KR20010098611A

KR20010098611A - 다중 브랜치 수신기 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20010098611A
Application number: KR1020010020022A
Authority: KR
Inventors: 카민스키월터죠셉; 콜스러드애릴드
Original assignee: 루센트 테크놀러지스 인크
Priority date: 2000-04-14
Filing date: 2001-04-14
Publication date: 2001-11-08
Also published as: CA2337701A1; DE60005488T2; KR100555166B1; AU3339901A; EP1154589A2; CN1318958A; JP2001358630A; EP1154589B1; US6574459B1; BR0101298A; DE60005488D1; CN1185891C; EP1154589A3

Abstract

수신기는 수신된 아날로그 신호들을 복수의 채널 브랜치에 제공하며, 채널 브랜치들 중 적어도 하나에 수신된 아날로그 신호의 주파수는 무선 주파수(RF) 스펙트럼 내 대응하는 아날로그 신호의 상대적인 위치와 관계없이 조정된다. 그 후 상기 채널 브랜치들 상의 아날로그 신호들이 결합되며, 상기 결합된 아날로그 신호들은 디지털 도메인(domain)으로 변환된다. 예를 들면, 수신기는 무선 주파수(RF) 아날로그 신호들을 수신하는 적어도 하나의 안테나를 포함한다. 채널 브랜치 어레인저(arranger)는 안테나로부터 상기 아날로그 RF 신호들을 수신하며, RF 아날로그 신호들을 복수의 채널 브랜치에 제공한다. 채널 브랜치들 중 적어도 하나의 각 채널 상에 적어도 하나의 주파수 변환기를 포함하는 주파수 변환 배열 장치는, 서로 다른 채널 브랜치의 RF 스펙트럼에서 대응하는 아날로그 신호들의 상대적인 위치와 관계없이 상기 각 채널 브랜치 상의 아날로그 RF 신호들의 주파수 대역(bands)을 조정한다. 채널 브랜치들 상의 아날로그 신호들이 결합되며, 단일 아날로그/디지털(A/D) 변환기는 결합된 아날로그 신호들을 디지털 신호로 변환한다. 상기 복합 아날로그 신호를 디지털 도메인으로 변환함에 있어서, 아날로그 신호들의 주파수 대역은 디지털 도메인에서 복수의 나이퀴스트 존(Nyquist zone) 채널 내에 위치된다. 채널 브랜치들 상의 아날로그 신호에 대한 주파수 대역 및 A/D 변환기에 대한 샘플링 속도(sampling rate)를 적절히 선택함으로써, A/D 변환기의 이용 가능한 대역폭이 보다 효율적으로 사용될 수 있으며, 시간 코히어런스(coherence) 및/또는위상 코히어런스가 제공될 수 있다.

Description

다중 브랜치 수신기 시스템 및 방법{Multiple Branch Receiver System and Method}

본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 특히 무선 통신 시스템에서 다중 브랜치 수신기 아키텍처에 관한 것이다.

무선 통신 시스템의 서비스 영역은 셀(cell)로 알려진 연결된 서비스 도메인들로 분배되며, 무선 단말기들은 셀을 서비스하는 기지국(BS)과의 라디오 링크(radio link)에 의해 통신한다. 기지국은, 예를 들면, 이동 교환 센터(MSC)와 같은 육상 네트워크에 연결되는데, 이는 서비스 영역 전체를 통해 분산되어 있는 복수의 기지국에 연결되어 있다. 무선 통신 산업에 있어서, 서비스 공급자는, 자주 둘 또는 그 이상의 인접하지 않거나 분리된(segregated) 주파수 대역을 부여받는데, 이 주파수 대역은 RF 통신 채널의 무선 송신 또는 수신을 위해 이용된다. 예를 들면, 미국에서, 셀룰러 통신의 "A" 대역 공급자를 위한 기지국은 A(825-835MHz), A'(845-846.5 MHz) 및 A"(824-825 MHz) 대역 내의 주파수 채널들을 수신하며, 무선 단말기들은 A(870-880 MHz), A'(890-891.5 MHz) 및 A"(869-870 MHz) 대역 내의 주파수 채널들을 수신한다. B 대역 공급자를 위한 기지국은 B(835-845 MHz) 및 B'(846.5-849 MHz) 주파수 대역 내의 주파수 채널들을 수신하며, 무선 단말기들은 B(880-890 MHz) 및 B'(891.5-894 MHz) 주파수 대역 내의 주파수 채널들을 수신한다. 특별히, 개인 휴대 통신 시스템(PCS) 공급자를 위한 기지국은 하나 또는 그 이상의 PCS 대역(1850 MHz - 1910 MHz) 상의 무선 단말기들로부터 주파수 채널들을 수신할 수 있으며, 무선 단말기들은 하나 또는 그 이상의 PCS 대역(1930-1990 MHz) 상의 주파수 채널들을 수신한다.

시스템 하드웨어 비용을 줄이기 위해, 서비스 공급자는 인접하지 않은 주파수 대역 내의 신호를 동시에 수신하고 처리하는 통상적인 수신기를 사용하기를 원할 것이다. 전형적인 수신기 아키텍처에서, 각 주파수 대역에 대한 하향-변환 (down-conversion) 단계는, 변조된 아날로그 신호들의 주파수 대역들이 대응하는 IF 주파수 스펙트럼으로 변환되고 개별적인 아날로그/디지털(A/D) 변환기들에 의해 감소된 샘플링 속도에서 샘플링될 수 있도록, 일반적으로 하향-변환을 하고 중간 주파수(IF)에서 각 주파수 대역의 위치를 조작하는데 이용된다. 인접하지 않은 대역에서 변조된 아날로그 신호를 디지털화 하는 단일 A/D 변환기를 이용하기 위해, 단일 A/D 변환기는 양 주파수 대역 모두를 둘러싸기(encompass)에 충분히 높은 속도로 샘플링해야 한다. A/D 변환기가 주파수 대역들 사이의 갭(gap) 내 원하지 않는 주파수를 샘플링하는데 있어 대역폭을 이용하고 있기 때문에, 이는 비효율적인접근이다. 인접하지 않는 주파수 대역들 사이의 주파수 갭을 감소시키기 위해, 주파수 대역 각각에 대한 하향-변환 단계는, 그 대역들이 A/D 변환기에 대한 더 작은 대역폭 안에 맞도록 서로 더 가까이 존재하게 하기 위해서, 하향-변환하고 IF에서 각 주파수 대역의 위치를 조작하는데 이용된다. A/D 변환기 대역폭의 효율적인 이용을 향상시키기 위한 또 다른 접근은 양 주파수 대역 모두를 하향-변환하는 것을 포함하며, 그 주파수 대역들 중 하나의 레플리카는 주파수 대역들 사이의 주파수 갭 내에 위치된다.

상기 IF 스펙트럼이 결합된 신호 대역폭의 두 배와 같거나 또는 그 이상인 샘플링 속도(이는 나이퀴스트 샘플링 속도라고도 불려짐)에서 A/D 변환기에 의해 샘플링될 때, A/D 변환기 입력 신호 대역폭은 1/2 샘플링 주파수(1/2 Fs)의 배수들에서 그 자신에 대해 회전하거나 주기적으로 접는다(fold). 이와 같이, 신호 대역폭 및 그 신호 대역폭의 거울 이미지(mirror image)가 A/D 변환기의 샘플링 속도에 대응하는 주파수 간격에서 주기적으로 반복된다. 신호 대역폭의 각 레플리카는 나이퀴스트 존으로 불려질 수 있으며 IF 신호 대역폭은 약 0 Hz와 1/2 샘플링 주파수 사이의 제 1 나이퀴스트 존으로 접어 뒤집어진다(fold back). 나이퀴스트 존의 대역폭은 나이퀴스트 대역폭에 대응한다.

