KR20050056932A - 다중 아날로그 및 디지털 다운컨버팅 방법 및 장치 - Google Patents

다중 아날로그 및 디지털 다운컨버팅 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

캐리어 주파수 복원의 다중 스테이지들을 사용하는 캐리어 복원 방법 및 장치가 개시된다. 수신기는 수신된 신호를 다운컨버팅하기 위하여 사용된 캐리어 시호들을 발생시키기 위하여 다중 주파수 발생 소스들을 사용한다. 넓은 주파수 범위 및 개략 주파수 분해능을 가진 아날로그 주파수 기준(14)은 좁은 주파수 범위 및 정밀 주파수 분해능을 가진 디지털 주파수 기준(110)과 관련하여 사용된다. 다중 캐리어 신호들은 멀티-스테이지 다운컨버팅을 수행하기 위하여 수신신호에 의하여 곱해지며, 그 결과 기저대역 신호가 발생된다. 주파수 추적 모듈(108)은 기저대역 신호에 존재하는 잔류 주파수 에러를 측정한다. 그 다음에, 측정된 잔류 주파수 에러는 프로세서를 통해 다중 주파수 발생 소스들(114, 110)에 의하여 발생된 캐리어 신호들의 주파수들을 조절하기 위하여 사용된다.

Description

다중 아날로그 및 디지털 다운컨버팅 방법 및 장치{MULTIPLE ANALOG AND DIGITAL DOWNCONVERSION}
본 출원은 "수신기 캐리어 주파수를 매칭시키기 위한 방법 및 장치"라는 명칭으로 2001년 11월 9일에 가출원된 미국 가출원번호 60/337,746의 우선권을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 무선통신들, 특히 이동 무선 통신시스템에서 수신된 캐리어 신호의 주파수를 매칭시키는 것에 관한 것이다.
현대의 무선 통신시스템들이 널리 보급됨에 따라, 무선 시스템 용량에 대한 요구가 증가하고 있다. 더 많은 수의 가입자들을 지원하기 위하여, 무선장치 제공업자는 상기 시스템들을 위하여 사용되는 주파수 스펙트럼을 증가시킬 수 있거나 또는 이미 할당된 주파수 스펙트럼내에서 더 많은 가입자들을 지원하기 위한 방식들을 찾고 있다. 종종 추가 주파수 스펙트럼을 얻을 수 없기 때문에, 무선 서비스 제공업자들은 더 많은 스펙트럼을 사용하지 않고 용량을 증가시키기 위한 방식들을 찾아야 한다. 다시 말해서, 무선 서비스 제공업자들은 기존의 스펙트럼을 사용하는 더 효율적인 방식들을 찾아야 한다.
더 효율적인 스펙트럼의 사용에 대한 요구에 응답하여, 무선 장비 제조업자들은 무선 시스템들의 용량을 증가시키기 위한 다양한 기술들을 개발하였다. 효율적인 무선 음성 및 데이터 통신들을 제공하기 위한 한 방법은 코드분할 다중접속(CDMA) 기술들을 사용하는 것이다. CDMA 기술들을 사용하는 여러 표준들은 지상 무선 음성 및 데이터 시스템들을 위하여 개발되었다. 이러한 표준들의 예들은 이후 "IS-95"로서 언급되는 "듀얼-모드 광대역 스펙트럼 확산 셀룰라 시스템을 위한 TIA/EIA/IS-95 이동국-기지국 호환 표준" 및 이후 "cdma2000"으로 언급되는 "TIA/EIA/IS-2000"을 포함한다. 고속 무선 데이터 통신들을 제공하는데 최적인 무선 통신시스템들을 위하여 추가 표준들이 제안되었다. 고속 무선 데이터 통신들을 위한 이러한 표준들의 예들은 이후 "HDR"로 언급되는 "TIA/EIA/IS-856"을 포함한다.
HDR 시스템에서, 사용자 단말이 데이터를 수신할 수 있는 레이트는 사용자 단말이 수신하는 신호들의 품질에 의하여 제한될 수 있다. 이러한 시스템에서, 사용자 단말에 전송되는 신호들의 데이터 레이트는 사용자 단말에서 만들어진 수신된 신호품질의 측정치들에 기초하여 결정된다. 데이터 레이트를 결정하는데 사용되는 품질측정의 한 형태는 수신된 신호의 캐리어 대 간섭(C/I) 비이다. 수신된 캐리어 신호의 전력이 간섭신호들의 전력에 비교하여 강할때, C/I 값은 높은 것으로 말하여 진다. 수신된 캐리어 신호의 전력이 간섭에 비교하여 약할때, C/I는 낮다고 말하여진다. C/I값이 높으면, 사용자 단말은 주어진 기간내에 더 많은 데이터를 수신할 수 있다. C/I값이 낮으면, 사용자 단말에 전송된 데이터의 레이트는 허용가능한 프레임 에러 레이트를 유지하기 위하여 감소된다.
