KR20080107482A - 사양을 완화하기 위한 아날로그 무선 컴포넌트 손상의 보상 - Google Patents

사양을 완화하기 위한 아날로그 무선 컴포넌트 손상의 보상 Download PDF

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케니스 키르니
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Abstract

아날로그 무선 기기(100)의 열등한 저비용 아날로그 무선 컴포넌트(105)에 의해 야기되는 성능 저하를 보상하기 위해서, 미래 시스템 아키텍처(FSA) 무선 시스템 트랜시버는 수많은 디지털 신호 처리 기술을 사용하여 현재 사양이 완화될 수 있도록 이러한 아날로그 컴포넌트의 결함을 보상한다. 자동 이득 제어(110)는 개선된 위상 및 진폭 보상만 아니라 많은 다른 무선 주파수 파라미터를 제공하도록 디지털 도메인에 제공된다.
Figure P1020087027882
무선 컴포넌트, 미래 시스템 아키텍처, 자동 이득 제어, 진폭 보상, 무선 송수신 유닛, RF 파라미터

Description

사양을 완화하기 위한 아날로그 무선 컴포넌트 손상의 보상{COMPENSATING FOR ANALOG RADIO COMPONENT IMPAIRMENTS TO RELAX SPECIFICATIONS}
본 발명은 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 무선 기기에 도입된 손상, 즉, 필터 왜곡, 위상 및 진폭 불균형, 전력 왜곡 등과 신호 세기와 채널 손실의 변화로 인한 수신 신호의 동적 범위의 변화를 보상하는데 사용되는 디지털 신호 처리(DSP) 기술에 관한 것이다.
기존 무선 시스템 아키텍처 구성은 통신 신호의 송수신에 대하여 시스템 설계자에게 가혹한 제한을 부과한다. 더욱이, 이러한 구성은 종종 낮은 신뢰성의 통신 링크, 높은 운영 비용, 및 다른 컴포넌트와의 바람직하지 않게 낮은 레벨은 통합을 제공한다.
아날로그 컴포넌트로 구성된 종래의 저비용 무선 트랜시버의 무선 주파수(RF) 섹션에서, 상당한 레벨의 왜곡이 RF 신호가 처리될 때 발생한다. 이러한 왜곡은 필터 진폭 및 위상 비선형성, 위상 및 진폭 불균형, 전력 증폭기 비선형성, 캐리어 누설 등을 포함한다. 신호 품질을 개선하는 보다 우수한 왜곡 특성을 갖는 보다 고비용의 컴포넌트는 최종 생산품의 비용을 감소하기 위해서 설계 단계 동안 간과될 수 있다.
또한, 무선 통신 시스템의 채널 손실의 변동과 인커밍 신호의 동적 범위는 신호가 부당한 왜곡 또는 간섭을 겪게 하지 않으면서 효율적으로 보상되어야 한다.
RF 아날로그 신호를 처리하는 컴포넌트의 비용은 DSP를 사용하는 컴포넌트보다 높기 때문에, 가능한 한 실용적인 DSP 기술을 사용하는 저잡음 및 최소 전력 요건의 저비용 수신기와 송신기를 포함하는, 디지털 베이스밴드(DBB) 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.
아날로그 무선 기기의 열악한 저비용 아날로그 무선 컴포넌트 허용 오차(tolerance)에 의해 야기된 성능 열화를 보상하기 위해서, 미래 시스템 아키텍처(future system architecture, FSA) 무선 통신 트랜시버는 수많은 DSP 기술을 사용하여 현재 사양이 완화될 수 있도록, 이러한 아날로그 컴포넌트의 결함(deficiency)을 보상한다. 자동 이득 제어(AGC) 기능은 많은 다른 RF 파라미터 뿐만 아니라 개선된 위상 및 진폭 보상을 제공하기 위해서 디지털 도메인에 제공된다.
이하, 본 발명의 미래 시스템 아키텍처(FSA)의 일 실시예를 나타낸다. FSA는 물리층과 RF 구현 플랫폼에 대한 프레임워크 아키텍처이다. FSA는 낮은 무선 컴포넌트를 사용하고 보다 낮은 무선 성능에 대하여 DBB에서 보상함으로써 RF에서 디지털 베이스밴드로 고성능 솔루션이 이동될 수 있게 한다. 따라서, FSA는 저비용, 저전력 소모, 및 낮은 하드웨어 복잡도를 촉진한다. 무선(radio)과 DBB 간에 교차 최적화(cross optimization)를 제공함으로써, DBB에서의 성능 보상은 DBB가 통합되어야 하는 무선의 특성에 결합된다.
바람직하게는, 여기서 개시되는 FSA 트랜시버는 무선 송수신 유닛(WTRU)에 포함된다. 이하, WTRU는 사용자 장비, 이동국, 고정 또는 이동 가입자 유닛, 호출기, 또는 무선 환경에서 동작할 수 있는 임의의 다른 유형의 장치를 포함하지만 이 에 한정되는 것은 아니다. FSA 트랜시버의 특징은 집적 회로(IC)에 포함되거나 다수의 직접 접속 컴포넌트를 포함하는 회로에서 구성될 수 있다.
실용적인 DSP 기술을 사용하는 저잡음 및 최소 전력 요건의 저비용 수신기와 송신기를 포함하는, 디지털 베이스밴드(DBB) 시스템을 제공한다.
도 1은 FSA 트랜시버의 FSA 수신기 서브시스템(100)의 블록도이다. FSA 수신기 서브시스템(100)은 아날로그 무선 수신기(105), 아날로그-디지털 변환기(ADC) 회로(110), 저역 통과 필터(LPF; 115, 120), 수신기 DBB 보상 프로세서(125) 및 제어기(130)를 포함한다. FSA 수신기 시스템은 수신기 DBB 보상 프로세서(125)에 의해 처리된 후에 동위상(in-phase, I) 및 직교 위상(quadrature phase, Q) 출력(132, 134)을 제공하며, 이들은 아날로그 무선 수신기(105)가 단독으로 제공할 수 있는 품질보다 고품질이다.