디지털 도메인에서 스펙트럼 밀도(spectral density)의 주기성은 샘플링된 파형의 기본적 성질로, 시간-샘플링된 파형의 푸리에 변환을 결정함으로써 예측될 수 있다. 일반적으로, A/D 변환기는, 변조된 아날로그 IF 신호의 디지털 표현을 얻기 위해서, 복합 주파수 대역들의 신호 대역폭의 적어도 두 배(즉, 나이퀴스트 샘플링 속도)로 샘플링한다. 따라서, A/D 변환기에 대한 샘플링 속도는, 나이퀴스트 대역폭이 요구되는 주파수 대역들을 둘러싸도록 선택된다. 샘플링 속도가 높으면 높을수록 나이퀴스트 대역폭이 더 넓다. 만일 파형이 그 신호 대역폭(나이퀴스트 대역폭)의 두 배보다 더 낮은 속도로 샘플링된다면, 인접한 주기적인 스펙트럼들 사이의 바람직하지 않은 오버랩핑이 발생하는데, 이는 에일리어싱(aliasing)이라고 알려진 잘 알려진 현상이다. 따라서, A/D 변환기의 샘플링 속도를 감소시키며, 감소된 비용으로 더 낮은 샘플링 속도의 A/D 변환기를 사용하는 것을 가능하게 하는 한편, 나이퀴스트 대역폭이 변환된 주파수 대역을 둘러싸도록 샘플링 속도 및 IF 주파수가 선택된다. 따라서, 주파수 대역들 사이의 분리 또는 주파수 갭이 넓어질수록, 현재의 수신기 아키텍처는 단일 A/D 변환기의 사용이 실제적이거나 효율적으로 보이지 않는 문제점에 도달해있다. 만일 주파수 대역이 충분히 멀리 떨어져 있거나 또는 그렇게 요구된다면, 개별적인 안테나가 각각의 분리된 주파수 대역에 대해 사용된다. 안테나들이 서로 다른 주파수 대역에 전용되는 다중 안테나 아키텍처에서, 개별적인 A/D 변환기는 전형적으로 각 안테나 경로에 대해 이용된다.

무선 통신 기지국은, 또한, 다중 경로 페이딩(multipath fading)의 효과를 완화시키는 N-방식 수신 다이버시티로 알려진 기술을 지원하기 위해 동일 주파수 대역을 수신하는 다중 안테나를 사용한다. 기지국은 N 개의 공간적으로-분리된 수신 안테나들("Rx1" 내지 "RxN")을 포함하는 하나 또는 그 이상의 무선 전파 (radios)를 포함한다. 다중 경로 페이딩은 국부적인 현상이기 때문에, 모든 공간적으로-분리된 수신 안테나들이 동시에 다중 경로 페이딩을 경험하는 것은 거의 발생하지 않을 것이다. 그러므로, 인입 신호(incoming signal)가 한 수신 안테나에서 약하다면, 나머지 수신 안테나들 중 하나에서는 만족스러울 것이다. 예를 들면, 지형의 지세(topography)가 구릉이 많거나 산악지대일 때, 또는 빌딩이나 나무들과 같은 물체가 존재할 때, 무선 단말기에 의해 전송된 신호는 흡수되거나 반사될 수 있으며, 신호 품질이 기지국에서 일정(uniform)하지 않다. 이와 같이, 많은 독립적인 경로들은, 무선 단말기와 기지국 주변 또는 그 사이에 놓여진 많은 물체들 사이에서 신호의 산란 및 반사의 결과이다. 신호의 산란과 반사는, 많은 양의 시간 지연, 위상 변이 및 감쇠를 갖고 기지국의 수신 안테나에 도착하는 전송 신호("다중 경로 신호들")에 대해 많은 서로 다른 "복제들(copies)"을 생성한다. 결과적으로, 무선 단말기로부터 기지국에 수신된 신호는 많은 신호들의 합으로 이루어지며, 그 각각은 개별적인 경로로 이동한다. 다중 경로 신호들이 기지국의 수신 안테나에서 발전적으로 또는 유해하게 추가됨에 따라, 수신된 신호 강도에서의 심각한 국부 변화가 발생할 수 있다. 이러한 현상은 다중 경로 페이딩 또는 고속 페이딩 또는 레일리(Rayleigh) 페이딩으로 널리 알려져 있다.

선행 기술에서 잘 알려진 바와 같이, 다이버시티 콤바이너(combiner)는, 다중 경로 페이딩의 역효과를 감소시키고, 인입 신호의 수신 상태를 향상시키는 다양한 기술(예를 들면, 선택 다이버시티, 동일 이득(gain) 결합 다이버시티, 최대 비율 결합 다이버시티, 등)을 사용하여, N 개의 수신 안테나들 중 하나로부터 들어온 각 N 개의 인입 신호들을 결합시킬 수 있다. 디지털 도메인에서 수행되는 다이버시티 결합 기술에 있어서, N 개의 수신 안테나들로부터의 인입 아날로그 신호들은 개별적인 채널 브랜치들 상에서 유지되며, 각 채널 브랜치 상에서 개별적인 아날로그/디지털(A/D) 변환기에 제공되는데, 이는 다이버시티 기술이 인입 신호의 수신 상태를 향상시키기 위해서 사용될 수 있는 디지털 도메인에서의 변환을 위한 것이다. 다중 A/D 변환기들을 사용하는 것은 비용을 증가시키며, N 개의 수신 안테나들로부터의 아날로그 신호에 대해 개별적인 A/D 변환기에 의해 수행된 시간 샘플들 사이의 인코히어런스(incoherence) 때문에 성능 감소가 결과적으로 발생할 수 있다. 시간 지연이나 위상 변이의 정확한 측정이 요구될 때, N 개의 수신 안테나로부터 인입 신호들에 대한 시간 샘플들 사이의 어떤 인코히어런스를 제거하는 것이 중요하다. 대안으로, N 개의 수신 안테나들로부터의 도착 아날로그 신호들은 아날로그 도메인에서 수행되는 다이버시티 기술에 따라 디지털 변환 이전에 결합되거나 선택될 수 있으며, 그 결과적인 아날로그 신호는 디지털 도메인으로의 변환을 위해 단일 아날로그/디지털 (A/D) 변환기에 제공된다.

상기 다중 브랜치 수신기 아키텍처는, 잠재적인 대역폭, 유연성 및/또는 디지털 도메인으로 아날로그 신호를 변환하는데 있어 A/D 변환기에 의해 제공되는 시간 및/또는 위상 코히어런스 능력의 장점을 갖지 않는다.

본 발명의 다른 특징 및 장점들은 도면을 참조하고 이하의 상세한 설명을 이해함으로써 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명의 원리에 따른 다중 브랜치 수신기를 도시하는 일반적인 블록도.

도 2는 본 발명의 원리에 따른 다중 브랜치 수신기의 일 실시예를 도시하는 블록도.

도 3은 A/D 변환기 입력 주파수에서의 아날로그 신호들 및 서로 다른 나이퀴스트 존 내 아날로그 신호의 레플리카(replica)를 도시하는 도면으로서, 서로 다른 안테나로부터 동일한 주파수 대역의 두 변형(versions)을 수신하는 다중 브랜치 수신기의 일 실시예에 대해, 디지털 도메인 내 제 1 나이퀴스트 존을 접어 뒤집은(fold back) 레플리카 및 아날로그 신호를 도시하는 도면.

도 4는 본 발명의 원리에 따른 다중 브랜치 수신기의 또 다른 실시예를 도시하는 일반적인 블록도.

도 5는 A/D 변환기 입력 주파수에서의 아날로그 신호 및 도 4의 다중 브랜치 수신기에 대한 제 1 나이퀴스트 존의 디지털 도메인 주파수에서의 주파수 대역의레플리카를 도시하는 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

12a-n : 안테나 13 : 주파수 채널라이저

14 : 채널 브랜치 어레인저 16a-x : 채널 브랜치

18 : 주파수 변환 배열 장치 20a-x : 주파수 변환기

22 : 결합 배열 장치 24 : A/D 변환기

26 : 처리 장치

본 발명은, 수신된 아날로그 신호들을 복수의 채널 브랜치에 제공하며, 채널 브랜치들 중 적어도 하나에 수신된 아날로그 신호의 주파수는 무선 주파수(RF) 스펙트럼 내 대응하는 아날로그 신호의 상대적인 위치와 관계없이 조정되는, 수신기를 포함한다. 그 후 상기 채널 브랜치들 상의 아날로그 신호들이 결합되며, 상기 결합된 아날로그 신호들은 디지털 도메인(domain)으로 변환된다. 예를 들면, 수신기는 무선 주파수(RF) 아날로그 신호들을 수신하는 적어도 하나의 안테나를 포함한다. 채널 브랜치 어레인저(arranger)는 안테나로부터 상기 아날로그 RF 신호들을 수신하며, RF 아날로그 신호들을 복수의 채널 브랜치에 제공한다. 채널 브랜치들 중 적어도 하나의 각 채널 상에 적어도 하나의 주파수 변환기를 포함하는 주파수 변환 배열 장치는, 서로 다른 채널 브랜치의 RF 스펙트럼에서 대응하는 아날로그 신호들의 상대적인 위치와 관계없이 상기 각 채널 브랜치 상의 아날로그 RF 신호들의 주파수 대역(bands)을 조정한다. 채널 브랜치들 상의 아날로그 신호들이 결합되며, 단일 아날로그/디지털 변환기는 결합된 아날로그 신호들을 디지털 신호로 변환한다. 상기 복합 아날로그 신호를 디지털 도메인으로 변환함에 있어서, 아날로그 신호들의 주파수 대역은 디지털 도메인에서 복수의 나이퀴스트 존(Nyquist zone) 채널 내에 위치된다. 채널 브랜치들 상의 아날로그 신호에 대한 주파수 대역 및 A/D 변환기에 대한 샘플링 속도(sampling rate)를 적절히 선택함으로써, A/D 변환기의 이용 가능한 대역폭이 보다 효율적으로 사용될 수 있으며, 시간 코히어런스(coherence) 및/또는 위상 코히어런스가 제공될 수 있다.

