KR20060128933A - Telecommunications systems - Google Patents

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KR20060128933A
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로브 브리스토우
라르스 존슨
토마스 마트손
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텔레폰악티에볼라겟엘엠에릭슨(펍)
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Abstract

A reference frequency generator circuit for a radio frequency transmit and receive apparatus comprises: a first voltage controlled oscillator which is operable to produce a first reference frequency signal, a second voltage controlled oscillator which is operable to produce a second reference frequency signal, a switchable set of dividers, connected to receive the first and second reference frequency signals, and operable to produce a set of output reference frequency signals therefrom, a first subset of the set of output reference frequencies being derived from the first reference frequency, and a second subset of the set of output reference frequencies being derived from the second reference frequency, wherein the first and second reference frequency signals are not equal in frequency to the output reference frequency signals in the set of output reference frequency signals.

Description

전기통신 시스템{TELECOMMUNICATIONS SYSTEMS}Telecommunication Systems {TELECOMMUNICATIONS SYSTEMS}

본 발명은 이동국 전기통신 시스템에 관한 것이고, 특히, 이동국 전기통신 시스템에서 기준 주파수 신호를 발생시키는 신호를 발생시키는 것이다. The present invention relates to a mobile station telecommunications system, and in particular to generating a signal for generating a reference frequency signal in a mobile station telecommunications system.

GSM 유형의 이동국 전기통신 시스템에서, 네 가지 공통 주파수 대역-850, 900, 1800 및 1900MHz 상에서 송신 및 수신이 가능할 필요가 있다. 이것은 900MHz 및 1800MHz의 영역에서 주파수 소스를 요구한다.In a GSM type mobile station telecommunication system, it is necessary to be able to transmit and receive on four common frequency bands -850, 900, 1800 and 1900 MHz. This requires a frequency source in the region of 900 MHz and 1800 MHz.

전형적으로, 현재 주파수 소스는 1GHz, 2GHz 및 4GHz 정도로 발생하는 세 가지 상이한 전압으로 제어되는 발진기(VCO)를 사용한다. 송신에 사용되는 VCO는 요구되는 송신 채널로서 동일한 주파수 상에서 동작하고, 수신에 사용되는 VCO는 널리 공지된 디지털 분리기 회로의 사용이 동위상 및 직각 위상 로컬 발진기(LO) 신호를 제공하기 위해서 두 번째로 수신되는 수신 주파수로 동작한다. Typically, current frequency sources use oscillators (VCOs) controlled by three different voltages occurring on the order of 1 GHz, 2 GHz and 4 GHz. The VCO used for transmission operates on the same frequency as the required transmission channel, and the VCO used for reception is the second time that the use of well-known digital separator circuits provides in-phase and quadrature phase local oscillator (LO) signals. Operate at the received receive frequency.

그러나 주문형 반도체(ASIC)에서 구현될 때, 1GHz 및 2GHz VCO에 의해서 사용되는 IC의 실리콘 에어리어는 ASIC의 비용을 상당히 증가시키는데 영향을 미친다. 또한, VCO는 송신기 신호로서 동일한 주파수로 동작하기 때문에, 이런 VCO로 피드백하는 상당한 문제가 존재한다. However, when implemented in an on-demand semiconductor (ASIC), the silicon area of the IC used by the 1 GHz and 2 GHz VCOs can significantly increase the cost of the ASIC. In addition, since the VCO operates at the same frequency as the transmitter signal, there is a significant problem of feeding back to this VCO.

공지된 이미-고려되는 한 예에서, 모든 요구되는 주파수는 주파수 분리기 회 로와 함께 결합된 단일 VCO를 사용하여 발생된다; 예컨대 VCO는 4GHz의 영역에서 발생할 수 있고 더 낮은 주파수를 제공하기 위해서 요구되는 바와 같이 2 또는 4로 나눠질 수 있다. 그러나 이것은 VCO의 요구되는 조정 영역이 클수록, ASIC에서 사용하기 위한 단순한 기술이 아니다. In one known-considered example, all required frequencies are generated using a single VCO coupled with a frequency separator circuit; For example, a VCO can occur in the region of 4 GHz and can be divided by 2 or 4 as required to provide lower frequencies. However, this is not a simple technique for use in ASICs as the VCO's required tuning area is larger.