제어기(130)는 아날로그 무선 수신기(105), ADC 회로(110), LPF(115, 120) 및 수신기 DBB 보상 프로세서(125) 모두에 대하여 제어를 유지한다. LPF(115, 120)는 루트 레이즈드 코사인(RRC; root-raised cosine) 필터 또는 다른 적합한 필터일 수 있다. 더욱이, 제어기(130)는 모뎀(180)을 통해 기지국 또는 다른 엔티티로부터 수신된 전송 전력 제어(transmit power control, TPC) 신호에 대한 액세스를 가지며, 이에 따라 제어기(130)에 의해 수행된 계산 또는 다른 기능이 이에 의존할 수 있다. 또한, 제어기(130)는 모뎀(180)과 통신하며 전송 전력 제어(TPC) 신호에 응답한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 아날로그 무선 수신기(105)는 무선 신호를 수신하는 안테나(135), 대역통과 필터(138), 저잡음 증폭기(LNA; 140), 선택적인 제2 필터(145; 예를 들면, 대역통과 필터), 2개의 출력(152, 154)을 갖는 복조기(150), 위상 고정 루프(PLL; 155) 및 대역 선택성을 조절하는 저역 통과 필터(LPF; 160, 165)를 포함하는 종래의 직접 변환(direct conversion, DC) 수신기이다. PLL은 국부 발진기 신호를 생성하여 복조기(150)의 2개의 출력을 제어한다. 출력(152)은 복조기(150)의 직교 위상(Q) 출력이고 출력(154)은 복조기(150)의 동위상(I) 출력이다.
ADC 회로(110)는 LPF(160, 165)를 통해 Q 및 I 출력(152, 154)에 접속된다. 본 발명에 따르면, 아날로그 무선 수신기(105)는 이 아날로그 무선 수신기(105)의 성능 특성을 개선하도록 설정된 디지털 도메인에 도입된다. ADC 회로(110)는 2개의 디지털 이득 제어 회로(170, 175)를 포함한다.
도 2를 참조하면, 디지털 이득 제어 회로(170, 175) 각각은 보다 넓은 동적 범위에서 보다 낮은 동적 범위로 아날로그 무선 수신기(105)에서 수신된 입력 아날로그 신호들을 압축하는 기지의 압축 특성을 구비한 대수 증폭기(210A, 210B) 또는 다른 증폭기를 포함한다. 다시 말하면, 대수 증폭기(210A, 210B)는 입력 아날로그 신호들의 진폭에 따라 특정 레벨의 증폭을 이들 신호에 적용한다. 디지털 이득 제어 회로(170, 175)는 커패시터(205A, 205B), ADC(215A, 215B), 룩업 테이블(LUT; 220A, 220B), 결합기(225A, 225B)를 더 포함한다. LUT(220A, 220B)는 변환된 디지 털 신호를 압축 해제하는데 사용되는 안티 로그 펑션(anti-log function)을 제공한다. 커패시터(205A, 205B)는 직류 결합(direct current coupling)을 제거할 목적으로 LPF의 펑션을 수행한다. 아날로그 도메인으로부터, 아날로그 무선 수신기의 압축 커브는 추후 참조를 위해 캡처된다. ADC(215A, 215B)는 대수 증폭기(210A, 210B)의 출력을 디지털화하여, I와 Q 신호의 디지털 도메인을 해독하기 위해서, 디지털화된 출력을 LUT 또는 안티 로그 펑션(220A, 220B)으로 제공한다. ADC(215A, 215B)의 출력은 (2*n-1) 비트 신호를 생성함으로써 선형 스케일로 변환된다. 이는 기존 이득이 포화로 진행하는데 충분하지 않은 경우, 각 대수 증폭기(210A, 210B) 이전에 하나 이상의 추가 이득 단(stage)을 추가할 필요가 있을 수 있다. 결합기(225A, 225B)는 LUT(220A, 220B)의 디지털화된 출력을 대수 증폭기(210A, 210B)의 포화 출력에 의해 제공된 부호 비트(220A, 220B)와 결합하여 디지털 Q 및 I 출력(235A, 235B)을 각각 생성한다. 부호 비트(220A, 220B)는 대수 증폭기(210A, 210B)의 포화 출력으로부터 각각 생성된다.
디지털 이득 제어 회로(170, 175)가 채널 손실 변동을 보상하고 인커밍 신호의 큰 동적 범위(예를 들면, 100dBm에서 -20dBm 까지)를 지원하는데 사용된다. 디지털 이득 제어 회로(170, 175)는 ADC(215A, 215B)를 동작하는데 필요한 비트의 수를 최소화하는데 사용되고, 신호 엔벌로프를 왜곡하지 않고, 신속하게 채널 손실 변동을 효율적으로 보상하도록 설계된다. 디지털 이득 제어 회로(170, 175)는, dB 당 볼트 단위의 선형 응답을 가지며, 폐루프 시스템에서는, 안정성, 정착 시간(settling time), 오버슈트 등과 같은 펑션을 유지하는데 사용된다.
도 3을 참조하면, 수신기 DBB 보상 프로세서(125)는 아날로그 무선 수신기(105)의 RF 성능을 개선하는데 사용된다. 수신기 DBB 보상 프로세서(125)는 하드웨어, 강력한 디지털 신호 프로세서(DSP) 및/또는 소프트웨어를 사용하여 구현될 수 있다. 수신기 DBB 보상 프로세서(125)는 다음을 포함한다:
1) 연속 샘플 추가 모듈(305);
2) 고역 통과 필터 보상(HPFC) 모듈(310);
3) 선택적 DC 오프셋 기능성(functionality)을 구비한 정규화 보상 모듈(315);
4) 타임 도메인 보상 모듈(320);
5) 자동 위상 불균형 보상(APIC) 모듈(325);
6) 자동 진폭 불균형 보상(AAIC) 모듈(330); 및
7) 저잡음 증폭기(LNA) 위상 보상 모듈(335).