캐리어 주파수 복원은 사용자 단말에 의하여 인식된 C/I에 크게 영향을 미칠 수 있는 사용자 단말 설계의 일 양상이다. 캐리어 주파수 복원은 기지국으로부터 수신된 캐리어 신호와 동일한 주파수를 가진 기준 캐리어 신호를 사용자 단말내에서 발생시키는 것을 언급한다. 사용자 단말은 기지국으로부터 수신된 데이터 신호들을 복조하기 위하여 기준 캐리어 신호를 사용한다. 기준 캐리어 신호 및 수신된 캐리어 신호간의 미스매칭(캐리어 주파수의 미스매칭으로 칭함)은 복조 프로세스의 효율성을 감소시킨다. 이와같이 감소된 복조 효율성은 C/I의 감소로서 사용자 단말에서 인식된다. 따라서, 캐리어 주파수 미스매칭은 데이터가 사용자 단말에 전송될 수 있는 레이트를 감소시킨다.
사용자 단말의 하드웨어 비용을 최소화하면서 캐리어 주파수를 정확하게 복원하기 위한 필요성이 증대되었다. 무선 전화들 및 모뎀들과 같은 사용자 단말 장비에 대한 시장은 경쟁이 치열하며 종종 낮은 순익 또는 서비스 제공업자에 의한 보조금으로 특징지워진다. 따라서, 사용자 단말 하드웨어를 실질적으로 증가시키지 않고 사용자 단말장비에서 캐리어 주파수 복원의 정확성을 증가시키는 기술에 대한 필요성이 제기되었다.
도 1은 다중-스테이지 캐리어 주파수 복원장치를 도시한 도면.
도 2는 주파수 추적 모듈 장치를 도시한 도면.
도 3은 다중-스테이지 캐리어 주파수 복원 시스템에서 다운컨버터 주파수들을 조절하기 위한 방법을 도시한 흐름도.
본 발명은 캐리어 주파수 복원 작업을 다른 분석을 수행하는 다중 스테이지들로 분할함으로서 전술한 필요성을 충족시킨다. 전형적인 양상에서, 사용자 단말은 기지국으로부터 수신된 신호들의 주파수를 추적한다. 기지국은 종종 GPS 수신기와 같은 매우 정확한 주파수 소스를 사용하며, 이에 따라 사용자 단말에서는 단순하고 저가인 주파수 소스들을 사용할 수 있다. 전형적인 사용자 단말은 수신된 캐리어의 주파수 및 국부적으로 발생된 기준 캐리어의 주파수간의 차이를 나타내는 에러 신호를 발생시키는 수단을 포함한다. 에러 신호는 그것이 수신된 캐리어의 주파수와 매칭될때까지 기준 캐리어의 주파수를 조절하기 위하여 사용된다.
전형적인 양상에서, 기준 캐리어는 두개의 스테이지를 사용하여 발생되며, 여기서 제 1스테이지는 넓은 주파수 범위를 가지나 개략적인 주파수 분해능을 가진 캐리어를 발생시키며, 제 2스테이지는 좁은 주파수 범위를 가지나 정밀한 주파수 분해능을 가진다. 이러한 양상에서, 제 1 스테이지는 전압 제어 발진기와 같은 아날로그 장치이며, 제 2 스테이지는 디지털 발진기와 같은 디지털 장치이다. 제 1 스테이지에 의하여 발생된 신호의 주파수는 제 2 스테이지에 의하여 발생된 신호의 주파수가 미리 결정된 주파수 범위내에서 유지될 수 있도록 조절될 수 있다.
용어 "전형적인"은 예, 실례 또는 설명으로서 사용하는 것을 의미하며, "전형적인 실시예"로서 기술된 실시예는 다른 실시예들에 비하여 반드시 바람직하거나 또는 유리하게 구성될 필요가 없다.
여기에서 언급된 사용자 단말은 이동 또는 고정 단말일 수 있으며 하나 이상의 기지국들과 통신할 수 있다. 사용자 단말은 하나 이상의 기지국들을 통해 데이터 패킷들을 전송 및 수신한다. 기지국은 모뎀 풀 트랜시버(modem pool transceiver)들로 불린다. 각각의 모뎀 풀 트랜시버는 모뎀 풀 제어기(MPC)로 불리는 HDR 기지국 제어기에 접속될 수 있다. 모든 풀 트랜시버들 및 모뎀 풀 제어기들은 액세스 네트워크라 불리는 네트워크의 부분들이다. 액세스 네트워크의 상호접속된 노드들은 전형적으로 T1 접속부들과 같은 고정된 육상 기반 접속부들을 사용하여 서로 통신한다. 액세스 네트워크는 다중 사용자 단말들간에 데이터 패킷들을 전송하다. 액세스 네트워크는 기업 인트라넷 또는 인터넷과 같은 액세스 네트워크 외부의 추가 네트워크들에 접속될 수 있으며, 각각의 사용자 단말 및 상기외부 네트워크들간에 데이터 패킷들을 전송할 수 있다. 하나 이상의 모뎀 풀 트랜시버들과 활성 트래픽 채널 접속을 형성한 사용자 단말은 활성 사용자 단말로 불리며 또한 트래픽 상태에 있다고 말하여 진다. 하나 이상의 모뎀 풀 트랜시버들과 활성 트래픽 채널 접속을 형성하는 과정에 있는 사용자 단말은 접속 셋업 상태에 있다고 말하여 진다. 사용자 단말은 예컨대 광섬유 또는 동축 케이블들을 사용하여 무선채널 또는 유선채널을 통해 통신하는 임의의 데이터 장치일 수 있다. 게다가, 사용자 단말은 PC 카드, 컴팩트 플래시, 외부 또는 내부 모뎀 또는 무선 또는 유선 전화를 포함하는(그러나 이에 제한되지 않음) 다수의 형태의 장치들중 일부일 수 있다. 사용자 단말이 모뎀 풀 트랜시버에 전송하는 통신링크는 역방향 링크로 불린다. 모뎀 풀 트랜시버가 사용자 단말에 신호들을 전송하는 통신링크는 순방향 링크로 불린다.
