KR101752898B1 - 복수의 주파수 대역을 통해 서로 다른 무선통신 방식이 적용된 신호를 동시에 전송하기 위한 단말 장치 - Google Patents
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Abstract
복수의 주파수 대역을 통해 서로 다른 무선통신 방식이 적용된 신호를 동시에 전송하기 위한 단말 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 단말 장치는, 주 안테나(primary antenna) 및 부 안테나(secondary antenna); 제 1 무선통신 방식을 사용하여 신호를 처리하는 제 1 무선통신 칩과 제 2 무선 통신 방식을 사용하여 신호를 처리하는 제 2 무선통신 칩; 및 상기 제 1 무선통신 칩에서 출력되는 복수의 주파수 대역의 신호들 및 상기 제 2 무선통신 칩에서 출력되는 신호는 주 안테나로 전송하고, 상기 주 안테나가 외부로부터 수신한 신호 중 상기 복수의 주파수 대역 중 특정 대역에 해당하는 신호는 부 수신 경로(secondary Rx path)를 통해 상기 제 1 무선통신 칩으로 전송하며, 상기 부 안테나가 외부로부터 수신한 신호 중 상기 특정 대역에 해당하는 신호는 주 수신 경로(primary Rx path)를 통해 상기 제 1 무선통신 칩으로 전송하고, 상기 주 안테나 및 부 안테나가 각각 수신한 신호 중 상기 제 2 무선통신 칩에 해당하는 대역의 신호는 상기 제 2 무선통신 칩으로 전송하도록 구성된 RF(Radio Frequency) 프런트 엔드(front-end) 모듈을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 복수의 주파수 대역을 통해 신호를 전송하는 단말 장치에 관한 것이다.
종래에는 무선통신 시스템에서 단말이 면허 대역(Licensed band)에서 듀얼 밴드의 신호가 동시에 송신되는 경우는 발생되지 않았다. 그러나, 무선통신 기술의 발전과 전파의 이용은 그 수요가 높아짐에 따라 면허 대역을 사용하여 음성 서비스(Data Service)와 데이터 서비스(Data Service)를 사용할 필요가 있다.
따라서, 듀얼 밴드(Dual band)가 지원되는 단말의 경우 동시에 듀얼 밴드를 통해 음성 서비스와 데이터 서비스를 동시에 송신하는 시나리오가 존재하게 된다. 이때, 종래에는 2개의 안테나가 각각 송/수신하는 구조로 설계가 되어 있어서, 혼변조 왜곡(InterModulation Distortion, IMD)이 RF Front end 단에 나타나는 문제가 발생하며, 이로 인해 단말의 특정 대역의 수신감도가 상당히 저하되는 문제가 있었다.
그러나, 아직까지 이러한 문제를 해결하기 위한 수단이 전혀 제시된 바가 없다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 복수의 주파수 대역을 통해 서로 다른 무선통신 방식이 적용된 신호를 동시에 전송가능한 단말 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 단말 장치는, 주 안테나(primary antenna) 및 부 안테나(secondary antenna); 제 1 무선통신 방식을 사용하여 신호를 처리하는 제 1 무선통신 칩과 제 2 무선 통신 방식을 사용하여 신호를 처리하는 제 2 무선통신 칩; 및 상기 제 1 무선통신 칩에서 출력되는 복수의 주파수 대역의 신호들 및 상기 제 2 무선통신 칩에서 출력되는 신호는 주 안테나로 전송하고, 상기 주 안테나가 외부로부터 수신한 신호 중 상기 복수의 주파수 대역 중 특정 대역에 해당하는 신호는 부 수신 경로(secondary Rx path)를 통해 상기 제 1 무선통신 칩으로 전송하며, 상기 부 안테나가 외부로부터 수신한 신호 중 상기 특정 대역에 해당하는 신호는 주 수신 경로(primary Rx path)를 통해 상기 제 1 무선통신 칩으로 전송하고, 상기 주 안테나 및 부 안테나가 각각 수신한 신호 중 상기 제 2 무선통신 칩에 해당하는 대역의 신호는 상기 제 2 무선통신 칩으로 전송하도록 구성된 RF(Radio Frequency) 프런트 엔드(front-end) 모듈을 포함할 수 있다.
