KR20030067699A

KR20030067699A - 다중 경로 통신 수신기

Info

Publication number: KR20030067699A
Application number: KR10-2003-7007657A
Authority: KR
Inventors: 크랏트나딤; 클레멘트패트릭
Original assignee: 모토로라 인코포레이티드
Priority date: 2000-12-07
Filing date: 2001-10-22
Publication date: 2003-08-14
Also published as: DE60009095T2; CN1479978A; EP1213844A1; KR100829766B1; AU2002210571A1; US7672689B2; ATE262238T1; WO2002047282A2; DE60009095D1; JP4072056B2; WO2002047282A3; US20040038652A1; JP2004515961A; EP1213844B1

Abstract

다중 경로 광대역 통신 수신기(100)는 다르지만 중복하는 주파수 대역들 및 복수의 기저대역 신호 경로들(140, 150, 160, 170, 180, 190)을 커버하는 복수의 RF 신호 경로들(116, 136)을 가지며, 상기 경로들은 서로 다른 모드들에서 수신된 신호들의 처리를 용이하게 하기 위하여, 서로 다른 방식들로 제 1 및 제 2 경로들을 분배하기 위하여 재구성 가능하다. 또한, 레이크 수신기(800)는 시그마 델타 변조 장치(810) 및 정교한 지연 조정을 제공하기 위하여 프로그램 가능 지연들을 채용한다. 시그마 델타 변조기(810)는 수신기(100)의 기저 대역 경로들에서 시그마 델라 A/D 변환들로부터 시그마 델타 회로를 이용할 수 있고, 이것은 특정 수령 구성에 있어서 시그마 델타 A/D 변환기가 활용되지 않는 경우에 기능성의 손실없이 달성될 수도 있다.

Description

다중 경로 통신 수신기{Multipath communications receiver}

본 발명의 분야에서, 무선 통신 수신기가 다중 모드 동작을 할 수 있다는 것(예를 들어, 2G/2.5G/3G 셀룰러 모드들(제 2 발생, 제 3 발생 및 그 사이의 중간의 셀룰러 시스템들이라고 부르는 '2G', '3G' 및 '2.5G') 및 GPS(위성 위치 확인 시스템)인 협대역 모드 및 광대역 모드 양자 모두를 포함하는, 복수의 서로 다른 모드들 중 어느 하나에서 동작할 수 있다)은 바람직하다고 알려져 있다.

다중 모드 무선 통신 수신기를 생성하기 위하여, 하나의 회로에서 분리된 수신기 섹션들을 결합하는 것은 가능할 수 있고, 각 수신기 섹션은 제한된 수의 모드들에 제공된다. 예를 들어, GSM 수신기 섹션은 3G/2G 수신기를 만들기 위해 WB-CDMA(광대역 코드 분할 다중 접속) 수신기 섹션과 결합될 수 있었다. 이러한 접근은 동시다중 모드 동작을 허용할 것이라는 이점도 있지만, 개개의 수신기 섹션들이 서로 다를 것(하나의 섹션을 위한 수퍼헤테로다인 수신기(superheterodyne receiver)와 또다른 섹션을 위한 직접 변환 수신기(DCR))이기 때문에, 제한된 유연성(WB-CDMA 수신기에서 통상 이용되는 파이프라인된 A/D(아날로그/디지털) 변환기들의 해결이 10 비트 이상 연장하기 어렵다는)을 위해 비용이 효율적이지 않을 것(많은 여분 블록들을 포함하므로)이며, 일부 매우 높은 계산을 가질 것이라는 단점을 가지고 있다.

종래기술

국제특허출원 제WO-A1-0052840호(코네센트 시스템즈 인코포레이티드)는 수신된 신호를 기적대역 주파수로 직접 변환시키는 다중 대역 트랜시버(multi-band transceiver)를 기술하고 있으며, 미국특허 US-A-5999 990(모토로라 인코포레이티드)은 서로 다른 작업들을 처리하기 위하여 동적으로 변경될 수 있는 재구성 가능한 통보기(communicator)를 기술하고 있다. 리소스들의 라이브러리는 특정 작업에 요구되는 명령들을 검색하기 위하여 액세스될 수 있다.

모든 회로 블록이 프로그램가능한 단일 수신기를 만드는 것이 가능했을 지라도, 이와같은 접근법은 여분 없이도 유연성의 이점을 가질 것이고, 이와같은 접근법은 동시 (2개의 서로 다른 모드들 사이에서 고르게 넘겨주기 위하여 필요할 수도 있는) 다중 모드를 지원할 수 없다는 단점을 가졌을 것이다.