도 1은 전형적인 다중 스테이지 주파수 복원장치의 일 실시예에 대한 블록도이다. 도시된 전형적인 실시예에서, 캐리어 주파수 복원은 두개의 스테이지들로 분리되며, 이 스테이지들중 한 스테이지는 디지털 캐리어 신호 소스(110)를 사용하며 다른 스테이지는 디지털 캐리어 신호 소스(110)를 사용한다. 실시예는 두개 이상의 스테이지들을 가질 수 있거나 또는 아날로그 및 디지털 스테이지의 여러 결합들을 사용할 수 있다.
신호는 안테나(100)를 통해 수신되어 아날로그 믹서(102)에서 아날로그 캐리어 신호와 믹싱된다. 아날로그 캐리어 신호는 전압 제어 발진기(VCO)(114)와 같은 가변 주파수 신호 소스에 의하여 발생된다. VCO(114)에 의하여 발생된 캐리어 신호의 주파수는 입력 전압에 기초하여 변화한다. 입력 전압은 제어 프로세서(112)에 의하여 제공된 디지털 제어 신호에 기초한다. 도시된 전형적인 실시예에서, 디지털 제어 신호는 펄스 밀도 변조기(PDM)(118) 및 저역통과필터(LPF)(116)를 사용하여 VCO(114)에서 입력 전압으로 변환된다. PDM(118)은 제어 프로세서(112)로부터 디지털값을 수신하며 디지털값에 기초하는, 듀티사이클을 가진 펄스들의 트레인을 출력한다. LPF(116)은 단순한 RC 회로 또는 적분기 또는 임의의 등가회로일 수 있다. LPF(116)는 PDM(118)에 의하여 출력된 펄스 트레인을 DC 전압으로 변환하며, DC 전압은 VCO(114)로부터 출력된 캐리어 신호의 주파수를 결정한다. 대안 실시예에서, PDM(118) 및 LPF(116)은 단순한 디지털 대 아날로그 컨버터(DAC)로 대체된다.
VCO(114)의 입력에서 수행될 수 있는 전압 조절들의 분석은 개략적으로 이루어진다. 다시 말해서, 제어 프로세서(112)로부터 PDM(118)로 제공되는 디지털값에서 최하위 비트의 변화는 VCO(114)에 의하여 출력된 캐리어 신호의 주파수의 비교적 큰 변화를 야기할 수 있다. 따라서, 제어 프로세서(112)는 일반적으로 VCO(114)에 의하여 출력된 캐리어 신호의 주파수가 안테나(100)를 통해 수신된 신호의 캐리어 주파수와 매칭되도록 할 수 없다. 비록 고분해능 DAC가 LPF(116) 및 PDM(118)로 대체될지라도, VCO(114)의 입력에서의 아날로그 잡음은 VCO 출력 주파수의 정밀 동조를 부정확하게 만든다.
안테나(100)를 통해 수신된 신호의 캐리어 주파수 및 VCO(114)의 출력간의 예측된 주파수의 미스매칭때문에, 아날로그 믹서(102)의 출력은 일반적으로 순수 기저대역 신호가 아니다. 다시 말해서, 아날로그 믹서(102)에 의하여 출력된 신호는 일반적으로 저주파수 캐리어 성분을 포함할 것이다.
도시된 전형적인 실시예에서, 나머지 저주파수 캐리어는 디지털 영역에서 원하는 기저대역 신호로부터 분리된다. 따라서, 아날로그 믹서(102)의 출력은 샘플러(104)에서 디지털적으로 샘플링되며 디지털 믹서(106)에서 저주파수 디지털 캐리어와 믹싱된다. 디지털 믹서(106)의 출력은 필터들, PN 및/또는 월시 역확산기들, 디인터리버들 및 디코더들과 같이 공지된 디코딩 회로에 제공되는 다운컨버팅된 기저대역 신호이다. 저주파수 디지털 캐리어는 디지털 발진기(110)에 의하여 발생된다. 디지털 발진기(110)에 의하여 발생된 캐리어의 주파수는 비록 VCO(114)가 넓은 주파수 범위에 걸쳐 조절될 수 있을지라도 VCO(114)에 의하여 발생된 캐리어보다 높은 분해능으로 조절될 수 있다. 예컨대, VCO(114)는 30헤르츠의 스텝들에서 +/- 45메가헤르츠의 주파수 범위내에서 신호들을 발생할 수 있으며, 여기서 디지털 발진기(110)은 아날로그 대 디지털 컨버터 샘플링 주파수에 의해서만 제한되는 주파수 범위 및 임의의 정밀 분해능을 가진 신호들을 발생시킬 수 있다. 당업자는 디지털 및 아날로그 주파수 발생기들과 믹서들의 다른 결합들을 사용하는 명백한 변형들이 앞서 기술된 실시예의 대안 실시예들인 것을 인식할 것이다.