상기 RF 프런트-엔드 모듈은 상기 제 1 또는 제 2 무선통신 칩과 상기 주 안테나 간의 신호 송수신을 듀플렉싱하기 위한 하나 이상의 듀플렉서(duplexer)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 RF 프런트-엔드 모듈은 상기 제 1 무선통신 칩에서 출력되는 신호와 상기 제 2 무선통신 칩에서 출력되는 신호를 대역 분리하여 상기 주 안테나로 전송하는 다이플렉서(diplexer)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 RF 프런트-엔드 모듈은 상기 제 1 및 제 2 무선통신 칩에서 출력되는 신호들을 전력을 증폭하는 복수의 전력 증폭기를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 무선통신 칩이 신호를 전송하는 상기 복수의 주파수 대역은 상기 제 2 무선통신 칩이 신호를 전송하는 주파수 대역과 서로 다르다. 그리고, 상기 제 1 무선통신 칩에서 전송하는 신호는 음성 서비스 신호이며, 상기 제 2 무선통신 칩에서 전송하는 신호는 데이터 서비스 신호일 수 있다.
또한, 상기 제 2 무선통신 방식은 3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) 무선 통신 방식일 수 있다.
본 발명에 따른 단말 장치는 복수의 주파수 대역을 통해 서로 다른 무선통신 방식이 적용된 신호를 동시에 전송하는 경우에 SAR 조건을 만족하며 IM3의 영향을 제거함으로써 통신 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 얻은 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 단말(100)의 구성의 일 예를 나타낸 도면, 그리고,
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 단말(200)의 구성의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 단말(100)의 구성의 일 예를 나타낸 도면, 그리고,
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 단말(200)의 구성의 일 예를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 알 수 있다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
아울러, 본 발명의 설명에 있어서 단말은 사용자 기기(User Equipment, UE), 이동국(Mobile Station, MS), 개선된 이동국(Advanced Mobile Station, AMS), 모바일 핸드 셋(mobile hand set) 등 이동 또는 고정형의 사용자가 사용하는 모든 통신 기기를 통칭하는 것을 가정한다. 또한, 기지국은 Node B, eNode B, BS(Base Station), AP(Access Point) 등 단말과 통신하는 네트워크 단의 임의의 노드를 통칭하는 것을 가정한다.
본 발명에서의 "무선통신 방식"이라는 용어는 무선 접속 기술(Radio Access Technology, RAT) 방식 등 다양한 형태로 호칭될 수 있다. 무선통신 방식 또는 무선접속 기술 방식에는, 예를 들어, CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), LTE(Long Term Evolution) 등이 있다.
무선 통신 시스템에서 단말은 기지국으로부터 하향링크(Downlink)를 통해 신호를 수신할 수 있으며, 단말은 또한 상향링크(Uplink)를 통해 신호를 전송할 수 있다. 단말이 전송 또는 수신하는 정보로는 데이터 및 다양한 제어 정보가 있으며, 단말이 전송 또는 수신하는 정보의 종류 용도에 따라 다양한 물리 채널이 존재한다.
본 명세서에서, 제 1 무선통신 칩과 제 2 무선통신 칩은 서로 다른 무선통신 방식 혹은 서로 다른 무선접속 기술 방식을 적용하여 신호를 전송하기 위한 칩이다. 예를 들어, 제 1 무선통신 칩은 CDMA2000 1xDO 방식을 적용한 칩이고 제 2 무선통신 칩은 LTE 방식을 적용한 칩일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이하에서 하나의 안테나로 복수의 주파수 대역(예를 들어, Dual band를 기준으로 설명하나 이에 제한되는 것은 아니다)을 통한 신호의 동시 송신이 가능한 RF Front End를 구성하는 다양한 실시예에 대해 살펴본다.
이동 단말의 경우 전자파가 인체에 미치는 영향을 정량적으로 나타내는 SAR(Specific Absorption Rate) 규정을 지켜야 한다. 무선 통신 기술의 눈부신 발전으로 전파의 이용은 그 수요가 높아지고, 통신, 방송 분야뿐만 아니라 의료, 교통 및 주변의 일상생활에서 폭넓게 사용되고 있다. 이와 같이 전자, 전기기기의 사용이 급증하면서 이들 전파 이용 시설 및 기기에서 복사되는 전자파가 인체에 많은 영향을 미치게 되었다. 특히, 이동 통신기기의 경우 미국 연방 통신위원회(Federal Communication Commission, FCC)는 FCC 96-326의 무선 주파수 복사의 환경영향 평가에 관한 지침을 채택하여 임의의 휴대용 송신기기에 적용할 국부적인 전력 흡수에 대한 제한치를 규정하고 있다.