따라서, 다중 경로 통신 수신기에 대한 필요성이 존재하며, 상기 언급한 단점(들)은 완화될 수도 있다.

본 발명은 통신 수신기들에 관한 것으로, 특히 이동 전화들과 같은 무선 통신 수신기들에 관한 것이다.

도 1은 다중 경로 폭대역 통신 수신기의 블록 개략적인 회로도를 도시한다.

도 2는 WBCDAM UMTS 또는 CDMA2000 DS 모드 및 GSM 도는 EDGE 모드에서의 신호들의 처리 및 동시수령을 위해 배치되는, 도 1의 다중 경로 폭대역 통신 수신기의 블록 개략적인 회로도를 도시한다.

도 3은 WBCDAM 2000 MC 모드에서의 신호들의 처리 및 수령을 위해 배치되는, 도 1의 다중 경로 폭대역 통신 수신기의 블록 개략적인 회로도를 도시한다.

도 4는 다양성을 달성하기 위하여 서로 다른 안테나들에서 수신된 EDGE 신호들의 처리 및 동시수령을 위해 배치되는, 도 1의 다중 경로 폭대역 통신 수신기의 블록 개략적인 회로도를 도시한다.

도 5는 중대역/협대역 모드 및 블루투스 모드의 신호들의 처리 및 동시수령을 위해 배치되는, 도 1의 다중 경로 폭대역 통신 수신기의 블록 개략적인 회로도를 도시한다.

도 6은 광대역 모드 및 중대역 모드에서의 신호들의 처리 및 동시수령을 위해 배치되는, 도 1의 다중 경로 폭대역 통신 수신기의 블록 개략적인 회로도를 도시한다.

도 7은 CDMA 모드 및 중/협대역 모드에서의 신호들의 처리 및 동시수령을 위해 배치되는, 도 1의 다중 경로 폭대역 통신 수신기의 블록 개략적인 회로도를 도시한다.

도 8은 도 1의 다중 경로 폭대역 통신 수신기에서 유리하게 활용될 수 있는 레이크 수신기의 블록 개략적인 회로도를 도시한다.

발명의 설명

본 발명의 제 1 양상에 따라, 청구항 1에서 청구되는 다중 경로 통신 수신기를 제공한다.

본 발명의 제 2 양상에 따라, 청구항 7에서 청구되는 통신 수신기에서 이용하기 이한 레이크 수신기(rake receiver)를 제공한다.

이제 본 발명을 포함한 하나의 다중 경로 광대역 통신 수신기를 오직 예에 의해서, 수반하는 도면을 참조로 하여 기술할 것이다.

먼저 도 1을 참조하면, 재구성 가능한 다중 경로 광대역 통신 수신기(10)는 제 1 RF 채널 필터(도시 안됨)로부터 RF 신호를 수신하는 제 1 동작의 증폭기(102)를 가진다. 상기 증폭기(102)의 출력은 혼합기들(104 및 106)에 접속되고, 그의 다른 입력들은 위상 분열기(110)를 통해 제 1 RF 로컬 발진기(108)로부터 반대 신호들을 수신하도록 접속된다. (수신된 RF 신호로부터 상대적인 동상(in-phase) 및 구상(quadrature-phase) 정보를 전달한다고 생각할) 혼합기들(104 및 106)의 출력들은 (하기에 보다 상세히 설명될) 광/중대역 증폭기/필터 장치들(112 및 114)에 각각 접속된다. 따라서, 소자들(102 내지 114)이 RF 경로(116)를 나타낸다고 생각할 수 있다.

제 2 동작의 증폭기(122)는 제 2 RF 채널 필터(도시 안됨)로부터 RF 신호를 수신한다. 상기 증폭기(122)의 출력은 혼합기들(124 및 126)에 접속되고, 그의 다른 입력들은 위상 분열기(130)을 통해 제 2 RF 로컬 발진기(128)로부터 반대 신호들을 수신하도록 접속된다. (수신된 RF 신호로부터 상대적인 동상 및 구상 정보를 전달한다고 생각할) 혼합기(124 및 126)의 출력들은 (하기에 보다 상세히 설명될)중/협대역 증폭기/필터 장치들(132 및 134)에 각각 접속된다. 따라서, 소자들(122 내지 134)이 RF 경로(136)를 나타낸다고 생각할 수 있다.

