KR20040102161A - 셀룰라 전화기의 출력 전력 제어 - Google Patents

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일란 바라크
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인텔 코오퍼레이션
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Abstract

본 발명은, 출력 전력의 높은 동적 구간을 달성할 수 있는 가변 전력 전압 제어 오실레이터(34)를 사용하는 셀룰러 전화기에 대한 것이다. 일부 실시예에서는, 수신될 수 있는 전송된 커맨드에 응답하여 가변 전력 전압 제어 오실레이터(34)의 진폭을 조정하기 위해 마이크로프로세서(16)가 제공될 수 있다.

Description

셀룰라 전화기의 출력 전력 제어{CONTROLLING OUTPUT POWER IN CELLULAR TELEPHONES}
WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)와 같은 새로운 셀룰러 기술들은, 사용자들에게 고속 인터넷 애플리케이션 및 전자 멀티미디어 메일과 같은 패킷 스위치형 데이타 등의 새로운 기능을 가져다 줄 것을 약속한다. WCDMA 기술은 또한 풀-모션(full-motion) 비디오 서비스 및 고품질 음성 통신의 제공을 위해 고용량 회로 스위치 기능을 제공할 수 있다.
그러나, WCDMA 표준은 셀룰러 전화기, 또는 송신된 무선 주파수("RF") 전력의 큰 동적 구간(dynamic range)을 갖게 제조된 그외의 이동 송신기들을 사용한다. 예를 들면, WCDMA 표준은 송신 전력의 70dB 범위 만큼을 사용할 수 있다. 예를 들어 음성 피크로부터 변조의 피크-최소(peak-to-minimum) 전력 요동이 이 수에 추가된다면, 90dB 보다 큰 광대한 동적 구간을 필요로 할 수 있다.
제조 비용을 낮게 유지하기 위해서는, 무선 주파수 회로의 상당한 부분 및 그외의 회로들을 적은 수의 집적 회로에 집적시키도록 WCDMA 송신기들을 설계할 수 있다. 예를 들면, WCDMA 송신기는 송신기 기능 블록으로 고려될 수 있는 단일의집적 회로 상에 집적화된, 전압 제어 오실레이터와 같은 다수의 RF 회로를 가지고 설계될 수 있다.
그러나, 임의의 송신기 기능 블록의 입력부와 출력부 사이의 아이솔레이션(isolation)은, Pmin으로 간주될 수 있는 아이솔레이션의 양에 의해 그 블록의 동적 구간을 제한할 수 있다. 전력을 Pmin 이하로 감소시키기 위해서, 아이솔레이션 경로의 효과적인 증가를 달성해야만 한다. 아이솔레이션의 증가는 통상적으로 복수의 칩들에 걸쳐 가변 이득 증폭기의 시스템 컴포넌트들을 물리적으로 분포시킴으로써 달성될 수 있다. 그러나 이것에 의해서는 증가된 칩 수를 야기시킬 수 있고 제조 비용을 높일 수 있다.
셀룰러 전화기에 있어서, 전압 제어 오실레이터(VCO)와 같은 신호 소스는 하나 이상의 가변 이득 스테이지들에 의해 증폭될 수 있다. 따라서, 셀룰러 전화기의 최소 출력 전력은 상술한 이유로 인해 제한될 수 있고, 그 결과 원하지 않는 신호 소스 전력이 셀 폰(cell phone) RF 출력에 존재할 수도 있다. 따라서, WCDMA 이동 송신기와 같은 송신기의 동적 구간을 개선시키기 위한 필요성이 존재한다.
본 발명은 일반적으로 셀룰러 전화기에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 셀 폰의 일 실시예의 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 폰의 무선 주파수 섹션의 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 전력 vco를 예시하는 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 전력 전압 제어 오실레이터의 블록도.
이하의 상세한 설명에서는, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위하여 다수의 특정한 상세가 기술된다. 그러나, 본 발명이 이들 특정한 상세없이 실시될 수 있음을 당업자들은 이해할 것이다. 다른 경우에서는, 본 발명을 모호하게 하지 않기 위하여 공지의 방법, 절차, 컴포넌트 및 회로들에 대해서는 상세하게 기술하지 않는다.