여기에 규정된 최대허용노출의 제한치는 무선 주파수(Radio Frequency, RF) 에너지 흡수율의 척도인 전자파 흡수율(Specific Absorption Rate, SAR) 항으로 정량화된 노출 평가기준에 근거를 둔다. 인체에 전자파가 조사되었을 경우 전자파에 대한 양적 평가는 전력측정, 전자계 해석, 그리고 동물 실험 등을 통한 SAR 측정으로 행해지는데 SAR은 일반적으로 인체가 전자계에 노출됨에 따라 인체에 흡수되는 단위질량당의 흡수전력으로 표현된다.
미국의 FCC 뿐만 아니라 유럽 전기기술표준화 위원회(CENELEC) 등에서도 이동통신 단말에 대한 적합성 평가의 요구 조건으로서 SAR 조건을 규정하고 있다. 이와 같이, 미국의 FCC나 유럽의 CENELEC 등은 전자파 흡수율(SAR: Specific Absorption Rate, 이하 'SAR'이라고 약칭하여 사용한다) 조건의 기준값에 있어서 차이는 있지만 이동통신 단말의 적합성 평가의 중요한 항목으로 지정하고 있다. 따라서, 이동통신 단말은 SAR 조건(혹은 규정)을 만족하여야 한다.
SAR값을 충족시키는 가장 일반적인 방법은 가능한 한 인체와 멀리 떨어뜨리는 것이다. 본 발명에서와 같이 복수의 주파수 대역을 통해 신호를 동시에 전송해야 하는 경우, 일반적으로 안테나를 2개 사용하게 된다. 이 경우, 안테나 위치의 제약으로 인해 SAR 값이 규정된 값을 충족시킬 수 없는 경우가 발생할 수 있다.
따라서 인체와 가장 멀리 떨어진 장소에 안테나를 위치시키고, 하나의 안테나로 복수의 주파수 대역을 통해 신호를 동시 송신할 수 있도록 RF Front End 단을 설계하면 가장 최적의 SAR값을 가질 수 있다. 이하에서는 SAR 조건을 만족시킬 뿐만 아니라 IMD 문제를 해결하기 위한 방안에 대해 기술한다.
제 1
실시예
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 단말(100)의 구성의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 단말(100)은 제 1 무선통신 칩(chip)(110), 제 2 무선통신 칩(120), RF 프런트-엔드(Front-end) 모듈(130), 안테나(140) 및 어플리케이션 프로세서 또는 기저대역 모뎀(150)을 포함할 수 있다.
RF 프런트-엔드(Front-end) 모듈(130)은 듀플렉서(131, 132) 및 다이플렉서(133, 134, 135), 전력 증폭기(136, 137, 138)를 포함할 수 있다. 그리고, 안테나(140)는 주 안테나(141) 및 하나 이상의 부 안테나(142)를 포함할 수 있다.
무선 통신에서 특정 주파수 대역의 전파가 사용되는데, 제 1 및 제 2 무선통신 칩(110, 120)은 신호 송신 과정에서 원래 신호(기저대역 신호)를 높은 주파수 대역의 신호로 변조하고, 신호 수신 과정에서는 수신한 고주파 신호를 기저대역 신호로 복조하는 기능을 수행한다. 각 무선통신 칩(110, 120)은 기저대역에서 처리된 신호를 고주파수 대역의 신호로 변조하는 "RF(Radio Frequency) 칩"으로 구현될 수도 있고, 기저대역 신호를 처리하는 기저대역 칩과 신호 송수신 과정에서 기저대역에서 처리된 신호를 고주파수 대역으로 변조하거나 수신한 신호를 저주파수 대역으로 복조하여 기저대역 신호로 처리하는 RF 칩이 결합된 "RF 및 기저대역 칩"으로 구현될 수 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 단말(100)은 제 1 무선통신 칩(110) 및 제 2 무선통신 칩(120)이 어플리케이션 프로세서 또는 기저대역 모뎀(150)와 분리되어 구현되도록 하였다.