다중 채널 브랜치를 사용한 수신기 시스템의 예시적인 실시예들이 이하에 기술되는데, RF 아날로그 신호들에 대해 신호 대역폭들이 나이퀴스트 대역폭 내 신호 대역폭의 위치에 상대적으로 다중 채널 브랜치 상에 위치되지만 본 발명의 원리에 따라 RF에서의 신호 대역폭의 상대적인 위치와 관계없이 위치된다. 예를 들면, 만일 적어도 두 채널 브랜치 상의 두 주파수 대역이 RF에서 어떤 양만큼 분리된 주파수 대역에 대응한다면, RF에서 대응하는 주파수 대역에 비교될 때, 한 채널 대역 상에서 변환된 대역이 나머지 채널 브랜치 상의 주파수 대역으로부터 더 가까워지거나 더 멀어질 수 있다. 적어도 두 채널 브랜치 상의 주파수 대역은, 주파수 대역이 A/D 변환기의 나이퀴스트 대역폭의 서로 다른 부분을 차지하지만, 주파수 대역은 RF에서 서로에게 상대적인 그들의 위치와 관계없이 위치될 수 있다는 점에서, 나이퀴스트 대역폭 내 각 신호 대역폭의 위치와 관계된 위치를 갖는다. 결과적으로, 다이버시티 세팅에서, 만일 적어도 두 채널 브랜치들 상의 두 주파수 대역들이 RF에서 동일한 주파수 대역에 대응한다면, 주파수 대역이 나이퀴스트 대역폭의 서로 다른 일부분들을 차지하는 한, 적어도 한 채널 브랜치 상의 주파수 대역은 적어도 다른 채널 브랜치 상의 주파수 대역과는 서로 다른 주파수 대역으로 변환될 수 있다.

특히 도 1에 관하여 살펴보면, 수신기(10)는, RF 통신 채널에 대해 아날로그 신호를 수신하는 N 개의 안테나(12a-n)를 포함하며, 여기서 N>=1 이다. 안테나(12a)는 다중-주파수(multi-frequency) 대역 안테나일 수 있다. 주파수 채널라이저(13)는 N-플렉서(N-plexer) 필터 또는 콤바이너(combiner) 어레이와 같은, 채널 브랜치 어레인저(14)를 포함하며, 수신된 RF 아날로그 신호 또는 그 일부분을 결합 및/또는 분리하고, 요구되는 방식으로 수신된 아날로그 신호를 X 채널 브랜치(16a-x)에 제공하는데, 여기서 X>=2 이다. 예를 들면, 서로 다른 채널 브랜치들(16a-x)은 대응하는 RF 주파수 대역에 대해 아날로그 신호들을 반송(carry)할수 있고, 채널 브랜치들(16a-x)은 서로 다른 안테나 또는 안테나 세트에 의해 수신된 RF 아날로그 신호들을 반송(carry)할 수 있으며, 다중 채널 브랜치들은 다중 또는 동일 주파수 대역의 RF 아날로그 신호의 "복제들(copies)"를 갖는다. 주파수 변환 배열 장치(18)는, 각 채널 브랜치(16a-x) 상에 아날로그 신호들의 배치를 적어도 하나의 중간 주파수(IF) 대역으로 조작하도록, 적어도 하나의 채널 브랜치(16a-x) 상의 적어도 하나의 주파수 변환기 (20a-x)를 포함하며, 이는 적어도 하나의 다른 채널 브랜치(16a-x) 상의 주파수 대역에 상대적인 A/D 변환기의 나이퀴스트 대역폭에서 오버랩핑 되지 않는다. 이러한 실시예에서, 각 채널 브랜치(16a-x)는 주파수 변환 단계(20a-x)로 도시되지만, 채널 브랜치의 수는 주파수 변환 단계(20a-x)의 수와 동일하지 않다.

결합 배열 장치(22)는 채널 브랜치 상의 아날로그 신호들을 요구되는 방식으로 결합시킨다. 결과적인 복합 아날로그 신호는 아날로그/디지털 변환기(24)에 서로 다른 주파수 대역에서의 아날로그 신호를 제공한다. 아날로그 신호들의 서로 다른 주파수 대역들은, 아날로그/디지털(A/D) 변환기(24)에 의해 제공된 나이퀴스트 대역폭의 일부분과 오버랩핑하지 않도록 접어 뒤집는데, 이 A/D 변환기는 서로 다른 주파수 대역의 결합된 대역폭의 두 배 이상의 대역폭이 되는 샘플링 속도로 복합 아날로그 신호를 샘플링한다. 복합 아날로그 신호를 디지털 도메인으로 변환함에 있어서, A/D 변환기(24)는 복합 아날로그 신호를 제 1 나이퀴스트 존 내의 나이퀴스트 존 채널 또는 대역으로 처리한다. 디지털 도메인에서 나이퀴스트 존 채널들은 아날로그 신호들의 서로 다른 주파수 대역에 대응한다. 디지털 신호 처리회로(26)는 제 1 나이퀴스트 존의 나이퀴스트 존 채널들로부터 디지털 신호들을 복구할 수 있다. 왜냐하면, 서로 다른 채널들이 아날로그 입력 신호들을 디지털화 한 후, 예를 들면, 디지털 필터들, 디지털 콤바이너들, 디지털 검출기들, 디지털 복조기들, 데이터 속도(데시메이션이라고도 불려짐)를 디지털로 하향 변환하기 위해 수치 제어 발진기(NCO)를 갖는 디지털 하향 변환기(DDC)와 같은, 디지털 하향변환기들, 및/또는 다른 디지털 처리 장치를 이용하여, 결국 제 1 나이퀴스트 존에서 종료하기 때문이다. DDC는 신호 처리를 더 하기 위해서 각각의 주파수들을 맞출 수 있다(tune). 그러므로, 수신기(10)는, 서로 다른 채널 브랜치들(16a-x)에서의 서로 다른 RF 주파수 대역의 상대적인 위치를 조정함으로써, 단일 A/D 변환기 내에서 이용 가능한 대역폭을 보다 효과적으로 이용할 수 있다.

실시예에 의존하고, 본 발명의 원리에 따르는 수신기의 유연성 때문에, 수신기(10)는 A/D 변환기의 잠재적인 대역폭을 보다 효과적으로 이용하는 서로 다른 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 도 2는 RF 아날로그 신호를 수신하는 안테나(12a-n)를 포함한 수신기(30)의 실시예를 도시한다. 도 1의 실시예에서, 채널라이저(13)는, 각 안테나(12a-n)와 연관된 저 잡음 증폭기(LNAs)와 같은, 수신 회로(32a-n)로부터 RF 아날로그 신호를 수신한다. 채널라이저(13)는, 이러한 실시예에서, 안테나(12a-n)로부터 동일 및/또는 다른 주파수 대역에서의 RF 아날로그 신호를 수신하는 채널 네트워크인, 채널 브랜치 어레인저(14)를 포함한다. 채널 네트워크는 RF 아날로그 신호들 및/또는 그 일부분을 적합한 채널 브랜치(16a-x)에 제공한다. 이러한 실시예에서, 채널 네트워크는 X 개의 N-플렉서 필터 또는 N-입력콤바이너의 어레이(34a-x)를 포함하며, X 개의 N-플렉서 필터 또는 N-입력 콤바이너들(34a-x) 중 각 하나가 N 개의 안테나들(12a-n)에 하나씩 연결될 수 있다. 상기 실시예에 따라, 멀티플렉서 또는 콤바이너(34a-x)의 수는 채널 브랜치(16a-x)의 수에 대응하지 않고 단지 필요한 수이다. 필터들 또는 콤바이너들의 어레이(34a-x)는 적어도 하나의 안테나(12a-n) 및 적어도 하나의 무선 주파수(RF) 대역으로부터 RF 아날로그 신호를 제공하며, 다중 안테나(12a-n)로부터의 RF 신호들의 어떤 결합 및 적어도 두 개의 채널 브랜치들(16a-x)에서 동일 또는 서로 다른 주파수 대역을 갖는 RF 신호들의 어떤 결합을 제공한다.