본 발명을 다양한 응용들에 적용할 수 있음을 이해해야 한다. 비록 본 발명이 이 점에 있어서 제한되는 것은 아니지만, 여기에 개시된 회로는 무선 시스템의 송신기들에서와 같이 많은 장치들에 사용될 수 있다. 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도되는 무선 시스템은 오직 예로서 셀룰러 무선 전화 통신 시스템, 양방향 무선 통신 시스템, 단방향 페이저, 양방향 페이저, PCS(personal communications systems) 등을 포함한다.
본 발명의 범위에 포함되어지도록 의도된 셀룰러 무선 전화 통신 시스템의 유형은 DS-CDMA(direct sequence-code division multiple access) 셀룰러 무선 전화 통신 시스템, 광대역 CDMA 및 CDMA 2000 셀룰러 무선 전화 시스템, GSM(global systems for mobile communications) 셀룰러 무선 전화 시스템, NADC(North American Digital Cellular) 셀룰러 무선 전화 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, EDGE(enhanced data for GSM evolution), UMTS(Universal Mobile Telecommunication Systems) 및 WCDMA를 포함하며, 여기에 제한되는 것은 아니다.
이제 도 1을 참조하면, 셀룰러 전화기(10)는 무선 주파수 인터페이스(14)에 연결된 안테나(12)를 포함할 수 있다. 셀룰러 전화기(10)는 임의의 이용가능한 통신 표준을 따를 수 있다. 인터페이스(14)는 버스(15)를 통하여 베이스밴드 프로세서(16)와 통신할 수 있다. 마찬가지로, 베이스밴드 프로세서(16)는 인터페이스(20)를 통하여 애플리케이션 프로세서(22)와 통신할 수 있다. 베이스밴드 프로세서(16)는 메모리(18)와 연결될 수 있으며, 애플리케이션 프로세서(22)는 메모리(24)와 연결될 수 있다. 일부 실시예에서는, 베이스밴드 프로세서(16) 및 애플리케이션 프로세서(22) 둘다가 동일한 집적 회로에 집적될 수 있다. 그외의 실시예에서, 이들은 별도의 집적 회로 상에 있을 수 있다.
디스플레이(28) 및 키보드(30)는 애플리케이션 프로세서(22)에 연결될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 베이스밴드 프로세서(16)는 또한 가변 전력 전압 제어 오실레이터(VPVCO)(34)에 연결될 수 있다. 베이스밴드 프로세서(16)는 하나 이상의 제어 신호(38)를 통하여 전압 제어 오실레이터(34)의 출력 전력을 제어할 수 있다. VPVCO(34)는 하나 이상의 신호선(36)을 통하여 무선 주파수 인터페이스(14)에 연결될 수 있다.
그 다음에 더욱 상세히 설명할 바와 같이, 베이스밴드 프로세서(16)는 VPVCO(34)의 출력 전력을 제어할 수 있으며, 그 방식으로 셀 폰(10)의 출력 전력의 증가된 동적 구간을 효과적으로 제공할 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 무선 주파수 인터페이스(14)의 일부분(200)이 도시되어 있다. DSP(digital signal processor)(201)는 버스(15)를 통하여 신호를 수신하고, 변조기(207)에 입력을 제공할 수 있는 2개의 콘스탄트 엔빌로프 벡터(constant envelope vectors) I 및 Q(203 및 205)를 각각 발생할 수 있다. 변조기(207)로부터의 출력(209)은 위상 검출기(211) 및 진폭 검출기(213)의 입력을 제공할 수 있다. 위상 검출기(211)로부터의 출력(215)은 신호 발생기(217)에 연결될 수 있다. 신호 발생기(217)는 도시되지 않은 루프 필터 및 VPVCO를 포함할 수 있다. 가변 전력 입력(38)은 또한 신호 발생기(217)에 연결될 수 있다. 신호 발생기(217)의 출력(219)은 아웃페이징(outphasing) 신호 발생기(221)에 연결될 수 있다. 진폭 검출기(213)는, 일부 실시예에서 GSM-EDGE 신호를 포함할 수 있는 입력 신호(225)에 연결될 수 있는 신호 형성 회로(223)에 연결될 수 있다. 신호 형성 회로(223)의 출력들(227 및 229)은 아웃페이징 신호 발생기(221)에 추가의 입력을 제공할 수 있다. 아웃페이징 발생기(221)의 출력들(231 및 233)은 합성기(combiner) 및 무선 주파수 전력 증폭 회로(235)에 입력을 제공할 수 있다.