또한, 제 1 및 제 2 무선통신 칩(110, 120)은 도 1에서 도시한 바와 같이 별개의 칩으로 구현될 수도 있으나, 하나의 칩으로 구현할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 제 1 무선통신 칩(110)과 제 2 무선통신 칩(120)은 신호 송신 과정에서 원래 신호를 높은 주파수 대역의 신호로 처리하고 반대로 신호 수신 과정에서는 높은 주파수 대역의 신호를 기저대역의 신호로 처리하며 변조/복조하는 기능을 각각 수행한다.
단말(100)이 서로 다른 무선통신 방식이 적용된 복수의 무선통신 칩(110, 120)에서 동시에 각각 신호를 전송할 필요가 있는 경우, 제 1 무선통신 칩은 (110)은 원래 신호를 제 1 주파수 대역의 신호로 처리하는 기능을 수행하고, 동시에 제 2 무선통신 칩(120)은 원래 신호를 제 2 주파수 대역의 신호로 처리하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 단말(100)은 신호 송신 과정에서 제 1 및 제 2 무선통신 칩(110, 120)에서 신호를 서로 다른 주파수 대역으로 변조하여 전송할 수 있다. 일반적으로, 단말(100)은 제 1 및 제 2 무선통신 칩(110, 120)에서 처리된 신호를 동시에 전송하는 경우 서로 다른 주파수 대역을 통해 신호를 전송할 수 있다.
RF 프런트-엔드(Front-end) 모듈(130)은 단말(100)의 신호 송수신을 자유롭게 하고 다양한 환경에서 통화를 가능하게 하는 역할을 수행할 수 있다. RF 프런트-엔드(RF Front-end) 모듈(130)은 단말(100) 내의 안테나(140)와, 제 1 무선통신 칩(110)과 제 2 무선통신 칩(120)을 연결해 송수신 신호를 분리할 수 있다.
그리고, RF 프런트-엔드(RF Front-end) 모듈(130)에는 필터링 및 증폭 역할을 하는 모듈로서 수신신호 필터링 필터를 내장한 수신단 프런트-엔드 모듈과, 송신 신호를 증폭하는 전력 증폭기를 내장한 송신단 프런트-엔드 모듈 등이 있다. 이러한 RF 프런트-엔드(RF Front-end) 모듈(130)은 특히 통화 시 송신 신호와 수신 신호를 전환(switching) 사용해야 하는 시분할(TDMA) 방식의 GSM(Global System for Mobile communications) 단말에 주로 사용될 수 있다.
또한, RF 프런트-엔드(RF Front-end) 모듈(130)은 본 발명에서 설명하는 단말(100)과 같이 다중 주파수 대역을 통해 신호를 전송하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, RF 프런트-엔드(RF Front-end) 모듈(130)은 단말(100)이 일 예로 CDMA2000 1xDO 방식과 LTE 방식을 동시에 사용이 가능하도록 한다. 이러한 RF 프런트-엔드(RF Front-end) 모듈(130)을 사용함으로써 단말(100)의 부품 수를 감소시킬 수 있으며, 단말(100)의 신뢰성을 높일 뿐만 아니라 부품 간의 상호연계(Interconnection)에 따른 손실을 감소시킬 수 있다.
RF 프런트-엔드(RF Front-end) 모듈(130)은 전력소모를 줄여 배터리 소모를 획기적으로 개선시키고, 다중 주파수 대역, 다기능 단말의 부품 소형화를 가능하게 한다.
이하에서는 단말(100)이 복수의 주파수 대역을 통한 신호의 동시 송신을 하나의 안테나로 가능하도록 RF 프런트-엔드 모듈(130)을 구성하는 방법과 하나의 안테나로 복수의 주파수 대역을 통한 신호의 동시 송신 시 발생되는 IMD(혹은 IM3)를 회피할 수 있는 방법에 대해 기술한다. 본 명세서에서, band 2, band 5, band 13은 서로 다른 주파수 대역에 해당한다.
혼변조 왜곡(InterModulation Distortion, IMD)은 두 개 이상의 주파수가 비선형 시스템 혹은 회로를 통과할 때 출력단에 입력에 없던 신호가 혼변조되어 나오는 것으로서, IMD는 그러한 혼변조(IM) 성분에 의한 왜곡(distortion) 그 자체를 의미한다. 이러한 IMD가 중요한 이유는 CDMA와 같은 디지털 시스템은 아날로그 시스템과 다르게 한 신호가 하나의 주파수, 즉 한 채널을 사용하는게 아니라 넓은 채널 대역폭을 여러 신호가 공유하기 때문이다. 즉, 한 대역을 처리하는 시스템에 여러 주파수의 신호가 동시다발적으로 입력되기 때문에, 서로 섞여서 출력단에 여러 주파수의 신호가 혼합되어 발생하다 보면 신호처리가 제대로 이루어지지 않을 수 있다.