수신기 DBB 보상 프로세서(125)는 아날로그 무선 수신기(105)에서 컴포넌트의 RF 요건을 완화하고, 사용된 컴포넌트의 비용과 전력 소모를 줄이하는데 사용된다. RF 컴포넌트 허용 오차로 인한 손상은 아날로그 무선 수신기(105)에서 임의의 컴포넌트를 조정할 필요 없이 모든 디지털 이득 제어(ADGC) 컴포넌트를 사용하여 정정된다.
연속 샘플 추가 모듈(305)은 아날로그 무선 수신기(105)에 의해 수신된, 예를 들면, 3.84㎒의 대역폭 샘플링 레이트를 조정하는데 사용된다. 연속 샘플 추가 모듈(305)은 예를 들면 초당 3,840,000번의 수신 신호에 대응하는 내부 클럭을 생 성한다. 아날로그 무선 수신기(105)에 대한 요건은 예를 들면, 초당 384만 칩의 칩 레이트에서 신호를 샘플링하는 요건이 있다. 연속 샘플 추가 모듈(305)은 칩 레이트보다 훨씬 높은 레이트의 처리 속도(예를 들면, 10배의 칩 레이트)를 사용하여 아날로그 무선 수신기(105)에 의해 수신된 신호를 샘플링한다. 연속 샘플은 서로의 상부에 추가되어 단일 출력이 생성되며, 샘플링 레이트는 유효하게 절반으로 감소한다(예를 들면, 칩 레이트의 5배). 따라서, 연속 샘플 추가 모듈(305)은 샘플링 레이트를 감소시킨다. 더욱이, 추가적인 2개의 연속적인 샘플은 저역 통과 필터로서 동작할 수 있으며, 수신 신호의 외부 대역에 대한 일부 선택성 성능을 제공하여 LPF(160, 165)의 사양이 완화되도록 할 수 있다. 또한, 연속 샘플 추가 모듈(305)에 후속하는 다른 모듈도 감소된 샘플링 레이트에서 동작할 수 있기 때문에 이점이 있다.
HPFC 모듈(310)은 아날로그 무선 수신기(105)의 이득에서 결점을 보상하는데 사용되며, 이에 의해 연속적인 증폭기 단이 고주파에서 베이스밴드 주파수(예를 들면, 5㎒)로 수신 신호를 변환하는데 사용된다. 각 증폭기 단에서 생성된 직류(DC)가 소거되어야 하며, 다르게는, 증폭기 단의 출력이 포화될 수 있다. HPF 단은 AC 컴포넌트만이 통과될 수 있고 DC 컴포넌트는 억압될 수 있도록 하기 위해서 증폭기 단들 사이에 삽입된다. 이는 입력 신호의 저주파 통과 부분이 변경되도록 한다. 불행히도, 이는 유용한 저주파 컴포넌트가 억압되게 한다. 예를 들면, 인커밍 신호에서 수신된 에러 크기 측정(EVM)은 억압될 수 있기 때문에, 아날로그 무선 수신기(105)의 손상을 야기할 수 있다. HPFC 모듈(310)은 HPF 단의 주파수 응답이 정 정되도록 HPF 단의 극점 개수의 감소(예를 들면, 50㎑에서 10㎑까지)를 시뮬레이션한다.
(선택적 DC 오프셋 기능성을 구비한) 정규화 보상 모듈(315)은 아날로그 무선 수신기(105)의 안테나(135)에서 수신된 입력 전력의 레벨에 관계없이 FSA 수신기 서브시스템(100)의 출력 전력을 일정하게(즉, 정규화되도록) 유지하는데 사용된다. I 및 Q 신호 출력은 n 개의 샘플에 걸쳐 결합된 I 및 Q 채널 출력의 평균 전력을 사용하여 정규화된다. 선택적으로, I 및 Q 출력 간의 직류(DC) 컴포넌트 변동은 FSA 수신기 서브시스템(100)의 동적 범위가 정규화 보상 모듈(315)의 DC 오프셋 펑션을 사용하여 감소되도록 한다. DC 오프셋 펑션은 기본적으로 I 및 Q 출력 각각에 대한 DC 소거를 제공한다.
또한, 정규화 보상 모듈(315)은 아날로그 무선 수신기(105)에 의해 수신된 신호의 입력 전력 레벨을 추정하고, 추정된 입력 전력 레벨이 미리 결정된 전력 레벨 임계치 이하로 떨어지는지의 여부에 따라 LNA(140)를 온 또는 오프한다. 슬롯 타이밍 신호는 모뎀(180)으로부터 제어기(130)를 통해 정규화 보상 모듈(315)에 제공되어 정규화 프로세스를 지원할 수 있다.
타임 도메인 보상 모듈(320)은 주파수에 대하여 위상 변동을 추적하는 그룹 지연 변동과 같은, 아날로그 무선 수신기(105)의 LPF(160, 165)의 설계에서의 결함을 보상하는데 사용된다.
APIC 모듈(325)은, I 및 Q 출력(152 및 154) 간의 위상 불균형이 존재하는, 아날로그 수신기(105)의 복조기(150) 설계에서의 결함을 보상하는데 사용된다. I 및 Q 출력은 실수부와 허수부가 90도의 위상차를 가져서 서로 수직이며, 따라서, 특정 시간 기간에 걸친 각 샘플의 I 및 Q 신호의 곱의 평균값은 내부 에러 신호에 의해 나타낸 바와 같이 제로가 되어야 한다. I와 Q 신호 간의 위상차가 수직이 아니면, 에러 신호는 제로와 동일하지 않으며, 예를 들면, 에러 신호는 90도 보다 큰 위상에 대하여 양수이고 90도 보다 작은 위상차에 대하여 음수이다. APIC 모듈(325) 내에서 네거티브 피드백 루프는 I 및 Q 신호의 위상을 조정하는데 사용되어, 에러 신호가 I 및 Q 신호가 수직임을 나타내는 제로로 복귀하게 한다.