합성기 및 무선 주파수 증폭기(235)의 출력(12)은 안테나 및 피드백 회로(237)에 연결될 수 있다. 피드백 회로(237)의 출력(239)은 위상 검출기(211)에 추가의 입력을 제공할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 피드백 회로(237)는 합성기 및 무선 주파수 증폭기(235)로부터의 출력 전력을 낮은 레벨로 낮출 수 있는 스텝 감쇠기를 포함할 수 있다. 또한, 피드백 회로(237)는, 일부 실시예에서 합성기 및 RF 증폭기(235)의 출력 주파수를 보다 낮은 주파수로 믹스 다운(mix down)하고, 위상 검출기(211)의 입력 이전의 신호의 위상을 조절하는 역할을 하는 RF 믹서 및 위상 분리기(phasesplitter)를 포함할 수 있다.
위상 검출기(211)는, 일부 실시예에서, 피드백 신호(239)와 입력 변조기(207)로부터의 신호(209) 사이의 위상 차를 나타낼 수 있는 위상 에러 신호를 발생시킬 수 있다. 이 에러 신호는 그 후 신호 발생기(217)에 의해 활용되어 내부 VPVCO(도시되지 않음)의 주파수를 조정할 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 일부 실시예에 있어서, 신호 발생기(217)는 에러 신호(305)에 의해 VPVCO(303)에 결합될 수 있는 루프 필터(301)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서 루프 필터(301)는 위상 검출기(211)의 출력을 수신하고 위상 검출기(211)의 출력을 필터링하여 가변 전력 vco(303)에 에러 신호(305)를 제공한다. VPVCO(303)는, 신호(305)의 변화에 의해 VPVCO(303)가 에러 신호(305)의 변화에 응답하여 주파수를 변화하도록 설계될 수 있다. 또한, VPVCO의 출력 전력은, 일부 실시예에서는, 가변 전력 제어 신호(38)의 변화에 응답하여 변화할 수 있다.
다음에 도 4를 참조하면, 차동 VCO(401)는, 유사한 진폭을 가지지만 서로 180도만큼 위상 시프트될 수 있는 2개의 출력 신호들(403, 405)을 생성할 수 있다. 이 신호들(403 및 405)은 일부 실시예에서는 신호선(219)을 통하여 아웃페이징 신호 발생기(221)(도 2에 도시됨)에 연결될 수 있는 버퍼 증폭기(407)에 의해 버퍼링될 수 있다. 일부 실시예에서는, 출력 신호들(403 및 405)의 진폭을 변경시키기 위하여, 제어형 전류 소스(409)에 의해 제공된 전류가 변경될 수 있으며, 그 결과 트랜지스터들(411 및 413)을 통한 전류를 변경시킬 수 있다. dc 전류가 트랜지스터들(411 및 413)의 크고 작은 신호 트랜스컨덕턴스 양쪽 모두를 정의할 수 있기때문에, 신호들(403 및 405) 상의 오실레이션의 진폭은 트랜지스터들(411 및 413)을 통한 dc 전류에 비례할 수 있다.
가변 주파수 공진기(415)는, 일부 실시예에서는, 전압 제어 오실레이터일 수 있다. 전압 제어 오실레이터(415)는 콜피츠형(Colpits), 하틀리형(Hartley) 또는 그외 유형의 오실레이터로 구성될 수 있다. VCO(415)의 주파수의 조정은, 예를 들어 일부 실시예에서 버랙터(varactor) 다이오드와 같은 전압 감지 캐패시터에 인가될 수 있는 전압을 변화시킴으로써 수행될 수 있다. 버랙터 다이오드에 걸린 전압이 변화함에 따라, 버랙터 다이오드를 포함하는, 오실레이터 회로에 인가되는 순수 캐패시턴스는 변화하고 그 결과 주파수 시프트를 초래한다. 일부 실시예에서, 에러 신호(305)는 도시되지는 않았지만, VCO(415)의 일부로서 VCO(415)의 주파수 시프트를 초래하는 버랙터 다이오드에 연결될 수 있다.
차동 VCO(401)의 오실레이션 진폭을 검출하는 피드백 경로를 제공하기 위해서, 일부 실시예에서는 신호 피드백 회로(431)에 의해 출력 신호선들(403 및 405)을 저역 통과 필터(419)에 연결시킬 수 있다. 신호 피드백 회로(431)는 일부 실시예에서, 차동 신호일 수 있는 출력 신호들(403 및 405)을 결합하여 저역 통과 필터(419)로의 입력(433)을 제공하는 기능을 할 수 있다. 신호(417)는, 차동 VCO(401)의 오실레이션의 진폭에 비례할 수 있는 직류(DC) 컴포넌트 및 교류(AC) 신호를 포함할 수 있다. 신호(417)는 제어형 전류 소스(409)의 전류 의존 전압으로 인한 오프셋 전압을 포함할 수도 있다.