예를 들어, 두 개의 주파수 f1과 f2가 있다고 하면, 출력에는 여러 가지 혼합 성분이 섞인 신호가 나오지만 2*f1, 3*f2와 같은 완전배수성 하모니(harmony)들은 필터로 거를 수가 있다. 그러나, 문제가 되는 것은 3차항, 즉 2*f1*f2 와 2*f2*f1 인데, 이것은 f1과 f2 신호 아주 가까이 붙어버리기 때문에 문제가 된다. IMD가 주로 지칭하는 것은 주로 이러한 3차항(3rd order) 혼변조 성분 때문이며, 그래서 보통 IMD라 부르는 신호들은 3rd order IMD를 의미하는 경우가 많다. 통상적으로, IMD 라고도 표현하는 IM은 그 세 번째 주파수 성분이 주요 제거 대상이 되기 때문에 IM3 라고만으로도 특별하게 부르기도 한다.
특히, 3rd order IMD는 수식적으로 풀어보면 입력신호가 증가함에 따라 세제곱으로 늘어나기 때문에, 처음에는 IMD가 작지만 입력신호가 증가하다 보면 원래 신호보다 훨씬 빠른 기울기로 증가면서 원래 신호의 전력과 비슷해 지는 경우까지 발생한다. IMD가 원래 신호의 전력과 비슷해 지는 지점을 IP3라고 한다.
이와 같이, IMD란 혼변조로 인하여 신호의 왜곡이 일어나는 정도를 의미하는데, 실제 제품의 사양이나 측정기준치로는 IP3를 사용하게 된다. 중간 주파수(Intermediate Frequency, IF)를 쓰는 수퍼헤테로다인 방식에서 혼변조는 그 3번째 항이 원래 신호와 가장 가까이 붙기 때문에 3rd IM을 제거하는 것이 중요하다. 따라서, 이러한 IMD와 같은 신호 왜곡, 간섭의 영향을 줄이는 것이 바람직하다.
이러한 IM3를 줄이기 위해, 본 발명에 따른 RF 프런트-엔드(RF Front-end) 모듈(130)은 제 1 무선통신 칩(110)에서 출력되는 복수의 주파수 대역(예를 들어, band 2, band 5)의 신호들과 제 2 무선통신 칩(120)에서 출력되는 신호(band 13에 해당하는 신호)는 주 안테나(141)로 전송한다.
그리고, RF 프런트-엔드(RF Front-end) 모듈(130)은 주 안테나(141)가 외부로부터 수신한 상기 복수의 주파수 대역(즉, band 2, band 5) 신호 중 특정 대역(예를 들어, band 5)에 해당하는 신호를 부 수신 경로(secondary Rx path)(162)를 통해 상기 제 1 무선통신 칩(110)으로 전송하고, 상기 부 안테나(142)가 외부로부터 수신한 신호 중 상기 특정 대역(예를 들어, band 5)에 해당하는 신호는 주 수신 경로(primary Rx path)(161)를 통해 상기 제 1 무선통신 칩(161)으로 전송한다. 그리고, RF 프런트-엔드(RF Front-end) 모듈(130)은 band 2에 해당하는 대역의 신호를 주 안테나(141) 및 부 안테나(142)로부터 각각 수신하여 각각 제 1 무선통신 칩(110)으로 전달할 수 있다.
또한, RF 프런트-엔드(RF Front-end) 모듈(130)은 주 안테나(141) 및 부 안테나(142)가 각각 수신한 신호 중 제 2 무선통신 칩(120)에 해당하는 대역의 신호(즉, band 13에 해당하는 대역의 신호)를 제 2 무선통신 칩(120)으로 전송한다.
여기서, RF 프런트-엔드(RF Front-end) 모듈(130)의 주 수신 경로(primary Rx path)(161)는 안테나(140)가 외부로부터 수신한 신호(혹은 데이터)를 제 1 무선통신 칩(110)으로 전달하는 주 경로라고 할 수 있고, 부 수신 경로(secondary Rx path)(162)는 다이버시티(diversity) 이득을 얻기 위해 안테나(140)가 외부로부터 수신한 신호(혹은 데이터)를 제 1 무선통신 칩(110)으로 전달하는 보조 경로라고 할 수 있다.