AAIC 모듈(330)은, I 및 Q 출력(152 및 154) 사이에 진폭 불균형(예를 들면, 순시 전력차)이 존재하는, 아날로그 수신기(105)의 복조기(150) 설계에 결함을 보상하는데 사용된다. I 및 Q 출력(152 및 154)에서 대한 신호의 크기가 동일하지 않으면, 이득 계수는 I 신호의 크기가 Q 신호의 크기와 동일하도록 신호 중 하나에 적용된다. I 및 Q 신호의 불균형 간의 차이의 크기는 I의 절대값과 Q의 절대값을 취하고 하나에서 다른 하나를 감산함으로써 결정된다. 그 후, 이득 조정은 AAIC 모듈(330) 내에 생성된 에러 신호가 제로가 되도록 다시 네거티브 피드백 루프를 사용하여 행해진다. 따라서, I 및 Q 신호의 진폭이 균형을 이루게 된다.
LNA 위상 보상 모듈(335)은 모뎀(180)이 심리스(sealess) 데이터 스트림을 수신하도록 LNA(140)의 스위칭으로 인한 위상 삽입을 조정하는데 사용된다.
도 4는 FSA 트랜시버의 FSA 송신기 서브시스템(400)의 블록도이다. FSA 송신기 서브시스템(400)은 입력(405, 410)을 통해 I 및 Q 컴포넌트(이의 모뎀 측에서)를 포함하는 디지털 신호를 수신하여, LPF(415, 420)와 송신기 DBB 보상 프로세 서(425)를 통해 신호를 전달하고, 디지털 아날로그 변환(DAC) 회로(430)를 적용하여, 아날로그 신호를 아날로그 무선 송신기(445)에 적용한다. DAC 회로(430)는 DAC(435 및 440)를 포함한다. FSA 송신기 시스템(400)은 LPF(415, 420), 송신기 DBB 프로세서(425), DAC 회로(430) 및 아날로그 무선 송신기(445)의 모든 액티브 컴포넌트에 대한 제어를 유지하는 제어기(450)를 더 포함한다. 더욱이, 제어기(450)는 기지국 또는 다른 엔티티로부터 모뎀(180)에 의해 수신된 전송 전력 제어(TPC) 신호에 대한 액세스를 가지며, 이에 따라 이 제어기(450)에 의해 수행되는 계산 또는 다른 펑션이 의존할 수 있다. 아날로그 무선 송신기(445)는 안테나(455), 전력 증폭기(460), 변조기(465), 전력 검출기(470), 온도 센서(475), 및 바이어스 전류 센서(480)를 포함한다. 아날로그 무선 송신기 내의 컴포넌트들은 "완화된" 사양을 갖는 저비용(즉, "로 엔드(low-end)" 품질) 컴포넌트들로 이루어진다. 예를 들면, 전력 증폭기에 대한 사양은 송신기 DBB 보상 프로세서(425)에서 선왜곡(pre-distortion) 보상 모듈의 가용성으로 인해 엄격할 필요는 없다.
도 5를 참조하면, 송신기 DBB 보상 프로세서(425)는 아날로그 무선 송신기(345)의 성능을 개선하는데 사용되는 다음 모듈들 중 하나 이상을 포함한다:
1) 선왜곡 보상 모듈(505);
2) 진폭 불균형 보상 모듈(510);
3) 위상 불균형 보상 모듈(515); 및
4) DC 오프셋 보상 모듈(520).
선왜곡 보상 모듈(505)은 진폭 변조(AM) 대 위상 변조(PM) 그리고 PM 대 AM 신호 특성과 같이 전송 진폭(transmission amplitude) 특성을 정정하는데 사용된다. 아날로그 무선 송신기(445)에서 전력 증폭기(460)의 진폭 및 위상 특성이 결정된다. 그 후, 선왜곡 보상 모듈(505)은 입력 전력 레벨을 관찰한다. 전력 증폭기(460)의 기지의 이득 및 위상 특성에 따라, 선왜곡 보상 모듈(505)은 전력 증폭기가 왜곡된 응답이 아닌 선형 응답을 생성하도록 I 및 Q 신호의 위상 및 진폭을 의도적으로 왜곡한다. 선왜곡 보상 모듈(505)은 이러한 증폭기 특성을 획득하기 위하여 LUT 등을 참조할 수 있다. 본 발명의 일 실시예의 이점은, 저렴하고 낮은 품질의 컴포넌트(예를 들면, 낮은 출력 전력 등급을 갖는 증폭기)가 아날로그 무선 송신기(445)에서 사용되는 경우에도, 상호 변조(intermodulation) 왜곡과 같은 파라미터에 대한 기준이 충족될 수 있다는 점이다.
진폭 불균형 보상 모듈(510)은 아날로그 무선 송신기(445)에서 변조기(465)가 동일한 전력 레벨로 신호 입력 I 및 Q를 변조하도록, 신호 입력 I 및 Q를 같은 크기로 하는데 사용된다. 변조기(465)가 저렴하고 낮은 품질이라고 가정하면, 변조기(465)는 진폭 및 위상 불균형 문제를 겪을 수 있다. 예를 들면, I 입력이 Q 신호보다 1㏈ 이상이면, 모듈(510)은 I 신호 전력 레벨이 크기 1㏈ 아래에서 전송되도록 할 수 있다. 따라서, 변조기(465)의 출력에서, I 및 Q는 동일 크기일 수 있다. 제어기(450)를 사용하여, I 및 Q는 개별 기준으로 온 및 오프될 수 있다. 예를 들면, 제어기(450)가 Q 컴포넌트를 오프하여 단지 I 컴포넌트만 전송되면, 제어기는 아날로그 무선 송신기(445)에서 전력 검출기가 어느 전력 레벨을 판독하고 있는지를 결정할 수 있다. 전력 레벨이 원하는 타겟 레벨이라고 가정하면, I 컴포 넌트는 오프되고 Q 컴포넌트는 다시 온 된다. 진폭 불균형 보상 모듈(510)은 전력 검출기가 신호 컴포넌트 I에 대하여 동일한 전력 레벨을 판독하도록 Q의 전력 레벨을 조정한다.