본 발명에 따르면, 무선 주파수 송신 및 수신 장치를 위해서 기준 주파수 발생 회로가 제공되는데, 회로는: 제 1 기준 주파수 신호를 발생시키기 위해서 동작 가능한 제 1 전압 제어 발진기, 제 2 기준 주파수 신호를 발생시키기 위해서 동작 가능한 제 2 전압 제어 발진기, 제 1 및 제 2 기준 주파수 신호를 수신하기 위해서 접속되고, 그것으로부터 출력 기준 주파수 신호 세트를 발생시키기 위해서 동작 가능한 스위치 가능한 분리기 세트, 제 1 기준 주파수로부터 얻어진 출력 기준 주파수 세트의 제 1 서브세트, 및 제 2 기준 주파수로부터 얻어진 출력 기준 주파수 세트의 제 2 서브세트를 포함하는데, 여기서 제 1 및 제 2 기준 주파수 신호는 출력 기준 주파수 신호 세트에서 출력 기준 주파수 신호와 주파수에 있어서 동일하지 않다. According to the present invention, a reference frequency generating circuit is provided for a radio frequency transmitting and receiving device, the circuit comprising: a first voltage controlled oscillator operable to generate a first reference frequency signal, for generating a second reference frequency signal; An operable second voltage controlled oscillator, a set of switchable separators connected to receive the first and second reference frequency signals and operable to generate an output reference frequency signal set therefrom, the output reference frequency obtained from the first reference frequency A first subset of the set, and a second subset of the output reference frequency set obtained from the second reference frequency, wherein the first and second reference frequency signals are in response to the output reference frequency signal and the frequency in the output reference frequency signal set. Not the same.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예;1 is a first embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 제 2 실시예;2 is a second embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 제 3 실시예; 및3 is a third embodiment of the present invention; And

도 4는 본 발명의 실시예에 사용되는 VCO에 의해서 제공되는 기준 주파수의 영역.4 is a region of reference frequencies provided by a VCO used in an embodiment of the invention.

도 1은 이동국 전기통신 네트워크에 사용하기 위해서 이동국(MS)에 사용하기에 적합한 송신 신호 및 수신 신호를 제공하는, 본 발명의 제 1 실시예를 도시한다. 도 1의 실시예는 제 1 및 제 2 전압 제어 발진기(VCOA, VCOB)(2,4)를 포함하는 위상 폐쇄 루프 회로(PLL)를 포함한다. VCO(2,4)는 스위치 가능한 분리기(8)에 신호를 인가하는 가산기(6)로 출력 신호를 제공한다. 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, VCO(2,4)는 독립적으로 사용되어서, 가산기(6)의 출력은 선택되어 동작하는 VCO의 출력과 동일하다. 스위치 가능한 분리기(8)는 1 또는 2로 가산기(6)로부터 신호를 분리시키기 위해서 동작할 수 있다. 스위치 가능한 분리기(8)의 출력은 2로 신호를 분배하기 위해서 동작 가능한 부가적인 분리기(10)에 인가된다. 분리기(10)의 출력은 프로그래밍 가능한 분리기(12)에 인가된다. 프로그래밍 가능한 분리기(12)는 기준 주파수(20)와 비교하기 위해서 위상 검출기(14)로 출력을 인가한다. 위상 검출기(13)의 출력은 필터링된 제어 신호를 차례로 각각의 제 1 및 제 2 VCO(2,4)에 공급하는 루프 필터(16)에 인가된다. PLL은 공지된 방법으로 VCO(2,4)의 출력을 고정시키기 위해서 동작한다. 본 발명의 실시예에서, VCO는 희망하는 주파수(2x 또는 4x)로 동작되고, 항상 분리기(10,8)에 의해 제공되는 2 또는 4의 고정된 분할이 존재한다. 이것은 프로그래밍 가능한 분리기의 입력으로 제공되는 주파수는 VCO가 요구되는 주파수로 동작하고 분리기(10,8)가 존재하지 않는 것과 같다는 것을 의미한다. 1 illustrates a first embodiment of the present invention, which provides a transmit signal and a receive signal suitable for use with a mobile station (MS) for use in a mobile station telecommunications network. The embodiment of FIG. 1 comprises a phase closed loop circuit PLL comprising first and second voltage controlled oscillators VCOA, VCOB 2, 4. VCOs 2 and 4 provide an output signal to adder 6 which applies a signal to switchable separator 8. As will be explained in more detail below, the VCOs 2, 4 are used independently, so that the output of the adder 6 is the same as the output of the VCO that is selected and operated. Switchable separator 8 may operate to separate the signal from adder 6 by one or two. The output of the switchable separator 8 is applied to an additional separator 10 that is operable to distribute the signal to two. The output of separator 10 is applied to programmable separator 12. Programmable separator 12 applies an output to phase detector 14 for comparison with reference frequency 20. The output of the phase detector 13 is applied to the loop filter 16 which in turn supplies the filtered control signal to the respective first and second VCOs 2,4. The PLL operates to lock the output of VCO (2,4) in a known manner. In an embodiment of the invention, the VCO is operated at the desired frequency (2x or 4x), and there is always a fixed division of two or four provided by separators 10,8. This means that the frequency provided to the input of the programmable separator is the same as the VCO operating at the required frequency and no separator 10,8 is present.