상술한 바와 같이, RF 프런트-엔드(RF Front-end) 모듈(130)은 제 1 무선통신 칩(110)에서 출력되는 특정 주파수 대역(예를 들어, band 5)의 신호를 주 안테나(141)로 전송하지만, 주 안테나(141)는 외부로부터 상기 특정 주파수 대역(예를 들어, band 5)에 해당하는 신호를 수신하면 부 수신 경로(162)를 통해 제 1 무선통신 칩(110)으로 전달하고, 부 안테나(142)는 외부로부터 상기 특정 주파수 대역(예를 들어, band 5)에 해당하는 신호를 수신하면 주 수신 경로(161)를 통해 제 1 무선통신 칩(110)으로 전달한다.
듀플렉서(duplexer)는 하나의 안테나를 송신과 수신에 공동으로 사용하기 위하여 송신할 때에는 송신 출력으로부터 수신기를 보호하고, 수신할 때에는 반향 신호를 수신기에 공급하도록 하는 장치이다. 듀플렉서(131)는 제 1 무선통신 칩(110)에서 출력되는 특정 대역(예를 들어, band 2) 신호와 주 안테나(141)로부터 수신되는 특정 대역(예를 들어, band 2)에 해당하는 수신 신호를 듀플렉싱한다. 그리고, 듀플렉서(132)는 제 1 무선통신 칩(110)에서 출력되는 특정 대역(예를 들어, band 5) 신호와 주 안테나(141)로부터 수신되는 특정 대역(예를 들어, band 5)에 해당하는 수신 신호를 듀플렉싱한다.
다이플렉서(diplexer)는 2개의 회로에서 별도로 나오는 신호를 상호 영향을 미치지 않으면서 하나의 회로로 전달하는 장치이다. 주로 주파수가 다른 두 신호를 동시에 보내고 받기 위해 사용되는 분기용 필터 소자를 말하는데, 주파수 차이가 분명한 두 신호를 단지 대역 분리만 해도 되기 때문에 일반적으로 낮은 주파수 신호가 통과되는 저대역 통과 필터(LPF)와 높은 주파수 신호가 통과되는 고대역 통과 필터(HPF)를 결합시킨 간단한 구조로 되어 있다.
다이플렉서(134)는 제 1 무선통신 칩(110)에서 출력된 band 5에 해당하는 대역의 신호와 제 2 무선통신 칩(120)에서 출력된 band 13에 해당하는 대역의 신호를 대역 분리하여 주 안테나(141)로 전달한다.
그리고, 다이플렉서(135)는 부 안테나(142)가 외부로부터 수신한 신호들(예를 들어, band 2, band 5 및 band 13에 해당하는 대역의 신호들)을 대역 분리하는 기능을 수행한다. 이와 같이, 부 안테나(142)가 외부로부터 수신한 신호들(예를 들어, band 2, band 5 및 band 13에 해당하는 대역의 신호들)은 다이플렉서(135)에 의해 대역 분리되어, band 2에 해당하는 신호는 제 1 무선통신 칩(110)으로 전달되고, band 5에 해당하는 신호는 주 수신 경로(161)를 통해 제 1 무선통신 칩(110)으로 전달되며, band 13에 해당하는 신호는 제 2 무선통신 칩(120)으로 전달된다.
전력 증폭기(136, 137, 138)는 각각 제 1 무선통신 칩(110)에서 출력된 band 2에 해당하는 대역의 신호, band 5에 해당하는 대역의 신호, 제 2 무선통신 칩(120)에서 출력된 band 13에 해당하는 대역의 신호를 증폭하는 기능을 수행한다.
RF 프런트-엔드(RF Front-end) 모듈(130)에서 IM3가 발생되는 대역의 신호(특히, band 5)의 송신은 주 안테나(141)를 통해 전송하지만, 주 수신은 주 안테나(141)가 아닌 부 안테나(142)를 통해서 신호를 받게 되면 두 안테나(141, 142) 간의 커플링 손실(Coupling loss) 만큼의 IM3를 개선할 수 있다.