전형적인 실시예에서, 디지털 발진기(110)는 정밀 분해능 주파수 및 위상 상관신호들을 발생시킬 수 있는 디지털 회전기이다. 주파수 및 위상 입력들을 나타내기 위하여 사용된 비트들의 수를 증가함으로서, 디지털 회전기는 높은 주파수 및 위상 분해능을 가지도록 용이하게 설계될 수 있다. 대안 실시예에서, 디지털 발진기(110)는 직접 디지털 합성기(DDS)이다. 디지털 발진기(110)는 디지털 주파수 기준 발생기의 다양한 다른 형태들중 일부일 수 있다. VCO(114)는 온도 제어 수정 발진기(TCXO) 또는 오븐 제어 수정 발진기(OCXO)를 포함하는 다양한 전압 제어 발진기들중 일부일 수 있다.
주파수 추적 모듈(108)은 디지털 믹서(106)에 의하여 출력된 신호에서 잔류 주파수 에러를 측정하며 제어 프로세서(112)에 제공되는 적어도 하나의 에러 신호을 발생시킨다. 제어 프로세서(112)는 디지털 발진기(110) 및 PDM(118)에 대한 제어 신호들을 조절하기 위하여 주파수 추적 모듈(108)로부터 적어도 하나의 에러 신호를 사용한다. PDM(118)에 제공된 제어신호를 변화시킴으로서, 제어 프로세서(112)는 VCO(114)에 의하여 출력된 신호의 주파수의 변화에 영향을 미친다.
전형적인 실시예에서, 제어 프로세서(112)는 필요한 나머지 주파수 정정이 디지털 발진기(110)의 미리 결정된 최적 동작범위내에서 이루어지도록 VCO(114)의 출력 주파수를 제어한다. 예컨대, 디지털 발진기(110)가 수 메가헤르츠의 폭을 가진 주파수 대역내의 주파수들을 발생시킬 수 있을지라도, VCO(114)는 디지털 발진기(110)의 주파수가 128헤르츠의 폭을 가진 범위내에서 유지될 수 있도록 조절된다. 부가적으로, 수신된 신호의 캐리어 주파수에 근접한 VCO 주파수 기준을 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 수신된 캐리어 주파수에 가능한 근접하도록 VCO(114)의 주파수를 조절하면, 디지털 발진기(110)에 의하여 출력된 신호의 주파수가 최소로되는 경향이 있다.
또한, 최적의 동작 주파수 범위내에서 디지털 발진기(110)가 동작하도록 하기 위하여, 제어 프로세서(112)는 VCO(114) 주파수를 증가시키며 디지털 발진기(110) 주파수를 감소시킨다. 역으로, 적절한 경우에, 제어 프로세서(112)는 VCO(114) 주파수를 감소시키며 디지털 발진기(110) 주파수를 증가시킨다.
전형적인 실시예에서, 제어 프로세서(112)는 PDM(118)에 제공된 디지털 제어신호를 변화시킴으로서 고정된 주파수 스텝들에서 개략 주파수를 조절한다. 예컨대, 만일 PDM이 비트당 30Hz의 분해능을 가지면, 제어 프로세서(112)는 PDM의 디지털 입력값을 1, 2, 또는 3 만큼 변화시킴으로서 PDM 제어 신호를 30, 60 또는 90Hz 만큼 증가시킬 수 있다. 동시에, 제어 프로세서(112)는 디지털 발진기(110)의 출력 주파수가 30, 60 또는 90Hz 만큼 감소되도록 디지털 발진기(110)의 제어신호를 조절한다. VCO(114)의 출력에 대한 개략적 분해능으로 인하여, VCO(114)에 대한 주파수 스텝의 크기는 단지 추정될 수 있다. 대조적으로, 디지털 발진기(110)의 주파수 스텝의 크기는 매우 정밀하다. 결과적으로, VCO(114) 주파수의 스텝 변화를 보상하기 위하여 디지털 발진기(110) 주파수가 조절된후조차, 디지털 발진기(110)는 디지털 믹서(106)의 출력이 수신된 캐리어 신호의 주파수 및 위상과 최상으로 매칭되는 주파수 및 위상을 가지기전에 추가로 조절되어야 한다.
도 2는 HDR 시스템에서 사용하기에 적합한 주파수 추적 모듈(108)의 실시예에 대한 상세도이다. 전형적인 실시예에서, 수신기는 모든 슬롯내에서 수신된 두개의 파일럿 버스트들내에서 수신된 배타적 신호들을 사용한다. HDR에서, 예컨대 , 각각의 슬롯은 1.667 밀리초의 길이를 가지며, 하나의 파일럿 버스트는 슬롯의 각 절반내에 중심을 둔다. 다시 말해서, 각각의 슬롯은 슬롯의 시작부로부터 417밀리초에 중심을 둔 제 1 파일럿 버스트 및 프레임의 시작부로부터 1.25밀리초에 중심을 둔 제 2 파일럿 버스트를 가진다. HDR에서, 각각의 파일럿 버스트는 1.2288메가헤르츠의 칩율에서 96칩율의 기간을 가진다. 전송전에, 파일럿 버스트 신호들은 의사잡음(PN) 시퀀스가 곱해진다. 도 2에 도시된 주파수 추적 모듈(108)은 디지털 믹서(106)로부터 수신된 다운컨버팅된 기저대역 신호의 PN 성분을 제거하고 파일럿 버스트들내에서 수신된 신호의 부분을 누산시킨다.