프로그래밍 가능한 분리기(12)는 동작하는 VCO를 요구되는 출력 주파수의 Npd*Fref의 두 배 또는 네 배로 고정하기 위해서 동작하는데, 여기서 Npd는 프로그래밍 가능한 분리기 계수이고 Fref는 기준 주파수이다.Programmable separator 12 operates to lock the operating VCO to twice or four times Npd * Fref of the required output frequency, where Npd is the programmable separator coefficient and Fref is the reference frequency.

정해지고 프로그래밍 가능한 분리기는 테일러(tailor)에 사용되는 분리기 세트에 VCO의 출력을 제공한다. 분리기(예컨대, /2 또는 /4)의 계수(크기)는 정해지거나 변할 수 있다. 적절하게 변한다면, VCO는 주파수 변조될 수 있다. 변하는 계수는 변하는 신호 또는 변하고 정해진 신호의 적합한 결합에 의해서 제공될 수 있다. 예를 들어, 계수는 정해진 지점(1)을 중심으로 변할 수 있다.The fixed and programmable separator provides the output of the VCO to the set of separators used for the tailor. The coefficient (magnitude) of the separator (eg / 2 or / 4) can be determined or varied. If appropriately changed, the VCO can be frequency modulated. The changing coefficient may be provided by a changing signal or by a suitable combination of changing and determined signals. For example, the coefficient may vary about a defined point 1.

제 2 VCO(4)의 출력은 또한 4로 VCO의 출력을 분리하기 위해서 동작 가능한 분리기(26)에 인가된다. 분리기의 출력은 버퍼(28)를 통해 이동국의 전력 증폭기(도시되지 않음)에 인가되고, 저대역 송신기 신호 주파수를 제공한다. 유사한 방법으로, 가산기(6)의 출력은 합쳐진 신호를 2로 분리하기 위해서 동작하는 분리기(22)에 인가된다. 분리된 신호는 버퍼(24)를 통해서 이동국의 전력 증폭기에 인가된다. 이것은 고대역 송신기 신호 주파수를 제공한다. The output of the second VCO 4 is also applied to a separator 26 operable to separate the output of the VCO by four. The output of the separator is applied to a mobile station's power amplifier (not shown) via buffer 28 and provides a low band transmitter signal frequency. In a similar manner, the output of adder 6 is applied to separator 22, which operates to separate the combined signal into two. The separated signal is applied to the mobile station's power amplifier via buffer 24. This provides a high band transmitter signal frequency.

도 1에 도시된 예시적인 실시예에서, VCO(2,4)는 4GHz 정도의 출력 신호로 바뀌어서, 고대역 송신기 신호 주파수가 2GHz이고 저대역은 1GHz이다. In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the VCOs 2, 4 are converted to output signals on the order of 4 GHz, so that the high band transmitter signal frequency is 2 GHz and the low band is 1 GHz.