위상 불균형 보상 모듈(515)은 신호 입력 I 및 Q의 위상을 조정하는데 사용된다. I 및 Q 신호 입력의 전력 레벨은 3㏈ 만큼 감소된다. I와 Q가 함께 전송될 때 전력에서의 3㏈ 증가가 나타내는 바와 같이, I 및 Q 신호 출력은 실수부와 허수부가 서로에 대하여 90도의 위상차를 가져서 직각인 것이 바람직하다. 아날로그 무선 송신기(445)의 전력 검출기(470)에 의해 수행된 전력 레벨 판독에 기초하여, I와 Q 간의 90도 미만의 위상차는 전력 검출기가 타겟 전력 레벨보다 큰 전력 레벨을 판독하도록 할 수 있다. I와 Q의 90보다 큰 위상 불균형은 전력 검출기가 타겟 전력보다 적은 전력 레벨을 판독하게 할 수 있다.
DC 오프셋 보상 모듈(520)은 아날로그 무선 송신기(445)에서 변조기(465)에 관련된 DC 문제를 정정하는데 사용된다. 변조기에서의 DC 레벨 출력은 I 및 Q 출력이 제로가 되도록 I 및 Q 입력을 셧 오프함으로써 정정된다. I 및 Q에 대한 DC 오프셋 값은 I 및 Q에 대하여 DC를 스위프하면서 추후 참조를 위해 측정된 최소 검출기 판독을 관측함으로써 결정된다.
수신기 DBB 보상 프로세서(125)와 송신기 DBB 보상 프로세서(425)에 모두 포함된 보상 모듈들은 수많은 구성에 따라 설계될 수 있다. 정규화 보상 모듈(315)은 각 수신기 DBB 보상 구성에서 필요할 수 있음이 예측되지만, 아날로그 무선 기기에 의해 제공되는 결함에 따라, 다른 보상 모듈들은 선택적인 것으로 간주된다. 도 6은 수신기 DBB 보상 프로세서(125)의 모듈들에 대한 바람직한 구성 예(600)를 나타내며, 도 7은 송신기 DBB 보상 프로세서(425)의 모듈들에 대한 바람직한 구성 예(700)를 나타낸다.
FSA 트랜시버(즉, WTRU)를 급전할 때, 모든 보상 모듈들은 통신을 개시하기 전에 아날로그 무선 수신기(105)와 아날로그 무선 송신기(445)의 파라미터를 최적화하도록 구현될 수 있다. 통신 개시 후에, 보상 모듈 중 선택된 것들은, 주기적 또는 연속적으로, 또는, 특정 이벤트나 사용자 요청에 응답하여 동작하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 아날로그 무선 송신기(445)에서 온도 센서(375)가 5도의 온도 상승을 검출하면, 하나 이상의 보상 모듈(505, 510, 515, 520)의 활성화가 바람직할 수 있다.
ADGC의 사용의 이점과 함께, FSA는 송수신 모두에 대한 DBB 손상 보상, 무선 자원 제어(RRC)에 의한 RF 선택성 개선, DC 오프셋 정정, 누화 보상, HPF 보상, 및 개선된 주파수 합성 및 변조를 제공한다. 본 발명의 FSA는 어떠한 조정 없이도 70㏈의 순시 동적 범위를 달성할 수 있다. 또한, AGDC를 사용함으로써, 추가적인 20㏈가 저잡음 증폭기(LNA)를 스위치 온 또는 오프함으로써 달성될 수 있다. 광대역 TDD(WTDD), 일반화된 패키지 무선 서비스(general packet radio service, GPRS), 이동 통신 발전을 위한 글로벌 시스템의 개선 데이터 레이트(enhanced data rate for global system for mobile communication evolution, EDGE), 고속 다운링크 패킷 액세스(HSDPA)에서의 하나의 중요한 문제점은 큰 순시 전력 변동을 지원할 능력이며, 이는 본 발명에 의해 용이하게 획득된다. 더욱이, ADGC는 셀 검색, 콜드 수 집(cold acquisition), 및 초기 주파수 보정 모드에서 매우 중요한 신호의 타이밍에 대한 어떠한 지식없이도 구현될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 ADGC는 신호 엔벌로프를 왜곡하지 않고 고속 페이딩에 대한 보상을 제공한다.
AGDC는 이의 단순성으로 인해 비용 면에서 이점을 제공하고, 무선 기기에서 임의의 이득 제어를 요구하지 않는다. 또한, ADGC는 그 속성상 개루프이기 때문에 조정 시간(setting time) 없이 어떠한 오버슈트나 안정성 문제를 도입하지 않는다. 가장 중요하게는, FSA는 현저한 이점을 갖는 소프트웨어 한정 무선 기기에 대한 길을 닦고 있다.
본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 구체적으로 설명하였지만, 당업자는 상술한 본 발명의 범위에서 벗어남이 없이 구성 및 세부사항에서 다양한 변화가 행해질 수 있음을 이해할 것이다.
본 발명은 첨부 도면과 함께 예시로서 제시된 후술하는 바람직한 예의 설명으로부터 보다 상세히 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 동작하는 FSA 트랜시버의 수신기 측의 블록도.
도 2는 도 1의 아날로그-디지털 변환기(ADC) 회로의 상세도.
도 3은 도 1의 수신기 DBB 보상 프로세서에 포함된 개별 디지털 처리 모듈을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따라 동작하는 FSA 트랜시버의 송신기 측의 블록도.
도 5는 도 4의 송신기 DBB 보상 프로세서에 포함된 개별 디지털 처리 모듈을 나타내는 도면.
도 6은 도 3의 수신기 DBB 보상 모듈의 바람직한 구성을 나타내는 도면.
도 7은 도 5의 송신기 DBB 보상 모듈의 바람직한 구성을 나타내는 도면.