파일럿 버스트 칩 클록(210)은 각각의 수신된 슬롯의 파일럿 버스트들동안 클록 신호들을 발생시킨다. 클록 신호들은 파일럿 버스트 칩 클록(210)과 동일한 클록율을 가진 PN신호를 발생시키는 PN 발생기(208)에 제공된다. 그 다음에, PN 신호는 PN 역확산 파일럿 신호를 발생시키기 위하여, 디지털 믹서(202)에서 다운컨버팅된 기저대역 신호와 믹싱된다. 그 다음에, PN 역확산 파일럿 신호는 누산기(204)에서 파일럿 버스트 주기 전반에 걸쳐 누산된다. 누산기(204)의 출력은 지금 완전히 복조된 파일럿 신호의 위상 에러에 대응하는 위상 에러신호일 수 있다. 그 다음에, 이러한 위상 에러신호는 제어 프로세서(112)에 의하여 사용될 수 있는 디지털 신호로 위상 에러신호를 변환시키는 주파수 추적 루프(FTL)(108)에 제공된다. 당업자는 FTL(108)이 제 1차루프(first-order loop), 제 2 차루프(second-order loop) 또는 FTL의 다른 구성일 수 있다는 것을 인식해야 한다.
전형적인 실시예에서, 주파수 추적 모듈(108)은 슬롯내의 두개의 파일럿 버스트 주기들을 사용하여 슬롯당 하나의 위상 에러 추정을 발생시킨다. 대안 실시예에서, 주파수 추적 모듈(108)은 슬롯당 하나 이상의 위상 에러 추정을 발생시킨다. 예컨대, 주파수 추적 모듈(108)은 각각의 절반 파일럿 버스트 주기동안 하나의 이상 에러 추정치를 발생시킬 수 있으며, 결국 4개의 위상 에러 추정치들이 발생한다. 그 다음에, 이들 위상 에러 추정치들은 위상 변화의 레이트를 추정하기 위하여 사용될 수 있으며, 이에 따라 잔류 주파수 에러는 기저대역 신호에 남는다. 각각의 위상 에러 추정치를 발생시키기 위하여 사용된 보다 짧은 샘플링 주기때문에, 파일럿 버스트의 절반에 기초한 위상 에러 측정치들은 두개의 파일럿 버스트 주기동안 발생된 단일 추정치보다 잡음이 더 많다. 다른 대안 실시예에서, 하나의 위상 에러 추정치는 한 슬롯내의 각각의 파일럿 버스트 주기동안 발생되며, 결국 두개의 위상 에러 추정치들이 발생된다. 다른 대안 실시예에서, 단일 위상 에러 추정치는 하나 이상의 슬롯내의 파일럿 버스트 주기들을 사용하여 발생된다. 에일리어싱(aliasing) 관계들 때문에, 다수의 슬롯들에서 위상 에러 추정치들의 수의 선택은 검출될 수 있는 주파수 에러의 크기와 신호잡음의 교환을 나타낸다. 대안 실시예에서, 주파수 추적 모듈(108)은 여러 모드들중 일부 모드에서 동작하기 위하여 제어 프로세서(112)에 의하여 실시간으로 구성될 수 있으며, 각각의 모드는 위상 에러 추정치들 대 슬롯들의 여러 비율을 사용한다.
HDR에서, 파일럿은 모든 1 코드를 사용하여 확산되며, 그 결과 디지털 믹서(202) 및 적분기(204)사이에 명백한 월시 역확산기에 대한 필요성이 존재하지 않는다. 전형적인 실시예에서, PN 발생기(208)는 복합 PN 코드를 발생시키며, 디지털 믹서(202)는 복합 곱셈기이다. 디지털 믹서(202)의 복합 출력은 위상정보가 누산된 값의 실수 및 허수부들로 보존되도록 누산기(204)에서 누산된다.
도 3은 도 1에 도시된 것과 같이 다중-스테이지 캐리어 주파수 복원 시스템에서 다운컨버터 주파수들을 조절하기 위한 전형적인 방법이다. 캐리어 주파수 복원 시스템의 동작동안, 정밀 주파수값 Ff은 캐리어 주파수 복원 시스템이 도 1에 도시된 디지털 발진기(110)와 같은 정밀 주파수 발생 소스의 최적 동작 주파수 범위내에서 동잘할때를 결정하기 위하여 단계(302)에서 모니터링된다. 단계(304)에서, 정밀 주파수값 Ff은 도 2에 도시된 VCO(114)와 같은 개략 주파수 발생 소스의 개략 주파수 출력에서 조절이 수행되어야 하는지의 여부를 결정하기 위하여 테스트된다. 만일 조절이 필요하면, Ff 및 FC는 단계(306)에서 조절된다. 만일 조절이 필요하지 않으면, 조절단계(306)는 스킵된다. 단계(306)에서, 만일 Ff가 증가되면, FC는 대략 동일한 양만큼 감소된다. 만일 Ff가 감소되면, FC는 대략 동일한 양만큼 증가된다.
당업자는 정보 및 신호들이 다양한 다른 기술들중 일부를 사용하여 표현될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예컨대, 앞의 설명 전반에 걸쳐 언급된 데이터, 지시들, 명령들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자기장들 또는 입자들, 광 필드들 또는 이들중 임의의 결합으로 표현될 수 있다.