채널 브랜치(16a-x) 상의 RF 아날로그 신호들은 주파수 변환 배열 장치(18)에 의해 지배되며, 이는 적어도 두 개의 채널 브랜치(16a-x) 상의 적어도 두 개의 서로 다른 주파수 대역에 아날로그 신호들을 제공하기 위해서, 적어도 두 개의 채널 브랜치들(16a-x) 중 적어도 하나에서, 적어도 하나의 주파수 변환 단계를 포함한다. 적어도 두 개의 서로 다른 주파수 대역들 중 한 주파수 대역을 얻기 위하여, 동일한 주파수 대역에서 둘 또는 그 이상의 서로 다른 안테나들(12a-n)로부터 RF 아날로그 신호들이, 신호 다이버시티 결합 또는 단순히 RF에서의 결합 등을 이용하여 어떤 주파수 변환 단계(20a-x) 이전 또는 이후에 결합될 수 있다. 특별히, 채널 브랜치 어레인저(14)는, 각 채널 브랜치(16a-x)에서 안테나(12a-n) 또는 다이버시티 콤바이너와 주파수 변환 단계(20a-x) 사이의 전용 연결을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 주파수 변환 단계(20a-x)는 N 개의 안테나(12a-n)로부터 RF 신호 대역폭의 배치를 중간 주파수(IF) 대역으로 조작한다. 나머지 채널 브랜치 상의 주파수 대역에 상대적인 채널 브랜치(16a-x) 상의 주파수 대역의 배치를 조작함에 있어서(이는, 조작되기 전과 동일하거나, 오버랩핑 되거나 서로 다른 주파수 대역일 수 있다), 주파수 대역은 대응하는 RF 대역 사이의 상대적인 위치와 관계없이 위치된다. 실시예에 따라, 적어도 나머지 주파수 대역이 RF에서 대응하는 주파수 대역들 사이의 상대적인 위치와 관계없이 위치되는 한, 채널 브랜치(16a-x)는 주파수 변환 단계(20a-x)를 가질 필요가 없다.

이러한 실시예에서, 각각의 주파수 변환 단계(20a-x)는 필터(36a-x)를 포함하는데, 이 필터는 주파수 변환되는 RF 주파수 대역을 생성하기 위해 RF 인입 신호들을 필터링한다. 주파수 변환 단계(20a-x)에 의해 변환되는 RF 주파수 대역은 적어도 하나의 안테나(12a-n)로부터 동일하거나 서로 다르거나 또는 오버랩핑 되는 주파수 대역일 수 있으며, 그 결과적인 주파수 대역들은 적어도 두 개의 서로 다른 주파수 대역을 차지한다. 각 주파수 변환 단계(20a-x)에서, 필터링된 RF 주파수 대역은 믹서(mixer)(38a-x)에 제공되는데, 당업자에게 이해되듯이, 믹서는 국부 발진기(LO)(40a-x)로부터의 국부 발진기 신호와 주파수 대역을 혼합하여 RF 아날로그 신호들의 주파수 대역을 변환한다.

적어도 두 개의 서로 다른 주파수 대역에서의 아날로그 신호들이 주파수 변환 배열 장치(18)로부터 결합 배열 장치(22)에 제공된다. 이러한 실시예에서, 결합 배열 장치(22)는 콤바이너/스플리터 네트워크(42)를 포함하는데, 이는, 예를 들면, 서로 다른 주파수 대역에서, 아날로그 신호들을 M 개의 채널 경로들(44a-m)에 제공하고(여기서 M>=2), 요구되는 방식으로 주파수 변환 장치(18)로부터 주파수 대역들을 결합하며, 요구되는 방식으로 아날로그 신호들을 분배(split)한다. 채널 브랜치(16a-x)는 채널 경로(44a-m)에 대응시킬 수 있다. 대안으로, 채널 브랜치(16a-x) 상의 적어도 두 개의 서로 다른 주파수 대역은 서로 다른 채널 경로(44a-m)로 분리되어 분배될 수 있으며, 다중 채널 브랜치들로부터 아날로그 신호들이 단일 채널 경로(44a-m)로 결합될 수 있다.

이러한 실시예에서, 콤바이너/스플리터 네트워크(42)는 X-입력 콤바이너(46)를 포함하며, 이는 채널 브랜치(16a-x) 상의 아날로그 신호들을 결합하고 M-출력 스플리터(48)에 신호 스펙트럼을 제공한다. 실시예에 따라서, M-출력 스플리터(48)는 각 채널 경로(44a-m) 상에 주파수 대역을 선택적으로 생성하는 M-플렉서 필터일 수 있다. M-플렉서 필터는 주파수 대역 또는 채널에 대해 손실을 감소시키기 위해서 임피던스를 정합시킨다. M-출력 스플리터(48)는 채널 경로(44a-m) 상에 신호 대역폭의 레플리카를 제공하는 M-출력 스플리터일 수 있다. 콤바이너/스플리터 네트워크(42)는 M 개의 채널 경로(44a-m)로 결합되거나 분배되는 X 개의 입력들과 함께 기술되었다. 입력 또는 채널 브랜치(16a-x)의 수는 채널 경로(44a-m)의 수에 대응할 수 있지만 필요하지 않을 수 있다. 실시예에 따라서, 채널 브랜치(16a-x)에 제공된 RF 아날로그 신호들이 주파수 변환되며 결합되고 M 개의 채널 경로로 분배되는 구조 및 방식은 변할 수 있다.

채널 경로(44a-m) 상의 주파수 대역은, 채널 브랜치(16a-x) 상의 두 개의 서로 다른 주파수 대역 중 적어도 하나, 적어도 두 개의 서로 다른 채널 브랜치(16a-x)로부터의 신호의 결합 또는 적어도 두 개의 주파수 대역 중 하나의 서브세트에대응할 수 있다. 각 채널 경로(44a-m) 상의 필터(50a-m)는, 채널 경로(44a-m)에 대응하는 주파수 대역 또는 채널을 통과한다. 대안으로, 다중 채널 경로(44a-m)는 동일한 주파수 대역을 반송할 수 있으나, 적어도 두 개의 채널 경로(44a-m)는 서로 다른 주파수 대역을 반송할 수 있으며, 이는 나이퀴스트 대역폭의 오버랩핑 하지 않는 부분 또는 제 1 나이퀴스트 존의 서로 다른 채널을 차지한다. 이러한 실시예에서, 각 채널 경로(44a-m) 상의 증폭기(52a-m)는 채널 경로(44a-m) 상의 아날로그 신호들을 증폭시킨다. 채널 경로(44a-m) 상의 증폭된 아날로그 신호들은 M-입력 콤바이너 또는 M-플렉서 필터와 같은, 단일 콤바이너(54)에 의해 결합되어, M 개의 채널 경로(44a-m) 상의 필터(50a-m)의 필터링에 의해 지시된 M 개의 주파수 채널에서 아날로그 신호들의 복합 또는 결합된 신호를 제공한다. 이러한 실시예에서, 신호 콤바이너(54)는 서로 다른 주파수 채널들에서 결합된 아날로그 신호들을 고 전력 신호 증폭(high power signal amplification)을 위한 증폭기(56)에 제공한다. 실시예에 따라서, IF 아날로그 신호들의 증폭은, 증폭기 단계(52a-m), 증폭기(56) 및/또는 수신기 아키텍처 내의 다른 위치들에서 발생할 수 있다. 결합된 아날로그 신호들은 아날로그/디지털 변환기에 제공되며, 이는 변조된 아날로그 신호들을 디지털 도메인으로 변환하기 위한 샘플링 속도로 아날로그 신호들을 샘플링한다.

당업자에게 이해되듯이, 아날로그 신호들을 디지털 도메인으로 변환함에 있어서, A/D 변환기(24)는 한 샘플링 속도로 아날로그 신호들을 샘플링하며, 아날로그 신호 샘플들에 대응하는 디지털 값들을 생성한다. 정보 신호가 반송파 신호 위로 변조된 것과 같은 변조된 아날로그 신호에 대해, 나이퀴스트 샘플링 속도는,정보 신호가 변조되는 반송파 주파수와 관계없이, 적어도 두 개의 정보 신호의 최고 주파수 성분으로서 정의될 수 있다. 음성, 데이터, 영상, 텍스트 및/또는 다른 정보일 수 있는, 정보는 신호 대역폭에서 반송된다. 정보 신호의 최고 주파수 성분은 신호 대역폭과 직접 관계된다. 신호 대역폭은 적어도 두 개의 정보 신호의 최고 주파수 성분에서 샘플링되기 때문에, 정보 신호는 디지털 도메인에서 복원(reproduce) 될 수 있다.