저역 통과 필터의 출력(421)은 차동 증폭기(423)의 하나의 입력에 연결될 수있다. 차동 증폭기(423)로의 다른 입력은 제2 차동 증폭기(429)의 출력(427)에 연결될 수 있는 기준 전압 회로(425)에 의해 제공될 수 있다. 또한 차동 증폭기(429)의 출력(427)은 제어형 전류 소스(409)에 연결되어 제어형 전류 소스(409)에 의해 제공된 제어 전류의 조정을 제공할 수 있다. 차동 증폭기(423)로부터의 출력은 차동 증폭기(429)의 입력에 연결될 수 있다. 차동 증폭기(429)로의 제2 입력은, 베이스밴드 프로세서(16)(도 1에 도시됨)에 연결될 수 있는 신호(38)에 의해 제공될 수 있다.
일부 실시예에서는, 차동 VCO(401)의 오실레이션 진폭의 검출이 신호선(417)을 필터링하는 것에 의해 달성될 수 있다. 신호선(417)은 교류(AC) 주파수 신호, 차동 전압 제어 오실레이터(401)의 오실레이션의 진폭에 비례할 수 있는 직류(DC) 컴포넌트, 및 제어형 전류 소스(409)의 전류 의존 전압에 기인하는 전압 오프셋을 포함할 수 있다. 진폭의 검출은 신호(417)를 저역 통과 필터(419)를 이용하여 필터링하고 차동 증폭기(423)를 사용하여 기준 전압(425)을 차감함으로써 달성될 수 있다. 얻어진 신호는 그 다음에 일부 실시예에서 차동 증폭기(429)를 이용하여 가변 전력 제어 신호(38)와 합성되고 그 다음에 전류 소스(409)에 연결될 수 있다.
기준 전압 회로(425)는 제어형 소스(409)의 전류 의존 전압일 수 있는 전압 기준 전압을 발생할 수 있다. 일부 실시예에서는, 기준 전압 회로(425)는 제어형 전류 소스(도시되지 않음)에 연결될 수 있는 VCO를 포함할 수 있다. 동일한 집적 회로 상에 차동 VCO(401)와 아주 근접하게 기준 전압 회로(425)를 제조하는 것은 프로세스 및 온도 변화 영향들을 현저하게 감소시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 차동 VCO(401)의 출력 진폭은 신호(38)를 조정함으로써 조절될 수 있다. WCDMA 또는 그외의 표준들에 따라 송신기 전력을 부분적으로 제어하기 위한 베이스밴드 프로세서(16), 또는 그외의 프로세서는 신호(38)를 조정할 수 있다. 프로세서(16) 또는 그외의 프로세서는 셀룰러, 또는 송신기 출력 전력의 감소 또는 증가를 명령할 수 있는 그외의 시스템으로부터 전력 커맨드를 수신할 수 있다. 여기에 응답하여, 프로세서(16) 또는 그외의 프로세서(16)는 VPVCO 출력 진폭의 변화를 유발시키며, VPVCO 출력 신호(들), 또는 VPVCO 출력 신호(들)로부터 부분적으로 도출된 신호 또는 신호들을 부분적으로 수신하는 하나 이상의 RF 증폭기들에서의 이득을 변화시킬 수 있다. 일부 실시예에서는, 차동 전압 제어 오실레이터 출력에서의 이러한 감소는, 송신기의 후속하는 증폭기 스테이지에 대해 입력 신호를 감소시킴으로써 부분적으로 송신 회로의 동적 구간을 효과적으로 증가시키는 기능을 할 수 있다. 이러한 동적 구간의 증가는, 비록 본 발명의 범위가 이러한 측면에 대해 제한되는 것은 아닐지라도, VPVCO 및 그외의 연결된 증폭기들을 포함할 수 있는 단일 집적 회로를 사용하여 달성될 수 있다. VPVCO 및 그외의 연결된 증폭기들을 단일 집적 회로 상에 집적하는 것에 의해, 제조성 및 기타 효율성을 제공할 수 있다.