회로는 또한 로컬 발진기(LO) 신호를 이동국 수신기(도시되지 않음)에 제공하기 위해서 동작할 수 있고, 이것은 스위치 가능한 분리기(8)의 출력을 직교 위상 스플리터 및 분리기(30)에 인가함으로써 성취된다. 직교 위상 스플리터 및 분리기(30)는 출력 신호의 주파수의 반인 신호를 발생하기 위해서 동작할 수 있고, 수 신기에 공급하기 위해서 동위상 및 직교위상 신호를 갖는다. The circuit can also operate to provide a local oscillator (LO) signal to a mobile station receiver (not shown), which is accomplished by applying the output of the switchable separator 8 to the quadrature phase splitter and separator 30. The quadrature phase splitter and separator 30 can operate to generate a signal that is half the frequency of the output signal and has in-phase and quadrature signals for supply to the receiver.

주어진 예에서, 분리기(30)는 1GHz 또는 2GHz 정도로 LO 신호를 반송하는 단일 출력 접속을 갖는다. 이것은 수신기의 혼합기가 이런 대역 둘 다를 처리하기 위해서 충분한 대역을 갖는 경우에만 가능하다. 이런 경우가 아니라면, LO 신호 스프릿을 갖는 대역폭에 사용될 수 있고, 요구되는 바와 같이 이런 수신기로 발송된다.In the given example, separator 30 has a single output connection that carries an LO signal on the order of 1 GHz or 2 GHz. This is only possible if the mixer of the receiver has enough bands to handle both of these bands. If this is not the case, it can be used for bandwidth with LO signal split and sent to this receiver as required.

프로그래밍 가능한 분리기로의 입력 및 또한 회로(24,28)의 출력으로서 측정되는 바와 같이 주파수 변조 특성은 VCO가 요구되는 최종 주파수로 동작되지 않고, 정해진 분리기(10,9,22,26)가 생략되는 것과 정확하게 동일한 방법으로 Npd에 의해서 지시받는 것이 본 발명의 특성이다. 확실히, VCO의 출력으로 측정되는 주파수 변조는 정확하지 않을 것이다-FM 변조의 피크 편차는 요구되는 값의 두 배 또는 네 배일 것이다. Npd에서의 변화에 의해 한정되는 프로그래밍 가능한 분리기의 입력에서 변조된 신호가 최종 주파수와 동일한 VCO를 갖는 통상적인 기술에 대해 결국 동일한 결과를 발생시킨다는 것이 본 발명 실시예의 장점이다.As measured as the input to the programmable separator and also the output of the circuits 24 and 28, the frequency modulation characteristics do not operate at the final frequency at which the VCO is required, and the specified separators 10, 9, 22 and 26 are omitted. It is a characteristic of the invention that it is indicated by Npd in exactly the same way. Clearly, the frequency modulation measured at the output of the VCO will not be accurate—the peak deviation of the FM modulation will be twice or four times the required value. It is an advantage of embodiments of the present invention that the modulated signal at the input of the programmable separator defined by the change in Npd eventually produces the same result for conventional techniques having the same VCO as the final frequency.

VCOA 및 VCOB 사이에 동작 대역 할당은 각각의 VCO의 요구되는 조정 영역을 최소화하기 위해서 배열될 수 있다. 도 4는 VCO A(2)는 3600Mhz에서 4000Mhz 정도의 시스템에 대한 기준 주파수에 사용되고 VCO B는 3300Mhz에서 3650Mhz 정도의 영역에 사용된다. Operating band allocation between the VCOA and VCOB may be arranged to minimize the required adjustment area of each VCO. 4 shows that VCO A (2) is used as a reference frequency for a system of about 3600Mhz to about 4000Mhz and VCO B is used in an area of about 3650Mhz to about 3650Mhz.

PLL의 루프 다이나믹스는 2 또는 4로 개방 루프 이득을 감소시키기 위한 방법으로 정해진 분리기에 의해서 영향을 받을 것이다. 이것은 4GHz VCO의 조정 감도가 항상 2GHz 또는 1GHz VCO의 그것에 거의 두 배 또는 네 배이기 때문에 항상 중 요하지 않아서, 본 발명의 실시예에서 전체 루프 이득은 상당히 변화되지 않는다. The loop dynamics of the PLL will be affected by the separator specified as a way to reduce the open loop gain to 2 or 4. This is not always important because the tuning sensitivity of a 4 GHz VCO is almost twice or four times that of a 2 GHz or 1 GHz VCO, so in the embodiment of the present invention the overall loop gain does not change significantly.

