KR20010052860A - 무선 수신기 - Google Patents

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Abstract

두개의 주파수 대역에서의 수신을 위해 최적화된 제1 및 제2 프런트 엔드 회로를 갖는 무선 수신기 아키텍쳐가 개시되어 있다. 각 프런트 엔드 회로는 수신 신호를 각각의 중간 주파수로 다운변환하는 믹서를 포함한다. 두개의 프런트 엔드 회로로부터의 신호는 단일 아날로그-디지털 변환기에 전달된다. 아날로그-디지털 변환기의 샘플링 비율 및 중간 주파수는 수신된 신호가 아날로그-디지털 변환기의 에일리어스 응답의 상이한 톱니 모양(teeth)에서 동일한 지점에 나타나도록 선택된다.

Description

무선 수신기{RADIO RECEIVER}
이동 전화와 같은, 휴대용 통신 장치에 대해 무선 주파수 스펙트럼의 두개의 독립된 영역에서 작동할 수 있어야 하는 것이 공동적으로 요구가 되고 있다. 예를 들어, 이동 전화가 900MHz 및 1800MHz에서 작동할 수 있어야 하는 것이 공동적으로 요구가 되고 있다. 이러한 제품은 이중 대역 제품으로서 공지되어 있다. 이러한 이중 대역 제품의 설계에 있어서, 하나의 옵션은 수신기 회로를 이중으로 하는 것이다. 미국 특허 제 4,584,716호는 두개의 상이한 주파수에서 신호를 수신하는 무선 수신기를 개시하고 있으며, 여기에서 무선 주파수 증폭기, 중간 주파수에 다운 변환시키는 믹서, 중간 주파수 필터, 중간 주파수 증폭기 및 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 수신기 회로는 이중으로 되어 있다.
확실히, 장치의 크기 및 전력 소비를 감소시키기 위해 이러한 이중구성을 피하는 것이 유리할 것이다. 그러나, 이러한 이유로 어떤 변화는 무선 주파수 구성요소가 일반적으로 하나의 특별한 주파수 대역에서의 사용을 위해 최적화 된다는 사실을 또한 고려해야 한다.
본 발명은 무선 수신기 아키텍쳐(architecture)에 관한 것으로, 특히 이중 대역 수신기에서의 사용에 적합한 아키텍쳐에 관한 것이다.
도 1은 발명에 따르는 수신기 아키텍쳐의 개략적인 블록도.
도 2는 도 1의 회로의 작동을 설명하는데 사용하기 위한 아날로그-디지털 변환기의 주파수 응답을 도시하는 도면.
본 발명은 이중 대역 제품에서 사용하기 위한 무선 아키텍쳐를 제공한다. 무선 주파수 스펙트럼의 두개의 부분에서 신호를 수신하는 회로가 제공되고, 수신 신호는 각각의 중간 주파수로 다운변환된다. 그러나, 단일 샘플링 주파수에서 작동하는 단일 아날로그 디지털 변환기가 제공된다.
본 발명은 아날로그-디지털 변환기의 공지된 특성 즉, 다중의 샘플링 주파수의 배수에서 에일리어스(alias) 응답을 갖는 특성을 사용한다.
수신 신호가 다운변환되는 중간 주파수가 선택되어 상이한 샘플링 주파수의 배수에서 에일리어스 응답에 나타난다.
이것은 특별한 수신 주파수 대역에 대해 최적에 가까울 수 있는 중간 주파수를 선택할 수 있게 하면서, 수신기 회로의 하나의 아날로그 디지털 변환기를 제공하는 것이 필요하다는 장점을 갖는다.
도 1은 발명에 따르는 무선 수신기 아키텍쳐의 개락적인 블록도이다. 본원에 설명되는 바와 같이, 상기 아키텍쳐는 각각 900 MHz 및 1800 MHz 영역에서의 다른 주파수에서 작동하는 이중 대역 GSM 이동 전화에 사용하는데 적합하다. 그러나, 발명이 다른 주파수 대역에서 작동하는 이러한 제품에 적용할 수 있고, 실제로는 무선 주파수 스펙트럼의 두개의 다른 부분에서 무선 주파수 신호를 수신하는 다른 장치에 적용할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 1의 회로는 900 MHz에서 신호를 수신하기 위해 최적화된 제1 안테나(2) 및 수신된 신호를 증폭시키는 제1 RF 증폭기(4)를 포함한다. 증폭된 수신 신호는 믹서(6)에 전달되고, 믹서는 제1 국부 발진기 주파수(LO1)를 또한 수신하고, 증폭된 수신 신호를 제1 중간 주파수(IF1)로 다운변환한다. 이러한 프런트 엔드 회로(front-end circuit) 전체는 900MHz에서의 수신을 위해 최적화될 수 있다. 다운변환된 중간 주파수 신호는 제1 대역 필터(8)에 전달되고, 샘플링 주파수(Fs)에서 작동하는 아날로그-디지털 변환기(ADC, 10)에 전달된다. 출력 디지털 신호는 종래의 방법으로 프로세싱 회로에 전달된다.
작동하는 두개의 주파수 대역이 종래의 GSM 포맷에서 송신되는 신호를 수신하도록 설계되는, 본원에서 설명되는 바와 같은 이동 전화에서, ADC(10)는 13MHz의 GSM 클록 속도로 신호를 유리하게 샘플할 수 있다.
도 1의 수신기 아키텍쳐는 1800 MHz에서 신호를 수신하기 위해 최적화된 제2 안테나(12) 및 안테나(12)에 의해 수신된 신호를 증폭시키는 제2 RF 증폭기(14)를 더 포함한다.