증폭기/필터 장치들(112, 114, 132, 134)의 출력들은 임의의 필요한 다운변환을 행하는 왈쉬 코드 스위칭 매트릭스(138)의 입력들에 접속되고, (그것의 입력들로부터 도출된) 출력들을, 수신된 RF 신호들의 변조 모드에 의존하여, 6개의 병렬 기저 대역 경로들(140, 150, 160, 170, 180, 190)중 관련된 것들에 인가한다(하기에서 더 상세히 기술함). 본 예에서 왈쉬 코딩이 이용되고 있지만 다른 유형의 코딩이 필요에 따라 대안적으로 이용될 수도 있음을 이해할 것이다. 병렬 기저 대역 경로들(140, 150, 160, 170, 180, 190) 각각은 시그마 델타 아날로그 디지털 변환기(142, 152, 162, 172, 182, 192) 각각 및 데시메이션/선택도 필터 장치(144, 154, 164, 174, 184, 194) 각각을 포함한다. 병렬 기저 대역 경로들(140, 150, 160, 170, 180, 190)의 출력들은 혼합 매트릭스(196)의 입력에 접속된다. 스위칭 매트릭스(138) 및 혼합 매트릭스(196)는 코딩 발생기(예컨대, 왈쉬 코드 발생기 등)(198)로부터의 입력들에 의해 제어된다. 기준 위상 동기 루프(199)는 시그마 델타 아날로그 디지털 변환기(142, 152, 162, 172, 182, 192)를 클록킹하기 위해 저주파수 신호들(fs1, fs2 등)을 제공한다.

대안적인 것으로서, 스위칭 매트릭스(138)의 요소들은 병렬 기저 대역 경로들(140, 150, 160, 170, 180, 190)의 시그마 델타 아날로그 디지털 변환기(142, 152, 162, 172, 182, 192)에 직접 임베딩될 수 있음을 이해할 것이다. 하기에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 수신기(100)는 다음에 의해서, 다중 경로 광대역수신기로서 기능할 수 있다:

· 낮은 수의 외부 컴포넌트들을 필요로 하는 효율적인 아키텍쳐를 가능하게 하는 DCR(direct conversion reception) 및 DVLIF(digital very low intermediate frequency)의 혼합의 이용 - 상기 용어들 모두 본 명세서에서는 용어 DCR에 의해 커버되도록 의도되어 있음;

· (이하에서 보다 더 상세히 설명되는) 수신된 신호의 변조 체계에 따라 최적의 다중 경로 처리를 가능하게 하는 6개의 병렬 기저 대역 경로들(140, 150, 160, 170, 180, 190) 및 2개의 병렬 RF 경로들(116, 136);

· 최적화된 프로그래밍 범위와 더불어 동시 다중 모드 동작을 가능하게 하는 다른 (그러나 중복하는) 주파수 범위에 전용되는 2개의 병렬 RF 경로들(116, 136);

· (전력 소모가 낮고 추가적인 PLL을 필요로 하지 않는) 저 클록 주파수로 고 해상도를 제공하는 시그마 델타 변환기들로 A/D 변환을 가능하게 하는 6개의 병렬 기저 대역 경로들(140, 150, 160, 170, 180, 190);

· 다중 캐리어 광대역 신호들(예컨대, 캐리어 당 하나의 경로) 또는 동시 다중 모드 동작(예컨대, 광대역에 대해 2 경로들 및 중/협대역에 대해 1 경로)의 처리를 가능하게 하는 6개의 병렬 기저 대역 경로들(140, 150, 160, 170, 180, 190).

아래의 표는 도 1의 수신기에 의해 지원될 수 있는 각종 모드들에 연관된 주수신기 특성들을 나타내고 있다.

이제 도 2를 참조하면, 도 2에 도시된 구성에 있어서, 도 1의 수신기는 GSM 또는 EDGE 동시 수령과 더불어 WBCDMA UMTS 또는 CDMA 2000 DS 모드를 지원한다.

광대역/중대역 경로는 대략 2MHz로 설정된다. 2개의 병렬 시그마 델타 변환기들은 WBCDMA DS 모드에 이용된다. 1비트 스위치 제어 신호들(+1 또는 -1)은 시그마 델타 입력들에서 제공된다. 동작은 DCR 모드이다. 중대역/협대역 경로는 약 500kHz 대역폭으로 설정된다. 하나의 시그마 델타 변환기는 GSM/EDGE 동작에 사용된다. 동작은 디지털 극저(Very Low) IF 모드이다.