그러므로 본 발명의 실시예는 전체 요구되는 조정 범위를 커버하는 두 개의 VCO(2,4)를 제공할 수 있다. 위상 폐쇄 루프 회로의 프로그래밍 가능한 분리기가 요구되는 주파수로서 동일한 주파수(즉, 명목상 고려되는 GSM 채널의 중간 주파수)로 신호와 함께 나타내져서, 회로는 VCO가 2배 또는 4배의 배수 대신 요구되는 주파수로 동작하는 것처럼 동작한다. Therefore, embodiments of the present invention may provide two VCOs (2, 4) covering the entire required adjustment range. The programmable separator of the phase-closed loop circuit is represented with the signal at the same frequency as the required frequency (i.e. the nominal frequency of the nominally considered GSM channel), so that the circuit has a VCO at the required frequency instead of 2 or 4 times the multiple. It works like it works.

도 2는 스위치 가능한 분리기(8)가 고정된 분리기(÷2)(7) 및 게이트(9,21)에 의해서 제공되는 대안적인 회로의 형태를 도시한다. 게이트는 회로의 나머지에 송신될 입력 신호를 선택하기 위해서 동작한다. VCO(2,4)로부터의 신호 경로는 게이트(6,9,21)를 스위칭함으로써 결정되어, 정확한 VCO가 쓰이고 있는 송신/수신 주파수에 사용된다. 2 shows a form of an alternative circuit in which switchable separator 8 is provided by fixed separator (2) 7 and gates 9, 21. The gate operates to select an input signal to be transmitted to the rest of the circuit. The signal path from VCO (2,4) is determined by switching gates 6,9,21 and used for the transmit / receive frequency at which the correct VCO is being used.

도 2의 형태는 회로 형태 및 크기에 의해서 이득을 가져온다.The form of FIG. 2 benefits from the circuit form and size.

도 3은 부가적인 강화를 보여주는데, 여기서 PLL은 실제로 VCO 주파수, 즉 4GHz로 동작한다. 분수 분주형(fractional-N) PLL의 경우에, 이것은 분리된 다운 신호의 분해능을 팩터(2,4)에 의해서 더 높아지도록 한다.Figure 3 shows an additional enhancement, where the PLL actually operates at the VCO frequency, 4GHz. In the case of fractional-N PLLs, this causes the resolution of the separated down signal to be higher by the factor (2, 4).

이런 기술을 사용함으로써, VCO의 조정 범위는 상대적으로 작고 구현하기에 작으며, 소형의 4GHz 회로는 1GHz VCO에 관하여 비용을 상당히 절약하도록 한다. 부가적으로, VCO의 주파수는 최종 출력 주파수와 다르며, 출력 신호 및 VCO 사이에 커플링 효과를 감소시키는 이득을 가져온다. 이것은 여러 아키텍쳐들 사이에 제어 양립성을 유지하는 이득을 갖는다.By using this technique, the tuning range of the VCO is relatively small and small to implement, and the compact 4 GHz circuit allows significant savings with respect to the 1 GHz VCO. In addition, the frequency of the VCO is different from the final output frequency, resulting in a reduction in the coupling effect between the output signal and the VCO. This has the benefit of maintaining control compatibility between the various architectures.