아키텍쳐는 제2 국부 발진기 신호(LO2)를 또한 수신하고, 제2 안테나(12)에 의해 수신되는 신호를 제2 중간 주파수(IF2)에 다운변환하는 제2 믹서(16)를 더 포함한다. 이러한 제2 프런트 엔드 회로는 1800MHz에서의 수신을 위해 최적화될 수 있다.
제2 중간 주파수(IF2)에서 다운변환된 신호는 제2 대역 필터(18)에 전달되고, 필터링된 신호는 또한 동일한 ADC(10)에 전달된다.
아날로그-디지털 변환기의 작동에 있어서 중요한 것은 변환기의 샘플링 주파수(Fs) 및 수신된 신호의 주파수 사이의 관계이다. 아날로그-디지털 변화기의 주파수 응답은 이러한 관계를 설명할 목적으로 도 2에 도시된다.
종종, ADC의 샘플링 주파수(Fs)는 충분히 높게 선택되므로 모든 수신 신호는 Fs/2보다 낮은 주파수를 갖는다. 이것은 나이퀴스트 샘플링이라 불리고, 그 주파수 영역내의 모든 신호는 충분히 샘플링될 수 있다는 것을 의미한다.
그러나, ADC는 더 높은 주파수에서 신호에 에일리어스 응답을 또한 발생시킨다. 따라서, 샘플링 주파수(Fs) 자체에서의 입력 신호는 제로 주파수를 갖도록 ADC에 나타나고, Fs ± Fx(여기서 Fx는 Fs와 비교하여 작다)에서의 신호는 모두 주파수 Fx에 있도록 ADC에 나타날 것이다.
입력 신호가 제로(0)로부터 1.25Fs까지의 주파수 영역을 갖는 경우에, ADC 출력 신호에서 에일리어스 응답은 예를 들면 0.2Fs, 0.8Fs 및 1.2Fs에서의 입력 신호를 구별하는 것이 불가능하다는 것을 의미하기 때문에, 이것은 심각한 문제이다.
또한, 도 2에 도시되는 바와 같이, 각각의 샘플링 주파수 (Fs)의 배수의 근방에 유사한 에일리어스 응답이 있다. 도 2에 도시되는 주파수 응답은 콤(comb) 응답으로서 공지되어 있다.
그러나, 입력 신호가 공지된 비교적 협소한 주파수 대역내에 존재하는 경우에, 서브 나이퀴스트 샘플링으로서 공지된 기술은 이러한 에일리어스 응답의 장점을 얻을 수 있다.
특히, 수신기 회로가 ADC 입력 신호가 ADC 주파수 응답의 특별한 영역에 나타나는 것을 알 수 있도록 설계되는 경우에, ADC의 에일리어싱 특성은 신호가 Fs/2보다 낮은 주파수로 효율적으로 다운 변환되는 것을 의미한다.
본 발명에 따라, 이중 대역 입력 신호는 ADC의 에일리어스 응답의 상이한 부분에 나타나는 각각의 중간 주파수로 다운변환되지만, 그럼에도 불구하고 유사한 주파수로 다운 변환된다.
특히, (N ±0.25) Fs에 또는 근접하게 집중되는 주파수를 갖도록 ADC 입력 신호를 배열하는 것은 에일리어싱 문제를 더 초래하는 일 없이 신호를 N. Fs로부터 (N+0.5)Fs까지의 주파수 영역에서 변화시킬 수 있기 때문에 유리하다. 따라서 발명에 따르면, ADC 입력 신호는 상이한 정수 값 N을 갖는 즉, 주파수 응답의 두개의 상이한 이러한 영역에서 나타나도록 배열될 수 있다.
이것은 상이한 정수인 n1 및 n2를 갖는 (n1+0.25)Fs에서 나타나는 제1 중간 주파수(IF1) 및 (n2+0.25)Fs에서 나타나는 제2 중간 주파수(IF2)를 도시하는 도 2에 더 상세히 도시된다. 두개의 중간 주파수 사이의 차(IF1-IF2)는 n3.Fs이고, 여기서 n3은 정수이다.
특히, 도 1에 도시되는 이중 대역 수신기의 경우에, 900MHz 및 1800MHz에서 입력 신호를 수신할 때, 900MHz 신호에 대한 최적의 중간 주파수는 100MHz의 영역내에 있는 반면에 1800MHz에서 수신된 신호에 대한 최적의 중간 주파수는 200MHz의 영역내에 있다.
따라서, ADC(10)가 13MHz의 샘플링 비율을 갖는 경우에, 전술된 바와 같이 국부 발진기 신호(LO1)는 900MHz에서 수신된 신호에 대해 94.25MHz(즉, 7.25 ×13MHz)의 중간 주파수(IF1)를 부여하도록 선택될 수 있고, 국부 발진기 주파수(LO2)는 1800MHz에서 수신된 신호에 대해 198.25(즉, 15.25 ×13MHz)의 중간 주파수(IF2)를 부여하도록 선택될 수 있다. 따라서, 두 중간 주파수 사이의 차이는 ADC 샘플링 주파수의 정수 배이다.
따라서, 상기 두 신호는 모두 3.25MHz 즉, 샘플링 주파수의 1/4 상에 집중되는 ADC(10)의 출력에 나타날 것이다.
따라서, 이중의 아날로그-디지털 변환기를 요구하지 않고, 이중 대역 수신기에 의해 수신된 신호를 다운변환할 수 있는 아키텍쳐가 개시되어 있다.
본 발명이 아날로그-디지털 변환기에서 두개의 중간 주파수 신호가 효율적으로 다운변환되는 이중 대역 수신기를 참조하여 본원에 기재되어 있지만, 본 발명이 다수의 중간 주파수 신호의 다운변환이 동일한 방법으로 성취되는 아키텍쳐에 또한 적용할 수 있다는 것이 이해될 것이다.