Claims (33)

  1. 무선 송수신 유닛(WTRU)에 있어서,
    (a) 복수의 아날로그 송신기 컴포넌트를 포함하는 무선 송신기;
    (b) 하나 이상의 제어기; 및
    (c) 상기 제어기와 통신하는 복수의 보상 모듈로서, 상기 모듈들은 상기 무선 송신기 내에 존재하는 무선 주파수(RF) 파라미터 결함을 정정함으로써, 하나 이상의 송신기 컴포넌트들에 대해 설정된 RF 파라미터 요건들이 완화되는 것인, 상기 복수의 보상 모듈
    을 포함하는 무선 송수신 유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 아날로그 송신기 컴포넌트는 상기 설정된 RF 파라미터 요건들 중 하나 이상을 충족하는데 실패한 RF 파라미터 결함을 갖는 하나 이상의 전력 증폭기(PA)를 포함하고, 상기 PA의 특성에 기초하여, 상기 모듈들 중 하나 이상은 상기 PA가 왜곡 응답이 아닌 선형 응답을 생성하도록 상기 PA에 의해 처리된 신호의 위상과 진폭 중 하나 이상을 의도적으로 왜곡함으로써 상기 RF 파라미터 결함을 정정하는 것인, 무선 송수신 유닛.
  3. 제1항에 있어서, 상기 아날로그 송신기 컴포넌트는 상기 설정된 RF 파라미터 요건들 중 하나 이상을 충족하는데 실패한 RF 파라미터 결함을 갖는 하나 이상의 변조기를 포함하고, 상기 모듈들 중 하나 이상은 상기 변조기로부터 출력된 신호의 위상과 진폭 중 하나 이상을 밸런싱(balancing)함으로써 상기 RF 파라미터 결함을 정정하는 것인, 무선 송수신 유닛.
  4. 제3항에 있어서, 상기 변조기는 동상(I) 입력과 직교 위상(Q) 입력을 포함하는 2개의 신호 입력을 갖는 것인, 무선 송수신 유닛.
  5. 제1항에 있어서, 상기 아날로그 송신기 컴포넌트는 상기 설정된 RF 파라미터 요건들 중 하나 이상을 충족하는데 실패한 RF 파라미터 결함을 갖는 하나 이상의 변조기를 포함하고, 상기 모듈들 중 하나 이상은 상기 변조기로부터 출력된 부정확한 직류(DC) 오프셋 레벨을 보상함으로써 상기 RF 파라미터 결함을 정정하는 것인, 무선 송수신 유닛.
  6. 복수의 아날로그 송신기 컴포넌트를 포함하는 무선 송신기를 포함하는 무선 시스템에서, 하나 이상의 송신기 컴포넌트들에 대해 설정된 무선 주파수 (RF) 파라미터 요건들이 완화될 수 있도록 하기 위한 방법에 있어서,
    (a) 복수의 RF 파라미터 보상 모듈을 제공하는 단계;
    (b) 상기 무선 송신기에 존재하는 하나 이상의 RF 파라미터 결함의 존재를 검출하는 단계; 및
    (c) 상기 RF 파라미터 결함을 정정하기 위해 상기 RF 파라미터 보상 모듈들 중 하나 이상을 할당하는 단계
    를 포함하는 무선 주파수 파라미터 요건 완화 방법
  7. 제6항에 있어서, 상기 아날로그 송신기 컴포넌트는 상기 설정된 RF 파라미터 요건들 중 하나 이상을 충족하는데 실패한 RF 파라미터 결함을 갖는 하나 이상의 전력 증폭기(PA)를 포함하고, 상기 PA의 특성에 기초하여, 상기 모듈들 중 하나 이상은 상기 PA가 왜곡 응답이 아닌 선형 응답을 생성하도록 상기 PA에 의해 처리된 위상과 진폭 중 하나 이상을 의도적으로 왜곡함으로써 상기 RF 파라미터 결함을 정정하는 것인, 무선 주파수 파라미터 요건 완화 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 아날로그 송신기 컴포넌트는 상기 설정된 RF 파라미터 요건들 중 하나 이상을 충족하는데 실패한 RF 파라미터 결함을 갖는 하나 이상의 변조기를 포함하고, 상기 모듈들 중 하나 이상은 상기 변조기로부터 출력된 신호의 위상과 진폭 중 하나 이상을 밸런싱함으로써 상기 RF 파라미터 결함을 정정하는 것인, 무선 주파수 파라미터 요건 완화 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 변조기는 동상(I) 입력과 직교 위상(Q) 입력을 포함하는 2개의 신호 입력을 갖는 것인, 무선 주파수 파라미터 요건 완화 방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 아날로그 송신기 컴포넌트는 상기 설정된 RF 파라미터 요건들 중 하나 이상을 충족하는데 실패한 RF 파라미터 결함을 갖는 하나 이상의 변조기를 포함하고, 상기 모듈들 중 하나 이상은 상기 변조기로부터 출력된 부정확한 직류(DC) 오프셋 레벨을 보상함으로써 상기 RF 파라미터를 정정하는 것인, 무선 주파수 파라미터 요건 완화 방법.
  11. 무선 송수신 유닛(WTRU)에 있어서,
    (a) 복수의 아날로그 수신기 컴포넌트를 포함하는 무선 수신기;
    (b) 하나 이상의 제어기; 및
    (c) 상기 제어기와 통신하는 복수의 보상 모듈로서, 상기 모듈들은 상기 무선 수신기 내에 존재하는 무선 주파수(RF) 파라미터 결함을 정정함으로써, 하나 이상의 아날로그 수신기 컴포넌트들에 대해 설정된 RF 파라미터 요건들이 완화되는 것인, 상기 복수의 보상 모듈
    을 포함하는 무선 송수신 유닛.