제 2
실시예
본 발명에 따른 제 2 실시예는 RF 단에서 혼변조(inter modulation)로 IM3가 발생되어 수신신호에 영향을 주는 것을 막기 위해 RF 경로의 듀플렉서 전단에 IP3가 아주 높은 필터를 삽입하는 방법이다. 이와 같이 적용하게 되면, 수신 경로에 발생되는 IM3에 직접적으로 영향을 주는 송신신호를, 특정 레벨(즉, 수신기에 영향을 주지 않는 레벨)이하가 되도록 소거(rejection)해 주면 IM3의 영향을 줄여 줄 수 있다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 단말(200)의 구성의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 단말(200)은 제 1 무선통신 칩(chip)(210), 제 2 무선통신 칩(220), RF 프런트-엔드(Front-end) 모듈(230), 주 안테나(241), 부 안테나(242) 및 어플리케이션 프로세서 또는 기저대역 모뎀(250)을 포함할 수 있다.
RF 프런트-엔드(Front-end) 모듈(230)은 듀플렉서(231, 232, 233) 및 다이플렉서(234, 235), 대역저지필터(Band Rejection Filter, BRF)(236), 정합 회로 모듈(237), 전력 증폭기(251, 252, 253)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 RF 프런트-엔드(RF Front-end) 모듈(230)은 제 1 무선통신 칩(210)에서 출력되는 복수의 주파수 대역(예를 들어, band 2, band 5)의 신호들과 제 2 무선통신 칩(220)에서 출력되는 신호(band 13에 해당하는 신호)를 주 안테나(241)로 전송한다.
구체적으로 살펴보면, 제 1 무선통신 칩(210)에서 출력되는 복수의 주파수 대역(예를 들어, band 2 및 band 5)의 신호들은 각각 전력 증폭기(251, 252)를 통해 전력 증폭되며, 전력 증폭된 band 2에 해당하는 대역의 신호는 듀플렉서(231)를 거치고, 전력 증폭된 band 5에 해당하는 대역의 신호는 듀플렉서(232)를 거친 후에, 정합 회로(Matching Circuit) 모듈(237)을 통과한 후 주 안테나(241)로 전송된다. 그리고, 제 2 무선통신 칩(220)에서 출력되는 특정 주파수 대역(예를 들어, band 13)에 해당하는 신호는 전력 증폭기(239)를 거쳐 전력 증폭된 후, 듀플렉서(233)와 정합 회로 모듈(237)을 거쳐 처리되어 주 안테나(241)로 전송된다.
RF 프런트-엔드(RF Front-end) 모듈(230)에서는 주파수가 올라갈수록 임피던스(impedance)에 의한 전송특성이 크게 변하기 때문에, 연결 끝단에서 반드시 임피던스가 동일하게 맞아떨어지는 것이 바람직하다. 그러나, 실제로 설계를 하다 보면 각 끝단은 특성임피던스인 50옴(Ω)으로 떨어지지 않을 때가 많기 때문에 임피던스를 정합(matching)시켜야 하게 된다. 정합 회로(Matching Circuit) 모듈(237)은 이와 같이 임피던스를 정합시키기 역할을 수행한다. 이때, 보통 임피던스 매칭에는 스미스차트(Smith chart)를 이용한다.
대역저지필터(Band Rejection Filter, BRF)(236)는 RF 수신 경로에서 듀플렉서(231, 232) 전단에 위치한 필터로서 IP3가 높은 필터이다. 대역저지필터(Band Rejection Filter, BRF)(236)는 RF 수신 경로에 발생되는 IM3에 직접적으로 영향을 주는 송신신호를, 특정 레벨 이하가 되도록 소거(rejection)해 줌으로써 수신기에 미치는 IM3의 영향을 상당히 줄여 줄 수 있다.
RF 프런트-엔드(RF Front-end) 모듈(230)은 주 안테나(241)가 외부로부터 수신한 특정 주파수 대역(예를 들어, band 2, band 5)에 해당하는 신호들을 듀플렉서(231, 232)를 거쳐 각각 제 1 무선통신 칩(210)으로 전달한다. 그리고, RF 프런트-엔드(RF Front-end) 모듈(230)은 주 안테나(241)가 외부로부터 수신한 특정 주파수 대역(예를 들어, band 13)에 해당하는 신호들을 듀플렉서(233)를 거쳐 제 2 무선통신 칩(210)으로 전달한다.