Claims (7)

  1. 무선 수신기에 있어서,
    제1 믹서 및 제1 수신 주파수 대역에서의 신호를 제1 중간 주파수(IF1)에서의 대역으로 다운변환하기 위해 제1 국부 발진기 신호를 공급하는 수단을 포함하여, 제1 수신 주파수 대역에서의 신호를 수신하는 제1 수신기 프런트 엔드 회로와;
    제2 믹서 및 제2 수신 주파수 대역에서의 신호를 제2 중간 주파수(IF2)에서의 대역으로 다운변환하기 위해 제2 국부 발진기 신호를 공급하는 수단을 포함하여, 제2 수신 주파수 대역에서의 신호를 수신하는 제2 수신기 프런트 엔드 회로와;
    상기 제1 수신기 프런트 엔드 회로 및 상기 제2 수신기 프런트 엔드 회로 모두로부터 수신되는 다운변환된 신호를 소정의 샘플링 비율(Fs)로 샘플링하는 아날로그-디지털 변환기를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 국부 발진기 주파수는 상기 중간 주파수가,
    IF1 = Fs * (N1±x) 및
    IF2 = Fs * (N2±y)으로 주어지도록 선택되며,
    여기에서 상기 N1 및 N2는 각각 상이한 정수이고,
    0 ＜ x ＜ 1/2 및
    0 ＜ y ＜ 1/2인 것을 특징으로 하는 무선 수신기.
  2. 제 1항에 있어서,
    x ≒ 1/4인 것을 특징으로 하는 무선 수신기.
  3. 제 1항에 있어서,
    y ≒ 1/4인 것을 특징으로 하는 무선 수신기.
  4. 제 1항에 있어서,
    x = y인 것을 특징으로 하는 무선 수신기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 믹서로부터 상기 아날로그-디지털 변환기로 상기 제1 중간 주파수에서의 신호를 전달할 수 있게 하는 제1 대역 필터와, 상기 제2 믹서로부터 상기 아날로그-디지털 변환기로 상기 제2 중간 주파수에서의 신호를 전달할 수 있게 하는 제2 대역 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 수신기.
  6. 무선 수신기에 있어서,
    제1 수신 주파수에서의 신호를 제1 중간 주파수로 다운변환하는 제1 믹서를 포함하는 제1 수신기 프런트 엔드 회로와;
    제2 수신 주파수에서의 신호를 제2 중간 주파수로 다운변환하는 제2 믹서를 포함하는 제2 수신기 프런트 엔드 회로와;
    제1 수신기 프런트 엔드 회로 및 제2 수신기 프런트 엔드 회로 모두로부터 수신되는 다운변환된 신호를 소정의 샘플링 비율(Fs)로 샘플링하고, 에일리어스 응답을 갖는 아날로그-디지털 변환기를 포함하고, 그것에 의해 샘플링 비율의 배수에서의 신호가 아날로그-디지털 변환기의 출력에 나타나며,
    상기 제1 및 제2 중간 주파수는 각각 상기 아날로그-디지털 변환기에 의해 샘플링할 때, 각각의 샘플링된 신호가 아날로그-디지털 변환기의 에일리어스 응답에서의 공지된 지점에 나타나도록 선택되는 것을 특징으로 하는 무선 수신기.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 중간 주파수는 각각 상기 아날로그-디지털 변환기에 의해 샘플링할 때, 각각의 샘플링된 신호가 아날로그-디지털 변환기의 에일리어스 응답의 상이한 톱니 모양(teeth)상의 동일한 지점에 나타나도록 선택되는 것을 특징으로 하는 무선 수신기.
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