  12. 제11항에 있어서, 상기 아날로그 수신기 컴포넌트는 상기 제어기와 통신하는 하나 이상의 저잡음 증폭기(LNA)를 포함하고, 상기 모듈들 중 하나는 상기 무선 수신기에 의해 수신된 신호의 전력 레벨이 사전설정된 전력 레벨 임계치 아래로 떨어지는지의 여부에 따라 상기 LNA를 온 또는 오프하기 위해 상기 제어기에게 LNA 플래그 신호를 전송하는 것인, 무선 송수신 유닛.
  13. 제11항에 있어서, 상기 아날로그 수신기 컴포넌트는 상기 설정된 RF 파라미터 요건들 중 하나 이상을 충족하는데 실패한 RF 파라미터 결함을 갖는 하나 이상의 저역 통과 필터(LPF)를 포함하고, 상기 모듈들 중 하나 이상은 상기 무선 수신기에 의해 수신된 신호의 샘플링 레이트를 증가시킴으로써 상기 RF 파라미터 결함을 정정하는 것인, 무선 송수신 유닛.
  14. 제11항에 있어서, 상기 아날로그 수신기 컴포넌트는 상기 설정된 RF 파라미터 요건들 중 하나 이상을 충족하는데 실패한 이득 결함을 갖는 하나 이상의 증폭기를 포함하고, 상기 모듈들 중 하나 이상은 상기 증폭기에서 고역 통과 필터(HPF) 단들의 극점의 개수의 감소를 시뮬레이션함으로써 상기 이득 결함을 정정하는 것인, 무선 송수신 유닛.
  15. 제11항에 있어서, 상기 모듈들 중 하나 이상은 상기 무선 수신기에 의해 수신된 입력 전력의 레벨에 관계없이 상기 무선 수신기의 출력 전력을 일정하게 유지하고, 상기 수신기의 동상(I) 및 직교 위상(Q) 신호 출력은 n개의 샘플에 걸쳐 결합된 상기 신호 출력의 평균 전력을 사용하여 정규화되는 것인, 무선 송수신 유닛.
  16. 제11항에 있어서, 상기 아날로그 수신기 컴포넌트는 상기 설정된 RF 파라미터 요건들 중 하나 이상을 충족하는데 실패한 RF 파라미터 결함을 갖는 하나 이상의 저역 통과 필터(LPF)를 포함하고, 상기 모듈들 중 하나 이상은 주파수에 관해 위상 변동을 보상함으로써 상기 RF 파라미터 결함을 정정하는 것인, 무선 송수신 유닛.
  17. 제11항에 있어서, 상기 아날로그 수신기 컴포넌트는 상기 설정된 RF 파라미터 요건들 중 하나 이상을 충족하는데 실패한 RF 파라미터 결함을 갖는 적어도 복조기를 포함하고, 상기 모듈들 중 하나 이상은 상기 변조기로부터 출력된 신호의 위상과 진폭 중 하나 이상을 밸런싱함으로써 상기 RF 파라미터 결함을 정정하는 것인, 무선 송수신 유닛.
  18. 제11항에 있어서,
    (d) 상기 무선 수신기와 통신하는 하나 이상의 아날로그-대-디지털 변환기(ADC) 이득 제어 회로; 및
    (e) 상기 ADC 이득 제어 회로 및 상기 하나 이상의 보상 모듈과 통신하는 하나 이상의 저역 통과 필터(LPF)를 더 포함하고,
    상기 아날로그 수신기 컴포넌트는 상기 무선 수신기의 성능 특성을 개선하도록 설정된 디지털 도메인에 도입되는 것인, 무선 송수신 유닛.
  19. 제18항에 있어서, 상기 ADC 이득 제어 회로는 상기 무선 수신기의 동적 범위를 개선하고 채널 손실 변동을 보상하며, 상기 ADC 이득 제어 회로는,
    (i) 상기 무선 수신기로부터 수신된 아날로그 신호의 동적 범위를 압축하여 상기 아날로그 신호의 동적 범위를 조정하는 하나 이상의 대수 증폭기;
    (ii) 상기 대수 증폭기와 통신하고, 상기 대수 증폭기의 출력을 디지털화하는 하나 이상의 아날로그-대-디지털 변환기(ADC); 및
    (iii) 상기 ADC와 통신하는 하나 이상의 룩업 테이블(LUT)을 포함하고,
    상기 LUT는 상기 ADC에 의해 출력된 상기 디지털 도메인을 해독하기 위해서 역대수 기능을 제공하는 것인, 무선 송수신 유닛.
  20. 복수의 아날로그 송신기 컴포넌트를 포함하는 무선 송신기를 포함하는 무선 통신 시스템에서 사용하기 위한 집적 회로(IC)에 있어서,
    (a) 하나 이상의 제어기; 및
    (b) 상기 제어기와 통신하는 복수의 보상 모듈로서, 상기 모듈들은 상기 무선 송신기 내에 존재하는 무선 주파수(RF) 파라미터 결함을 정정함으로써, 하나 이상의 송신기 컴포넌트들에 대해 설정된 RF 파라미터 요건들이 완화되는 것인, 상기 복수의 보상 모듈
    을 포함하는, 집적 회로.
  21. 제20항에 있어서, 상기 아날로그 송신기 컴포넌트는 상기 설정된 RF 파라미터 요건들 중 하나 이상을 충족하는데 실패한 RF 파라미터 결함을 갖는 하나 이상의 전력 증폭기(PA)를 포함하고, 상기 PA의 특성에 기초하여, 상기 모듈들 중 하나 이상은 상기 PA가 왜곡 응답이 아닌 선형 응답을 생성하도록 상기 PA에 의해 처리 된 위상과 진폭 중 하나 이상을 의도적으로 왜곡함으로써 상기 RF 파라미터 결함을 정정하는 것인, 집적 회로
  22. 제20항에 있어서, 상기 아날로그 송신기 컴포넌트는 상기 설정된 RF 파라미터 요건들 중 하나 이상을 충족하는데 실패한 RF 파라미터 결함을 갖는 하나 이상의 변조기를 포함하고, 상기 모듈들 중 하나 이상은 상기 변조기로부터 출력된 신호의 위상과 진폭 중 하나 이상을 밸런싱함으로써 상기 RF 파라미터 결함을 정정하는 것인, 집적 회로.