당업자는 여기에 기술된 실시예들과 관련하여 기술된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 회로들, 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어 또는 이들의 결합으로서 실행될 수 있다는 것을 인식해야 한다. 이러한 하드웨어 및 소프트웨어의 상호교환을 명확하게 설명하기 위하여, 다양한 예시적인 소자들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들은 그들의 기능과 관련하여 앞서 기술되었다. 이러한 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어로서 실행되는지의 여부는 전체 시스템에 부여된 특정 응용 및 설계 제약들에 따른다. 당업자는 각각의 특정 응용을 위한 다양한 방식들을 사용하여 기술된 기능을 실행시킬 수 있으며, 이러한 실행 결정들은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 해석되어야 한다.
여기에 기술된 실시예들과 관련하여 기술된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들 및 회로들은 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 주문형 집적회로(ASIC), 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA) 또는 다른 프로그램가능 논리장치, 개별 게이트 또는 트랜지스터 로직, 개별 하드웨어 소자들, 또는 여기에 기술된 기능들을 실행하도록 설계된 상기 수단들의 결합으로 실행 및 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수 있으나, 대안적으로 프로세서는 임의의 종래 프로세서, 제어기, 마이크로제어기 또는 상태 머신일 수 있다. 앞서 기술된 제어 프로세서(112)와 같은 프로세서는 컴퓨팅 장치들의 결합, 예컨대 DSP 및 마이크로프로세서, 다수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 관련한 하나 이상의 마이크로프로세서 또는 이들의 임의의 다른 구성의 결합으로서 실행될 수 있다.
여기에 기술된 실시예들과 관련하여 기술된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어, 프로세서에 의하여 실행되는 소프트웨어 모듈 또는 이들의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터들, 하드 디스크, 소거가능 디스크, CD-ROM 또는 공지된 임의의 다른 형태의 저장매체에 상주할 수 있다. 전형적인 저장매체는 마이크로프로세서에 접속되며, 이러한 마이크로프로세서는 저장매체로부터 정보를 판독하고 저장매체에 정보를 저장할 수 있다. 대안적으로, 저장매체는 프로세서에 통합될 수 있다. 프로세서 및 저장매체는 ASIC내에 배치될 수 잇다. ASIC은 사용자 단말내에 배치될 수 있다. 대안적으로, 프로세서 및 저장매체는 사용자 단말에서 개별 소자들로서 배치될 수 있다.
기술된 실시예들의 이전 설명은 당업자로 하여금 본 발명을 용이하게 실시 및 이용할 수 있도록 하기 위하여 제공된다. 이들 실시예들에 대한 다양한 수정들은 당업자에 의하여 용이하게 수행될 수 있으며, 여기에 규정된 일반적인 원리들은 다른 실시예들에 적용될 수 있다.
본 발명은 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 기술된 실시예들에 제한되지 않으며 여기에 기술된 원리들 및 신규한 특징들에 따른 가장 넓은 범위에 의하여 한정된다.

Claims (36)

  1. 수신된 신호를 다운컨버팅하기 위한 방법으로서,
    제 1주파수 범위 및 제 1 주파수 분해능을 가진 제 1 발생 소스로부터 제 1주파수를 가진 아날로그 캐리어 신호를 발생시키는 단계;
    제 2 주파수 범위 및 제 2 주파수 분해능을 가진 제 2 발생 소스로부터 제 2주파수를 가진 디지털 캐리어 신호를 발생시키는 단계 ― 상기 제 1 주파수 범위는 상기 제 2 주파수 범위보다 크며, 상기 제 1 주파수 분해능은 상기 제 2주파수 분해능보다 낮음 ―; 및
    상기 수신된 신호에 상기 아날로그 캐리어 신호 및 상기 디지털 캐리어 신호를 곱하여 다운컨버팅된 신호를 발생시키는 단계를 포함하는 수신신호 다운컨버팅 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 다운컨버팅된 신호에서 잔류 주파수 에러를 측정하는 단계; 및
    상기 측정에 기초하여 상기 제 2 주파수를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신신호 다운컨버팅 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1주파수를 개략 주파수 스텝 크기만큼 감소시키는 단계; 및
    상기 제 2주파수를 상기 개략 주파수 스텝 크기만큼 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신신호 다운컨버팅 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제 1주파수를 개략 주파수 스텝 크기만큼 감소시키는 단계; 및
    상기 제 2주파수를 상기 개략 주파수 스텝 크기만큼 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신신호 다운컨버팅 방법.
  5. 수신된 신호를 다운컨버팅하기 위한 방법으로서,
    제 1 주파수 범위 및 제 1주파수 분해능을 가진 제 1발생 소스로부터 제 1 주파수를 가진 아날로그 캐리어 신호를 발생시키는 단계;
    상기 수신된 신호에 아날로그 캐리어 신호를 곱하여 조절된 아날로그 신호를 발생시키는 단계;
    상기 조절된 아날로그 신호를 샘플링하여 디지털 샘플 스트림을 발생시키는 단계;
    제 2 주파수 범위 및 제 2주파수 분해능을 가진 제 2 발생 소스로부터 제 2 주파수를 가진 디지털 캐리어 신호를 발생시키는 단계 ― 상기 제 1 주파수 범위는 상기 제 2주파수 범위보다 크고 상기 제 1주파수 분해능은 제 2 주파수 분해능보다 낮음 ―; 및
    상기 조절된 아날로그 신호에 디지털 캐리어 신호를 곱하여 다운컨버팅된 신호를 발생시키는 단계를 포함하는 수신신호 다운컨버팅 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 다운컨버팅된 신호에서 잔류 주파수 에러를 측정하는 단계; 및
    상기 측정에 기초하여 상기 제 2주파수를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신신호 다운컨버팅 방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 제 1 주파수를 개략 주파수 스텝 사이즈만큼 증가시키는 단계; 및
    상기 제 2 주파수를 상기 개략 주파수 스텝 크기만큼 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신신호 다운컨버팅 방법.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 제 1주파수를 개략 주파수 스텝 크기만큼 감소시키는 단계; 및
    상기 제 2주파수를 상기 개략 주파수 스텝 크기만큼 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신신호 다운컨버팅 방법.