이제 도 3을 참조하면, 도 3에 도시된 구성에 있어서, 도 1의 수신기는WBCDMA CDMA2000 MC 3X 모드를 지원한다. 광대역/중대역 경로는 약 2MHz 대역폭으로 설정된다. 1비트 클록 스위치 제어 신호들(+1 또는 -1)은 시그마 델타 입력들에서 제공된다. 멀티캐리어 주파수를 위한 복합 다운 변환이 행하여진다(H_cos가 2개 레벨(+1, -1)들을 갖는 캐리어 주파수에 있고 H_sin이 H_cos 대 π/2 시프트인 경우 fmc = 1.22MHz). 자극 응답(spur response)은 필터링이 플로우(flow)에서 보다 일찍 제공되는 3*fmc에 있다. 샘플링 회로의 캐패시터 값들을 fmc 레이트에서 스위칭함으로써 자극 응답의 레벨을 감소시키도록 왈쉬 코드나 유사한 시퀀스들을 이용하는 2개 레벨 변조를 사용하는 것이 또한 가능하다. 복합 다운 변환은 I 및 Q를 이용한다. 각각의 시그마 델타 변조기는 적어도 12비트에서 다중 캐리어 채널을 디지털화하는데 사용된다.

이제 도 4를 참조하면, 도 4에 도시된 구성에 있어서, 도 1의 수신기는 서로 다른 안테나들에서 수신된 EDGE 신호들을 수신하는 RF 채널 모두와 함께 EDGE 다이버시티 수령을 지원한다.

이제 도 5를 참조하면, 도 5에 도시된 구성에 있어서, 도 1의 수신기는 하나의 RF 채널상의 동시 중대역/협대역 모드 및 다른 RF 채널상의 블루투스 모드를 지원한다.

이제 도 6을 참조하면, 도 6에 도시된 구성에 있어서, 도 1의 수신기는 하나의 RF 채널상의 동시 중대역 모드 및 다른 RF 채널상의 협대역 모드를 지원한다.

이제 도 7을 참조하면, 도 7에 도시된 구성에 있어서, 도 1의 수신기는 하나의 RF 채널상의 동시 CDMA 모드 및 다른 RF 채널상의 중대역/협대역 모드를 지원한다.

이제 도 8을 참조하면, 도 1의 수신기에 유리하게 이용될 수도 있는 레이크(rake) 수신기가 도시되어 있다. 레이크 수신기(800)는 레이크 필터링될 신호를 수신하는 시그마 델타 변조기(810)를 구비한다. 시그마 델타 변조기(810)의 출력은 디지털 노이즈 삭제 장치(820)를 통해 4개의 병렬 신호 경로들(830, 840, 850, 860)의 입력들에 인가된다. 병렬 신호 경로들(830, 840, 850, 860)중 하나를 제외한 모든 경로들은 그 자체의 각각의 프로그램가능 지연(842, 852, 862)을 갖고, 그 경로들 각각은 데시메이션 필터, 제 1 혼합기, 에뮬레이터 필터, 제 2 혼합기를 포함한다. 병렬 신호 경로들(830, 840, 850, 860) 각각으로부터의 출력들은 레이크 출력을 생성하도록 결합기(combiner)(870)에서 결합된다.

시그마 델타 변조기 장치(810) 및 프로그램가능 지연을 활용함으로써, 레이크 필터(800)가 정교한 지연 조정을 제공할 수 있음은 이해될 것이다. 또한, 도 1의 수신기의 기저 대역 경로들에 제공된 시그마 델타 아날로그 디지털 변환기(142, 152, 162, 172, 182, 192)중 하나로부터 시그마 델타 회로를 이용할 수도 있고, 이것은 특정 수령 구성에 있어서 시그마 델타 A/D 변환기가 활용되지 않는 경우에 기능성의 손실없이 달성될 수도 있음은 이해될 것이다.

물론, 본 발명 및 상술한 실시예들은 본 발명의 이점들 대다수가 보다 더 큰 효과를 가져오는 경우에 하나 이상의 집적 회로들의 배열에서 구현되는 집적 회로의 형태로 이용하기 용이하게 됨을 이해할 것이다.