Claims (5)

무선 주파수 송신 및 수신 장치에 대한 위상 폐쇄 루프 회로에 있어서, 상기 회로는:A phase closed loop circuit for a radio frequency transmitting and receiving device, the circuit comprising: 제 1 기준 주파수 신호를 발생시키기 위해서 동작할 수 있는 제 1 전압으로 제어되는 발진기,An oscillator controlled by a first voltage operable to generate a first reference frequency signal, 제 2 기준 주파수 신호를 발생시키기 위해서 동작할 수 있는 제 2 전압으로 제어되는 발진기,An oscillator controlled by a second voltage operable to generate a second reference frequency signal, 상기 제 1 및 제 2 기준 주파수 신호를 수신하기 위해서 접속되고, 그로부터 출력 기준 주파수 신호 세트를 발생하기 위해서 동작할 수 있고, 상기 출력 기준 주파수 세트의 제 1 서브세트가 상기 제 1 기준 주파수로부터 비롯되며, 상기 출력 기준 주파수 세트의 제 2 서브세트가 상기 제 2 기준 주파수로부터 비롯되는, 스위치 가능한 분리기 세트,Connected to receive the first and second reference frequency signals, and operable to generate an output reference frequency signal set therefrom, the first subset of the output reference frequency set originating from the first reference frequency A set of switchable separators, wherein the second subset of the set of output reference frequencies originates from the second reference frequency, 외부 기준 신호 및 피드백 신호를 수신하기 위해서 접속되고, 희망하는 제 1 및 제 2 기준 주파수 신호를 유지하기 위해서 수신된 외부 기준 및 피드백 신호에 따라 제어 전압을 상기 제 1 및 제 2 전압으로 제어되는 발진기에 인가하기 위해서 동작할 수 있는, VCO 제어 수단을 포함하는데,An oscillator connected to receive an external reference signal and a feedback signal, the control voltage being controlled to the first and second voltages in accordance with the received external reference and feedback signals to maintain the desired first and second reference frequency signals A VCO control means, operable to apply to 여기서 제 1 및 제 2 기준 주파수 신호는 상기 출력 기준 주파수 신호 세트 에서 상기 출력 기준 주파수 신호와 주파수에 있어서 동일하지 않고, 및Wherein the first and second reference frequency signals are not equal in frequency to the output reference frequency signal in the output reference frequency signal set, and 상기 분리기 세트는:The separator set is: 상기 제 1 또는 제 2 기준 주파수 신호를 선택적으로 수신하고, 송신기에 대해서 고대역 출력 기준 주파수 신호를 발생시키는 제 1 분리기,A first separator for selectively receiving the first or second reference frequency signal and generating a high band output reference frequency signal for a transmitter; 상기 제 2 기준 주파수 신호를 수신하고, 송신기에 대한 저대역 출력 기준 주파수 신호를 발생시키는 제 2 분리기, 및A second separator receiving the second reference frequency signal and generating a low band output reference frequency signal for the transmitter, and 상기 제 1 또는 제 2 기준 주파수 신호를 선택적으로 수신하고, 수신기에 대한 로컬 발진기 출력 기준 주파수 신호를 발생시키며, 상기 VCO 제어 수단에 인가하기 위한 피드백 신호를 발생시키는 제 3 분리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 폐쇄 루프 회로.And a third separator for selectively receiving the first or second reference frequency signal, generating a local oscillator output reference frequency signal for the receiver, and generating a feedback signal for application to the VCO control means. Phase closed loop circuit. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 출력 기준 주파수 신호 세트가 GSM850, GSM900, DCS1800 및 PCS1900 이동국 전기통신 표준에 대해 요구되는 주파수에 대응하는 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 위상 폐쇄 루프 회로.And said output reference frequency signal set has a frequency corresponding to a frequency required for GSM850, GSM900, DCS1800, and PCS1900 mobile station telecommunication standards. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 제 1 및 제 2 전압으로 제어되는 발진기가 선택적으로 위상 폐쇄 루프에 의해서 제어되는 것을 특징으로 하는 위상 폐쇄 루프 회로.And the oscillator controlled by the first and second voltages is selectively controlled by a phase closed loop. 전술 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of the preceding claims, 상기 분리기 세트는 그의 계수 값을 바꾸기 위해서 동작할 수 있고, 이로써 상기 제 1 및 제 2 전압으로 제어되는 발진기가 주파수 변조되도록 하는 것을 특징으로 하는 위상 폐쇄 루프 회로.The separator set may be operable to change its coefficient value, thereby causing the oscillators controlled by the first and second voltages to be frequency modulated. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 계수 값이 고정 부분 및 시간-변화 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 위상 폐쇄 루프 회로.And wherein said coefficient value has a fixed portion and a time-varying portion.
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