  9. 수신된 신호를 다운컨버팅하기 위한 장치로서,
    제 1 주파수 범위 및 제 1 주파수 분해능을 가진 제 1 발생 소스로부터 제 1주파수를 가진 아날로그 캐리어 신호를 발생시키는 수단;
    제 2 주파수 범위 및 제 2 주파수 분해능을 가진 제 2 발생 소스로부터 제 2 주파수를 가진 디지털 캐리어 신호를 발생시키기 위한 수단 ― 상기 제 1 주파수 범위는 상기 제 2 주파수 범위보다 크며, 상기 제 1주파수 분해능은 상기 제 2 주파수 분해능보다 낮음 ―; 및
    상기 수신된 신호에 아날로그 캐리어 신호 및 상기 디지털 캐리어 신호를 곱하여 다운컨버팅된 신호를 발생시키는 수단을 포함하는 수신신호 다운컨버팅 장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 다운컨버팅된 신호에서 잔류 주파수 에러를 측정하는 수단; 및
    상기 측정에 기초하여 상기 제 2주파수를 조절하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신신호 다운컨버팅 장치.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 제 1주파수를 개략 주파수 스텝 크기만큼 증가시키는 수단; 및
    상기 제 2주파수를 상기 개략 주파수 스텝 크기만큼 감소시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신신호 다운컨버팅 장치.
  12. 제 9항에 있어서, 상기 제 1주파수를 개략 주파수 스텝크기만큼 감소시키는 수단; 및
    상기 제 2 주파수를 개략 주파수 스텝 크기만큼 증가시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신신호 다운컨버팅 장치.
  13. 수신된 신호를 다운컨버팅하기 위한 장치로서,
    제 1 주파수 범위 및 제 1 주파수 분해능을 가진 제 1 발생 소스로부터 제 1 주파수를 가진 아날로그 캐리어 신호를 발생시키는 수단;
    상기 수신된 신호에 상기 아날로그 캐리어 신호를 곱하여 조절된 아날로그 신호를 발생시키는 수단;
    상기 조절된 아날로그 신호를 샘플링하여 디지털 샘플 스트림을 발생시키는 샘플러;
    제 2 주파수 범위 및 제 2 주파수 분해능을 가진 제 2발생 소스로부터 제 2 주파수를 가진 디지털 캐리어 신호를 발생시키는 수단 ― 상기 제 1 주파수 범위는 상기 제 2 주파수 범위보다 크며, 상기 제 1 주파수 분해능은 상기 제 2 주파수 분해능보다 낮음 ―; 및
    상기 조절된 아날로그 신호에 상기 디지털 캐리어 신호를 곱하여 다운컨버팅된 신호를 발생시키는 수단을 포함하는 수신신호 다운컨버팅 장치.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 다운컨버팅된 신호에서 잔류 주파수 에러를 측정하는 수단; 및
    상기 측정에 기초하여 상기 제 2주파수를 조절하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신신호 다운컨버팅 장치.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 제 1주파수를 개략 주파수 스텝 크기만큼 증가시키는 수단; 및
    상기 제 2주파수를 상기 개략 주파수 스텝 크기만큼 감소시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신신호 다운컨버팅 장치.
  16. 제 13항에 있어서, 상기 제 1주파수를 개략 주파수 스텝 크기만큼 감소시키는 수단; 및
    상기 제 2주파수를 상기 개략 주파수 스텝 크기만큼 증가시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신신호 다운컨버팅 장치.
  17. 제 1주파수를 가진 아날로그 캐리어 신호를 발생시키기 위하여 제 1주파수 범위 및 제 1 주파수 분해능을 가진 아날로그 발진기;
    수신된 신호에 상기 아날로그 캐리어 신호를 곱해서 제 1 다운컨버팅된 신호을 발생시키는 아날로그 믹서;
    제 2 주파수를 가진 디지털 캐리어 신호를 발생시키기 위하여 제 2 주파수 범위 및 제 2 주파수 분해능을 가진 디지털 발진기 ― 상기 제 1 주파수 범위는 상기 제 2 주파수 범위보다 크며, 상기 제 1 주파수 분해능은 상기 제 2 주파수 분해능보다 낮음 ―; 및
    상기 제 1다운컨버팅된 신호에 상기 디지털 캐리어 신호를 곱하여 제 2 다운컨버팅된 신호를 발생시키는 디지털 믹서를 포함하는 수신기 장치.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 제 2 다운컨버팅된 신호에서 잔류 주파수 에러를 측정하는 주파수 추적 모듈; 및
    상기 측정에 기초하여, 제 1 캐리어 신호의 제 1주파수 및 제 2 캐리어 신호의 제 2주파수를 조절하는 제어 프로세서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기 장치.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 주파수 추적 모듈은 주파수 추적 루프인 것을 특징으로 하는 수신기 장치.