한편, RF 프런트-엔드(RF Front-end) 모듈(230)은 부 안테나(242)가 외부로부터 수신한 특정 주파수 대역(예를 들어, band 2, band 5)에 해당하는 신호들을 다이플렉서(235)를 거쳐 제 1 무선통신 칩(210)으로 전달한다. 그리고, RF 프런트-엔드(RF Front-end) 모듈(230)은 부 안테나(242)가 외부로부터 수신한 특정 주파수 대역(예를 들어, band 13)에 해당하는 신호들을 다이플렉서(235)를 거친 후 제 2 무선통신 칩(220)으로 전달한다.
살펴본 바와 같은 본 발명에 따른 다양한 실시예에 따라, 하나의 안테나로만 송신이 이루어지기 때문에 복수의 주파수 대역에서 신호를 동시 송신하는 경우라 하더라도 SAR을 줄일 수 있으며, 복수의 주파수 대역에서 신호를 동시 송신함으로 발생되는 IM3의 영향을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, RF Front End 단의 복잡도는 떨어뜨리면서, RF 성능은 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
Claims (7)
- 제 1 주파수 대역에 해당하는 제 1 신호와, 제 2 주파수 대역에 해당하는 제 2 신호 및 제 3 주파수 대역에 해당하는 제 3 신호를 송수신하는 제1 안테나;
상기 제 1 신호와, 제 2 신호 및 제 3 신호를 수신하는 제2 안테나;
제 1 무선통신 방식을 통해 상기 제 1 및 제 2 신호를 수신하여 출력하는 제 1 무선통신 칩;
제 1 무선통신 방식과 다른 제 2 무선통신 방식을 통해 상기 제 3 신호를 수신하여 출력하는 제 2 무선통신 칩; 및
상기 제 1 무선통신 칩에서 출력되는 상기 제 1 및 제 2 신호와, 상기 제 2 무선통신 칩에서 출력되는 상기 제 3 신호를 상기 제 1 안테나로 전송하고, 상기 제 1 및 제 2 안테나에 각각 수신된 상기 제 1 및 제 2 신호를 상기 제 1 무선통신 칩으로 전송하며, 상기 제 1 및 제 2 안테나에 각각 수신된 상기 제 3 신호를 상기 제 2 무선통신 칩으로 전송하는 RF(Radio Frequency) 프런트-엔드(front end) 모듈;을 포함하고,
상기 제 2 신호의 주 수신 경로(primary Rx path)가 상기 제 2 안테나로부터 형성된 동안 상기 제 1 및 제 3 신호의 주 수신 경로는 상기 제 1 안테나로부터 형성되고,
상기 제 2 신호의 다이버시티 게인(diversity gain) 획득을 위한 상기 제 2 신호의 부 수신 경로(secondary Rx path)가 상기 제 1 안테나로부터 형성된 동안 상기 제 1 및 제 3 신호의 다이버시티 게인 획득을 위한 상기 제 1 및 제 3 신호의 부 수신 경로는 상기 제 2 안테나로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 단말 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 RF 프런트-엔드 모듈은, 상기 제 1 또는 제 2 무선통신 칩과 상기 제 1 안테나 간의 신호 송수신을 듀플렉싱하기 위한 하나 이상의 듀플렉서(duplexer)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 RF 프런트-엔드 모듈은, 상기 제 1 무선통신 칩에서 출력되는 상기 제 1 및 제 2 신호와 상기 제 2 무선통신 칩에서 출력되는 상기 제 3 신호를 대역 분리하여 상기 제 1 안테나로 전송하는 다이플렉서(diplexer)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 RF 프런트-엔드 모듈은, 상기 제 1 무선통신 칩에서 출력되는 상기 제 1 및 제 2 신호와 상기 제 2 무선통신 칩에서 출력되는 상기 제 3 신호의 전력을 증폭하는 복수의 전력 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 장치. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 제 1 무선통신 칩에서 출력되는 상기 제 1 및 제 2 신호는 음성 서비스 신호이며,
상기 제 2 무선통신 칩에서 출력되는 상기 제 3 신호는 데이터 서비스 신호인 것을 특징으로 하는 단말 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 제 2 무선통신 방식은 3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) 무선 통신 방식인 것을 특징으로 하는 단말 장치.
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| WO2021215554A1 (ko) * | 2020-04-22 | 2021-10-28 | 엘지전자 주식회사 | 안테나를 구비하는 전자 기기 |
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| US11418637B2 (en) | 2020-04-22 | 2022-08-16 | Lg Electronics Inc. | Electronic device having antennas |
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