quadrature modulation) 통신 모드를 지원하는, 자체-진단 트랜스시버.
  17. 청구항 1 에 있어서,
    상기 자체-진단 트랜스시버는 다중 통신 주파수들을 지원하도록 구성되는, 자체-진단 트랜스시버.
  18. 청구항 10 에 있어서,
    상기 복수의 통신 모드들은 음성-대역 통신 모드 및 데이터-대역 통신모드를 지원하거나 또는 극 변조(polar modulation) 통신 모드 및 직교 변조(quadrature modulation) 통신 모드를 지원하는, 방법.
  19. 청구항 10 에 있어서,
    상기 트랜스시버는 다중 통신 주파수들을 지원하도록 구성되는, 방법.



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