본 발명의 소정의 특징들이 여기에 예시되고 기술되었지만, 당업자들은 다양한 수정, 치환, 변경 및 등가물을 도출할 것이다. 따라서, 첨부의 청구범위가 그러한 모든 수정 및 변경들이 본 발명의 진정한 범주 내에 포함되도록 커버한다는 것이 이해될 것이다.

Claims (25)

  1. 출력을 갖는 가변 전력 전압 제어 오실레이터; 및
    상기 가변 전력 전압 제어 오실레이터의 전력 출력을 조절하기 위해 상기 가변 전력 전압 제어 오실레이터에 연결되어 있는 제1 프로세서
    를 포함하는 셀룰러 전화기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 프로세서는 베이스밴드(baseband) 프로세서인 셀룰러 전화기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 프로세서는 애플리케이션 프로세서인 셀룰러 전화기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가변 전력 전압 제어 오실레이터는 차동 전압 제어 오실레이터를 포함하는 셀룰러 전화기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가변 전력 전압 제어 오실레이타의 진폭을 제어하기 위해 상기 제1 프로세서에 연결된 제어형 전류 소스를 더 포함하는 셀룰러 전화기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가변 전력 전압 제어 오실레이터의 상기 진폭을, 부분적으로, 제어하기 위하여 상기 제어형 전류 소스 및 상기 제1 프로세서에 연결된 기준 전압 회로를 더 포함하는 셀룰러 전화기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 프로세서는 광대역 코드 분할 다중 액세스 셀룰러 전화기 표준에 따라 상기 가변 전력 전압 제어 오실레이터의 진폭을 변화시키도록 구성되는 셀룰러 전화기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 프로세서는 전력 레벨 커맨드를 수신하도록 구성되며 상기 가변 전력 전압 제어 오실레이터에 연결되어 상기 커맨드에 응답하여 상기 가변 전력 전압 제어 오실레이터 출력의 진폭을 조절하는 셀룰러 전화기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 애플리케이션 프로세서에 연결된 키패드;
    상기 애플리케이션 프로세서에 연결된 디스플레이;
    상기 애플리케이션 프로세서에 연결된 제1 메모리; 및
    제2 프로세서에 연결된 제2 메모리
    를 더 포함하는 셀룰러 전화기.
  10. 진폭을 가진 출력을 갖는 전압 제어 오실레이터; 및
    상기 전압 제어 오실레이터 출력의 상기 진폭을 조절하기 위해 상기 전압 제어 오실레이터에 연결되어 있는 감쇠기
    를 포함하는 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전압 제어 오실레이터는 차동 전압 제어 오실레이터인 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 감쇠기는 제어형 전류 소스를 포함하는 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어형 전류 소스는 상기 제어형 전류 소스를, 부분적으로, 제어하는 프로세서에 연결되어 있는 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어형 전류 소스에 전압 기준이 연결되어 있는 장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 감쇠기는, 상기 감쇠기의 감쇠량을, 부분적으로, 제어하는 프로세서에 연결되어 있는 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 프로세서는 전송된 전력 커맨드를 수신하는 장치.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 전압 제어 오실레이터 출력에 연결된 무선 주파수 증폭기를 더 포함하여 신호를 전송하는 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 무선 주파수 증폭기의 증폭을, 부분적으로, 제어하기 위해 상기 무선 주파수 증폭기에 연결된 프로세서를 더 포함하는 장치.
  19. 전압 제어 오실레이터를 사용하여 주파수 및 진폭을 갖는 신호를 발생시키는 단계;
    제2 신호에 응답하여 상기 신호 진폭을 감쇠시키는 단계; 및
    상기 전압 제어 오실레이터 신호로부터, 부분적으로 도출된, 신호를 전송하는 단계
    를 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    프로세서를 사용하여 상기 제2 신호를, 부분적으로, 발생시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    전송된 커맨드를 수신하는 프로세서에 응답하여 상기 제2 신호를 발생시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 전압 제어 오실레이터에 연결된 제어형 전류 소스를 사용하여, 부분적으로, 상기 신호 진폭을 감쇠시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제어형 전류 소스에 연결된 전압 기준을 사용하여, 부분적으로, 상기 신호 진폭을 감쇠시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  24. 제19항에 있어서,
    차동 전압 제어 오실레이터를 사용하여, 부분적으로, 상기 신호를 발생시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  25. 제19항에 있어서,
    상기 전송된 신호의 상기 진폭을, 부분적으로, 제어하기 위해 프로세서를 사용하는 단계를 더 포함하는 방법.
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