Claims

제 1 주파수 대역에서 수신된 신호들을 처리하는 적어도 하나의 제 1 경로(116), 및

상기 제 1 주파수 대역과 다르지만 중복하는 제 2 주파수 대역에서 수신된 신호들을 처리하는 적어도 하나의 제 2 경로(136)를 포함하며,

상기 제 1 및 제 2 경로들은 수신된 신호들을 처리하기 위해 직접 변환/저 IF 처리 수단을 채용하고, 서로 다른 모드들에서 수신된 신호들의 처리를 용이하게 하기 위하여, 서로 다른 방식들로 상기 제 1 및 제 2 경로들의 분배를 위해 재구성할 수 있는, 다중 경로 통신 수신기(100).
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 주파수 대역은 광대역 및 중대역 주파수들을 커버하고, 상기 제 2 주파수 대역은 중대역 및 협대역 주파수들을 커버하는, 다중 경로 통신 수신기(100).
제 1 또는 2 항에 있어서,

상기 광대역 모드에서 수신된 신호를 2개의 분배된 기저대역 경로들에서 처리하고, 또는 제 1 모드에서의 제 1 주파수 대역에서 수신된 제 1 신호와, 제 2 모드에서의 제 2 주파수 대역에서 수신된 제 2 신호를 병렬로 2개의 상기 기저 대역경로들에서 동시에 처리하기 위하여 재구성 가능하게 배열되는 시그마 델타 아날로그 대 디지털 변환 수단(142, 152, 162, 172, 182, 192)을 각각 채용한 복수의 병렬 기저대역 경로들(140, 150, 160, 170, 180, 190)을 더 포함하는, 다중 경로 통신 수신기(100).
제 3 항에 있어서,

상기 수신기는 6개의 상기 병렬 기저대역 경로들(140, 150, 160, 170, 180, 190)을 포함하는, 다중 경로 통신 수신기(100).
제 1, 2, 3 또는 4 항에 있어서,

상기 수신기는 모드들, 즉 광대역 CDMA2000, CDMA2000, CDMA, UMTS, GSM/EDGE, TDMA, iDEN, 블루투스, GPS 중 적어도 하나에서 수신된 신호를 수신 및 처리하도록 배열되는, 다중 경로 통신 수신기(100).
다중 경로 통신 수신기(100)에서 이용하기 위한 집적 회로 장치에 있어서,

제 1 주파수 대역에서 수신된 신호들을 처리하는 적어도 하나의 제 1 경로(116), 및

제 1 주파수 대역과 다르지만 중복하는 제 2 주파수 대역에서 수신된 신호들을 처리하는 적어도 하나의 제 2 경로(136)를 포함하며,

상기 제 1 및 제 2 경로들은 수신된 신호들을 처리하기 위해 직접 변환/저IF 처리 수단을 채용하고, 서로 다른 모드들에서 수신된 신호들의 처리를 용이하게 하기 위하여, 서로 다른 방식들로 상기 제 1 및 제 2 경로들의 분배를 위해 재구성할 수 있는, 집적 회로 장치.
통신 수신기에서 이용하기 위한 레이크 수신기(800)에 있어서,

레이크 필터링될 입력 신호를 수신하는 시그마 델라 변조기 수단(810),

지연 수단(842, 852, 862) 및 필터 수단을 포함하여, 상기 시그마 델타 변조기 수단의 출력을 수신하고, 각각의 지연되고 필터링된 출력들을 생성하는 복수의 병렬 지연 경로들(830, 840, 850, 860), 및

상기 복수의 병렬 지연 경로들의 상기 출력들을 결합하는 결합 수단(870)을 포함하는, 레이크 수신기(800).
제 3, 4 또는 5 항에 있어서,

청구항 7의 상기 레이크 수신기를 더 포함하며,

상기 시그마 델타 변조기 수단(810)이 상기 병렬 기저대역 경로들중 적어도 하나의 상기 시그마 델타 아날로그 대 디지털 변환 수단(142, 152, 162, 172, 182, 192)의 재구성에 의해 제공되도록 배열되는, 다중 경로 통신 수신기(100).
통신 수신기에서 이용하기 위한 레이크 수신기(800)에서 이용하는 집적 회로 장치에 있어서,

레이크 필터링될 입력 신호를 수신하는 시그마 델타 변조기 수단(810),

지연 수단(842, 852, 862) 및 필터 수단을 각각 포함하여, 상기 시그마 델타 변조기 수단(810)의 출력을 수신하고, 각각의 지연되고 필터링된 출력들을 생성하는 복수의 병렬 지연 경로들(840, 850, 860), 및

상기 복수의 병렬 지연 경로들의 출력들을 결합하는 결합 수단(870)을 포함하는, 집적 회로 장치.