주파수 스펙트럼이, 나이퀴스트 샘플링 속도라고도 불리는, 적어도 두 개의 결합된 신호 대역폭의 샘플링 속도로 A/D 변환기(24)에 의해 샘플링될 때, 디지털 도메인에서 0 Hz 에서 1/2 샘플링 속도까지 제 1 나이퀴스트 존으로 돌아가 1/2 샘플링 주파수의 주파수 배수들(multiples) 또는 간격들("나이퀴스트 존")에서, 신호 대역폭은 그 자신에 대해 주기적으로 회전하거나 접어 뒤집는다. 이와 같이, 신호 대역폭 및 신호 대역폭의 거울 이미지가 A/D 변환기의 샘플링 속도에 대응하는 주파수 간격에서 주기적으로 반복된다. 예를 들면, 기수(odd-numbered) 나이퀴스트 존에서의 신호 대역폭은, 제 1 나이퀴스트 존으로 돌아가 기수 나이퀴스트 존의 동일한 상대적 위치에서 나타날 것이나, 우수(even-numbered) 나이퀴스트 존 내에서 거울 이미지로서 나타난다. 더구나, 우수 나이퀴스트 존의 신호 대역폭은, 우수 나이퀴스트 존 내에 동일한 상대적 위치에서 나타나는 동안, 제 1 나이퀴스트 존으로 돌아가 기수 나이퀴스트 존 내의 거울 이미지로 나타날 것이다. 그러므로, 신호 대역폭의 레플리카들은 1/2 샘플링 속도의 간격으로 반복된다. A/D 변환기에 대해 샘플링 속도는, 아날로그 신호가 디지털화 된 후, 요구되는 레플리카 주파수 대역이제 1 나이퀴스트 존의 오버랩핑 하지 않는 부분 또는 채널을 차지하도록 선택된다. 디지털 변환은, 제 1 나이퀴스트 존의 대역폭에서 1/2 샘플링 속도와 동일하거나 더 낮은 속도로 생성된 정보를 효과적으로 보존한다. 만일 샘플링 속도가 증가된다면, 제 1 나이퀴스트 존 또는 나이퀴스트 대역폭은 더 확대된다.

이러한 실시예에서, 디지털 신호 값의 고속 푸리에 변환(FFT)은 변환된 아날로그 신호들을 나타내는 1/2 샘플링 속도("제 1 나이퀴스트 존") 내의 주파수 대역(나이퀴스트 존 채널)에 신호를 제공한다. 만일, 파형이 그 신호 대역폭(나이퀴스트 대역폭)의 두 배 보다 더 낮은 속도로 샘플링된다면, 인접한 주기적인 스펙트럼들 사이에 바람직하지 않은 오버랩핑이 발생하는데, 이는 에일리어싱으로 잘 알려진 현상이다. 따라서, 샘플링 속도 및 IF 주파수 대역은, 에일리어싱이 이미 이용 가능한 나이퀴스트 대역폭의 사용에서 향상된 효율을 제공하기 때문에, 정보의 손실을 피하기 위해 선택된다.

본 발명의 원리에 따른 다중 브랜치 수신기의 한 실시예는, 단일 A/D 변환기를 사용하여 디지털 도메인 내에 다이버시티 수신을 제공하기 위해 셀룰러 A 대역 서비스 공급자에 의해 사용될 수 있다. 미국에서, "A" 대역 셀룰러 서비스 공급자를 위한 기지국은 A (825-835 MHz), A" (824-825 MHz) 및 A'(845-846.5 MHz) 대역 내의 주파수 채널을 수신한다. 이러한 예에서, A, A' 및 A" 주파수 대역들 내의 변조된 아날로그 신호들은 제 1 안테나(12a) 및 제 2 안테나(12b)에 의해 수신된다. 제 1 안테나(12a)로부터의 A, A' 및 A" 주파수 대역들은 하나의 IF 대역으로 변환된 주파수이며, 제 2 안테나(12b)로부터의 A, A' 및 A" 주파수 대역들은 다른 IF대역으로 변환된 주파수이다. IF 아날로그 신호 스펙트럼을 디지털 도메인으로 변환함에 있어서, A/D 변환기(24)는 IF 아날로그 신호 스펙트럼을 샘플링하고, IF 스펙트럼은 제 1 나이퀴스트 존(약 0 Hz 내지 1/2 샘플링 주파수)으로 접어 뒤집는다. 제 1 나이퀴스트 존에서, IF 대역의 레플리카는 제 1 나이퀴스트 존의 채널 또는 서로 다른 부분들에서 생성될 수 있으며, 여기서 제 1 및 제 2 안테나들(12a 및 12b)로부터 변환된 신호가 제공된다. 디지털 신호 처리 장치와 같은 처리 회로(26)는 변환된 신호를 얻을 수 있으며, 개별적인 나이퀴스트 존 채널 상의 신호에 대해 다이버시티 결합 또는 다른 처리를 수행할 수 있다.

도 3은 디지털 도메인에서 주파수 스펙트럼의 예를 도시하며, 수신기에 대한 A/D 변환기 입력 주파수에서 본 발명의 원리에 따라 A 대역에서 수신된 셀룰러 신호에 대한 다이버시티를 제공한다. 예를 들면, 초 당 65 메가샘플(Msps)의 샘플링 속도로 A/D 변환기(24)를 사용하여(이는 두 A, A' 및 A" 대역 또는 25 MHz에 대해 요구되는 신호 대역폭의 두 배 보다 더 크다), 스펙트럼이 A/D 변환기 입력 주파수가 A/D 변환기에 적용되는 동일한 주파수에서 나타나는 결과가 된다. 덧붙여, 입력 IF 스펙트럼은, 디지털 도메인의 약 0 Hz 에서 1/2 샘플링 속도(Fs)까지 제 1 나이퀴스트 존으로 되돌아간 1/2 샘플링 주파수의 배수들(multiples)에서, 그 자신에 대해 주기적으로 회전하거나 접어 뒤집는다. 1/2 샘플링 속도의 배수들(multiples)에서 반복되는 IF 스펙트럼의 각 레플리카는 나이퀴스트 존이라고 불린다. 이러한 예에서, IF 입력 스펙트럼은, 1/2 샘플링 주파수의 배수들에 대해 회전하거나 접어 뒤집어, 결과적으로 0 Hz, 32.5 MHz, 65 MHz 등에서 접어 뒤집어진다. 디지털 처리주파수는 0 Hz에서 32.5MHz까지 제 1 나이퀴스트 존을 차지하며, A/D 변환기 입력 주파수는 제 2 나이퀴스트 존(32.5-65 MHz), 제 3 나이퀴스트 존(65-97.5 MHz) 등을 차지한다.

특히 도 2 및 도 3에 관하여 살펴보면, 제 1 안테나(12a)로부터 A 및 A" 대역의 RF 아날로그 신호들은 채널 브랜치(16a)에 제공될 수 있으며, 제 1 주파수 변환 단계(20a)를 제 1 IF 주파수 대역으로 하향-변환 될 수 있다. 예를 들면, A 및 A" RF 대역과 771.875 MHz에서 LO(40a)를 통과하는 대역통과 필터(36a)를 사용하여, 제 1 안테나(12a)로부터 A 및 A" 대역은 제 2 나이퀴스트 존 내의 제 1 IF 대역(60)(52.125-63.125 MHz)으로 하향-변환 될 수 있다. 제 1 안테나(12a)로부터 A' RF 대역의 RF 아날로그 신호들은 채널 브랜치(16b)에 제공될 수 있으며 제 2 주파수 변환 단계(20b)에 의해 제 2 IF 주파수 대역으로 하향-변환 될 수 있다. 예를 들면, A' 대역과 794.375 MHz의 LO(40b)를 통과하는 대역통과 필터(36b)를 사용하여, 제 1 안테나(12a)로부터 A' 대역은 제 2 IF 대역(62)(50.625-52.125 MHz)으로 하향-변환 될 수 있다.

제 2 안테나(12b)로부터 A 및 A" 대역의 RF 아날로그 신호들은 제 3 채널 브랜치(16c)에 제공될 수 있으며, 제 3 주파수 변환 단계(20c)를 제 3 IF 주파수 대역(64)으로 하향-변환 될 수 있다. 예를 들면, A 및 A" 대역과 740.875 MHz 의 LO(40c)를 통과하는 대역통과 필터(36c)를 사용하여, 제 2 안테나(12a)로부터 A 및 A" 대역은 제 3 IF 대역(64)(83.125-94.125 MHz)으로 하향-변환 될 수 있다. 제 2 안테나(12b)로부터 A' 대역의 RF 아날로그 신호들은 제 4 채널 브랜치(16d)에 제공될 수 있으며 제 4 주파수 변환 단계(20d)에 의해 제 4 IF 주파수 대역(66)으로 하향-변환 될 수 있다. 예를 들면, A' 대역과 750.875 MHz의 LO(40d)를 통과하는 대역통과 필터(36d)를 사용하여, 제 2 안테나(12a)로부터 A' 대역은 제 4 IF 대역(66)(at 94.125-95.625 MHz)으로 하향-변환 될 수 있다. 채널 브랜치들(16a-d) 상의 서로 다른 IF 주파수 대역 내에서 아날로그 신호들은 결합 배열 장치(18)에 의해 결합되며, 결합된 아날로그 신호들은 디지털 변환을 위해 A/D 변환기(24)에 제공된다.