  20. 제 18항에 있어서, 상기 주파수 추적 모듈은 제 1차(first-order) 주파수 추적 루프인 것을 특징으로 하는 수신기 장치.
  21. 제 18항에 있어서, 상기 주파수 추적 모듈은 제 2 차 주파수 추적 루프인 것을 특징으로 하는 수신기 장치.
  22. 제 17항에 있어서, 상기 디지털 발진기는 디지털 회전자인 것을 특징으로 하는 수신기 장치.
  23. 제 17항에 있어서, 상기 디지털 발진기는 직접 디지털 합성기인 것을 특징으로 하는 수신기 장치.
  24. 제 17항에 있어서, 상기 아날로그 발진기는 전압 제어 발진기인 것을 특징으로 하는 수신기 장치.
  25. 제 17항에 있어서, 상기 아날로그 발진기는 온도 제어 수정 발진기인 것을 특징으로 하는 수신기 장치.
  26. 제 17항에 있어서, 디지털 입력 신호에 따라 변화하는 듀티-사이클을 가진 펄스들의 트레인을 제공하는 펄스 밀도 변조기(PDM); 및
    상기 펄스들의 트레인을 대략 시불변 전압으로 변환하기 위한 저역통과 필터(LPF)를 더 포함하며, 상기 시불변 전압의 진폭은 상기 펄스들의 트레인의 듀티-사이클에 따라 변화하며, 상기 제 1주파수는 대략 시불변 전압에 따라 변화하는 것을 특징으로 하는 수신기 장치.
  27. 제 17항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 주파수를 조절하기 위한 제어 프로세서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기 장치.
  28. 제 27항에 있어서, 수신된 신호를 다운컨버팅하는 방법을 구현하는 컴퓨터 판독가능 매체를 더 포함하며;
    상기 방법은,
    상기 다운컨버팅 신호에서 잔류 주파수 에러를 측정하는 단계; 및
    상기 측정에 기초하여 상기 제 2주파수를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기 장치.
  29. 제 27항에 있어서, 수신된 신호를 다운컨버팅하는 방법을 구현하는 컴퓨터 판독가능 매체를 더 포함하며;
    상기 방법은,
    상기 제 1 주파수를 개략 주파수 스텝 크기만큼 증가시키는 단계; 및
    상기 제 2주파수를 상기 개략 주파수 스텝 크기만큼 감소시키는 단계을 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기 장치.
  30. 제 27항에 있어서, 수신된 신호를 다운컨버팅하기 위한 방법을 구현하는 컴퓨터 판독가능 매체를 더 포함하며, 상기 방법은,
    상기 제 1주파수를 개략 주파수 스텝 크기만큼 감소시키는 단계; 및
    상기 제 2주파수를 상기 개략 주파수 스텝 크기만큼 증가시키는 단계를 더 포함하는 수신기 장치.
  31. 수신된 신호를 다운컨버팅하기 위한 방법을 구현하는 컴퓨터 판독가능 매체로서,
    제 1주파수 범위 및 제 1 주파수 분해능을 가진 아날로그 발진기에 의하여 출력된 아날로그 캐리어 신호의 제 1 주파수를 제어하기 위한 제 1 주파수 제어신호를 발생시키는 단계;
    제 2 주파수 범위 및 제 2 주파수 분해능을 가진 디지털 발진기에 의하여 출력된 디지털 캐리어 신호의 제 2주파수를 제어하기 위한 제 2주파수 제어 신호를 발생시키는 단계 ― 상기 제 1 주파수 범위는 상기 제 2주파수 범위보다 크며 상기 제 1 주파수 분해능은 상기 제 2 주파수 분해능보다 낮음 ―;
    다운컨버팅된 신호에서 잔류 주파수 에러를 측정하는 단계; 및
    상기 측정에 기초하여 상기 제 2주파수를 조절하는 단계를 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체.
  32. 제 31항에 있어서, 상기 방법은,
    상기 제 1 주파수 제어신호를 조절하여 상기 제 1주파수를 개략 주파수 스텝 크기만큼 증가시키는 단계; 및
    상기 제 2주파수 제어신호를 조절하여 상기 제 2주파수를 상기 개략 주파수 스텝크기만큼 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독가능 매체.
  33. 제 31항에 있어서, 상기 방법은,
    상기 제 1주파수 제어신호를 조절하여 상기 제 1주파수를 개략 주파수 스텝 크기만큼 감소시키는 단계; 및
    상기 제 2주파수 제어신호를 조절하여 상기 제 2주파수를 상기 개략 주파수 스텝 크기만큼 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독가능 매체.
  34. 제 31항에 있어서, 상기 제 1주파수 제어신호는 펄스 밀도 변조기에 제공된 디지털 신호인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독가능 매체.
  35. 제 31항에 있어서, 상기 제 2주파수 제어신호는 디지털 회전자에 제공된 디지털 신호인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독가능 매체.
  36. 제 31항에 있어서, 상기 제 2 주파수 제어신호는 직접 디지털 합성기에 제공된 디지털 신호인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독가능 매체.
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