  23. 제22항에 있어서, 상기 변조기는 동상(I) 입력과 직교 위상(Q) 입력을 포함하는 2개의 신호 입력을 갖는 것인, 집적 회로.
  24. 제20항에 있어서, 상기 아날로그 송신기 컴포넌트는 상기 설정된 RF 파라미터 요건들 중 하나 이상을 충족하는데 실패한 RF 파라미터 결함을 갖는 하나 이상의 변조기를 포함하고, 상기 모듈들 중 하나 이상은 상기 변조기로부터 출력된 부정확한 직류(DC) 오프셋 레벨을 보상함으로써 상기 RF 파라미터를 정정하는 것인, 집적 회로.
  25. 복수의 아날로그 수신기 컴포넌트를 포함하는 무선 수신기를 포함하는 무선 통신 시스템에서 사용하기 위한 집적 회로(IC)에 있어서,
    (a) 하나 이상의 제어기; 및
    (b) 상기 제어기와 통신하는 복수의 보상 모듈로서, 상기 모듈들은 상기 무선 수신기 내에 존재하는 무선 주파수(RF) 파라미터 결함을 정정함으로써 하나 이상의 아날로그 수신기 컴포넌트들에 대해 설정된 RF 파라미터 요건들이 완화되는 것인, 상기 복수의 보상 모듈
    을 포함하는, 집적 회로.
  26. 제25항에 있어서, 상기 아날로그 수신기 컴포넌트는 상기 제어기와 통신하는 하나 이상의 저잡음 증폭기(LNA)를 포함하고, 상기 모듈들 중 하나는 상기 무선 수신기에 의해 수신된 신호의 전력 레벨이 사전설정된 전력 레벨 임계치 아래로 떨어지는지의 여부에 따라 상기 LNA를 온 또는 오프하기 위해 상기 제어기에게 LNA 플래그 신호를 전송하는 것인, 집적 회로.
  27. 제25항에 있어서, 상기 아날로그 수신기 컴포넌트는 상기 설정된 RF 파라미터 요건들 중 하나 이상을 충족하는데 실패한 RF 파라미터 결함을 갖는 하나 이상의 저역 통과 필터(LPF)를 포함하고, 상기 모듈들 중 하나 이상은 상기 무선 수신기에 의해 수신된 신호의 샘플링 레이트를 증가시킴으로써 상기 RF 파라미터 결함을 정정하는 것인, 집적 회로.
  28. 제25항에 있어서, 상기 아날로그 수신기 컴포넌트는 상기 설정된 RF 파라미 터 요건들 중 하나 이상을 충족하는데 실패한 이득 결함을 갖는 하나 이상의 증폭기를 포함하고, 상기 모듈들 중 하나 이상은 상기 증폭기에서 고역 통과 필터(HPF) 단들의 극점의 개수의 감소를 시뮬레이션함으로써 상기 이득 결함을 정정하는 것인, 집적 회로.
  29. 제25항에 있어서, 상기 모듈들 중 하나 이상은 상기 무선 수신기에 의해 수신된 입력 전력의 레벨에 관계없이 상기 무선 수신기의 출력 전력을 일정하게 유지하고, 상기 수신기의 동상(I) 및 직교 위상(Q) 신호 출력은 n개의 샘플에 걸쳐 결합된 상기 신호 출력의 평균 전력을 사용하여 정규화되는 것인, 집적 회로.
  30. 제25항에 있어서, 상기 아날로그 수신기 컴포넌트는 상기 설정된 RF 파라미터 요건들 중 하나 이상을 충족하는데 실패한 RF 파라미터 결함을 갖는 하나 이상의 저역 통과 필터(LPF)를 포함하고, 상기 모듈들 중 하나 이상은 주파수에 관해 위상 변동을 보상함으로써 상기 RF 파라미터 결함을 정정하는 것인, 집적 회로.
  31. 제25항에 있어서, 상기 아날로그 수신기 컴포넌트는 상기 설정된 RF 파라미터 요건들 중 하나 이상을 충족하는데 실패한 RF 파라미터 결함을 갖는 적어도 복조기를 포함하고, 상기 모듈들 중 하나 이상은 상기 변조기로부터 출력된 신호의 위상과 진폭 중 하나 이상을 밸런싱함으로써 상기 RF 파라미터 결함을 정정하는 것인, 집적 회로.
  32. 제25항에 있어서,
    (c) 상기 무선 수신기와 통신하는 하나 이상의 아날로그-대-디지털 변환기(ADC) 이득 제어 회로; 및
    (d) 상기 ADC 이득 제어 회로 및 상기 하나 이상의 보상 모듈과 통신하는 하나 이상의 저역 통과 필터(LPF)를 더 포함하고,
    상기 아날로그 수신기 컴포넌트는 상기 무선 수신기의 성능 특성을 개선하도록 설정된 디지털 도메인에 도입되는 것인, 집적 회로.
  33. 제32항에 있어서, 상기 ADC 이득 제어 회로는 상기 무선 수신기의 동적 범위를 개선하고 채널 손실 변동을 보상하며, 상기 ADC 이득 제어 회로는,
    (i) 상기 무선 수신기로부터 수신된 아날로그 신호의 동적 범위를 압축하여 상기 아날로그 신호의 동적 범위를 조정하는 하나 이상의 대수 증폭기;
    (ii) 상기 대수 증폭기와 통신하고, 상기 대수 증폭기의 출력을 디지털화하는 하나 이상의 아날로그-대-디지털 변환기(ADC); 및
    (iii) 상기 ADC와 통신하는 하나 이상의 룩업 테이블(LUT)을 포함하고,
    상기 LUT는 상기 ADC에 의해 출력된 상기 디지털 도메인을 해독하기 위해서 역대수 기능을 제공하는 것인, 집적 회로.
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