IF 스펙트럼이 65 Msps(A, A'의 세트와 A" 대역 모두를 위해 요구되는 25 MHz 신호 대역폭의 두 배를 초과함)의 전형적인 샘플링 속도로 A/D 변환기(24)에 의해 샘플링될 때, 도 3의 디지털 도메인 스펙트럼은, A/D 변환기 입력 주파수가 A/D 변환기(24)에 적용되는 주파수와 동일한 IF 주파수에서 나타나는 결과가 된다. 덧붙여, 입력 IF 스펙트럼은 1/2 샘플링 주파수의 배수들에서 그 자신에 대해 회전하거나 접어 뒤집어, 나이퀴스트 존을 형성한다. 이와 같이, 입력 IF 스펙트럼의 레플리카는 A/D 변환기의 1/2 샘플링 속도에 대응하는 주파수 간격에서 주기적으로 반복된다. A, A' 및 A" 대역에 대한 신호를 포함하는 흥미 있는 IF 주파수 대역들은, 제 1 나이퀴스트 존에서 오버랩핑 하지 않는 나이퀴스트 존 채널로 되돌아간 나이퀴스트 존 내에서 또한 주기적으로 되풀이된다. 예를 들면, 제 1 안테나(12a)로부터 A 및 A" 대역은 1.875-12.875 MHz로 접어 뒤집어지고(fold back), 제 1 안테나(12a)로부터 A' 대역은 12.875-14.375 MHz로 접어 뒤집는다. 더구나, 제 2 안테나(12b)로부터 A 및 A" 대역은 18.125-29.125 MHz로 접어 뒤집어지고, 제 2 안테나(12b)로부터 A' 대역은 29.125-30.625 MHz로 접어 뒤집는다.

이와 같이, A/D 변환기(24)에 의해 생성된 분리된 나이퀴스트 존 채널들로부터, 디지털 처리 장치(26)는, 두 개의 서로 다른 안테나(12a 및 12b)로부터 동일한 A, A' 및 A" 대역에 대응하는 변환된 주파수의 두 개의 변형(version)을 수신할 수 있다. 디지털 처리 장치(26)는, 서로 다른 나이퀴스트 존 채널에서의 대응하는 변환된 신호들을 사용하여 어떤 요구되는 다이버시티 결합 또는 선택을 수행할 수 있거나, 또는 어떤 다른 처리나 실행(action)을 수행할 수 있다. 따라서, 이러한 예에서, 본 발명의 원리에 따르는 수신기는, 서로 다른 안테나(12a-b)로부터 아날로그 신호들을 변환하는 단일 A/D 변환기와 함께 디지털 도메인에서 다이버시티 기술을 사용하여 공간 다이버시티의 수행을 가능하게 한다. 단일 A/D 변환기를 사용함으로써, 수신기는 서로 다른 안테나 상에서 수신된 동일 주파수 대역 또는 채널의 서로 다른 변형(version)들의 시간 및/또는 위상 코히어런트 샘플링을 제공한다. 이와 같이, 시간 및/또는 위상 코히어런시는, 정확한 시간 지연 및/또는 위상 변이(phase shift) 측정이 중요한 다이버시티 응용에서 유지된다. 대안으로, 본 발명의 원리에 따른 수신기는, 동일 또는 서로 다른 주파수 대역 내의 서로 다른 안테나들 상에서 수신된 신호들 사이의 시간 및/또는 위상 코히어런트 샘플링을 제공할 수 있으며, 단일 A/D 변환기를 사용하여 서로 다른 안테나 상에서 수신된 동일 또는 서로 다른 주파수 대역 또는 채널의 시간 및/또는 위상 코히어런트 샘플링을 제공한다. 다중 경로 감소 체계(scheme), 위치 결정 시스템, 위상 어레이 및 다른 인텔리전트 안테나 응용과 같은, 다른 응용 또는 단일 처리 체계는 개선된 시간및/또는 위상 코히어런트 측정으로부터 이득을 얻을 수 있다.

더구나, 본 발명의 원리에 따른 수신기는, 주파수 대역들 또는 그들의 대응하는 RF 아날로그 신호들에 상대적인 그 서브세트를, 제 1 나이퀴스트 존의 오버랩핑하지 않는 부분들 또는 채널들로 접어 뒤집는 주파수 대역으로, 독립적으로 위치시키는 것을 가능하게 함으로써, A/D 변환기의 대역폭 이용 및 유연성을 개선시킨다. 독립적인 위치지정은, RF 주파수 대역들 사이 또는 RF 주파수 대역들 내의 관계가 A/D 변환기에 적용된 주파수 대역 또는 그 서브세트의 위치지정에 서 유지될 필요가 없다는 것을 더 의미할 수 있으나, 단 A/D 변환기에 적용된 주파수 대역이 제 1 나이퀴스트 존의 오버랩핑 하지 않는 대역들 또는 채널들로 접어 뒤집는 것을 제외한다.

도 4는 본 발명의 원리에 따른 수신기(70)의 예를 도시하며, 도 5는 수신기가 주파수 대역을 A/D 변환기에 의해 생성된 나이퀴스트 존 채널 내에 적합하도록 독립적으로 위치시킴으로써 A/D 변환기의 대역폭 이용을 개선시킬 수 있는 방법을 도시한다. 이러한 예에서, 수신기(70)는 다중 안테나(12a-n)를 포함한다. 다중 대역 안테나가 사용될 수 있으며, 서로 다른 RF 주파수 대역으로부터의 RF 아날로그 신호가 채널라이저(13) 내의 서로 다른 채널 브랜치(72a-f)에 제공되는 것이 이해된다. 이러한 실시예에서, 제 1 안테나(12a)는 A(825-835 MHz), A"(824-825 MHz) 및 A'(845-846.5 MHz) 대역 내 주파수 채널을 수신하며, 제 2 안테나(12b)는 A(825-835 MHz), A"(824-825 MHz) 및 A'(845-846.5 MHz) 대역 내 동일한 주파수 채널을 수신하여 위에 기술된 바와 같이 수신 다이버시티를 제공한다. 채널 브랜치어레인저(14)는 A' 대역을 제 1 안테나(12a)로부터 제 1 브랜치(72a)에 제공하고, A 및 A" 대역을 제 1 안테나(12a)로부터 제 2 브랜치(72b)에 제공하며, A 및 A" 대역을 제 2 안테나(12b)로부터 제 3 브랜치(72c)에 제공하고, 또한 A' 대역을 제 2 안테나(12b)로부터 제 4 브랜치(72d)에 제공한다. 이러한 실시예에서, 제 3 안테나(12c)는 개인휴대 통신 시스템(PCS) 주파수 대역의 D-블록(1865-1870 MHz)에서 RF 아날로그 신호들을 수신한다. 채널 브랜치 어레인저(14)는 제 3 안테나(12c)로부터 제 5 브랜치(72e)까지의 PCS 대역에서 RF 아날로그 신호를 제공한다. 제 4 안테나(12d)는 FM 라디오 주파수 대역(88-108 MHz)에서 RF 아날로그 라디오 신호를 수신하며, 채널 브랜치 어레인저(14)는 제 4 안테나(12d)로부터 제 6 브랜치(72f)까지의 FM 신호를 제공한다.

서로 다른 브랜치(72a-f) 상의 RF 아날로그 신호들에 대한 전체 대역폭은 두 개의 A 대역(각 12.5 MHz), 5 MHz의 PCS 대역, 및 20 MHz의 FM 라디오 대역을 더하면 50 MHz이다. 이와 같이 A/D 변환기(24)에 대한 샘플링 속도는 나이퀴스트 존 대역폭이 RF 아날로그 신호들의 50 MHz 대역폭을 다루기에 충분하도록 이용된다. 예시의 목적을 위해, A/D 변환기(24)가 50 MHz(1/2 샘플링 속도)의 나이퀴스트 존 대역폭을 제공하도록, 100 MHz 샘플링 속도가 사용된다. 실제로, 더 높은 샘플링 속도가 나머지 대역폭을 제공하거나 서로 다른 주파수 대역 또는 브랜치의 신호들 사이에서 대역을 보호(guard)하기 위해 선택될 수 있다. 주파수 변환 배열 장치(18)는, RF 주파수 대역들을 서로 다른 브랜치로부터 제 1 나이퀴스트 존 내 오버랩핑하지 않는 대역 또는 채널로 접어 뒤집는 주파수 대역으로 독립적으로 위치시킨다.주파수 변환 배열 장치(18)는, RF에서의 신호들의 위치지정에 관계하지 않고 아날로그 신호들이 나이퀴스트 대역폭 내에서 위치되는 방법에 관계하는, 다중 브랜치들(72a-f) 상의 RF 아날로그 신호의 위치지정을 변화시켜, A/D 변환기의 나이퀴스트 대역폭의 증가된 이용을 가능하게 한다.

이러한 실시예에서, 각 브랜치(72a-f)는 RF 아날로그 신호를 IF 주파수 대역으로 변환하는 주파수 변환 단계(20a-f)를 포함하는데, 나이퀴스트 대역폭 또는 제 1 나이퀴스트 존의 오버랩핑하지 않는 일부분 또는 채널로 접어 뒤집는다. 예를 들면, 제 1 브랜치(72a) 상에서 A' 대역의 RF 아날로그 신호들은 LO(40a)로부터의 682.5 MHz 신호와 RF 아날로그 신호를 혼합함으로써 제 1 주파수 변환 단계(20a)에 의해 162.5-164 MHz의 주파수 대역으로 변환된다. 제 2 브랜치(72b) 상에서 A 및 A" 대역의 RF 아날로그 신호들이, LO(40b)로부터의 760 MHz 신호와 RF 아날로그 신호를 혼합함으로써 제 2 주파수 변환 단계(20b)에 의해 64-75 MHz의 주파수 대역으로 변환된다. 제 3 브랜치(72c) 상에서 A 및 A" 대역의 RF 아날로그 신호들은 LO(40c)로부터의 686.5 MHz 신호와 RF 아날로그 신호를 혼합함으로써 제 3 주파수 변환 단계(20c)에 의해 137.5-148.5 MHz의 주파수 대역으로 변환된다. 제 4 브랜치(72d) 상에서 A' 대역의 RF 아날로그 신호들은 LO(40d)로부터의 695 MHz 신호와 RF 아날로그 신호를 혼합함으로써 제 4 주파수 변환 단계(20d)에 의해 150-151.5 MHz의 주파수 대역으로 변환된다. 제 5 브랜치(72e) 상에서 PCS 대역 내 D-블록의 RF 아날로그 신호들은 LO(40e)로부터의 1745 MHz 신호와 RF 아날로그 신호를 혼합함으로써 제 5 주파수 변환 단계(20e)에 의해 120-125 MHz의 주파수 대역으로 변환된다. 제 6 브랜치(72f) 상에서 FM 라디오 대역의 RF 아날로그 신호들은 LO(40f)로부터의 92 MHz 신호와 RF 아날로그 신호를 혼합함으로써 제 6 주파수 변환 단계(20f)에 의해 180-200 MHz의 주파수 대역으로 변환된다.

위에서 언급되어진 IF 주파수 대역 내에 위치된 아날로그 신호들은 결합 배열 장치(22) 내에서 결합되어 A/D 변환기(24)에 의해 변환될 수 있다. A/D 변환기는 IF 스펙트럼 내 아날로그 신호들을 샘플링하며, IF 스펙트럼 내에 위치되어 있는 서로 다른 브랜치(72a-f) 상의 RF 아날로그 신호에 대응하는 제 1 나이퀴스트 존에서 신호를 생성한다. 100 MHz의 샘플링 속도를 사용하는 이러한 예에서, 제 1 나이퀴스트 존은 0부터 50 MHz까지로, 6 개의 나이퀴스트 존 채널을 가지며, 이로부터 디지털 처리 장치(26)는 서로 다른 RF 대역 또는 브랜치로부터의 RF 신호에 대응하는 신호를 얻을 수 있다. 예를 들면, 0 Hz에서 20 Hz까지의 제 1 나이퀴스트 존 채널은 제 4 안테나(12d)로부터의 FM 라디오 신호에 대응한다. 20 Hz에서 25 Hz까지의 제 2 나이퀴스트 존 채널은 제 3 안테나(12c)로부터의 PCS 대역의 D-블록에서의 신호에 대응한다. 25 Hz에서 36 Hz까지의 제 3 나이퀴스트 존 채널은 제 1 안테나(12a)로부터의 A 및 A" 대역 상의 신호에 대응하며, 36 Hz에서 37.5 Hz까지의 제 4 나이퀴스트 존 채널은 제 1 안테나(12a)로부터의 A' 대역 상의 신호에 대응한다. 37.5 Hz에서 48.5 Hz까지의 제 5 나이퀴스트 존 채널은 제 2 안테나(12b)로부터의 A 및 A" 대역 상의 신호에 대응하며, 48.5 Hz에서 50 Hz까지의 제 6 나이퀴스트 존 채널은 제 2 안테나(12b)로부터의 A' 대역 상의 신호에 대응한다.

RF 주파수 대역을 적합한 IF 주파수 대역 내에 적절히 위치시킴으로써, 본발명의 원리에 따른 수신기는 A/D 변환기에 의해 제공되는 이용 가능한 나이퀴스트 대역폭의 이용을 증가시킬 수 있다. 상기 예에서, 100 MHz의 샘플링 속도에 대한 전체 나이퀴스트 대역폭이 채워진다. 다른 실시예에서, 서로 다른 샘플링 속도는 나이퀴스트 대역폭을 증가시키거나 감소시키기 위해 이용될 수 있다. 대체 실시예에서, RF 주파수 대역은 스펙트럼의 요구되는 부분에 위치된다면, RF 주파수 대역의 주파수 변환은 수행되지 않을 수 있다. 예를 들면, 특히 도 4에 관하여, 만일 샘플링 속도가 더 넓은 나이퀴스트 대역폭을 제공하기 위해 증가된다면, AM 라디오 주파수 대역(550-1600 kHz)은 안테나(76)에 의해 수신될 수 있으며, 결합 또는 복합 아날로그 신호에 더해질 수 있고, A/D 변환기(24)는 AM 주파수 대역에서 아날로그 신호들을 디지털화 할 수 있다. AM 라디오 주파수 영역은 제 1 나이퀴스트 존의 킬로헤르츠 범위 내에 위치되며, 주파수 변환이 요구되지 않을 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 원리에 따른 수신기는, 셀룰러 또는 PCS 시스템에 대한 기지국, AM 또는 FM 라디오 방송국 및/또는 GPS 위성들과 같은, 서로 다른 소스들로부터 신호를 수신할 수 있다.

상술한 실시예에 더하여, 구성성분들을 제거 또는 추가하거나 기술된 수신기 아키텍처의 부분들 또는 변형들을 사용한, 본 발명의 원리에 따른, 다중 아날로그 브랜치 수신기 아키텍처의 대체 배열이 가능하다. 당업자에게 이해되는 바와 같이, 수신기 아키텍처를 구성하는 다양한 구성성분들과 그들 각각의 동작 파라미터들 및 특징들은 적합한 동작을 제공하기 위해서 적절히 조화되어야 한다. 예를 들면, 수신기 시스템의 실시예는, 북미 TDMA(Time Division Multiple Access) 시스템,GSM(Global System for Mobile Communication) 시스템, CDMA(Code Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), GPS(Global Positioning System), FM 라디오 및/또는 AM 라디오로부터 신호를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 원리에 따른 수신기는, 단일 A/D 변환기에서, 서로 다르거나 동일한 다중 접속방식을 사용하거나 또는 다중 접속방식을 사용하지 않는 시스템, 동일 및/또는 서로 다른 변조 방식을 사용하는 시스템, 및/또는 서로 다르거나 동일한 주파수 대역 또는 체계(scheme)를 사용하는 시스템으로부터의 아날로그 신호들을 수신하여 디지털로 변환할 수 있다. 아날로그 신호들은 광대역(wideband), 브로드밴드(broadband), 및/또는 협대역(narrowband)으로 특징지을 수 있다. 덧붙여, 본 발명의 원리에 따른 수신기의 실시예는, 기지국 수신 주파수와 연관된 주파수 대역들로 기술되었으나, 본 발명의 원리에 따른 수신기 아키텍처는 이동 통신 단말기와 같은 무선 단말기들에서 사용될 수 있으며, 이들은 무선 단말기 수신 대역과 같은 다른 주파수 대역으로부터 정보를 수신한다.

더구나, 수신기 시스템은 분명한 구성성분들의 특정 배열을 이용하여 기술되었으나, 당업자는 이 개시의 이익으로, 수신기 시스템 및 그 일부분이, 특정 집적 회로, 소프트웨어-구동 처리 회로, 펌웨어, 프로그램 가능한 논리 디바이스, 하드웨어 또는 이산 구성성분들의 다른 배치와 같은 응용분야에서 구현될 수 있다는 것을 이해한다. 비록 예시적인 실시예에서 특정 회로가 도시되지만, 도시된 회로와 비교될 때, 무선 아키텍처의 측정은 함께 유사한 기능을 수행하는 서로 다른 구성성분들을 사용할 수 있다. 상기 기술된 것은 단지 본 발명의 원리에 대한 응용의실제 예가 될 뿐이다. 당업자는 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으며 여기에 도시되고 기술된 전형적인 응용들을 엄격하게 따르지 않고, 본 발명에 의해 이러한 실시예들과 다양한 다른 변형 실시예들, 배열 장치들 및 방법들이 구현될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다.

본 발명은, 다중 브랜치와 단일 A/D 변환기를 이용하여, 잠재적인 대역폭, 유연성 및/또는 디지털 도메인으로 아날로그 신호를 변환하는데 있어 A/D 변환기에 의해 제공되는 시간 및/또는 위상 코히어런스 능력의 장점을 갖는 무선 통신 시스템에서의 다중 브랜치 수신기 아키텍처를 제공한다.

Claims

수신된 신호들을 처리하는 방법에 있어서:

복수의 채널 브랜치들(16a-b)에 아날로그 신호들을 제공하는 단계와;

상기 복수의 채널 브랜치들(16a-b) 중 적어도 하나에서의 상기 아날로그 신호들의 주파수를 무선 주파수(RF) 스펙트럼에서의 상기 아날로그 신호들의 상대적인 위치와 관계없이 조정하는 단계와;

상기 복수의 채널 브랜치들(16a-b)에서 상기 아날로그 신호들을 결합하는 단계와;

상기 결합된 아날로그 신호들을 디지털로 변환하는 단계를 특징으로 하는, 방법.
제 1 항에 있어서:

적어도 두 안테나들(12a-b)에서 상기 아날로그 신호들을 수신하는 단계를 특징으로 하는, 방법.
제 2 항에 있어서:

상기 제공 단계는,

제 1 채널 브랜치(16a)에 한 주파수 대역의 아날로그 신호들을 제공하는 제 1 안테나(12a)를 사용하는 단계와;

제 2 채널 브랜치(16b)에 상기 주파수 대역의 아날로그 신호들을 제공하는 제 2 안테나(12b)를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제 2 항에 있어서:

상기 제공 단계는,

제 1 채널 브랜치(16a)에 제 1 주파수 대역의 아날로그 신호들을 제공하는 제 1 안테나(12a)를 사용하는 단계와;

제 2 채널 브랜치(16b)에 제 2 주파수 대역의 아날로그 신호들을 제공하는 제 2 안테나(12b)를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제 2 항에 있어서:

상기 제공 단계는,

적어도 하나의 안테나(12a)에 의해 수신된 상기 아날로그 신호들을 결합하는 단계와;

각 채널 브랜치(16a-b)에 대응하는 주파수 대역을 갖는 아날로그 신호들을 제공하기 위해, 상기 채널 브랜치(16a-b)에서 상기 아날로그 신호들을 필터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제 2 항에 있어서:

상기 제공 단계는,

적어도 하나의 안테나(12a)로부터 아날로그 신호들을 수신하는 단계와;

각 채널 브랜치(16a-b)에 대응하는 주파수 대역을 갖는 아날로그 신호들을 상기 채널 브랜치(16a-b)에서 선택적으로 생성하는 단계를 특징으로 하는, 방법.
제 1 항에 있어서:

상기 조정 단계는,

각 채널 브랜치(16a-b)에서의 아날로그 신호들을 대응하는 중간 주파수(IF) 대역으로 주파수 변환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
수신기에 있어서:

아날로그 신호들을 수신하고 복수의 채널 브랜치들(16a-b)로 아날로그 신호들을 제공하기 위해, 적어도 하나의 안테나(12a)에 연결된 채널 브랜치 어레인저(14)와;

무선 주파수(RF) 스펙트럼에서의 아날로그 신호들의 상대적인 위치와 관계없이, 상기 복수의 채널 브랜치들(16a-b) 중 적어도 하나에서 아날로그 신호들의 주파수를 조정하기 위해 배열되는 적어도 하나의 주파수 변환 배열 장치(18)와;

상기 복수의 채널 브랜치들(16a-b)에서 상기 아날로그 신호들을 결합하기 위해 상기 복수의 채널 브랜치들(16a-b)에 연결된 결합 배열 장치(22)와;

상기 결합된 아날로그 신호들을 수신하고 디지털로 변환시키기 위해 배열된 아날로그/디지털(A/D) 변환기(24)를 특징으로 하는, 수신기.
제 8 항에 있어서:

상기 채널 브랜치 어레인저(14)에 상기 아날로그 신호들을 제공하는 적어도 두 개의 안테나들(12a-b)을 특징으로 하는, 수신기.
제 9 항에 있어서:

상기 채널 브랜치 어레인저(14)는, 한 주파수 대역의 제 1 안테나(12a)로부터의 아날로그 신호들을 제 1 채널 브랜치(16a)에 제공하고, 상기 주파수 대역의 제 2 안테나(12b)로부터의 아날로그 신호들을 제 2 채널 브랜치(16b)에 제공하도록 배열된 것을 특징으로 하는, 수신기.
제 9 항에 있어서:

상기 채널 브랜치 어레인저(14)는, 제 1 주파수 대역의 제 1 안테나(12a)로부터의 아날로그 신호들을 제 1 채널 브랜치(16a)에 제공하고, 제 2 주파수 대역의 제 2 안테나(12b)로부터의 아날로그 신호들을 제 2 채널 브랜치(16b)에 제공하도록 배열된 것을 특징으로 하는, 수신기.
제 9 항에 있어서:

상기 채널 브랜치 어레인저(14)는, 적어도 하나의 안테나(12a)로부터 상기 아날로그 신호들을 수신하고 복수의 채널 브랜치들(16a-b)에 상기 아날로그 신호들의 레플리카를 제공하는 콤바이너(combiner)와, 상기 채널 브랜치(16a-b)에 대응하는 주파수 대역을 갖는 아날로그 신호들을 제공하는 상기 각 채널 브랜치들(16a-b)에서의 필터(36a-b)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 수신기.
제 9 항에 있어서:

상기 채널 브랜치 어레인저(14)는, 적어도 하나의 안테나(12a)로부터 상기 아날로그 신호들을 수신하고, 상기 채널 브랜치에 대응하는 주파수 대역을 갖는 아날로그 신호들을 상기 채널 브랜치들(16a-b) 각각에 제공하는 멀티플렉서를 포함하는 것을 특징으로 하는, 수신기.
제 8 항에 있어서:

상기 적어도 하나의 주파수 변환기가, 각 채널 브랜치(16a-b)에서, 상기 채널 브랜치들 중 상기 각각에서의 아날로그 신호들을 대응하는 중간 주파수(IF) 대역으로 변환하는 주파수 변환기(20a-b)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 수신기.
수신된 신호들을 처리하는 방법에 있어서:

적어도 두 개의 안테나들(12a-b)로부터의 아날로그 신호들을 적어도 두 개의 채널 브랜치들(16a-b)에 제공하는 단계와;

상기 적어도 두 개의 채널 브랜치들(16a-b)에서의 상기 아날로그 신호들이 서로 다른 주파수에 있도록 상기 적어도 두 개의 채널 브랜치들 중 적어도하나(16a)에서 상기 아날로그 신호들의 주파수를 조정하는 단계와;

상기 적어도 두 개의 채널 브랜치들(16a-b)에서의 상기 아날로그 신호들을 결합하는 단계와;

상기 결합된 아날로그 신호들을 디지털로 변환하는 단계를 특징으로 하는, 수신된 신호들을 처리하는 방법.
수신된 신호들을 처리하는 방법에 있어서:

적어도 두 개의 안테나들(12a-b)로부터 아날로그 신호들을 적어도 두 개의 채널 브랜치들(16a-b)에 제공하는 단계와;

상기 적어도 두 개의 채널 브랜치들(16a-b)에서의 상기 아날로그 신호들이 동일한 주파수들에 있도록 상기 적어도 두 개의 채널 브랜치들(16a-b) 중 적어도 하나(16a)에서 상기 아날로그 신호들의 주파수를 조정하는 단계와;

상기 적어도 두 개의 채널 브랜치들(16a-b)에서의 상기 아날로그 신호들을 결합하는 단계와;

상기 결합된 아날로그 신호들을 디지털로 변환하는 단계를 특징으로 하는, 수신된 신호들을 처리하는 방법.